王澤宇++張武文

摘 要：本文以內(nèi)蒙古霍林河南露天煤礦不同復(fù)墾時(shí)間的土壤理化性質(zhì)為研究對(duì)象，分析了復(fù)墾區(qū)土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，隨著復(fù)墾年限的增加，復(fù)墾土壤容重逐漸降低，礫石比例呈遞減趨勢(shì)，其它粒徑比例逐漸升高；土壤的表層養(yǎng)分含量增加明顯，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀等呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，pH值逐漸降低。在垂直方向，隨土層深度增加，土壤容重逐漸升高，pH值、有機(jī)質(zhì)、有效磷、堿解氮等逐漸降低。

關(guān)鍵詞：土地復(fù)墾；復(fù)墾年限；土壤養(yǎng)分；霍林河露天煤礦

內(nèi)蒙古霍林河煤礦是大型國(guó)有煤炭企業(yè)，已有30多年的開采歷史，為國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。在前期的開發(fā)過程中，為了盡可能多的為國(guó)家提供更多的煤炭資源，只求產(chǎn)量而忽視了礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，對(duì)礦區(qū)及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成很大影響，開采產(chǎn)生煤矸石尾礦、排土場(chǎng)占用了大面積土地，破壞了當(dāng)?shù)夭菰脖缓屯寥?，造成的水土流失和土地荒漠化等生態(tài)問題日益嚴(yán)重[1-3]。開展礦區(qū)土地復(fù)墾，實(shí)現(xiàn)煤炭開采與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，保證區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)?shù)卣攸c(diǎn)關(guān)注的問題。本研究選擇霍林河南露天煤礦排土場(chǎng)為研究區(qū)，研究不同復(fù)墾年限的土壤物理性質(zhì)和養(yǎng)分狀況的變化特征，以期為礦區(qū)土地復(fù)墾利用提供一定的參考依據(jù)。

1 引言

1.1 研究區(qū)域概況

霍林河南露天煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市西北部霍林郭勒市境內(nèi)。地理坐標(biāo)E 119°33′29″～119°37′33″，N 45°27′32″～45°32′59″，礦區(qū)面積33.9963km2，屬溫帶半干旱大陸性氣候，夏季涼爽短暫，冬季嚴(yán)寒多風(fēng)。年平均氣溫0℃，多年平均降水量358.98mm，降水多集中在6～8月，九月下旬至次年5月中旬為降雪季節(jié)，年平均蒸發(fā)量1700mm。地帶性土壤屬栗鈣土，養(yǎng)分條件良好，有利于造林及種草。地貌由山地丘陵、堆積臺(tái)地和沖積平原三種類型組成。

霍林河南露天煤礦原隸屬于霍林河礦務(wù)局，始建于1979年，1984年正式投產(chǎn)，2001年改制為內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司。煤炭開采采用露天開采方式進(jìn)行，主要采用單斗-汽車-膠帶半連續(xù)生產(chǎn)工藝。開采過程形成的排土場(chǎng)于20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行復(fù)墾治理，已取得初步的治理成效。

1.2 研究方法

（1）樣品采集

選定霍林河南露天煤礦排土場(chǎng)不同復(fù)墾年限區(qū)域的土壤為研究對(duì)象，并選用附近未受破壞的原狀草地作為對(duì)照。根據(jù)土壤風(fēng)化情況，以地表向下0～20、20～40、40～60cm三個(gè)層位分別采樣。采樣時(shí)間為2013年8月。采樣點(diǎn)基本情況見表1。

（2）樣品處理與分析方法

采集的土壤樣品室內(nèi)剔除植物根系，自然風(fēng)干、矸石手工敲碎并研磨后過2 mm 尼龍土篩備用。

測(cè)定方法：容重用環(huán)刀法；機(jī)械組成用比重計(jì)速測(cè)法；pH值用電極法；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法；堿解氮用堿解擴(kuò)散法；速效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；速效鉀用1mol/L NH4OAc浸提火焰光度法測(cè)定。

（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、分析與圖形繪制采用Microsoft Excel （2003）軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)墾年限土壤物理性狀的變化

土壤容重是土壤松緊程度的重要指標(biāo)。排土場(chǎng)在治理中，進(jìn)行了覆土和植被恢復(fù)，原土壤的結(jié)構(gòu)完全受到破壞，土壤容重發(fā)生改變。由圖1可知，隨著復(fù)墾年限的增加，復(fù)墾 1 年土壤層0～20cm、20～40cm、40～60cm土壤容重分別比對(duì)

照增加了0. 38g/cm3， 0. 31g/cm3，0. 24g/cm3； 復(fù)墾5年土壤層0～20cm、20～40cm、40～60cm土壤容重分別比對(duì)照增加0. 19g/cm3， 0. 13g/cm3，0. 09g/cm3； 復(fù)墾10年土壤層0～20cm、20～40cm、40～60cm土壤容重分別比對(duì)照增加0. 15g/cm3， 0. 11g/cm3，0. 06g/cm3復(fù)墾20年土壤層0～20cm、20～40cm、40～60cm土壤容重分別比對(duì)照增加0. 07g/cm3， 0. 02g/cm3，0. 03g/cm3。

隨著復(fù)墾年限的增加，土壤容重在逐漸降低，其中前5年土壤容重降低最為明顯，復(fù)墾20年后土壤容重值已基本接近對(duì)照的原狀草地。在同一復(fù)墾年限的0～60cm土層中，容重呈現(xiàn)隨深度的增加，土壤容重逐漸增大。這表明隨著復(fù)墾年限的增加，人工種植的沙棘等植物使植被恢復(fù)，土壤成壤作用增強(qiáng)，土壤容重逐漸降低，也表明植被的恢復(fù)有利于改善土壤結(jié)構(gòu)。

土壤機(jī)械組成是指土壤中各粒組百分含量又稱顆粒大小組成。由表2可知，1年復(fù)墾礦區(qū)0～20cm土層范圍的土壤粒徑在0.05～2mm范圍內(nèi)的比例為64.11%，與其它樣點(diǎn)相比最高。這是由于排土場(chǎng)在堆積和治理過程中，原狀土壤經(jīng)機(jī)械采挖各土層混合，土壤已經(jīng)成為沒有分層現(xiàn)象的混合土，所以粗粒物質(zhì)比例比較高。原始對(duì)照土樣各層土壤粒徑分布則相對(duì)較為均勻。進(jìn)一步分析表2發(fā)現(xiàn)，整體來看，隨著復(fù)墾年限的增加，0.05～2mm的粗粒物質(zhì)比例呈遞減趨勢(shì)，其它粒徑比例相應(yīng)逐漸升高；復(fù)墾年限越長(zhǎng)，土壤機(jī)械組成越接近于對(duì)照樣點(diǎn)。

2.2 不同復(fù)墾年限土壤養(yǎng)分的變化

土壤PH值是土壤溶液的酸堿反應(yīng)，主要取決于土壤溶液中氫離子的濃度，是土壤肥力及土壤養(yǎng)分的主要影響因素。研究區(qū)土壤PH值總體上偏堿性，這與區(qū)域土壤背景值及煤礦開采的影響有關(guān)。由圖2可以看出，不同復(fù)墾年限的土壤PH值變化范圍在8.22～8.65之間，變化幅度不大。不同復(fù)墾年限的土壤各層的PH值呈現(xiàn)逐漸遞減趨勢(shì)，各土壤剖面的PH最大值出現(xiàn)在20～40cm土層，最小值在表層，整體剖面由上到下PH值逐漸升高。這說明在復(fù)墾土壤在復(fù)墾初期，受礦區(qū)氣候、生物、人為因素、降水等因素的影響，土壤風(fēng)化速度加快。在風(fēng)化過程中，表土中鹽類物質(zhì)在外界作用影響下流失，因此在復(fù)墾初期呈現(xiàn)強(qiáng)堿性。隨著復(fù)墾時(shí)間的增加，土壤PH有所降低，但仍與復(fù)墾前土壤仍有一定差距。endprint

土壤養(yǎng)分特征，從圖 3可知，土壤有機(jī)質(zhì)含量最低值出現(xiàn)在復(fù)墾1年0～20cm土壤中，可見礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)嚴(yán)重降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。不同土層的土壤有機(jī)質(zhì)變化不同，隨著復(fù)墾時(shí)間的增加，不同深度復(fù)墾土壤有機(jī)質(zhì)總體上呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，這說明土地復(fù)墾是有效果的，但復(fù)墾后土壤與原始土壤有機(jī)質(zhì)含量差距仍較大。

從不同深度的復(fù)墾土壤有機(jī)質(zhì)含量來看，有機(jī)質(zhì)含量隨深度增加呈下降趨勢(shì)。在土壤氮磷鉀元素水平上，由圖4可發(fā)現(xiàn)，不同復(fù)墾年限的土壤堿解氮最大值出現(xiàn)在復(fù)墾10年的0～20cm土層，但與原狀土壤表層堿解氮值仍相差20mg/kg；不同復(fù)墾年限的土壤速效磷最大值在復(fù)墾20年的2～40cm土層，26.36 mg/kg，已超出原狀土壤10.6mg/kg； 不同復(fù)墾年限的土壤速效鉀最大值在復(fù)墾10年的0～40cm土層，超出原狀土壤167.3mg/kg。不同剖面之間呈現(xiàn)大致相似的變化規(guī)律，即從上層向下層逐漸降低，復(fù)墾時(shí)間短的剖面層次之間氮磷鉀含量相差不大；復(fù)墾時(shí)間長(zhǎng)的剖面則出現(xiàn)較大差異。整體趨勢(shì)上有隨著復(fù)墾年限的增加，土壤堿解氮和速效鉀含量前十年增加后十年減少的趨勢(shì)；0～20cm土層內(nèi)的氮磷鉀含量普遍較高，主要是與表層風(fēng)化程度，人為活動(dòng)影響較大有關(guān)。此外，隨時(shí)間增加，速效鉀含量高于原始地貌土壤，說明礦產(chǎn)開發(fā)活動(dòng)增加了土壤中速效鉀含量，復(fù)墾土壤中植被不會(huì)因缺鉀影響正常生長(zhǎng)。

3 結(jié)論

（1）隨著復(fù)墾年限的增加，各層土壤容重逐漸降低；同一剖面，隨深度的增加，土壤容重逐漸增大。隨著復(fù)墾年限的增加，土壤中機(jī)械組成中，粗粒物質(zhì)比例呈減少趨勢(shì)，其它粒徑比例相應(yīng)逐漸升高。

（2）隨著復(fù)墾年限的增加，土壤的表層養(yǎng)分含量增加明顯。土壤中的堿解氮、速效磷和有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，說明在復(fù)墾前10年土壤養(yǎng)分受人類活動(dòng)和植物生長(zhǎng)影響顯著，但仍與原狀土壤養(yǎng)分含量有一定差距。土壤PH值變化范圍較小，隨時(shí)間推移雖逐漸降低，仍然高于未經(jīng)破壞的原始土壤。

（3）土壤養(yǎng)分在復(fù)墾10～20年時(shí)間段里呈降低趨勢(shì)，說明復(fù)墾雖在短時(shí)間內(nèi)有效的提高了土壤養(yǎng)分含量，但要長(zhǎng)期維持良好的土壤養(yǎng)分條件，保證植被的生長(zhǎng)，還需要有人為活動(dòng)參與。

總體上看，霍林河南露天煤礦排土場(chǎng)的土地復(fù)墾對(duì)改善土壤物理性質(zhì)和養(yǎng)分狀況，具有積極的作用。隨著復(fù)墾時(shí)間的增長(zhǎng)，土壤環(huán)境更有利于植物的生長(zhǎng)，但還需針對(duì)不同類型植物特征，進(jìn)行培肥改土，以保證植物的正常生長(zhǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：王澤宇（1989-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市人，碩士研究生，研究方向：土地資源整治與保護(hù)。

通訊作者：張武文（1957-），男，漢族，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事沙漠水資源保護(hù)與利用、水土資源平衡，土地資源整治與保護(hù)和地質(zhì)環(huán)境治理方面的研究endprint