孟紅旗 熊仁鵬 王 崇 高彩玲

（河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作 454010）

2016年，我國(guó)煤炭生產(chǎn)量為1.69×109t油當(dāng)量，占世界總產(chǎn)量的46.1%，較2015年分別下降1.4×108t油當(dāng)量和1.6%，“十三五”（2016—2020年）期間，國(guó)內(nèi)煤炭消費(fèi)比重也將從62%下降至58%以下，然而，在我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍將長(zhǎng)期是主體能源［1-2］。煤炭開(kāi)采在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也引發(fā)了嚴(yán)重的土地?fù)p毀［3］和土壤退化，如采煤沉陷引起的土壤侵蝕與養(yǎng)分流失、土壤酸化、鹽堿化和沼澤化等問(wèn)題［4-6］，既加劇了礦區(qū)人地矛盾，也嚴(yán)重威脅我國(guó)的糧食生產(chǎn)安全。我國(guó)“十三五”期間，全國(guó)將新增采煤沉陷土地6.6×104hm2，其中以耕地為主的中部和東北地區(qū)新增2.8×104hm2；到2020年，我國(guó)煤礦穩(wěn)定沉陷土地治理率需達(dá)到80%以上，新增沉陷土地復(fù)墾率60%以上［2］，總計(jì)需完成煤炭開(kāi)采區(qū)1.20×106hm2的土地復(fù)墾任務(wù)［3］。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)采煤沉陷區(qū)土壤質(zhì)量的空間變異規(guī)律進(jìn)行了諸多研究，主要從單一土地利用類型上的坡度和裂縫兩個(gè)不利因素去考察［7-9］。隨著沉陷深度的增加，土壤養(yǎng)分能值變化軌跡呈“V”形［10］。由于重力的作用，土壤水分和遲效養(yǎng)分有沿坡向下呈遞增趨勢(shì)；但在坡面中部的拐點(diǎn)處，大量地表裂縫的形成增加了土壤水分蒸發(fā)和養(yǎng)分垂直流失，土壤水分和遲效養(yǎng)分最?。?1-13］。塌陷坡面表層土壤有砂化趨勢(shì)，侵蝕作用促使上坡黏粒下移在坡底匯集［14］，地表裂縫成為水流輸沙的優(yōu)先流通道，加劇黏粒的垂向流失，從而引起表層砂化和深層黏化［15-18］。采煤沉陷引起土壤理化性質(zhì)空間異質(zhì)性的增加，為滿足不同土地利用類型的立地條件提供了可能性，從而以適應(yīng)沉陷區(qū)非均質(zhì)的景觀［5］。基于成本和安全考慮，新沉陷區(qū)通常被復(fù)墾為林草地［19］。然而，聶小軍等［20］研究表明，沉陷耕地向林地轉(zhuǎn)變，在有裂縫區(qū)表現(xiàn)為減緩?fù)寥捞紟?kù)損失，在無(wú)裂縫區(qū)表現(xiàn)為加劇土壤碳庫(kù)損失。同時(shí)，由于林木生長(zhǎng)不良，沉陷區(qū)部分地塊又被周邊農(nóng)民重新恢復(fù)為耕地。要避免“一刀切”式的土地復(fù)墾方向，做到因地制宜，就必須認(rèn)識(shí)沉陷區(qū)微地形（具體坡向和坡位）的土壤質(zhì)量變化在不同土地利用類型上的差異性?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)缺乏對(duì)沉陷區(qū)不同土地利用類型土壤立地條件的對(duì)比分析，對(duì)沉陷區(qū)坡面微地形土壤水分、顆粒和養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化的作用機(jī)理研究相對(duì)不足［8］。本研究以焦作九里山礦沉陷區(qū)的耕地和林地為研究對(duì)象，對(duì)土壤水分、有機(jī)質(zhì)和質(zhì)地在沉陷坡面和剖面深度上的空間變異性進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)于沉陷區(qū)的合理分區(qū)與選擇適宜的土地復(fù)墾方向、促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治科學(xué)決策有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

焦作九里山礦現(xiàn)隸屬于焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，位于焦作市東北18 km（39.34 °N，113.42 °E），海拔97 m，屬太行山山前平原沖洪積扇的邊緣地帶，總體地形平坦，地面坡度3‰～8‰。礦區(qū)年均氣溫14.2 ℃，降水量578 mm，蒸發(fā)量993 mm［21］，年均日照時(shí)數(shù)2 062 h，光熱資源豐富，是全國(guó)糧食高產(chǎn)區(qū)之一。礦區(qū)主要土地利用類型：耕地占比78.2%，以冬小麥-夏玉米（大豆或花生）為作物；建筑道路工礦用地占比19.5%；林地占比2.3%，以速生楊為主。土壤為石灰性褐土，質(zhì)地為壤土—黏壤土，母質(zhì)是第四系砂礫石，土體深厚（13～45 m）。地下水埋深大于10 m。

1.2 樣品采集與分析

九里山礦自1983年開(kāi)采以來(lái)形成的沉陷區(qū)總面積為540 hm2，呈NE—SW走向，沉陷深度多在1.2～4.3 m，最大深度為8.2 m［22］。位于礦區(qū)東北角的沉陷坑直徑超過(guò)800 m，深度為6.5 m，2000年開(kāi)始沉陷，2005年后達(dá)到初步穩(wěn)定，是典型的平原型采煤沉陷坑。坑內(nèi)及周邊以耕地為主，種植冬小麥-夏玉米，年均施肥量：化肥N200 kg hm-2，P30 kg hm-2，有機(jī)肥10～15 t hm-2。從坑中心到東側(cè)邊緣有一片270 m×10 m的速生楊次生林，種植密度為3.0 m×1.5 m，林齡18年，胸徑15～38 cm。林下生長(zhǎng)小葉槐、酸棗、檉柳等小型灌木，黃花蒿等雜草。從坑中心到邊緣每隔40 m共布置5個(gè)土壤采樣點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)中心、坡底、坡中、坡頂和對(duì)照（距沉陷坑?xùn)|側(cè)邊緣基準(zhǔn)點(diǎn)沉降0.4 m，因其地面坡度小于1°且無(wú)裂縫分布，將其視作為對(duì)照）；距林地北側(cè)60 m，等高布置對(duì)應(yīng)的5個(gè)耕地采樣點(diǎn)（圖1）。各采樣點(diǎn)基本情況見(jiàn)表1。

表1 土壤采樣點(diǎn)基本情況Table 1 Basic information of the soil sampling sites

圖1 土壤采樣點(diǎn)布置方案Fig. 1 Arrangement of soil sampling points

土壤樣品采集于2015年4月份，采樣日的7 d前經(jīng)歷一場(chǎng)中雨。每個(gè)采樣點(diǎn)的1 m范圍內(nèi)平均布置5個(gè)鉆孔，鉆孔避開(kāi)裂縫且距離樹(shù)干大于0.5 m。用直徑4 cm土鉆，每10 cm一層共采集5個(gè)土壤層（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm），每個(gè)采樣點(diǎn)5個(gè)鉆孔同層混合，剔除石塊和植物根系，再通過(guò)2 mm篩，形成1個(gè)土壤樣品。共采集50個(gè)土壤樣品。

取1 kg樣品風(fēng)干后密封保存，用于測(cè)量土壤質(zhì)地（比重計(jì)法［23］）；取風(fēng)干土100 g，研磨，通過(guò)80 目篩后密封保存，用于測(cè)量土壤有機(jī)質(zhì)（重鉻酸鉀容量法-外加熱法［24］）；取100 g鮮土密封后冰箱內(nèi)冷凍保存，用于測(cè)量土壤含水率（重量法［23］）。樣品測(cè)試平行2次，相對(duì)誤差大于5%，重復(fù)測(cè)試1次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS一般線性模型（GLM）單變量-主效應(yīng)模型分別對(duì)土壤水分、有機(jī)質(zhì)、砂粒（2～0.02 mm）、粉粒（0.02～0.002 mm）和黏粒（＜0.002 mm）含量在土壤利用類型（耕地和林地）、坡位（中心、坡底、坡中、坡頂和對(duì)照）和土壤剖面（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm）共3個(gè)因素進(jìn)行基于估算邊際均值間的線性獨(dú)立成對(duì)比較。測(cè)試指標(biāo)的相關(guān)分析采用SPSS模型中Pearson相關(guān)雙側(cè)檢驗(yàn)（p=0.05和0.01兩個(gè)水平）。同土壤層（或坡位）土壤理化指標(biāo)在不同土壤利用類型（耕地和林地）的差異采用SPSS模型中配對(duì)樣品T檢驗(yàn)比較均值。數(shù)據(jù)變異性小于10%為弱變異；10%～20%為中等變異；大于30%為強(qiáng)變異［25］。

2 結(jié) 果

2.1 沉陷區(qū)土壤含水率的空間變異性

土壤含水率在坡面微地形的空間變異見(jiàn)表2、表3和圖2。由表2可知，土壤含水率的變異性接近強(qiáng)變異的下限值30%，略呈負(fù)偏度。在未受到地下水補(bǔ)給的情況下（地下水埋深大于10 m），沉陷區(qū)表層土壤明顯受到采樣前降雨入滲的影響導(dǎo)致含水率偏高，但仍然有部分深層土壤（＞30 cm）并未受到此次降雨的補(bǔ)給，從極小值4.40%可以得到證明。

表2 沉陷區(qū)土壤理化性質(zhì)Table 2 Statistics of soil physical and chemical properties of the subsidence area （n=50）

由表3可知，林地土壤含水率極顯著大于耕地（p＜0.01）。在沉陷坡位上，與對(duì)照比較，坡中處土壤含水率顯著降低2.00%，坡底不顯著降低0.81%，且變異性均顯著增大為強(qiáng)變異（分別為32%和35%）。土壤含水率在土壤剖面上顯著的表層聚集特點(diǎn)表明土壤水分補(bǔ)給完全來(lái)自于大氣降雨，且補(bǔ)給深度應(yīng)不大于30 cm。由圖1可知，林地土壤的保水性偏大主要體現(xiàn)在林地0～10 cm和20～30 cm土壤層含水率顯著大于耕地（p＜0.05），在沉陷坡位上只有坡中處整個(gè)剖面土壤含水率表現(xiàn)為林地顯著大于耕地（p＜0.01）。隨著沉陷深度的增加，同一土壤層含水率的變化趨勢(shì)平均表現(xiàn)為：林地均呈減小趨勢(shì)，耕地則表現(xiàn)為表層（＜20 cm）增大和深層（＞30 cm）減小趨勢(shì)。

表3 沉陷區(qū)土壤理化性質(zhì)空間變異性Table 3 Spatial variability of soil physical and chemical properties in the subsidence area

圖2 沉陷區(qū)土壤含水率的空間變化趨勢(shì)Fig. 2 Trend of the spatial variation of soil moisture content in the subsidence area

2.2 沉陷區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的空間變異性

由表2可知，沉陷區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量均值為15.19 g kg-1，處于4級(jí)偏低等級(jí)［26］（10～20 g kg-1），變異性為強(qiáng)變異，呈正偏度。由表3可知，土壤有機(jī)質(zhì)在不同土地利用類型和坡位上均表現(xiàn)為無(wú)顯著差異，與對(duì)照處比較，坡中處土壤有機(jī)質(zhì)呈不顯著降低1.08 g kg-1，中心處則呈不顯著升高1.24 g kg-1。土壤有機(jī)質(zhì)呈明顯的表聚特征，表層0～10 cm上升為3級(jí)正常等級(jí)（20～30 g kg-1），深層40～50 cm降為5級(jí)缺乏等級(jí)（6～10 g kg-1）。由圖3可知，與耕地同一土壤層有機(jī)質(zhì)含量比較，林地表層0～10 cm顯著增大（p＜0.01），亞表層10～20 cm和20～30 cm卻顯著降低（p＜0.01），深層（＞30 cm）則無(wú)顯著差異。隨著沉陷深度的增加，除林地表層0～10 cm外，同一土壤層有機(jī)質(zhì)含量平均變化趨勢(shì)均表現(xiàn)為增大趨勢(shì)，林地有機(jī)質(zhì)向下坡（中心或坡底）處積累的趨勢(shì)要大于耕地。從整個(gè)剖面深度上看，耕地土壤有機(jī)質(zhì)在坡中和坡底處減小的規(guī)律較為一致。

圖3 沉陷區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的空間變化趨勢(shì)Fig. 3 Trend of spatial variation of soil organic matter content in the subsidence area

2.3 沉陷區(qū)土壤質(zhì)地的空間變異性

由表2可知，土壤砂粒和粉粒含量均為中等變異（10%～30%）和負(fù)偏度，黏粒含量則為強(qiáng)變異正偏度。結(jié)合質(zhì)地三相圖（圖4），沉陷區(qū)土壤整體為黏壤土，表層過(guò)渡為壤土—粉質(zhì)壤土，深層過(guò)渡為壤質(zhì)黏土—粉質(zhì)黏土。由表3可知，與耕地比較，林地砂粒含量顯著減?。╬＜0.01），而黏粒含量則顯著增大（p＜0.05），兩者數(shù)值的變異性均在林地增大。在沉陷坡位上，土壤砂粒、粉粒和黏粒含量均存在顯著差異（p＜0.05）。坡中處砂粒含量最大，較對(duì)照有不顯著增加2.04%，較坡頂和中心均有顯著增加（分別為6.32%和5.56%）；坡底和坡中處粉粒含量偏小，分別較對(duì)照顯著降低3.75%和不顯著降低1.54%；坡中處黏粒含量最小，與對(duì)照無(wú)顯著差異，較坡底卻顯著降低5.49%。在土壤剖面上，土壤砂粒和黏粒含量均存在顯著性差異（p＜0.001）。與表層和亞表層土壤比較，深層（＞30 cm）土壤砂粒含量顯著減小，而黏粒含量卻顯著增大。

圖4 沉陷區(qū)土壤質(zhì)地三相圖Fig. 4 Three-phase diagram of soil texture of the subsidence area

由圖5可知，耕地深層（＞30 cm）土壤砂粒含量顯著大于林地（p＜0.05）。在坡頂和坡底處，耕地砂粒含量顯著大于林地（p＜0.05）。在對(duì)照處，耕地黏粒含量顯著大于林地（p＜0.01），但在坡腳處，耕地黏粒含量卻顯著小于林地（p＜0.05）。隨著沉陷深度的增加，同一土壤層上，林地砂粒含量平均呈下降趨勢(shì)，而黏粒含量則平均呈上升趨勢(shì)；耕地在坡中和坡底處表現(xiàn)出砂粒含量增加，粉粒和黏粒含量減小的規(guī)律僅在表層（0～20 cm）土壤表現(xiàn)明顯，深層（＞30 cm）土壤砂粒、粉粒和黏粒含量則表現(xiàn)出與林地截然相反的趨勢(shì)。

3 討 論

3.1 沉陷區(qū)土壤水分、有機(jī)質(zhì)和質(zhì)地空間變異的作用機(jī)理

在該研究區(qū)，土壤水分含量是降雨補(bǔ)給與土壤水分蒸發(fā)散平衡的結(jié)果。除去植被類型對(duì)降雨截留率的差異外，4月份分別是林地速生楊的芽萌動(dòng)期和耕地冬小麥的拔節(jié)期，兩種土地利用類型的土壤水分蒸發(fā)散速率存在明顯的差異，因而降雨一周后，林地土壤含水率會(huì)顯著大于耕地（p＜0.01）。在沉陷坡面上，地表裂縫的存在會(huì)阻礙降雨徑流的沿坡面流動(dòng)，增加垂向流動(dòng)，引起坡面局部表層土壤水分補(bǔ)給量減少，而深層土壤水分補(bǔ)給量相對(duì)增加，并且裂縫也會(huì)引起表層土壤水分垂直蒸發(fā)增加［11-12,28-29］，因此會(huì)導(dǎo)致土壤含水率在剖面深度上的“逆序”分布［30］。由圖2可知，盡管由于耕作行為對(duì)地表裂縫的封堵，耕地上坡位（對(duì)照→坡頂→坡中）形成優(yōu)勢(shì)流通道對(duì)土壤水分垂直遷移過(guò)程的影響仍然是明顯的，土壤含水率“逆序”分布在此處較為典型。在下坡位（坡底→坡中→中心），由于坡度增加，耕地地表形成了較為明顯的地表徑流［31］，水分垂直入滲和對(duì)深層土壤補(bǔ)給的機(jī)會(huì)減少，因而含水率在耕地坡中和坡底處的深層土壤出現(xiàn)最小值。在整個(gè)坡面上，林地土壤水分遷移以入滲壤中流為主，且含水率剖面規(guī)律較為一致。

圖5 沉陷區(qū)土壤質(zhì)地的空間變化趨勢(shì)Fig. 5 Trend of spatial variation of soil texture of the subsidence area

土壤有機(jī)質(zhì)含量是有機(jī)碳投入水平與土壤有機(jī)碳礦化水平平衡的結(jié)果。兩種土地利用類型下，有機(jī)碳投入水平和方式存在明顯差異：林地主要通過(guò)落葉返還作為有機(jī)碳投入的主要形式，此外農(nóng)民放羊時(shí)發(fā)生的動(dòng)物啃食和羊糞投入，以及墓地周邊的小面積燒荒行為也影響有機(jī)碳的投入。林地的碳投入多積累在土壤表層，形成一定厚度的凋落物腐殖層，表層土壤0～10 cm有機(jī)質(zhì)含量顯著較亞表層和深層土壤高（p＜0.01），導(dǎo)致較為明顯的土壤有機(jī)質(zhì)表聚現(xiàn)象［32］。林木生長(zhǎng)狀況影響凋落物的碳投入水平［33］（表1），因而在坡頂處的表層土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最大值（31.51 g kg-1），而在亞表層則存在非常明顯的有機(jī)質(zhì)降低，成為土壤碳損失的“源”［20］；在坡底處地表裂縫以亞表層先形成土洞再引起表面塌陷［34］的形式存在，喬木根系生長(zhǎng)不良，林地自然演替為以耐旱耐鹽堿的灌木為主，而亞表層和深層土壤有機(jī)質(zhì)含量在坡底處的升高可能來(lái)源于上坡面黏粒的遷移和積累，成為土壤碳積累的“匯”［14,20］。耕地的有機(jī)碳投入形式包括：有機(jī)肥投入、作物根系和秸稈還田等管理措施，以及旱季的噴灌措施通過(guò)增加作物生物量增加碳投入水平。耕地的碳投入導(dǎo)致耕地0～20 cm土壤層有機(jī)質(zhì)含量較深層顯著升高，且耕作行為導(dǎo)致0～10 cm和10～20 cm土壤層有機(jī)質(zhì)含量無(wú)明顯差異；耕地20～30 cm土壤層有機(jī)質(zhì)含量亦較深層（＞30 cm）土壤顯著增大，且較林地同層土壤顯著增大，這可能源于作物根系的影響，也可能源于耕作行為對(duì)亞表層裂縫的封堵而引起的表層有機(jī)質(zhì)的垂直遷移，形成表層碳“源”向亞表層碳“匯”的垂直遷移模式。

沉陷區(qū)土壤質(zhì)地在不同坡位上表現(xiàn)出的顯著差異（p＜0.05），表明不同粒徑的土壤顆粒在面臨坡度增加和地表裂縫不利因素下的分選分級(jí)現(xiàn)象。在塌陷初期的非穩(wěn)定期，土體重構(gòu)后變得疏松、孔隙度增大、含水率增加［35-36］，有效養(yǎng)分相對(duì)充足且流失速率較大，土壤碳氮比、碳磷比下降，土壤有機(jī)質(zhì)和緩效養(yǎng)分庫(kù)面臨礦化和風(fēng)化速率增加的風(fēng)險(xiǎn)［20,27］。在地表裂縫和耕作行為的雙重影響下，沉陷區(qū)耕地的表層疏松土壤傾向于整體向亞表層和深層遷移混合，土壤顆粒無(wú)明顯分選分級(jí)現(xiàn)象，由此導(dǎo)致土壤質(zhì)地的相對(duì)均質(zhì)化，耕地砂粒和黏粒含量的變異性較林地減小（表3）。在強(qiáng)降雨情況下，耕地地表相對(duì)裸露，易形成表面侵蝕流［31］，在坡度較大的坡中處對(duì)土壤細(xì)顆粒的搬運(yùn)能力最大，土壤砂化作用明顯且一直持續(xù)至坡腳處（圖6）。此外，耕地黏粒在坡頂?shù)纳顚油寥篮椭行牡谋韺油寥烙幸欢ǖ母患?yīng)，這可能與土壤重力水分在此處滯留有關(guān)。中心處表層黏化會(huì)導(dǎo)致一定程度的地表板結(jié)，影響耕作和作物出芽率。與之相反，耕地改為林地后，由于無(wú)耕作行為的干擾和較大林冠層的遮擋，林地地表裂縫得以持續(xù)存在，降雨地表徑流形成微弱［37］，入滲壤中流攜帶上坡處黏粒遷移，在土壤深處和下坡處的坡底富集，土壤顆粒分選分級(jí)現(xiàn)象明顯，同時(shí)也導(dǎo)致粉粒在坡頂處存在明顯的富集效應(yīng)。

3.2 沉陷區(qū)合理分區(qū)與適宜土地復(fù)墾方向的選擇

沉陷區(qū)坡面微地形上土壤理化性質(zhì)的異質(zhì)性增加為滿足不同土地利用類型的立地條件提供可能。盡管林地在土壤保水性，削減地表徑流和土壤侵蝕方面具有優(yōu)勢(shì)，但在土壤固碳能力和防止土壤黏粒遷移流失方面并不具有優(yōu)勢(shì)［20,37］，甚至于剔除表層0～10 cm土壤層，林地的土壤固碳能力較耕地顯著降低（p＜0.01）。在沉陷區(qū)上坡位（對(duì)照→坡頂→坡中），地表坡度相對(duì)較小（＜2°），從土壤學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度，耕地的優(yōu)勢(shì)均較林地明顯，耕作行為導(dǎo)致的地表裂縫被封堵，可有效控制黏粒向下坡處遷移和和亞表層有機(jī)質(zhì)的快速損耗；而在下坡位（坡底→坡中→中心），地表坡度相對(duì)較大（＞2°），林地或林灌草結(jié)合的優(yōu)勢(shì)較耕地明顯，既能有效控制地表徑流和土壤侵蝕，減少表層砂化的范圍和中心處表層黏化現(xiàn)象，又能有效避免亞表層土壤有機(jī)質(zhì)的快速損耗現(xiàn)象。進(jìn)入塌陷中心，地勢(shì)變得相對(duì)平緩，若面積較大可繼續(xù)恢復(fù)為耕地。根據(jù)沉陷區(qū)土壤養(yǎng)分能值演變規(guī)律［10］，在沉陷深度1.5～2.0 m處，土壤養(yǎng)分能值最小，基本對(duì)應(yīng)于本研究點(diǎn)的坡中處（表1）以及井下采煤巷道的邊界［38］。因此，平原型采煤沉陷區(qū)的土地復(fù)墾方向應(yīng)以耕地為主，林地為輔的基本原則。在上坡位（沉陷深度小于2 m或地表坡度小于2°）的大部分沉陷區(qū)應(yīng)盡量復(fù)墾為耕地，通過(guò)平整土地、布置階地和噴灌設(shè)施來(lái)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，避免黏粒流失和土壤持續(xù)退化。在礦區(qū)沉陷的第一階段地表初步穩(wěn)定后［38］，在坡中至坡底的等高段（即對(duì)應(yīng)于井下采煤巷道邊界兩側(cè)）應(yīng)及時(shí)復(fù)墾為林灌地，參照本塌陷區(qū)地形圖，寬度可設(shè)置40～60 m，面積約占整個(gè)沉陷區(qū)的10%～20%，能起到對(duì)沉陷區(qū)土壤水分與養(yǎng)分流失控制和生態(tài)環(huán)境效益改善的關(guān)鍵作用。

圖6 沉陷區(qū)耕地和林地土壤質(zhì)地的空間變異Fig. 6 Spatial variability of soil texture in the cultivated land and forest land in the subsidence area

4 結(jié) 論

在典型平原型采煤沉陷區(qū)坡面微地形上，耕地土壤含水率和黏粒含量較林地顯著降低（p＜0.0 5），而砂粒含量則顯著增加（p＜0.01）。林地土壤理化性質(zhì)主要受坡度增加的影響，入滲壤中流的沿坡面流動(dòng)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)、砂粒和黏粒含量在水平方向上的變異程度增加，在坡底處形成明顯的深層（＞30 cm）土壤黏粒積累和碳“匯”。耕地土壤理化性質(zhì)主要受裂縫的影響，垂直優(yōu)先流導(dǎo)致土壤質(zhì)地在垂直方向上的變異程度減??；同時(shí)，受坡度增加的影響，水平表面流產(chǎn)生并導(dǎo)致在耕地的坡中到坡底處形成明顯的表層（0～20 cm）土壤砂粒積累和碳“源”。平原型采煤沉陷區(qū)的土地復(fù)墾方向應(yīng)以耕地為主，林地為輔的基本原則。在上坡位和塌陷中心復(fù)墾為耕地，可避免黏粒流失和土壤持續(xù)退化；在坡中到坡底的等高段復(fù)墾為林灌地，能起到對(duì)沉陷區(qū)土壤水分與養(yǎng)分流失控制和生態(tài)環(huán)境效益改善的關(guān)鍵作用。