学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

矿区复垦土壤压实特征及蘑菇料施用改良效果研究

作　者: 刘雪冉
导　师: 李新举
学　校: 山东农业大学
专　业: 土地资源管理
关键词: 土地复垦土壤压实度土壤理化性状微生物土壤质量矿区蘑菇料废料
分类号: S156
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

山东省济宁矿区是我国的主要煤矿区之一,邹城市是济宁矿区的主战场,兖矿集团的主要矿井分布在该市。自上世纪50年代开始采煤至今,已经形成了5653hm2(8.48万亩)的塌陷地,造成矿区生态环境的破坏。自1980a开始该市加强了采煤塌陷地的治理工作,生态环境逐步得到改善。但由于煤炭产量的增加,每年塌陷地大约以200hm2/年的速度增加。在采煤塌陷和复垦的过程中,由于对土壤的严重干扰,致使复垦土壤质量发生了大的变化。其中土壤压实是复垦土壤最关键的因素之一,是关系到复垦质量高低和复垦是否成功的关键。该研究以邹城市矿区复垦土壤为研究对象,选择了5个复垦年度对其压实特征进行了详细分析,揭示了复垦土壤压实度的变异规律。同时对复垦土壤的理化性状和综合土壤质量进行了评价,探明了复垦土壤质量的变异规律。针对复垦土壤存在的问题,本研究应用蘑菇料对复垦土壤进行了改良研究,探讨蘑菇料对复垦土壤质量的改良效果。通过分析发现：人为因素的干扰造成地块2、9(复垦后为耕地)表层土壤紧实度远小于未破坏地块(413.40kpa),对作物的生长不利；其余复垦地块紧实度远大于地块1(未破坏地块)。复垦时间对土壤紧实度有一定的影响,复垦时间越长,土壤紧实度越小。在土壤垂直剖面上,随着深度的增加,土壤紧实度增加。充填物质不同,对土壤紧实度具有一定的影响,煤矸石比粉煤灰有利于改善土壤压实度,地块8(充填粉煤灰)通体紧实度都很大,严重影响作物的生长。在土层1-4层,地块9(02年复垦为耕地)紧实度小于地块3(02年复垦为林地),由于人为因素和农作物根系的影响,同时说明在土层表层,农作物比林木对土壤紧实度的影响大；而随着深度的增加,地块9紧实度大于地块3。刚施完蘑菇废料表层土壤的紧实度较低,由于蘑菇废料中有机质的胶结作用,随着施用废料时间的加长,土壤表层的紧实度逐步增加,更加有利于作物的生长。刚施用蘑菇料地块6(07年施用蘑菇料)和复垦后用于耕地的地块变化趋势相近。但所有地块的紧实度在第4—5层基本达到最大,之后变化不大。土壤的紧实度与土壤物理、化学、生物特性相互联系,其中土壤的生物特性与土壤紧实度之间的相关性最大,显著水平P均为0,与真菌数量的相关系数达到了-0.73599；土壤紧实度与土壤中粘粒的含量相关性最小为-0.02889,显著水平P是0.83573。蘑菇料的施用对复垦土壤理化性状、微生物数量和土壤质量具有一定的影响。刚施用蘑菇废料地块表层土壤的紧实度较低(438.30kpa),随着施用废料时间的加长,土壤表层的紧实度逐步增加(826.80kpa)。不同的处理方式,在土壤垂直剖面的2-3层发生不同的变化,未破坏地块和复垦后用于耕地的地块紧实度下降,出现最小值(68.90kpa),随着深度增加而增加；刚施用蘑菇料地块6和复垦后用于耕地的地块变化趋势相近,而施用蘑菇料时间较长的地块则在表层次出现峰值(1378.00kpa),之下下降或不变。但所有地块的紧实度在第4—5层基本达到最大,之后变化不大。施用蘑菇废料较早和较晚的地块表层容重均比未破坏地块大,而04和05年使用蘑菇废料的地块表层容重比未破坏大。蘑菇废料具有很好的保水性能,随着施用蘑菇废料时间延伸,表层土壤的含水量逐步增加,并且远大于没有施用蘑菇料的地块；同时在垂直剖面上,由于蘑菇料和土壤混为一体,增加了水分向地下渗透的阻力,使含水量比较高,有利于土壤含蓄水源。施用蘑菇废料地块中粘粒的含量要比未破坏地块高,其中地块5的含量最高(14.40%),地块7表层含有粉粒的量最大(94.06%),随着施用废料年限的增加,粉粒的含量逐渐减少,但比未使用蘑菇料的地块3的含量高,这说明通过施用蘑菇料可以很好的改良土壤的通透性,有利于耕作。蘑菇料的使用增加了土壤表层有机质的含量,但比未破坏地块的有机质含量低,随着施用蘑菇料时间的增加,表层有机质含量降低,且随着土壤深度的增加,有机质含量减少。刚施用蘑菇料地块表层碱解氮含量比较高(27.33mg/kg),随着时间增加,含量减少。在土壤垂直剖面,施用蘑菇料地块在第2-3层含量增加,随着深度再增加,含量减少,但施用蘑菇料地块通体含量相对于未破坏地比较稳定,未破坏地块(地块1)碱解氮含量随着深度增加会迅速下降。蘑菇料的施用对于土壤表层速效磷的含量有较大的影响,未施用蘑菇料地块表层含量很低(0.98mg/kg),严重影响作物的生长。蘑菇料施用时间与土壤速效磷的含量相关性较小,但施用蘑菇料地块垂直剖面含量变化较小。蘑菇料的施用对于提高表层土壤中有效钾的含量有很大作用,同时随着时间增加,含量降低,地块4(05年施用蘑菇料)表层含量只有40 mg/kg。复垦土壤表层碱性很大(pH>8.3),通过施用蘑菇料可以有效中和土壤的碱性；在土壤垂直剖面上,施用蘑菇料的地块4、5、6、7通体pH值较稳定,并且随着施用蘑菇料时间的增加,土壤碱性减弱,至蘑菇料施用3年的地块5(04年施用蘑菇料)通体碱性最弱(pH=7.92)。施用蘑菇料的地块随着时间的增加土壤表层电导率的降低,且随着深度的增加而增加,在第5层出现峰值。土壤中微生物的数量随着深度的增加,数量明显的减少,在表层数量一般是最大。蘑菇料的施用对复垦土壤微生物影响较大。施用蘑菇料1年后的地块7土壤中细菌、真菌、放线菌的数量较多,分别为324*105、103*103和26*104个／g·土,明显高于未施用地块(83*105、56*103和12*104个/g·土),低于复垦后用于耕地的地块9(1520*105、240*103和57*104个/g·土),但高于未破坏的地块(293*105、80*103和29*104个/g·土)。蘑菇料施用以后,对土壤中的不同微生物产生不同的影响,施用蘑菇料的地块细菌和真菌明显提高,放线菌增加较少。施用蘑菇料后复垦土壤综合质量有明显变化。复垦后用于耕地的土壤由于人为因素影响其土壤质量较高,平均土壤质量指数达到0.53和0.51,其表层土壤质量达到0.64和0.69,大大高于其他土壤。复垦后种树的土壤由于人为干扰较少其质量较低,平均土壤质量指数在0.40左右。蘑菇料的施用对于复垦土壤具有一定的改良作用,但主要集中在上层土壤,对下层土壤影响不大。对土壤质量的影响主要集中在施用后的前2年,2年后随着蘑菇料的分解殆尽,对土壤影响较小,土壤质量指数趋于和未施用蘑菇料的土壤一致。所有复垦土壤上层土壤质量高于下层,特别是施用蘑菇料的土壤质量在15cm左右出现峰值。复垦后用于耕地的土壤质量变异较大,变异系数达到24.74%,施用蘑菇料可以减少土壤质量的分异程度,特别是施用时间越长,土壤质量分异越小,施用第3年变异系数降至3.59%。

全文目录

中文摘要  7-10
ABSTRACT  10-14
1 引言  14-37
  1.1 研究背景  14-16
  1.2 国内外研究现状  16-35
    1.2.1 土壤机械压实的成因  17-19
    1.2.2 土壤机械压实的危害  19-23
    1.2.3 土壤紧实度测量的方法  23-30
    1.2.4 土壤机械压实的研究方向  30-32
    1.2.5 复垦土壤质量研究  32-35
  1.3 研究目标、研究内容与技术路线  35-36
    1.3.1 研究目标  35
    1.3.2 研究内容  35
    1.3.3 研究方法、技术路线及实施方案  35-36
  1.4 小节  36-37
2 研究区概况  37-45
  2.1 研究区概况  37-38
  2.2 邹城市境内煤矿概况  38-40
    2.2.1 矿井分布  38-39
    2.2.2 邹城市煤炭开采情况  39-40
  2.3 邹城市采煤塌陷地时空变化规律  40-41
  2.4 塌陷地复垦工艺  41
  2.5 实验区概况及样点布置  41-45
    2.5.1 实验区概况  41-42
    2.5.2 采样点布置  42-43
    2.5.3 蘑菇料组成  43-45
3 矿区复垦土壤压实特性  45-53
  3.1 样品采集与分析方法  45
  3.2 结果与分析  45-52
    3.2.1 土壤紧实度时空变化  45-46
    3.2.2 充填物质对土壤紧实度影响  46
    3.2.3 种植作物对土壤紧实度影响  46
    3.2.4 蘑菇料的施用对土壤紧实度影响  46-47
    3.2.5 土壤紧实度与土壤物理、化学、生物特性的关系  47-52
  3.3 小结  52-53
4 蘑菇料施用对复垦土壤物理特性的影响  53-59
  4.1 样品采集与分析方法  53
  4.2 结果与分析  53-57
    4.2.1 土壤容重变化  53-54
    4.2.2 土壤含水量变化  54-55
    4.2.3 土壤粘粒含量的变化  55-56
    4.2.4 土壤粉粒含量的变化  56-57
    4.2.5 土壤砂粒含量的变化  57
  4.3 小节  57-59
5 施用蘑菇料对复垦土壤化学性状的影响  59-66
  5.1 样品采集及分析方法  59
  5.2 结果与分析  59-64
    5.2.1 复垦土壤有机质变化  59-60
    5.2.2 复垦土壤碱解氮的变化  60-61
    5.2.3 复垦土壤速效磷的变化  61-62
    5.2.4 复垦土壤有效钾变化  62-63
    5.2.5 复垦土壤pH值变化  63-64
    5.2.6 复垦土壤EC变化  64
  5.3 小节  64-66
6 施用蘑菇料对复垦土壤微生物的影响  66-72
  6.1 样品采集和处理  66
  6.2 微生物培养基的选择与计算方法  66
  6.3 结果与分析  66-70
    6.3.1 土壤中细菌数量分析  67-68
    6.3.2 土壤中真菌数量分析  68-69
    6.3.3 土壤中放线菌数量分析  69-70
  6.4 小节  70-72
7 蘑菇料施用对复垦土壤综合质量的影响  72-77
  7.1 指标选取  72
  7.2 指标权重的确定  72
  7.3 指标隶属度的确定  72-73
  7.4 蘑菇料施用对复垦土壤质量的影响  73-75
    7.4.1 土壤质量变化趋势  73-74
    7.4.2 表层土壤质量变化  74-75
    7.4.3 土壤质量变异特征  75
  7.5 小节  75-77
8 研究结论与展望  77-80
  8.1 主要研究成果  77-78
  8.2 主要的创新  78-79
  8.3 研究展望  79-80
参考文献  80-91
致谢  91-92
攻读硕士期间取得的主要学术成就  92

矿区复垦土壤压实特征及蘑菇料施用改良效果研究

内容摘要

全文目录

相似论文