煤礦區(qū)充填復(fù)墾土壤生物學(xué)特性及其變化研究.pdf

1、本文以我國華東地區(qū)采煤沉陷區(qū)復(fù)墾場地為研究對象，通過收集資料、場地調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法系統(tǒng)分析了：煤矸石充填復(fù)墾土壤生物學(xué)特性時空變化特征；煤矸石、粉煤灰及湖泊底泥三種物料對充填復(fù)墾土壤生物學(xué)特性的影響；通過相關(guān)性分析揭示充填復(fù)墾場地土壤生物學(xué)指標(biāo)與土壤物理、化學(xué)、重金屬含量之間的關(guān)系；利用激發(fā)效應(yīng)機理，提出了加入小分子碳源、氮源改善充填復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)的措施。主要研究結(jié)論如下：
　　(1)采煤沉陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾場地0-

2、20cm和20-40cm土層土壤微生物數(shù)量、微生物量碳含量、微生物量氮含量、微生物熵、土壤基礎(chǔ)呼吸速率、β-葡萄糖苷酶活性、過氧化氫酶活性、酸性磷酸酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性和芳基硫酸酯酶活性等生物學(xué)指標(biāo)在復(fù)墾后呈增加趨勢，土壤微生物代謝熵呈降低趨勢。
　　(2)分別采用全量數(shù)據(jù)集法和最小數(shù)據(jù)集法對煤矸石充填復(fù)墾土壤綜合質(zhì)量指數(shù)(SQI)進行評價，回歸分析表明充填復(fù)墾土壤SQI值隨復(fù)墾時間呈增加趨勢，充填復(fù)墾土壤質(zhì)量演替方向為正

3、向演替；最小數(shù)據(jù)集法能代替全量數(shù)據(jù)集法對復(fù)墾土壤質(zhì)量進行評價。
　　(3)湖泊底泥充填復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)值高于煤矸石復(fù)墾場地和粉煤灰復(fù)墾場地土壤。湖泊底泥充填復(fù)墾土壤微生物數(shù)量、微生物量碳含量、微生物量氮含量、土壤基礎(chǔ)呼吸速率、微生物代謝熵、β-葡萄糖苷酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性等指標(biāo)超過對照場地土壤，分別高出對照場地土壤4％、11.5%、43.1%、1.2%、39.8%、5.2%、9.9%、3.7%和8.7%。

4、
　　(4)基于全量數(shù)據(jù)集法和最小數(shù)據(jù)集法對煤矸石、粉煤灰與湖泊底泥充填復(fù)墾土壤質(zhì)量綜合指數(shù)進行評價，結(jié)果表明基于兩種計算方法的SQI變化趨勢一致。復(fù)墾土壤SQI從高到低依次是湖泊底泥復(fù)墾土壤、煤矸石復(fù)墾土壤與粉煤灰復(fù)墾土壤，兩種方法評價結(jié)果差異較小，通過最小數(shù)據(jù)集法計算的SQI結(jié)果能表征復(fù)墾土壤質(zhì)量情況。
　　(5)煤矸石/粉煤灰抑制生長期內(nèi)冬小麥的根長、根生物量、根系活力等指標(biāo)。與對照土壤相比，煤矸石與粉煤灰降低了拔生長

5、期內(nèi)冬小麥根系分泌物產(chǎn)生速率Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。相關(guān)性分析表明冬小麥根系分泌物產(chǎn)生速率與根系活力成正相關(guān)。復(fù)墾土壤中煤矸石與粉煤灰對土壤氮素轉(zhuǎn)化速率、多酚氧化酶活性、脲酶活性有抑制作用。相關(guān)性分析表明，復(fù)墾土壤氮素轉(zhuǎn)化效率、土壤酶活性與冬小麥根系分泌物產(chǎn)生速率成正相關(guān)。
　　(6)小分子碳源和氮源能通過激發(fā)效應(yīng)提高復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)。與對照土壤相比，高濃度碳源(10mg·g-1)提高土壤微生物量碳含量276.7%(7天)和184.4%(3

6、0天)、微生物量氮量129.8%(7天)和148.9%(30天)、β-葡萄糖苷酶活性89.1%(7天)和102.9%(30天)、酸性磷酸酶活性164.4%(7天)和130.3%(30天)、芳基硫酸酯酶活性541.1%(7天)和317.6%(30天)。高碳低氮組（10mg·g-1葡萄糖和1mg·g-1硝酸銨）的對土壤生物學(xué)特性的激發(fā)作用也非常明顯。復(fù)墾場地土壤中可利用碳源含量是影響復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)的限制性因子，碳源加入能迅速激活土壤生物