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      遼西半干旱地區(qū)不同樹種造林對矸石廢棄地土壤化學性質(zhì)的影響

      2013-06-08 09:01:42于海菁
      防護林科技 2013年4期
      關(guān)鍵詞:紫穗槐廢棄地矸石

      于海菁

      (阜新市林業(yè)局,遼寧 阜新 123000)

      煤矸石簡稱矸石,是在煤炭開采、洗選及加工過程中產(chǎn)生的與煤層伴生的各種含碳量低、堅硬的黑色或黑灰色巖石,屬于煤礦的固體廢棄物。在煤炭開采、洗選、加工過程中均會排出煤矸石,煤矸石不斷堆積,形成矸石廢棄地。廢棄地的立地條件極為惡劣,由于缺乏土壤基本結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分貧瘠、極端酸堿性、重金屬元素含量較高、種子庫缺失等原因,植被的自然恢復(fù)是非常緩慢的。本文旨在通過對不同造林樹種煤矸石廢棄地土壤化學性質(zhì)進行研究,得出造林樹種對矸石土壤的化學性質(zhì)的影響。

      1 研究區(qū)概況

      阜新市位于遼寧省西北部,地理坐標為120°00′10″—122°58′10″E,41°41′30″—42°50′26″N。氣候?qū)俦睖貛О敫珊荡箨懶约撅L型,氣候特點為四季分明,雨熱同季,日照充足,日溫差較大,降雨集中。本區(qū)長年多風,且頻率較高,年均風速3.2~4m·s-1,最大瞬時風速可達25m·s-1,6級以上大風日70.8d。年均氣溫7.6℃,有效積溫(≥10℃)3 377~3 299℃,日照時數(shù)2 673~2 762h,年降水量300~500mm,大水面蒸發(fā)量1 554~1 800mm,無霜期154d。土壤以褐土、棕壤土、草甸土、風沙土為主。本區(qū)處在華北植物區(qū)系、蒙古植物區(qū)系和長白山植物區(qū)系交錯地帶,適宜生長的代表植物有楊樹、柳樹、油松、樟子松、刺槐、紫穗槐、荊條及經(jīng)濟樹種大扁杏、山杏;沙地代表植物有家榆、胡枝子、百里香、差巴嘎蒿、衛(wèi)矛、沙打旺、隱子草等。

      2 研究方法

      在廢棄地不同位置挖土壤剖面,分別記錄土層厚度、顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、濕度、根系分布特征等,同時各樣地分別選取10個采樣點采集矸石風化物,取樣層次為0~20cm(表層)和20~40cm(下層),每個樣點設(shè)置3次重復(fù),將3次重復(fù)的基質(zhì)樣去除植物根系,充分混勻并用四分法取大約1kg的土樣帶回實驗室風干處理,以備測定土壤理化性質(zhì)之用。

      土壤化學分析項目為土壤有機質(zhì)、全N、全P、全K、速效N、速效P和速效K,pH值,重金屬元素等。具體分析方法為:

      有機質(zhì):重鉻酸鉀-外加熱法;

      全N:重鉻酸鉀-硫酸消化法;

      全P:堿熔-鉬銻抗比色法;

      全K:火焰光度法;

      速效N:堿解擴散法;

      速效P:碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法;

      速效K:醋酸按-火焰光度計法;

      pH值:電位法,使用pHS-3B型精密pH值計測定;

      使用SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理分析。

      3 結(jié)果與分析

      研究不同植被根際土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律,對于分析矸石廢棄地人工植被恢復(fù),進行礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)與重建有著重要的意義。

      3.1 Ⅰ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

      對Ⅰ類矸石廢棄地人工林土壤化學性質(zhì)差異性檢驗分析見表1。矸石風化物總體養(yǎng)分狀況較差,特別是矸石風化樣品的全氮與有效氮含量很低,土壤呈偏堿性,從各造林樹種根際土壤養(yǎng)分狀況來看,各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用,其中紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著;白榆在改善全氮方面較顯著,而對于速效鉀影響不大,這是因為矸石廢棄地本身速效鉀養(yǎng)分含量處于較高值。

      表1 Ⅰ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

      3.2 Ⅱ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

      對Ⅱ類矸石廢棄地人工林根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗分析見表2。矸石風化物養(yǎng)分狀況略有改善,各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都具有較好的改善作用,其中白榆、刺槐對于速效氮改善差異性顯著。紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效磷方面較其他樹種差異性顯著,紫穗槐、錦雞兒在改善速效氮方面差異性極顯著,白榆在改善全氮方面較顯著。

      表2 Ⅱ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

      3.3 Ⅲ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

      對Ⅲ類矸石廢棄地人工林根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗分析見表3。矸石風化物總體養(yǎng)分狀況較差,特別是矸石風化樣品的全氮與有效氮含量仍很低,從各造林樹種根際土壤養(yǎng)分狀況來看,土壤較Ⅰ類堿性減弱,各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用,其中臭椿、火炬樹在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著,刺槐在改善全磷、速效氮方面較顯著,而對于全氮、速效鉀影響不大。

      表3 Ⅲ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

      3.4 Ⅳ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

      對Ⅳ類地區(qū)矸石廢棄地人工林不同造林樹種土壤化學性質(zhì)差異性檢驗見表4。由于排矸年限較長,矸石風化物總體養(yǎng)分狀況較之前3種類型已經(jīng)有了很大程度的改觀,土壤pH值中性偏酸,正在往有利于其他喬木樹種生長的生境轉(zhuǎn)變,各樹種對養(yǎng)分的改良作用逐步體現(xiàn)。其中火炬樹、刺槐、臭椿在改良土壤養(yǎng)分狀況方面較之其他樹種差異性顯著,但各類型廢棄地對速效K的差異性均不顯著。

      表4 Ⅳ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

      4 結(jié)論

      4.1 在Ⅰ類矸石廢棄地上,土壤pH值呈堿性,養(yǎng)分匱乏,各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用,其中紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著,白榆在改善全氮方面較顯著,而對于速效鉀影響不大。

      4.2 在Ⅱ類矸石廢棄地上,各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都具有較好的改善作用,其中白榆、刺槐對于速效氮改善作用差異性顯著。紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效磷方面較其他樹種差異性顯著,紫穗槐、錦雞兒在改善速效氮方面差異性極顯著,白榆在改善全氮方面較顯著。

      4.3 在Ⅲ類矸石廢棄地上,臭椿、火炬樹在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著,刺槐在改善全磷、速效氮方面較顯著,而對于全氮、速效鉀影響不大。

      4.4 在Ⅳ類地區(qū)的矸石廢棄地上,根際土壤pH值中性偏酸,正在往有利于其他喬木樹種生長的生境轉(zhuǎn)變,各樹種對養(yǎng)分的改良作用逐步體現(xiàn)。其中火炬樹、刺槐、臭椿在改良土壤養(yǎng)分狀況方面較之其他樹種差異性顯著,但各類型廢棄地對速效K的差異性均不顯著。

      [1]李鵬波,胡振琪.煤矸石山植被恢復(fù)技術(shù)模式的研究[J].山東林業(yè)科技,2006(4):13-15

      [2]劉青柏.劉明國,劉興雙,等.阜新地區(qū)矸石山植被恢復(fù)的調(diào)查與分析[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報,2003,34(6):434-437

      [3]樊金拴,霍鋒.煤礦矸石山植被恢復(fù)的初步研究[J].西北林學院學報,2006,21(3):7-10

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