海州露天礦土地復墾示范區(qū)土壤綜合質量評價

王麗麗，吳祥云

(1．阜新市林業(yè)科技實驗示范園區(qū)，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術大學環(huán)境科學與工程學院，遼寧 阜新 123000)

海州露天礦土地復墾示范區(qū)土壤綜合質量評價

王麗麗1，吳祥云2

(1．阜新市林業(yè)科技實驗示范園區(qū)，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術大學環(huán)境科學與工程學院，遼寧 阜新 123000)

為有效地治理和改善礦區(qū)惡劣生態(tài)環(huán)境，使廢棄的土地資源得以充分利用，通過對阜新海州露天礦土地復墾示范區(qū)土壤有機質、全N、有效P、速效K、EC、pH值、含水量、容重、緊實度等指標進行測定，開展了復墾土壤質量綜合評價。結果表明：不同復墾示范區(qū)土壤質量差異較大，沙打旺、冰草示范區(qū)土壤質量最好；楊樹、油松示范區(qū)次之；耕地、側柏示范區(qū)土壤質量較差。

露天礦排土場；土地復墾；土壤質量；綜合評價

煤炭露天開采開發(fā)過程中會產生大量的廢棄物和堆積物，不僅大規(guī)模地占用土地，還限制植物的生長和發(fā)育，使植物面臨生長不良或難以生存等困難。通過復墾而恢復土地資源是避免土地資源浪費、緩解人地矛盾、保障經濟可持續(xù)發(fā)展的重要措施。本文通過構建海州露天礦排土場復墾土壤質量評價的指標體系，從土壤物理、化學等特性方面選擇9種指標構建了復墾土壤質量評價的指標體系，通過SPSS軟件對數(shù)據進行處理與分析，采用土壤權重、隸屬度方法評價復墾區(qū)土壤質量。

1 研究區(qū)自然概況

研究區(qū)域位于阜新市東南部的太平區(qū)境內海州礦露天排土場，為半干旱半濕潤大陸性季風氣候。每年這里的風沙都比較大，夏季主導風向為偏南風，冬季主導風向為偏北風。區(qū)域內部春夏秋冬四季分明并且雨熱同季。區(qū)域內的降雨大部分集中在7—9月，約占全年降雨量的 78%，全年的平均降雨量約為550 mm，平均蒸發(fā)量1 700 mm，蒸發(fā)量大于降水量。每年的平均溫度約為9.5 ℃，歷年的日最高溫度為40.5 ℃，日最低溫度為-26.4 ℃，年平均無霜期約150 d，霜期結束多在每年的4月下旬，初霜期多在每年的10月初，迄今最大凍土深度1.39 m。年平均日照時間約為2 800 h，平均年光能總輻射量約為130 kJcm-2。

2 樣品的采集和測試方法

2.1 樣品的采集方法

海州礦排土場自2003年開始進行土地復墾示范區(qū)建設，建立了楊樹、冰草、油松、側柏、耕地和沙打旺復墾示范區(qū)。在每種復墾類型示范區(qū)內分別隨機采集復墾土壤，為便于分析對照，同時采集未復墾地塊土壤的相關數(shù)據。

在設置好的標準地內挖掘土壤剖面至40 cm，分5個層次(第1個層次為0～7.62 cm，第2個層次為7.62～15.24 cm，第3個層次為15.24～22.86 cm,第4個層次為22.86～30.48 cm，第5個層次為30.48～38.1 cm。)采集樣品，然后分別進行測試。

2.2 樣品測試方法

采用常規(guī)方法在室內分析土壤有機質、全N、有效P、速效K、pH、電導率、含水率等。土壤的有機質利用重鉻酸鉀容量法，外加熱法測定；土壤全N利用凱氏定N法測定；土壤有效P利用HClO4-H2SO4法測定；土壤速效K利用NaOH熔融火焰光度計法測定；pH值水土比為1∶2.5，電位測定法；EC電導法測定；含水量采用烘干稱量法測定；容重環(huán)采用刀法測定；緊實度采用美國產的DICKEY-john緊實度儀測定。

3 結果與分析

3.1 土地復墾質量評價指標權重的確定

利用評價中使用的9個指標測定數(shù)值，采用SPSS軟件統(tǒng)計分析各指標的相關系數(shù)矩陣，結果見表1所示。利用表1得到每個指標與其他指標相關系數(shù)，確定每個指標最終權重:Vi=m/∑mi，結果見表2所示。

表1 土壤特性之間的相關系數(shù)

表2 不同土壤特性的相關系數(shù)及權重

3.2 指標隸屬度的確定

由于各種測量得到數(shù)據之間不能直接進行比較，在評價中需要先對數(shù)據進行標準化處理。采用隸屬度函數(shù)對測定數(shù)據進行標準化，進而得到相應指標的隸屬度，然后給出評價因素的狀態(tài)值。實際計算中選取2種函數(shù)來計算隸屬度，分別是戒上型和戒下型隸屬度函數(shù)，其中戒上型隸屬度函數(shù)的形式為

計算土壤有機質、全N、有效P、速效K、含水量的隸屬度都用的這種函數(shù)。

計算土壤容重、電導率、pH、緊實度的隸屬度時用的是這種函數(shù)。

以上2種函數(shù)式中的x1和x2在實際中用該指標的最小值和最大值來代替。其計算結果如表3所示。

表3 不同土壤特性的臨界值

3.3 土壤綜合質量評價

根據各個指標的權重和隸屬度，計算出土地的綜合效果評價。其計算公式為:A=∑EiFi，結果見圖1。公式中Ei、Fi分別表示每個指標的權重和隸屬度。

由圖1可以看出，在不同復墾植被類型下的0～40 cm土壤中，沙打旺和冰草這2種牧草復墾土壤綜合質量最高，超過了未復墾土壤，表明牧草對土壤表層改良效果最明顯；而楊樹復墾區(qū)除表層(0～7.62 cm)土壤綜合質量略低于未復墾區(qū)土壤外，其余層次土壤質量均好于未復墾區(qū)，表明排土場復墾種植楊樹對土壤也具有很好的改良效應；在垂直剖面上，油松、側柏、耕地有大致相同的變化趨勢，土壤質量均低于未復墾區(qū)，側柏復墾區(qū)土壤質量最低。

圖1 不同植被類型土壤綜合質量垂直分布

總體來看，楊樹和牧草在各個層次上的土壤質量都達到或超過了未復墾土壤，而耕地和油松、側柏在各個層次上土壤質量都低于未復墾。

4 結論

4.1 采用確定土壤權重指標、隸屬度方法構建了海州露天礦排土場復墾土壤質量綜合評價體系，根據研究區(qū)特點，對復墾土壤質量進行了綜合評價。

4.2 不同復墾示范區(qū)復墾后土壤質量差異較大，闊葉樹楊樹和良種牧草有助于恢復和改善土壤質量，而針葉樹和耕地在土壤改善和恢復方面的作用相對要弱很多。

[1] 趙廣東,王兵,蘇鐵成,等.煤矸石山廢棄地不同植物復墾措施及其對土壤化學性質的影響[J].中國水土保持科學,2005,3(2):65-69

[2] 梁冰,白國良.阜新市新邱露天礦東排土場土地復墾模式研究[J].露天采礦技術,2005(1):29-31

黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院4項科研項目通過鑒定

黑龍江省林業(yè)廳下達，黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院承擔的科研項目“樟子松、長白落葉松高世代種子園建立與經營技術研究”、“黑龍江省西部地區(qū)三北防護林工程效益評估體系研究”，與龍江縣綠色海洋林場合作項目“彰武松引種與栽培技術研究”和與富錦市東風崗林場合作項目“三江平原區(qū)東風崗1號楊選育與栽培”四個科研課題于2014年12月2日在哈爾濱通過技術鑒定，鑒定會由黑龍江省林業(yè)廳科技處宋春姬處長主持。

“樟子松、長白落葉松高世代種子園建立與經營技術研究”課題，選擇樟子松和長白落葉松優(yōu)良家系191個，建立樟子松、長白落葉松1.5代種子園24 hm2，改建去劣疏伐種子園27 hm2，并利用其中45個優(yōu)良的雙親本家系建立樟子松二代園，遺傳增益提高36.1%；提出了樟子松矮化技術，單株結實率與種子產量均提高了1倍以上；利用樟子松嫩枝嫁接技術，成活率達80%以上，比硬枝嫁接成活率提高了15%；提出了樟子松、長白落葉松種子園去劣疏伐技術，公頃結實量比疏伐前平均提高了45%。鑒定委員會一致認為該課題研究方法先進，設計方案科學合理，數(shù)據翔實，結論正確，研究成果達到了同類研究國際先進水平。

“黑龍江省西部地區(qū)三北防護林工程效益評估體系研究”課題，通過定位觀測結合已有相關基礎數(shù)據，對水源涵養(yǎng)、固土保肥、固碳釋氧等生態(tài)功能進行了計量驗證，修正了三北防護林體系生態(tài)服務價值評估參數(shù)。從防護林的主導功能入手，從防風和固沙兩方面補充完善了森林生態(tài)系統(tǒng)防護功能評價指標，建立了黑龍江省三北防護林生態(tài)效益測算評價指標體系。從涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護、保育土壤、固碳釋氧、防風固沙、營養(yǎng)物質積累以及凈化大氣環(huán)境等七大類指標，首次對黑龍江省綏化、大慶及齊齊哈爾部分地區(qū)防護林體系的生態(tài)服務價值進行了估算。通過各項效益基準距離、指標權重等計算出評估區(qū)域防護林生態(tài)效益的綜合指數(shù)，為科學、定量、動態(tài)地評價黑龍江省三北防護林建設區(qū)內防護林綜合效益所處級別提供了技術支持。鑒定委員會一致認為該課題研究方法先進，設計方案科學合理，數(shù)據翔實，結論正確，研究成果達到了同類研究國內領先水平。

“彰武松引種與栽培技術研究”課題通過引種與栽培試驗，彰武松在黑龍江省西部地區(qū)引種栽培效果良好。林齡11 a，樹高4.88 m，胸徑8.32 cm，單株材積0.0175 m3，分別比對照樟子松高出22.3%、4.1%和24.1%；彰武松具有較強的適應性和抗逆性，可在最低溫度-35℃以上、降雨量為430～570 mm、無霜期125 d左右的自然條件下正常生長和開花結實；對彰武松的嫁接、造林、撫育管理和病蟲害防治等技術進行了系統(tǒng)研究，形成了栽培與管理配套技術。鑒定委員會一致認為該課題研究方法先進，設計方案科學合理，數(shù)據翔實，結論正確，研究成果達到了同類研究的國內領先水平。

“三江平原區(qū)東風崗1號楊選育與栽培”課題，在三江平原區(qū)，營造楊樹評比與示范林81.7 hm2，經40多年的引種栽培與馴化，成功選育出適宜三江平原區(qū)生長的楊樹新品種——東風崗1號楊(Populusnigravar.italica×P.nigra‘DFG-1’)，樹冠尖塔形，樹干通直圓滿，窄冠，雄株，33年生單株材積平均生長量為1.5418 m3，超過對照品種小黑楊340.8%，34 年生單株材積平均生長量為1.725 7 m3，超過對照品種北京605楊235.7%；31年生東風崗1號楊木材氣干密度為0.43 gcm-3，纖維長度1134 μm，長寬比47.2，材質優(yōu)良；在最低溫-37.8℃以上的自然條件下可以安全越冬，在年降水量達750.39 mm且連續(xù)4個月長期積水的年份仍可正常生長，對主要病害楊灰斑病、爛皮病、潰瘍病及主要蛀干害蟲青楊天牛、楊干象等抗性較強，具有較強的抗逆性，適合作用材林、防護林及園林綠化樹種。鑒定委員會一致認為該課題研究方法先進，設計方案科學合理，數(shù)據翔實，結論正確，研究成果達到了同類研究的國內領先水平。

(黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院 貫春雨)

Evaluation on Comprehensive Quality of Soil in Land Reclamation Demonstration Area in Haizhou Open-Pit Mine

Wang Lili1，Wu Xiangyun2

(1.Forestry Science and Technology Experiment Demonstration Garden of Fuxin City, Fuxin 123000,China；2.College of Environmental Science and Engineering，Liaoning Technical University，F(xiàn)uxin 123000,China)

In order to effectively control and improve the poor ecological environment and fully utilized the waste land resources,the soil organic matter,the total N,the available P,the available K, EC,the pH value,the moisture content,the bulk density and compaction in Land Reclamation Demonstration Area in Haizhou open-pit mine of Fuxin City were determined.Comprehensive quality of soil is evaluated.Result shows that: the differences of soil quality in reclamation demonstration area is significant;the quality of soil forAstragalusadsurgens,Agropyroncristatumin the Demonstration Area are optimal;the Demonstration Area ofPopulusspp.&Pinustabulaeformisis the second;the quality of soil in the Demonstration Area of farmland &Platycladusorientalisis poor.

dump of open-pit mine;land reclamation;quality of soil;comprehensive evaluation

1005-5215(2015)01-0030-03

2014-10-15

王麗麗(1979-)，女，遼寧阜新人，碩士，工程師，現(xiàn)從事水土保持研究.

S15;TD88

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.011