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煤礦充填開采塌陷區地表土壤理化性質時空演變特征

2014-11-22 04:24:36檀海洋等
江蘇農業科學 2014年10期

檀海洋等

摘要:以安徽北部五溝煤礦一礦井的煤礦開采地表塌陷區土壤為研究對象,動態監測充填開采塌陷區表層土壤的黏粒、含水量、總可溶性鹽、有機質、銨態氮、速效鉀和有效磷含量等,研究煤礦充填開采塌陷區表層土壤理化性質的時空變化,同時與非充填開采塌陷區和未塌陷區的采樣斷面研究結果進行對比分析。結果表明:土壤含水量的季節變化主導因子是區域降雨量,在空間分布上以塌陷盆地中央為中心向四周呈橢圓梯度遞減,充填開采與非充填開采結果一致;土壤黏粒、總可溶性鹽、有機質、銨態氮、速效鉀等均存在流失現象,但充填開采塌陷區表層土壤中的上述物質在塌陷盆地邊緣呈緩慢富集,非充填開采塌陷區坡地土壤中物質流失量較大,時空分布不規律。

關鍵詞:煤礦塌陷區;表層土壤;理化性質;時空演變

中圖分類號: S151.9文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2014)10-0320-03

收稿日期:2014-01-07

基金項目:國家自然科學基金(編號:51274013、41372369);安徽省科技項目(編號:20120003);安徽理工大學引進人才基金、中青年學術骨干基金。

作者簡介:檀海洋(1990—),男,安徽安慶人,碩士研究生,從事礦區生態環境修復與土地復墾研究。E-mail:thy616143572@126.com。

通信作者:陳孝楊,博士,副教授,主要從事礦區土壤質量與生態環境修復研究。Tel:(0554)6668430;E-mail:chenxy@aust.edu.cn。煤礦井開采過程中,由于采空區應力變化波及地表,造成地表地形地貌改觀,其直接危害是形成地表土壤結構破壞及表土承載體的破壞變形[1]。為了使重點區域或重點建筑物受采煤活動影響在可控范圍內,充填開采方式應運而生[2]。煤礦充填開采是用充填泵或自溜通過管道輸送到井下,部分或全部充填采空區,形成以煤矸石充填物為主體的工作面頂板覆巖支撐體系的開采辦法。通過充填開采控制地表沉陷在建筑物允許范圍內,實現村莊不搬遷,安全開采建筑物下壓煤,保護礦區生態環境。煤礦非充填開采引起的塌陷對地表土地破壞是巨大的,不僅破壞已有的植被體系,迫使原有土地利用方式的改變[3-4],而且改變了土壤理化性質,往往需要對其進行重新測定和評估,確定對植被體系和農作物的支持效果[5]。如對塌陷區土壤含水量空間分布特征的研究發現,由于地形地貌的變化,越靠近塌陷區中央,土壤含水量越高[6-8]。塌陷坡地上還易形成土壤侵蝕和氮磷流失等現象,致使塌陷區表土肥力存在空間變異加大的趨勢[9-10]。此外,地下水位較高時,塌陷區容易積水形成人工濕地。因此,針對非充填開采形成的塌陷區,必須要改變原有的土地利用方式,或者應用特定的土地復墾措施,逐步恢復土壤功能[11-14]。而采用充填開采,工作面最大下沉系數減小,塌陷坡地變緩,對土壤結構等理化性質影響降低[2]。本研究以安徽省五溝煤礦某工作面塌陷區為對象,分析地表土壤理化性質的空間分布和時間演變特征,為煤礦開采區地表環境損害評價提供依據。1研究區域概況

五溝煤礦位于安徽省濉溪縣境內,其中心距宿州市 35 km,距淮北市約50 km;地理坐標為116°36′07″~116°39′58″E,33°30′05″~33°33′36″N。位于淮北平原中部,區內地勢平坦,地面標高+26.37~+27.67 m。礦區內人工溝渠交錯縱橫,澮河流經礦井北部,屬淮河水系,為中型季節性河流。區域氣候屬季風暖濕帶半濕潤氣候,春秋溫和,雨量少,夏季炎熱多雨,冬季寒冷多風。春秋季多東北風,夏季多東至東南風,冬季多北至西北風,平均風速為22 m/s,最大風速可達18 m/s。年平均降水量為834 mm,雨量多集中在7—8月,全年蒸發量1 400 mm,全年無霜期 208~220 d,冰凍期一般在12月上旬至次年2月中旬。研究區域土壤主要為砂姜黑土,其是晚更新世(Q3)以來,在古地理環境條件下,發育在第四紀河湖相沉積物上的半水成土。在充填開采塌陷區域開挖70 cm深的土壤剖面,可清晰地分為3層,即耕作層、黑土層、硬砂姜層。耕作層(Ap)厚度約20 cm(0~20 cm),質地為黏土,由黑土層分化而成,由于連年耕作,施肥和壓砂,容重變小,顏色變淺,呈暗灰棕色,以毛管孔隙為主,且多呈連通狀態。犁底層厚度約 6 cm。黑土層(ABt)厚度約20 cm(20~40 cm),質地為黏土。硬砂姜層(Bkg)位于剖面深度40 cm以下,質地為壤黏土,土體顏色濕態,呈黃棕色。剖面氧化還原現象(脫潛育化)明顯,銹斑濕態呈亮棕色,砂姜大小形態不一,有軟硬鐵錳結核,土體石灰反應強弱不一。土壤剖面中淋溶現象明顯,與黑土層連接處可見若干楔入邊緣。

2試驗與方法

2.1布點與采樣

于某充填開采工作面地表塌陷區、塌陷區外和相鄰非充填開采塌陷區坡地分別采樣。充填開采地表塌陷區設定2個采樣斷面,第一個采樣斷面(L)從切眼點開始并沿工作面推進方向,第二個采樣斷面(W)距切眼點內側約100 m并沿橫截工作面方向。在工作面基本穩沉區域的地表塌陷坡地處,非充填開采區采樣斷面(F)1個。每采樣斷面分別在近坡頂、坡面中上斷、坡面中下斷、近坡腳處共設4個采樣點 (圖1)。距離塌陷區邊緣約50 m,塌陷區外采樣斷面D(即F4斷面)1個,D斷面布設3個采樣點,采樣時,采集每一個采樣點表層0~20 cm土壤(耕作層),在W和F采樣斷面的近坡頂處開挖土壤剖面,分層采集樣品。樣品帶回實驗室測定土壤理化性質和養分含量。分別于2012年5月、2012年8月、2012年11月、2013年3月和2013年7月分別采樣,共采集樣品5次。

2.2分析方法

分析每個樣品土壤的顆粒組成、含水量、容重等物理指標,以及pH值、總可溶性鹽、有機質、銨態氮、速效鉀、有效磷等化學和養分指標。土壤的顆粒分析采用比重計法,含水量和容重應用環刀采樣,實驗室烘箱105 ℃烘8 h稱重計算。pH值測定應用酸堿度計(土水比1 ∶2.5),總可溶性鹽分析應用重量法,有機質測定采用鹽重鉻酸鉀氧化稀釋熱法-容量法(NY/T 1121.6—2006),銨態氮分析應用半微量凱氏法-容量法(NY/T 53—1987),速效鉀分析采用乙酸銨提取-火焰光度法(NY/T 889—2004),有效磷分析應用碳酸氫鈉浸提-離子色譜法(NY/T 148—1990)。

3結果與分析

3.1土壤物理性質的時空演變

通過連續采樣監測分析,獲得了研究區土壤的黏粒含量、含水量和容重的數據(表1)。由表中可以看出,土壤中黏粒含量較高,在35%~45%之間。隨著時間的變化,塌陷坡地不同位置表層土壤樣品的黏粒含量沒有顯著區別,水土流失現象不明顯,土壤黏粒含量對塌陷坡地水土流失響應不敏感。而含水量的變化較明顯,越接近塌陷區中央的采樣點,土壤含水量越高,5次監測數據分布特征表現一致。而且2012年8月至2013年3月的含水量監測數據(3次測定的平均值分別為44.5%、46.7%、41.0%)顯著高于2012年5月和2013年7月的數據(平均值分別為30.6%、22.4%),與區域降雨量的分布特征相一致,說明表層土壤含水量的分布受氣象條件影響較明顯。表土容重的時空分布無明顯規律性,但總體來看,穩沉期土壤容重有小幅增加。

3.2土壤可溶性鹽的含量變化

研究區土壤總可溶性鹽分含量不高,最大值為 932 mg/kg。空間分布上,自塌陷坡地坡底至坡頂,總可溶性鹽的含量逐漸降低,L斷面(圖2-a)和F斷面(圖2-b)2個斷面的特征一致。但沿工作面方向(L斷面)分布特征表現的更明顯。說明充填開采地表塌陷坡地動態形成過程中,表土鹽分流失現象是存在的。表1表土黏粒含量、含水量和容重時空變化

樣品

括土壤剖面各層)銨態氮含量都有升高趨勢。速效鉀含量自塌陷坡頂至坡底逐漸升高, 在土壤剖面上自表層土壤至深部土壤逐漸降低,而時間維度上并無明顯增減趨勢。有效磷的含量類似特征不明顯,其遷移性因本底含量較低而無法凸顯。

4討論

4.1含水量的時空變化及其影響因素

從時間維度來看,無論充填開采還是非充填開采地表塌陷區,8月份含水量上升,可能與這一時期降雨較多有關,4個采樣斷面表層土壤含水量均值有相似的變化特征,說明表層土壤含水量受氣象因素影響明顯。未塌陷區域土壤含水量始終低于塌陷區域,這可能是由于煤礦開采地表塌陷,潛水位抬升,再加上研究區本來就屬于高潛水位區域,表層土壤受地下潛水的補給而增加表層土壤含水量。其中非充填開采地表塌陷區(D斷面)因坡度增加,土壤含水量在不同季節變化加劇。

塌陷區表層土壤含水量在塌陷坡地上表現出自坡頂至積水區邊緣逐漸增加的趨勢,這與麥霞梅等的研究結論[7]一致。在煤礦充填開采中,地表塌陷深度淺,在塌陷區中央常年積水的可能性較小,但仍存在季節性積水現象,因此L和W斷面土壤含水量以塌陷盆地中央為中心,向外呈同心橢圓遞減。此分布特征與非充填開采區F斷面水分含量分布特征一致。但煤礦非充填開采地表塌陷坡地的土壤含水量較充填開采遞減(或遞增)的變化梯度線更密。

4.2土壤養分含量的時空分布對比分析

對比4個采樣斷面,銨態氮在充填開采塌陷區地表土壤中含量呈緩慢增加,而非充填開采塌陷區則呈短期富集與釋放交替變化。與之相比,未塌陷區域土壤銨態氮含量較穩定。這說明煤礦充填開采形成的地表塌陷區域坡地坡度較緩,塌陷面積和深度不大,土壤銨態氮的流失現象存在,但非常緩慢且較穩定,隨地表徑流流失的表層土壤銨態氮大都在塌陷盆地中央富集。而非充填開采塌陷區土壤中的銨態氮流失量不穩定,富集的塌陷盆地邊緣土壤中的銨態氮在降雨量增加時又極易遷移至中央積水區水域中,增加水體銨態氮含量。

煤礦開采塌陷區地表土壤中的養分遷移特征在速效鉀流失過程中表現得更為明顯。這是因為速效鉀在研究區土壤的本底值相對較高,遷移特征在數值上變化劇烈。而有效磷在研究區土壤中的本底值在3種養分組分中含量最低, 遷移特

征在時間維度和空間分布上顯示不明顯,其在充填開采和非充填開采地表塌陷區,以及未塌陷區各采樣斷面的表層土壤中含量分布差異不大。從速效鉀和銨態氮的分布特征和變化趨勢來看,影響煤礦開采地表塌陷區土壤中養分流失規律的因素主要是氣象條件和開采方式。

5結論

煤礦充填開采地表塌陷盆地中央雖然沒有常年積水,塌陷坡度和深度小,但由于地下潛水位抬升,土壤含水量也出現增加現象,且以盆地中央為中心向四周呈橢圓梯度遞減,這一規律與非充填開采地表塌陷區土壤含水量分布類似。從土壤的黏粒、總可溶性鹽、有機質、銨態氮和速效鉀含量的時空變化特征來看,各項指標均在塌陷盆地邊緣土壤中緩慢富集。

參考文獻:

[1]張錦瑞,陳娟濃,岳志新,等. 采煤塌陷引起的地質環境問題及其治理[J]. 中國水土保持,2007(4):37-39.

[2]胡炳南.我國煤礦充填開采技術及其發展趨勢[J]. 煤炭科學技術,2012,40(11):1-5,18.

[3]牛威. 煤礦采空塌陷導致土地破壞狀況及危害[J]. 華北國土資源,2007(1):49-50,55.

[4]嚴家平,趙志根,許光泉,等. 淮南煤礦開采塌陷區土地綜合利用[J]. 煤炭科學技術,2004,32(10):56-58.

[5]栗麗,王曰鑫,王衛斌.采煤塌陷對黃土丘陵區坡耕地土壤理化性質的影響[J]. 土壤通報,2010,41(5):1237-1240.

[6]卞正富,雷少剛,常魯群,等. 基于遙感影像的荒漠化礦區土壤含水率的影響因素分析[J]. 煤炭學報,2009(4):520-525.

[7]麥霞梅,趙艷玲,龔畢凱,等. 東灘煤礦高潛水位采煤塌陷地土壤含水量變化規律研究[J]. 中國煤炭,2011,37(3):48-51.

[8]李曉靜,胡振琪,張國強,等. 西南山地區采煤塌陷地破壞水田土壤水分特征分析[J]. 煤礦開采,2011,16(6):48-50.

[9]白中科,段永紅,楊紅云,等. 采煤沉陷對土壤侵蝕與土地利用的影響預測[J]. 農業工程學報,2006,22(6):67-70.

[10]孟慶俊.采煤塌陷地氮磷流失規律研究[D]. 江蘇:中國礦業大學,2010:25-37.

[11]劉思,孟慶俊. 淮南潘北礦塌陷濕地土壤退化評價[J]. 中國環境監測,2011,27(5):6-10.

[12]紀振,秦偉偉. 徐州礦區采煤塌陷地綜合利用途徑分析[J]. 安徽農業科學,2007,35(35):11529-11530.

[13]于君寶,王金達,劉景雙,等. 礦山復墾土壤營養元素時空變化研究[J]. 土壤學報,2002,39(5):750-753.

[14]董霽紅,卞正富,雷少剛,等. 徐州礦區充填復墾土壤特性實驗研究[J]. 水土保持研究,2008,15(1):234-237.

3結果與分析

3.1土壤物理性質的時空演變

通過連續采樣監測分析,獲得了研究區土壤的黏粒含量、含水量和容重的數據(表1)。由表中可以看出,土壤中黏粒含量較高,在35%~45%之間。隨著時間的變化,塌陷坡地不同位置表層土壤樣品的黏粒含量沒有顯著區別,水土流失現象不明顯,土壤黏粒含量對塌陷坡地水土流失響應不敏感。而含水量的變化較明顯,越接近塌陷區中央的采樣點,土壤含水量越高,5次監測數據分布特征表現一致。而且2012年8月至2013年3月的含水量監測數據(3次測定的平均值分別為44.5%、46.7%、41.0%)顯著高于2012年5月和2013年7月的數據(平均值分別為30.6%、22.4%),與區域降雨量的分布特征相一致,說明表層土壤含水量的分布受氣象條件影響較明顯。表土容重的時空分布無明顯規律性,但總體來看,穩沉期土壤容重有小幅增加。

3.2土壤可溶性鹽的含量變化

研究區土壤總可溶性鹽分含量不高,最大值為 932 mg/kg。空間分布上,自塌陷坡地坡底至坡頂,總可溶性鹽的含量逐漸降低,L斷面(圖2-a)和F斷面(圖2-b)2個斷面的特征一致。但沿工作面方向(L斷面)分布特征表現的更明顯。說明充填開采地表塌陷坡地動態形成過程中,表土鹽分流失現象是存在的。表1表土黏粒含量、含水量和容重時空變化

樣品

括土壤剖面各層)銨態氮含量都有升高趨勢。速效鉀含量自塌陷坡頂至坡底逐漸升高, 在土壤剖面上自表層土壤至深部土壤逐漸降低,而時間維度上并無明顯增減趨勢。有效磷的含量類似特征不明顯,其遷移性因本底含量較低而無法凸顯。

4討論

4.1含水量的時空變化及其影響因素

從時間維度來看,無論充填開采還是非充填開采地表塌陷區,8月份含水量上升,可能與這一時期降雨較多有關,4個采樣斷面表層土壤含水量均值有相似的變化特征,說明表層土壤含水量受氣象因素影響明顯。未塌陷區域土壤含水量始終低于塌陷區域,這可能是由于煤礦開采地表塌陷,潛水位抬升,再加上研究區本來就屬于高潛水位區域,表層土壤受地下潛水的補給而增加表層土壤含水量。其中非充填開采地表塌陷區(D斷面)因坡度增加,土壤含水量在不同季節變化加劇。

塌陷區表層土壤含水量在塌陷坡地上表現出自坡頂至積水區邊緣逐漸增加的趨勢,這與麥霞梅等的研究結論[7]一致。在煤礦充填開采中,地表塌陷深度淺,在塌陷區中央常年積水的可能性較小,但仍存在季節性積水現象,因此L和W斷面土壤含水量以塌陷盆地中央為中心,向外呈同心橢圓遞減。此分布特征與非充填開采區F斷面水分含量分布特征一致。但煤礦非充填開采地表塌陷坡地的土壤含水量較充填開采遞減(或遞增)的變化梯度線更密。

4.2土壤養分含量的時空分布對比分析

對比4個采樣斷面,銨態氮在充填開采塌陷區地表土壤中含量呈緩慢增加,而非充填開采塌陷區則呈短期富集與釋放交替變化。與之相比,未塌陷區域土壤銨態氮含量較穩定。這說明煤礦充填開采形成的地表塌陷區域坡地坡度較緩,塌陷面積和深度不大,土壤銨態氮的流失現象存在,但非常緩慢且較穩定,隨地表徑流流失的表層土壤銨態氮大都在塌陷盆地中央富集。而非充填開采塌陷區土壤中的銨態氮流失量不穩定,富集的塌陷盆地邊緣土壤中的銨態氮在降雨量增加時又極易遷移至中央積水區水域中,增加水體銨態氮含量。

煤礦開采塌陷區地表土壤中的養分遷移特征在速效鉀流失過程中表現得更為明顯。這是因為速效鉀在研究區土壤的本底值相對較高,遷移特征在數值上變化劇烈。而有效磷在研究區土壤中的本底值在3種養分組分中含量最低, 遷移特

征在時間維度和空間分布上顯示不明顯,其在充填開采和非充填開采地表塌陷區,以及未塌陷區各采樣斷面的表層土壤中含量分布差異不大。從速效鉀和銨態氮的分布特征和變化趨勢來看,影響煤礦開采地表塌陷區土壤中養分流失規律的因素主要是氣象條件和開采方式。

5結論

煤礦充填開采地表塌陷盆地中央雖然沒有常年積水,塌陷坡度和深度小,但由于地下潛水位抬升,土壤含水量也出現增加現象,且以盆地中央為中心向四周呈橢圓梯度遞減,這一規律與非充填開采地表塌陷區土壤含水量分布類似。從土壤的黏粒、總可溶性鹽、有機質、銨態氮和速效鉀含量的時空變化特征來看,各項指標均在塌陷盆地邊緣土壤中緩慢富集。

參考文獻:

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[6]卞正富,雷少剛,常魯群,等. 基于遙感影像的荒漠化礦區土壤含水率的影響因素分析[J]. 煤炭學報,2009(4):520-525.

[7]麥霞梅,趙艷玲,龔畢凱,等. 東灘煤礦高潛水位采煤塌陷地土壤含水量變化規律研究[J]. 中國煤炭,2011,37(3):48-51.

[8]李曉靜,胡振琪,張國強,等. 西南山地區采煤塌陷地破壞水田土壤水分特征分析[J]. 煤礦開采,2011,16(6):48-50.

[9]白中科,段永紅,楊紅云,等. 采煤沉陷對土壤侵蝕與土地利用的影響預測[J]. 農業工程學報,2006,22(6):67-70.

[10]孟慶俊.采煤塌陷地氮磷流失規律研究[D]. 江蘇:中國礦業大學,2010:25-37.

[11]劉思,孟慶俊. 淮南潘北礦塌陷濕地土壤退化評價[J]. 中國環境監測,2011,27(5):6-10.

[12]紀振,秦偉偉. 徐州礦區采煤塌陷地綜合利用途徑分析[J]. 安徽農業科學,2007,35(35):11529-11530.

[13]于君寶,王金達,劉景雙,等. 礦山復墾土壤營養元素時空變化研究[J]. 土壤學報,2002,39(5):750-753.

[14]董霽紅,卞正富,雷少剛,等. 徐州礦區充填復墾土壤特性實驗研究[J]. 水土保持研究,2008,15(1):234-237.

3結果與分析

3.1土壤物理性質的時空演變

通過連續采樣監測分析,獲得了研究區土壤的黏粒含量、含水量和容重的數據(表1)。由表中可以看出,土壤中黏粒含量較高,在35%~45%之間。隨著時間的變化,塌陷坡地不同位置表層土壤樣品的黏粒含量沒有顯著區別,水土流失現象不明顯,土壤黏粒含量對塌陷坡地水土流失響應不敏感。而含水量的變化較明顯,越接近塌陷區中央的采樣點,土壤含水量越高,5次監測數據分布特征表現一致。而且2012年8月至2013年3月的含水量監測數據(3次測定的平均值分別為44.5%、46.7%、41.0%)顯著高于2012年5月和2013年7月的數據(平均值分別為30.6%、22.4%),與區域降雨量的分布特征相一致,說明表層土壤含水量的分布受氣象條件影響較明顯。表土容重的時空分布無明顯規律性,但總體來看,穩沉期土壤容重有小幅增加。

3.2土壤可溶性鹽的含量變化

研究區土壤總可溶性鹽分含量不高,最大值為 932 mg/kg。空間分布上,自塌陷坡地坡底至坡頂,總可溶性鹽的含量逐漸降低,L斷面(圖2-a)和F斷面(圖2-b)2個斷面的特征一致。但沿工作面方向(L斷面)分布特征表現的更明顯。說明充填開采地表塌陷坡地動態形成過程中,表土鹽分流失現象是存在的。表1表土黏粒含量、含水量和容重時空變化

樣品

括土壤剖面各層)銨態氮含量都有升高趨勢。速效鉀含量自塌陷坡頂至坡底逐漸升高, 在土壤剖面上自表層土壤至深部土壤逐漸降低,而時間維度上并無明顯增減趨勢。有效磷的含量類似特征不明顯,其遷移性因本底含量較低而無法凸顯。

4討論

4.1含水量的時空變化及其影響因素

從時間維度來看,無論充填開采還是非充填開采地表塌陷區,8月份含水量上升,可能與這一時期降雨較多有關,4個采樣斷面表層土壤含水量均值有相似的變化特征,說明表層土壤含水量受氣象因素影響明顯。未塌陷區域土壤含水量始終低于塌陷區域,這可能是由于煤礦開采地表塌陷,潛水位抬升,再加上研究區本來就屬于高潛水位區域,表層土壤受地下潛水的補給而增加表層土壤含水量。其中非充填開采地表塌陷區(D斷面)因坡度增加,土壤含水量在不同季節變化加劇。

塌陷區表層土壤含水量在塌陷坡地上表現出自坡頂至積水區邊緣逐漸增加的趨勢,這與麥霞梅等的研究結論[7]一致。在煤礦充填開采中,地表塌陷深度淺,在塌陷區中央常年積水的可能性較小,但仍存在季節性積水現象,因此L和W斷面土壤含水量以塌陷盆地中央為中心,向外呈同心橢圓遞減。此分布特征與非充填開采區F斷面水分含量分布特征一致。但煤礦非充填開采地表塌陷坡地的土壤含水量較充填開采遞減(或遞增)的變化梯度線更密。

4.2土壤養分含量的時空分布對比分析

對比4個采樣斷面,銨態氮在充填開采塌陷區地表土壤中含量呈緩慢增加,而非充填開采塌陷區則呈短期富集與釋放交替變化。與之相比,未塌陷區域土壤銨態氮含量較穩定。這說明煤礦充填開采形成的地表塌陷區域坡地坡度較緩,塌陷面積和深度不大,土壤銨態氮的流失現象存在,但非常緩慢且較穩定,隨地表徑流流失的表層土壤銨態氮大都在塌陷盆地中央富集。而非充填開采塌陷區土壤中的銨態氮流失量不穩定,富集的塌陷盆地邊緣土壤中的銨態氮在降雨量增加時又極易遷移至中央積水區水域中,增加水體銨態氮含量。

煤礦開采塌陷區地表土壤中的養分遷移特征在速效鉀流失過程中表現得更為明顯。這是因為速效鉀在研究區土壤的本底值相對較高,遷移特征在數值上變化劇烈。而有效磷在研究區土壤中的本底值在3種養分組分中含量最低, 遷移特

征在時間維度和空間分布上顯示不明顯,其在充填開采和非充填開采地表塌陷區,以及未塌陷區各采樣斷面的表層土壤中含量分布差異不大。從速效鉀和銨態氮的分布特征和變化趨勢來看,影響煤礦開采地表塌陷區土壤中養分流失規律的因素主要是氣象條件和開采方式。

5結論

煤礦充填開采地表塌陷盆地中央雖然沒有常年積水,塌陷坡度和深度小,但由于地下潛水位抬升,土壤含水量也出現增加現象,且以盆地中央為中心向四周呈橢圓梯度遞減,這一規律與非充填開采地表塌陷區土壤含水量分布類似。從土壤的黏粒、總可溶性鹽、有機質、銨態氮和速效鉀含量的時空變化特征來看,各項指標均在塌陷盆地邊緣土壤中緩慢富集。

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