不同覆土厚度下粉煤灰充填復墾土壤肥力分析

鄭印+葛暢+許光泉+劉慧琳+張世文

摘 要：以安徽省淮南市平圩電廠粉煤灰堆場為例，選取土壤有機質、容重、土壤粘粒、含水量等指標作為評價因子，利用ArcGIS10.1軟件和模糊數學方法對土壤肥力進行了評價，揭示不同覆土厚度下粉煤灰重構土壤肥力狀況。結果表明：土壤肥力指標在不同覆土厚度整體表現出顯著差異，覆土越厚，土壤肥力等級相對較高，且覆土厚度超過30cm后各土壤肥力指標變化緩慢，而覆土厚度達到40-50cm時，復墾土壤肥力指標基本不再變化，此時，復墾土壤肥力水平最高。相關研究成果為復墾土地管理和改良提供依據。

關鍵詞：粉煤灰充填；覆土厚度；復墾土壤；肥力指標

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.261

1 引言

土壤肥力反映了土壤為植物提供適宜條件的能力，但尚無統一的定義，正是由于這一科學概念缺乏嚴格的定義，也缺乏數量化的指標，導致難以保證對其評價結果的科學客觀性[1-2]。對于以粉煤灰充填基質的復墾土壤的覆土厚度與土壤肥力的關系研究較少，土壤質量在一定程度上是自然條件和人為因素的綜合反映[3]。

因此，本文以安徽省淮南市平圩電廠粉煤灰堆場為例，以土壤有機質（soil organic matter，SOM）、土壤容重（soil bulk density，BD）、土壤黏粒含量（Clay）、土壤含水量（soil moisture content，SMC）等為評價因子，分析不同覆土厚度下粉煤灰重構土壤肥力狀況。以期為粉煤灰作為充填基質的復墾模式及復墾土地的治理改良提供依據。

2 研究區概況與數據處理

研究區為安徽省淮南市平圩電廠粉煤灰堆場，該堆場啟用于1986年，面積為231.95公頃，分東西兩坑。復墾方式包括直接復墾、覆土復墾兩類。

采樣點布設采用網格采樣與分層抽樣相結合的方法，本次共確定0、10（土灰混合體）、10-20、20-30、30-40、40-50和50-60cm 等不同覆土厚度復墾區采樣點35個，1個粉煤灰堆場樣，1個周邊正常土樣。

3 隸屬度函數確定

隸屬度函數實際上是評價指標與作物生長效應曲線之間關系的數學表達式，根據各評價因子對作物產量的效應將隸屬度函數分為兩種類型，即S型和拋物線型。

S型隸屬度函數：此類函數參評因子指標值越高，作物生長效果越好，但是達到一定臨界值后效用趨于穩定，土壤有機質等養分因子就屬于這類函數。

拋物線型：屬于這類函數的參評因子對作物的效應表現為在一定范圍內作物生長效應最好，但是超出這個范圍時作物生長效應變差，如土壤物理粘粒含量、含水量、容重等屬于這種類型。

根據研究區土壤實際特點并聽取有關專家意見，本研究中有機質的轉折x1=2 x2=5、容重的轉折點x3=0.1 x4=3、含水量的轉折點x1=10 x2=20 x3=30 x4=40、土壤粘粒的轉折點x1=1 x2=10 x3=20 x4=30。

4 結果與分析

基于不同肥力指標符合的隸屬度函數，計算各單因素土壤肥力指標隸屬度，通過對土壤肥力指標隸屬度的分析，可以直觀的反應各肥力指標與復墾土壤覆土厚度關系。

圖2顯示，SMC隨覆土厚度的變化近乎為零，且各點的SMC隸屬度均接近或等于1，表示SMC在該復墾區分布較為均一，覆土厚度達到50-60cm時SMC隸屬度有所減少，可能由于粉煤灰的導水性能比較差，導致上覆土層的持水性能加強，而覆土厚度達到50-60cm時才與正常土壤接近；SOM隸屬度隨覆土厚度變化基本呈正相關增長，而在覆土厚度從0-30cm時有機質指標呈鋸齒狀增長，可能與該區覆土方式有關（直接覆土、泥漿泵覆土），在覆土厚度達到30cm以后土壤有機質隨覆土厚度的增加而緩慢增加且漸漸趨于平穩；土壤容重指標變化也不是很明顯，只是在0-10cm時容重指數偏大，在覆土10-60cm之間容重隸屬度基本不變，由于容重越小對應的土壤質量較優，該區復墾土壤的容重隸屬度分布相對合理；土壤粘粒指標隨覆土厚度的增加變化最不規律，分別在覆土10-20cm、30-40cm、50-60cm粘粒指標較優，標明覆土厚度對土壤黏性的改變很大且沒有太明顯的相關性。

5 結論與討論

粉煤灰復墾土壤的覆土厚度對復墾土地肥力有很大的影響。本文以粉煤灰充填基質為對象，探討不同覆土厚度下復墾土壤的各個單因子肥力指標分布特征，揭示覆土厚度對土壤的肥力要素影響。獲取結論：4種單因子土壤肥力指標隸屬度分成兩類，土壤有機質、土壤容重和粉粒含量為一類，覆土厚度越厚，它們指標隸屬度越高，與覆土厚度在空間上呈現正相關。土壤含水量指標卻隨覆土厚度變化不大，且達到該復墾區的較高水平。

參考文獻：

[1]駱伯勝，鐘繼洪，陳俊堅.土壤肥力數值化綜合評價研究[J].土壤，2004，36（01）：104-106.

[2]李梅，張學雷.基于GIS的農田土壤肥力評價及其與土體構型的關系[J].應用生態學報，2011，22（01）：129-136.

[3]Zhang M K，Jian min X U.Effects of land use and soil type on selected soil fertility quality indicators[J].Journal of Zhejiang Agricultural University，2002，28（03）：277-282.