论文部分内容阅读
随着煤炭资源的持续开采，沉陷区损毁土地的再利用及在复垦作业中寻求最佳覆土厚度是当前的研究热点，土壤呼吸作为评价土壤质量的一项重要指标，对其的研究可以为沉陷区回填复垦及土壤熟化过程提供理论依据。 论文以淮南市潘集矿区两个生态环境修复区为研究对象，应用静态密闭气室加碱液吸收法，分别测定了东辰生态园和潘一矿生态修复区煤矸石充填重构土壤呼吸速率;通过根生物量外推法，测定了潘一矿生态修复区土壤根系呼吸变化;并通过室内培养法，对研究区土壤有机碳矿化速率进行了测定。论文主要分析了煤矸石充填重构土壤呼吸的日变化和月变化特征，揭示了土壤呼吸及其环境影响因子对覆土厚度的响应规律，为煤矿沉陷区土壤重构和表土熟化技术应用提供数据支持和工程实践依据。文章得出的主要结论如下: (1)重构土壤呼吸速率的日变化和月变化总体呈单峰曲线形式，日最高值出现在12:00-14:00，最低值出现在08:00或18:00，土壤呼吸速率的日均值可用当天10:00或16:00所得土壤呼吸速率来表示;月变化的最高值出现在5-7月，最低值出现在1月，不同覆土厚度区土壤呼吸速率差异性较大，但两者之间并没有表现出明显的规律性;研究区与对照区土壤呼吸速率的大小关系表现为:东辰生态园＜对照区＜潘一矿生态修复区。 (2)潘一矿生态修复区土壤根系呼吸速率的变化趋势与土壤呼吸速率相一致，均呈单峰曲线形式，根系呼吸对土壤呼吸的贡献率介于8.6％-60.1％之间，覆土厚度为0-20cm、20-40cm和40-60cm时，根系呼吸对土壤呼吸的贡献率的均值分别为31.2％、34.4％和17.9％。 (3)土壤温度和湿度作为影响土壤呼吸过程的主要环境因子，与土壤呼吸速率之间的关系可以用指数函数模型和多项式函数模型来表示，两者作为综合影响因素与土壤呼吸速率之间的关系可用幂函数模型来表示;土壤温度与湿度作为单独影响因子分别可以解释土壤呼吸变异的26％～89％和13％～96％，作为综合影响因子可以解释土壤呼吸变异的35％～95％。 (4)重构土壤有机碳矿化在培养期间表现出先快后慢最后趋于稳定的变化趋势，土壤有机碳累积矿化量在整个培养期间呈增长趋势，增长速度先快后慢，最后趋于稳定，累积矿化量与矿化速率之间的关系可用乘幂函数模型来表示。重构土壤有机碳矿化过程可用一级矿化动力学方程来模拟，拟合程度非常高(R2＞0.95)，通过分析实验数据及拟合参数得出覆土厚度为60-100cm区土壤碳固存能力最强。因此，可将60-100cm作为沉陷区充填复垦作业中一个较为适宜的覆土厚度。