中国科学院西部行动计划项目(KZCX2-XB3-13)
- 作品数：72 被引量：696H指数：14
- 相关作者：张兴昌王文龙樊军郑纪勇党廷辉更多>>
- 相关机构：西北农林科技大学中国科学院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：中国科学院西部行动计划项目国家自然科学基金水利部公益性行业科研专项更多>>
- 相关领域：农业科学环境科学与工程生物学天文地球更多>>
- 植被恢复对黑岱沟矿区排土场土壤性质的影响被引量：15
- 2015年
- [目的]以内蒙古准格尔旗黑岱沟露天煤矿北排土场为研究对象,为矿区的植被恢复和治理提供依据。[方法]通过野外土壤剖面调查和采集土壤样品,对9种植被恢复模式及对照区土壤理化性质进行测定和分析,并通过土壤质量指数计算,对不同植被恢复模式下土壤质量进行评价。[结果]各种植被类型均能有效地改良土壤。其中沙棘的容重最小,为1.35g/cm3;油松+沙棘+锦鸡儿的含水量最大,为13.32%;油松+杨树+柳有机质最高,为9.42g/kg;油松+沙棘+锦鸡儿土壤速效N和速效K含量均为最高,分别为21.32和90.21mg/kg;锦鸡儿土壤速效P含量最高,为6.47mg/kg;沙棘和锦鸡儿作为灌木的乔灌混交模式下土壤质量综合评价值最高,单一种植沙棘以及锦鸡儿的土壤质量综合评价值也较高。[结论]种植沙棘、锦鸡儿以及乔木、沙棘和锦鸡儿的乔灌混交类型对该地区土壤复垦有重要作用。
- 李鹏飞张兴昌朱首军甄庆张鹏辉
- 关键词：排土场土壤理化性质
- 生物炭添加对黄土高原典型土壤田间持水量的影响被引量：68
- 2013年
- 为确定生物炭添加对黄土高原典型土壤水分条件的影响,利用威尔科克斯法,室内条件下测定2种生物炭类型(苹果树枝生物炭和锯末生物炭)及3种生物炭添加比例(2%,5%,10%)对黄土高原3种典型土壤塿土、黄绵土、风沙土田间持水量的影响。结果显示:塿土、黄绵土、风沙土添加生物炭后田间持水量分别平均增加2.77%,3.09%,4.17%,显著高于不施炭处理(p<0.05)。苹果树枝生物炭对3种土壤田间持水量提高程度平均值为4.67%,显著高于锯末生物炭2.02%的提高程度;生物炭添加量与土壤田间持水量增加程度成正比例关系,添加量越大,土壤田间持水量增加程度越高,其中,苹果树枝生物炭10%添加量对3种土壤田间持水量的增加程度最大。研究表明,生物炭添加可以显著提高土壤田间持水量,不同种类生物炭及添加量对土壤田间持水量影响差异较大。
- 颜永毫郑纪勇张兴昌李世清
- 关键词：生物炭土壤田间持水量黄土高原
- 水蚀风蚀交错区土壤呼吸影响因素及其对土地利用方式变化的响应被引量：8
- 2013年
- 为准确评估黄土高原水蚀风蚀交错区土壤呼吸速率季节变化影响因素及其对不同土地利用方式的响应，于2009~2012年植物生长季节，选取6 种当地典型的土地利用类型，应用红外气体分析法对土壤呼吸速率进行测定，并结合土壤水、热与养分因子进行分析。结果表明， 水蚀风蚀交错区退耕会显著改变土壤呼吸强度，该区典型农地的土壤呼吸速率为1.06～1.39 μmol/（m2·s），农地转变为裸地的过程中，土壤呼吸速率下降为原来的42%～63%，尤其在植物生长旺季的7、 8、 9 三个月下降明显。 农地弃耕后建设人工草（灌木）地使土壤呼吸速率提高了109%～200%，农田撂荒样地土壤呼吸速率约为农地的79%～179%，农地略高于长芒草地和荒草地。该区土壤呼吸速率变化的主导因子为土壤温度，尤其与10 cm土层的土壤温度相关性最好，土壤呼吸速率与土壤含水量之间拟合优度较差， 但土壤温度与含水量双因子指数模型Rs=a·ebT·θc 对该地区土壤呼吸速率的拟合均优于相应的单因子模型。10 cm土层的土壤呼吸温度敏感性系数（Q10值）排序为：无植被生长样地（裸地，2.09）〉农地（农地、坡地农地，2.07～1.69）〉 撂荒地（坡地撂荒地、撂荒地、梯田撂荒地，1.71～1.53）〉草（灌木）地（柠条地、苜蓿地、长芒草地、荒草地，1.51～1.42），可见随着未来气温的升高，在生态系统土壤呼吸整体有可能增加的背景下，退耕还林（草）会降低土壤呼吸对温度的敏感性，且Q10值随土壤含水量降低而降低。土壤呼吸速率与土壤有机质、全氮之间有极显著的正相关关系。因此，水蚀风蚀交错区土壤呼吸受到土壤温度、水分、养分及土地利用方式的显著影响。
- 高宇樊军米美霞王力彭小平
- 关键词：土壤呼吸水蚀风蚀交错区土地利用方式土壤温度土壤水分含量
- 黄土高原农牧交错带退耕坡地苜蓿-铁杆蒿群落养分分布特征被引量：3
- 2015年
- 植物群落养分的空间分布反映了生态系统物质循环特征,可以为揭示生态系统资源的有效性及生态系统中植物群落的演替过程提供依据。本研究以黄土高原农牧交错带退耕坡地苜蓿-铁杆蒿群落为对象,分析其生物量和养分含量的空间分布特征。结果表明:退耕地苜蓿-铁杆蒿群落坡上部以苜蓿为主导物种,坡下部以铁杆蒿为主导物种,坡中部由二者共同主导。同一植物的生物量和N含量具有相似的空间结构,并且与植物种类有关;苜蓿和铁杆蒿P含量均以球状模型最佳,K含量的空间分布均以高斯模型最佳。苜蓿-铁杆蒿群落生物量和养分含量具有较强的空间依赖性,其空间变异主要由结构性因素决定。苜蓿和铁杆蒿生物量和养分含量的自相关性随距离变化表现出相似的趋势,但随生物量和养分种类的不同而异,且铁杆蒿生物量和养分含量的自相关性大于苜蓿。随着人工草地向天然草地的演替,群落生物量和养分含量的空间自相关性和空间依赖性逐渐增强。
- 张燕江邱莉萍张兴昌程积民
- 关键词：农牧交错带退耕草地养分含量
- 黑岱沟露天煤矿排土场不同植被复垦土壤酶活性及理化性质研究被引量：28
- 2016年
- 以黑岱沟露天煤矿排土场不同植被恢复方式下复垦土壤为研究对象,主要分析了沙棘、紫穗槐、杨树和沙棘杨树混交林以及玉米这5种人工植被下土壤的基本理化性质和蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶这3种水解酶的活性,并通过简单相关分析和通径分析研究了土壤基本理化性质与酶活性之间的相关关系,揭示了不同植被恢复下土壤酶活性差异的驱动因子,为该区复垦植物的选择及复垦效果评价提供科学合理的建议与参考.结果表明:15种人工植被恢复下排土场土壤基本理化性质得到改善,土壤酶活性有一定提高,但仍未达到天然草地的水平;2沙棘的有机碳和全氮含量最接近草地,达到草地的54.22%和70.00%,且其容重比最大容重紫穗槐的低17.09%,表现出复垦优势;与沙棘林相比,杨树林的土壤有机碳和全氮比沙棘分别低35.64%和32.14%,容重比沙棘林高16.79%;3不同植被间土壤碱性磷酸酶活性差异不大,而土壤脲酶活性能更敏感地反映不同植被恢复对土壤性质的影响.4排土场复垦土壤有机碳和全氮含量的提高,是排土场肥力恢复和生物活性提高的主要原因.
- 方瑛马任甜安韶山赵俊峰肖礼
- 关键词：黑岱沟露天煤矿土壤酶活性通径分析
- 黄土区工程堆积体石砾对流速及产沙影响试验研究被引量：10
- 2015年
- 由于堆积松散、颗粒粗、组成物质复杂、坡度大等特点，生产建设项目工程堆积体侵蚀过程与农地、撂荒地相比有较大区别，是典型的人为加速侵蚀。在各类生产建设项目工程堆积体野外调查基础上，室内概化堆积体代表性下垫面，通过人工模拟降雨试验研究堆积体中石砾对流速及产沙影响。结果表明：（1）不同石砾含量下垫面流速在产流3min内迅速递增，随后趋于相对稳定。坡度小于25。时，含石砾坡面流速小于纯土体，此时石砾存在增加径流弯曲度，阻碍径流流动，平均稳定流速与雨强及石砾含量呈幂函数关系；而坡度大于25。时流速与雨强及石砾含量呈二元线性关系。（2）产沙率在产流前12min呈波动性递减，随后趋于相对稳定，初期产沙率是稳定期的1．7-3．1倍。雨强1．5mm／min较1．0ram／min的平均产沙率增加82．7％-117．3％。坡度对堆积体产沙影响存在一个阈值，在25。左右时产沙率最大，可达其他坡度下的1.3～1．7倍。在初期及稳定期的产沙率均表现为纯土体大于含石砾坡面，可增加0．6％～28．7％，各场次降雨下产沙峰值主要集中在产流开始后的前3min内。（3）在侵蚀初期、稳定期及整个侵蚀过程的平均产沙率均与流速呈显著相关。随雨强增大1．5倍，次降雨侵蚀量可增加74．0％～95．9％，且总体表现为纯土体侵蚀量大于含石砾坡面，产流前12min侵蚀量可占次降雨侵蚀量的38．3％～50．7％，因此，在进行堆积体水土流失防治中，尤其要注重初期的措施配置，以减免堆积体严重侵蚀。
- 李建明王文龙李宏伟黄鹏飞郭明明董玉锟李艳富
- 关键词：模拟降雨流速产沙
- 不同林地恢复模式下露天煤矿排土场土壤有机碳分布特征被引量：9
- 2016年
- 研究露天煤矿排土场6种不同林地植被恢复模式和撂荒地0~100 cm土层土壤有机碳(SOC)含量和储量的分布特征,分析其差异性及其影响因素.结果表明:不同林地0~10 cm土层SOC含量比撂荒地(1.92g·kg^(-1))显著提高23.8%~53.2%,10~20 cm土层比撂荒地(1.39g·kg^(-1))显著提高5.8%~70.4%,20 cm土层以下与撂荒地相比差异不大;各土层SOC含量随土层深度增加而逐渐减小,表层(0~20 cm)减小幅度大于深层(20~100 cm).不同林地SOC储量在表层明显高于深层,随土层深度增加而逐渐减小.0~100 cm土层林地SOC储量比撂荒地(17.52 t·hm^(-2))提高18.1%~42.4%,其中,紫穗槐林地SOC储量最高,达24.95t·hm^(-2),明显高于其他林地类型,灌木林地SOC储量比乔木高12.4%.林地凋落物、细根生物量和土壤水分都与排土场SOC呈显著正相关.综上所述,不同人工林地恢复模式显著提高了排土场0~100 cm土层SOC,尤其对表层SOC提高效果明显,但排土场SOC与原地貌相比差距仍较大.从提高排土场SOC角度优先推荐紫穗槐为主要林地植被.
- 文月荣党廷辉唐骏李俊超
- 关键词：露天煤矿排土场
- 砒砂岩对Pb(Ⅱ)的吸附特性研究被引量：13
- 2014年
- 以红、白和灰3种不同颜色的砒砂岩作为吸附剂,通过研究不同吸附剂用量、pH和离子强度(IS)等外界条件对砒砂岩吸附Pb(Ⅱ)的影响,以及吸附动力学和等温吸附特征,应用动力学与热力学吸附模型,结合红外光谱(FTIR)分析,探讨砒砂岩吸附Pb(Ⅱ)的机理.结果表明,砒砂岩具有较强的吸附性,能够有效吸附Pb(Ⅱ),其吸附效果受铅浓度、吸附剂用量及pH、离子强度(IS)的影响强烈,即:随pH的增大,吸附量提高,但随离子强度的增大,吸附量却降低.3种颜色的砒砂岩对Pb(Ⅱ)的吸附均在30 min内达到平衡,吸附速率大小表现为灰色>白色>红色,其吸附过程符合准二级动力学模型.在试验浓度范围内,Freundlich和D-R模型能够较好地模拟砒砂岩对Pb(Ⅱ)的等温吸附特性,3种砒砂岩均是以非均匀孔隙或表面为主要吸附位.结合吸附模型和FTIR表征,吸附机理以静电吸附、离子交换为主,辅以部分化学吸附和一部分化学沉淀综合起作用.
- 温婧朱元骏殷宪强张兴昌
- 关键词：砒砂岩铅
- 粉煤灰、砒砂岩对煤矿排土场土壤水分特性改良的研究被引量：1
- 2023年
- 露天煤矿排土场土壤理化特性差直接影响复垦效果,改善土壤水分特性对排土场的复垦具有重要的理论与实践意义。本试验以内蒙古自治区的黑岱沟露天煤矿为对象进行土壤改良试验,将粉煤灰(F)、砒砂岩(S)作为添加物,对排土场土壤(L)进行3种组合处理(LF、LS、LFS)并设置不同的质量比例梯度,试验共设(L3F1、L4F1、L5F1、L1S1、L2S1、L3S1、L4S1、L5S1、L1F1S1、L2F1S1、L3F1S1、L4F1S1、L5F1S1)13种不同质量比的混合处理和(L、F、S)3种对照处理,采用离心机法测定各复配土壤在不同水吸力下的含水量,利用Gardner模型拟合并绘制其水分特征曲线,计算各复配土壤的比水容量、田间持水量、萎蔫系数、有效水含量。结果表明:(1)Gardner模型能够很好地拟合13种复配土壤的水分特征曲线,粉煤灰的添加使排土场土壤中的细土粒含量(黏粒、粉粒)增加了24.11%~37.19%,提高了土壤的持水性和供水性,添加砒砂岩能够改良土壤的持水性但不能改良供水性能。(2)排土场土壤、粉煤灰、砒砂岩质量比为1︰1︰1(L1F1S1)时持水性能最好,较排土场土壤提高了47.6%;排土场土壤、粉煤灰质量比为3︰1(L3F1)时其供水性能最好,较排土场土壤提高了40.23%。(3)LF组合处理和LFS组合处理的田间持水量和有效水含量随着添加物比例的增加而提升,当排土场土壤、粉煤灰质量比为3︰1(L3F1)时田间持水量最大为18.02%,排土场土壤、粉煤灰、砒砂岩质量比为1︰1︰1(L1F1S1)时有效水含量最大为13.1%。综上,粉煤灰、砒砂岩综合利用有利于煤矿排土场土壤水分特性的改良,且复配土壤的黏粒、粉粒含量在30%~35%范围时,土壤的持水供水能力较好,在本试验中三者按1︰1︰1的质量比例进行复配效果最佳。
- 郑鹏党廷辉薛江
- 关键词：露天煤矿排土场土壤改良水分特征曲线
- 黄土高原坡地退耕恢复草地的土壤水分动态被引量：12
- 2015年
- 为了解黄土高原水蚀风蚀区坡地退耕还草后的土壤水分消耗与补充过程,利用2003年开始的野外坡面径流小区定位观测土壤剖面水分,分析坡地退耕还草多年后的土壤水分动态变化及丰水年的恢复状况。结果表明:坡地退耕还草后,土壤水分含量降低,多年以后,苜蓿地显著低于坡耕地,含水量已接近或者达到萎蔫含水量。撂荒草地土壤水分含量稍低于坡耕地,尽管坡耕地有较多的径流,但是土壤水分含量保持在较高水平。2010年初3个处理土壤剖面平均含水量分别为7.4%,12.6%,12.5%,丰水年降水可以不同程度的补充土壤剖面水分,补充深度较一般年份深110cm左右,苜蓿地、撂荒地、坡耕地土壤水分分别恢复到10.0%,14.5%,15.5%,分别增加了35.1%,15.1%,24.0%。因此,坡耕地退耕种植紫花苜蓿(Medicago sativa)导致土壤水分含量显著降低,只有在丰水年土壤水分含量才有较明显的恢复。
- 易彩琼王胜樊军
- 关键词：黄土高原土壤水分退耕还草
