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1、对神东矿区立地条件、土壤肥力的调查分析,农业基础科学论文近年来，神东公司采煤量迅速增加，2005 年神东矿区已经成为煤炭产量突破亿吨的世界级著名矿区。与此同时，矿区生态建设也获得显著成效，截止到 2007 年，矿区生态建设面积到达 180km2，是煤炭开采区面积的 2 5 倍，矿区绿化率已达 70%，公司被评为全国绿化先进单位。但是，神东公司并不知足于现有成绩，为了加快林木的生长量，为了扩大造林种草的面积，为了提高造林种草的科技含量，2006 年底到 2007年初，环保管理处对大柳塔及乌兰木伦周边地区立地条件、土壤肥力进行了具体的调查分析。尤其是对土壤的有机质含量，N、P、K 的含量，土壤的盐
2、渍化程度进行采样分析。目的是为神东矿区的植被管理及生态建设提供土壤肥力状况数据。1、 研究区大概情况神东矿区位于晋、陕、蒙接壤的中国北方半干旱区，地貌类型主要是覆盖有风成沙和黄土的构造台地，以及不同等级的河谷和侵蚀沟。矿区介于东经 109 45 110 40 ，北纬 38 50 39 50 之间。矿区属于干旱半干旱大陆性季风气候，干旱少雨多风沙是其特征。地处草原与森林草原的过渡地带，成土母质既有侏罗纪沙砾岩风化产物，也有第四纪风成沙和黄土。由于历史的变迁和人类长期经济活动的影响，地带性土壤基本消失; 区内土壤均较贫瘠，极易沙化，风蚀、水蚀严重。土壤有机质含量低，成土程度低是共同特征。矿区地带性
3、干草原植被群落逐步退缩并被沙生植被代替，区内以耐旱、耐寒的沙生植物、旱生植物为主，呈现稀疏灌丛景观; 由于盐碱所构成的生理干旱和基质流沙所引起的物理干旱，进而衍生出非地带性的小灌木、半灌木占优势的沙漠化草原、灌木草原及草甸沙生植被、农业植被、林业植被和水生植被等。2、 样品的采集与处理2 1 样品的采集(1) 2006 年10 月采集神东矿区的 40 个土壤样品，来自14 个剖面。华而不实，草坪剖面 4 个，8 个土样，取样深度 0 5cm、5 15cm 各一个; 林地剖面 8 个，样品 24 个，每个剖面 3 个，取样深度分别为 0 5cm、40cm、80cm 各一个，换土剖面两个，每个剖面
4、 4 个样品，取样深度分别为 0 5cm、100cm、200cm、400cm 各一个。全部进行了全盐、八大离子分析。(2) 2007 年 1 月土壤样品共 20 个，来自 6 个剖面。大柳塔西山李家畔、大柳塔东山哈拉沟、石圪台瓷窑湾 3 个剖面的取样深度分别为 0 3m、1 5m、2 5m 各一个; 孙定霍洛的取样深度为 0 5m、1 5m、2 5m 各一个; 李家塔、郭家圪台取样深度 0 5m、1 5m、2 5m、3 5m 各一个; 所有样品都进行了全盐、八大离子分析。2 2 土壤样品化验方式方法pH 值: 用 pHS 2 酸度计测定法; 有机质: 应用重铬酸钾容量法; 速效 N: 采用碱解
5、扩散法; 速效 P: 采用0 5molNaHCO3浸提钼锑抗比色法; 速效 K: 采用1mol 醋酸铵提取、火焰光度计测定; CO2 3、HCO3: 用双指示剂中和法; CL: AgNO3滴定法; SO42 、Ca2 +、Mg2 +: EDTA 容量法; K+、Na+: 用水提取液分析火焰光度计法; 全盐含量: 用阴、阳离子百分数的总和求得。3、 结果与分析3 1 土壤盐分状况分析从表 1 和表 2 看，平均含盐量已经到达中度盐渍化程度，接近大多数植物的耐盐上限，这是需要引起注意的一个特点，讲明了神东矿区盐分是限制植物生长的一个重要指标。从表 1 单个样品看，40 个土壤样品中，含盐量在 0
6、1% 下面的非盐化土只要 6 个，分别是活鸡图北坡樟子松林 80cm 土壤，大柳塔西山南区表层土，大柳塔东山南区表层土，大柳塔东山北区表层土，总医院门前草坪土(两层) 。除活鸡图样品为 80cm 深度土样以外，其余均为表层土。表土的含盐量低可能与取样季节有关。取样季节为 10 月，所有表层土都经过了一个雨季的淋洗以及灌溉，这是造成表层土含盐量低的主要原因。活鸡图样品深度固然大一些，但全剖面 3 个土样的含盐量都相差不大，这可能与成土母质的类型有关。其余 34 个样品的含盐量都大于 0 1%，已经属于盐化土类型。华而不实，含盐量最高的土样是瓷窑湾 400cm 土样，含盐量到达了 0 67%，已经
7、不是盐化土壤而是盐土了(表 3 评价标准) 。王家梁(换土)第三层土样也是这种情况，属于盐土。从表 1 和表 2 全剖面看，一个剖面上多个样品含盐量平均值在 0 5% 以上的有两个剖面，分别是瓷窑湾(换土) 剖面和上湾井口北侧草坪土，前者 4 个样品含盐量平均值为 0 54%，后者为 0 57%，是 14 个剖面中含盐量最高的两个剖面。平均含盐量在 0 3%以上的还有大柳塔立交桥西侧草坪剖面，含盐量为 038% ，王家梁剖面，含盐量为 0 399% ; 含盐量在 0 2% 以上的剖面有 5 个，分别是哈拉沟煤矿剖面(026% ) ，大柳塔东山南区(0 24% ) 、北区 11 号楼前草坪(0
8、24% ) 、大柳塔西山南区(0 23% ) 和大柳塔东山北区剖面(0 21%) ; 其余剖面的含盐量均在 0 2% 0 1% 之间，只要总医院门前草坪剖面含盐量缺乏 01% 。总体来看，神东矿区土壤含盐量高是普遍现象，尤其是两个换土剖面含盐量均很高，以后不可再用。从离子类型与盐份类型能够看出，只要 4 个样品检出了 CO2 3，而且都是草坪土，讲明 CO2 3在阴离子中所占比例不大，而且不是土壤中原生的离子类型，由于两个换土剖面也没有检出 CO2 3，所以不应该是换土带来的，应该是和灌溉有关。HCO3、CL、SO2 4离子在其它样品中均有检出，所以，神东矿区土壤中的阴离子主要是 HCO3、C
9、L和 SO2 4离子。表 1 中还能够看出，含量最高的是 SO2 4离子，华而不实 40 个样品的平均值为 3 07cmol/kg，分别是 HCO3(平均 0 34cmol/kg) 和 CL离子含量(0 47cmol/kg) 的 9 倍和 6 5 倍。变化最大的也是 SO2 4离子。HCO3离子含量最高的是上湾井口北侧草坪土，最小的是王家梁换土剖面和瓷窑湾换土剖面; CL离子含量最高的样品是大柳塔矿立交桥西侧表层草坪土，位居其次的是上湾井口北侧草坪土，为 0 657cmol/kg，其余样品均在平均值上下浮动，变化不大。从表 2 中还能够看出，含量最高的是 SO2 4离子，20 个样品的平均值为
10、 2 55cmol/kg，分别是 HCO3(平均 1 34cmol/kg) 和 CL离子含量(0 55cmol/kg) 的 1 9 倍和4 6 倍。变化最大的也是 SO2 4离子。HCO3离子含量最高的是石圪台瓷窑湾下层土，含量高达 1742cmol / kg，最小的是李家塔表层土，为 0 929cmol / kg。不过，HCO3离子的总体差异不大，20 个土样的平均含量为 1 34cmol/kg，含量最高的样品，高出平均值不到 31%，最低的低于平均值也不到 50%，讲明重碳酸盐的含量在各类土体中都比拟均匀; 20 个样品 CL离子的平均含量为 0 55cmol/kg，都接近于平均值，变化不
11、大。四种阳离子中，含量最高的是 K+ Na+离子，在表 1 中 40 个样品的平均值是 3 44cmol/kg，Ca2 +和Mg2 +的含量分别为0 37 和0 18cmol/kg，对土壤性质和土壤类型划分影响不大。在表2 中20 个样品的平均值是 3 73cmol/kg，Ca2 +和 Mg2 +的含量分别为 0 56 和 0 15cmol/kg，对土壤性质和土壤类型划分影响同样不大。根据离子类型，确定神东矿区主要土壤类型为 SO2 4+ CL+ HCO3 Na+型盐化土。在表 1 只要上湾井口北侧草坪土属于 SO2 4+ CO2 3+HCO3 Na+型盐化土; 在表 2 中孙定霍洛表层土、郭
12、家圪台表层土和下层土的性质属于 HCO3+ SO2 4+ Cl Na+型盐化碱土，其余土壤类型为 SO2 4+ HCO3+ CL Na+型盐化碱土。盐化土的特点是碱性不强，pH 值不是太高，对植物的危害小于氯化物盐土，对土壤构造的毁坏程度小于重碳酸盐，改造的难度小于碱土(重碳酸盐土) ，大于氯化物盐土。盐化碱土的特点是碱性较强，pH 值偏高，对植物的危害较大，十分是孙定霍洛，郭家圪台的 3 个 HCO3+ SO2 4+ Cl Na+型盐化碱土，对土壤构造和理化性质的毁坏程度较大，改造的难度也较大，这是后续的土壤改进中需要认真对待的问题。盐化土主要改造方式方法有: 施用有机肥，淡水灌溉并注意排水
13、。另外，在有条件的地块可以以种植毛苕子等绿肥作物改造。碱土，碱化盐土的改造都比拟困难，当前能够使用并有一定效果的方式方法有: 施用酸性有机肥(如马粪) ，使用磷石膏，淡水灌溉并注意排水，选用耐碱的植物种如沙枣、柽柳等。神东矿区属于水土流失区，在自然条件下盐碱都处于淋溶状态，造林时注意整地，树坑适当加大也就能够了，但是，切记不可 将 这 些 地 方 的 碱 土 作 为 客 土 土 源 使用。3 2 土壤肥力状况分析在表 4 中分析项目包括 pH 值，有机质含量等。从 pH 值看，19 个样品中只要瓷窑湾第二层土的 pH 值小于 7 5，其余 18 个样品的 pH值均大于 7 5，即所有样品的共同
14、特征是偏碱性。表 5 中 20 个样品的平均值为 8 68，明显偏碱性，即便 pH 最小的郭家圪台表土，也到达了 8 38，接近平均值。从整个剖面上看，pH 值最高的是哈拉沟剖面，3 个样品的平均值是 897，接近于强碱性土，造林和改造的难度都比拟大。其余 16 个样品的 pH 值均大于 8 5，即所有样品的共同特征是偏碱性。从有机质含量看，所有样品的有机质含量均小于 10g/kg，属于土壤肥力状况的评价标准中 缺 的类型，华而不实有 28 个样品的有机质含量更是低到了 6g/kg 下面(最低值 1 97g/kg) ，属于 极缺 类型，急需补充。再以表 6 的标准分析速效氮、磷、钾的丰缺度，华
15、而不实，表 5 样品速效氮含量比拟均匀，差异不大，均处于 4 级水平，即 稍缺 ，亏缺不算十分严重，能够维持植物一般生长需要，但难以知足旺盛生长需要。矿区一些大树叶片不够鲜绿不够肥厚，甚至容易发黄，缺水缺氮可能是主要原因; 而表 5 的几个土壤 N 属于 极缺 类型，急需补充。从速效磷含量看，表 4 中，总医院门前草坪表层 5cm 土壤速效磷含量到达 1 级水平，即 丰 ，下层土样、分公司院内松树表层土速效磷含量到达 稍丰 水平，比拟理想，其余16 个样品的速效磷含量均为 4 5 级水平，即 稍缺 或 缺 ，应该补施磷肥; 表 5 中，有 15 个样品的速效磷含量均为 4 5 级水平，即 稍缺
16、 或 缺 ，5 个样品的速效磷含量小于 3，为 6 级水平，应该补施磷肥。从速效钾含量看，表 4 中含钾量最高的是王家梁(换土) 400cm 深度土样，速效钾含量为 98 g g 1，最低的是活鸡图、大柳塔西山南区和瓷窑湾(换土) 400cm 深度土样，只要 20 g g 1。根据表 6 的标准，没有 1 个样品到达 3 级(中等) 以上水平，华而不实，有12 个样品的含钾量在50 g g 1下面，属于 缺 或 极缺 类型，应该补钾; 但是，在表4 中速效钾平均含量为 37 32mg/kg 土，也属于 缺 的水平，这个含量是不能知足植物生长需要的，因而，人工造林时应该考虑补钾。4、 讨论关于土
17、壤肥力状况的评价，不同的国家，不同的地区都有不同的标准，即便是以植物培育为目的的土壤，也会由于植物种类的不同而有不同的标准。神东矿区固然煤炭资源非常丰富，但自然环境尤其是作为农业发展的自然环境非常恶劣，即便是经过复垦的土壤，恢复到农田土壤的水平也需要较长的时间。因而，发展生态林或者生态经济林应该是土地利用的主要方向，土壤肥力状况的评价也应该为这个目的服务。根据以上数据，对土壤养分的总体评价是: 神东矿区土壤样品有机质、氮磷钾含量均没有到达植物正常生长需要的水平，应该补施肥料，结合排盐压碱需要，建议施用有机肥。5、 结论(1) 神东矿区土壤肥力状况不良，几乎所有测点的肥力条件都不能知足植物生长的
18、正常需要。影响树木生长的肥力因子中主要缺乏的是有机质和氮肥，其次是磷。(2) 神东矿区所有土壤含盐量均超过 0 1%，土壤类型为 SO2 4+ CL+ HCO3 Na+型碱化盐化土。这种土壤对植物尤其是草坪的生长非常不利，建议增施有机肥，加快土壤改进速度。以下为参考文献：1沈善敏 中国土壤肥力M 北京: 中国农业出版社，19982侯新伟，张发旺，李向全，陈浩 神府东胜矿区主要地质生态环境问题及其效应J 地球与环境，2005，33(4) : 43 463杨选民，丁长印 神府 东胜矿区生态环境问题及对策J 能源环境保卫，2000，14(1) : 69 724侯庆春，汪有科，杨光 神府东胜煤田开发区
19、建设对植被影响的调查J 水土保持研究，1994，1(4) : 127 1375中国科学院南京土壤研究所 土壤理化分析M 上海: 上海科技出版社，19786熊毅，李庆逵 中国土壤M 北京: 科学出版社，19877王尊亲 中国盐渍土M 北京: 科学出版社，19938周骏业 采矿条件下地下水环境效应及水资源保卫利用初期研究C 中国地质科学院 九五 科技成果汇编，20019Emerson W W，Laing I A F Modifcation of soil structureM New York: Academic Press，198410王关禄，张国治，等 土壤知识与土壤普查技术J 水利电力出版社，198311第二次全国土壤普查技术规程S 199612刘美英，高永，李强，汪季，龚萍 神东矿区复垦地土壤酶活性变化和分布特征J 干旱区资源与环境，2020，26(1) : 164 168