海州露天矿土地复垦示范区土壤综合质量评价

王丽丽，吴祥云

(1．阜新市林业科技实验示范园区，辽宁 阜新 123000；2.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁 阜新 123000)

海州露天矿土地复垦示范区土壤综合质量评价

王丽丽1，吴祥云2

(1．阜新市林业科技实验示范园区，辽宁 阜新 123000；2.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁 阜新 123000)

为有效地治理和改善矿区恶劣生态环境，使废弃的土地资源得以充分利用，通过对阜新海州露天矿土地复垦示范区土壤有机质、全N、有效P、速效K、EC、pH值、含水量、容重、紧实度等指标进行测定，开展了复垦土壤质量综合评价。结果表明：不同复垦示范区土壤质量差异较大，沙打旺、冰草示范区土壤质量最好；杨树、油松示范区次之；耕地、侧柏示范区土壤质量较差。

露天矿排土场；土地复垦；土壤质量；综合评价

煤炭露天开采开发过程中会产生大量的废弃物和堆积物，不仅大规模地占用土地，还限制植物的生长和发育，使植物面临生长不良或难以生存等困难。通过复垦而恢复土地资源是避免土地资源浪费、缓解人地矛盾、保障经济可持续发展的重要措施。本文通过构建海州露天矿排土场复垦土壤质量评价的指标体系，从土壤物理、化学等特性方面选择9种指标构建了复垦土壤质量评价的指标体系，通过SPSS软件对数据进行处理与分析，采用土壤权重、隶属度方法评价复垦区土壤质量。

1 研究区自然概况

研究区域位于阜新市东南部的太平区境内海州矿露天排土场，为半干旱半湿润大陆性季风气候。每年这里的风沙都比较大，夏季主导风向为偏南风，冬季主导风向为偏北风。区域内部春夏秋冬四季分明并且雨热同季。区域内的降雨大部分集中在7—9月，约占全年降雨量的 78%，全年的平均降雨量约为550 mm，平均蒸发量1 700 mm，蒸发量大于降水量。每年的平均温度约为9.5 ℃，历年的日最高温度为40.5 ℃，日最低温度为-26.4 ℃，年平均无霜期约150 d，霜期结束多在每年的4月下旬，初霜期多在每年的10月初，迄今最大冻土深度1.39 m。年平均日照时间约为2 800 h，平均年光能总辐射量约为130 kJcm-2。

2 样品的采集和测试方法

2.1 样品的采集方法

海州矿排土场自2003年开始进行土地复垦示范区建设，建立了杨树、冰草、油松、侧柏、耕地和沙打旺复垦示范区。在每种复垦类型示范区内分别随机采集复垦土壤，为便于分析对照，同时采集未复垦地块土壤的相关数据。

在设置好的标准地内挖掘土壤剖面至40 cm，分5个层次(第1个层次为0～7.62 cm，第2个层次为7.62～15.24 cm，第3个层次为15.24～22.86 cm,第4个层次为22.86～30.48 cm，第5个层次为30.48～38.1 cm。)采集样品，然后分别进行测试。

2.2 样品测试方法

采用常规方法在室内分析土壤有机质、全N、有效P、速效K、pH、电导率、含水率等。土壤的有机质利用重铬酸钾容量法，外加热法测定；土壤全N利用凯氏定N法测定；土壤有效P利用HClO4-H2SO4法测定；土壤速效K利用NaOH熔融火焰光度计法测定；pH值水土比为1∶2.5，电位测定法；EC电导法测定；含水量采用烘干称量法测定；容重环采用刀法测定；紧实度采用美国产的DICKEY-john紧实度仪测定。

3 结果与分析

3.1 土地复垦质量评价指标权重的确定

利用评价中使用的9个指标测定数值，采用SPSS软件统计分析各指标的相关系数矩阵，结果见表1所示。利用表1得到每个指标与其他指标相关系数，确定每个指标最终权重:Vi=m/∑mi，结果见表2所示。

表1 土壤特性之间的相关系数

表2 不同土壤特性的相关系数及权重

3.2 指标隶属度的确定

由于各种测量得到数据之间不能直接进行比较，在评价中需要先对数据进行标准化处理。采用隶属度函数对测定数据进行标准化，进而得到相应指标的隶属度，然后给出评价因素的状态值。实际计算中选取2种函数来计算隶属度，分别是戒上型和戒下型隶属度函数，其中戒上型隶属度函数的形式为

计算土壤有机质、全N、有效P、速效K、含水量的隶属度都用的这种函数。

计算土壤容重、电导率、pH、紧实度的隶属度时用的是这种函数。

以上2种函数式中的x1和x2在实际中用该指标的最小值和最大值来代替。其计算结果如表3所示。

表3 不同土壤特性的临界值

3.3 土壤综合质量评价

根据各个指标的权重和隶属度，计算出土地的综合效果评价。其计算公式为:A=∑EiFi，结果见图1。公式中Ei、Fi分别表示每个指标的权重和隶属度。

由图1可以看出，在不同复垦植被类型下的0～40 cm土壤中，沙打旺和冰草这2种牧草复垦土壤综合质量最高，超过了未复垦土壤，表明牧草对土壤表层改良效果最明显；而杨树复垦区除表层(0～7.62 cm)土壤综合质量略低于未复垦区土壤外，其余层次土壤质量均好于未复垦区，表明排土场复垦种植杨树对土壤也具有很好的改良效应；在垂直剖面上，油松、侧柏、耕地有大致相同的变化趋势，土壤质量均低于未复垦区，侧柏复垦区土壤质量最低。

图1 不同植被类型土壤综合质量垂直分布

总体来看，杨树和牧草在各个层次上的土壤质量都达到或超过了未复垦土壤，而耕地和油松、侧柏在各个层次上土壤质量都低于未复垦。

4 结论

4.1 采用确定土壤权重指标、隶属度方法构建了海州露天矿排土场复垦土壤质量综合评价体系，根据研究区特点，对复垦土壤质量进行了综合评价。

4.2 不同复垦示范区复垦后土壤质量差异较大，阔叶树杨树和良种牧草有助于恢复和改善土壤质量，而针叶树和耕地在土壤改善和恢复方面的作用相对要弱很多。

[1] 赵广东,王兵,苏铁成,等.煤矸石山废弃地不同植物复垦措施及其对土壤化学性质的影响[J].中国水土保持科学,2005,3(2):65-69

[2] 梁冰,白国良.阜新市新邱露天矿东排土场土地复垦模式研究[J].露天采矿技术,2005(1):29-31

黑龙江省森林与环境科学研究院4项科研项目通过鉴定

黑龙江省林业厅下达，黑龙江省森林与环境科学研究院承担的科研项目“樟子松、长白落叶松高世代种子园建立与经营技术研究”、“黑龙江省西部地区三北防护林工程效益评估体系研究”，与龙江县绿色海洋林场合作项目“彰武松引种与栽培技术研究”和与富锦市东风岗林场合作项目“三江平原区东风岗1号杨选育与栽培”四个科研课题于2014年12月2日在哈尔滨通过技术鉴定，鉴定会由黑龙江省林业厅科技处宋春姬处长主持。

“樟子松、长白落叶松高世代种子园建立与经营技术研究”课题，选择樟子松和长白落叶松优良家系191个，建立樟子松、长白落叶松1.5代种子园24 hm2，改建去劣疏伐种子园27 hm2，并利用其中45个优良的双亲本家系建立樟子松二代园，遗传增益提高36.1%；提出了樟子松矮化技术，单株结实率与种子产量均提高了1倍以上；利用樟子松嫩枝嫁接技术，成活率达80%以上，比硬枝嫁接成活率提高了15%；提出了樟子松、长白落叶松种子园去劣疏伐技术，公顷结实量比疏伐前平均提高了45%。鉴定委员会一致认为该课题研究方法先进，设计方案科学合理，数据翔实，结论正确，研究成果达到了同类研究国际先进水平。

“黑龙江省西部地区三北防护林工程效益评估体系研究”课题，通过定位观测结合已有相关基础数据，对水源涵养、固土保肥、固碳释氧等生态功能进行了计量验证，修正了三北防护林体系生态服务价值评估参数。从防护林的主导功能入手，从防风和固沙两方面补充完善了森林生态系统防护功能评价指标，建立了黑龙江省三北防护林生态效益测算评价指标体系。从涵养水源、生物多样性保护、保育土壤、固碳释氧、防风固沙、营养物质积累以及净化大气环境等七大类指标，首次对黑龙江省绥化、大庆及齐齐哈尔部分地区防护林体系的生态服务价值进行了估算。通过各项效益基准距离、指标权重等计算出评估区域防护林生态效益的综合指数，为科学、定量、动态地评价黑龙江省三北防护林建设区内防护林综合效益所处级别提供了技术支持。鉴定委员会一致认为该课题研究方法先进，设计方案科学合理，数据翔实，结论正确，研究成果达到了同类研究国内领先水平。

“彰武松引种与栽培技术研究”课题通过引种与栽培试验，彰武松在黑龙江省西部地区引种栽培效果良好。林龄11 a，树高4.88 m，胸径8.32 cm，单株材积0.0175 m3，分别比对照樟子松高出22.3%、4.1%和24.1%；彰武松具有较强的适应性和抗逆性，可在最低温度-35℃以上、降雨量为430～570 mm、无霜期125 d左右的自然条件下正常生长和开花结实；对彰武松的嫁接、造林、抚育管理和病虫害防治等技术进行了系统研究，形成了栽培与管理配套技术。鉴定委员会一致认为该课题研究方法先进，设计方案科学合理，数据翔实，结论正确，研究成果达到了同类研究的国内领先水平。

“三江平原区东风岗1号杨选育与栽培”课题，在三江平原区，营造杨树评比与示范林81.7 hm2，经40多年的引种栽培与驯化，成功选育出适宜三江平原区生长的杨树新品种——东风岗1号杨(Populusnigravar.italica×P.nigra‘DFG-1’)，树冠尖塔形，树干通直圆满，窄冠，雄株，33年生单株材积平均生长量为1.5418 m3，超过对照品种小黑杨340.8%，34 年生单株材积平均生长量为1.725 7 m3，超过对照品种北京605杨235.7%；31年生东风岗1号杨木材气干密度为0.43 gcm-3，纤维长度1134 μm，长宽比47.2，材质优良；在最低温-37.8℃以上的自然条件下可以安全越冬，在年降水量达750.39 mm且连续4个月长期积水的年份仍可正常生长，对主要病害杨灰斑病、烂皮病、溃疡病及主要蛀干害虫青杨天牛、杨干象等抗性较强，具有较强的抗逆性，适合作用材林、防护林及园林绿化树种。鉴定委员会一致认为该课题研究方法先进，设计方案科学合理，数据翔实，结论正确，研究成果达到了同类研究的国内领先水平。

(黑龙江省森林与环境科学研究院 贯春雨)

Evaluation on Comprehensive Quality of Soil in Land Reclamation Demonstration Area in Haizhou Open-Pit Mine

Wang Lili1，Wu Xiangyun2

(1.Forestry Science and Technology Experiment Demonstration Garden of Fuxin City, Fuxin 123000,China；2.College of Environmental Science and Engineering，Liaoning Technical University，Fuxin 123000,China)

In order to effectively control and improve the poor ecological environment and fully utilized the waste land resources,the soil organic matter,the total N,the available P,the available K, EC,the pH value,the moisture content,the bulk density and compaction in Land Reclamation Demonstration Area in Haizhou open-pit mine of Fuxin City were determined.Comprehensive quality of soil is evaluated.Result shows that: the differences of soil quality in reclamation demonstration area is significant;the quality of soil forAstragalusadsurgens,Agropyroncristatumin the Demonstration Area are optimal;the Demonstration Area ofPopulusspp.&Pinustabulaeformisis the second;the quality of soil in the Demonstration Area of farmland &Platycladusorientalisis poor.

dump of open-pit mine;land reclamation;quality of soil;comprehensive evaluation

1005-5215(2015)01-0030-03

2014-10-15

王丽丽(1979-)，女，辽宁阜新人，硕士，工程师，现从事水土保持研究.

S15;TD88

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.011