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河曲露天矿排土场不同复垦区土壤质量评价

赵洪宝 蒋冬梅 李岳 程辉 吴桐

赵洪宝, 蒋冬梅, 李岳, 程辉, 吴桐. 河曲露天矿排土场不同复垦区土壤质量评价[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(3): 419-427. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.015
引用本文: 赵洪宝, 蒋冬梅, 李岳, 程辉, 吴桐. 河曲露天矿排土场不同复垦区土壤质量评价[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(3): 419-427. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.015
Zhao Hongbao, Jiang Dongmei, Li Yue, Cheng Hui, Wu Tong. Evaluation of soil quality in different reclamation areas of Hequ open-pit mine dump[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(3): 419-427. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.015
Citation: Zhao Hongbao, Jiang Dongmei, Li Yue, Cheng Hui, Wu Tong. Evaluation of soil quality in different reclamation areas of Hequ open-pit mine dump[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(3): 419-427. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.015

河曲露天矿排土场不同复垦区土壤质量评价

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.015
基金项目: 

教育部工程研究中心开放基金 LKF202001

越崎杰出学者 800015Z1179

国家自然科学青年基金 51804222

河北省生态智慧矿山联合基金 E2020402036

详细信息
    作者简介:

    赵洪宝(1980—)男,山东德州人,教授,博士生导师,主要从事矿山岩体力学与巷道围岩控制等方面的教学与研究工作。Tel:13426079538,E-mail:hongbaozhao@126.com

    通讯作者:

    蒋冬梅(1996—)女,河北邯郸人,硕士研究生,主要从事露天矿山生态安全、土壤改良与修复等方面的研究工作。Tel:18811028191,E-mail:jiang220521@163.com

  • 中图分类号: TD714

Evaluation of soil quality in different reclamation areas of Hequ open-pit mine dump

  • 摘要: 露天矿开采效率高、成本低、生产安全、经济效益好,但也使得排土场土壤的结构和理化性质受到了影响,导致土壤养分流失,对土地资源造成一定程度的破坏。以河曲露天矿不同排土场土壤为研究对象,基于非线性隶属度函数方法和改进的内梅罗指数评价法,选取了5项养分指标对其土壤肥力质量水平进行综合评价。研究表明,河曲露天矿不同复垦区土壤肥力质量指数排序为4(0.453)>1号(0.447)>2号(0.402)>3号(0.213)>4(0.139),即已复垦区的土壤质量水平要高于未复垦区的土壤质量水平;整体来看,土壤质量水平均处于中等偏下和较差水平,主要限制因子是有机质、碱解氮、有效磷,以及土壤酸碱度。本研究结果可为该地区后续土壤改良、提高土壤肥力及土壤可持续利用提供参考。
  • 图  1  样地实地勘察

    Figure  1.  Sample field survey

    图  2  实验土样和仪器

    Figure  2.  Experimental soil sample and apparatus

    图  3  土壤养分指标检测结果

    Figure  3.  Soil nutrient index test results

    图  4  各项土壤指标隶属度函数雷达图

    Figure  4.  Radar diagram of membership function of various soil indexes

    表  1  土壤养分分级指标

    Table  1.   Classification index of soil nutrients

    养分指标 极贫乏 贫乏 适量 较丰富 丰富
    pH值 < 5.5 5.5~6.5 6.5~7.5 7.5~ 8.5 >8.5
    有机质/(g·kg-1) < 6 6~10 10~20 20~30 >30
    碱解氮/(mg·kg-1) < 30 30~60 60~90 90~120 >120
    有效磷/(mg·kg-1) < 3 3~5 5~10 10~20 >20
    速效钾/(mg·kg-1) < 30 30~50 50~100 100~ 150 >150
    注:极贫乏、贫乏、适量、较丰富、丰富主要指养分指标,对应pH值表征的土壤酸碱度分别为酸、偏酸、适量、偏碱、碱。
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    表  2  土壤肥力指标统计

    Table  2.   Descriptive statistics of soil fertility indicators

    排土场 参评指标 平均值 中值 最小值 最大值 标准差 变异系数/%
    1号 pH值 8.29 8.32 8.14 8.47 0.13 1.57
    有机质/(g·kg-1) 12.16 12.5 9.1 15.8 2.69 22.12
    碱解氮/(mg·kg-1) 13.68 12.5 9.75 17.46 3.31 24.2
    有效磷/(mg·kg-1) 8.33 8.14 6.83 10.07 1.22 14.6
    速效钾/(mg·kg-1) 399 401 355 450 35.16 8.8
    2号 pH值 8.49 8.43 8.34 8.82 0.19 2.24
    有机质/(g·kg-1) 11.64 12.2 9.8 13.2 1.5 12.89
    碱解氮/(mg·kg-1) 12.62 13.5 9.34 15.09 2.44 19.30
    有效磷/(mg·kg-1) 7.78 7.14 5.34 10.98 2.17 27.90
    速效钾/(mg·kg-1) 388.4 397 355 415 26.17 6.70
    3号 pH值 8.8 8.9 8.01 9.26 0.47 5.34
    有机质/(g·kg-1) 5.16 5.2 3.8 6.9 1.14 22.10
    碱解氮/(mg·kg-1) 6.08 6.12 5.11 6.99 0.69 11.35
    有效磷/(mg·kg-1) 5.55 5.85 3.68 6.96 1.23 22.16
    速效钾/(mg·kg-1) 303.6 308 237 355 43.28 14.23
    4 pH值 8.89 8.92 8.69 9.1 0.15 1.69
    有机质/(g·kg-1) 4.12 4.2 3.7 4.5 0.36 8.7
    碱解氮/(mg·kg-1) 5.39 4.91 3.61 7.71 1.56 28.94
    有效磷/(mg·kg-1) 4.88 4.81 3.97 6.12 0.88 18.03
    速效钾/(mg·kg-1) 259 255 219 304 34.45 13.3
    4 pH值 8.27 8.26 8.12 8.41 0.12 1.45
    有机质/(g·kg-1) 12.28 12.7 9.5 14.1 1.76 14.33
    碱解氮/(mg·kg-1) 11.35 10.8 8.85 14.89 2.6 22.91
    有效磷/(mg·kg-1) 9.13 8.65 6.99 12.58 2.17 23.77
    速效钾/(mg·kg-1) 397.6 392 381 425 18.12 4.56
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    表  3  隶属度函数转折点取值

    Table  3.   Turning points of membership function

    转折点 pH值 有机质/(g·kg-1) 碱解氮/(mg·kg-1) 有效磷/(mg·kg-1) 速效钾/(mg·kg-1)
    x1 5.5 4 5 3 100
    x2 6.5 13 15 10 380
    x3 7.5
    x4 8.5
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    表  4  土壤肥力评价指标的隶属度值

    Table  4.   Membership degree of soil fertility evaluation indexes

    土样类型 编号 隶属度值
    pH值 有机质 碱解氮 有效磷 速效钾
    1号 F-1-1 0.24 1.00 1.00 1.00 1.00
    F-1-2 0.37 1.00 1.00 0.86 1.00
    F-1-3 0.13 0.95 0.72 0.76 1.00
    F-1-4 0.26 0.61 0.78 0.71 0.92
    F-1-5 0.42 0.7 0.53 0.59 1.00
    均值 0.28 0.85 0.80 0.78 0.98
    2号 S-2-1 0.16 0.97 0.94 1.00 0.92
    S-2-2 0.11 1.00 1.00 0.40 1.00
    S-2-3 0.200 0.73 0.86 0.57 1.00
    S-2-4 0.10 0.68 0.63 0.63 1.00
    S-2-5 0.24 0.92 0.49 0.84 0.96
    均值 0.16 0.86 0.78 0.68 0.98
    3号 T-3-1 0.10 0.23 0.28 0.50 0.73
    T-3-2 0.10 0.16 0.20 0.47 0.54
    T-3-3 0.10 0.39 0.17 0.10 0.92
    T-3-4 0.54 0.22 0.22 0.37 0.77
    T-3-5 0.10 0.10 0.11 0.61 0.81
    均值 0.19 0.22 0.19 0.41 0.75
    4 F-4-1 0.10 0.15 0.10 0.4 0.76
    F-4-2 0.10 0.10 0.20 0.25 0.69
    F-4-3 0.10 0.14 0.34 0.22 0.60
    F-4-4 0.10 0.12 0.10 0.33 0.50
    F-4-5 0.10 0.10 0.10 0.50 0.53
    均值 0.10 0.12 0.16 0.34 0.62
    4 F-5-1 0.38 0.97 0.83 0.95 1.00
    F-5-2 0.23 0.88 0.99 0.71 1.00
    F-5-3 0.18 1.00 0.45 0.61 1.00
    F-5-4 0.32 1.00 0.47 1.00 1.00
    F-5-5 0.44 0.65 0.62 0.82 1.00
    均值 0.31 0.90 0.67 0.82 1.00
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    表  5  内梅罗指数法土壤肥力综合评价

    Table  5.   Comprehensive evaluation of soil fertility by Nemerow index method

    排土场 内梅罗指数(IFI值)
    4 0.453
    1号 0.447
    2号 0.402
    3号 0.213
    4 0.139
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    表  6  土壤肥力分级标准

    Table  6.   Soil fertility grading standard

    肥力等级 一般 中等
    IFI值 >0.8 0.7~0.8 0.6~0.7 0.4~0.6 < 0.4
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-01
  • 修回日期:  2022-10-08
  • 刊出日期:  2023-06-30

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