本文關(guān)鍵詞：煤礦區(qū)充填復(fù)墾土壤生物學(xué)特性及其變化研究

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【摘要】：本文以我國華東地區(qū)采煤沉陷區(qū)復(fù)墾場地為研究對象,通過收集資料、場地調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法系統(tǒng)分析了:煤矸石充填復(fù)墾土壤生物學(xué)特性時(shí)空變化特征;煤矸石、粉煤灰及湖泊底泥三種物料對充填復(fù)墾土壤生物學(xué)特性的影響;通過相關(guān)性分析揭示充填復(fù)墾場地土壤生物學(xué)指標(biāo)與土壤物理、化學(xué)、重金屬含量之間的關(guān)系;利用激發(fā)效應(yīng)機(jī)理,提出了加入小分子碳源、氮源改善充填復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)的措施。主要研究結(jié)論如下:(1)采煤沉陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾場地0-20cm和20-40cm土層土壤微生物數(shù)量、微生物量碳含量、微生物量氮含量、微生物熵、土壤基礎(chǔ)呼吸速率、β-葡萄糖苷酶活性、過氧化氫酶活性、酸性磷酸酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性和芳基硫酸酯酶活性等生物學(xué)指標(biāo)在復(fù)墾后呈增加趨勢,土壤微生物代謝熵呈降低趨勢。(2)分別采用全量數(shù)據(jù)集法和最小數(shù)據(jù)集法對煤矸石充填復(fù)墾土壤綜合質(zhì)量指數(shù)(SQI)進(jìn)行評價(jià),回歸分析表明充填復(fù)墾土壤SQI值隨復(fù)墾時(shí)間呈增加趨勢,充填復(fù)墾土壤質(zhì)量演替方向?yàn)檎蜓萏?最小數(shù)據(jù)集法能代替全量數(shù)據(jù)集法對復(fù)墾土壤質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。(3)湖泊底泥充填復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)值高于煤矸石復(fù)墾場地和粉煤灰復(fù)墾場地土壤。湖泊底泥充填復(fù)墾土壤微生物數(shù)量、微生物量碳含量、微生物量氮含量、土壤基礎(chǔ)呼吸速率、微生物代謝熵、β-葡萄糖苷酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性等指標(biāo)超過對照場地土壤,分別高出對照場地土壤4%、11.5%、43.1%、1.2%、39.8%、5.2%、9.9%、3.7%和8.7%。(4)基于全量數(shù)據(jù)集法和最小數(shù)據(jù)集法對煤矸石、粉煤灰與湖泊底泥充填復(fù)墾土壤質(zhì)量綜合指數(shù)進(jìn)行評價(jià),結(jié)果表明基于兩種計(jì)算方法的SQI變化趨勢一致。復(fù)墾土壤SQI從高到低依次是湖泊底泥復(fù)墾土壤、煤矸石復(fù)墾土壤與粉煤灰復(fù)墾土壤,兩種方法評價(jià)結(jié)果差異較小,通過最小數(shù)據(jù)集法計(jì)算的SQI結(jié)果能表征復(fù)墾土壤質(zhì)量情況。(5)煤矸石/粉煤灰抑制生長期內(nèi)冬小麥的根長、根生物量、根系活力等指標(biāo)。與對照土壤相比,煤矸石與粉煤灰降低了拔生長期內(nèi)冬小麥根系分泌物產(chǎn)生速率Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。相關(guān)性分析表明冬小麥根系分泌物產(chǎn)生速率與根系活力成正相關(guān)。復(fù)墾土壤中煤矸石與粉煤灰對土壤氮素轉(zhuǎn)化速率、多酚氧化酶活性、脲酶活性有抑制作用。相關(guān)性分析表明,復(fù)墾土壤氮素轉(zhuǎn)化效率、土壤酶活性與冬小麥根系分泌物產(chǎn)生速率成正相關(guān)。(6)小分子碳源和氮源能通過激發(fā)效應(yīng)提高復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)。與對照土壤相比,高濃度碳源(10 mg·g-1)提高土壤微生物量碳含量276.7%(7天)和184.4%(30天)、微生物量氮量129.8%(7天)和148.9%(30天)、β-葡萄糖苷酶活性89.1%(7天)和102.9%(30天)、酸性磷酸酶活性164.4%(7天)和130.3%(30天)、芳基硫酸酯酶活性541.1%(7天)和317.6%(30天)。高碳低氮組(10 mg·g-1葡萄糖和1mg·g-1硝酸銨)的對土壤生物學(xué)特性的激發(fā)作用也非常明顯。復(fù)墾場地土壤中可利用碳源含量是影響復(fù)墾土壤生物學(xué)指標(biāo)的限制性因子,碳源加入能迅速激活土壤生物學(xué)活性。相對于單一碳源或氮源的加入,調(diào)整復(fù)墾場地土壤碳氮比例要比單純施肥更有利于復(fù)墾土壤生物學(xué)功能的恢復(fù)。
【關(guān)鍵詞】：充填復(fù)墾場地 土壤生物學(xué)特性 采煤沉陷區(qū) 礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD88
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• Abstract(detailed)9-23
• 1 緒論23-34
• 1.1 研究背景23-24
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀24-30
• 1.3 存在的問題30
• 1.4 研究目標(biāo)、內(nèi)容與方法30-32
• 1.5 技術(shù)路線32-34
• 2 研究區(qū)概況與實(shí)驗(yàn)方法34-48
• 2.1 研究區(qū)概況34-35
• 2.2 實(shí)施方案35-41
• 2.3 土壤測試指標(biāo)41-44
• 2.4 實(shí)驗(yàn)區(qū)土壤理化性質(zhì)44-47
• 2.5 數(shù)據(jù)分析47-48
• 3 復(fù)墾土壤生物學(xué)特性隨時(shí)間變化研究—以煤矸石充填復(fù)墾場地為例48-93
• 3.1 復(fù)墾土壤微生物指標(biāo)隨時(shí)間變化研究49-57
• 3.2 復(fù)墾土壤基礎(chǔ)呼吸特性隨時(shí)間變化研究57-60
• 3.3 復(fù)墾土壤土壤酶活性隨時(shí)間變化研究60-67
• 3.4 復(fù)墾土壤生物學(xué)特性和環(huán)境因素相關(guān)性分析67-75
• 3.5 復(fù)墾土壤質(zhì)量評價(jià)75-87
• 3.6 討論87-91
• 3.7 小結(jié)91-93
• 4 充填物料對復(fù)墾土壤生物學(xué)特性影響研究93-125
• 4.1 充填物料對復(fù)墾土壤微生物學(xué)特性影響研究93-98
• 4.2 充填物料對復(fù)墾土壤基礎(chǔ)呼吸特性影響研究98-100
• 4.3 充填物料對復(fù)墾土壤酶活特性影響研究100-105
• 4.4 復(fù)墾土壤生物學(xué)特性和環(huán)境因素相關(guān)性分析105-114
• 4.5 充填物料對復(fù)墾土壤質(zhì)量指數(shù)影響研究114-121
• 4.6 討論121-123
• 4.7 小結(jié)123-125
• 5 利用激發(fā)效應(yīng)改良復(fù)墾土壤生物學(xué)特性研究125-144
• 5.1 煤矸石復(fù)墾土壤根系分泌物激發(fā)效應(yīng)的研究125-129
• 5.2 粉煤灰復(fù)墾土壤根系分泌物激發(fā)效應(yīng)的研究129-133
• 5.3 外源小分子碳源、氮源添加對復(fù)墾土壤生物學(xué)特性的影響研究133-140
• 5.4 討論140-142
• 5.5 小結(jié)142-144
• 6 結(jié)論144-146
• 6.1 主要結(jié)論144-145
• 6.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)145
• 6.3 需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容145-146
• 參考文獻(xiàn)146-160
• 作者簡歷160-163
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集163

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本文編號：1036684