王麗麗，吳祥云

(1．阜新市林業(yè)科技實(shí)驗(yàn)示范園區(qū)，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

海州露天礦土地復(fù)墾示范區(qū)土壤綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

王麗麗1，吳祥云2

(1．阜新市林業(yè)科技實(shí)驗(yàn)示范園區(qū)，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

為有效地治理和改善礦區(qū)惡劣生態(tài)環(huán)境，使廢棄的土地資源得以充分利用，通過對(duì)阜新海州露天礦土地復(fù)墾示范區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全N、有效P、速效K、EC、pH值、含水量、容重、緊實(shí)度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，開展了復(fù)墾土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：不同復(fù)墾示范區(qū)土壤質(zhì)量差異較大，沙打旺、冰草示范區(qū)土壤質(zhì)量最好；楊樹、油松示范區(qū)次之；耕地、側(cè)柏示范區(qū)土壤質(zhì)量較差。

露天礦排土場(chǎng)；土地復(fù)墾；土壤質(zhì)量；綜合評(píng)價(jià)

煤炭露天開采開發(fā)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和堆積物，不僅大規(guī)模地占用土地，還限制植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，使植物面臨生長(zhǎng)不良或難以生存等困難。通過復(fù)墾而恢復(fù)土地資源是避免土地資源浪費(fèi)、緩解人地矛盾、保障經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。本文通過構(gòu)建海州露天礦排土場(chǎng)復(fù)墾土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，從土壤物理、化學(xué)等特性方面選擇9種指標(biāo)構(gòu)建了復(fù)墾土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，通過SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，采用土壤權(quán)重、隸屬度方法評(píng)價(jià)復(fù)墾區(qū)土壤質(zhì)量。

1 研究區(qū)自然概況

研究區(qū)域位于阜新市東南部的太平區(qū)境內(nèi)海州礦露天排土場(chǎng)，為半干旱半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。每年這里的風(fēng)沙都比較大，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠巷L(fēng)，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠憋L(fēng)。區(qū)域內(nèi)部春夏秋冬四季分明并且雨熱同季。區(qū)域內(nèi)的降雨大部分集中在7—9月，約占全年降雨量的 78%，全年的平均降雨量約為550 mm，平均蒸發(fā)量1 700 mm，蒸發(fā)量大于降水量。每年的平均溫度約為9.5 ℃，歷年的日最高溫度為40.5 ℃，日最低溫度為-26.4 ℃，年平均無霜期約150 d，霜期結(jié)束多在每年的4月下旬，初霜期多在每年的10月初，迄今最大凍土深度1.39 m。年平均日照時(shí)間約為2 800 h，平均年光能總輻射量約為130 kJcm-2。

2 樣品的采集和測(cè)試方法

2.1 樣品的采集方法

海州礦排土場(chǎng)自2003年開始進(jìn)行土地復(fù)墾示范區(qū)建設(shè)，建立了楊樹、冰草、油松、側(cè)柏、耕地和沙打旺復(fù)墾示范區(qū)。在每種復(fù)墾類型示范區(qū)內(nèi)分別隨機(jī)采集復(fù)墾土壤，為便于分析對(duì)照，同時(shí)采集未復(fù)墾地塊土壤的相關(guān)數(shù)據(jù)。

在設(shè)置好的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)挖掘土壤剖面至40 cm，分5個(gè)層次(第1個(gè)層次為0～7.62 cm，第2個(gè)層次為7.62～15.24 cm，第3個(gè)層次為15.24～22.86 cm,第4個(gè)層次為22.86～30.48 cm，第5個(gè)層次為30.48～38.1 cm。)采集樣品，然后分別進(jìn)行測(cè)試。

2.2 樣品測(cè)試方法

采用常規(guī)方法在室內(nèi)分析土壤有機(jī)質(zhì)、全N、有效P、速效K、pH、電導(dǎo)率、含水率等。土壤的有機(jī)質(zhì)利用重鉻酸鉀容量法，外加熱法測(cè)定；土壤全N利用凱氏定N法測(cè)定；土壤有效P利用HClO4-H2SO4法測(cè)定；土壤速效K利用NaOH熔融火焰光度計(jì)法測(cè)定；pH值水土比為1∶2.5，電位測(cè)定法；EC電導(dǎo)法測(cè)定；含水量采用烘干稱量法測(cè)定；容重環(huán)采用刀法測(cè)定；緊實(shí)度采用美國(guó)產(chǎn)的DICKEY-john緊實(shí)度儀測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地復(fù)墾質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

利用評(píng)價(jià)中使用的9個(gè)指標(biāo)測(cè)定數(shù)值，采用SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣，結(jié)果見表1所示。利用表1得到每個(gè)指標(biāo)與其他指標(biāo)相關(guān)系數(shù)，確定每個(gè)指標(biāo)最終權(quán)重:Vi=m/∑mi，結(jié)果見表2所示。

表1 土壤特性之間的相關(guān)系數(shù)

表2 不同土壤特性的相關(guān)系數(shù)及權(quán)重

3.2 指標(biāo)隸屬度的確定

由于各種測(cè)量得到數(shù)據(jù)之間不能直接進(jìn)行比較，在評(píng)價(jià)中需要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。采用隸屬度函數(shù)對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而得到相應(yīng)指標(biāo)的隸屬度，然后給出評(píng)價(jià)因素的狀態(tài)值。實(shí)際計(jì)算中選取2種函數(shù)來計(jì)算隸屬度，分別是戒上型和戒下型隸屬度函數(shù)，其中戒上型隸屬度函數(shù)的形式為

計(jì)算土壤有機(jī)質(zhì)、全N、有效P、速效K、含水量的隸屬度都用的這種函數(shù)。

計(jì)算土壤容重、電導(dǎo)率、pH、緊實(shí)度的隸屬度時(shí)用的是這種函數(shù)。

以上2種函數(shù)式中的x1和x2在實(shí)際中用該指標(biāo)的最小值和最大值來代替。其計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 不同土壤特性的臨界值

3.3 土壤綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重和隸屬度，計(jì)算出土地的綜合效果評(píng)價(jià)。其計(jì)算公式為:A=∑EiFi，結(jié)果見圖1。公式中Ei、Fi分別表示每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重和隸屬度。

由圖1可以看出，在不同復(fù)墾植被類型下的0～40 cm土壤中，沙打旺和冰草這2種牧草復(fù)墾土壤綜合質(zhì)量最高，超過了未復(fù)墾土壤，表明牧草對(duì)土壤表層改良效果最明顯；而楊樹復(fù)墾區(qū)除表層(0～7.62 cm)土壤綜合質(zhì)量略低于未復(fù)墾區(qū)土壤外，其余層次土壤質(zhì)量均好于未復(fù)墾區(qū)，表明排土場(chǎng)復(fù)墾種植楊樹對(duì)土壤也具有很好的改良效應(yīng)；在垂直剖面上，油松、側(cè)柏、耕地有大致相同的變化趨勢(shì)，土壤質(zhì)量均低于未復(fù)墾區(qū)，側(cè)柏復(fù)墾區(qū)土壤質(zhì)量最低。

圖1 不同植被類型土壤綜合質(zhì)量垂直分布

總體來看，楊樹和牧草在各個(gè)層次上的土壤質(zhì)量都達(dá)到或超過了未復(fù)墾土壤，而耕地和油松、側(cè)柏在各個(gè)層次上土壤質(zhì)量都低于未復(fù)墾。

4 結(jié)論

4.1 采用確定土壤權(quán)重指標(biāo)、隸屬度方法構(gòu)建了海州露天礦排土場(chǎng)復(fù)墾土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系，根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)，對(duì)復(fù)墾土壤質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

4.2 不同復(fù)墾示范區(qū)復(fù)墾后土壤質(zhì)量差異較大，闊葉樹楊樹和良種牧草有助于恢復(fù)和改善土壤質(zhì)量，而針葉樹和耕地在土壤改善和恢復(fù)方面的作用相對(duì)要弱很多。

[1] 趙廣東,王兵,蘇鐵成,等.煤矸石山廢棄地不同植物復(fù)墾措施及其對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2005,3(2):65-69

[2] 梁冰,白國(guó)良.阜新市新邱露天礦東排土場(chǎng)土地復(fù)墾模式研究[J].露天采礦技術(shù),2005(1):29-31

黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院4項(xiàng)科研項(xiàng)目通過鑒定

黑龍江省林業(yè)廳下達(dá)，黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院承擔(dān)的科研項(xiàng)目“樟子松、長(zhǎng)白落葉松高世代種子園建立與經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究”、“黑龍江省西部地區(qū)三北防護(hù)林工程效益評(píng)估體系研究”，與龍江縣綠色海洋林場(chǎng)合作項(xiàng)目“彰武松引種與栽培技術(shù)研究”和與富錦市東風(fēng)崗林場(chǎng)合作項(xiàng)目“三江平原區(qū)東風(fēng)崗1號(hào)楊選育與栽培”四個(gè)科研課題于2014年12月2日在哈爾濱通過技術(shù)鑒定，鑒定會(huì)由黑龍江省林業(yè)廳科技處宋春姬處長(zhǎng)主持。

“樟子松、長(zhǎng)白落葉松高世代種子園建立與經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究”課題，選擇樟子松和長(zhǎng)白落葉松優(yōu)良家系191個(gè)，建立樟子松、長(zhǎng)白落葉松1.5代種子園24 hm2，改建去劣疏伐種子園27 hm2，并利用其中45個(gè)優(yōu)良的雙親本家系建立樟子松二代園，遺傳增益提高36.1%；提出了樟子松矮化技術(shù)，單株結(jié)實(shí)率與種子產(chǎn)量均提高了1倍以上；利用樟子松嫩枝嫁接技術(shù)，成活率達(dá)80%以上，比硬枝嫁接成活率提高了15%；提出了樟子松、長(zhǎng)白落葉松種子園去劣疏伐技術(shù)，公頃結(jié)實(shí)量比疏伐前平均提高了45%。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該課題研究方法先進(jìn)，設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，數(shù)據(jù)翔實(shí)，結(jié)論正確，研究成果達(dá)到了同類研究國(guó)際先進(jìn)水平。

“黑龍江省西部地區(qū)三北防護(hù)林工程效益評(píng)估體系研究”課題，通過定位觀測(cè)結(jié)合已有相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)水源涵養(yǎng)、固土保肥、固碳釋氧等生態(tài)功能進(jìn)行了計(jì)量驗(yàn)證，修正了三北防護(hù)林體系生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)估參數(shù)。從防護(hù)林的主導(dǎo)功能入手，從防風(fēng)和固沙兩方面補(bǔ)充完善了森林生態(tài)系統(tǒng)防護(hù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了黑龍江省三北防護(hù)林生態(tài)效益測(cè)算評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。從涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)、保育土壤、固碳釋氧、防風(fēng)固沙、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累以及凈化大氣環(huán)境等七大類指標(biāo)，首次對(duì)黑龍江省綏化、大慶及齊齊哈爾部分地區(qū)防護(hù)林體系的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了估算。通過各項(xiàng)效益基準(zhǔn)距離、指標(biāo)權(quán)重等計(jì)算出評(píng)估區(qū)域防護(hù)林生態(tài)效益的綜合指數(shù)，為科學(xué)、定量、動(dòng)態(tài)地評(píng)價(jià)黑龍江省三北防護(hù)林建設(shè)區(qū)內(nèi)防護(hù)林綜合效益所處級(jí)別提供了技術(shù)支持。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該課題研究方法先進(jìn)，設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，數(shù)據(jù)翔實(shí)，結(jié)論正確，研究成果達(dá)到了同類研究國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

“彰武松引種與栽培技術(shù)研究”課題通過引種與栽培試驗(yàn)，彰武松在黑龍江省西部地區(qū)引種栽培效果良好。林齡11 a，樹高4.88 m，胸徑8.32 cm，單株材積0.0175 m3，分別比對(duì)照樟子松高出22.3%、4.1%和24.1%；彰武松具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗逆性，可在最低溫度-35℃以上、降雨量為430～570 mm、無霜期125 d左右的自然條件下正常生長(zhǎng)和開花結(jié)實(shí)；對(duì)彰武松的嫁接、造林、撫育管理和病蟲害防治等技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了栽培與管理配套技術(shù)。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該課題研究方法先進(jìn)，設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，數(shù)據(jù)翔實(shí)，結(jié)論正確，研究成果達(dá)到了同類研究的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

“三江平原區(qū)東風(fēng)崗1號(hào)楊選育與栽培”課題，在三江平原區(qū)，營(yíng)造楊樹評(píng)比與示范林81.7 hm2，經(jīng)40多年的引種栽培與馴化，成功選育出適宜三江平原區(qū)生長(zhǎng)的楊樹新品種——東風(fēng)崗1號(hào)楊(Populusnigravar.italica×P.nigra‘DFG-1’)，樹冠尖塔形，樹干通直圓滿，窄冠，雄株，33年生單株材積平均生長(zhǎng)量為1.5418 m3，超過對(duì)照品種小黑楊340.8%，34 年生單株材積平均生長(zhǎng)量為1.725 7 m3，超過對(duì)照品種北京605楊235.7%；31年生東風(fēng)崗1號(hào)楊木材氣干密度為0.43 gcm-3，纖維長(zhǎng)度1134 μm，長(zhǎng)寬比47.2，材質(zhì)優(yōu)良；在最低溫-37.8℃以上的自然條件下可以安全越冬，在年降水量達(dá)750.39 mm且連續(xù)4個(gè)月長(zhǎng)期積水的年份仍可正常生長(zhǎng)，對(duì)主要病害楊灰斑病、爛皮病、潰瘍病及主要蛀干害蟲青楊天牛、楊干象等抗性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗逆性，適合作用材林、防護(hù)林及園林綠化樹種。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該課題研究方法先進(jìn)，設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，數(shù)據(jù)翔實(shí)，結(jié)論正確，研究成果達(dá)到了同類研究的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

(黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院 貫春雨)

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，F(xiàn)uxin 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

王麗麗(1979-)，女，遼寧阜新人，碩士，工程師，現(xiàn)從事水土保持研究.

S15;TD88

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.011