遼西半干旱地區(qū)不同樹種造林對矸石廢棄地土壤化學性質(zhì)的影響

于海菁

（阜新市林業(yè)局，遼寧 阜新 123000）

煤矸石簡稱矸石，是在煤炭開采、洗選及加工過程中產(chǎn)生的與煤層伴生的各種含碳量低、堅硬的黑色或黑灰色巖石，屬于煤礦的固體廢棄物。在煤炭開采、洗選、加工過程中均會排出煤矸石，煤矸石不斷堆積，形成矸石廢棄地。廢棄地的立地條件極為惡劣，由于缺乏土壤基本結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分貧瘠、極端酸堿性、重金屬元素含量較高、種子庫缺失等原因，植被的自然恢復(fù)是非常緩慢的。本文旨在通過對不同造林樹種煤矸石廢棄地土壤化學性質(zhì)進行研究，得出造林樹種對矸石土壤的化學性質(zhì)的影響。

1 研究區(qū)概況

阜新市位于遼寧省西北部，地理坐標為120°00′10″—122°58′10″E，41°41′30″—42°50′26″N。氣候?qū)俦睖貛О敫珊荡箨懶约撅L型，氣候特點為四季分明，雨熱同季，日照充足，日溫差較大，降雨集中。本區(qū)長年多風，且頻率較高，年均風速3.2～4m·s－1，最大瞬時風速可達25m·s－1，6級以上大風日70.8d。年均氣溫7.6℃，有效積溫（≥10℃）3 377～3 299℃，日照時數(shù)2 673～2 762h，年降水量300～500mm，大水面蒸發(fā)量1 554～1 800mm，無霜期154d。土壤以褐土、棕壤土、草甸土、風沙土為主。本區(qū)處在華北植物區(qū)系、蒙古植物區(qū)系和長白山植物區(qū)系交錯地帶，適宜生長的代表植物有楊樹、柳樹、油松、樟子松、刺槐、紫穗槐、荊條及經(jīng)濟樹種大扁杏、山杏；沙地代表植物有家榆、胡枝子、百里香、差巴嘎蒿、衛(wèi)矛、沙打旺、隱子草等。

2 研究方法

在廢棄地不同位置挖土壤剖面，分別記錄土層厚度、顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、濕度、根系分布特征等，同時各樣地分別選取10個采樣點采集矸石風化物，取樣層次為0～20cm（表層）和20～40cm（下層），每個樣點設(shè)置3次重復(fù)，將3次重復(fù)的基質(zhì)樣去除植物根系，充分混勻并用四分法取大約1kg的土樣帶回實驗室風干處理，以備測定土壤理化性質(zhì)之用。

土壤化學分析項目為土壤有機質(zhì)、全N、全P、全K、速效N、速效P和速效K，pH值，重金屬元素等。具體分析方法為：

有機質(zhì)：重鉻酸鉀－外加熱法；

全N：重鉻酸鉀－硫酸消化法；

全P：堿熔－鉬銻抗比色法；

全K：火焰光度法；

速效N：堿解擴散法；

速效P：碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法；

速效K：醋酸按－火焰光度計法；

pH值：電位法，使用pHS－3B型精密pH值計測定；

使用SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理分析。

3 結(jié)果與分析

研究不同植被根際土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律，對于分析矸石廢棄地人工植被恢復(fù)，進行礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)與重建有著重要的意義。

3.1 Ⅰ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

對Ⅰ類矸石廢棄地人工林土壤化學性質(zhì)差異性檢驗分析見表1。矸石風化物總體養(yǎng)分狀況較差，特別是矸石風化樣品的全氮與有效氮含量很低，土壤呈偏堿性，從各造林樹種根際土壤養(yǎng)分狀況來看，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用，其中紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著；白榆在改善全氮方面較顯著，而對于速效鉀影響不大，這是因為矸石廢棄地本身速效鉀養(yǎng)分含量處于較高值。

表1 Ⅰ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

3.2 Ⅱ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

對Ⅱ類矸石廢棄地人工林根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗分析見表2。矸石風化物養(yǎng)分狀況略有改善，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都具有較好的改善作用，其中白榆、刺槐對于速效氮改善差異性顯著。紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，紫穗槐、錦雞兒在改善速效氮方面差異性極顯著，白榆在改善全氮方面較顯著。

表2 Ⅱ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

3.3 Ⅲ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

對Ⅲ類矸石廢棄地人工林根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗分析見表3。矸石風化物總體養(yǎng)分狀況較差，特別是矸石風化樣品的全氮與有效氮含量仍很低，從各造林樹種根際土壤養(yǎng)分狀況來看，土壤較Ⅰ類堿性減弱，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用，其中臭椿、火炬樹在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，刺槐在改善全磷、速效氮方面較顯著，而對于全氮、速效鉀影響不大。

表3 Ⅲ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

3.4 Ⅳ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)分析

對Ⅳ類地區(qū)矸石廢棄地人工林不同造林樹種土壤化學性質(zhì)差異性檢驗見表4。由于排矸年限較長，矸石風化物總體養(yǎng)分狀況較之前3種類型已經(jīng)有了很大程度的改觀，土壤pH值中性偏酸，正在往有利于其他喬木樹種生長的生境轉(zhuǎn)變，各樹種對養(yǎng)分的改良作用逐步體現(xiàn)。其中火炬樹、刺槐、臭椿在改良土壤養(yǎng)分狀況方面較之其他樹種差異性顯著，但各類型廢棄地對速效K的差異性均不顯著。

表4 Ⅳ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質(zhì)差異性檢驗

4 結(jié)論

4.1 在Ⅰ類矸石廢棄地上，土壤pH值呈堿性，養(yǎng)分匱乏，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用，其中紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，白榆在改善全氮方面較顯著，而對于速效鉀影響不大。

4.2 在Ⅱ類矸石廢棄地上，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都具有較好的改善作用，其中白榆、刺槐對于速效氮改善作用差異性顯著。紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，紫穗槐、錦雞兒在改善速效氮方面差異性極顯著，白榆在改善全氮方面較顯著。

4.3 在Ⅲ類矸石廢棄地上，臭椿、火炬樹在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，刺槐在改善全磷、速效氮方面較顯著，而對于全氮、速效鉀影響不大。

4.4 在Ⅳ類地區(qū)的矸石廢棄地上，根際土壤pH值中性偏酸，正在往有利于其他喬木樹種生長的生境轉(zhuǎn)變，各樹種對養(yǎng)分的改良作用逐步體現(xiàn)。其中火炬樹、刺槐、臭椿在改良土壤養(yǎng)分狀況方面較之其他樹種差異性顯著，但各類型廢棄地對速效K的差異性均不顯著。

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