黃土區(qū)露天煤礦不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

王楊揚，趙中秋，2*，原野，陳路明，郭安寧

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035）

黃土區(qū)露天煤礦不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

王楊揚1，趙中秋1，2*，原野1，陳路明1，郭安寧1

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035）

為了解不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響，選擇山西省朔州市安太堡露天礦排土場為研究區(qū)，采取典型小區(qū)調(diào)查的方法，分析了復(fù)墾21、22 a的4種混交林復(fù)墾模式（刺槐+油松、刺槐+榆樹+臭椿、刺槐+檸條+沙棘、沙棘+榆樹）、2種純林復(fù)墾模式（刺槐純林、沙棘純林）以及復(fù)墾耕地的土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的含量、土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定率（WSAR）、幾何平均直徑（GMD）、平均重量直徑（MWD）、破壞率（PAD），并通過和原地貌及未復(fù)墾地相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行對比，來研究不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：經(jīng)多年復(fù)墾后，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性有了顯著提高，在團(tuán)聚體DR0.25（＞0.25mm團(tuán)聚體質(zhì)量）、WSAR、MWD和GMD值上呈現(xiàn)出4種混交林復(fù)墾模式＞2種純林復(fù)墾模式＞未復(fù)墾林地，以及林地＞內(nèi)排耕地的總體趨勢；土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體PAD值呈現(xiàn)出相反的排序。上述復(fù)墾模式中，刺槐+油松復(fù)墾模式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性最好。土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的評價指標(biāo)中，DR0.25、WSAR、MWD與GMD之間相互呈極顯著正相關(guān)，且均與PAD呈極顯著負(fù)相關(guān)。該研究結(jié)果可為黃土區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾及土壤重構(gòu)提供一定依據(jù)。

排土場；復(fù)墾模式；植被恢復(fù)；土壤團(tuán)聚體；穩(wěn)定性指標(biāo)

中國是全世界最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。露天礦開采中土地的挖損、壓占和塌陷嚴(yán)重破壞了地表植被生境，造成土壤功能退化，因此選用合理的復(fù)墾模式進(jìn)行排土場生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建成為近年來關(guān)注的焦點，其中復(fù)墾土壤的重構(gòu)是土地復(fù)墾中的一個重要研究內(nèi)容。國外學(xué)者對露天煤礦土地復(fù)墾中重構(gòu)土壤進(jìn)行了深入研究，取得了較多成果，如：Shrestha等[1]研究了美國俄亥俄州8個縣的露天煤礦復(fù)墾土壤基本理化性質(zhì)，認(rèn)為經(jīng)過土地復(fù)墾，礦區(qū)土壤質(zhì)量明顯改善；Frouz等[2]研究了捷克Sokolov露天煤礦土地復(fù)墾25 a后土壤質(zhì)量演替規(guī)律，分析發(fā)現(xiàn)土壤質(zhì)量與植被以及土壤動物恢復(fù)狀況密切相關(guān)。國內(nèi)學(xué)者也對黃土丘陵區(qū)和草原區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾中不同植被恢復(fù)模式下重構(gòu)土壤的基本理化性質(zhì)[3]、呼吸作用[4]、碳庫[5]、水鹽運動[6]及其與植被相互作用規(guī)律[7]等內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了豐碩成果，為指導(dǎo)我國煤礦區(qū)土壤重構(gòu)積累了豐富的經(jīng)驗。

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，是土壤中各種活動過程形成的基本結(jié)構(gòu)單位，其中粒徑＞0.25mm的團(tuán)聚體稱為大團(tuán)聚體[8]。土壤大團(tuán)聚體是土壤肥力的中心調(diào)節(jié)器，具有保證和協(xié)調(diào)土壤的水肥氣熱、維持和穩(wěn)定土壤疏松熟化層等作用，在一定程度上表征土壤通氣性與抗蝕性[9-10]。土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體指抗水力分散的團(tuán)聚體，是土壤肥沃的標(biāo)志之一，它在很大程度上影響土壤酶的活性，維持和穩(wěn)定土壤疏松熟化層[11]。表層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性對土壤侵蝕和徑流產(chǎn)生重要影響，在促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)、防止土壤侵蝕方面起到重要作用[12]。因此，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性成為近年來的研究熱點。

國外對土壤團(tuán)聚體的研究起步較早，主要研究包括土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量和質(zhì)量影響土壤抗蝕性[13-14]以及團(tuán)聚體大小反映土壤結(jié)構(gòu)的區(qū)別[15]。Letey[16]認(rèn)為土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性可通過影響土壤水、通氣性、土壤溫度等來影響作物生產(chǎn)力。Primoradian等[17]和Zhou等[18]通過研究土壤團(tuán)聚體平均重量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD）來分析土壤團(tuán)聚體特征。水穩(wěn)性團(tuán)聚體的研究在國內(nèi)起步較晚，劉夢云等[19]研究了土地利用方式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響，認(rèn)為林地與草地的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體較耕地更為穩(wěn)定。袁俊吉等[20]研究了不同植被覆蓋對養(yǎng)分在土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體中分布特征的影響，發(fā)現(xiàn)地表植被覆蓋的變化對土壤養(yǎng)分在各粒級水穩(wěn)性團(tuán)聚體中的含量具有顯著影響。祁迎春等[21[22]提出將矩法、結(jié)構(gòu)體破壞率（PAD）作為土壤團(tuán)聚體特征的評價指標(biāo)，王曉娟等[23]分析了土壤有機質(zhì)含量與土壤團(tuán)聚體特征的關(guān)系，劉美英等[24]運用土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定率（WSAR）、PAD及不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)來評價采煤沉陷復(fù)墾區(qū)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性?？傮w來說，土壤團(tuán)聚體研究主要集中在土壤有機碳與團(tuán)聚體的關(guān)系，及土地利用方式對水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響等方面，但礦區(qū)土壤重構(gòu)中水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的研究鮮見報道。鑒于此，本文以安太堡露天礦排土場復(fù)墾地為例，選取復(fù)墾年限為21、22 a的不同復(fù)墾模式，應(yīng)用WSAR、GMD、MWD和PAD等參數(shù)，分析不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響，旨在揭示不同復(fù)墾模式對土壤結(jié)構(gòu)的影響，為黃土丘陵區(qū)露天礦區(qū)排土場土地復(fù)墾與生態(tài)重建提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

安太堡露天煤礦位于山西省朔州市平魯區(qū)境內(nèi)（圖1），是我國大型開采的露天煤礦之一，位于112° 11′～113°30′E，39°23′～39°37′N[25]，煤炭地質(zhì)儲備量約為127億t。該礦地處黃土高原的丘陵緩坡地帶，森林覆蓋率低，地表水蝕風(fēng)蝕嚴(yán)重，水土流失嚴(yán)重，氣候冬春寒冷干旱，夏秋溫涼且降水較多，年平均降水量428.2～449mm。安太堡露天礦區(qū)土壤為普通栗鈣土、淡栗褐土與黃綿土，成土母質(zhì)為黃土性沖積物、洪積物、坡積物以及部分地帶性風(fēng)積物，風(fēng)害天氣致使該區(qū)土壤干旱，土質(zhì)偏砂型，保水能力差。本文選取安太堡露天礦南排土場及西排土場作為研究區(qū)。兩個排土場經(jīng)過多年復(fù)墾，目前已經(jīng)形成刺槐、榆樹、油松、沙棘等為主的林、草、灌多層次、多類型的植被結(jié)構(gòu)，生態(tài)恢復(fù)取得明顯成效。

圖1 安太堡露天煤礦地理位置示意圖Figure1 Location ofAntaibaoopencastcoalmine

1.2 樣品采集與處理

在安太堡排土場選取復(fù)墾年限相近的6種復(fù)墾林地（復(fù)墾22a的刺槐純林、刺槐+油松混交林、刺槐+榆樹+臭椿混交林、刺槐+檸條+沙棘混交林及復(fù)墾21a的沙棘+榆樹混交林和沙棘純林）和復(fù)墾耕地，并選原地貌及內(nèi)排未復(fù)墾地作為對照，各樣地基本情況見表1。

土樣于2015年8月采集，根據(jù)不同模式選取9個樣地，每個樣地各取3個樣點作為重復(fù)，每個樣點按梅花狀取5個點，去除表層腐殖質(zhì)后分別用土鉆取0～20 cm層土壤，將這5個點的土樣充分混合，用“四分法”棄去多余土壤，共采集27份土樣。在采集和運輸過程中避免震動及翻倒，運回后將直徑＞2 cm的土塊沿自然結(jié)構(gòu)剝開，然后去除土壤中雜質(zhì)，將采集的土樣放在干燥通風(fēng)的房間內(nèi)風(fēng)干，用于團(tuán)聚體篩分。

1.3 樣品檢測方法

土壤團(tuán)聚體含量測定選用干篩法與濕篩法[26]。干篩法用于測定土壤機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量，各模式取150 g風(fēng)干土樣，先后通過孔徑1、0.5、0.3、0.25mm土篩，過篩后收集土樣進(jìn)行分別稱重，計算其占總土樣的百分比，記錄機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量。濕篩法用于測定土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量，在團(tuán)聚體分析儀上進(jìn)行。取各模式土樣150 g，依次倒入孔徑為1、0.5、0.3、0.25mm的套篩，浸潤10min，開動儀器，以20次· min-1的速率定時5min；濕篩后，將土篩上各級團(tuán)聚體分別洗入鋁盒，50℃烘干稱量，計算其在土樣中的質(zhì)量百分含量。土壤含水量的測定采用烘干法。

表1 樣地基本情況表Table 1 Basic information ofsample plots

1.4 指標(biāo)計算

不同粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量wi（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）的計算方法如下：

式中：Wwi為該范圍內(nèi)水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的干質(zhì)量，g。土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定率WSAR的計算方法[27]如下：

式中：WR0.25為＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量，g；WT為＞0.25mm團(tuán)聚體的質(zhì)量，g。

土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均重量直徑MWD及幾何平均質(zhì)量GMD計算方法[28]如下：

通過精心組織，箱涵于2016年3月15日開工，2016年8月24日完工，保證了整個工程工期總目標(biāo)的實現(xiàn)。

式中：xi為不同粒徑范圍內(nèi)土壤團(tuán)聚體的平均直徑，mm。

土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的破壞率PAD計算方法如下：

式中：DR0.25為＞0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量，g；WR0.25為＞0.25mm機械性團(tuán)聚體質(zhì)量，g。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)采用Excel2007處理，利用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件單因素方差分析（One-WayANOVA）方法對樣地土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性參數(shù)進(jìn)行差異顯著性檢驗，并利用新復(fù)極差法（Duncan）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布

土壤大團(tuán)聚體相較于其他粒徑團(tuán)聚體，更能體現(xiàn)土壤團(tuán)聚體質(zhì)量的優(yōu)劣以及穩(wěn)定性。由表2可以看出，不同復(fù)墾模式下排土場土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及粒徑組成有較明顯差異（P＜0.05），且不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量與粒徑大小在總體上呈反比趨勢。在所有復(fù)墾模式中，SⅢ樣地（40.28%）土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量最高，其次是WH樣地（39.87%）及SⅣ樣地（36.97%），這三種復(fù)墾模式差異不顯著（P＜0.05），土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量最低的是UR樣地（5.37%）；研究區(qū)樣地中，粒徑＞1mm的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量均不高，各復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體主要分布0.25～0.5mm粒級，在0.25～0.3mm粒級，SⅤ樣地水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量最高（16.65%），在0.3～0.5mm粒級，SⅢ樣地水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量最高（27.72%）；從土地利用方式來看，林地的水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量顯著高于耕地。

表2 不同復(fù)墾模式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量（%）Table 2 The contentsofwater-stable aggregates in reclaimed soilsofdifferent reclamation patterns（%）

2.2 不同復(fù)墾模式土壤團(tuán)聚體的WSAR

土壤團(tuán)聚體WSAR值是評價土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。由圖2可以看出，經(jīng)復(fù)墾后各樣地土壤團(tuán)聚體WSAR均顯著高于未復(fù)墾地（P＜0.05），4種混交林土壤團(tuán)聚體WSAR較2種純林更高，林地土壤團(tuán)聚體WSAR較耕地更高。其中：SⅣ樣地（87.98%）、SCM樣地（86.11%）和WUH樣地（81.79%）土壤團(tuán)聚體WSAR無明顯差異且顯著高于其他復(fù)墾模式樣地；SⅤ樣地（71.19%）與WH樣地（69.31%）2個純林的團(tuán)聚體WSAR差異不顯著（P＜0.05）且低于4種混交林復(fù)墾模式；各林地土壤團(tuán)聚體WSAR均高于IC內(nèi)排耕地（62.21%）及UR未復(fù)墾地，UR未復(fù)墾地土壤團(tuán)聚體WSAR最低（40.59%）。

圖2 不同復(fù)墾模式土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定率（WSAR）Figure 2 WSAR ofsoilaggregatesunderdifferent reclamation patterns

2.3 不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的MWD和GMD

土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值均是評價土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，能夠反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀態(tài)，其增加值反映土壤中大團(tuán)聚體含量的增加，MWD和GMD值越大表示團(tuán)聚體團(tuán)聚度越高、穩(wěn)定性越好[27，29]。圖3表明，研究區(qū)不同復(fù)墾模式下土壤團(tuán)聚體的MWD和GMD具有相似的變化規(guī)律，且各復(fù)墾模式與原地貌林地MWD和GMD值相差不大，MWD變化范圍在0.568 5～0.600 2mm之間，GMD變化范圍在0.348 9～0.390 3mm之間。各復(fù)墾模式樣地中，MWD和GMD值以SⅣ樣地（0.600 2、0.390 3mm）和SCM樣地（0.592 2、0.387 2mm）為最高，而SⅤ和WH兩個純林樣地的MWD和GMD值略低于4種混交林?？傮w來看，UR未復(fù)墾地的MWD與GMD值最低，其次是IC內(nèi)排耕地；林地的MWD和GMD值高于耕地。

圖3 不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均重量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD）Figure 3 MWD and GMD ofsoilwater-stable aggregatesunder different reclamation patterns

2.4 不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的PAD

土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的PAD表示土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體在水蝕作用下的分散程度，PAD值越小，表示土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性越高[19]。如圖4所示，經(jīng)復(fù)墾后各樣地土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體PAD值顯著低于UR未復(fù)墾地及IC內(nèi)排耕地（P＜0.05）。其中，UR未復(fù)墾地（59.41%）的PAD值最大，SⅣ樣地（12.01%）的PAD值最??；4種混交林復(fù)墾樣地（SⅢ樣地、SⅣ樣地、SCM樣地、WUH樣地）PAD值差異不顯著且低于2種純林樣地（SⅤ樣地、WH樣地）；各復(fù)墾模式樣地及OP原地貌林地PAD值均低于IC內(nèi)排耕地。

圖4 不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的破壞率（PAD）Figure 4 PAD ofsoilwater-stable aggregatesunderdifferent reclamation patterns

2.5 不同復(fù)墾模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)相關(guān)性分析

DR0.25、WSAR、MWD、GMD和PAD均可以表示土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。利用相關(guān)性分析法，分析了各指標(biāo)之間的相關(guān)性，結(jié)果如表3所示。各穩(wěn)定性指標(biāo)之間相關(guān)性極顯著，其中DR0.25、WSAR、MWD及GMD相互之間呈極顯著正相關(guān)，且均與PAD呈極顯著負(fù)相關(guān)。排土場復(fù)墾地土壤中水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量越多，WSAR、MWD和GMD值越大，PAD值越小，說明水穩(wěn)性團(tuán)聚體越穩(wěn)定，土壤質(zhì)量越好，即復(fù)墾模式效果越好；反之，則土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體越不穩(wěn)定，土壤結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定，復(fù)墾模式效果也略差。

表3 土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)的相關(guān)性Table 3 Correlation between stability indexsofsoilwater-stable aggregatesunderdifferent reclamation patterns

3 討論

不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的粒徑分布有較為明顯的影響，復(fù)墾地土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量顯著高于未復(fù)墾地，與劉夢云等[19]、劉美英[24]等研究結(jié)果一致。本研究所選安太堡露天礦地處黃土高原區(qū)，以干草原植被為主，土壤貧瘠，加上常年的煤礦開采及環(huán)境污染，礦區(qū)土壤養(yǎng)分整體水平較低，經(jīng)過地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被重建后，刺槐、油松等先鋒物種在排土場迅速拓殖，刺槐、油松等產(chǎn)生的凋落物和根系腐解物在土壤中不斷積累和礦化，將有機物和無機營養(yǎng)元素釋放于土壤，改善土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)性狀[30]，從而優(yōu)化了土壤的結(jié)構(gòu)，致使土壤大團(tuán)聚體含量增多，土壤結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

經(jīng)過多年復(fù)墾，研究區(qū)排土場復(fù)墾樣地土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體WSAR、MWD、GMD值，均呈現(xiàn)出4種混交林復(fù)墾模式＞2種純林復(fù)墾模式＞未復(fù)墾林地，林地＞內(nèi)排耕地的總體趨勢；土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體PAD值呈現(xiàn)出4種混交林復(fù)墾模式＜2種純林復(fù)墾模式＜未復(fù)墾林地，林地＜內(nèi)排耕地的總體趨勢。各復(fù)墾模式中，刺槐+油松復(fù)墾模式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體更穩(wěn)定。林地生物結(jié)構(gòu)較優(yōu)，有大量回歸土壤的有機質(zhì)，因此其表層土壤的PAD值較低，WSAR值較高。有關(guān)不同植被覆蓋模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布和穩(wěn)定性已有較多報道，Gaillard等[31]研究表明植被覆蓋模式不同，其產(chǎn)生的植物殘渣便不同，殘渣進(jìn)入土體在微生物作用下與土壤礦物結(jié)合的能力也不同，進(jìn)而影響土壤團(tuán)聚過程及團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。王曉峰等[32]研究表明，混交林可以發(fā)揮種間互補作用，合理占據(jù)生存空間，充分利用溫度、光照、水分、土壤中的養(yǎng)分等生態(tài)因子，生長量上有顯著的提高，其枯枝落葉的土壤培肥作用要優(yōu)于純林，因此土壤結(jié)構(gòu)更加合理，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體更穩(wěn)定。喬木林中，種植針闊混交林可以更好的改良土壤結(jié)構(gòu)，針葉樹的凋落物中含有大量單寧、樹脂和木質(zhì)素等，這些物質(zhì)分解后產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使得土壤pH值下降、質(zhì)地疏松、結(jié)構(gòu)改善、持水量和孔隙度提高，從而提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。毛艷玲等[33]研究表明，當(dāng)林地開墾為農(nóng)田后，＞2mm團(tuán)聚體含量明顯下降，團(tuán)聚體穩(wěn)定性也下降。耕地與林地相比，地表掉落物明顯減少，土壤中的天然有機質(zhì)也隨之減少，而且耕作會破壞表層土壤，破壞大粒徑團(tuán)聚體，使有機質(zhì)膠體氧化分解，導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體易破裂分散，降低其MWD、GMD及WSAR值，因此耕地土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性較林地差。這與本研究結(jié)果相一致。

研究區(qū)DR0.25、WSAR、MWD、GMD和PAD值的相關(guān)分析表明，排土場復(fù)墾樣地DR0.25、WSAR、MWD 和GMD值呈顯著正相關(guān)，且與PAD值呈顯著負(fù)相關(guān)，與劉艷等[34]研究結(jié)果相吻合。已有研究表明土壤中大粒徑的團(tuán)聚體越多，團(tuán)聚體分布越集中，團(tuán)聚體越不容易遭到破壞，土壤結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[19，22]，則該模式復(fù)墾效果越好；反之，團(tuán)聚體中小顆粒越多，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性越差，越容易遭到破壞[24]。

4 結(jié)論

（1）經(jīng)多年復(fù)墾后，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體趨于穩(wěn)定狀態(tài)，隨之土壤結(jié)構(gòu)也越來越穩(wěn)定，土壤質(zhì)量得到有效改良。

（2）在4種混交林復(fù)墾模式及2種純林復(fù)墾模式中，混交林復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的改良作用優(yōu)于純林，其中，刺槐+油松復(fù)墾模式的改良效果最佳。

（3）對于不同的土地利用方式，林地的土壤有機質(zhì)更為豐富且團(tuán)聚體粒徑較大，結(jié)構(gòu)較為均一，其土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性優(yōu)于耕地。耕地由于頻繁的人為擾動造成團(tuán)聚體粒徑相對較小，較易被破壞，穩(wěn)定性較差。

（4）評價土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的指標(biāo)DR0.25、WSAR、MWD與GMD相互之間呈極顯著正相關(guān)，且均與PAD呈極顯著負(fù)相關(guān)。

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Effects of different reclamation patterns on the stability of soilwater-stable aggregates of an opencastm ine in Loessarea

WANGYang-yang1,ZHAOZhong-qiu1,2*,YUANYe1,CHEN Lu-ming1,GUOAn-ning1
（1.College of Land Science and Technology,China University of Geosciences（Beijing）,Beijing 100083,China;2.Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation Ministry of Land and Resources,Beijing100035,China）

To understand the effects of different reclamation patterns on the stability of soilwater-stable aggregates,reclaimed dumps of the Antaibao opencastmine in Shuozhou,Shanxi Province,which is located in the northwest Loess Plateau of China,were chosen for this case study.Soilswere sampled in fourmixed forest reclamation patterns（Robinia pseudoacacia L.+Pinus tabulaeformis C.,Robinia pseudoacacia L.+Ulmus pumila L.+Ailanthusaltissima M.,Robinia pseudoacacia L.+Caragana korshinskii K.+Hippophae rhamnoides L.,Hippophae rhamnoides L.+Ulmus pumila L.）；two typesof pure forest reclamation patterns（Robinia pseudoacacia L.forest and Robinia pseudoacacia L.forest）；the arable land.The original landform and un-reclaimed land were taken as control.The content ofwater-stablemacro-aggregates,soilwater-stable aggregates stability rate（WSAR）,geometricmean diameter（GMD）,mean weight diameter（MWD）,and failure rate （PAD）were analyzed.The results showed that,after years of reclamation,the stability of soilwater-stable aggregates has significantly im-proved.The values of DR0.25,WSAR,MWD,and GMD ofaggregates ranked as：fourmixed forest reclamation patterns＞two pure forest reclamation patterns＞un-reclaimed land,forest land＞arable land.The PAD values of soilwater stable aggregates showed the opposite order.The stability ofsoilwater-stable aggregateswas the bestunder the Robinia pseudoacacia L.+Pinus tabulaeformis C.pattern.Therewasa significant positive correlation among DR0.25,WSAR,MWD,and GMD in the evaluation indices of the soilwater-stable aggregates,and they all had extremely significant negative correlation with PAD.These results can provide some basis for land reclamation and soil remodeling of opencastmines in Loess areas.

reclaimed land;different reclamation patterns;vegetation restoration;soilwater-stableaggregates;stability index

S152.9

A

1672-2043（2017）05-0966-08

10.11654/jaes.2016-1481

2016-11-22

王楊揚（1993—），女，山西太原人，碩士研究生，主要從事土地整治與生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail：yy931007@126.com

*通信作者：趙中秋E-mail：zhongqiuzhao@163.com

國土資源部公益性行業(yè)科研專項——典型露天煤礦復(fù)墾生物多樣性恢復(fù)研究（201411017）

Project supported：Special Fund for Scientific Research on Public CausesofMinistryof Land and Resourcesof the People′sRepublic ofChina（201411017）

王楊揚，趙中秋，原野，等.黃土區(qū)露天煤礦不同復(fù)墾模式對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2017,36（5）：966-973.

WANGYang-yang,ZHAOZhong-qiu,YUANYe,etal.Effectsof different reclamation patternson the stability ofsoilwater-stable aggregatesofan opencast mine in Loessarea[J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2017,36（5）：966-973.