草原礦區(qū)重構(gòu)土壤特征對植被生長狀況的影響研究

吳大為，鐵原旭，嚴(yán)子循，胡閱川，宋子康，曹銀貴,2,*

(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.自然資源部 土地整治重點實驗室，北京 100035)

0 引 言

露天開采是許多國家進(jìn)行煤礦開采的重要方法，其產(chǎn)量占比一般在50%以上，有的國家甚至超過90%[1]。煤炭資源的大規(guī)模開采，給局部地區(qū)帶來眾多生態(tài)環(huán)境和社會問題[2]。煤礦區(qū)土地復(fù)墾最早在德國和美國受到重視，自20世紀(jì)20年代開始德國就在煤礦廢棄地上種植樹木以恢復(fù)植被和保護(hù)環(huán)境，美國則在《礦山租賃法》中對保護(hù)土地和自然環(huán)境提出明確要求[3]，可見國外對煤礦開采地的土地復(fù)墾和土壤重構(gòu)研究起步較早。我國露天煤礦可開采量占總儲量的10%～15%[4]，遠(yuǎn)低于美國、澳大利亞等國家，但露天開采量穩(wěn)步提升，2016年開采量達(dá)到了21.1%，2017年雖降至15.0%，但此后逐步提升。露天煤礦的開采在為國民經(jīng)經(jīng)濟做出貢獻(xiàn)的同時，也對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了巨大影響，主要包括占用和破壞大量土地、破壞生態(tài)環(huán)境，礦坑疏干地下水造成地下水位下降、破壞水利平衡等影響[5-6]。

在表土稀缺礦區(qū)的土地復(fù)墾過程中，土壤重構(gòu)問題最不容易解決[7]。土壤重構(gòu)作為國內(nèi)外土地復(fù)墾研究的重點問題，我國有過類似方面的研究。榮穎[8]等人研究了不同重構(gòu)土壤材料配比對土壤改良的影響，發(fā)現(xiàn)了風(fēng)沙土、紅黏土、煤矸石、玉米秸稈及腐殖酸材料的最佳配比；周楊[9]等人對不同重構(gòu)方式下礦區(qū)土壤持水性的差異性進(jìn)行了研究，這為以煤矸石、保水劑以及礦區(qū)表土為復(fù)配材料配制容重適宜、持水性良好的重構(gòu)土壤提供理論指導(dǎo)；王金滿[10]等人對于黃土區(qū)露天煤礦排土場重構(gòu)土壤顆粒組成的多重分形特征的研究，為黃土區(qū)露天煤礦排土場土地復(fù)墾以及重構(gòu)土壤質(zhì)量的量化提供理論依據(jù)。綜上，國內(nèi)對重構(gòu)土壤材料配比及其單一理化性質(zhì)的研究較豐富，但對于重構(gòu)土壤肥力特征以及植物生物量的研究較少。

根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)礦山環(huán)境治理實施方案》，由于礦山長期過度開發(fā)，形成了大量礦坑并嚴(yán)重破壞草原森林，因此，需要以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為導(dǎo)向，加強統(tǒng)籌、科學(xué)規(guī)劃，筑牢我國北方重要生態(tài)安全屏障和祖國北疆萬里綠色長城。

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林浩特，是我國北方重要的生態(tài)屏障，但是近20年來，礦產(chǎn)資源的大量開采對錫林浩特草原景觀造成了嚴(yán)重影響，使區(qū)域碳平衡遭到嚴(yán)重破壞[11]。露天礦產(chǎn)資源開采需要大面積剝離表層土壤，這嚴(yán)重破壞了草原植被的生長環(huán)境[12]。煤炭資源開采引起的草場退化、植物多樣性銳減等生態(tài)問題，經(jīng)過長期累積和空間外擴，對礦區(qū)及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響[13-15]。對不同土壤重構(gòu)方式進(jìn)行實驗可以因地制宜的探究出恢復(fù)礦區(qū)損毀地最好的土壤重構(gòu)方式，土壤重構(gòu)是以恢復(fù)工礦區(qū)破壞土地的土壤或植被重建為目的，采取適當(dāng)?shù)闹貥?gòu)技術(shù)工藝，重新構(gòu)造一個適宜的土壤剖面和土壤肥力因素，在較短的時間內(nèi)恢復(fù)和提高重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力，并改善重構(gòu)土壤的環(huán)境質(zhì)量的活動[7]。重構(gòu)土壤對礦區(qū)生態(tài)修復(fù)和植被長勢起到基礎(chǔ)性促進(jìn)作用，長勢良好的植被又促進(jìn)礦區(qū)綠色低碳發(fā)展，構(gòu)成了重構(gòu)土壤-植被-低碳的良性鏈接，因此，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的重點是以重構(gòu)土壤為基礎(chǔ)的研究。

本文對內(nèi)蒙古勝利礦區(qū)廢棄礦坑修復(fù)后的重構(gòu)土壤特性進(jìn)行研究，以模糊數(shù)學(xué)加乘原則計算土壤肥力指數(shù)，采用GIS和地統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的方法，確定生物量和綜合肥力指數(shù)的空間變異特征和分布格局，用以研究不同熟化方式和不同重構(gòu)方式的土壤對植被生長狀況的影響，以促進(jìn)綠色低碳發(fā)展?？傮w來說，本研究旨在進(jìn)行合理的實驗研究探究出內(nèi)蒙古勝利礦區(qū)最合適的重構(gòu)土壤方案，使得植被長勢最優(yōu)。

1 研究區(qū)概況

北電勝利礦區(qū)一號露天煤礦地處內(nèi)蒙古高原東北部，深居內(nèi)陸，位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟錫林浩特市西北部伊利勒特蘇木境內(nèi)，勝利煤田的西南部，南距錫林浩特市6 km，跨詳查、精查兩個勘探區(qū)，地理位置為43°57′～44°14′N，115°30′～116°26′E，地表東西長6.84 km，南北寬5.43 km，含煤面積37.14 km2，地質(zhì)儲量1 934.43 t，可開采的地質(zhì)儲量1 854.79 t，平均剝離率為2.59 m3/t，研究區(qū)概況如圖1所示。整個礦區(qū)地勢較平坦，屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫1.7 ℃，年降水量294.74 mm，年平均蒸發(fā)量為1 794.64 mm，屬于典型草原地帶性植被類型區(qū)。目前，此礦區(qū)土壤類型主要由栗鈣土、草甸栗鈣土、草甸土等組成，該部分土壤有機質(zhì)含量較高，土壤肥力較好；部分地段由于草場退化形成沙化、礫石化栗鈣土，土壤有機質(zhì)含量降低，土壤肥力差，植被覆蓋率低，形成強烈侵蝕的生態(tài)脆弱草原區(qū)，對環(huán)境改變較為敏感。礦區(qū)內(nèi)排土場重構(gòu)土壤區(qū)在2019年進(jìn)行了有效的土地復(fù)墾與植被重建，經(jīng)考察后發(fā)現(xiàn)該地區(qū)自然植物組成主要有克氏針茅、大針茅、糙隱子草、冷蒿、羊草、洽草、冰草、錦雞兒等草本植物，故人工復(fù)墾與植被重建先鋒植被選為紫花苜蓿。

圖1 研究區(qū)概況圖Fig.1 Overview of the study area

2 材料與方法

內(nèi)排土場采用了3種不同的重構(gòu)方式重構(gòu)土壤：第一種為表層為50 cm的巖土剝離物，下面全部為采礦剝離物自然堆積體；第二種為表層為50 cm的巖土剝離物、煤矸石的混合物，配比為2∶3，下面全部為采礦剝離物自然堆積體；第三種為表層為50 cm的巖土剝離物、煤矸石、粉煤灰的混合物，配比為3∶4∶3，下面全部為采礦剝離物自然堆積體。每種重構(gòu)方式構(gòu)成一個小田塊，3種不同重構(gòu)方式形成的三個小田塊構(gòu)成一個大田塊，共計8個大田塊，目前種植的4個大田塊。

2.1 樣品采集與處理方法

2019年8月對當(dāng)年復(fù)墾后的內(nèi)排土場復(fù)墾區(qū)進(jìn)行了樣地調(diào)查和取樣。在內(nèi)排土場8個大田塊中選取了田塊一、二、三、四采集土壤樣本。每個大田塊的土壤熟化方式不同，大田塊一：15 d翻耕一次，翻耕處理一年并植苜蓿，年底將首蓿翻壓至土里，再重新種植一年苜蓿；大田塊二：30 d翻耕一次，翻耕處理一年并種植苜蓿，年底將苜蓿壓至土里，再重新種植一年苜蓿；大田塊三：60 d翻耕一次，翻耕處理一年并種植苜蓿，年底將苜蓿壓至土里，再重新種植一年苜蓿；大田塊四：當(dāng)年翻耕處理，并種植苜蓿，年底將苜蓿翻壓至土里，再重新種植一年苜蓿。為了使樣地中被選定的各樣點代表不同的植被恢復(fù)水平，在取樣的地塊內(nèi)對各樣點的植被生長狀況進(jìn)行了定性的分級，同時考慮到不同的重構(gòu)地塊內(nèi)植被恢復(fù)的整體水平具有差異性，實際的定性分級是在3個不同的重構(gòu)地塊內(nèi)分別進(jìn)行的，因此本次樣點的選定能夠代表樣地內(nèi)不同的植被恢復(fù)水平。在每個小田塊內(nèi)基于樣線法在代表性地塊上分別設(shè)置12個樣點，植被恢復(fù)水平根據(jù)植被的生長狀況由優(yōu)至劣定義為1、2、3、4四個等級，每個等級下設(shè)置3個土樣樣點，采樣深度20 cm，將3個樣點采集到的土樣混合。植被恢復(fù)水平根據(jù)植被的生物量來判斷，生物量越大代表植被生長狀況越好。

圖2 田塊的土壤重構(gòu)方案縱截面圖及熟化處理方式Fig.2 Longitudinal section of soil reconstruction scheme and maturation methods of field

2.2 數(shù)據(jù)測定

相關(guān)文獻(xiàn)指出，為了更快更好的提高土地質(zhì)量，恢復(fù)土地生態(tài)功能，建議對復(fù)墾土地中的容重、田間持水量、有機質(zhì)、全氮和碳氮比實施動態(tài)監(jiān)測，以便及時根據(jù)土壤中的養(yǎng)分含量調(diào)整措施，提高土壤肥力，使礦區(qū)土地資源得到合理保護(hù)[16]。因此，本文選取以下7個因素研究重構(gòu)土壤的各項特征，同時在一定程度上也能反映重構(gòu)土壤的質(zhì)量水平。

土壤田間持水量采用烘干法測定，計算公式見式(1)：

(1)

式(1)中：X為田間持水量，%；m1為濕土樣質(zhì)量，g；m2為干土樣質(zhì)量，g。

土壤有機質(zhì)含量采用滴定法測定，計算公式見式(2)：

(2)

式(2)中：m為有機質(zhì)含量，%；c為硫酸亞鐵消耗摩爾濃度，mol/L；v0為空白實驗消耗的硫酸亞鐵溶液的體積，mL；v為滴定待測土樣消耗的硫酸亞鐵的體積，mL；M為風(fēng)干樣重，g；e為水分系數(shù)；0.003 為1/4 mmol碳的克數(shù)；10 724為由土壤有機碳換算成有機質(zhì)的換算系數(shù)；1.1為校正系數(shù)(用此法氧化率為90%)。

土壤容重采用環(huán)刀法測，計算公式見式(3)：

(3)

式(3)中：r為土壤容重，g/cm3；m3為環(huán)刀內(nèi)濕樣質(zhì)量；v為環(huán)刀容積，一般為100 cm3；θm為樣品含水量(質(zhì)量含水量)，%。

2.3 數(shù)據(jù)處理

在SPSS 19.0 軟件中完成土壤肥力指標(biāo)和土壤綜合肥力指數(shù)描述統(tǒng)計分析和Pearson相關(guān)性分析。在arcgis10.6的地統(tǒng)計分析模塊(geostatis-

tical analyst)中完成克里金(kriging)空間插值圖。在imageJ中完成對植物生物量面積占比的測定。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤質(zhì)量評價體系構(gòu)建及分析

3.1.1 土壤質(zhì)量評價體系構(gòu)建

評價因素的選取遵循主導(dǎo)因素原則、差異性原則、穩(wěn)定性原則、敏感性原則，采用定量和定性相結(jié)合的方法[17]，依此，選取了土壤容重、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、土壤含水率及pH作為評價因子。使用SPSS分析軟件得出各肥力指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，采用相關(guān)系數(shù)法確定各個肥力指標(biāo)的權(quán)重。計算各項肥力指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，獲得某一肥力指標(biāo)與其他肥力指標(biāo)相關(guān)系數(shù)的平均值，將該平均值與所有肥力指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和的比值作為該肥力指標(biāo)的權(quán)重，評價指標(biāo)的權(quán)重計算公式如式(4)和式(5)所示。

(4)

(5)

根據(jù)礦區(qū)排土場的實際情況，采用S型隸屬函數(shù)式，如式(6)[18]，計算隸屬度值。參考全國第二次土壤普查的養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[19](如表1)和土壤含水率和干旱程度分級標(biāo)準(zhǔn)[20](如表2)中推薦的土壤質(zhì)量指標(biāo)隸屬度函數(shù)的閾值范圍，以各項指標(biāo)的5級標(biāo)準(zhǔn)平均值和2級標(biāo)準(zhǔn)平均值作為函數(shù)的轉(zhuǎn)折點x1和x2(取值如表3)計算容重、含水率、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀的隸屬度。另外，本研究用經(jīng)驗法[21]計算pH值的隸屬度，如表4。

(6)

表1 第二次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤含水率和干旱程度分級標(biāo)準(zhǔn)表

表3 隸屬度曲線轉(zhuǎn)折點取值

表4 pH的隸屬度值

以模糊數(shù)學(xué)中的加乘原則為原理，利用前面求得的各土壤質(zhì)量指標(biāo)的權(quán)重及隸屬度值，計算土壤綜合肥力指數(shù)IFI[22]，計算式如式(7)：

(7)

式(7)中，F(xiàn)i為第i項評價指標(biāo)的隸屬度值。IFI取值范圍在0～1之間，且IFI的數(shù)值越接近于1，表明土壤肥力越高，即該區(qū)域土壤質(zhì)量越好。土壤綜合質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 IFI值與土壤質(zhì)量對照標(biāo)準(zhǔn)

3.1.2 土壤肥力指數(shù)分析

對實驗田不同重構(gòu)方式以及熟化方式的土壤肥力指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析(如表6)，結(jié)果表明：各個田塊的變異系數(shù)在15.6%～42.9%之間，均屬于中等變異；試驗田的土壤肥力指數(shù)在0.149 4到0.806 5 之間，均值為0.488 3；不同熟化方式下，大田塊三的土壤肥力指數(shù)均值最高，但與其余熟化方式無顯著性差異；不同重構(gòu)方式下，重構(gòu)方式三的土壤肥力指數(shù)均值最高，顯著高于重構(gòu)方式一，與重構(gòu)方式二無顯著性差異(如圖3)。

表6 土壤肥力指數(shù)描述性統(tǒng)計

在不考慮熟化措施的條件下，第三種土壤重構(gòu)方式土壤肥力指數(shù)顯著高于其余兩種土壤重構(gòu)方式的土壤肥力指數(shù)，因為第三種土壤重構(gòu)方式中添加了粉煤灰，根據(jù)王娟等人對粉煤灰在土壤改良方面應(yīng)用的綜述可知，粉煤灰可以改善土體結(jié)構(gòu)，降低容重，增加土壤含水量[23]，同時粉煤灰中含有硅及微量的鈣、鎂等植物生長所需的元素[24]，故以粉煤灰作為重構(gòu)土壤的材料不僅可以改善植物根系周圍的物理環(huán)境，也為植物提供了一定的養(yǎng)分，改善了其生長的化學(xué)環(huán)境，其余兩種土壤重構(gòu)方式中沒有添加粉煤灰。該試驗田重構(gòu)土壤各項肥力指標(biāo)偏低，這是因為新重建土壤的性質(zhì)不充分，持水能力低，導(dǎo)致其物理性質(zhì)惡化和侵蝕，各項肥力指標(biāo)較差，但第二種土壤重構(gòu)方式和第三種土壤重構(gòu)方式中都添加有煤矸石，根據(jù)資料可知當(dāng)?shù)赝寥辣旧韕H在7.5～8.5之間[25]，而勝利礦區(qū)產(chǎn)煤以低硫煤為主，其廢棄煤矸石呈酸性，重構(gòu)土壤中添加酸性煤矸石能降低土壤pH，使得pH這項土壤肥力指標(biāo)指標(biāo)處于較優(yōu)范圍。此外，經(jīng)過不同熟化措施處理的土壤肥力遠(yuǎn)低于不同重構(gòu)方式處理的土壤肥力，其主要由土壤含水量和土壤容重的變化引起，反映出重構(gòu)方式對土壤含水量具有重要影響，也表明重構(gòu)方式對土壤肥力的影響更顯著。大田塊三的土壤肥力指數(shù)最高，但與其余田塊土壤肥力指數(shù)并無顯著性差異，因此熟化措施對于土壤肥力影響較小。

圖3 土壤肥力指數(shù)顯著性圖Fig.3 Significance maps of soil fertility index

3.2 植物生物量空間結(jié)構(gòu)特征分析

通過數(shù)據(jù)的克里金空間插值，得到了植物生物量的最大值為148 g。根據(jù)最大值將生物量分為四個等級，0～37 g為差，38～74 g為普通，75～111 g為良好，112～148 g為優(yōu)秀。

3.2.1 不同重構(gòu)方式下生物量的空間分布特征分析

如圖4所示，在大田塊一中，重構(gòu)方式一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的70.3%，重構(gòu)方式二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的50.1%，重構(gòu)方式三中植被生物量大于37 g 的面積約占小田塊總面積的33%。

在大田塊二中，重構(gòu)方式一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的40%，重構(gòu)方式二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的13.2%，重構(gòu)方式三中植被生物量大于37 g 的面積約占小田塊總面積的12.6%。

在大田塊三中，重構(gòu)方式一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的43.5%，重構(gòu)方式二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的32.7%，重構(gòu)方式三中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的23.5%。

在大田塊四中，重構(gòu)方式一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的59.5%，重構(gòu)方式二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的79.2%，重構(gòu)方式三中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的100%。

根據(jù)上述描述可知，當(dāng)熟化方式相同時，田塊的重構(gòu)方式為一和三時均能使苜蓿生物量水平達(dá)到普通及以上，而重構(gòu)方式二中的苜蓿生長狀況較差。這是因為重構(gòu)方式一中的巖土剝離物物理性質(zhì)雖然與當(dāng)?shù)氐谋硗廖锢硇再|(zhì)非常接近，但田塊一、二、三均翻耕次數(shù)較多，這三個田塊重構(gòu)土壤的物理性質(zhì)差異不顯著，因此這三者反映出的植被生物量沒有參考價值；重構(gòu)方式三中煤矸石本身顆粒大，有機質(zhì)含量較高。根據(jù)王瓊、孫海容、張宇航等研究發(fā)現(xiàn)[26-28]，煤矸石能夠降低鹽堿土壤的pH，與其它材料混合能有效降低試驗區(qū)土壤的堿性，使得pH控制在6.5～7.5之間，此范圍是苜蓿生長的合適范圍。粉煤灰粒級大，具有親水性[29]，但養(yǎng)分狀況較差；三者混合后可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分。

圖4 不同重構(gòu)方式生物量分布圖Fig.4 Biomass distribution diagrams of different reconstruction methods

3.2.2 不同熟化措施下生物量的空間分布特征分析

如圖5所示，在重構(gòu)方式一中，大田塊一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的51.2%，大田塊二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的58.5%，大田塊三中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的42.5%，大田塊四中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的56.9%。

在重構(gòu)方式二中，大田塊一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的29.3%，大田塊二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的20.8%，大田塊三中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的57.1%，大田塊四中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的77.8%。

圖5 不同熟化方式生物量分布圖Fig.5 Biomass distribution diagrams of different maturation methods

在重構(gòu)方式三中，大田塊一中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的31%，大田塊二中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的43.8%，大田塊三中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的59%，大田塊四中植被生物量大于37 g的面積約占小田塊總面積的99.1%。

根據(jù)上述描述可知，當(dāng)土壤重構(gòu)方式相同時，大田塊四相較于其它三個田塊的植被生物量水平高。因為大田塊四翻耕次數(shù)一年一次，相較于其它田塊少，使得土壤的孔隙度較小，根據(jù)趙宏勝[30]等人的研究可知，荒漠草原區(qū)草本生物量大小與土壤孔隙度呈負(fù)向相關(guān)性，即土壤孔隙度越小，草本生物量越大；而在試驗區(qū)較為干旱的情況下，翻耕次數(shù)較多的熟化方式會使得下層濕潤土壤被翻至上層，水分蒸發(fā)，土壤含水量降低，影響植被生長狀況，導(dǎo)致生物量較小。根據(jù)曹良元等人研究，較少的耕作次數(shù)能增厚有效耕作層，減少對土壤的擾動，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，提高土壤耕層中養(yǎng)分含量以保障農(nóng)作物生長發(fā)育養(yǎng)分供求，提高土壤肥力[31-33]。

3.3 植物生物量與土壤肥力指數(shù)的空間耦合特征分析

實驗田根據(jù)不同土壤重構(gòu)方式和熟化方式分為12個小田塊，如圖6中可以看出，植被生物量較高的區(qū)域集中在田塊4-3的東北部、田塊1-3的東北部和田塊2-1的東南部，田塊4-3的生物量較高。土壤肥力指數(shù)較高的區(qū)域集中在田塊4-2、4-3的中部，其中田塊4-3的土壤肥力指數(shù)最高。

圖6 試驗田植物生物量及土壤肥力指數(shù)分布圖Fig.6 Distribution maps of plant biomass and soil fertility index in the experimental fields

根據(jù)上述描述可知在土壤肥力指數(shù)最高的田塊4-3中，植被的生物量水平也最高，土壤肥力與植被長勢呈正相關(guān)。在其余的田塊中，土壤肥力較高的區(qū)域的植被生物量水平并不高，因為根據(jù)《全國第二次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)》，容重越低，等級越高，致其隸屬度高，而翻耕次數(shù)多的熟化方式雖然會使土壤容重變低，但重構(gòu)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，并且干旱區(qū)多次翻耕也會導(dǎo)致土壤水分的流失，不利于植物生長，因此，實驗結(jié)果表現(xiàn)出來翻耕次數(shù)較少的田塊植被生物量水平較高。

4 結(jié) 論

本文通過模糊數(shù)學(xué)方法，兼顧各項肥力指標(biāo)，定量確定了實驗地的土壤肥力指數(shù)，用以反映土壤肥力；利用地統(tǒng)計學(xué)克里金方法，進(jìn)行了植被干重以及土壤肥力指數(shù)的空間特性分析，最終得到了內(nèi)蒙古勝利礦區(qū)最合適的重構(gòu)土壤方案。結(jié)論如下：

(1)熟化方式對于重構(gòu)土壤本身肥力影響較小。當(dāng)重構(gòu)土壤方式為表層為50 cm的巖土剝離物、煤矸石、粉煤灰的混合物，配比為3∶4∶3，下面全部為采礦剝離物自然堆積體時，土壤的肥力指數(shù)較高；建議在該類草原地帶礦區(qū)優(yōu)先選擇此重構(gòu)配比方式重構(gòu)土壤，以更好促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)修復(fù)與生物固碳。

(2)當(dāng)土壤重構(gòu)方式為表層為50 cm的巖土剝離物、煤矸石、粉煤灰的混合物，配比為3∶4∶3，熟化方式為當(dāng)年翻耕處理，并種植苜蓿，年底將苜蓿翻壓至土里，再重新種植一年苜蓿時，植被生物量水平高，長勢狀況較優(yōu)，適合植被的生長。