复垦土壤PH值特性研究

摘要：本文的研究采用野外试验与室内分析相结合的方法，对矿区不同剖面复垦土壤进行了分析，研究结果对保护矿区土壤环境，保障农田土壤生态平衡，促进经济发展、维护人体健康具有重要作用。对露天煤矿复垦土壤中植物养分的正常摄取和代谢提供科学依据，为矿区复垦地的构建和植被生态环境的改善和恢复提供理论基础。

关键词：矿区 复垦土壤 PH值 特性研究

矿产资源开发利用在国民经济和社会发展中发挥着十分重要的基础性作用。矿区的固体废弃物不仅破坏和占用大量的土地资源，而且废弃物的排放和堆存也带来了一系列影响深远的环境问题。土壤酸碱性是土壤的重要化学性质，对土壤微生物的活性、对矿物质和有机质分解起重要作用，因而影响土壤养分元素的释放、固定和迁移等。

1　矿区基本情况与研究方法

1.1　自然情况。

1.1.1　地理位置。平朔矿区地处黄土高原晋陕蒙接壤的黑三角地带，山西省北部的朔州市境内，地理坐标：东经112°10′58″至113°30′，北纬39°37′。

1.1.2　气候条件。平朔矿区属典型的温带干旱、半干旱大陆性季风气候区。降水集中分布在7、8、9三个月，占全年总降水量的75%。全年蒸发量为1786.6～2598.0mm。最大蒸发月为5、6、7三个月，超过降水量的4倍。矿区年平均气温4.8℃～7.8℃，极端最高温度为37.9℃，最低温度-32.4℃。≥10oC的年积温为2200～2500℃，日温差为18～25℃，年最高温差可达61.8℃。无霜期约115～130d。

1.2 土地复垦工艺流程。露天煤矿的复垦工艺包括三个部分：排土场的形成、土体再造工程、土壤培肥工程。

1.3 复垦土壤PH值分析方法。

1.3.1 样品采集：以安太堡矿原地貌、南排土场、西排土场三个区域为研究对象，根据排土场的不同复垦植被类型、不同海拔高度、坡度等因子选取典型样点，进行复垦土壤地表混合样品采集。

1.3.2 试验方法：pH值测定：分别称取10g土样，加去离子水10ml，固∶水比为1∶1。

2 复垦土壤PH值的动态变化

2.1 复垦土壤的PH值。土壤PH值是土壤重要的基本性质，也是影响土壤肥力、养分存在状态转化和有效性的主要因素，表1分别反映了不同复垦土壤的PH值变化。

结果表明，属强酸性土壤的样点是：南排燃烧区矸石自燃斑痕0～3cm和3～10cm，分别为1.45和1.46、南排燃烧区矸石自燃地表斑痕处直接熏黄土样0～10cm，为1.84。在强酸性的土壤中，矿物结构中和有机络合态锰铝等物易被活化，且易产生游离铝离子。铝害表现为跟系变粗短，影响养分吸收。土壤酸度通常以施用石灰或石灰粉来调节，并将其混入0～15cm矸石层内进行中和，施用过程应与矸石释放酸性物质过程同步。其次，根据种植要求在矸石层上有序地覆盖黄土，覆土要全面，不能使矸石在外，且厚度不低于15cm。经过以上处理，矸石中和层PH值可稳定在6以上。最后，选择耐酸植物。其余复垦土壤的PH值最底值为6.53，最高值为8.16，在中性-碱性范围内，适合大部分植物生长。

下面是几个典型剖面PH值的深度变化特征。

图1反映了该剖面0～100cmpH值的变化特征。pH值随深度增加呈现逐渐增大的趋势，pH值最高值为8.14，最低值为7.57，在中性～碱性范围内，适合大部分植物生长。

图2反映了该剖面0～110cmpH值的变化特征。总的来看pH值随深度出现了增加的趋势，pH值最高值为8.01，最低值为7.58，在中性～碱性范围内，适合大部分植物生长。

图3反映了该剖面0～100cmPH值的变化特征。0～10cm土层的pH值最低，到20～30cm变化幅度大，在30～90cm时pH值的变化又很平缓，但最底层90～100cm时又呈高的趋势，PH值最高值为8.16，最低值为7.41，在中性-碱性范围内，适合大部分植物生。

3 研究结果

从矿区复垦土壤的几个剖面来看，pH值的整体趋势是随土层深度增加而增大，除自燃矸石呈极酸性（pH值＜4.5），绝大部分在黄土母质上pH值处于中性（pH6.5～7.5）和碱性（pH值7.5～8.5）范围，适宜植物生长。

我国当前排弃量最大工业固体废弃物是煤矸石。煤矸石中含有的FeS氧化常常引发矸石自燃。这是造成矿区复垦土壤污染、影响矿区土壤环境质量的最重要因素，因此，对矿区局部FeS含量较高的煤矸石必须在排弃岩土和建造排土场时，采用包埋、压埋等技术，将其排在底部，防止发生自燃。如何进行人工控制，加速其生物风化和化学风化，揭示其风化成土过程和环境效应，对矿区环境治理是一个有理论价值和实践意义的问题。