土地复垦的覆土厚度及覆土基质确定Word文件下载.docx

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【作者】冯全洲;

【作者单位】中国地质大学,武汉,环境学院,湖北武汉,430074;

河南省地质环境监测院,河南郑州,450016;

中国地质大学,武汉,环境学院,湖北武汉,430074

【正文语种】中文

【中图分类】农业科学

安徽农业科学．Joumal‘，f'

AnhuiAgri．Sci．2009，37（25）：

12091-12094责任编辑陈娟责任校对卢瑶土地复垦的覆土厚度及覆土基质确定冯全洲1,2，徐·

巨力1+（

1．中国地质大学（武汉）环境学院，湖北武汉430074；

2．河南省地质环境监测院，河南郑州450016）摘要提出了根据植物群落地下生境的层片结构，确定不同生活型植物土地复垦的覆土厚度，根据植物地境内生态因子特征确定土地复垦的覆土基质；

如此进行复垦，可保证植物物种、覆土厚度、覆土土质三者之间的协调适应，建立一个能够自我调节的生态系统。

并通过研究提出了土地复垦时，乔木、灌木、草本植物的覆土厚度和覆土基质。

关键词土地复垦；

地境；

根群图；

覆土厚度中图分类号S156文献标识码A文章编号0517-6611（2009）25-12091-04ThicknessandMaterialofCoveringSoilonLandReclamationFENGQuan-zhouetal（SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074）AbstractInthiscxperiment,iLwasproposedthatthec-c）veringsoilchicknessonlandreclamationwithdifferentlifeformplantwasdeterminedaccordingtocheundergroundhabitatsynusiastructureandthecoveringsoilsubstrateonlandreclamationwasdeterminedaccordingtoecologi-calfacLorsinumlergroundhabitac.TherecWnalionwascarriedoutaccordingtothismethod,planLspecies,coveringsoilthicknessandcover-ingsoilwereco"

rdinativelyadaptediQconstructaecosystemwhic:

licouldconductself-regulation.Moreover,itwasalsoproposedthecoveringsoilchicknessandcoveringsoilsubstrateofLrees,bushes,herhplants,whenchelandwasconduc:

tedreclamation.KeywordsInnclreclamation;

Ceographicalenvironment;

Rootgroupcircle;

Coveringsoilthic:

kness土壤是植物生长的基质和养分提供者，复平后的土地（或人造土地）无论是用作农田，还是生态用地都需要一定的土壤厚度，使根系能够正常发育，这个道理已被人们普遍接受，但覆土厚度的标准却不一致。

美国、苏联、澳大利亚、加拿大、波兰等国家规定覆土厚度在Im以上，甚至2m，我国各部门和不同省区也制定了各自的标准。

有关覆土厚度的规定尽管有自然地理条件的考虑，但大多是农事经验的总结，缺少严格的生态学论证和试验数据的支撑。

从工程学的角度来审视，厚度增加或减少几十厘米，工程量和费用投入不容小视。

该研究从植物与其地下生存环境的有机联系人手，探讨了土地复垦的覆土厚度及覆土基质选择问题。

植物地境是植物生长、繁衍所依赖的地下生存环境，是生境的重要组成部分。

植物与其地境的有机联系是各种陆地生态系统构成的基础，不同生活型的植物由其生理习性和对水肥资源分享的自然分工，在长期自然演化过程中，形成不同的根系层位。

根群是根系吸收水分和养分的主功能区，根群与其内部的土壤总称根群圈，同一物种的植物根群圈相连接形成特定的层片，多个物种会有多个层片，有的位于浅部，有的相对较深，各种植物据此分享不同圈层的水肥资源，避免严重的种间冲突‘卜纠。

因此，可以通过研究植物地境的层片结构，来确定不同生活型植物土地复垦的覆土厚度，通过研究地境内生态因子选择土地复垦的覆土基质。

1研究方法1.1研究区概况研究区位于河南省巩义市大峪沟煤矿，属黄土丘陵地区，为较典型的半干旱气候类型。

土地复垦的主要内容为塌陷区土地复垦和矸石山复垦。

1.2调查方法该研究的重点放在不同生活型植物物种与地境层片的对应关系，以及各层片的水肥条件与植物长势的关联这两个问题上。

地面以上开展植被调查，地面以下开展地境结构及地境内生态因子调查。

植被调查采用样地调查方法，野外工作共布设4个样作者简介冯全洲（1961-），男，河南焦作人，在读博士，高级工程师，从事环境地质研究。

．+通讯作者。

收稿日期200905-13地，l4样地位于早年煤矸石复垦林地，2”、3’、48样地分别选在黄土丘陵的顶面、坡面、坡脚3处的农田边缘处，调查内容包括植物种类、密度、胸径、高度、间距等内容。

地境结构及地境内生态因子调查，通过样坑开挖来实现。

样坑位于样地的中央，开挖深度一般保持在1.1~1.2m，样坑大小为1.0mxl.8m．呈矩形，坑壁直立的一面保持平顺，是取样、根系调查的主调查面。

该面距乔木或灌木的基部保持Im左右的距离，以避免对其根群损伤过大，造成植物死亡。

样坑开挖整形后，在主调查剖面上按10cm的间距依次完成下述工作：

①土层岩性鉴定、分层；

②土温测量；

③取心土测定含水量；

④再次修整剖面，按10x10cm的网格进行根的调查统计；

⑤取10009土样，用以室内测定肥分、养分等物理化学指标。

2调查结果2.1植被研究区以旱地作物为主，调查期间正值棉花、芝麻、高粱、玉米、红薯、豆类等生长季节，农作物大部分以条播方式种植，长势良好。

田间地头常见的乔木为泡桐、构树、酸枣、柿、野桑等，常见灌木有黄荆、悬钩子、胡枝子等，草本植物主要为田间杂草如铁苋菜、田旋花、狗尾草及菊科植物。

乔木、灌木和野生草本植物以混生方式分布。

乔木间距不定，大多为单株，少见人工林带。

在狭窄的农田边缘和梯田坡壁上，灌木和草本茂盛，呈现出一定的林冠层次。

矸石山下方的人工复垦林地，多为杨树和泡桐，林下杂草丛生，主要为飞蓬和萑草，零散的林窗有人工种植的瓜类、豆类，生长一般。

各样地植物分布情况见表I。

2.2根系分布按粗根（直径>

1cm）、中根（直径l一0.2cm）和细根（直径≤0.2cm）3级划分，得到4个样坑各级根系在垂向的分布数据（表2）。

由表2可知，各级根系数量具有从上到下减少的规律，粗根和中根数量较少，细根数量众多；

粗根和中根的最大分布深度分别为0.8m和0.9m，细根数量从顶部到底部衰减了5—15倍。

在植物根系中，粗根的作用一是圄持，二是输送养分和水分，真正具有吸收功能的安徽农业科学．Joumal‘，f'

12091-12094责任编辑陈娟责任校对卢瑶冯全洲1,2，徐·

巨力1+1．中国地质大学（武汉）环境学院，湖北武汉430074；

2．河南省地质环境监测院，河南郑州450016）提出了根据植物群落地下生境的层片结构，确定不同生活型植物土地复垦的覆土厚度，根据植物地境内生态因子特征确定土地复垦的覆土基质；

并通过研究提出了土地复垦时，乔木、灌木、草本植物的覆土厚度和覆土基质。

S156文献标识码A05176611（2009）251209104ThicknessandMaterialofCoveringSoilonLandReclamationFENGQuan-zhouetal（SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074）Inthiscxperiment,iLwasproposedthatthec-c）veringsoilchicknessonlandreclamationwithdifferentlifeformplantwasdeterminedaccordingtocheundergroundhabitatsynusiastructureandthecoveringsoilsubstrateonlandreclamationwasdeterminedaccordingtoecologi-calfacLorsinumlergroundhabitac.TherecWnalionwascarriedoutaccordingtothismethod,planLspecies,coveringsoilthicknessandcover-ingsoilwereco"

licouldconductself-regulation.Moreover,itwasalsoproposedthecoveringsoilchicknessandcoveringsoilsubstrateofLrees,bushes,herhplants,whenchelandwasconduc:

tedreclamation.KeywordsInnclreclamation;

kness或人造土地）无论是用作农田，还是生态用地都需要一定的土壤厚度，使根系能够正常发育，这个道理已被人们普遍接受，但覆土厚度的标准却不一致。

美国、苏联、澳大利亚、加拿大、波兰等国家规定覆土厚度在Im以上，甚至2m，我国各部门和不同省区也制定了各自的标准。

有关覆土厚度的规定尽管有自然地理条件的考虑，但大多是农事经验的总结，缺少严格的生态学论证和试验数据的支撑。

从工程学的角度来审视，厚度增加或减少几十厘米，工程量和费用投入不容小视。

该研究从植物与其地下生存环境的有机联系人手，探讨了土地复垦的覆土厚度及覆土基质选择问题。

植物地境是植物生长、繁衍所依赖的地下生存环境，是生境的重要组成部分。

植物与其地境的有机联系是各种陆地生态系统构成的基础，不同生活型的植物由其生理习性和对水肥资源分享的自然分工，在长期自然演化过程中，形成不同的根系层位。

根群是根系吸收水分和养分的主功能区，根群与其内部的土壤总称根群圈，同一物种的植物根群圈相连接形成特定的层片，多个物种会有多个层片，有的位于浅部，有的相对较深，各种植物据此分享不同圈层的水肥资源，避免严重的种间冲突‘卜纠。

因此，可以通过研究植物地境的层片结构，来确定不同生活型植物土地复垦的覆土厚度，通过研究地境内生态因子选择土地复垦的覆土基质。

1研究方法1.1研究区概况研究区位于河南省巩义市大峪沟煤矿，1.2调查方法该研究的重点放在不同生活型植物物种与地境层片的对应关系，以及各层片的水肥条件与植物长势的关联这两个问题上。

地面以上开展植被调查，地面以下开展地境结构及地境内生态因子调查。

冯全洲（1961-），男，河南焦作人，在读博士，高级工程师，200905-13”、3’、48样地分别选在黄土丘陵的顶面、坡面、坡脚3处的农田边缘处，调查内容包括植物种类、密度、胸径、高度、间距等内容。

地境结构及地境内生态因子调查，通过样坑开挖来实现。

，样坑大小为1.0mxl.8m．呈矩形，坑壁直立的一面保持平顺，是取样、根系调查的主调查面。

该面距乔木或灌木的基部保持Im左右的距离，以避免对其根群损伤过大，造成植物死亡。

样坑开挖整形后，在主调查剖面上按10cm的间距依次完成下述工作：

③取心土测定含水量；

④再次修整剖面，按10x10cm的网格进行根的调查统计；

⑤取10009土样，用以室内测定肥分、养分等物理化学指标。

2调查结果2.1植被研究区以旱地作物为主，调查期间正值棉花、芝田间地头常见的乔木为泡桐、构树、酸枣、柿、野桑等，常见灌木有黄荆、悬钩子、胡枝子等，草本植物主要为田间杂草如铁苋菜、田旋花、狗尾草及菊科植物。

乔木、灌木和野生草本植物以混生方式分布。

乔木间距不定，大多为单株，少见人工林带。

在狭窄的农田边缘和梯田坡壁上，灌木和草本茂盛，呈现出一定的林冠层次。

矸石山下方的人工复垦林地，多为杨树和泡桐，林下杂草丛生，主要为飞蓬和萑草，零散的林窗有人工种植的瓜类、豆类，生长一般。

2.2根系分布按粗根（直径>

1cm）、中根（直径l一0.2cm）和细根（直径≤0.2cm）3级划分，得到4个样坑各级根系在垂向的分布数据（表2）。

由表2可知，各级根系数量具有从上到下减少的规律，粗根和中根数量较少，细根数量众多；

粗根和中根的最大分布深度分别为0.8m和0.9m，细根数量从顶部到底部衰减了5—15倍。

在植物根系中，粗根的作用一是圄持，二是输送养分和水分，真正具有吸收功能的安徽农业科学2009年是细根的根尖及根尖上的根毛，故细根具有特殊研究价值。

表l样地植统计TablelStatisticsofplantsindifferentsampleplots样方植物物种高度∥m胸径∥cm密度∥棵/m2QuadratsPlantspeciesHeightBreastdiameterDensityl’乔木泡桐11—1375~880.029小白杨5.0~6.513N190.033草本飞蓬0.829獯草0.43瓜类、豆类2‘乔木构树2.519单株灌木酸枣0.7一1.20.15草本三俭草0.1~0.20.1蓟0.1~0.20.8田旋花0．OI—0.030.4捧草0.2~0.70.5紫花地丁0.1一0.30.13铁苋菜0.1~0.30.5苦荬菜0.1一0.3I.l茜草0.1一0.43‘乔木构树5~612泡桐5~8100.2灌木薜苈0.5一1．Ol杠柳l一2草本荩革0.1一0.30.1一0.6艾属0.08~0.20萑草0.02一0.500.01~0.500．Ol~0.400.40.04—0.600.05~0.301.8菟丝子1．O—1.50.1蘼萝0.03~0.600.34’乔木构树l~52~60.055~128~100.01·

草本芝麻0.1—0.230小麦┏━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━┓┃┃衰2根系统计情况┃┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━┫┃┃Table2Statisticalsituationofroot┃条┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━┫┃┃l'

2┃┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━┫┃深度∥m粗根中根细根粗根中根细根┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━┫┃DepthCoarseMiddleFineCoarseMiddleFinerootrootrootrootrootO．0—0.10122207930.1~0.214100071O．2—0.3006502590.3—0.41267l840.4～0.500107051O．5—0.6ll115050O．6—0.70088110.7—0.81010300220.8～0.9Ol55000.9一1.0005000141.0一1.1002800150.0~0.11616605860.1～0.20216104460.2～0.3Ol14812740.3～0.4Ol1030258┃┗━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━┛接下表接表2┏━━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━┓┃┃┃1N┃┃┃2’┃┃┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━┫┃粗根┃┃L0aI昌eMiddleFineCoarserlne┃┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━┫┃┃mot┃┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━┫┃O．4—0.5O562440.5～0.6272050.6一0.7131480.7～0.810916810.9～I．O1l1051．O_1．I┃┃┃┃┗━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━┛2.3土壤及肥分大峪沟地区黄土，在土壤学中定名为黄绵土、黑垆土，由冲洪积和风积而成。

与一般残积土不同，黄土形成过程中许多层位都曾暴露过地表，经过成壤阶段，经分析，大峪沟第四纪黄土粘粒（<

0.002mm）含量在O—15%．粉粒（0.02~0.002mm）含量45%—100%，为壤土类，具有良好的透气透水性，又有一定的保水保肥性能。

各样坑土壤肥力指标特征值列于表3。

表3肥力统计情况Table3Statisticalsituationoffertility┏━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━┓┃┃┃┃┃┃阳离子┃┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━┫┃探坑有机质全氮有效磷速效钾交换量含水量┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━┫┃Inspec-特征值%mg／kgmg/kgcmol/kgtionEigenvalueOrganicTotalAvailableCalionWaterpitsmatterNPKexchangecontent┃┃┃┃┃┃┃capacityl’最大值2.60.1012.30169.0089.0017.6最小值0.036.0760.8063.1011．O平均值0.70.047.3988.7081.7014.52’最大值0.066.23129.40143.7019.50.30.021.6973.0098.7014.22.9883.30112.1016.83’最大值125.7048.1115.02.7477.9022.7011.24.79101.9031.9013.64’最大值2.80.094.5186.70127.0016.11.4090.009.31.42.0872.61103.9012.5┃┗━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┛3结果分析3.1地境层片结构以两组细根频率分布曲线对本区地境结构进行分析：

第一组是细根总频率~深度曲线（图1）；

第二组是主调查面中轴（左右对称轴）两侧不同距离处的细根频率~深度曲线，右侧图例表示不同距离（m）处的频率曲线类型（图2—5）。

细根总频率一深度曲线呈波状起伏，每个波峰代表了1个生活型的根群圈范围；

主调查剖面中轴不同距离的细根频率~深度曲线相互缠绕在一起，但总是规律性的环绕某些空间分布，形成特定的似环状空间区域——根群圈，不同生活型的植物根群圈沿深度呈串珠状分布，揭示了地境的层片结构；