對神東礦區(qū)立地條件、土壤肥力的調(diào)查分析

1、對神東礦區(qū)立地條件、土壤肥力的調(diào)查分析近年來，神東公司采煤量迅速增加，2005 年神東礦區(qū)已經(jīng)成為煤炭產(chǎn)量突破億噸的世界級著名礦區(qū)。與此同時，礦區(qū)生態(tài)建設(shè)也取得顯著成效，截止到 2007 年，礦區(qū)生態(tài)建設(shè)面積達(dá)到 180km2，是煤炭開采區(qū)面積的 2 5 倍，礦區(qū)綠化率已達(dá) 70%，公司被評為全國綠化先進(jìn)單位。但是，神東公司并不滿足于現(xiàn)有成績，為了加快林木的生長量，為了擴(kuò)大造林種草的面積，為了提高造林種草的科技含量，2006 年底到 2007年初，環(huán)保管理處對大柳塔及烏蘭木倫周邊地區(qū)立地條件、土壤肥力進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查分析。尤其是對土壤的有機(jī)質(zhì)含量，N、P、K 的含量，土壤的鹽漬化程度進(jìn)行采樣分

2、析。目的是為神東礦區(qū)的植被管理及生態(tài)建設(shè)提供土壤肥力狀況數(shù)據(jù)。1、 研究區(qū)概況神東礦區(qū)位于晉、陜、蒙接壤的中國北方半干旱區(qū)，地貌類型主要是覆蓋有風(fēng)成沙和黃土的構(gòu)造臺地，以及不同等級的河谷和侵蝕溝。礦區(qū)介于東經(jīng) 109°45 110°40 ，北緯 38°50 39°50 之間。礦區(qū)屬于干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候，干旱少雨多風(fēng)沙是其特征。地處草原與森林草原的過渡地帶，成土母質(zhì)既有侏羅紀(jì)沙礫巖風(fēng)化產(chǎn)物，也有第四紀(jì)風(fēng)成沙和黃土。由于歷史的變遷和人類長期經(jīng)濟(jì)活動的影響，地帶性土壤基本消失; 區(qū)內(nèi)土壤均較貧瘠，極易沙化，風(fēng)蝕、水蝕嚴(yán)重。土壤有機(jī)質(zhì)含量低，成土程度低是共同特征。

3、礦區(qū)地帶性干草原植被群落逐漸退縮并被沙生植被代替，區(qū)內(nèi)以耐旱、耐寒的沙生植物、旱生植物為主，呈現(xiàn)稀疏灌叢景觀; 由于鹽堿所形成的生理干旱和基質(zhì)流沙所引起的物理干旱，從而衍生出非地帶性的小灌木、半灌木占優(yōu)勢的沙漠化草原、灌木草原及草甸沙生植被、農(nóng)業(yè)植被、林業(yè)植被和水生植被等。2、 樣品的采集與處理2 1 樣品的采集(1) 2006 年10 月采集神東礦區(qū)的 40 個土壤樣品，來自14 個剖面。其中，草坪剖面 4 個，8 個土樣，取樣深度 0 5cm、5 15cm 各一個; 林地剖面 8 個，樣品 24 個，每個剖面 3 個，取樣深度分別為 0 5cm、40cm、80cm 各一個，換土剖面兩個，每

4、個剖面 4 個樣品，取樣深度分別為 0 5cm、100cm、200cm、400cm 各一個。全部進(jìn)行了全鹽、八大離子分析。(2) 2007 年 1 月土壤樣品共 20 個，來自 6 個剖面。大柳塔西山李家畔、大柳塔東山哈拉溝、石圪臺瓷窯灣 3 個剖面的取樣深度分別為 0 3m、1 5m、2 5m 各一個; 孫定霍洛的取樣深度為 0 5m、1 5m、2 5m 各一個; 李家塔、郭家圪臺取樣深度 0 5m、1 5m、2 5m、3 5m 各一個; 所有樣品都進(jìn)行了全鹽、八大離子分析。2 2 土壤樣品化驗(yàn)方法pH 值: 用 pHS 2 酸度計(jì)測定法; 有機(jī)質(zhì): 應(yīng)用重鉻酸鉀容量法; 速效 N: 采用堿

5、解擴(kuò)散法; 速效 P: 采用0 5molNaHCO3浸提鉬銻抗比色法; 速效 K: 采用1mol 醋酸銨提取、火焰光度計(jì)測定; CO2 3、HCO3: 用雙指示劑中和法; CL: AgNO3滴定法; SO42 、Ca2 +、Mg2 +: EDTA 容量法; K+、Na+: 用水提取液分析火焰光度計(jì)法; 全鹽含量: 用陰、陽離子百分?jǐn)?shù)的總和求得。3、 結(jié)果與分析3 1 土壤鹽分狀況分析從表 1 和表 2 看，平均含鹽量已經(jīng)達(dá)到中度鹽漬化程度，接近大多數(shù)植物的耐鹽上限，這是需要引起注意的一個特點(diǎn)，說明了神東礦區(qū)鹽分是限制植物生長的一個重要指標(biāo)。從表 1 單個樣品看，40 個土壤樣品中，含鹽量在 0

6、 1% 以下的非鹽化土只有 6 個，分別是活雞圖北坡樟子松林 80cm 土壤，大柳塔西山南區(qū)表層土，大柳塔東山南區(qū)表層土，大柳塔東山北區(qū)表層土，總醫(yī)院門前草坪土(兩層) 。除活雞圖樣品為 80cm 深度土樣以外，其余均為表層土。表土的含鹽量低可能與取樣季節(jié)有關(guān)。取樣季節(jié)為 10 月，所有表層土都經(jīng)過了一個雨季的淋洗以及灌溉，這是造成表層土含鹽量低的主要原因?；铍u圖樣品深度雖然大一些，但全剖面 3 個土樣的含鹽量都相差不大，這可能與成土母質(zhì)的類型有關(guān)。其余 34 個樣品的含鹽量都大于 0 1%，已經(jīng)屬于鹽化土類型。其中，含鹽量最高的土樣是瓷窯灣 400cm 土樣，含鹽量達(dá)到了 0 67%，已經(jīng)不

7、是鹽化土壤而是鹽土了(表 3 評價標(biāo)準(zhǔn)) 。王家梁(換土)第三層土樣也是這種情況，屬于鹽土。從表 1 和表 2 全剖面看，一個剖面上多個樣品含鹽量平均值在 0 5% 以上的有兩個剖面，分別是瓷窯灣(換土) 剖面和上灣井口北側(cè)草坪土，前者 4 個樣品含鹽量平均值為 0 54%，后者為 0 57%，是 14 個剖面中含鹽量最高的兩個剖面。平均含鹽量在 0 3%以上的還有大柳塔立交橋西側(cè)草坪剖面，含鹽量為 038% ，王家梁剖面，含鹽量為 0 399% ; 含鹽量在 0 2% 以上的剖面有 5 個，分別是哈拉溝煤礦剖面(026% ) ，大柳塔東山南區(qū)(0 24% ) 、北區(qū) 11 號樓前草坪(0 2

8、4% ) 、大柳塔西山南區(qū)(0 23% ) 和大柳塔東山北區(qū)剖面(0 21%) ; 其余剖面的含鹽量均在 0 2% 0 1% 之間，只有總醫(yī)院門前草坪剖面含鹽量不足 01% ?？傮w來看，神東礦區(qū)土壤含鹽量高是普遍現(xiàn)象，尤其是兩個換土剖面含鹽量均很高，以后不可再用。從離子類型與鹽份類型可以看出，只有 4 個樣品檢出了 CO2 3，而且都是草坪土，說明 CO2 3在陰離子中所占比例不大，而且不是土壤中原生的離子類型，由于兩個換土剖面也沒有檢出 CO2 3，所以不應(yīng)該是換土帶來的，應(yīng)該是和灌溉有關(guān)。HCO3、CL、SO2 4離子在其它樣品中均有檢出，所以，神東礦區(qū)土壤中的陰離子主要是 HCO3、CL

9、和 SO2 4離子。表 1 中還可以看出，含量最高的是 SO2 4離子，其中 40 個樣品的平均值為 3 07cmol/kg，分別是 HCO3(平均 0 34cmol/kg) 和 CL離子含量(0 47cmol/kg) 的 9 倍和 6 5 倍。變化最大的也是 SO2 4離子。HCO3離子含量最高的是上灣井口北側(cè)草坪土，最小的是王家梁換土剖面和瓷窯灣換土剖面; CL離子含量最高的樣品是大柳塔礦立交橋西側(cè)表層草坪土，位居其次的是上灣井口北側(cè)草坪土，為 0 657cmol/kg，其余樣品均在平均值上下浮動，變化不大。從表 2 中還可以看出，含量最高的是 SO2 4離子，20 個樣品的平均值為 2

10、55cmol/kg，分別是 HCO3(平均 1 34cmol/kg) 和 CL離子含量(0 55cmol/kg) 的 1 9 倍和4 6 倍。變化最大的也是 SO2 4離子。HCO3離子含量最高的是石圪臺瓷窯灣下層土，含量高達(dá) 1742cmol / kg，最小的是李家塔表層土，為 0 929cmol / kg。不過，HCO3離子的總體差異不大，20 個土樣的平均含量為 1 34cmol/kg，含量最高的樣品，高出平均值不到 31%，最低的低于平均值也不到 50%，說明重碳酸鹽的含量在各類土體中都比較均勻; 20 個樣品 CL離子的平均含量為 0 55cmol/kg，都接近于平均值，變化不大。四

11、種陽離子中，含量最高的是 K+ Na+離子，在表 1 中 40 個樣品的平均值是 3 44cmol/kg，Ca2 +和Mg2 +的含量分別為0 37 和0 18cmol/kg，對土壤性質(zhì)和土壤類型劃分影響不大。在表2 中20 個樣品的平均值是 3 73cmol/kg，Ca2 +和 Mg2 +的含量分別為 0 56 和 0 15cmol/kg，對土壤性質(zhì)和土壤類型劃分影響同樣不大。根據(jù)離子類型，確定神東礦區(qū)主要土壤類型為 SO2 4+ CL+ HCO3 Na+型鹽化土。在表 1 只有上灣井口北側(cè)草坪土屬于 SO2 4+ CO2 3+HCO3 Na+型鹽化土; 在表 2 中孫定霍洛表層土、郭家圪臺

12、表層土和下層土的性質(zhì)屬于 HCO3+ SO2 4+ Cl Na+型鹽化堿土，其余土壤類型為 SO2 4+ HCO3+ CL Na+型鹽化堿土。鹽化土的特點(diǎn)是堿性不強(qiáng)，pH 值不是太高，對植物的危害小于氯化物鹽土，對土壤結(jié)構(gòu)的破壞程度小于重碳酸鹽，改造的難度小于堿土(重碳酸鹽土) ，大于氯化物鹽土。鹽化堿土的特點(diǎn)是堿性較強(qiáng)，pH 值偏高，對植物的危害較大，特別是孫定霍洛，郭家圪臺的 3 個 HCO3+ SO2 4+ Cl Na+型鹽化堿土，對土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的破壞程度較大，改造的難度也較大，這是后續(xù)的土壤改良中需要認(rèn)真對待的問題。鹽化土主要改造方法有: 施用有機(jī)肥，淡水灌溉并注意排水。另外，在

13、有條件的地塊也可以種植毛苕子等綠肥作物改造。堿土，堿化鹽土的改造都比較困難，目前可以使用并有一定效果的方法有: 施用酸性有機(jī)肥(如馬糞) ，使用磷石膏，淡水灌溉并注意排水，選用耐堿的植物種如沙棗、檉柳等。神東礦區(qū)屬于水土流失區(qū)，在自然條件下鹽堿都處于淋溶狀態(tài)，造林時注意整地，樹坑適當(dāng)加大也就可以了，但是，切記不可 將 這 些 地 方 的 堿 土 作 為 客 土 土 源 使用。3 2 土壤肥力狀況分析在表 4 中分析項(xiàng)目包括 pH 值，有機(jī)質(zhì)含量等。從 pH 值看，19 個樣品中只有瓷窯灣第二層土的 pH 值小于 7 5，其余 18 個樣品的 pH值均大于 7 5，即所有樣品的共同特征是偏堿性。

14、表 5 中 20 個樣品的平均值為 8 68，明顯偏堿性，即使 pH 最小的郭家圪臺表土，也達(dá)到了 8 38，接近平均值。從整個剖面上看，pH 值最高的是哈拉溝剖面，3 個樣品的平均值是 897，接近于強(qiáng)堿性土，造林和改造的難度都比較大。其余 16 個樣品的 pH 值均大于 8 5，即所有樣品的共同特征是偏堿性。從有機(jī)質(zhì)含量看，所有樣品的有機(jī)質(zhì)含量均小于 10g/kg，屬于土壤肥力狀況的評價標(biāo)準(zhǔn)中缺 的類型，其中有 28 個樣品的有機(jī)質(zhì)含量更是低到了 6g/kg 以下(最低值 1 97g/kg) ，屬于極缺類型，急需補(bǔ)充。再以表 6 的標(biāo)準(zhǔn)分析速效氮、磷、鉀的豐缺度，其中，表 5 樣品速效氮含

15、量比較均勻，差異不大，均處于 4 級水平，即稍缺，虧缺不算特別嚴(yán)重，可以維持植物一般生長需要，但難以滿足旺盛生長需要。礦區(qū)一些大樹葉片不夠鮮綠不夠肥厚，甚至容易發(fā)黃，缺水缺氮可能是主要原因; 而表 5 的幾個土壤 N 屬于 極缺 類型，急需補(bǔ)充。從速效磷含量看，表 4 中，總醫(yī)院門前草坪表層 5cm 土壤速效磷含量達(dá)到 1 級水平，即豐，下層土樣、分公司院內(nèi)松樹表層土速效磷含量達(dá)到 稍豐 水平，比較理想，其余16 個樣品的速效磷含量均為 4 5 級水平，即稍缺或缺，應(yīng)該補(bǔ)施磷肥; 表 5 中，有 15 個樣品的速效磷含量均為 4 5 級水平，即稍缺或缺，5 個樣品的速效磷含量小于 3，為 6

16、級水平，應(yīng)該補(bǔ)施磷肥。從速效鉀含量看，表 4 中含鉀量最高的是王家梁(換土) 400cm 深度土樣，速效鉀含量為 98μg·g 1，最低的是活雞圖、大柳塔西山南區(qū)和瓷窯灣(換土) 400cm 深度土樣，只有 20μg·g 1。按照表 6 的標(biāo)準(zhǔn)，沒有 1 個樣品達(dá)到 3 級(中等) 以上水平，其中，有12 個樣品的含鉀量在50μg·g 1以下，屬于缺或極缺類型，應(yīng)該補(bǔ)鉀; 但是，在表4 中速效鉀平均含量為 37 32mg/kg 土，也屬于缺的水平，這個含量是不能滿足植物生長需要的，因此，人工造林時應(yīng)該考慮補(bǔ)鉀。4、 討論關(guān)于土壤肥力狀

17、況的評價，不同的國家，不同的地區(qū)都有不同的標(biāo)準(zhǔn)，即使是以植物培育為目標(biāo)的土壤，也會因?yàn)橹参锓N類的不同而有不同的標(biāo)準(zhǔn)。神東礦區(qū)雖然煤炭資源非常豐富，但自然環(huán)境尤其是作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的自然環(huán)境非常惡劣，即使是經(jīng)過復(fù)墾的土壤，恢復(fù)到農(nóng)田土壤的水平也需要較長的時間。因此，發(fā)展生態(tài)林或者生態(tài)經(jīng)濟(jì)林應(yīng)該是土地利用的主要方向，土壤肥力狀況的評價也應(yīng)該為這個目標(biāo)服務(wù)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，對土壤養(yǎng)分的總體評價是: 神東礦區(qū)土壤樣品有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀含量均沒有達(dá)到植物正常生長需要的水平，應(yīng)該補(bǔ)施肥料，結(jié)合排鹽壓堿需要，建議施用有機(jī)肥。5、 結(jié)論(1) 神東礦區(qū)土壤肥力狀況不良，幾乎所有測點(diǎn)的肥力條件都不能滿足植物生長的正常需要

18、。影響樹木生長的肥力因子中主要缺乏的是有機(jī)質(zhì)和氮肥，其次是磷。(2) 神東礦區(qū)所有土壤含鹽量均超過 0 1%，土壤類型為 SO2 4+ CL+ HCO3 Na+型堿化鹽化土。這種土壤對植物尤其是草坪的生長非常不利，建議增施有機(jī)肥，加快土壤改良速度。參考文獻(xiàn)：1沈善敏 中國土壤肥力M 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社，19982侯新偉，張發(fā)旺，李向全，陳浩 神府東勝礦區(qū)主要地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題及其效應(yīng)J 地球與環(huán)境，2005，33(4) : 43 463楊選民，丁長印 神府 東勝礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題及對策J 能源環(huán)境保護(hù)，2000，14(1) : 69 724侯慶春，汪有科，楊光 神府東勝煤田開發(fā)區(qū)建設(shè)對植被影響的調(diào)查J 水土保持研究，1994，1(4) : 127 1375中國科學(xué)院南京土壤研究所 土壤理化分析M 上海: 上?？萍汲霭嫔纾?9786熊毅，李慶逵 中國土壤M 北京: 科學(xué)出版社，198