论文摘要
煤矿开采引起地表变形、开裂、地下水位下降等一系列环境问题，并加剧了矿区水土流失，土壤保水保肥性能降低，耕地作物产量低下。因此，深入研究采煤影响下的土壤退化机理，开发保水保肥技术，对于矿区生态恢复、提高土壤质量具有重要意义。本文以神东矿区大柳塔煤矿采煤塌陷区为重点研究区域，研究了干旱矿区土壤理化性质的空间分布特征，进行了保水剂筛选试验，探讨了保水剂对矿区土壤的改良作用。主要成果如下：（1）对耕作区土壤理化特性进行了分析，发现矿区土壤为沙壤土，容重约为1.4g/cm3，含水率普遍低于10%，土壤含水率低可能是造成塌陷区作物减产的主要原因之一；耕作区土壤养分表层变异性强，土壤肥力水平低下，全氮为Ⅲ级，全钾Ⅳ级，全磷、碱解氮、有效磷和有机质均为Ⅴ级，速效钾为Ⅵ级。（2）对耕作区特殊地域土壤养分垂向分布特征进行分析，结果表明地裂缝对土壤养分垂向分布的影响显著，促进了表层养分向下流失；坡耕地水蚀对剖面养分分布存在一定影响，土壤养分随水蚀过程而向下渗漏。（3）保水剂室内筛选实验表明，保水剂吸水倍率与水溶液的性质密切相关，盐溶液的存在对保水剂的吸水能力有一定的抑制作用；粉末状的粒径（<0.5mm）最小的保水剂吸水和释水速率最快，且具有稳定的反复吸水能力。再利用层次分析构建保水剂分析模型，得出性能最优的沃特保水剂，作为干旱矿区土壤改良材料。（4）通过室内模拟实验研究了沃特保水剂对耕作区土壤理化性质影响，结果显示保水剂处理使土壤容重降低，增加大团粒体含量，提高土壤入渗速率，抑制了土壤养分的淋失。（5）进行了保水剂野外施用实验，选择土壤容重、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和有机质这7个土壤评价指标，运用综合指数法对矿区耕地土壤综合肥力进行评价得出，耕作区土壤综合肥力指数为0.2~0.45，保水剂改良后综合肥力指数为0.45~0.6，达到中等肥力水平，且提高了作物产量。