遼西半干旱地區不同樹種造林對矸石廢棄地土壤化學性質的影響

于海菁

（阜新市林業局，遼寧 阜新 123000）

煤矸石簡稱矸石，是在煤炭開采、洗選及加工過程中產生的與煤層伴生的各種含碳量低、堅硬的黑色或黑灰色巖石，屬于煤礦的固體廢棄物。在煤炭開采、洗選、加工過程中均會排出煤矸石，煤矸石不斷堆積，形成矸石廢棄地。廢棄地的立地條件極為惡劣，由于缺乏土壤基本結構、養分貧瘠、極端酸堿性、重金屬元素含量較高、種子庫缺失等原因，植被的自然恢復是非常緩慢的。本文旨在通過對不同造林樹種煤矸石廢棄地土壤化學性質進行研究，得出造林樹種對矸石土壤的化學性質的影響。

1 研究區概況

阜新市位于遼寧省西北部，地理坐標為120°00′10″—122°58′10″E，41°41′30″—42°50′26″N。氣候屬北溫帶半干旱大陸性季風型，氣候特點為四季分明，雨熱同季，日照充足，日溫差較大，降雨集中。本區長年多風，且頻率較高，年均風速3.2～4m·s－1，最大瞬時風速可達25m·s－1，6級以上大風日70.8d。年均氣溫7.6℃，有效積溫（≥10℃）3 377～3 299℃，日照時數2 673～2 762h，年降水量300～500mm，大水面蒸發量1 554～1 800mm，無霜期154d。土壤以褐土、棕壤土、草甸土、風沙土為主。本區處在華北植物區系、蒙古植物區系和長白山植物區系交錯地帶，適宜生長的代表植物有楊樹、柳樹、油松、樟子松、刺槐、紫穗槐、荊條及經濟樹種大扁杏、山杏；沙地代表植物有家榆、胡枝子、百里香、差巴嘎蒿、衛矛、沙打旺、隱子草等。

2 研究方法

在廢棄地不同位置挖土壤剖面，分別記錄土層厚度、顏色、質地、結構、濕度、根系分布特征等，同時各樣地分別選取10個采樣點采集矸石風化物，取樣層次為0～20cm（表層）和20～40cm（下層），每個樣點設置3次重復，將3次重復的基質樣去除植物根系，充分混勻并用四分法取大約1kg的土樣帶回實驗室風干處理，以備測定土壤理化性質之用。

土壤化學分析項目為土壤有機質、全N、全P、全K、速效N、速效P和速效K，pH值，重金屬元素等。具體分析方法為：

有機質：重鉻酸鉀－外加熱法；

全N：重鉻酸鉀－硫酸消化法；

全P：堿熔－鉬銻抗比色法；

全K：火焰光度法；

速效N：堿解擴散法；

速效P：碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法；

速效K：醋酸按－火焰光度計法；

pH值：電位法，使用pHS－3B型精密pH值計測定；

使用SPSS軟件對試驗數據進行處理分析。

3 結果與分析

研究不同植被根際土壤理化性質的變化規律，對于分析矸石廢棄地人工植被恢復，進行礦山廢棄地生態恢復與重建有著重要的意義。

3.1 Ⅰ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質分析

對Ⅰ類矸石廢棄地人工林土壤化學性質差異性檢驗分析見表1。矸石風化物總體養分狀況較差，特別是矸石風化樣品的全氮與有效氮含量很低，土壤呈偏堿性，從各造林樹種根際土壤養分狀況來看，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用，其中紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著；白榆在改善全氮方面較顯著，而對于速效鉀影響不大，這是因為矸石廢棄地本身速效鉀養分含量處于較高值。

表1 Ⅰ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質差異性檢驗

3.2 Ⅱ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質分析

對Ⅱ類矸石廢棄地人工林根際土壤化學性質差異性檢驗分析見表2。矸石風化物養分狀況略有改善，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都具有較好的改善作用，其中白榆、刺槐對于速效氮改善差異性顯著。紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，紫穗槐、錦雞兒在改善速效氮方面差異性極顯著，白榆在改善全氮方面較顯著。

表2 Ⅱ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質差異性檢驗

3.3 Ⅲ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質分析

對Ⅲ類矸石廢棄地人工林根際土壤化學性質差異性檢驗分析見表3。矸石風化物總體養分狀況較差，特別是矸石風化樣品的全氮與有效氮含量仍很低，從各造林樹種根際土壤養分狀況來看，土壤較Ⅰ類堿性減弱，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用，其中臭椿、火炬樹在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，刺槐在改善全磷、速效氮方面較顯著，而對于全氮、速效鉀影響不大。

表3 Ⅲ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質差異性檢驗

3.4 Ⅳ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質分析

對Ⅳ類地區矸石廢棄地人工林不同造林樹種土壤化學性質差異性檢驗見表4。由于排矸年限較長，矸石風化物總體養分狀況較之前3種類型已經有了很大程度的改觀，土壤pH值中性偏酸，正在往有利于其他喬木樹種生長的生境轉變，各樹種對養分的改良作用逐步體現。其中火炬樹、刺槐、臭椿在改良土壤養分狀況方面較之其他樹種差異性顯著，但各類型廢棄地對速效K的差異性均不顯著。

表4 Ⅳ類矸石廢棄地不同造林樹種根際土壤化學性質差異性檢驗

4 結論

4.1 在Ⅰ類矸石廢棄地上，土壤pH值呈堿性，養分匱乏，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都有改善作用，其中紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，白榆在改善全氮方面較顯著，而對于速效鉀影響不大。

4.2 在Ⅱ類矸石廢棄地上，各個樹種對于土壤的pH值、全氮、全磷、速效氮、速效磷都具有較好的改善作用，其中白榆、刺槐對于速效氮改善作用差異性顯著。紫穗槐、錦雞兒在改善全氮、全磷、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，紫穗槐、錦雞兒在改善速效氮方面差異性極顯著，白榆在改善全氮方面較顯著。

4.3 在Ⅲ類矸石廢棄地上，臭椿、火炬樹在改善全氮、全磷、速效氮、速效磷方面較其他樹種差異性顯著，刺槐在改善全磷、速效氮方面較顯著，而對于全氮、速效鉀影響不大。

4.4 在Ⅳ類地區的矸石廢棄地上，根際土壤pH值中性偏酸，正在往有利于其他喬木樹種生長的生境轉變，各樹種對養分的改良作用逐步體現。其中火炬樹、刺槐、臭椿在改良土壤養分狀況方面較之其他樹種差異性顯著，但各類型廢棄地對速效K的差異性均不顯著。

［1］李鵬波，胡振琪.煤矸石山植被恢復技術模式的研究［J］.山東林業科技，2006（4）：13－15

［2］劉青柏.劉明國，劉興雙，等.阜新地區矸石山植被恢復的調查與分析［J］.沈陽農業大學學報，2003，34（6）：434－437

［3］樊金拴，霍鋒.煤礦矸石山植被恢復的初步研究［J］.西北林學院學報，2006，21（3）：7－10