高潜水位煤矿区复垦土壤有机碳演变特征及转化机理研究

基本信息
批准号:41771324
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:李新举
学科分类:
依托单位:山东农业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭彬,付伟章,李芳,闵祥宇,常小燕,程亚男,孙问娟,李奇超,赵学伟
关键词:
土壤微生物高潜水位煤矿区土壤有机碳土地复垦
结项摘要

The mining area with high groundwater level is mainly located in 5 provinces on the mid-eastern plain of China. These areas are important producing places of cereal, cotton and oil, and they are primary coal-producing places as well. According to the characteristics of multiple coal seams, deep and waterlogged subsidence, and serious farmland destruction in these areas, we carry on a research on evolution characteristics and switching mechanism of soil organic carbon in the coal mining subsidence areas after land reclamation. This research mainly studies in the following three aspects: Firstly, we deploy laboratory analysis and remote sensing retrieval interpretation to analyze the distribution characteristics of different soil organic carbon and its components . We screen out the sensitive components of organic carbon, use stable isotope technique to analyze the turnover rate of soil organic carbon, and eventually reveal an evolution law of soil organic carbon in land reclamation area. Secondly, we study the variation characteristics of environmental factors in different reclamation modes, the factors we study include soil compaction, soil bulk density, soil porosity, soil structure, soil temperature, etc. We illustrate the variation law of soil microorganism features such as their community, activities, and enzyme activities under the change of soil environmental factors. We build a relational model on (1) soil environmental factors, (2) soil microorganism structure, activities, and enzyme activities, and (3) soil organic carbon and its components, in order to reveal the evolution mechanism of soil organic carbon in land reclamation area. Thirdly, we find out the sources where the soil organic carbon in land reclamation area comes from by utilizing the stable isotope technique. We analyze the mineralization rate of soil organic carbon, and reveal the time effect of soil organic carbon in land reclamation area. In addition, we analyze the changes in molecular structure of soil organic carbon in land reclamation area by x-ray diffraction technique, and build model on the restoration years of soil organic carbon in land reclamation area.

高潜水位煤矿区主要分布于我国河北省、河南省、山东省、安徽省和江苏省等5省,该区域是我国重要的粮棉油产地,同时也是我国主要的煤矿资源地。针对该区域多煤层、塌陷深且积水、破坏耕地严重的特点,开展该区域采煤塌陷复垦后土壤有机碳的演变特征及转化机理研究。该研究利用实验室分析及遥感反演方法查明不同复垦方式、不同利用类型和不同复垦年限的土壤有机碳及组分的分布特征,筛选出有机碳的敏感组分,采用稳定同位素技术分析复垦土壤有机碳周转速率,最终揭示复垦土壤有机碳演变规律;探讨不同复垦方式土壤压实度、容重、孔隙度、结构、温度等环境因子的变异特征,阐明在土壤环境因子变化条件下的土壤微生物群落、活性及酶活性的变化规律,构建土壤环境因子—微生物结构、活性及酶活性—有机碳及组分关系模型,揭示复垦土壤有机碳转化机理;利用稳定同位素技术查明复垦土壤有机碳的来源,分析土壤有机碳的矿化速率,揭示复垦土壤有机碳的时间效应。

项目摘要

本项目针对高潜水位煤矿区复垦土壤有机碳演变特征及转化机理研究取得丰硕成果。在矿区土壤有机碳空间分布方面,本项目针对高潜水位煤矿区不同复垦方式土地,探讨不同复垦方式的土壤有机碳及组分的变化特征;结合变化特征筛选出对土壤复垦比较敏感的土壤有机碳组分;探讨不同复垦方式土壤有机碳稳定同位素比率(δ13C)时空分布特征,探讨不同复垦方式对复垦土壤的有机碳及组分的影响,进而揭示其演变特征,筛选合适的复垦方式,为矿区塌陷地治理提供技术支撑。根据土壤有机碳的光谱特征建立高光谱估测模型,实现土壤有机碳含量的准确估测、研究区土壤有机碳含量的空间分布反演乃至动态监测,为土地复垦以及农业施肥和土地利用提供参考;.在复垦土壤有机碳演变机理方面,本项目通过模拟实验和样地采样数据,分析不同复垦方式土壤有机碳矿化速率及有机碳组分的演变特征;利用高通量测序技术测定土壤微生物数量、活性及酶活性,构建土壤环境因子-微生物、酶活性-土壤有机碳关联模型,探讨土壤总有机碳及其组分在微生物作用下的转化规律,揭示复垦土壤有机碳演变的机理。不同复垦方式会不同程度影响研究区复垦土壤质量水平的提高,加强高浅水位采煤塌陷区不同充填复垦对土壤理化性质、土壤有机碳及组分、土壤细菌群落及土壤重金属等特性的综合影响研究具有一定的科学价值,对高潜水位矿区复垦方式的选择提供一定指导意义;.在复垦土壤有机碳时间效应及恢复时间方面,本项目分别选取塌陷-复垦0年-复垦3年-正常耕地和充填复垦区-挖深垫浅区-区域平调区的土壤作为研究对象,分析出土壤有机碳完整复垦周期演变特征和恢复速率,比较不同复垦方式对有机碳恢复速率的影响,从而为寻找最优的复垦方式提供数据支撑。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020

李新举的其他基金

批准号:41171425
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于流域控制的高潜水位煤矿区采矿-复垦配置优化机理研究

批准号:41401609
批准年份:2014
负责人:肖武
学科分类:D0716
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

开采与治理强干扰下高潜水位煤矿区沉陷湿地土壤有机碳库的演变机制研究

批准号:41807511
批准年份:2018
负责人:付艳华
学科分类:D0716
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

高潜水位矿区复垦土壤微生物演替规律及作用机制研究

批准号:41907405
批准年份:2019
负责人:马静
学科分类:D0716
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
4

采煤塌陷地复垦土壤有机碳库构成及其变化研究——以徐州煤矿区为例

批准号:41101529
批准年份:2011
负责人:余健
学科分类:D0716
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目