保水剂和有机肥配施对露天煤矿排土场土壤持水性的影响

doi:10.3969/j.issn.1000-5641.2023.03.007

华东师范大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 2023 ›› Issue (3): 64-70.doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.03.007

保水剂和有机肥配施对露天煤矿排土场土壤持水性的影响

王桂林¹(), 宫鹤忆², 商侃侃^2,^3,^4,*(), 达良俊^2,⁴

1. 国能准能集团有限责任公司, 内蒙古鄂尔多斯　010300
2. 华东师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海　200241
3. 上海辰山植物园, 上海　201602
4. 西安建筑科技大学交叉创新研究院, 西安　710055

收稿日期:2022-04-21 接受日期:2022-10-20 出版日期:2023-05-25 发布日期:2023-05-25
通讯作者: 商侃侃 E-mail:guilin.wang.f@chnenergy.com.cn;shankankan@163.com
作者简介:王桂林, 男, 高级工程师, 研究方向为矿区生态修复. E-mail: guilin.wang.f@chnenergy.com.cn
基金资助:
上海市绿化和市容管理局科研项目 (G212407); 神华集团科技创新项目 (SHGF-17-35)

Effects of combined application of water-retaining agents and organic fertilizer on soil water-holding capacity in waste dumps in open pit coal mines

Guilin WANG¹(), Heyi GONG², Kankan SHANG^2,^3,^4,*(), Liangjun DA^2,⁴

1. CHN Energy Zhunneng Group Co. Ltd., Ordos, Inner Mongolia　010300, China
2. Shanghai Key Lab for Urban Ecological Processes and Eco-Restoration, East China Normal University, Shanghai　200241, China
3. Shanghai Chenshan Botanical Garden, Shanghai　201602, China
4. Institute for Interdisciplinary and Innovate Research, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an　710055, China

Received:2022-04-21 Accepted:2022-10-20 Online:2023-05-25 Published:2023-05-25
Contact: Kankan SHANG E-mail:guilin.wang.f@chnenergy.com.cn;shankankan@163.com

摘要/Abstract

摘要：

针对露天矿排土场土壤保水蓄水能力差的特征, 通过测定3种保水剂抗蒸发能力和配制土壤的含水量, 开展保水剂与有机肥配施对土壤持水性能的影响研究. 结果表明, 保水剂在凝胶状态下对土壤的抗蒸发效果比干燥状态更好, 以5‰用量的法国爱森保水剂的抗蒸发效果最好. 保水剂和有机肥配合使用能够有效延长土壤的持水时间, 配制土壤持水性随着保水剂用量和有机肥用量增加而增加. 以法国爱森保水剂和有机肥配施效果最佳, 最优配比为法国爱森保水剂3‰+有机肥20%或者法国爱森保水剂5‰+有机肥10%, 可使维持该区域约20%田间土壤持水量的保水时间延长1倍以上. 该配比可为西北地区露天矿排土场土壤修复提供科学参考.

关键词: 黑岱沟, 土壤结构, 含水量, 抗蒸发能力, 露天煤矿

Abstract:

This study investigated the combined application of water-retaining agents and organic fertilizers to enhance the soil water-holding capacity of waste dumps in open pit coal mines by measuring the anti-evaporation capacity and water content of man-made soil. The results showed that the anti-evaporation capacity of water-retaining agents in the gel state was superior to that in the dry state. Among the tested water-retaining agents, we found that France Essen at a concentration of 5% was the optimal choice. The soil water-holding time could be prolonged by the combined application of water-retaining agents and organic fertilizers, resulting in improved soil water-holding capacity. The optimum ratio of water-retaining agents to organic fertilizer was 3‰∶20% or 5‰∶10%. The water retention time of field capacity in this area would be improved by more than one time. Our findings provide valuable insights for the scientific community regarding soil remediation in waste dumps within open pit coal mines in Northwest China.

Key words: Heidaigou, soil structure, water content, anti-evaporation capacity, open pit coal mines

中图分类号:

S156.2

王桂林, 宫鹤忆, 商侃侃, 达良俊. 保水剂和有机肥配施对露天煤矿排土场土壤持水性的影响[J]. 华东师范大学学报（自然科学版）, 2023, 2023(3): 64-70.

Guilin WANG, Heyi GONG, Kankan SHANG, Liangjun DA. Effects of combined application of water-retaining agents and organic fertilizer on soil water-holding capacity in waste dumps in open pit coal mines[J]. Journal of East China Normal University(Natural Science), 2023, 2023(3): 64-70.

图/表 7

表1

表2

图1

表3

表4

图2

表5

参考文献 22

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材料	品牌/型号	主要成分	来源(成本)
保水剂	旱地宝	接枝共聚腐植酸高吸水膨润土复合材料	华潍新材料科技有限公司(高)
	聚谷氨酸粉剂 I 型	聚谷氨酸	武汉光华时代生物科技有限公司(中)
	法国爱森保水剂	聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺共聚体	北京金元易生态环境产业股份有限公司(低)
有机肥	精制有机肥	酒糟、牛粪等; 总养分≥5%、有机质含量≥45%	上海禾笑有机肥有限公司(低)

空白对照组	旱地宝		聚谷氨酸粉剂Ⅰ型		法国爱森保水剂		埋深/cm
空白对照组	干燥	凝胶	干燥	凝胶	干燥	凝胶	埋深/cm
CK5	Hz5	Hj5	Jz5	Jj5	Sz5	Sj5	5
CK10	Hz10	Hj10	Jz10	Jj10	Sz10	Sj10	10

保水剂用量/‰	保水剂种类	土壤毛管持水量/%
保水剂用量/‰	保水剂种类	无有机肥	有机肥10%	有机肥20%	有机肥30%
0	–	33.63±0.65ghB	37.74±2.58cdeA	37.96±0.80cA	38.87±0.40cdA
1	旱地宝	35.55±0.82efgA	35.25±1.12eA	36.69±1.01cdA	36.25±0.15eA
	聚谷氨酸粉剂Ⅰ型	32.29±1.08hC	35.72±0.83eB	36.06±1.00dAB	37.65±0.76deA
	法国爱森保水剂	40.07±1.41dA	39.53±1.32cdA	40.34±0.87bA	40.79±1.68bcA
3	旱地宝	37.18±1.01eB	40.23±1.27bcA	37.75±0.88cdB	38.14±0.15deB
	聚谷氨酸粉剂Ⅰ型	35.78±1.42efB	36.75±1.71deAB	37.39±1.52cdAB	38.74±1.29cdA
	法国爱森保水剂	43.58±1.36cBC	42.83±2.98bC	48.18±0.40aA	46.55±1.29aAB
5	旱地宝	45.71±1.16bA	36.60±1.32eC	41.08±1.55bB	42.23±1.32bB
	聚谷氨酸粉剂Ⅰ型	34.63±1.84fgB	35.41±1.20eB	36.67±1.15cdAB	37.93±0.06deA
	法国爱森保水剂	53.87±1.10aB	63.64±1.34aA	49.47±1.30aC	45.47±2.68aD

保水剂用量/‰	保水剂种类	土壤最大持水量/%
保水剂用量/‰	保水剂种类	无有机肥	有机肥10%	有机肥20%	有机肥30%
0	–	33.84±0.66eC	38.57±0.61dB	40.61±0.65cA	41.18±0.68deA
1	旱地宝	37.45±0.91dA	35.81±1.47eAB	37.66±0.67deAB	37.38±0.10gB
	聚谷氨酸粉剂Ⅰ型	33.53±0.48eC	36.66±1.47deB	36.38±0.93eB	38.72±1.01fgA
	法国爱森保水剂	41.23±1.10cB	41.47±0.55cAB	42.73±1.06bAB	43.63±1.71cA
3	旱地宝	37.77±0.73dB	42.48±1.43cA	38.81±0.78cdB	38.92±0.26fgB
	聚谷氨酸粉剂Ⅰ型	36.33±1.38dB	36.98±1.61deB	37.74±1.57deAB	40.07±1.04efA
	法国爱森保水剂	46.30±0.78bC	45.54±1.54bC	50.87±0.38aA	48.76±1.10bB
5	旱地宝	48.00±1.35bA	37.74±0.71deC	42.70±1.52bB	42.80±1.35cdB
	聚谷氨酸粉剂Ⅰ型	36.26±1.42dC	37.37±1.05deBC	38.64±1.24dAB	39.82±0.14efA
	法国爱森保水剂	55.40±1.11aB	66.70±1.29aA	52.52±1.30aC	50.98±0.85aC

处理	含水量 (y) 与时间 (x) 拟合曲线	R²
对照组	y = 0.0115x² – 1.3017x + 34.742	0.9854
法国爱森1‰ + 肥10%	y = 0.0107x² – 1.2588x + 38.688	0.9926
法国爱森1‰ + 肥20%	y = 0.0089x² – 1.2213x + 39.375	0.9960
法国爱森1‰ + 肥30%	y = 0.0100x² – 1.3021x + 42.964	0.9936
法国爱森3‰ + 肥10%	y = 0.0028x² – 1.1113x + 45.515	0.9947
法国爱森3‰ + 肥20%	y = 0.0075x² – 1.2849x + 51.907	0.9933
法国爱森3‰ + 肥30%	y = 0.0055x² – 1.2311x + 49.517	0.9955
法国爱森5‰ + 肥10%	y = 0.0028x² – 1.1923x + 55.260	0.9968
法国爱森5‰ + 肥20%	y = 0.0056x² – 1.2803x + 52.355	0.9953
法国爱森5‰ + 肥30%	y = 0.0064x² – 1.3042x + 51.560	0.9930

保水剂和有机肥配施对露天煤矿排土场土壤持水性的影响

Effects of combined application of water-retaining agents and organic fertilizer on soil water-holding capacity in waste dumps in open pit coal mines

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