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

doi:10.3969/j.issn.1000-5641.2023.03.007

Abstract

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

CLC Number:

S156.2

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.

Figures/Tables 7

Table 1

Table 2

Fig.1

Table 3

Table 4

Fig.2

Table 5

References 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