黄河流域陕北煤矿区采动地裂缝对土壤可蚀性的影响

作者：王双明; 杜麟; 宋世杰

来源：煤炭学报, 2021, 46(09): 3027-3038.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.st21.0207

• 采动地裂缝
• 土壤可蚀性
• EPIC模型
• 陕北煤矿区
• 黄河流域

黄河流域中游既是我国煤炭资源富集区,也是国家级水土流失防治的重点区,掌握煤炭采动损害产生的水土流失效应有利于实现煤矿区生态环境保护与高质量发展。以陕北柠条塔煤矿北翼开采损害区内采动地裂缝为研究对象,分别采集宽度为0～20,20～40,40～60 cm地裂缝周围(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以浅)土壤,利用MS2000激光粒度仪和总有机碳分析仪分别测定土壤机械组成和有机质质量分数,基于EPIC模型计算土壤可蚀性K值,剖析土壤机械组成和有机质质量分数的空间变化特征,解译小空间尺度下采动地裂缝的水土流失效应。结果表明:(1)采动地裂缝会降低周围土壤的黏粒质量分数,平均降幅为17.06%～32.66%,当裂缝宽度<20 cm时,该作用主要表现为水平负效应,且随着水平距离的增加而减弱,当裂缝宽度>20 cm时,该作用主要表现为垂直负效应,且随着垂直深度的增加而增强;(2)采动地裂缝会降低周围土壤的有机质质量分数,平均降幅为32.16%～54.01%,且随着裂缝宽度的增大和水平距离的减小而增强;(3)采动地裂缝会增大周围土壤的可蚀性,分化土层间的抗侵蚀能力,且裂缝宽度越大、水平距离越小,该作用越明显,土壤可蚀性的增大主要集中在水平距离83 cm以内,可作为陕北煤炭开采损害区水土流失精准防控的靶向区域;(4)采动地裂缝周围土壤可蚀性K值与土壤黏粒、有机质质量分数在小空间尺度上存在高度的一致性,相关系数分别为-0.569,-0.757,均达到极显著负相关水平(P<0.01),这与采动地裂缝显著改变土壤孔性,损伤植物根系性状和微生物活性密切相关。越靠近采动地裂缝,土壤潜在侵蚀能力越高,抗侵蚀能力越差,应着重考虑人工措施,反之应着重考虑自然措施,从而为黄河流域中游煤矿区水土流失精准防控和生态环境保护提供科学依据。

• 单位
  西安科技大学