农业环境科学学报

作者：殷奥杰,张世文,周思雨,胡睿鑫,陈方可

单位：安徽理工大学地球与环境学院, 安徽 淮南 232001,安徽理工大学地球与环境学院, 安徽 淮南 232001,安徽省高潜水位矿区水土资源综合利用与生态保护工程实验室, 安徽 淮南 232001,安徽理工大学地球与环境学院, 安徽 淮南 232001,安徽理工大学地球与环境学院, 安徽 淮南 232001,安徽理工大学地球与环境学院, 安徽 淮南 232001

关键词：改性煤矸石,砂姜黑土,物理结构,有机碳组分,

基金：国家重点研发计划项目（2020YFC1908601）；淮北矿业集团科技研发项目（2023-209）；煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心开放基金项目（EC2023002）

为了探究改性煤矸石对砂姜黑土胀缩性、有机碳及其组分的影响，将煤矸石破碎为 3种水平（0~2、2~5、5~8 mm），并将其分别在3%氢氧化钠溶液（75 ℃）和5%盐酸溶液（70 ℃）中浸泡保温2 h获得碱改性煤矸石和酸改性煤矸石，对煤矸石改性前后结构进行表征。以砂姜黑土为研究对象，通过室内培养试验分析改性煤矸石对土壤容重（ρb）、总孔隙度（φ）、微观孔隙参数、收缩特征及有机碳组分变化的影响。结果表明：碱改性、酸改性煤矸石添加后ρb较对照（不添加煤矸石处理）显著降低25.60%~38.69%、26.19%~35.71%，较煤矸石处理降低 1.57%~5.50%、0.85%~2.36%；φ 较对照分别提高 44.34%~67.02%、45.38%~61.88%，较煤矸石处理分别提高1.34%~3.84%、0.65%~2.19%；土壤微观孔隙体积均有一定程度下降，微观孔隙平均直径增大；土壤线性伸展系数整体趋势为对照>5~8 mm煤矸石>2~5 mm煤矸石>5~8 mm酸改性煤矸石>5~8 mm碱改性煤矸石>0~2 mm煤矸石≈2~5 mm酸改性煤矸石>2~5 mm碱改性煤矸石>0~2 mm酸改性煤矸石>0~2 mm碱改性煤矸石，收缩率整体变化趋势与土壤线性伸展系数一致。土壤有机碳、溶解性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳含量较对照分别增加了103.19%~328.88%、98.23%~470.50%、100.00%~279.90%、85.88%~347.53%。随煤矸石粒径增大，ρb与碳组分含量整体呈下降趋势，土壤线性伸展系数与收缩率呈上升趋势。结构方程表明，土壤胀缩性是影响土壤有机碳组分含量累积的关键因素。综上，酸、碱改性煤矸石添加均能降低土壤ρb、改善土壤孔隙结构及胀缩性，增加有机碳及其组分含量。碱改性改良效果总体优于酸改性，小粒径优于大粒径，因此得出淮北地区比较科学合理的砂姜黑土改良措施是添加0~2 mm碱改性煤矸石。

来源：2024年第8期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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