对神东矿区立地条件、土壤肥力的调查分析

　　近年来，神东公司采煤量迅速增加，2005 年神东矿区已经成为煤炭产量突破亿吨的世界级著名矿区。

　　与此同时，矿区生态建设也取得显著成效，截止到 2007 年，矿区生态建设面积达到 180km2，是煤炭开采区面积的 2． 5 倍，矿区绿化率已达 70%，公司被评为全国绿化先进单位。但是，神东公司并不满足于现有成绩，为了加快林木的生长量，为了扩大造林种草的面积，为了提高造林种草的科技含量，2006 年底到 2007年初，环保管理处对大柳塔及乌兰木伦周边地区立地条件、土壤肥力进行了详细的调查分析。尤其是对土壤的有机质含量，N、P、K 的含量，土壤的盐渍化程度进行采样分析。目的是为神东矿区的植被管理及生态建设提供土壤肥力状况数据。

　　1、 研究区概况

　　神东矿区位于晋、陕、蒙接壤的中国北方半干旱区，地貌类型主要是覆盖有风成沙和黄土的构造台地，以及不同等级的河谷和侵蚀沟。矿区介于东经 109°45' ～110°40'，北纬 38°50' ～39°50'之间。矿区属于干旱半干旱大陆性季风气候，干旱少雨多风沙是其特征。地处草原与森林草原的过渡地带，成土母质既有侏罗纪沙砾岩风化产物，也有第四纪风成沙和黄土。由于历史的变迁和人类长期经济活动的影响，地带性土壤基本消失; 区内土壤均较贫瘠，极易沙化，风蚀、水蚀严重。土壤有机质含量低，成土程度低是共同特征。矿区地带性干草原植被群落逐渐退缩并被沙生植被代替，区内以耐旱、耐寒的沙生植物、旱生植物为主，呈现稀疏灌丛景观; 由于盐碱所形成的生理干旱和基质流沙所引起的物理干旱，从而衍生出非地带性的小灌木、半灌木占优势的沙漠化草原、灌木草原及草甸沙生植被、农业植被、林业植被和水生植被等。

　　2、 样品的采集与处理

　　2． 1 样品的采集

　　(1) 2006 年10 月采集神东矿区的 40 个土壤样品，来自14 个剖面。其中，草坪剖面 4 个，8 个土样，取样深度 0 －5cm、5 － 15cm 各一个; 林地剖面 8 个，样品 24 个，每个剖面 3 个，取样深度分别为 0 － 5cm、40cm、80cm 各一个，换土剖面两个，每个剖面 4 个样品，取样深度分别为 0 － 5cm、100cm、200cm、400cm 各一个。全部进行了全盐、八大离子分析。

　　(2) 2007 年 1 月土壤样品共 20 个，来自 6 个剖面。大柳塔西山李家畔、大柳塔东山哈拉沟、石圪台瓷窑湾 3 个剖面的取样深度分别为 0． 3m、1． 5m、2． 5m 各一个; 孙定霍洛的取样深度为 0． 5m、1． 5m、2． 5m 各一个; 李家塔、郭家圪台取样深度 0． 5m、1． 5m、2． 5m、3． 5m 各一个; 所有样品都进行了全盐、八大离子分析。

　　2． 2 土壤样品化验方法

　　pH 值: 用 pHS － 2 酸度计测定法; 有机质: 应用重铬酸钾容量法; 速效 N: 采用碱解扩散法; 速效 P: 采用0． 5molNaHCO3浸提钼锑抗比色法; 速效 K: 采用1mol 醋酸铵提取、火焰光度计测定; CO2 －3、HCO－3: 用双指示剂中和法; CL－: AgNO3滴定法; SO42 －、Ca2 +、Mg2 +: EDTA 容量法; K+、Na+: 用水提取液分析火焰光度计法; 全盐含量: 用阴、阳离子百分数的总和求得。

　　3、 结果与分析

　　3． 1 土壤盐分状况分析

　　从表 1 和表 2 看，平均含盐量已经达到中度盐渍化程度，接近大多数植物的耐盐上限，这是需要引起注意的一个特点，说明了神东矿区盐分是限制植物生长的一个重要指标。

　　从表 1 单个样品看，40 个土壤样品中，含盐量在 0． 1% 以下的非盐化土只有 6 个，分别是活鸡图北坡樟子松林 80cm 土壤，大柳塔西山南区表层土，大柳塔东山南区表层土，大柳塔东山北区表层土，总医院门前草坪土(两层) 。除活鸡图样品为 80cm 深度土样以外，其余均为表层土。表土的含盐量低可能与取样季节有关。取样季节为 10 月，所有表层土都经过了一个雨季的淋洗以及灌溉，这是造成表层土含盐量低的主要原因。活鸡图样品深度虽然大一些，但全剖面 3 个土样的含盐量都相差不大，这可能与成土母质的类型有关。其余 34 个样品的含盐量都大于 0． 1%，已经属于盐化土类型。其中，含盐量最高的土样是瓷窑湾 400cm 土样，含盐量达到了 0． 67%，已经不是盐化土壤而是盐土了(表 3 评价标准) 。王家梁(换土)第三层土样也是这种情况，属于盐土。

　　从表 1 和表 2 全剖面看，一个剖面上多个样品含盐量平均值在 0． 5% 以上的有两个剖面，分别是瓷窑湾(换土) 剖面和上湾井口北侧草坪土，前者 4 个样品含盐量平均值为 0． 54%，后者为 0． 57%，是 14 个剖面中含盐量最高的两个剖面。平均含盐量在 0． 3%以上的还有大柳塔立交桥西侧草坪剖面，含盐量为 0．38% ，王家梁剖面，含盐量为 0． 399% ; 含盐量在 0． 2% 以上的剖面有 5 个，分别是哈拉沟煤矿剖面(0．26% ) ，大柳塔东山南区(0． 24% ) 、北区 11 号楼前草坪(0． 24% ) 、大柳塔西山南区(0． 23% ) 和大柳塔东山北区剖面(0． 21%) ; 其余剖面的含盐量均在 0． 2% －0． 1% 之间，只有总医院门前草坪剖面含盐量不足 0．1% 。总体来看，神东矿区土壤含盐量高是普遍现象，尤其是两个换土剖面含盐量均很高，以后不可再用。

　　从离子类型与盐份类型可以看出，只有 4 个样品检出了 CO2 －3，而且都是草坪土，说明 CO2 －3在阴离子中所占比例不大，而且不是土壤中原生的离子类型，由于两个换土剖面也没有检出 CO2 －3，所以不应该是换土带来的，应该是和灌溉有关。HCO－3、CL－、SO2 －4离子在其它样品中均有检出，所以，神东矿区土壤中的阴离子主要是 HCO－3、CL－和 SO2 －4离子。

　　表 1 中还可以看出，含量最高的是 SO2 －4离子，其中 40 个样品的平均值为 3． 07cmol/kg，分别是 HCO－3(平均 0． 34cmol/kg) 和 CL－离子含量(0． 47cmol/kg) 的 9 倍和 6． 5 倍。变化最大的也是 SO2 －4离子。

　　HCO－3离子含量最高的是上湾井口北侧草坪土，最小的是王家梁换土剖面和瓷窑湾换土剖面; CL－离子含量最高的样品是大柳塔矿立交桥西侧表层草坪土，位居其次的是上湾井口北侧草坪土，为 0． 657cmol/kg，其余样品均在平均值上下浮动，变化不大。从表 2 中还可以看出，含量最高的是 SO2 －4离子，20 个样品的平均值为 2． 55cmol/kg，分别是 HCO－3(平均 1． 34cmol/kg) 和 CL－离子含量(0． 55cmol/kg) 的 1． 9 倍和4． 6 倍。变化最大的也是 SO2 －4离子。HCO－3离子含量最高的是石圪台瓷窑湾下层土，含量高达 1．742cmol / kg，最小的是李家塔表层土，为 0． 929cmol / kg。不过，HCO－3离子的总体差异不大，20 个土样的平均含量为 1． 34cmol/kg，含量最高的样品，高出平均值不到 31%，最低的低于平均值也不到 50%，说明重碳酸盐的含量在各类土体中都比较均匀; 20 个样品 CL－离子的平均含量为 0． 55cmol/kg，都接近于平均值，变化不大。

　　四种阳离子中，含量最高的是 K++ Na+离子，在表 1 中 40 个样品的平均值是 3． 44cmol/kg，Ca2 +和Mg2 +的含量分别为0． 37 和0． 18cmol/kg，对土壤性质和土壤类型划分影响不大。在表2 中20 个样品的平均值是 3． 73cmol/kg，Ca2 +和 Mg2 +的含量分别为 0． 56 和 0． 15cmol/kg，对土壤性质和土壤类型划分影响同样不大。

　　根据离子类型，确定神东矿区主要土壤类型为 SO2 －4+ CL－+ HCO－3－ Na+型盐化土。在表 1 只有上湾井口北侧草坪土属于 SO2 －4+ CO2 －3+HCO－3－ Na+型盐化土; 在表 2 中孙定霍洛表层土、郭家圪台表层土和下层土的性质属于 HCO－3+ SO2 －4+ Cl－－ Na+型盐化碱土，其余土壤类型为 SO2 －4+ HCO－3+ CL－－ Na+型盐化碱土。盐化土的特点是碱性不强，pH 值不是太高，对植物的危害小于氯化物盐土，对土壤结构的破坏程度小于重碳酸盐，改造的难度小于碱土(重碳酸盐土) ，大于氯化物盐土。

　　盐化碱土的特点是碱性较强，pH 值偏高，对植物的危害较大，特别是孙定霍洛，郭家圪台的 3 个 HCO－3+ SO2 －4+ Cl－－ Na+型盐化碱土，对土壤结构和理化性质的破坏程度较大，改造的难度也较大，这是后续的土壤改良中需要认真对待的问题。

　　盐化土主要改造方法有: 施用有机肥，淡水灌溉并注意排水。另外，在有条件的地块也可以种植毛苕子等绿肥作物改造。碱土，碱化盐土的改造都比较困难，目前可以使用并有一定效果的方法有: 施用酸性有机肥(如马粪) ，使用磷石膏，淡水灌溉并注意排水，选用耐碱的植物种如沙枣、柽柳等。神东矿区属于水土流失区，在自然条件下盐碱都处于淋溶状态，造林时注意整地，树坑适当加大也就可以了，但是，切记不可 将 这 些 地 方 的 碱 土 作 为 客 土 土 源 使用。

　　3． 2 土壤肥力状况分析

　　在表 4 中分析项目包括 pH 值，有机质含量等。从 pH 值看，19 个样品中只有瓷窑湾第二层土的 pH 值小于 7． 5，其余 18 个样品的 pH值均大于 7． 5，即所有样品的共同特征是偏碱性。表 5 中 20 个样品的平均值为 8． 68，明显偏碱性，即使 pH 最小的郭家圪台表土，也达到了 8． 38，接近平均值。从整个剖面上看，pH 值最高的是哈拉沟剖面，3 个样品的平均值是 8．97，接近于强碱性土，造林和改造的难度都比较大。其余 16 个样品的 pH 值均大于 8． 5，即所有样品的共同特征是偏碱性。

　　从有机质含量看，所有样品的有机质含量均小于 10g/kg，属于土壤肥力状况的评价标准中"缺" 的类型，其中有 28 个样品的有机质含量更是低到了 6g/kg 以下(最低值 1． 97g/kg) ，属于"极缺"类型，急需补充。

　　再以表 6 的标准分析速效氮、磷、钾的丰缺度，其中，表 5 样品速效氮含量比较均匀，差异不大，均处于 4 级水平，即"稍缺"，亏缺不算特别严重，可以维持植物一般生长需要，但难以满足旺盛生长需要。矿区一些大树叶片不够鲜绿不够肥厚，甚至容易发黄，缺水缺氮可能是主要原因; 而表 5 的几个土壤 N 属于" 极缺" 类型，急需补充。从速效磷含量看，表 4 中，总医院门前草坪表层 5cm 土壤速效磷含量达到 1 级水平，即"丰"，下层土样、分公司院内松树表层土速效磷含量达到" 稍丰" 水平，比较理想，其余16 个样品的速效磷含量均为 4 － 5 级水平，即"稍缺"或"缺"，应该补施磷肥; 表 5 中，有 15 个样品的速效磷含量均为 4 －5 级水平，即"稍缺"或"缺"，5 个样品的速效磷含量小于 3，为 6 级水平，应该补施磷肥。从速效钾含量看，表 4 中含钾量最高的是王家梁(换土) 400cm 深度土样，速效钾含量为 98μg·g－ 1，最低的是活鸡图、大柳塔西山南区和瓷窑湾(换土) 400cm 深度土样，只有 20μg·g－ 1。按照表 6 的标准，没有 1 个样品达到 3 级(中等) 以上水平，其中，有12 个样品的含钾量在50μg·g－ 1以下，属于"缺"或"极缺"类型，应该补钾; 但是，在表4 中速效钾平均含量为 37． 32mg/kg 土，也属于"缺"的水平，这个含量是不能满足植物生长需要的，因此，人工造林时应该考虑补钾。

　　4、 讨论

　　关于土壤肥力状况的评价，不同的国家，不同的地区都有不同的标准，即使是以植物培育为目标的土壤，也会因为植物种类的不同而有不同的标准。神东矿区虽然煤炭资源非常丰富，但自然环境尤其是作为农业发展的自然环境非常恶劣，即使是经过复垦的土壤，恢复到农田土壤的水平也需要较长的时间。

　　因此，发展生态林或者生态经济林应该是土地利用的主要方向，土壤肥力状况的评价也应该为这个目标服务。根据以上数据，对土壤养分的总体评价是: 神东矿区土壤样品有机质、氮磷钾含量均没有达到植物正常生长需要的水平，应该补施肥料，结合排盐压碱需要，建议施用有机肥。

　　5、 结论

　　(1) 神东矿区土壤肥力状况不良，几乎所有测点的肥力条件都不能满足植物生长的正常需要。影响树木生长的肥力因子中主要缺乏的是有机质和氮肥，其次是磷。

　　(2) 神东矿区所有土壤含盐量均超过 0． 1%，土壤类型为 SO2 －4+ CL－+ HCO－3－ Na+型碱化盐化土。这种土壤对植物尤其是草坪的生长非常不利，建议增施有机肥，加快土壤改良速度。

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