一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法与流程

本发明属于矿山土地复垦与生态修复，具体涉及矿区复垦土壤剖面重构方法，特别涉及一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法。

背景技术：

1、煤炭开采是导致土地破坏的主要原因之一。据不完全统计，目前采煤塌陷土地面积已达100万公顷，并且每年仍以3.3万到4.7万公顷的速度递增，且大多数为优质粮田并集中在部分重点矿区，从而导致这些地区的人地矛盾、工矿矛盾十分尖锐。因此采煤塌陷地复垦在我国具有特别重要的意义。所谓复垦土壤剖面的重构，就是采用合理的开采和复垦工艺，构造一个与自然土壤相近或更加合理的土壤剖面来提高复垦土地的生产力水平。然而，提高复垦土壤生产力水平和实现复垦土地持续利用的关键是复垦土壤重构过程能否为作物生长创造一个良好的环境。过去大规模的复垦方法主要是利用挖深垫浅的方法复垦用作农用和固体废弃物充填的方法复垦用作建设利用。然而，在进行塌陷地充填复垦时，很少关注到复垦土壤的剖面重构问题，而只是单纯的把其作为一项工程进行，忽视了采煤塌陷地充填复垦土壤的性质、污染和质量等问题。

2、针对西北黄土高原矿区采煤沉陷地土壤营养缺乏、ph过高、保水保肥能力差等问题，公告号为cn109076919b的专利公开了一种土壤重构物及其制备方法和应用，该方法是将岩土剥离物、表土和煤矸石按一定比例混合后作为露天矿山排土场复垦时的表土替代材料；公告号为cn115336446b的专利公开了一种干旱半干旱区填充、堆积重塑地貌区的土壤重构改良方法，该方法通过在土壤剖面合适深度处埋设瓦盆或陶罐等储水容器，容器内填充生物碳或沸石等多孔物质，结合秸秆、麻绳或棉线等输水装置，实现高效、合理的利用土壤蓄存干旱半干旱地区的宝贵降水；公告号为cn113841478b的专利公开了一种煤基固废用于采煤塌陷区土壤重构的方法，该方法重点要解决中国西部干旱半干旱矿区煤基固废的减量化、无害化和资源化利用问题。上述已公开的现有技术均不能有效解决目前西北黄土高原矿区采煤沉陷地所面临的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，该方法可显著提高复垦土壤的养分含量、微生物活性、缓冲性能和保水保肥性能，旨在提高复垦土壤生产力水平、实现复垦土地持续利用。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，包括以下步骤：

3、s1、配置改良剂：将风化煤、牛粪有机肥、聚丙烯酸钾和氮磷钾复合肥这四种原料按照一定比例进行称重，然后将四种原料充分混合均匀得到改良剂；

4、s2、剥离表土：使用土壤剥离设备沿设计的作业路线剥离表层土壤；

5、s3、构建营养层：将配好的土壤改良剂均匀洒布在步骤s2剥离表层土壤后的试验区土壤表面，然后使用旋耕机对改良剂和土壤进行深度旋耕构建得到营养层；

6、s4、表土回填：将步骤s2剥离的表层土壤均匀回填至营养层上表面。

7、优选的，步骤s1中，风化煤、牛粪有机肥、聚丙烯酸钾和氮磷钾复合肥之间的质量比为65～75：20～30：2～4：1。

8、优选的，步骤s2中，均匀剥离深度为5～20cm的表层土壤。

9、优选的，步骤s3中，将配好的土壤改良剂以950～1100千克/亩的标准均匀洒布在步骤s2剥离表层土壤后的试验区土壤表面。

10、优选的，步骤s3中，使用旋耕机对改良剂和土壤进行深度旋耕至20～30cm。

11、优选的，步骤s4中，表层土壤均匀回填至营养层上表面的厚度为5～20cm。

12、与现有技术相比，本发明以下优点：

13、(1)本发明可显著提高土壤养分含量和保水保肥性能：如图1所示，本发明方法形成了原土—土壤改良剂——原土的重构土体结构，不同质地的土层结构可显著改善土壤保水性能；同时，土壤改良剂里面添加的风化煤、保水剂、农家肥等营养保水材料，能够有效改善土壤的物理结构，增加其保水保肥性能。

14、(2)本发明可有效保护土壤改良剂，节约采煤沉陷地复垦成本：本发明不同于传统的将土壤改良剂整体直接与表土混合施用的方式，而是采用局部改良的方法，先剥离表土后，将土壤改良剂与表土下方的土壤进行混合，再在土壤改良剂上方覆盖原始的表土，既可为植物生长提供充足的水分和养分，又可避免风蚀和水蚀的破坏作用，有效保护土壤改良剂，减少土壤改良剂的使用量，节约采煤沉陷地复垦成本。

15、(3)本发明通过土体重构能够减少土壤水分的蒸发量，增加土壤保水性能；通过添加土壤改良剂，改善土壤水肥条件，增加土壤微生物活性，为植物生长创造良好条件。

16、综上，本发明借助西北黄土高原矿区丰富的风化煤、农家肥资源以及保水剂材料，经过科学实验筛选合理配比后进行应用，可显著提高复垦土壤的养分含量、微生物活性、缓冲性能和保水保肥性能；施用时在土壤改良剂上方覆盖一定厚度的原土，可避免风蚀和水蚀的破坏作用，有效保护土壤改良剂，减少土壤改良剂的使用量，节约采煤沉陷地复垦成本。

技术特征：

1.一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，其特征在于，步骤s1中，风化煤、牛粪有机肥、聚丙烯酸钾和氮磷钾复合肥之间的质量比为65～75：20～30：2～4：1。

3.根据权利要求1或2所述的一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，其特征在于，步骤s2中，均匀剥离深度为5～20cm的表层土壤。

4.根据权利要求1或2所述的一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，其特征在于，步骤s3中，将配好的土壤改良剂以950～1100千克/亩的标准均匀洒布在步骤s2剥离表层土壤后的试验区土壤表面。

5.根据权利要求1或2所述的一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，其特征在于，步骤s3中，使用旋耕机对改良剂和土壤进行深度旋耕至20～30cm。

6.根据权利要求1或2所述的一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，其特征在于，步骤s4中，表层土壤均匀回填至营养层上表面的厚度为5～20cm。

技术总结本发明公开了一种黄土高原矿区采煤沉陷地复垦土壤剖面的重构方法，包括以下步骤：S1、配置改良剂：将风化煤、牛粪有机肥、聚丙烯酸钾和氮磷钾复合肥这四种原料按照一定比例进行称重，然后将四种原料充分混合均匀得到改良剂；S2、剥离表土：使用土壤剥离设备沿设计的作业路线剥离表层土壤；S3、构建营养层：将配好的土壤改良剂均匀洒布在步骤S2剥离表层土壤后的试验区土壤表面，然后使用旋耕机对改良剂和土壤进行深度旋耕构建得到营养层；S4、表土回填：将步骤S2剥离的表层土壤均匀回填至营养层上表面。该方法可显著提高复垦土壤的养分含量、微生物活性、缓冲性能和保水保肥性能，旨在提高复垦土壤生产力水平、实现复垦土地持续利用。技术研发人员：李慧,杨永强,边奇,王培俊,胡振琪受保护的技术使用者：内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18