黄河底泥基植生基材用于矿区生态修复的效果研究

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-03-15 18:22:04

作者

宋亮赵冰琴夏栋吴欣胡鑫凯许文年包海龙
单位

防灾减灾湖北省重点实验室（三峡大学）三峡大学水泥基生态修复技术湖北省工程研究中心三峡大学水利与环境学院蒙草生态环境（集团）股份有限公司
摘要

表土资源的严重短缺是黄河流域矿区生态修复的主要限制因素，黄河底泥又是水土流失的部分土壤颗粒，具有重要的生态利用价值。本研究以黄河底泥替代自然土壤，采用普通硅酸盐水泥为黏结剂，在此基础上添加不同比例的水泥和破碎玉米秸秆以及多种外源改性材料进行植生基材制备，采用正交试验在乌海市苏海图矿区堆填场边坡进行原位试验。通过测定植生基材水分、强度特性和监测植物生理特性来评价黄河底泥基植生基材用于矿区生态修复的效果。结果表明：①与CK处理相比，水泥作为硬性材料可增强基材强度，提高范围为0.62～1.67倍，但6%高水泥掺量会使得基材干燥收缩，内摩擦角降低1.2°～4.1°，并且会对植物出苗和前期生长阶段产生抑制作用。②黄河底泥为粉质砂土，容重大孔隙少，有机物料的加入可显著改善基材孔隙结构，提高基材12.57%～15.88%的最大吸持贮水量，并且使得土壤水分入渗速率提高35.56%，有利于植物根系以及植株的发育。此外，纤维状秸秆在一定程度上可提高基材延性，抑制基材裂缝的延伸和扩展。在水泥和有机物料均为4%时，基材黏聚力达到峰值25.17 kPa。③相关性分析和PLS-PM综合分析表明，植物生理特性在外源物质的直接作用和基材物理特性的间接作用下，除植株高度外，其余指标方差均>0.7，总体植生情况能够满足边坡生态修复的要求，且植物后期处于较为稳定的生长状态。④综合考虑，当水泥和有机物料掺量均维持在4%时，可使黄河底泥基植生基材蓄水持水能力和力学性能达到最佳，并且适用于水土资源短缺的矿区边坡生态修复和植物生长。该研究结果可推广到黄河流域其他涉及清淤的湖库区，对黄河流域生态保护修复具有重要作用。
关键词

黄河底泥植生基材保水性能强度特征植生效果
文章目录

0引言
1.材料与方法
1.1试验材料
1.2试验设计
1.3指标测定
1.4数据处理与分析
2.结果与分析
2.1不同处理对基材物理性质的影响
2.2不同处理对基材力学性质的影响
2.2.1剪切应力-位移关系分析
2.2.2抗剪强度参数分析
2.2.3无侧限抗压强度分析
2.3不同处理基材对垂穗披碱草植生特性的影响
2.3.1不同处理基材对垂穗披碱草出芽率及叶绿素含量的影响
2.3.2不同处理基材对垂穗披碱草植株高度及生物量的影响
2.4相关性分析
2.5 PLS-PM分析
3.讨论
3.1外源物质对基材水分、强度特征的影响
3.2外源物质对植物生理特性的影响
3.3外源物质对植生基材的综合作用
4.结论与展望
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