张雅馥，王金满,2，王敬朋，冯丁饶，李万智，朱秋萍

生物炭添加对矿区压实土壤水力特性的影响

张雅馥1，王金满1,2※，王敬朋1，冯丁饶1，李万智1，朱秋萍1

（1. 中国地质大学（北京）土地科学技术学院，北京 100083；2. 自然资源部土地整治重点实验室，北京 100035）

中国黄土高原大型露天煤矿开采导致土壤质量下降，生物炭作为环境友好型土壤改良剂，在改善农田土壤质量中应用广泛，但在有关矿区压实土壤改良的研究中不够深入。为此，该研究通过室内试验分析不同粒径的生物炭在不同添加量下对矿区排土场压实土壤水力特性的影响。试验采用4种粒径（>1～2、>0.25～1、0.10～0.25、<0.10 mm）与4种添加量（0、4、8、16 g/kg）的生物炭，设计5种压实条件（容重分别为1.3、1.4、1.5、1.6、1.7g/cm3），并利用van Genuchten模型（VG模型）拟合土壤水分特征曲线。结果表明，添加生物炭后土壤水分特征曲线的相关系数均在0.960以上，标准差均小于0.015，说明VG模型适用于拟合添加生物炭后的土壤水分特征曲线。随着生物炭添加量的增加，土壤孔隙分布明显改变，形成了大量大孔隙和中孔隙，土壤的持水能力提高。在低容重（1.3、1.4 g/cm3）条件下，生物炭粒径越大（0.25～2 mm）添加量越高（8、16 g/kg），土壤持水、保水效果越明显；在高容重（1.5、1.6、1.7 g/cm3）条件下，小粒径（<0.25 mm）和较低的生物炭添加量（4、8 g/kg）则表现出较好的持水能力。对于不同压实条件的排土场土壤，有针对性地施用生物炭，将有效提高土壤持水保水能力，提高土壤中植物的有效利用水分。

生物炭；土壤含水率；土壤改良剂；采矿；土壤水分特征曲线；土壤压实

0 引 言

煤炭开采是促进中国经济快速发展重要的人为过程之一，其为经济社会发展做出巨大贡献的同时也对中国的生态环境造成了严重的影响[1]。中国大型矿产资源主要分布在生态脆弱的干旱、半干旱地区，而山西晋北煤炭基地更是由于具有丰富的资源赋存且煤质优良，成为煤炭基地重点建设区域。由于晋北煤炭基地地处黄土高原东部，露天煤矿的开采直接造成矿区土壤-植被系统的严重退化，且复垦后土壤未经熟腐，营养元素缺乏，土地贫瘠，亟需开展生态修复[2-3]。

由于土壤与植物生长密切相关，已有研究大都聚焦于农业活动中的土壤压实问题[4]，但对于人为因素（矿产开发、林业采伐、城市建设等）造成的土壤压实关注较少。人为因素造成的土壤压实往往强度较大，土壤修复的难度和时间相对更长[5]。随着……