Progress Review on the Influence of Coal Mining Subsidence on Soil Properties Based on Regional Characteristics
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摘要:
目的 从区域特征的角度出发,对我国采煤塌陷区土壤特性的现有研究进行分析,并尝试总结出区域间研究结果的异同点,以期为采煤塌陷地的修复与综合治理提供依据。 方法 采用CiteSpace和VOSviewer软件,自CNKI 和Web of Science核心数据库中选取1993 ~ 2021年采煤塌陷区土壤特性领域的相关文献,从关键词、研究区域等方面进行可视化分析。 结果 ① 近年来该领域发文数量总体呈增长趋势。② 研究区域的选择有明显的区域集中特征,依据其区域特性可划分为中东部平原区、西北风沙区、黄土沟壑区、西南山地丘陵区四个类型。③中东部平原矿区地势平坦,多位于高潜水位地区,土壤含水量受开采沉陷影响较大;黄土沟壑矿区地形多起伏,塌陷区地表变形严重,物理性黏粒减少,土壤容重减少;西北风沙矿区多位于干旱半干旱地区,生态环境脆弱,开采沉陷使得土壤细小颗粒流失,土壤容重显著降低;西南山地丘陵矿区主要分布在山区,雨量充沛,塌陷区土壤容重显著增加。 结论 煤炭开采沉陷对土壤特性的影响受多种因素的限制,使得土壤颗粒与结构、土壤含水量、土壤养分等特性发生变化,且在不同区域呈现出不同的变化规律。 Abstract:Objective The purpose of this paper is to analyze the existing research on soil characteristics of coal mining collapse areas in China from the perspective of regional characteristics, to summarize the similarities and differences of research results between regions, and to provide a basis for the restoration and comprehensive management of coal mining collapse areas. Method CiteSpace and VOSviewer software were used to select relevant literature in the field of soil properties in coal mining collapse areas from CNKI and Web of Science core databases from 1993 to 2021. Visual analysis was carried out in terms of keywords and areas of research. Result ① The number of publications in this field generally showed an increasing trend in recent years. ② The selection of the study areas had obvious regional concentration characteristics, and the regional characteristics could be divided into four types: central-eastern plain region, northwestern sandy region, loess gully region, and southwestern mountainous region. ③ The central-eastern plain mining region was flat and mostly located in the high diving area, and the soil water content was more affected by mining subsidence. The topography of the loess gully mining region was undulating, the surface deformation of the collapse area was serious, the physical clay particles were reduced, and the soil capacity decreased. The northwestern sandy mining region was mostly located in arid and semi-arid areas, the ecological environment was fragile, the mining subsidence made the loss of fine soil particles, and the soil capacity decreased significantly. The southwestern mountainous mining region was mainly distributed in the mountainous area, the rainfall is abundant, and the soil capacity of the coal mining collapse area increased significantly. Conclusion The influence of coal mining subsidence on soil properties is limited by a number of factors, resulting in changes in soil grain and structure, soil water content and soil nutrients, but showing different patterns of change in different areas. -
Key words:
- Coal mining collapse /
- Soil /
- Physicochemical property /
- Regional characteristics
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表 1 中东部平原区矿区研究
Table 1. Central-eastern plain mining region research
研究区
Study area对土壤特性的影响
Effect on soil properties兖州矿区 塌陷地上、中坡表层土壤物理性砂粒含量增加,有砂质化趋势;下坡和坡底积聚了上中坡侵蚀下移的土壤细颗粒物质。 焦作矿区 沉陷区土壤部分微生物数量、酶活性降低,赋存特征以及微生物类群的组成比例均发生了明显变化,重金属含量升高。 淮南潘北矿区 塌陷区湿地土壤的总氮、总磷含量在空间分布上呈现出从非季节性积水区向季节性积水区递减的趋势。 表 2 黄土沟壑区矿区研究
Table 2. Loess gully mining region research
研究区
Study area对土壤特性的影响
Effect on soil properties双柳矿区 塌陷区耕作土壤中的细小颗粒沿地裂缝流失严重,物理性黏粒明显减少,粗砂粒含量增加;土壤有机质含量减少。 大柳塔矿区 采煤塌陷对于土壤粘聚力有显著的影响,造成土壤抗剪强度下降。 安家岭井工矿 塌陷区土壤0 ~ 20 cm范围内的全氮和有机质含量大于原地貌,在20 cm以下的土壤中,全氮含量大于未塌陷区。 表 3 西北风沙区矿区研究
Table 3. Northwestern sandy mining region research
研究区
Study area对土壤特性的影响
Effect on soil properties祁连塔矿区 塌陷区与未塌陷区物理性黏粒含量差异显著;塌陷区土壤0 ~ 40 cm深度内全氮和全磷含量减少较多,全钾含量流失较少。 石圪台矿区 粗粉粒和中粉粒含量明显增加,细黏粒含量显著减少。 祁连塔矿区 塌陷区土壤容重表现为坡顶 < 坡中 < 坡底 < 塌陷中心;在沉陷裂缝比较密集的区域,土壤全氮和全磷有显著降低与流失。 表 4 西南山地丘陵区矿区研究
Table 4. Southwestern mountainous mining region research
研究区
Study area对土壤特性的影响
Effect on soil properties贵州百里杜鹃矿区 塌陷区土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度明显变小。黄壤土酸性减弱;土壤有机质加速分解。 重庆松藻矿区 塌陷区受损水田土壤中黏粒的含量与成土母质密切相关,孔隙度显著降低。 表 5 煤炭开采沉陷对土壤特性的影响
Table 5. Influence of coal mining subsidence on soil properties
名称
Name土壤颗粒与结构方面
Soil particles and structure土壤的含水量方面
Soil moisture content土壤化学生物特性方面
Soil chemical biological properties中东部平原矿区 土壤容重变化呈现分层特征;从沉陷盆地上坡至下坡,土壤容重是逐渐增大的,土壤变得紧实 塌陷造成潜水位相对上升,土壤通气透水性能将会变差 土壤养分含量和酶活性变化在呈现出坡顶 < 坡中 < 坡底的变化规律 黄土沟壑区矿区 土壤容重变化呈现分层特征;从沉陷盆地上坡至下坡,土壤容重是逐渐增大的,土壤变得紧实 土壤田间持水量小于未塌陷区 土壤有机质、碱解氮、速效磷含量均有不同程度减少 西北风沙区矿区 塌陷区物理性黏粒含量降低 土壤含水量总体上小于未塌陷区 土壤中氮、磷元素有所流失 西南山地丘陵区矿区 塌陷区土壤容重显著大于未塌陷区 塌陷区土壤含水量小于未塌陷区 土壤酸碱度及微环境发生改变,微生物活性增强 -
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