礦山排土場(chǎng)邊坡植被恢復(fù)過(guò)程中土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制
2023-02-27 07:27:32劉寶昌
劉寶昌，劉 暢，王 凱，劉 鋒
(1.長(zhǎng)春建筑學(xué)院 建筑與規(guī)劃學(xué)院， 長(zhǎng)春 130607； 2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 遼寧 阜新 123000； 3.中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司， 沈陽(yáng) 110016)
0 引言
中國(guó)是世界最大的煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)。雖然，近年來(lái)新興能源逐漸取代化石能源，但傳統(tǒng)化石能源在開采過(guò)程中形成了大量土地破壞及污染問(wèn)題，仍未得到有效解決。在我國(guó)制定“2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”目標(biāo)的背景下，如何協(xié)助企業(yè)解決污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，成為企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展的關(guān)鍵[2]。煤礦開采不僅會(huì)生產(chǎn)煤炭資源，同時(shí)，在開采過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)大量采礦廢棄物[3]，包括表層土壤及不同年代形成的巖石成分等，這些廢棄物在當(dāng)時(shí)的歷史條件下無(wú)法被充分利用，只能堆積在地表，經(jīng)過(guò)幾十年的積累形成了巨大的山體，稱為排土場(chǎng)。排土場(chǎng)侵占了大量土地，污染土壤、地下水和空氣，特別是排土場(chǎng)邊坡土壤穩(wěn)定性差，易發(fā)生水土流失等地質(zhì)災(zāi)害[4]。
近年來(lái)，關(guān)于排土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境治理方面的研究越來(lái)越受到重視[5]。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，其穩(wěn)定性與水土流失緊密相關(guān)，是表征土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[6]。土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性受土壤類型、有機(jī)質(zhì)、物理性黏粒、微生物、耕作及利用方式等多種因素影響。傳統(tǒng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性研究方法由于操作便捷而被廣泛使用，但研究結(jié)果難以揭示土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制。Le Bissonnais法(LB法)基于土壤團(tuán)聚體的主要破碎機(jī)制，提出可區(qū)分出不同破碎機(jī)制的測(cè)定方法，包括快速濕潤(rùn)(fast wetting,FW)、慢速濕潤(rùn)(slow wetting,SW)和預(yù)濕后擾動(dòng)(wet stirring,WS)3種處理方式[7]。該方法在研究土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制方面得到廣泛應(yīng)用并已取得大量成果，如在黃土高原農(nóng)田[8]及林地[9]、東北黑土[10]、南方紅壤[11]、石灰性土[12]和富鐵土[13]以及石漠化區(qū)[14]、喀斯特區(qū)[15]、三峽庫(kù)區(qū)[16]等。然而，對(duì)于破壞嚴(yán)重、成分復(fù)雜的排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制仍未見(jiàn)報(bào)道。因而，本研究以礦山排土場(chǎng)邊坡為對(duì)象，采用LB法分析坡位、坡向和恢復(fù)時(shí)間對(duì)土壤團(tuán)聚體分布和穩(wěn)定性的影響，分析排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體的破碎機(jī)制和穩(wěn)定性能，為治理排土場(chǎng)水土流失及生態(tài)重建提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究地區(qū)與研究方法
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)位于遼寧省阜新市海州露天礦排土場(chǎng)(121°38′33″E,41°57′16″N)，該區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫7～10 ℃，降水量400～550 mm，主要集中于7～9月。土壤以淋溶褐色土和褐土性土為主。排土場(chǎng)往往堆積成坡度為35°、坡長(zhǎng)約60 m的梯形山體，邊坡土層約10 cm，基質(zhì)除地帶性土壤外，還夾雜著采煤廢棄物，如粉沙巖、礫巖、頁(yè)巖等[4]。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2015年7～8月，在海州露天礦排土場(chǎng)邊坡，選擇自然恢復(fù)3、5、10年的陰坡及恢復(fù)5、10年的陽(yáng)坡。每個(gè)坡面平均分成坡上、坡中和坡下3部分。每個(gè)坡位作為一個(gè)研究樣地，共計(jì)15個(gè)樣地。在不同樣地分別按照S型隨機(jī)采集土壤樣品，每個(gè)樣地設(shè)5個(gè)重復(fù)。采集0～10 cm的原狀土，剔除植物根系和小石塊等雜質(zhì)，放于通風(fēng)透氣處自然風(fēng)干。
根據(jù)LB法的3種篩分方法[7,11]，研究不同條件(暴雨、小雨、機(jī)械擾動(dòng))對(duì)排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體的破壞機(jī)制。篩選出粒徑3～5 mm團(tuán)聚體，在40 ℃烘箱中烘干至恒重，各處理分別稱取土樣5 g。① 快速濕潤(rùn)：團(tuán)聚體迅速浸入純水中，10 min后，吸取多余水分，模擬暴雨下土壤快速濕潤(rùn)過(guò)程；② 慢速濕潤(rùn)：團(tuán)聚體放置于濾紙上，沿濾紙邊緣緩慢滴加無(wú)水乙醇，團(tuán)聚體完全浸濕后靜置30 min，模擬小雨下土壤慢速濕潤(rùn)過(guò)程；③ 預(yù)濕后擾動(dòng)：用無(wú)水乙醇浸沒(méi)團(tuán)聚體10 min，吸出多余乙醇，轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，加水至200 mL，封口后勻速震蕩20次，靜置30 min，除去多余水分，模擬預(yù)濕后土壤的人為擾動(dòng)過(guò)程。3種處理后分別將土樣放入2、1、0.5、0.25、0.1和0.05 mm的套篩中，在乙醇中上下振蕩5次，將各篩上的團(tuán)聚體洗入蒸發(fā)皿內(nèi)，烘干稱重。
1.3 數(shù)據(jù)處理
土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑(mean weight diameter,MWD)的計(jì)算公式為：
(1)
式中：xi為各粒徑土壤團(tuán)聚體的平均直徑(mm)；wi為各粒徑土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量百分比(%)。
為了比較排土場(chǎng)邊坡土壤不同處理下團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制，計(jì)算相對(duì)糊化指數(shù)(relative dissipation index,RSI)和相對(duì)機(jī)械破碎指數(shù)(relative mechanical crushing index,RMI)：
RSI=(MWDSW-MWDFW)/MWDSW×100
(2)
RMI=(MWDSW-MWDWS)/MWDSW×100
(3)
式中：MWDSW為慢速濕潤(rùn)處理的MWD，MWDFW為快速濕潤(rùn)處理的MWD，MWDWS為預(yù)濕后擾動(dòng)處理的MWD。根據(jù)RSI和RMI解釋排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性機(jī)制。RSI可反映土壤濕潤(rùn)速度快的情況下，孔隙中空氣受壓而造成團(tuán)聚體分散；RMI可反映雨滴打擊、耕作、根系穿透等外應(yīng)力作用下的團(tuán)聚體穩(wěn)定性[17]。RSI和RMI越低，團(tuán)聚體穩(wěn)定性越強(qiáng)。
排土場(chǎng)邊坡的不同坡位、不同坡向和不同恢復(fù)年限，以及3種不同處理方法間的土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑的差異，采用單因素方差(One-Way ANOVA)分析，運(yùn)用Duncan檢驗(yàn)方法進(jìn)行多重比較。相對(duì)糊化指數(shù)與相對(duì)機(jī)械破碎指數(shù)間的差異采用T檢驗(yàn)法。所有數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件完成。
2 結(jié)果與分析
2.1 快速濕潤(rùn)法下排土場(chǎng)邊坡的土壤團(tuán)聚體組成
快速濕潤(rùn)法模擬了土壤在快速濕潤(rùn)下的團(tuán)聚體崩解作用，主要反映團(tuán)聚體崩解的消散機(jī)制。快速濕潤(rùn)處理的土壤團(tuán)聚體粒徑分布(圖1)主要以>2 mm團(tuán)聚體為主，變化幅度在50.99%～76.77%；其次是粒徑2-1 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體，分別在6.98%～15.36%和5.44%～17.85%之間；而粒徑1-0.5 mm、0.5-0.25 mm、0.1-0.05 mm及<0.05 mm團(tuán)聚體較少，含量變化范圍分別為1.37%～4.90%、3.21%～7.81%、1.08%～4.06%和1.80%～6.53%。
圖1 快速濕潤(rùn)法處理后排土場(chǎng)坡面土壤團(tuán)聚體粒徑分布
在恢復(fù)3年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)5年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑2-1 mm、1-0.5 mm和0.5-0.25 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)10年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑0.5-0.25 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)5年陽(yáng)坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑0.5-0.25 mm、0.25-0.1 mm、0.1-0.05 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)10年陽(yáng)坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑1-0.5 mm、0.5-0.25 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少。
粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)5年陰坡大于陽(yáng)坡，粒徑<0.05 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)5年陰坡小于陽(yáng)坡；粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)10年陰坡大于陽(yáng)坡，粒徑2-1 mm和0.1-0.05 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)10年陰坡小于陽(yáng)坡。隨著恢復(fù)年限增加，陰坡粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量逐漸增加；陽(yáng)坡粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少。
2.2 慢速濕潤(rùn)法下排土場(chǎng)邊坡的土壤團(tuán)聚體組成
慢速濕潤(rùn)法反映了土壤慢速濕潤(rùn)過(guò)程中土壤粘粒膨脹引起的團(tuán)聚體崩解作用。慢速濕潤(rùn)處理的土壤團(tuán)聚體粒徑分布(圖2)主要以>2 mm團(tuán)聚體為主，變化幅度在81.75%～95.51%；其次是粒徑2-1 mm團(tuán)聚體，在1.88%～14.88%之間；而粒徑1-0.5 mm、0.5-0.25 mm、0.25-0.1 mm、0.1-0.05 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體較少，含量變化范圍分別為0.16%～1.07%、0.24%～1.99%、0.40%～4.36%、0.09%～0.76%和0.30%～3.44%。
圖2 慢速濕潤(rùn)法處理后排土場(chǎng)坡面土壤團(tuán)聚體粒徑分布
在恢復(fù)3年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑2-1 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)5年陰坡，從坡上到坡下粒徑0.25-0.1 mm、0.1-0.05 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)10年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑2-1 mm、0.5-0.25 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)5年陽(yáng)坡，從坡上到坡下粒徑2-1 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑1-0.5 mm、0.5-0.25 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)10年陽(yáng)坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑1-0.5 mm和0.1-0.05 mm團(tuán)聚體含量減少。
粒徑>2 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)5年陰坡大于陽(yáng)坡，而粒徑2-1 mm、0.5-0.25 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)5年陰坡小于陽(yáng)坡；粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)10年陰坡大于陽(yáng)坡，而粒徑0.25-0.1 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)10年陰坡小于陽(yáng)坡。隨著恢復(fù)年限增加，陰坡粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量呈增加趨勢(shì)；陽(yáng)坡粒徑>2 mm和<0.05 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑2-1 mm、0.5-0.25 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量減少。
2.3 預(yù)濕后擾動(dòng)法下排土場(chǎng)邊坡的土壤團(tuán)聚體組成
預(yù)濕后擾動(dòng)法應(yīng)用乙醇濕潤(rùn)團(tuán)聚體，主要反映了團(tuán)聚體在機(jī)械擾動(dòng)下的崩解作用。預(yù)濕后擾動(dòng)處理的土壤團(tuán)聚體粒徑分布(圖3)主要以>2 mm團(tuán)聚體為主，變化幅度在44.50%～78.53%；其次是粒徑2-1 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體，分別在6.19%～18.14%和5.91%～22.95%之間；而粒徑1-0.5 mm、0.5-0.25 mm、0.1-0.05 mm及<0.05 mm團(tuán)聚體較少，含量變化范圍分別為1.53%～6.27%、3.44%～10.71%、0.75%～1.85%和2.03%～1.93%。
圖3 預(yù)濕后擾動(dòng)法處理后排土場(chǎng)坡面土壤團(tuán)聚體粒徑分布
在恢復(fù)3年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑2-1 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)5年陰坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑2-1 mm、1-0.5 mm、0.5-0.25 mm、0.25-0.1 mm和0.1-0.05 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)10年陰坡，從坡上到坡下粒徑0.1-0.05 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑1-0.5 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)5年陽(yáng)坡，從坡上到坡下粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑1-0.5 mm、0.5-0.25 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量減少；在恢復(fù)10年陽(yáng)坡，從坡上到坡下粒徑1-0.5、0.5-0.25、0.25-0.1、0.1-0.05、<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少。
粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)5年陰坡大于陽(yáng)坡，而粒徑1-0.5 mm和0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)5年陰坡小于陽(yáng)坡；粒徑2-1 mm團(tuán)聚體含量在恢復(fù)10年陰坡大于陽(yáng)坡。隨著恢復(fù)年限增加，陰坡粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量呈增加趨勢(shì)，粒徑0.25-0.1 mm團(tuán)聚體含量減少；陽(yáng)坡粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量增加，粒徑1-0.5、0.25-0.1、0.1-0.05和<0.05 mm團(tuán)聚體含量減少。
2.4 排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制
團(tuán)聚體的MWD常用于分析團(tuán)聚體分布特征，其值越大，土壤團(tuán)聚度越高，穩(wěn)定性越強(qiáng)。由表1可知，在恢復(fù)3年陰坡的坡上、坡中和坡下，恢復(fù)5年和10年陰坡的坡上和坡下，恢復(fù)5年陽(yáng)坡的坡中和坡下以及恢復(fù)10年陽(yáng)坡的坡上和坡下，MWDSW>MWDFW和MWDWS(P<0.05)，而MWDFW與MWDWS間無(wú)顯著差異(P>0.05)。在恢復(fù)5年和10年陰坡的坡中以及恢復(fù)5年陽(yáng)坡的坡上，MWDSW>MWDFW>MWDWS(P<0.05)。在恢復(fù)10年陽(yáng)坡的坡下，MWDSW>MWDWS>MWDFW(P<0.05)。
快速濕潤(rùn)處理下，土壤團(tuán)聚體MWDFW在恢復(fù)3年陰坡的不同坡位間無(wú)顯著差異(P>0.05)，在恢復(fù)5年陰坡表現(xiàn)為坡中和坡下>坡上(P<0.05)，在恢復(fù)10年陰坡從坡上到坡下呈增加趨勢(shì)；MWDFW在恢復(fù)5年陽(yáng)坡從坡上到坡下顯著增加(P<0.05)，在恢復(fù)10年陽(yáng)坡表現(xiàn)為坡中和坡下>坡上(P<0.05)。排土場(chǎng)恢復(fù)5年時(shí)，坡上和坡中的土壤團(tuán)MWDFW在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)，在坡下不同坡向間無(wú)顯著差異(P>0.05)；恢復(fù)10年時(shí)，坡上的土壤團(tuán)聚體MWDFW在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)，在坡中和坡下不同坡向間無(wú)顯著差異(P>0.05)。總的來(lái)說(shuō)，隨著恢復(fù)年限增加，排土場(chǎng)陰坡和陽(yáng)坡土壤團(tuán)聚體MWDFW均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)(表1)。
慢速濕潤(rùn)處理下，在恢復(fù)3、5年的陰坡，土壤團(tuán)聚體MWDSW從坡上到坡下呈增加趨勢(shì)，在恢復(fù)10年陰坡表現(xiàn)為坡中和坡下>坡上(P<0.05)；在恢復(fù)5年陽(yáng)坡團(tuán)聚體MWDSW在不同坡位間無(wú)顯著差異(P>0.05)，在恢復(fù)10年陽(yáng)坡從坡上到坡下表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。排土場(chǎng)恢復(fù)5年時(shí)，土壤團(tuán)聚體MWDSW在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)；恢復(fù)10年時(shí)，坡下的土壤團(tuán)聚體MWDSW在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)，在坡上和坡中不同坡向間無(wú)顯著差異(P>0.05)。隨著恢復(fù)年限增加，排土場(chǎng)陰坡土壤團(tuán)聚體MWDSW變化不顯著(P>0.05)，而陽(yáng)坡呈增加趨勢(shì)(表1)。
預(yù)濕后擾動(dòng)處理下，在恢復(fù)3年的陰坡，土壤團(tuán)聚體MWDWS從坡上到坡下呈增加趨勢(shì)，在恢復(fù)5、10年陰坡表現(xiàn)為坡下>坡上和坡中(P<0.05)；在恢復(fù)5年陽(yáng)坡團(tuán)聚體MWDWS從坡上到坡下顯著增加(P<0.05)，在恢復(fù)10年陽(yáng)坡表現(xiàn)為坡下>坡上和坡中(P<0.05)。排土場(chǎng)恢復(fù)5年時(shí)，坡上土壤團(tuán)聚體MWDWS在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)，在坡中和坡下不同坡向間無(wú)顯著差異(P>0.05)；恢復(fù)10年時(shí)，不同坡向間無(wú)顯著差異(P>0.05)。總的來(lái)說(shuō)，隨著恢復(fù)年限增加，排土場(chǎng)土壤團(tuán)聚體MWDWS呈增加趨勢(shì)(表1)。
RSI和RMI越低，則團(tuán)聚體遇水崩解和受外力破壞的敏感性越低，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性越強(qiáng)。由表1可知，總的來(lái)說(shuō)，RSI和RMI從坡上到坡下逐漸降低，而在不同坡向間變化不顯著(P>0.05)，隨著恢復(fù)年限增加呈下降趨勢(shì)。同時(shí)RSI和RMI間的差異還能表明坡面團(tuán)聚體穩(wěn)定性機(jī)制。在恢復(fù)3年陰坡的坡上、坡中和坡下，恢復(fù)5、10年陰坡的坡上和坡下及恢復(fù)10年陽(yáng)坡的坡上，RSI和RMI間無(wú)顯著差異(P>0.05)；在恢復(fù)5年和10年陰坡的坡中、恢復(fù)5年陽(yáng)坡的坡上、坡中和坡下及恢復(fù)10年陽(yáng)坡的坡中，RSI
表1 排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性
3 討論與結(jié)論
排土場(chǎng)邊坡土壤發(fā)育過(guò)程中受到重力和水力侵蝕的影響，土壤顆粒從坡上向坡下不斷向下移動(dòng)，同時(shí)有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分離子也隨著徑流和泥沙向下運(yùn)移。所以，坡下土層較厚，肥力較高，有利于形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及植被恢復(fù)[18]。粒徑>2 mm團(tuán)聚體含量從坡上到坡下逐漸增加，穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。LB法對(duì)土壤團(tuán)聚體破壞的3種機(jī)制中，土壤孔隙中的氣泡爆破產(chǎn)生的消散作用、粘粒膨脹作用和機(jī)械擾動(dòng)均在坡上更強(qiáng)，這可能由于坡上水土流失更多，侵蝕更加嚴(yán)重，植被覆蓋較少，水力及風(fēng)力侵蝕作用導(dǎo)致土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)難以形成，植被恢復(fù)困難。因而，坡上是排土場(chǎng)邊坡生態(tài)恢復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域，可以采用掛網(wǎng)、修筑魚鱗坑等措施減少水土流失，保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)，種植草冠，添加肥料，盡快促進(jìn)植物群落形成。
排土場(chǎng)自然恢復(fù)10年后，坡上的土壤團(tuán)聚體MWDFW在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)，說(shuō)明陰坡坡上對(duì)于暴雨條件下消散作用的團(tuán)聚體穩(wěn)定性更強(qiáng)，而陽(yáng)坡土壤團(tuán)聚體更易發(fā)生“氣爆”而引起崩解。坡下的土壤團(tuán)聚體MWDSW在陰坡>陽(yáng)坡(P<0.05)，說(shuō)明陰坡坡下對(duì)于連陰雨或者滴灌等條件下土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性更強(qiáng)，而陽(yáng)坡土壤團(tuán)聚體受黏粒膨脹破壞更嚴(yán)重。這可能由于排土場(chǎng)陰坡太陽(yáng)輻射相對(duì)較少，土壤水分含量較高，有利于植物生長(zhǎng)[18]，植被覆蓋保護(hù)了土壤被暴雨及連陰雨的破壞，從而導(dǎo)致陰坡土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性高于陽(yáng)坡[5]。
隨著排土場(chǎng)恢復(fù)自然年限增加，土壤團(tuán)聚體MWDFW、MWDSW和MWDWS均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)(表1)，說(shuō)明土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)。這可能由于植被自然恢復(fù)過(guò)程中，隨著植物在排土場(chǎng)定居，植物根系能分泌糖類、有機(jī)酸等可作為團(tuán)聚體的膠結(jié)劑[19]，同時(shí)枯落物腐爛分解能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而促進(jìn)團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化及形成過(guò)程[20]。在排土場(chǎng)不同坡位和坡向，土壤團(tuán)聚體的破壞機(jī)制不同。總的來(lái)說(shuō)，MWDSW>MWDFW和MWDWS(P<0.05)，說(shuō)明連陰雨或者滴灌等條件下引發(fā)的黏粒膨脹對(duì)排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體的破壞作用較小，而消散和機(jī)械外力作用是團(tuán)聚體破壞的2種主要機(jī)制。在恢復(fù)3年陰坡、恢復(fù)5年和10年陰坡坡上和坡下及恢復(fù)10年陽(yáng)坡坡上，RSI和RMI間無(wú)顯著差異(P>0.05)；說(shuō)明該區(qū)域受消散和機(jī)械外力作用的影響相似。在恢復(fù)5年和10年陰坡坡中、恢復(fù)5年陽(yáng)坡及恢復(fù)10年陽(yáng)坡坡中，RSI
排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與土壤有機(jī)碳含量顯著相關(guān)。土壤有機(jī)碳是影響土壤團(tuán)聚形成及穩(wěn)定性最重要的因素。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量秸稈等廢棄物被隨意丟棄及焚燒，產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因而，可以考慮通過(guò)“以廢治廢”的方法，利用秸稈等生物質(zhì)制成生物炭提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。穩(wěn)定的土壤團(tuán)聚體能固持更多碳，防止暴雨及耕作等對(duì)礦山排土場(chǎng)邊坡土壤團(tuán)聚體的破壞，可有效儲(chǔ)存土壤碳。
