煤礦區(qū)重構(gòu)土壤有機碳變化及土壤呼吸特征

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 煤礦區(qū)重構(gòu)土壤 1
1.1.1 重構(gòu)土壤 1
1.1.2 煤矸石充填重構(gòu)土壤 4
1.2 土壤有機碳庫 7
1.2.1 土壤有機碳 7
1.2.2 土壤腐殖質(zhì) 11
1.2.3 區(qū)域碳足跡和碳承載力 15
1.3 土壤呼吸 20
1.3.1 土壤呼吸的概念 20
1.3.2 土壤呼吸的環(huán)境影響因子 21
1.3.3 土壤呼吸的動態(tài)變化 23
1.3.4 根系呼吸及其關(guān)鍵影響因子 24
第2章 土壤重構(gòu)基質(zhì)（煤矸石）特征 28
2.1 煤矸石理化性質(zhì) 28
2.1.1 外觀特征描述 28
2.1.2 顆粒與巖性 29
2.1.3 煤矸石礦物成分特征 32
2.1.4 主要化學成分特征 34
2.2 煤矸石水力學特征 36
2.2.1 煤矸石水分特征參數(shù) 36
2.2.2 煤矸石層水分豎直上移特征 39
2.3 煤矸石導氣率性質(zhì) 43
2.3.1 煤矸石導氣率 43
2.3.2 煤矸石組分對其導氣率的影響 44
2.4 煤矸石熱擴散系數(shù) 47
2.5 本章小結(jié) 48
第3章 重構(gòu)土壤含水量、溫度與CO2氣體濃度剖面變化 49
3.1 實驗設(shè)計 49
3.1.1 重構(gòu)土壤水氣熱耦合運移室內(nèi)模擬系統(tǒng) 49
3.1.2 現(xiàn)場重構(gòu)土壤剖面溫度變化 50
3.2 重構(gòu)土壤剖面含水量及水分再分布 52
3.2.1 重構(gòu)土壤剖面含水量分布 52
3.2.2 重構(gòu)土壤剖面水分再分布過程 52
3.3 重構(gòu)土壤熱傳遞 54
3.3.1 室內(nèi)重構(gòu)土壤剖面溫度日變化 54
3.3.2 現(xiàn)場重構(gòu)土壤剖面溫度變化 55
3.3.3 煤矸石層對重構(gòu)土壤溫度的影響及覆土厚度的估算 57
3.4 重構(gòu)土壤剖面氣體運動規(guī)律 59
3.4.1 表土質(zhì)地及充填基質(zhì)對重構(gòu)土壤導氣率的影響 59
3.4.2 重構(gòu)土壤導氣率的估算 61
3.4.3 重構(gòu)土壤剖面CO2濃度日變化 62
3.4.4 通氣對重構(gòu)土壤剖面CO2濃度的影響 63
3.5 重構(gòu)土壤水氣運移模擬 65
3.5.1 非飽和土壤水分運動方程 65
3.5.2 模型參數(shù) 65
3.5.3 重構(gòu)土壤剖面含水量模擬 66
3.5.4 重構(gòu)土壤剖面水分再分布過程模擬 66
3.6 底部供熱對重構(gòu)土壤水氣熱運移的影響 67
3.6.1 底部供熱對重構(gòu)土壤剖面溫度的影響 67
3.6.2 溫度梯度對重構(gòu)土壤水分運動的影響 69
3.6.3 溫度梯度對重構(gòu)土壤氣體運動的影響 70
3.7 本章小結(jié) 71
第4章 重構(gòu)土壤有機碳及其活性組分分布與變化 73
4.1 有機碳及其活性組分的空間分布特征 73
4.1.1 研究區(qū)概況與實驗方法 73
4.1.2 重構(gòu)土壤主要理化性質(zhì) 74
4.1.3 土壤有機碳分布特征 75
4.1.4 土壤微生物生物量碳分布特征 76
4.1.5 土壤可溶性有機碳分布特征 76
4.1.6 土壤活性有機碳與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系 77
4.1.7 土壤活性有機碳組分及其影響因素 78
4.1.8 土壤活性有機碳組分的分布特征 78
4.2 覆土厚度和植被對有機碳分布的影響 79
4.2.1 研究區(qū)概況與實驗方法 79
4.2.2 土壤有機碳、微生物生物量碳測定與計算方法 84
4.2.3 覆土厚度和植被對土壤有機碳分布的影響 85
4.2.4 生態(tài)修復區(qū)復墾土壤有機碳活性組分含量與分布 89
4.3 有機碳礦化的速率 94
4.3.1 研究區(qū)概況 94
4.3.2 采樣與實驗 95
4.3.3 有機碳礦化的動態(tài)特征 96
4.4 本章小結(jié) 102
第5章 腐殖質(zhì)含量變化對土壤剖面溫度與CO2濃度的響應(yīng) 104
5.1 研究區(qū)概況與研究方法 104
5.1.1 研究區(qū)概況 104
5.1.2 研究方法 105
5.1.3 測定方法 108
5.2 煤矸石充填復墾土壤理化性質(zhì)空間分布 110
5.2.1 復墾土壤理化性質(zhì) 110
5.2.2 腐殖質(zhì)空間分布規(guī)律 114
5.2.3 土壤腐殖質(zhì)的影響因素分析 118
5.3 復墾土壤腐殖質(zhì)氧化對CO2氣體的響應(yīng) 121
5.3.1 土壤剖面CO2分布 121
5.3.2 供氣處理對土壤腐殖質(zhì)組分的影響 123
5.3.3 土壤微生物生物量碳變化對腐殖質(zhì)氧化分解的影響 129
5.4 復墾土壤腐殖質(zhì)氧化對溫度的響應(yīng) 131
5.4.1 實驗水氣熱變化 131
5.4.2 不同底部供熱條件下腐殖質(zhì)組分變化 134
5.4.3 土壤有機碳變化 141
5.5 本章小結(jié) 142
第6章 重構(gòu)土壤呼吸變化及其環(huán)境影響因子 144
6.1 土壤呼吸日變化和季節(jié)變化 144
6.1.1 土壤呼吸監(jiān)測區(qū)域及測量方法 144
6.1.2 根系呼吸測定方法 146
6.2 土壤呼吸日變化和季節(jié)變化 146
6.2.1 土壤呼吸速率的日變化 146
6.2.2 重構(gòu)土壤呼吸速率與對照區(qū)的對比 150
6.2.3 不同時刻土壤呼吸速率與日均值的比較 153
6.2.4 土壤呼吸速率的月變化 154
6.2.5 土壤呼吸速率的月均值 156
6.3 土壤溫度和濕度的變化特征 157
6.3.1 土壤溫度的變化特征 157
6.3.2 土壤濕度的變化特征 163
6.4 環(huán)境因子對土壤呼吸的影響 165
6.4.1 土壤溫度對土壤呼吸的影響 165
6.4.2 土壤濕度對土壤呼吸的影響 166
6.4.3 土壤溫度和濕度對土壤呼吸的綜合影響 168
6.5 非生長季的根系呼吸變化特征 169
6.5.1 不同覆土厚度條件下根系呼吸速率和土壤溫度日變化特征 169
6.5.2 根系呼吸速率和土壤溫度與濕度非生長季動態(tài)變化特征 171
6.5.3 根系呼吸速率動態(tài)變化對溫度與濕度的響應(yīng) 173
6.5.4 根系呼吸對土壤呼吸總量的貢獻 175
6.6 本章小結(jié) 176
參考文獻 178