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淮南是我国重要的煤炭能源基地,煤炭资源开发利用促进了淮南经济的发展,同时也引发了土地塌陷、煤矸石大量堆存等生态环境问题。淮南矿区采用煤矸石充填塌陷地已有几十年历史,但煤矸石充填土地复垦的研究甚少。本文在较系统总结国内外矿区复垦土壤质量研究的基础上,以淮南新庄孜和潘一矿复垦区为研究区域,通过对研究区域及周边复垦时间、覆土厚度、植被分布等情况的调查,确定在两个复垦区中采集土壤及煤矸石样本的范围。本次试验共采集土壤样本102个,煤矸石样本16个,植物样本8个,重点进行了3个方面分析研究。1、复垦区煤矸石特征研究结合现场实测与室内实验,系统研究了复垦区煤矸石的理化性质和重金属的含量。结果表明：(1)煤矸石的含水率较低,所测样品均小于5%,低于正常农田值。其PH值均大于8,偏碱性。(2)与土壤养分国家分级标准对比,新庄孜复垦区速效钾含量丰富,两复垦区的速效磷和碱解氮都处于缺乏状态；有机质含量较丰富。(3)两矿复垦区煤矸石重金属含量基本上都高于淮南土壤背景值,但都低于国家土壤环境质量二级标准。2、复垦区土壤的特征研究(1)与对照区土壤性质相比,复垦区土壤含水率、有机质、速效钾、速效磷、碱解氮含量均偏低,复垦区土壤含水率总体在6%-11%之间,基本适合作物生长,但部分区域处于较低水平。表层土壤的含水率普遍高于下层土壤；(2)在新庄孜矿复垦区,根据图14分析得出：用于种植农作物的区域土壤理化指标优于种植树木的区域,人为的田间管理和施肥有利于复垦区土壤肥力的恢复。(3)根据图23-图34,复垦区土壤样本所测试的六种重金属元素Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd中的有四种重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量高于淮南土壤背景值,但低于国家土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)。Cr、Cd部分样品含量高于国家土壤环境质量二级标准,新庄孜复垦区三层样品超标率从上到下依次为25%、12.5%、12.5和75%、87.5%、87.5%；潘一矿复垦区三层样品超标率从上到下依次为12.5%、25%、0和75%、62.5%、75%。3、煤矸石充填对复垦植物的影响(1)运用土壤生产力指数的修正模型MPI对复垦区进行生产力评价,结果表明：复垦区土壤的生产力只达到对照区的65.26%。(2)分析煤矸石中重金属和复垦土壤中重金属含量的关系,结果表明：充填煤矸石中的重金属具有向复垦土壤中迁移的可能性,但除了Cd和Cr有污染之外,复垦土壤中Cu、Zn、Ni、Pb都没有超过国家土壤环境质量二级标准,也就是说煤矸石中重金属迁移和累积污染是个缓慢的过程,煤矸石中重金属除Cd和Cr之外,其余4种重金属未对复垦土壤造成健康污染。(3)研究复垦土壤和植物根系中重金属含量的关系,结果表明：植物根系吸收重金属跟土壤中重金属含量不成正比关系,这主要取决植物自身吸收重金属能力的大小,但是土壤中的PH、含水量、有机质、其他养分、微生物等都影响根际土壤中重金属有效性,从而影响根系的吸收。