锡林浩特矿区土壤水分特征曲线和有效含水量预测

王鑫¹，肖武²，刘慧芳¹，赵艳玲¹，田帅帅¹，邹玉珠¹

1. 中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所2. 浙江大学公共管理学院

摘 要：露天矿开采导致大面积的地貌改变和植被破坏,进行土地复垦是重建原有生态系统的有效手段。为改善锡林浩特矿区生态脆弱、且矿区表土稀缺的现状,利用上覆岩层进行表土替代材料的开发,上覆岩层土壤的持水能力是选择表土替代材料的重要指标,对于指导排土场复垦具有重要意义。基于此选取了AP(Arya and Paris模型)、MV(Mohammadi and Vanclooster模型)和MVVG(MV model with the van Genuchten模型) 3种模型对锡林浩特矿区上覆岩层(L1—L5,共5层)土壤水分特征曲线与土壤有效含水量的预测精度。结果显示:MVVG对于土壤水分特征曲线(R~2=0.940)与有效含水量(R~2=0.7409)的预测精度均较好,AP对于土壤水分特征曲线的预测结果最好(R~2=0.950),且对于剖面有效含水量的预测趋势与实测值一致,但是有效含水量的预测值与实测值R~2较低(R~2=0.491),MV预测结果最差。AP模型对壤质沙土、砂之壤土和粉砂壤土的水分特征曲线预测效果好于MV和MVVG,但是各模型对沙土的预测预测效果均较差。除L5层,其余4层随着土壤层次深度的增加,其田间持水量、凋萎系数和有效水含量均呈减少趋势。L2—L4的有效水含量均低于L1(18%),且L4(8%)<L3(11%)<L2(15%)。研究结果显示AP和MVVG模型可以准确地预测研究区土壤水分特征曲线和水分常数,适合用于锡林浩特矿区上覆岩层土壤持水能力的预测。同时结果表明,L5层的有效含水量最大(20%),且土层较厚,具有在土地复垦过程中作为表土替代材料的潜力,而L2—L4可以考虑作为中和L5质地过黏的材料,使其土质更加接近腐殖层土壤(L1)。

关键词：土地复垦;土壤重构;水分特征曲线;土壤有效含水量;