矿区复垦土壤质量演变与定向培育技术原理是复垦土壤质量提升研究的重要科学问题。本书是徐明岗院士团队的昀新研究成果，在论述我国煤矿区耕地损毁现状和复垦区划的基础上，重点论述了复垦耕地的质量演变特征及其人为培肥管理措施的影响，提出了复垦土壤定向培育的原理和技术途径。书中主要介绍了不同复垦方式、不同培肥措施及不同复垦年限下，复垦土壤结构、有机质、氮素、磷素、微生物多样性、功能的演变特征及其影响因素，以及耕地质量要素与土壤生产力的关系，复垦土壤固碳等生态功能和生产功能快速提升的技术措施。
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“十五”以来主持完成的项目（课题）12项，近10年获奖成果8项，其中国家科技进步奖2项，省部级一等奖3项
目录
第一章我国煤矿区土地损毁和复垦现状1
第一节我国煤炭开采类型、数量与分布1
一、我国煤炭开采的主要类型1
二、我国煤炭资源的分布特点2
三、山西省煤炭资源的分布特点3
第二节煤炭开采导致的土地损毁现状4
一、井工开采引起地面沉陷4
二、露天开采挖损土地6
三、煤矸石堆放压占土地7
第三节山西省煤炭开采导致的土地损毁与复垦现状8
一、煤炭开采造成的土地损毁情况9
二、煤矿区土地复垦现状10
三、煤矿区土地复垦的优化模式11
第四节煤矿区土地复垦的意义12
一、煤矿区复垦与生态修复领域面临的重大机遇12
二、煤矿区复垦是国家粮食安全和生态安全的战略需求12
三、煤矿区复垦有利于盘活存量建设用地和优化用地结构13
参考文献13
第二章典型煤矿区土地损毁监测及影响评价15
第一节煤矿区开采沉陷损毁土地监测与评价15
一、基于岩移观测站的地表沉陷监测16
二、沉陷区土地损毁程度评价27
第二节煤矿区矸石山压占损毁土地监测与评价28
一、研究区概况29
二、矸石山变形监测32
三、矸石山稳定性数值模拟35
参考文献44
第三章典型煤矿区土地复垦与生态修复区划45
第一节山西省煤矿区土地复垦区划的原则与方法45
一、土地复垦类型区划的目的45
二、土地复垦类型区划的原则46
三、土地复垦类型区划的方法46
第二节山西省煤矿区土地复垦类型区划及复垦模式50
一、晋北中温带半干旱类型区51
二、晋西暖温带半干旱类型区53
三、芦芽山东侧暖温带半干旱类型区54
四、晋中暖温带半干旱类型区55
五、晋南暖温带半干旱类型区58
六、晋东南暖温带半湿润类型区59
第三节山西省煤矿区生态恢复区划及模式61
一、煤矿区生态恢复区划的内容61
二、山西省煤矿区生态恢复分区63
三、山西省煤矿区生态恢复模式63
参考文献65
附录67
附表3.1山西省煤矿区生态恢复各分区行政范围67
附表3.2山西省煤矿区生态恢复各分区煤矿井田面积68
附表3.3山西省煤矿区生态恢复各分区气候概况及主要植被类型69
附表3.4山西省煤矿区生态恢复各分区地势及主要土壤类型70
第四章煤矿区复垦土壤生态景观重构技术71
第一节煤矿区复垦土壤重构技术71
一、土壤重构下的物理性质变化71
二、土壤重构下的化学性质变化75
三、土壤重构下的生物学性质变化79
第二节先锋植物对复垦土壤生态修复的作用81
一、对土壤化学性质的作用82
二、对土壤生物学特性的作用86
三、对植被恢复生态的作用88
参考文献89
第五章煤矿区复垦土壤的物理性质及其结构改良91
第一节复垦土壤的物理性质及其改良重点91
第二节不同改良剂施用下复垦土壤的容重及孔隙结构特征92
一、不同改良剂施用下复垦土壤粒径分布的变化92
二、不同改良剂施用下复垦土壤容重的变化94
三、不同改良剂施用年限时土壤孔隙结构特征94
第三节不同改良剂施用下复垦土壤团聚体形成过程及机制97
一、不同改良剂施用下复垦土壤团聚体组成97
二、不同改良剂施用下复垦土壤团聚体的稳定机制98
三、不同改良剂施用下复垦土壤中有机碳及其组分含量100
四、不同改良剂施用下复垦土壤团聚体中有机碳及其组分含量104
五、土壤团聚体与土壤固碳能力的相关性105
参考文献106
第六章煤矿区复垦土壤有机碳库变化特征及提升技术109
第一节不同有机物料在复垦土壤中的腐解特征及其驱动因素109
一、复垦土壤中有机物料的腐解特征109
二、不同复垦年限土壤中有机物料的腐解特征113
三、不同施氮量下复垦土壤中秸秆的腐解特征118
第二节不同培肥模式下复垦土壤有机碳及其组分演变126
一、覆土复垦方式下土壤总有机碳和组分含量的变化126
二、混推复垦方式下土壤总有机碳和组分含量的变化128
三、剥离复垦方式下土壤总有机碳和组分含量的变化131
第三节不同培肥模式和复垦方式下土壤有机碳提升的差异与机制133
一、土壤总有机碳的固碳速率134
二、土壤有机碳及其组分的固碳效率135
第四节复垦土壤有机碳快速提升技术140
一、有机物料还田快速提升土壤有机碳140
二、高量有机肥配施化肥提升土壤有机碳141
参考文献142
第七章煤矿区复垦土壤氮素形态转变与提升技术144
第一节高效固氮菌筛选鉴定及在复垦土壤中定殖144
一、高效固氮菌筛选与鉴定144
二、高效固氮菌在复垦土壤中的定殖147
第二节固氮菌与肥料配施对复垦土壤氮素累积的影响149
一、固氮菌与不同形态氮肥配施下复垦土壤氮素累积特征150
二、固氮菌与不同有机肥配施下复垦土壤氮素累积特征151
第三节有机肥、化肥配施提升土壤氮素累积的效果与机制155
一、有机肥配施化肥下复垦土壤氮素形态156
二、有机肥配施化肥下复垦土壤微生物量碳氮和酶活性157
三、有机肥配施化肥下复垦土壤氮代谢功能多样性158
第四节复垦土壤氮转化特征与氮素高效利用技术160
一、玉米/大豆轮作体系下复垦土壤氮素高效利用技术160
二、施用生物炭下复垦土壤氮素转化特征162
参考文献165
第八章煤矿区复垦土壤磷素形态转变与提升技术167
第一节土壤中解磷菌的筛选和鉴定167
一、解磷菌的分离筛选167
二、解磷菌溶磷能力的测定168
三、解磷菌的鉴定169
第二节解磷菌在煤矿复垦土壤中的定殖169
一、解磷菌定殖试验概况170
二、解磷菌的定殖检测及其生长状况170
三、解磷菌在煤矿区复垦土壤中的定殖动态171
第三节解磷菌改善煤矿区复垦土壤性质的机制172
一、解磷菌在煤矿区复垦土壤中的生长规律172
二、解磷菌在煤矿区复垦土壤生长过程中改善土壤性质173
第四节解磷菌和煤基复混肥配施提升土壤养分及作物产量174
一、解磷菌和煤基复混肥配施改善复垦土壤养分175
二、解磷菌和煤基复混肥配施改善复垦土壤生物性状176
三、解磷菌和煤基复混肥配施提高复垦区玉米水分利用效率182
四、解磷菌和煤基复混肥配施促进复垦区玉米生长和产量183
五、解磷菌和煤基复混肥配施改善复垦区玉米籽粒品质185
六、解磷菌与煤基复混肥配施提高复垦区玉米磷钾肥利用率187
第五节丛枝菌根真菌（AMF）在煤矿区复垦土壤中的应用188
一、AMF对煤矿复垦区玉米的侵染效应189
二、AMF改善煤矿复垦区玉米的农艺性状190
三、AMF改善煤矿复垦区土壤的理化性质和生物学性质192
参考文献197
第九章煤矿区复垦土壤微生物群落演替特征与调控技术199
第一节复垦土壤微生物群落演替特征及其影响因素199
一、不同复垦年限下土壤细菌群落的演替特征199
二、不同培肥措施下复垦土壤微生物群落的变化203
第二节复垦土壤中功能微生物筛选及性能分析210
一、复垦土壤功能微生物的确定210
二、复垦土壤功能微生物的定向筛选212
三、鞘脂单胞菌的性能分析214
第三节功能微生物菌剂的改土效果217
一、功能微生物菌剂提高了复垦土壤养分含量217
二、功能微生物菌剂促进了复垦土壤玉米生长222
三、功能微生物菌剂改善了复垦土壤酶活性223
四、功能微生物菌剂改善了复垦土壤微生物群落225
参考文献227
第十章不同植物种植对煤矿区复垦土壤质量的提升作用与机制229
第一节不同植物根际土壤有机质组分累积过程与机制229
一、煤矿区复垦土壤种植不同植物的根系形态特征230
二、不同植物种植下复垦土壤的有机碳组分含量230
三、不同植物种植下复垦土壤的有机碳累积特征231
四、不同植物种植下复垦土壤团聚体稳定性及有机碳含量236
第二节不同植物根际土壤微生物多样性差异特征与机制239
一、不同植物根际细菌群落结构及其多样性239
二、不同植物根际真菌群落结构及其多样性241
三、不同植物种植下复垦土壤微生物群落代谢功能多样性244
参考文献245
第十一章煤矿区周边污染土壤环境质量及其改良技术247
第一节煤粉尘的沉降特征及其生态环境效应247
一、电厂煤粉尘沉降特征及其周边土壤理化性质248
二、煤粉尘添加量与温度变化下土壤碳的释放规律251
三、焦化厂煤粉尘的沉降规律及玉米抗氧化系统的响应253
第二节煤矿区周边污染土壤重金属污染特征及其修复技术255
一、煤矿区土壤的重金属污染特征255
二、重金属污染土壤的修复技术256
第三节复垦土壤重金属污染的物理化学修复技术——以“醋糟生物质炭修复技术”为例257
一、醋糟生物质炭对水体环境中铅和镉的吸附与固持257
二、醋糟生物质炭施用下土壤性质及重金属含量变化262
三、醋糟生物质炭施用下白菜的生长情况265
第四节复垦土壤重金属污染的生物修复技术268
一、功能微生物固持或活化土壤重金属技术268
二、微生物结合有机物料对重金属污染土壤的修复277
三、生物修复剂对重金属污染土壤的修复效果284
参考文献291
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