为了探究开采沉陷区土壤特性空间变化及其作物响应,本研究以河南焦煤能源有限公司赵固二矿沉陷区耕地为对象,对不同沉陷部位的土壤含水量、全氮量、土壤微生物学特性(土壤呼吸速率、蔗糖酶和脲酶活性)以及作物的生长发育和产量性状进行了深入研究。结果表明:在裂缝、附加坡度、积水等破坏形式的多重干扰下,沉陷区土壤含水量和全氮量均从坡上到坡下随着沉降深度的增加而显著增加。

进一步分析发现,土壤水肥状况对土壤微生物学特性的空间分布有显著影响,其中土壤呼吸速率、蔗糖酶和脲酶活性大体呈现坡中>坡上>坡下的规律性变化。这种空间异质性不仅影响土壤养分的分布,还对作物生长发育产生重要影响。相关研究表明,土壤的空间异质性在不同地形条件下表现出明显的差异(了解更多关于土壤空间异质性的研究,可以参考额济纳绿洲土壤养分的空间异质性青藏高原高寒草地土壤有机碳的空间异质性)。

具体到作物生长方面,不同沉陷部位的小麦生长发育及产量性状受到不同程度的影响。坡下的小麦根系活力、叶绿素含量、净光合速率、株高、叶面积及产量性状均显著低于坡上和坡中的水平,而相较于坡中,坡上的小麦生长发育受抑制情况更为严重,致使最终产量显著低于坡中。

总之,开采沉陷区的土壤特性及植物生长具有显著的空间异质性,并且这种空间变化特征与沉陷破坏形式密切相关。对于如何更好地理解和应对这些变化,可以参考更多关于煤炭开采沉陷区土壤特性变化的研究(如煤炭开采沉陷区土壤有机碳空间变化煤炭开采沉陷与积水对土壤特性的影响研究),以便为未来的耕作和土地管理提供更科学的依据。