随着近代中国城市化进程的加快,对煤炭的需求也日益增加,虽然近年综合国力的提高及相关政策的改变,有效的减少了煤炭开采产能过剩的现状,但多年以来,因煤炭开采所带来的环境问题很难消除,其中以煤矸石堆积山和采煤区沉陷问题最为严重。采煤沉陷导致土地资源的严重浪费,同时采煤沉陷过程是一个长达数年的地面形变过程,在塌陷过程中土壤物理性质会因为地面沉陷发生改变,地面完全沉陷后进行回填覆土,再造土地资源这一过程也会导致土壤物理性质的改变,且研究区域地处砂姜黑土区,土壤塌陷会砂姜黑土互相产生影响。砂姜黑土虽然被称为黑土,但与东北黑土相比其有机质含量缺不高,这是因为尽管其形成与第四纪浅湖草甸地区,但腐殖质芳构化程度高,基本都已极其稳定的胡敏素存在,且与土壤颗粒紧密结合形成复合体,无法被植物利用。砂姜黑土母质发育于第四纪河湖沉积物及低洼处的浅湖沼泽沉积物,以石灰性母质为主,粘土矿物以蒙脱石为主,伊利石次之,因此质地粘重,干缩湿涨现象明显。在干湿往复交替的情况下,干时形成大裂缝,裂缝深度与黑土层相当,表层土壤通过裂缝进入下层,湿时土壤吸水迅速膨胀,裂缝闭合,不仅完全填充土体,还会因上部土壤下落,导致下层土壤受到挤压向上运动。在塌陷-复垦过程中这一独特的土壤性质会对塌陷-复垦区土壤物理性质变化产生影响。本研究通过对研究区域内对照组、非稳沉一组、非稳沉二组及复垦组共四组不同塌陷-复垦土壤类型进行测定,分别不同组内各采样深度土壤的土壤饱和导水率、土壤容重、土壤水分、土壤颗粒组成、土壤全氮和有机质含量等物理性质进行测定,另外通过压力膜法测定土壤水分特征曲线进而求解当量孔隙分布,并对数据进行分析,得到以下结论:(1)砂姜黑土饱和导水率测定时间在考虑时间成本及准确度后,建议测定时间为一天,原状土及不同容重条件下的扰动土,其饱和导水率随容重的增加而降低,测定时间随饱和导水率的变化趋势可以用指数函数进行描述,原状土及不同容重扰动土的拟合水平都能达到显著相关的水平。(2)塌陷程度对沙姜黑土土壤物理性质的影响,在土壤颗粒组成上的表现是塌陷程度越大上层土壤粘粒含量越小;在土壤全氮和有机质上主要变现为塌陷程度越大的地区土壤整体全氮水平和有机质含量越低;土壤水分也受塌陷程度的影响,塌陷程度越大下层土壤水分含量越低;土壤容重和饱和导水率受塌陷程度影响较小,受采样深度影响较大,采样深度越深,土壤容重越大,饱和导水率越小。(3)总体水平而言,同一水势条件下,粘粒含量越高土壤含水率越大,容重越高土壤含水率越小。塌陷程度对土壤水分特征曲线的影响在于,塌陷程度越大的地区,高水势条件下,深层土壤的含水率越小。复垦组土壤水分特性曲线受土壤颗粒组成影响减弱,受容重影响增加。(4)对于土壤孔隙度来说,当量孔径在一至三十微米之间的小孔隙占总孔隙度的比例最高,而当量孔径在三十至一百微米之间的次大孔隙的占比最低,且随深度的总孔隙度及不同当量孔径的孔隙度都呈现下降的趋势。塌陷程度越大的地区,小孔隙度占比下降,次大孔隙度占比升高。(5)通过对各组土壤不同土层的土壤物理性质及土壤孔隙度的统计分析发现,塌陷程度主要通过直接影响土壤裂缝的产生来影响土壤孔隙度的变化,塌陷程度越大土壤中小孔隙的数量越少;塌陷程度通过影响有机质含量和土壤颗粒组成间接影响土壤孔隙度分布,有机质含量越多的土壤,其小孔隙及次大孔隙占比越高,粘粒含量越高,土壤中小孔隙度的占比越高。