2027届高考地理专题复习导学案 辽西铁矿尾砂土壤重构与矿区生态修复

该高中地理高考复习学案聚焦辽西矿区生态修复专题，系统整合区域气候土壤特征、铁矿尾砂理化属性、土壤剖面重构机理等核心考点，通过区域认知→综合思维→人地协调观→地理实践力的层级架构，以探究思考题和图文材料为载体，引导学生自主关联气候、土壤、矿产要素，构建“固废资源化—生态修复—耕地保护”知识网络。 亮点在于诊断性图文分析与实践导向设计，如利用土壤质地三角图、产量柱状图开展自主判读，通过“红黏土隔水层+尾砂蓄水层”机理探究培养综合思维，结合复垦成本测算、方案迁移设计落实地理实践力。每个模块配备数据解读任务和效益评价表，帮助学生自主诊断知识短板，教师可依据学情精准指导，有效提升学生解决真实区域问题的能力。

高考地理专题复习学案 —— 辽西铁矿尾砂土壤重构与矿区生态修复 一、复习目标 （一）区域认知 精准定位辽西建平半干旱丘陵矿区，掌握该区域气候、土壤、矿产、农业核心区域特征，能对比半干旱区与湿润区土壤水分限制条件差异。 区分铁矿尾砂、红黏土、剥离表土三类物质空间分布与理化区域属性，理解 “矿区固废堆积 + 耕地短缺” 区域人地矛盾特殊性。 能结合区域图、土壤质地三角图、剖面结构图判读空间分层逻辑，把握辽西 “干旱缺水、黏土低产、铁矿固废量大” 区域本底条件。 （二）综合思维 要素综合：从气候（降水少、蒸发强）、土壤（黏重透气差）、矿产（低品位产大量尾砂）、水文（地下水渗漏）多要素综合分析辽西传统矿区生态、农业双重困境。 过程综合：梳理 “壤 - 砂 - 黏” 剖面分层的水分运移全过程，解释红黏土隔水、尾砂储水、表层壤土供水的协同机理；分析矿产开采 — 固废堆积 — 土壤重构 — 粮食增产完整地理过程。 地方综合：辩证分析铁矿尾砂利弊（孔隙储水但养分极低、含微量元素但有机质匮乏），综合评价该重构模式经济、生态、粮食多重效益。 （三）人地协调观 树立矿产资源开发 “开采 — 修复 — 资源化” 可持续人地理念，理解工业固废变耕地基质是资源循环、耕地保护、生态修复三者协同的协调路径。 辨析传统尾矿堆存模式与人地矛盾（占地、水土污染），对比 “壤 - 砂 - 黏” 重构新模式实现人地和谐的内在逻辑，落实粮食安全、国土生态安全国家战略。 形成资源开发底线思维：矿产开发需兼顾生态承载力与耕地保护，树立变废为宝、循环利用的绿色发展价值观。 （四）地理实践力 能提取论文图表、实验数据、田间案例信息，完成矿区土壤剖面结构、产量差异的图文判读与数据分析，掌握地理实证材料解读方法。 学会借鉴辽西案例，迁移设计同类半干旱铁矿区土地复垦方案，掌握土壤分层工程、尾砂掺配改良等地理工程实践思路。 能结合案例数据，独立完成复垦成本、增产效益、固废消纳量的简单地理测算，具备真实区域问题调研、评价实践能力。 二、阅读材料 材料 1 区域背景文字材料 辽西朝阳市建平县属于半干旱大陆性季风气候，年均降水 614.7 mm，集中 6—8 月，春秋干旱多风；原生农田耕层仅 10~15 cm，土壤黏重紧实、蓄水能力弱，多中低产田。辽宁铁矿储量全国第一，低品位铁矿选矿产生巨量铁矿尾砂，全国年产铁矿尾砂约 1.8 亿吨，堆存占用大量土地，易引发扬尘、地下水重金属污染；同时矿区露天采坑、废弃河道复垦缺少耕作土壤，土源严重匮乏。 本研究提出利用铁矿尾砂、采矿废石、底层红黏土、剥离表土构建壤 - 砂 - 黏复合土壤剖面，实现固废消纳与新增耕地双重目标。铁矿尾砂理化指标：砂粒 28.49%~33.23%，粉粒 66.11%~71.64%，黏粒＜1%；弱碱性 pH8.1，电导率 174.38 μS/cm，远低于作物盐害阈值；重金属全部达标，富含 Mn、Zn、Cu 等作物微量元素，但有机质仅 2.03 g/kg，氮磷养分极低。 重构剖面自上而下功能：表层掺 25% 尾砂的剥离壤土（耕作层，透气供肥）、中部铁矿尾砂层（蓄水保墒，孔隙存雨季降水）、底部红黏土（隔水层，阻断水分下渗流失）；底层大块废石 + 碎石作为基础垫层，防止土层塌陷。实地复垦玉米较普通农田增产 705 kg/hm²，2 年可收回复垦成本，可在北方同类半干旱铁矿区推广。 材料 2 配套图文材料（标注原图出处：靳文娟等《铁矿尾砂构造 “壤 - 砂 - 黏” 土壤剖面构型的机理与技术模式》，农业工程学报 2024） 图1 研究区建平小塘镇区位图 图 1：研究区区位图，定位辽西建平小塘镇，展示矿区乡镇边界、采样点位，反映半干旱丘陵矿区空间范围。 图6 壤-砂-黏剖面机理示意图 图 6 机理示意图：左侧自然土壤 A/B/C 三层理论，中间三类重构原料（剥离表土、铁矿尾砂、红黏土），右侧重构后 “壤 - 砂 - 黏” 水分运移逻辑，直观体现土层生态位原理。 图7 复垦技术整体示意图 图 7 技术模式总图：分为复垦前废弃采坑现状、采坑底部蓄水系统、五层土壤剖面分层结构三部分，完整展示从废石充填到表层耕作的全套工程流程。分层标准（自下而上）： ①大块废石（粒径 20~50 cm，充填至距地表 1 m）； ②碎石垫层（4~6 cm 碎石，厚度 20~30 cm，防塌陷）； ③红黏土隔水层（20~30 cm）； ④铁矿尾砂蓄水层（20~30 cm）； ⑤剥离表土耕作层（20~30 cm，旋耕掺 25% 铁矿尾砂改良黏质）。 图 9 产量柱状图：横轴为正常农田、T1-T9 九类剖面构型，纵轴玉米产量；虚线为当地普通农田基准产量，T9（标准壤砂黏构型）产量高于普通农田 3.28%。 材料 3 补充实验数据 尾砂改良试验：黏质表土掺 25% 铁矿尾砂时，土壤孔隙度提升、容重下降，玉米增产 36.27%；尾砂掺配过高（＞40%）则养分不足，作物减产。 复垦经济数据：露天采坑复垦成本 3.43 万元 /hm²，年均玉米收益 60 万元 / 35 hm²，两年回本；每公顷复垦土地每年节约尾矿堆存环保、征地补偿 500 元。 三、三道探究思考题 思考题 1 结合辽西半干旱气候与土壤条件，分析本研究设计 “红黏土隔水层 + 铁矿尾砂蓄水层” 双层夹层的水分调控机理。 参考答案 区域限制背景：辽西降水集中、春秋蒸发旺盛，原生黏土层紧实、深层渗漏强，农田天然蓄水能力差，干旱制约玉米等作物产量。 铁矿尾砂蓄水层（中部）机理：尾砂黏粒＜1%，粉砂占 95% 以上，颗粒间大孔隙发达；雨季雨水下渗后储存在尾砂孔隙内部，形成地下储水层，旱季缓慢向上毛细供给耕层，实现全年保墒。 红黏土隔水层（底部）机理：红黏土黏粒含量极高，透水性极差，属于土壤关键隔水层；阻断尾砂储存水分向地下岩层渗漏，减少深层水资源流失，提升剖面整体保水效率。 层间协同作用：上部壤土根系吸收表层水，缺水时尾砂孔隙储水持续补给；红黏土兜底锁水，解决半干旱区 “存不住水、留不住墒” 核心短板，适配当地雨热同期、春旱秋燥气候。 解析 命题立意：侧重要素综合，串联气候水文、土壤质地、土层结构三大自然要素，是高考 “土壤剖面 + 水分循环” 典型设问模式。 得分逻辑分层：先答区域干旱背景（4 分），再分别解释尾砂储水、黏土隔水两层独立功能（各 3 分），最后说明两层协同效应（2 分）。 易错点提醒：不能只描述土层质地，必须结合半干旱区域缺水特征，突出 “解决干旱” 的区域针对性，脱离区域条件仅描述物理结构会大量失分。 思考题 2（人地协调观 + 综合思维，14 分） 对比传统铁矿尾砂堆存模式与 “壤 - 砂 - 黏” 剖面重构模式，从生态、耕地、经济三方面评价新模式的人地协调优势。 参考答案 （1）生态效益（4 分） ①消纳巨量铁矿尾砂、采矿废石，减少尾矿库占地，消除尾矿扬尘、重金属淋滤污染水土的风险； ②重构剖面分层阻隔重金属下渗，尾砂重金属达标，修复露天废弃采坑、河道破损地表，恢复区域地表植被，缓解矿区生态退化。 （2）耕地与粮食安全效益（5 分） ①利用工业固废替代稀缺耕作土，在废弃采坑、河道新增耕地，弥补辽西耕地短缺问题； ②25% 尾砂掺配改良原生黏重低产田，疏松耕层，提升土壤透气性，玉米产量较普通农田增产 705 kg/hm²，提升区域粮食产能，保障粮食安全。 （3）经济效益（5 分） ①降低尾矿堆存征地、环境治理年度支出，节约环保成本； ②复垦农田种植玉米产生稳定农业收益，项目 2 年即可收回充填复垦工程投入； ③矿产开采与农业复垦同步推进，化解矿企与农民用地矛盾，实现工矿、农业协同发展。 解析 命题立意：以人地协调观为核心，对比两种人地关系模式，考查资源开发可持续发展评价思路，契合高考资源安全、生态修复热点大题。 答题模板：分三大维度，每维度遵循 “原有问题 — 新模式改善措施 — 对应效益” 逻辑，条理清晰、贴合阅卷采分标准。 拓展迁移：同类题目（煤矸石、黄河泥沙充填复垦）均可套用 “生态 + 耕地 / 资源 + 经济” 三维评价框架。 辽宁西部小塘镇铁矿资源丰富，铁矿开采形成众多矿坑，且多遗留铁矿尾砂（铁矿石采选后的颗粒物，粒径较当地土壤粒径大，含多种矿物质）。研究发现，铁矿尾砂可改良当地土壤、复垦矿区，增加农民经济收入。如图示意采用铁矿尾砂改良后的土壤剖面。据此完成下面小题。 1．铁矿尾砂直接改变了甲层土壤的（   ） A．温度 B．母质 C．水分 D．质地 2．丙层土壤最主要的功能是（   ） A．增加有机质 B．阻隔下渗 C．增加透气性 D．蓄积水分 3．该地土壤改良后，最合理的养护措施是（   ） A．土壤深耕 B．增施化肥 C．适度轮作 D．大水漫灌 小塘镇铁矿区地处辽西山地丘陵区，土地表层覆盖颗粒细致的红黏土，生产力薄弱。该地对开采过程中产生的铁矿尾砂进行循环再利用，重构土壤结构（下图），取得良好效果。完成下面小题。 4．小塘镇铁矿区土地生产力薄弱的原因是（   ） A．有机质多，土壤肥沃 B．空隙较多，透水性强 C．温度较高，风化较慢 D．土质黏重，土层浅薄 5．重构土壤结构时在中部填充大量铁矿尾砂的直接目的是（   ） A．增加土层厚度 B．提高土壤肥力 C．增加储水空间 D．增加矿物含量 辽西半干旱生态脆弱区内铁矿采选产生的铁矿尾砂等废弃物大规模堆积占用土地，而露天采坑等废弃地复垦面临土源匮乏问题。针对这一矛盾，某研究团队提出利用铁矿尾砂等充填露天采坑的矿区生态修复模式，并构建出“壤（在采矿前剥离的用于土地复垦的表土中掺入铁矿尾砂）—砂（铁矿尾砂）—黏（黏土）”结构农田土壤剖面。下图示意铁矿尾砂和露天采坑充填后表土的土层质地。据此完成下面小题。 6．当地露天采坑充填后表土层的特点是（   ） A．粒间孔隙较小，保水保肥能力强 B．颗粒间能蓄水，保水保肥能力差 C．粒间孔隙较大，灌溉水容易渗入 D．孔隙度较大，不易形成团粒结构。 7．露天采坑土层中掺入铁矿尾砂会（   ） A．增加黏粒比重，降低砂粒比重 B．增加黏粒比重，降低粉粒比重 C．增加砂粒比重，降低黏粒比重 D．增加粉粒比重，降低砂粒比重 8．“壤——砂——黏”结构的合理性表现在（   ） A．表土掺铁矿尾砂可大幅度提高土壤的肥力 B．中间层填充铁矿尾砂利于提高土壤透气性 C．下部土层填充黏土利于减少土壤水分蒸发 D．表土掺入铁矿尾砂可显著提高土壤的温度 9．阅读图文材料，完成下列要求。 辽宁西部小塘镇铁矿资源丰富，铁矿开采形成众多矿坑，且多遗留铁矿尾砂（铁矿石采选后的颗粒物，粒径较当地土壤粒径大，含硅、铁、镁等微量元素）堆积。研究发现，铁矿尾砂可改良当地土壤（下图）、复垦矿区，可显著增加农民经济收入。 (1)分别指出铁矿尾砂在甲、乙土层中发挥的主要作用。 (2)与当地相同坡度的原生土壤相比，采用铁矿尾砂改良的甲层土壤在暴雨条件下更易发生坡面侵蚀，请分析原因。 (3)矿区复垦及土壤改良后显著增加了当地农民的经济收入，请说明理由。 1．D 2．B 3．C 【详解】1．由材料可知，铁矿尾砂粒径和当地原土壤粒径不同，甲层是表土掺混铁矿尾砂，直接改变了土壤颗粒的大小组成，也就是土壤质地，D正确。 温度、水分是被间接受影响，并非直接改变的要素，AC错误。 土壤母质是土壤形成的原始物质基础，位于土壤深层，并未被尾砂改变，B错误。 2．上层甲、乙层都含有大量铁矿尾砂，颗粒大、孔隙大，水分易快速下渗流失；丙是黏土层，土质致密、透水性差，位于最底层的核心作用是阻隔水分向下渗漏，减少上层耕作层的水分流失，B正确。 黏土层有机质含量低，无法增加有机质，A错误。 黏土层透气性差，不能增加透气性，C错误。 黏土层孔隙小，自身不能蓄积大量水分，D错误。 3．该改良土壤的分层结构已经设置地较为合理，深耕会打乱分层结构，破坏改良效果，A错误。 增施化肥易造成土壤板结、地力退化，不是合理养护方式，B错误。 适度轮作可以均衡利用土壤养分，养护恢复地力，是合理的养护措施，C正确。 辽宁西部水资源短缺，大水漫灌浪费水资源，还易引发次生盐碱化，D错误。 4．D 5．C 【详解】4．小塘镇铁矿区土地表层是红黏土，主要由黏粒组成，质地较细，孔隙度小，保水能力强，透水性差，土质黏重，土层浅薄，生产力薄弱，D正确，B错误；有机质多，土壤肥沃，土地生产力强，A错误；一般温度高，风化快，成土速度快，C错误。故选D。 5．中部填充大量铁矿尾砂可直接改良土壤质地，增加土壤通透性，使土壤团粒结构更加合理，增强土壤的储水空间，C正确；增加土层厚度、提高土壤肥力、增加矿物含量不是直接目的，A、B、D错误。故选C。 【点睛】砂质土壤可耕性好，潮热，透水性强，透水透气性好，但有机质少，土壤贫瘠，水分不足，水肥渗漏，保水保肥能力差。黏质土壤含砂量少、颗粒细腻、渗水速度慢、保水性能好、通气性能差。 6．A 7．C 8．B 【解析】6．充填后表土层砂粒占比20%、粉粒占比约45%、黏粒占比约35%，砂粒占比较小，因此粒间孔隙较小、保水保肥能力强，A正确，C错误； 充填后表土层因砂粒占比较小，故颗粒间能蓄水，保水保肥能力强，B错误； 充填后表土层因砂粒占比较小，孔隙度不大，同时表土是原表土掺入尾砂，仍有足够黏粒胶结形成团粒结构，D错误。 7．铁矿尾砂的砂粒占比约70%，黏粒占比不足10%，远高于原表土的砂粒占比、远低于原表土的黏粒占比。因此表土掺入铁矿尾砂后，会整体增加砂粒比重，降低黏粒比重，C正确，ABD错误。 8．铁矿尾砂缺少有机质和养分，不会大幅度提高土壤肥力，A错误； 中间层为铁矿尾砂，砂粒多、孔隙大，透气性好，利于作物根系呼吸，B正确； 下部黏土位于土壤最底层，主要作用是阻挡水分向下渗漏，保存土壤水分；土壤蒸发主要发生在表层，下层黏土不能减少土壤水分蒸发，C错误； 表土掺入少量尾砂对土壤的比热容影响不大，不会显著改变土壤温度，D错误。 9．(1)甲层：增加耕作层厚度；改善耕作层土壤质地（或增加耕作层通气透水性）；为作物生长提供微量元素。乙层：蓄水（或蓄水保肥）。 (2)暴雨条件下地表径流下渗少，地表径流量大；土壤改良后甲层土壤（或表土）更疏松（坡面易受流水侵蚀）。 (3)增加耕地面积，扩大种植规模（提高土地利用率）；提升耕地质量，耕作条件变好，利于多种经营（降低生产成本，提高农民经济收入）。 【分析】本题以辽宁西部小塘镇铁矿尾砂利用为背景，设置3小题，涉及铁矿尾砂在土层中的作用、坡面侵蚀、矿区复垦等相关知识，考查学生获取解读信息、调动运用知识的能力，体现了区域认知、综合思维及地理实践力的学科素养。 【详解】（1）读图分析可知，铁矿尾砂堆积在甲层（耕作层），增加了耕作层的厚度，为农作物根系生长提供了空间；材料提到铁矿尾砂粒径较当地土壤粒径大，混入土壤后，能使原本可能较为黏重的土壤颗粒间隙变大，从而改善土壤质地，增强通气透水性，利于作物根系呼吸和水分、养分的传输；材料提到尾砂含硅、铁、镁等微量元素，能够为作物生长提供微量元素。 乙层为铁矿尾砂层，其粒径较大，颗粒间孔隙相对较大，具有一定的蓄水能力，可在降水或灌溉后储存水分，起到蓄水保肥的作用，为作物生长持续供应水分和养分。    （2）暴雨时，降水强度大，地表径流不易下渗，地表径流的流量大；土壤改良后甲层土壤因掺入尾砂变得更疏松，抗侵蚀能力较弱，所以在较大地表径流的冲刷下，坡面更易受流水侵蚀。    （3）矿区复垦使得原本因采矿被破坏的土地得以重新利用，增加了可耕种的土地面积，农民可以在新增的耕地上扩大种植规模，提高了土地利用率；铁矿尾砂改良了土壤，改善了土壤质地、增加了土壤养分，提升了耕地质量，农民不仅可以种植原有的农作物，还可以尝试多种经营，发展特色农业等，提高了农民的经济收入；改良后的土壤更适宜农作物生长，农作物生长状况改善，减少了化肥、农药等生产资料的投入，降低了生产成本。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $