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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

植被恢复类型对露采矿山复垦土壤丰富和稀有微生物类群的影响

2024-04-17


本论文创新点

系统阐释了植被类型对露采矿山复垦土壤丰富、稀有细菌和真菌群落结构组成和多样性的影响机制,发现不同植被恢复类型对土壤理化性质和酶活性影响存在显著性差异;植被类型显著影响了土壤丰富和稀有微生物群落结构组成,丰富和稀有细菌种类多于真菌,但真菌丰度变化更为显著,尤其是稀有真菌;不同植被恢复类型均提高了丰富和稀有细菌、真菌的网络拓扑参数和复杂度;移除节点改变自然连通性的幅度测试结果表明沙棘增强了土壤丰富细菌、丰富和稀有真菌网络的稳定性和对外界干扰的抵抗力;土壤脲酶、有机质和碱性磷酸酶是土壤微生物群落结构变化的主导因子;沙棘恢复模式对矿区复垦土壤质量改善效果更好,研究结果可为植被修复受损矿山复垦土壤及微生物资源的开发利用提供理论依据。

题 目

植被恢复类型对露采矿山复垦土壤丰富和稀有微生物类群的影响


作 者

马 静,华子宜1 ,程彦俊2 ,朱燕峰2 ,杨永均2 ,陈 浮1

单 位

1. 河海大学 公共管理学院

2. 中国矿业大学 环境与测绘学院


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摘   要

植被恢复可促进重构土壤发育,调控生物地球化学循环和发挥生态系统功能。因此深入研究露天矿区植物恢复下土壤丰富和稀有微生物类群变化对改善矿区生态环境至关重要。采集内蒙古准格尔旗黑岱沟露天矿东排土场裸地(CK)、苜蓿(GL)、沙棘(BL)、油松(CF)、杨树(BF)和杨树+油松(MF)6种复垦样地土壤,利用高通量测序、共现网络和相关性分析等探测植被类型对土壤丰富、稀有细菌和真菌群落结构组成和多样性的影响机制。结果表明:①不同植被恢复类型对土壤理化性质和酶活性影响存在显著性差异(P < 0.05),有机质(SOM)、铵态氮(AN)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)酶活性等均显著高于CK。BL对土壤SOM、硝态氮(NN)和有效磷(AP)积累有优势,显著提高了脲酶(URE)、LAP和碱性磷酸酶(ALP)酶活性(P < 0.05)。②植被类型显著影响了土壤丰富和稀有微生物群落结构组成(P < 0.05),丰富和稀有细菌种类多于真菌,但真菌丰度变化更为显著,尤其是稀有真菌。不同植被恢复类型的丰富和稀有细菌,及稀有真菌群落Shannon指数高于CK,且与CK的群落结构间存在显著差异(P < 0.05)。③不同植被恢复类型均提高了丰富和稀有细菌、真菌的网络拓扑参数和复杂度。移除节点改变自然连通性的幅度测试结果表明BL增强了土壤丰富细菌、丰富和稀有真菌网络的稳定性和对外界干扰的抵抗力。④土壤URE、SOM和ALP是土壤微生物群落结构变化的主导因子。BL处理组中pH、SOM、AP、BG(β-葡萄糖苷酶)、URE和ALP均显著影响丰富和稀有微生物群落(P < 0.05)。综上认为,BL恢复模式对矿区复垦土壤质量改善效果更好,研究结果可为植被修复受损矿山复垦土壤及微生物资源的开发利用提供理论依据。



作者简介



    
马静

副教授



马静,女,汉族,1982年10月生,安徽淮北人,副教授,硕士生导师。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金项目、江苏省科技厅基础研究计划(自然科学基金)-青年基金项目及企业委托项目20余项,获得绿色矿业科技奖一等奖1项(R6)等省部级奖励2项。发表高水平学术论文100余篇,Web of Sci高被引和热点论文多篇。兼任《土壤学报》《土壤通报》《煤炭科学技术》、《iMeta》和《EEH》青年编委。曾作为主要参与人参与申请并获得法国INRAE-AMAP实验室的CeMEB项目NANJING。并与Glasgow Caledonian University的Alejandro博士合作,在皖北复垦矿区搭建植被茎流对地下生态系统影响监测平台。



研究方向

矿山土地复垦和生态修复;土地生态健康;土壤微生物群落结构和功能
主要成果

致力于土地生态健康监测,矿区生态环境污染监测与修复、土壤微生物群落结构和功能的研究,取得多项创新性成果。揭示了我国东部高潜水位矿区采煤沉陷、复垦、土壤及微生物之间的关系,形成了矿区土壤-植被-生物酶-微生物联合修复技术体系;首次提出引入分子生态网络方法和宏基因组学技术,结合稳定性同位素示踪技术,建立CO2驱替开采生态环境影响监测技术体系,为CCS驱替开采高效、安全生产提供了有力的技术保障。

引用格式


马 静,华子宜,程彦郡,等. 植被恢复类型对露采矿山复垦土壤丰富和稀有微生物类群的影响[J]. 煤炭科学技术,2024,52(2):366-377.

MA Jing,HUA Ziyi,CHENG Yanjun,et al. Impacts of vegetation restoration type on abundant and rare microflora in reclaimed soil of open-pit mining area[J]. Coal Science and Technology,2024,52(2):366-377.

END

责任编辑:黄小雨

整       理:黄小雨

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