科学揭示了挖深垫浅、煤矸石充填和粉煤灰充填3种不同复垦模式下土壤细菌群落结构与分子生态网络差异。基于高通量Illumina Miseq 16S rRNA测序技术，采用方差分析、Spearman相关性等分析方法，研究不同复垦模式下的土壤细菌群落结构及多样性。通过构建分子生态网络模型，揭示土壤细菌群落稳定性，明晰对细菌群落稳定性起关键作用的微生物种群，研究结果可为高潜水位采煤塌陷区土地复垦模式的优选以及人为干预方式的选择提供支撑。
煤矿区土壤细菌群落结构及其对不同复垦模式的响应
张世文1，蔡慧珍1，张燕海2，董祥林2，刘俊3，俞静1
1.安徽理工大学 地球与环境学院
2.淮北矿业集团有限责任公司
3.平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司
科学揭示不同复垦模式土壤细菌群落稳定性及其潜在互作关系对于复垦土地差异化管理及可持续利用至关重要。本文以挖深垫浅、煤矸石充填和粉煤灰充填3种模式复垦土壤为研究对象，基于高通量Illumina Miseq 16S rRNA测序技术，采用方差分析、Spearman相关性等分析方法，研究不同复垦模式下的土壤细菌群落结构和多样性。通过构建分子生态网络模型，揭示不同复垦模式下土壤细菌群落的稳定性及菌群间潜在互作关系，明晰对细菌群落结构稳定性起关键作用的微生物种群。结果表明：①不同复垦模式土壤细菌群落的多样性与丰富度水平有显著差异（P<0.05），均表现为挖深垫浅>煤矸石充填>粉煤灰充填；不同复垦模式土壤细菌群落组成相似，变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是所有模式土壤中的优势菌门，在各复垦模式土壤细菌群落中的占比之和均达70%以上。②不同复垦模式下土壤细菌群落的显著影响因子不同，部分优势细菌门与影响因子间的变化趋势不同，有机质含量是影响挖深垫浅复垦土壤细菌群落组成的主要影响因素，pH是影响煤矸石与粉煤灰充填复垦土壤细菌群落组成的主要影响因素。③挖深垫浅复垦土壤细菌网络复杂，群落联系紧密，能更好地传递物质、能量和信息；煤矸石充填复垦土壤细菌网络内部节点间的连通度低，但菌群信息交换速度慢，拥有4个关键节点，网络相对稳定；粉煤灰充填复垦的土壤细菌网络规模最小，节点连通度不高，在外界环境发生变化时反应快，网络稳定性最差。3种复垦模式土壤细菌群落间关系均以协同合作为主导，煤矸石充填复垦土壤细菌群落间的协同合作关系占比最高。本文揭示了3种不同复垦模式下土壤细菌群落结构与分子生态网络差异，研究结果可为高潜水位采煤塌陷区土地复垦模式的优选以及人为干预方式的选择提供支撑。
教授
博士生导师
张世文，男，汉族，1978年6月生，安徽肥西人，中共党员，教授/博导，博士，现任安徽理工大学地球与环境学院副院长，兼任中国农业工程学会土地利用工程专委会委员、中国煤炭学会土地复垦与生态修复专业委员会委员、煤炭科学技术青年编委、第一届安徽省自然资源标准化技术委员会委员、安徽省土地学会理事、安徽省高潜水位矿区水土资源综合利用与生态保护工程实验室执行负责人。长期致力于矿区水土介质元素地球化学行为与环境效应研究。主持参与国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划、安徽省自然资源科技项目等纵向科研项目10余项，企业委托横向科研项目30余项。在《Science of The Total Environment》《Journal of Molecular Liquids》《农业工程学报》《农业机械学报》等期刊发表学术论文120余篇，其中SCI/EI收录50余篇，获授权发明专利5项，出版专著10余部，主持参与矿山生态修复、固废综合处置国家、行业标准10余项。
矿区土地复垦与生态修复、矿山水土介质物质生物地球化学行为
以矿区土壤环境物质流为研究对象，综合考虑矿业活动、人为恢复干预“正”、“负”双向作用，结合重构土壤、矿区扰动土壤结构的特殊性和环境的复杂性，从矿区（区域）、长期定位试验区（田块）、土柱等不同尺度，创新光电磁等多源数据手段，揭示了矿区土壤-生物（作物）系统重金属、水盐等地球化学行为及其驱动机制，厘清了迁移转化、释放解析、产排过程中的生态环境效应及其对矿区复垦与生态修复工作的指导意义，提出了生物对矿区重构土壤质量的指示作用和矿区植被恢复的关键技术与参数。丰富并在一定程度上推动了矿区土地复垦与生态修复、矿山环境治理等工作的发展。
张世文,蔡慧珍,张燕海,等.煤矿区土壤细菌群落结构及其对不同复垦模式的响应[J].煤炭科学技术,2024,52(2):338-349.
END 责任编辑：黄小雨
整 理：黄小雨
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