露天煤矿开采严重破坏了地表形态，加速了土壤水分和养分流失。干旱半干旱矿区生态修复过程中面临的关键问题是水，大量研究表明，露天矿排土场长期缺水会显著降低植被生物量，影响根系发育，并限制矿区的生态修复潜力。排土场土层重构与微生物修复技术均是矿区生态修复的重要手段，土层重构作为排土场复垦的基础技术，已被证实可以起到改善土壤质量，提高矿区排土场土壤蓄水潜力，促进生态系统正向演替的作用。近些年以丛枝菌根真菌(AMF)、深色有隔内生真菌(DSE)为代表的微生物菌剂在生态修复过程中表现出巨大的潜力，深色有隔内生真菌(DSE)作为一种植物内生真菌，广泛存在于自然界植物根系中，被认为具有减缓煤炭开采对土壤性状和生物种群的损伤的功能，且其促进宿主植物根系发育的特点对于煤矿区受损生态修复具有积极促进意义，其本质是通过提高叶片脯氨酸含量及过氧化物酶活性，改善根系结构等方式提高植物的抗旱性。目前关于土层重构对作物生长情况的影响以及DSE对作物抗旱性的影响方面的已做了许多研究，但关于土层重构以及DSE对植物生长的影响结论缺乏一致性，这主要是由于土层重构采用的土质及重构模式不同造成。同时现有研究结果很少提及土层重构下植物根系形态特征及其与土壤水分利用的关系，且关于DSE在其中所起的作用鲜有报道。因此评价土层重构模式下植物根系发育特征与土壤水分利用的关系对于指导矿区排土场建设及生态修复，实现植被可持续恢复及水资源管理具有重要意义。

本研究拟通过室内模拟试验解决以下3个问题：① 探究添加土层重构对玉米根系形态及土壤水分利用的影响；② 评价土层重构下DSE对植物水分利用的影响；③ 分析不同模式下影响玉米水分利用的关键根系特征。

干旱半干旱区煤矿露天开采破坏了地表形态，加速水土流失，水资源的缺失严重影响了露天矿排土场植被恢复的效果。土层重构与微生物修复技术为解决露天矿排土场植被缺水困境指明了方向，但目前对土层重构下植物根系形态特征与土壤水分利用的关系以及深色有隔内生真菌(DSE)在其中起到的重要作用缺乏足够的认识，因此，本研究旨在探究土层重构模式下玉米根系生长和水分利用情况以及DSE的作用机制。研究对象为玉米，在温室进行为期4个月的土层重构室内模拟试验。试验布设3组处理，分别为空白对照(N-CK)、土层重构不接种DSE(L-CK)、土层重构且接种DSE(L-DSE)。

试验结果表明：① 与纯砂土处理相比，土层重构处理的玉米根系总根长度降低了39.7%，根系中小于0.3 mm细根的比例提高了8.86%，深层(50～70 cm)土壤水分的利用率提高了16.1%。② 与土层重构不接种DSE处理相比，接种DSE玉米的叶片脯氨酸含量提高了69.8%，30～50 cm土层根系根尖数、比根长分别提高了106.6%、38.5%，且深层水分的利用效率相较于纯砂土处理及土层重构不接种DSE处理分别增加了29.3%、11.1%。③ 玉米根系的根尖数与比根长是土层重构模式下实现对深层土壤水分高效利用的关键根系特征。综合研究表明，土层重构有助于优化玉米根系结构，提高细根所占比例及根尖数目，改善缺水环境下玉米的水分利用模式，且土层重构模式下接种DSE可以通过提高玉米叶片脯氨酸含量，优化玉米根系结构等途径提高对深层土壤水分的利用率，进而提高作物的长期抗旱能力。