黃土露天礦區(qū)不同復墾年限重構(gòu)土壤微生物數(shù)量差異及其影響因素分析

1、黃土露天礦區(qū)不同復墾年限重構(gòu)土壤微生物數(shù)量差異及其影響因素分析摘要：研究目的：研究不同復墾年限重構(gòu)土壤中微生物數(shù)量差異及其影響因素，為露天煤礦的土地復墾和生態(tài)恢復 及管理提供一定的理論依據(jù)和指導。研究方法：野外調(diào)查與采樣、時空替代、單因素方差分析以及冗余分析。研究 結(jié)果：(1)0-10 cm土層，復墾27年的樣地R-27a土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量分別達到原地貌3類土壤微生物數(shù)量 的68.23%、68.81%和70.08%； 10-20 cm土層，樣地R-27a的3類土壤微生物分別達到原地貌3類土壤微生物數(shù)量的 70.41%、70.94%和72.07%。不同復墾年限重構(gòu)土壤0- 10 cm和1

2、0- 20 cm土層的3類土壤微生物數(shù)量與原地貌小葉楊 林地仍存在顯著性差異。(2)通過冗余分析對0 -10 cm和10- 20 cm土層土壤微生物影響因素分析可得，不同復墾年 限樣地的重構(gòu)土壤微生物的受到土壤理化性質(zhì)影響極大，對0- 10 cm和10- 20 cm表層重構(gòu)土壤微生物數(shù)量影響最大 的土壤物理性質(zhì)是土壤容重和土壤礫石含量；對表層重構(gòu)土壤微生物數(shù)量影響最大的土壤化學性質(zhì)是土壤有機質(zhì)和 土壤速效鉀。研究結(jié)論：從土壤微生物數(shù)量的視角來研究礦區(qū)重構(gòu)土壤生態(tài)系統(tǒng)的恢復狀況，可為礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能 恢復提供實踐支撐。關(guān)鍵詞：土地復墾；重構(gòu)土壤；土壤理化性質(zhì)；土壤微生物；冗余分析1引言煤炭開采為

3、社會經(jīng)濟發(fā)展提供了保障，但破壞了 區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，造成土壤損毀、植被破壞等生態(tài) 退化問題的產(chǎn)生1o 土壤微生物是復雜的土壤生態(tài)系 統(tǒng)極其重要的組成成分之一,是全球生物地球化學 循環(huán)的重要驅(qū)動因子3-4，且土壤中微生物的種類繁 多，數(shù)量巨大，活動強度大，是土壤系統(tǒng)中各種生物 化學進程的主要推動者5，對維持生態(tài)系統(tǒng)功能和服 務起著重要作用閔。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征對于土 壤環(huán)境的變化也十分敏感，能夠提前反映土壤理化性 質(zhì)的變化,是土壤質(zhì)量評價的重要因子6-8o目前，土 壤微生物數(shù)量作為反映土壤質(zhì)量變化敏感因子和表 征土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù)已經(jīng)受到了國內(nèi) 外研究學者的廣泛重視9-11，利用土

4、壤微生物數(shù)量等 早期預警的生態(tài)指標對礦區(qū)重構(gòu)土壤質(zhì)量變化及其 驅(qū)動因子探究已有報道，但土壤微生物群落的產(chǎn)生和 維持機制尚不完全清楚12-15，土壤微生物等相關(guān)指標 也未得到相應的重視與關(guān)注。已有的相關(guān)研究采用 單因素方差分析、相關(guān)性分析、多元線性回歸、主成 分分析及高通量測序工具等研究方法，從不同土壤深 度、不同植被覆蓋類型的角度開展了土壤理化性質(zhì)、植 被覆蓋等因素對土壤微生物的影響研究，揭示了土壤理 化性質(zhì)的變化狀況及影響微生物的主要驅(qū)動因素16-22o 其次，國土空間生態(tài)修復強調(diào)“整體保護、系統(tǒng)修復和 綜合治理”四，但目前針對礦區(qū)生物多樣性等的研究 多集中于地表動植物24，對已復墾區(qū)域的地

5、下土壤生 態(tài)系統(tǒng)的評價和監(jiān)測研究較為薄弱，土地復墾監(jiān)測的 指標也鮮有涉及土壤微生物等指標，開展土壤微生物 的相關(guān)理論基礎(chǔ)研究能夠為制定更加全面科學的土 地復墾監(jiān)測指標提供一定的借鑒意義，也是實現(xiàn)礦區(qū) 土地復墾生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的重要基 礎(chǔ)四。土壤作為生態(tài)系統(tǒng)能夠維持和發(fā)揮相應功能 的重要載體，利用土壤微生物數(shù)量的變化狀況在一定 程度上能夠從生態(tài)學的角度反映礦區(qū)重建生態(tài)系統(tǒng) 的變化過程，嘗試開展礦區(qū)復墾地表層土壤微生物 的時空動態(tài)變化及其關(guān)鍵影響因素的研究，能夠為促 進復墾地重構(gòu)土壤質(zhì)量提升提供一定的理論依據(jù)。 綜上，針對礦區(qū)重構(gòu)土壤微生物數(shù)量特征及其影響因 素的研究相對不足，導致對

6、礦區(qū)重構(gòu)土壤生態(tài)恢復的 認識不夠全面，研究不同復墾年限土壤理化性質(zhì)對微 生物數(shù)量的影響有助于深入了解重構(gòu)土壤微生物的 變化和響應機制，對增強和提高礦區(qū)重構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的 長期穩(wěn)定性具有重要意義。本文以中煤平朔礦區(qū)已復墾的排土場為研究對 象,采用野外調(diào)查與采樣、時空替代、單因素方差分析 以及冗余分析的方法，分析土壤微生物數(shù)量與所選土 壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系，厘清礦區(qū)復墾地表層重構(gòu)土 壤理化性質(zhì)和土壤微生物數(shù)量的差異及其變化的影 響因素，以期為構(gòu)建土壤質(zhì)量和土壤微生物等生態(tài)監(jiān) 測指標提供理論基礎(chǔ)，同時為礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能恢復 提供實踐支撐。2材料與方法2.1研究區(qū)概況中煤平朔礦區(qū)地處黃土高原晉陜蒙接壤的黑

7、三 角地帶，屬山西省朔州市,煤炭儲量豐富27，礦區(qū)開采 導致土地利用景觀格局朝著復雜化和多樣化發(fā)展。 平朔礦區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，土壤侵蝕 嚴重，降水較少且時間上分布不均，是典型的生態(tài)脆 弱區(qū)29。土壤類型主要為黃綿土和栗鈣土，土壤pH 呈堿性。平朔露天煤礦的開采造成了區(qū)域內(nèi)嚴重的 土壤損毀等生態(tài)環(huán)境惡化問題，礦區(qū)采取“開采一排 棄一復墾”一條龍的作業(yè)技術(shù)來實現(xiàn)礦區(qū)邊開發(fā)邊 保護的發(fā)展模式。本文選取7個不同復墾年限的排 土場為研究對象（圖1）,東露天排土場是排土完畢未 進行復墾的樣地，南排、西排、安家?guī)X、西排擴大區(qū)、 南寺溝和內(nèi)排為已復墾地，分別于1992年、1994年、 2003年、

8、2004年、2012年和2013年開展了土地復墾 與生態(tài)重建。圖1研究樣地分布圖Fig.1 Distribution of the study samples2.2 土壤樣品采集通過中煤平朔礦區(qū)實地調(diào)查并向?qū)＜易稍兞私?排土場復墾年限，采用時空替代法，2019年7月在平 朔礦區(qū)的東露天、內(nèi)排、南寺溝、西擴、安家?guī)X、西排、 南排的7個排土場和非礦區(qū)北部的原地貌小葉楊林地 布設(shè)樣地并采集土壤剖面，且各樣地復墾后土壤本身 沒有受到擾動影響。設(shè)置喬木樣方10 mx10 m,草本 樣方1 mx1 m,每個樣地挖取3個土壤剖面，采樣深 度為60 cm,每10 cm分層采集土壤樣品。此次研究共 選擇了 8個

9、樣地、24個剖面0 10 cm、1020 cm的土 壤樣品,采集樣品完畢后帶回實驗室并進行土壤理化 性質(zhì)和土壤微生物數(shù)量及酶活性的測定。樣地R-6a、 R-7a、R-15a、R-16a、R-25a、R-27a、OL和 R-0a 分別 對應復墾時間6年、7年、15年、16年、25年、27年以及 原地貌和未復墾地（表1）,對應圖1中的S3、S6、S1、 S5、S2、S4、S8 和S7。2.3采集樣品測定2.3.1 土壤理化性質(zhì)測定土壤容重用環(huán)刀法測定,土壤田間持水量利用烘 干法進行測定，土壤質(zhì)地采用簡易比重計法測定,土 壤pH值通過測定儀測定，土壤有機質(zhì)采用高錳酸鉀 氧化法測定，土壤全氮采用凱氏法

10、測定，土壤有效氮 采用堿解法測定,土壤有效磷采用碳酸氰鈉浸提-鉬 銻抗比色法測定，土壤速效鉀采用醋酸銨浸提-原子 吸收光譜法測定。表1 土壤剖面采集樣地基本信息表Tab.1 Basic information of soil profile collection site編號剖面編號樣地位置植被配置狀況復墾年限/年S7-1東露天外排土場排土完R-0aS7-2畢未復墾0S7-3S3-1內(nèi)排刺槐、小葉楊、衛(wèi)R-6aS3-2矛、苜蓿等6S3-3S6-1R-7aS6-2南寺溝小葉楊7S6-3S1-1西排擴大苜蓿R-15aS1-2區(qū)15S1-3S5-1R-16aS5-2安家?guī)X荒草16S5-3S2-1西排

11、刺槐、青桿、白桿、R-25aS2-2油松、旱柳、榆樹25S2-3S4-1南排刺槐、榆樹、油松R-27aS4-2等27S4-3S8-1礦區(qū)未采OLS8-2區(qū)小葉楊原地貌S8-32.3.2 土壤微生物數(shù)量及酶活性測定土壤微生物主要類群數(shù)量的測定采用稀釋涂布平 板法測定。土壤細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，土壤 真菌采用孟加拉紅培養(yǎng)基，土壤放線菌采用高氏一號 培養(yǎng)基。土壤蔗糖酶活性采用采用3-氨基_5-硝基水 楊酸比色法測定，土壤脲酶活性采用苯酚鈉比色法測 定，土壤磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉方法,土壤樣 品數(shù)據(jù)均由山西省生物研究院有限公司完成測定。2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析本文數(shù)據(jù)均使用Excel軟件進行統(tǒng)計

12、整理，SPSS 25.0軟件進行處理分析,Origin 2020進行圖像繪制。 在SPSS中采用最小顯著差數(shù)法進行單因素方差分析各 樣地土壤微生物之間的顯著性差異。利用Canoco 5.0 軟件，通過RDA分析所選土壤理化性質(zhì)指標和3類土 壤微生物數(shù)量之間的關(guān)系。對于冗余分析，使用蒙特 卡洛檢驗來檢驗微生物數(shù)量與每個土壤理化性質(zhì)變 量之間的相關(guān)性，只有通過蒙特卡洛檢驗(P V 0.05) 才能保留排序圖進行進一步分析。3結(jié)果與分析3.1不同復墾樣地土壤理化性質(zhì)的基本統(tǒng)計特征以不同復墾年限研究樣地的土壤實測理化性質(zhì) 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行描述性統(tǒng)計分析，不同研究樣地在經(jīng) 過多年的土地復墾工作后，其土壤理

13、化性質(zhì)均得到較 大改善，為土壤微生物的生存提供了良好環(huán)境。不同 復墾年限的研究樣地010 cm和10 20 cm土層的土 壤理化性質(zhì)基本統(tǒng)計特征如表2。最大值和最小值和 可以反映因子數(shù)值的變化范圍，極差和標準差可以反 應各因子數(shù)據(jù)的離散程度。綜合分析得，在0 10 cm 和1020 cm土層均表現(xiàn)為土壤田間持水量、土壤粘 粒含量、土壤礫石含量、土壤有機質(zhì)、土壤有效氮和土 壤速效鉀數(shù)值的極差明顯較大,數(shù)據(jù)的離散程度相對 較大；土壤容重、土壤pH值和土壤有效磷的數(shù)值極差 較小，數(shù)據(jù)離散程度也相對較小;變異系數(shù)是衡量個 觀測值變異程度的一個統(tǒng)計量，表2結(jié)果顯示各樣地 的010 cm和1020 cm

14、土層中，土壤容重和土壤pH 值為弱變異程度；土壤田間持水量、土壤粘粒含量、 土壤有機質(zhì)、土壤有效氮、土壤有效磷和土壤速效鉀 均為中等變異，土壤礫石含量和土壤全氮呈現(xiàn)強變異 性。綜上所述并結(jié)合偏態(tài)系數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，總體上研究 區(qū)內(nèi)土壤各理化性質(zhì)的變化和差異較大，其數(shù)值分布 多為離散型，即研究區(qū)內(nèi)的經(jīng)過不同年限的復墾，不 同樣地之間的重構(gòu)土壤理化性質(zhì)存在較大差異性。3.2不同復墾年限微生物數(shù)量及酶活性的差異不同樣地的細菌、真菌和放線菌數(shù)量差異性 分析如圖2。在0 10 cm 土層，復墾時間為6年 的樣地R-6a的土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量分別 達到 114.500 0 x 105 cfug-1、0.0

15、79 0 x 105 cfu-g-1 和 0.683 7x105 cfu-g-1，相較未復墾樣地R-0a增幅分別 達118.65%、113.51%和102.46%,顯著高于除原地貌 樣地之外的其他復墾樣地的3類微生物數(shù)量；樣地 R-7a的3類微生物數(shù)量含量與樣地R-27a的各類微 生物數(shù)量相當，與其余不同復墾年限的樣地存在顯 著差異性；而樣地R-0a細菌、真菌和放線菌數(shù)量最 少,分別為52.366 7x 105 cfug-1、0.037 0 x 105 cfu-g-1 和 0.33 7 7x 105 cfu-g-1，顯著低于其他研究樣地的3類土 壤微生物數(shù)量；此外，各研究樣地的3類土壤微生物

16、數(shù)量的均值由高到低依次為樣地OL 樣地R-6a 樣表2研究樣地的土壤理化性質(zhì)描述性統(tǒng)計(N = 24)Tab.2 Descriptive statistics of soil physical and chemical properties of the sample plots (N=24)土層深度土壤性質(zhì)最大值最小值極差平均值標準差變異系數(shù)偏態(tài)系數(shù)容重/(g*cm-3)1.721.200.521.440.139.090.12田間持水量/%16.875.1411.7211.953.2026.77-0.21pH值8.527.740.788.100.192.280.12礫石含量/(g/100 g

17、)16.070.0016.072.044.10201.542.29粘粒/%52.0510.5541.5027.6310.3037.260.340-10 cm全氮/%0.290.000.290.060.08120.272.33有機質(zhì)/(gkg-1)20.661.7618.908.024.1852.071.07有效氮/(mgkg-1)84.096.8977.2032.4417.0652.581.07有效磷/(mgkg-1)5.110.514.602.041.0249.961.07速效鉀Amg-kg-1)249.2033.41215.79125.9754.2843.090.41容重 Ag*cm-3)

18、1.681.300.381.500.095.970.09田間持水量/%14.997.087.9110.842.0518.930.24pH值8.487.890.598.170.151.870.24礫石含量(/ g/100 g)52.430.0052.434.1110.81262.804.00粘粒/%64.7812.0052.7829.4512.6442.911.1410 20 cm全氮/%0.100.000.090.020.02103.192.06有機質(zhì)Ag,kg-)14.271.1813.104.473.3374.652.04有效氮/(mgkg-1)57.994.4953.5017.9213.

19、6275.972.04有效磷/(mgkg-1)3.560.043.191.170.8169.382.04速效鉀/(mgkg-1)133.0517.30115.7581.3929.1335.790.50注：依據(jù)經(jīng)典統(tǒng)計學對變異系數(shù)等級劃分，當CV =10%,屬于弱變異性；當10% CVv 100%,屬于中等變異性；當CV100%，屬于強變異性。偏態(tài) 系數(shù)的絕對數(shù)值越小，表示數(shù)據(jù)偏倚的程度越??；偏態(tài)系數(shù)的絕對數(shù)值越大，表示數(shù)據(jù)偏倚的程度越大。此處土壤礫石含量代表著每100 g土壤樣品的礫 石含量；此處粘粒含量指50 g風干土壤樣品中小于0.01 mm土粒的含量所占土壤樣品的百分比。地R-7a 樣地

20、R-27a 樣地R-25a 樣地R-16a樣 地R-15a 樣地R-0a,各個樣地各類微生物數(shù)量之 間存在顯著差異性狀況；樣地R-27a為復墾27年的 南排土場，復墾27年后土壤細菌、真菌和放線菌數(shù) 量分別達到 92.400 0 x105 cfug-1、0.064 1x105 cfu-g-1 和0.560 7x 105 cfu-g-1，相比未復墾樣地R-0a的細 菌、真菌和放線菌數(shù)量分別增加了 76.45%、73.00%和 66.04%，分別達到原地貌3類土壤微生物的68.23%、 68.81%和70.08%，且仍顯著低于原地貌3類土壤微 生物數(shù)量。在1020 cm 土層，各研究樣地的3類 土

21、壤微生物數(shù)量的均值由高到低為樣地0匕樣 地 R-6a 樣地 R-7a 樣地 R-27a 樣地 R-25a 樣地R-16a樣地R-15a樣地R-0a，各個樣地 各類微生物數(shù)量之間存在顯著差異性狀況；樣地 R-6a的3類微生物數(shù)量顯著高于其他復墾年限樣 地的3類微生物數(shù)量，細菌、真菌和放線菌數(shù)量分別 達到 120.400 0 x105 cfug-1、0.083 0 x 105 cfu-g-1 和 0.716 7x105 cfu-g-1，相對于為復墾樣地R-0a增幅分 別達 134.27%、125.66% 和 113.72%，樣地 R-6a 是內(nèi)排 土場，經(jīng)過6年復墾后，復墾地重構(gòu)土壤表層的3類 微

22、生物數(shù)量增加顯著，但仍顯著低于原地貌3類土壤 微生物數(shù)量。在1020 cm土層，樣地R-27a的土壤 細菌、真菌和放線菌數(shù)量達到96.93 3 3x 105 cfu-g-1, 0.067 1x105 cfu-g-1 和0.585 7x105 cfu-g-1，分別達到 原地貌3類土壤微生物70.41%、70.94%和72.07%。復 墾27年后的樣地R-27a的3類土壤微生物數(shù)量仍顯著 低于原地貌的小葉楊林地。整體來看，在0 10 cm和 10-20 cm土層的3類微生物數(shù)量呈現(xiàn)隨復墾時間的 變化趨勢為先增長，后降低，而后又隨著復墾年限的 增長不斷增加的變化特點。不同研究樣地之間的3類土壤酶活性

23、差異及變化 情況如圖3所示。在0-10 cm和1020 cm土層中，蔗 糖酶、脲酶和磷酸酶活性均呈現(xiàn)隨復墾時間的變化趨 勢為先增長，隨后逐漸降低，而后又隨著復墾年限增 加而不斷增長的變化特點。在0 10 cm土層,未受擾 動的原地貌小葉楊林的3類土壤酶活性最高，蔗糖酶、12O.10 O.00 O.02 O.8 6 4 o o O O.O.O.舊。胃100.0050.000.00| | 0 10 cm L_J 10 20 cmR-7a R-15a R-16a R-25a R-27aOL復墾樣地圖2不同樣地0 10 cm和10 20 cm 土層的3類土壤微生物數(shù)量Fig.2 The number

24、of three types of soil microorganisms in different soil layers of 0 10 cm and 10 20 cm注：圖中不同樣地的土壤微生物數(shù)量為均值土標準差，柱狀圖上方不同字母表示不同樣地之間差異性顯著,PV0.05,下同。脲酶和磷酸酶活性分別達到0.970 0 mg - (1003.156 7 mg- (100 gh)-1 和0.720 0 mg( (100 g-h)-1； 其次是樣地R-6a的3類土壤酶活性最高,蔗糖酶、脲 酶和磷酸酶活性分別達到1.056 7 mg( (100 gh)-1、 3.380 0 mg( (100 g

25、-h)-1 和0.770 0 mg( (100 g-h)-1,顯 著高于除原地貌樣地之外的其他復墾樣地的3類酶 活性；樣地R-0a的3類土壤酶活性均最小，且與樣 地R-15a的3類土壤酶活性差異性均不顯著,且顯著 低于其他研究樣地的3類土壤酶活性,其蔗糖酶，脲酶 和磷酸酶活性僅為0.810 0 mg-(100 gh)-1、2.740 0 mg- (100 g h)-1 和0.633 3 mg-(100 gh)-1。在 10-20 cm土 層中，不同研究樣地之間各類土壤酶活性的差異性狀 況與0 10 cm土層相同，仍是未經(jīng)擾動的原地貌小葉 楊林的3類土壤酶活性最大,樣地R-0a的3類土壤酶 活性

26、最低。3.3 土壤微生物與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系分析對7個不同數(shù)量復墾年限樣地的土壤微生物數(shù)量 和土壤理化性質(zhì)進行RDA冗余分析,得到010 cm和 10-20 cm土層的排序圖(圖4)。排序圖中的排序軸 是參與分析的環(huán)境變量的多元多重回歸組合,能夠集 中體現(xiàn)解釋變量對響應變量的影響。排序圖中帶有 箭頭的線段，藍色代表3類土壤微生物的數(shù)量、紅色代 表各土壤理化性質(zhì)指標；土壤理化性質(zhì)線段長度代表 其對微生物影響程度的大小，線段越長其影響越大; 土壤理化性質(zhì)線段和3類土壤微生物線段夾角的余弦 值在數(shù)值上等于相關(guān)系數(shù),夾角越小,相關(guān)性越大。分析結(jié)果顯示，在0 10 cm 土層，3類土壤微 生物數(shù)量分布在

27、第一軸和第二軸累計解釋變量分 別達到66.34%和66.37%，且通過蒙特卡洛檢驗 (p = 0.038 V 0.05), 土壤微生物數(shù)量和土壤理化性質(zhì) 冗余分析結(jié)果(圖4(a)顯示3類土壤微生物分布在 排序軸右側(cè),3類土壤微生物數(shù)量均與土壤理化性質(zhì) 表現(xiàn)出一致的相關(guān)性規(guī)律，與土壤容重呈顯著負相關(guān) 關(guān)系,與土壤田間持水量、土壤礫石含量和土壤全氮圖3不同復墾年限樣地0 10 cm和10 20 cm 土層的3類土壤酶活性Fig.3 Activity of soil enzymes in soil layers 0 10 cm and 10 20 cm in different years of r

28、eclamation(a) RDA1 (66.34%； p=0.0380.05)(b) RDA2 (86.47%(a) RDA1 (66.34%； p=0.0380.05)(b) RDA2 (86.47%； p=0.010.05)圖4 0 10 cm和10 20 cm 土壤理化性質(zhì)和土壤微生物數(shù)量的RDA排序圖Fig.4 RDA sequence diagram of soil physical and chemical properties and soil microbial population in0 10 cm and 10 20 cm soils含量呈正相關(guān)關(guān)系,與土壤pH值、土壤

29、粘粒、土壤有 機質(zhì)呈負相關(guān)關(guān)系,與土壤速效鉀呈極顯著正相關(guān)關(guān) 系；分析結(jié)果顯示在010 cm 土層對3類微生物數(shù)量 影響較大的土壤理化性質(zhì)是土壤容重、土壤粘粒、土 壤礫石含量以及土壤有機質(zhì)和土壤速效鉀。在1020 cm 土層，3類土壤微生物數(shù)量分布 在第一軸和第二軸的累計解釋變量達到86.47%和 86.49%，并且通過蒙特卡洛檢驗(p = 0.01V 0.05),表 示3類土壤微生物數(shù)量與土壤理化性質(zhì)存在顯著相關(guān) 關(guān)系；3類土壤微生物數(shù)量和土壤理化性質(zhì)冗余分析 結(jié)果(圖4(b)顯示，3類土壤微生物分布在排序軸的 右側(cè)且3類土壤微生物與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性規(guī)律 相一致；3類土壤微生物數(shù)量與土壤

30、容重呈極顯著負 相關(guān)關(guān)系,與土壤田間持水量和土壤速效鉀呈顯著正 相關(guān)，與土壤粘粒、土壤pH值表現(xiàn)為負相關(guān)關(guān)系，和 土壤礫石含量、土壤全氮、土壤有機質(zhì)均呈現(xiàn)正相關(guān) 關(guān)系；分析結(jié)果表明在1020 cm土層對3類微生物 數(shù)量影響較大的土壤理化性質(zhì)是土壤容重、土壤礫石 含量、土壤全氮、土壤有機質(zhì)和土壤速效鉀。4討論4.1 土壤理化性質(zhì)對土壤微生物數(shù)量的影響本文研究結(jié)果表明，所有研究樣地中細菌數(shù)量在 3類土壤微生物數(shù)量中最多，復墾地重構(gòu)土壤的3類微 生物數(shù)量狀況受到土壤pH的顯著影響，而樣地土壤 理化性質(zhì)實測數(shù)據(jù)表明研究區(qū)域的土壤呈現(xiàn)堿性，細 菌和放線菌能夠適應堿性的土壤條件,在一定程度上 造成了 3類

31、微生物數(shù)量的分布特征，這與王理德等30 的研究結(jié)果相同。從不同復墾年限的變化規(guī)律來看, 在010 cm和1020 cm 土層細菌、真菌和放線菌數(shù) 量隨復墾時間的變化趨勢為先增長后降低，而后又隨 著復墾年限增長不斷增加；此研究結(jié)果與于亞軍15、 kumar17的研究結(jié)論存在一定的差異性,這是因為土 壤微生物與其所處土壤理化性質(zhì)的變化密切相關(guān)，研 究區(qū)域和所選樣地的差異，復墾后期管護措施不同和 礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的復雜性都是造成研究結(jié)果存在差異的 重要原因。于亞軍等15研究表明土壤理化性質(zhì)隨復 墾年限的增加有所改善,不同復墾年限樣地的微生物 PLFAs濃度和酶活性也隨復墾年限的增加均有不同程 度的增加，

32、土壤微生物群落對土壤性質(zhì)變化具有指示 作用,能夠作為煤矸山復墾土壤質(zhì)量變化的微生物學 指標。KUMAR等17研究了印度地區(qū)不同恢復階段煤 矸山的土壤理化性質(zhì)和微生物特性的變化狀況，認為 復墾年限是生態(tài)恢復過程中土壤理化性質(zhì)和植被組成 變化的重要因素。土壤是土壤微生物生存和發(fā)揮相關(guān) 功能的重要載體31，本文研究表明,不同復墾年限樣 地的表層土壤(0 20 cm)對土壤微生物數(shù)量影響最大 的土壤物理性質(zhì)主要是土壤容重和土壤礫石含量；對 表層重構(gòu)土壤微生物數(shù)量影響最大的化學性質(zhì)主要 是土壤有機質(zhì)和土壤速效鉀；復墾樣地土壤理化性質(zhì) 對3類微生物的生存與功能發(fā)揮具有顯著影響,這一結(jié) 論與 samaneh

33、16、sohini18、張小玲20、荀衛(wèi)兵32等的 研究結(jié)果相符。荀衛(wèi)兵等32研究結(jié)果顯示經(jīng)多年施 用不同肥料后，同種植被類型下的土壤pH值、土壤養(yǎng) 分含量、土壤微生物生物量、土壤微生物和微生物多 樣性會產(chǎn)生顯著性差異；而經(jīng)過8個月的培養(yǎng)，滅菌 和接種土壤的微生物生物量與對照土壤相當，認為土 壤性質(zhì)是影響土壤微生物區(qū)系的數(shù)量的決定性因素。 SAMANEH等16開展了伊朗北部森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤 理化性質(zhì)變量與土壤微生物之間的線性和非線性關(guān) 系的研究，分析表明土壤有機碳、土壤粒徑分布、土壤 pH值、土壤電導率和土壤總氮均會對土壤微生物適宜 習性有顯著影響。由此可見土壤理化性質(zhì)對土壤微生 物的生存及

34、其功能的發(fā)揮具有極其重要的影響。4.2 土壤微生物數(shù)量研究對礦區(qū)土地復墾的啟示煤炭開采為社會經(jīng)濟發(fā)展提供了保障，但破壞了 區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境,造成土地損毀、土壤污染、植被破 壞等生態(tài)退化問題的產(chǎn)生1,在進行露天煤礦土地復 墾與生態(tài)重建時恢復地表植被和生物的同時也要重 視地下土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，保障土壤微生物 的生存環(huán)境，進而使其發(fā)揮相應的功能來維持其所在 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于礦區(qū)重構(gòu)土壤的特殊性，單 以土壤理化性質(zhì)評價礦區(qū)已復墾排土場重構(gòu)土壤質(zhì) 量狀況的敏感性不夠；而短時間內(nèi)復墾地的植被狀況 受到了人為因素的嚴重影響33，難以準確反映復墾地 重構(gòu)土壤質(zhì)量及生態(tài)系統(tǒng)的恢復狀況。土壤微生物 對土壤環(huán)境的變化極為敏感，能夠及時地反映復墾地 重構(gòu)土壤的恢復情況，是礦區(qū)土地復墾和生態(tài)恢復的 重要早期指標。目前已有相關(guān)研究通過引入微生物