矿区土地复垦中,由于机械碾压导致复垦土壤呈现高压实状态,复垦土壤的有机质则因机械扰动而矿化.探究复垦土壤团聚体与有机质恢复机理,可为深入理解露天煤矿高压实复垦土壤质量演替规律提供依据.以平朔露天煤矿典型植被恢复模式——刺槐纯林不同复垦年限(0、3、12、14、17、25、28、32 a)土壤及周边未扰动土壤(CK)为研究对象,采集0～20 cm表层土壤样品,分析土壤水稳性团聚体(>2000μm、>250～2000μm、53～250μm、<53μm)及团聚体碳(C)、氮(N)以及13C和15N同位素特征.结果表明:1)土地复垦中机械碾压破坏了土壤水稳性团聚体结构与稳定性,但随着复垦时间增加,32 a样地>250～2000μm团聚体的比例较0 a提高737.02％,而53～250μm团聚体比例则降低19.25％;团聚体稳定性随着复垦时间而增加,表现为32 a样地土壤团聚体平均重量直径(Mean Weight Diameter,MWD)较0 a提高133％.2)各粒径团聚体C、N及C/N均随着复垦时间增加而增加,>2000和>250～2000μm团聚体C和N在土壤总C和N中占主导地位.>2000和>250～2000μm团聚体C/N整体上高于53～250μm团聚体.3)各样地土壤δ13C变化范围为?15.14‰～?26.40‰;δ15N的变化范围为1.13‰～10.87‰.>2000、>250～2000和<53μm团聚体的δ13C值及>2000μm团聚体的δ15N值随复垦年限增加呈现降低趋势.与>2000μm和>250～2000μm团聚体相比,53～250和<53μm团聚体中13C显著富集(P<0.05),这表明复垦土壤熟化过程中,土壤C从大粒径团聚体向小粒径周转.4)>2000与>250～2000μm团聚体中,新C占土壤总C的比例为>80％,且各样地间差异不显著(P>0.05),而在<53μm团聚体中,新C的比例在复垦14～17 a间显著增加,此后则变化不显著.上述结果表明,土地复垦中机械碾压增加了小粒径团聚体的比例,降低了团聚体稳定性,而随着复垦时间增加,植被恢复促进了土壤团聚体结构、稳定性及C、N的恢复.

复垦;土壤;有机碳;团聚体;碳同位素

原野;高嫄;赵艺芳;任迎香

山西财经大学矿区生态修复研究中心,太原 030006;山西财经大学公共管理学院,太原 030006

农业工程学报

[1]原野;高嫄;赵艺芳;任迎香-.黄土丘陵区露天煤矿复垦土壤熟化过程中团聚体碳氮演变特征)[J].农业工程学报,2022(11):72-80

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