时间序列下煤矸石充填复垦耕地和林地的土壤碳动态特征

作     者：马腾辉 李蓉 王坤 渠俊峰 MA Tenghui;LI Rong;WANG Kun;QU Junfeng

作者机构：中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学公共管理学院江苏徐州221116 徐州市生态文明建设研究研究江苏徐州221116 中国矿业大学低碳能源研究院江苏徐州221008 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第5期

页      面：260-268页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0820[工学-石油与天然气工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 0703[理学-化学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0833[工学-城乡规划学] 0701[理学-数学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室开放基金资助项目(2020KF01) 

主　　题：时间序列 充填复垦 不同利用方式 土壤碳动态 

摘      要：为明确复垦后土壤质量与土壤碳循环之间的内在机理,揭示时间序列下复垦土壤的碳动态特征规律,研究选取了山东邹城东滩矿区复垦3、6、9、12 a的耕地土壤和复垦3、12 a的林地土壤为研究对象,并以矿区内部未受塌陷影响的正常耕地和林地作为对照。通过实地采样并检测土壤总碳(TC)、总氮(TN)、土壤有机碳(SOC)、土壤微生物量碳(MBC)以及土壤理化性质(pH、AN、AP),探究时间序列下复垦重构土壤在耕地和林地2种不同利用方式下的土壤碳动态特征,及其与土壤理化性质的相关性关系。研究结果表明:复垦后耕地和林地利用方式下土壤有机碳含量均随复垦时间的增加而逐渐增加,复垦3 a和12 a的耕地和林地相比,耕地各土层深度下土壤有机碳含量均高于相应深度林地土壤;复垦12 a的耕地土壤0~20 cm有机碳含量已与对照无显著差异,复垦12 a的林地土壤40~60 cm能达到对照水平。各复垦年限耕地和林地土壤中总碳含量均高于对照,这与复垦土壤中较高比例的土壤无机碳含量有关。复垦后土壤微生物量碳呈持续增长的趋势,相同复垦年限的耕地和林地土壤相比,耕地土壤微生物量碳含量均显著高于林地,且增速更快;复垦9 a的耕地土壤微生物量碳含量已与对照无显著差异,复垦12 a的耕地土壤微生物量碳含量达到362.59 mg/kg已显著高于对照,复垦12 a的林地土壤微生物量碳含量达到110.94 mg/kg仍显著低于对照。复垦后耕地土壤微生物熵与其土壤微生物量碳含量的变化趋势相似,均呈现逐渐增加的规律。复垦6、9和12 a的耕地土壤微生物熵均显著高于对照;复垦3 a和12 a的林地土壤微生物熵均显著低于对照。复垦土壤SOC与MBC、TN、AN呈极显著正相关(p0.01),与微生物熵q(MBC)、AP呈显著正相关(p0.05),与pH呈显著负相关(p0.05);MBC与TN、AN呈极显著正相关(p0.01),与q(MBC)、AP呈显著正相关(p0.05),与TC呈显著负相关(p0.05)。pH与AN、AP均呈极显著负相关关系(p0.01),与TN呈显著负相关性(p0.05)。主要结论为伴随着复垦时间的持续,复垦后2种土地利用方式下土壤有机碳和微生物量碳含量均有不同程度的积累和恢复,而复垦后合理的农业耕作活动更有助于土壤质量的持续改善。