半干旱区丛枝菌根真菌复垦地生物结皮胞外酶活性及化学计量特征

作     者：毕银丽 李璞宁 郭芸 

作者机构：西安科技大学西部生态环境修复研究院 中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFF1303303) 黄河流域煤矿区荒漠碳汇构建与固废利用协同增效技术(2022-YRUC-01-0304) 

主　　题：丛枝菌根真菌 生物结皮 土壤胞外酶 化学计量特征 养分限制 

摘      要：丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）对煤矿区生态恢复有长期促生效应，能直接影响生物结皮的生长发育，生态修复效应目前很少涉及生物结皮影响养分循环和胞外酶活性方面的报道。以大柳塔采煤沉陷微生物复垦示范基地修复11年的对照（CK）区和AMF区为研究区域，选择两个区域里四种不同类型生物结皮：藻结皮、混生藻结皮（藻盖度50%）、混生藓结皮（藓盖度50%）、藓结皮为研究对象，分析不同类型生物结皮盖度、厚度，土壤、枯落物和林下植被的总有机碳（TOC）、全氮（TN）、全磷（TP）及β-1，4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1，4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和碱性磷酸酶（AP）活性，研究土壤养分及环境因子对生物结皮胞外酶及养分限制的影响。CK区藻结皮盖度比藓结皮高31.3%，而AMF区表现出藓结皮盖度比藻结皮高27% ，AMF区和CK区生物结皮的厚度均呈现藻结皮混生藻结皮混生藓结皮藓结皮的趋势，且AMF区生物结皮厚度大于CK区，表明菌根复垦促进了西部采煤沉陷区生物结皮的发育。生物结皮层土壤有机碳（SOC）、TN、TP及胞外酶BG、NAG+LAP、AP活性较裸土均显著增加，藓结皮显著大于藻结皮，表明生物结皮演替加速表层土壤养分恢复及循环。AMF区藻结皮、混生藻结皮、混生藓结皮三种类型结皮SOC和TN含量及胞外酶BG、NAG+LAP、AP活性均显著高于CK区。结皮土壤微生物群落受到P限制。生物结皮土壤从藻结皮发育至藓结皮呈现出C/P、N/P逐渐增加趋势，但BG/(NAG+LAP)和BG/AP随结皮从藻结皮至藓结皮的发育降低。RDA分析显示，生物结皮SOC、TN、TP与BG、NAG+LAP及AP活性存在正相关关系但与酶向量长度及角度呈负相关。AMF通过改善枯落物盖度、林下草本植被盖度及养分状况提升生物结皮养分含量及胞外酶活性，缓解P限制，为半干旱区生态修复提供理论指导。