采煤塌陷区建植人工草地的生态化学计量特征研究

作     者：马晓军 

作者单位：山西农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高文俊

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：采煤塌陷区 生态化学计量特征 土壤酶活性 土壤微生物 

摘      要：采煤塌陷区由于土壤结构受到破坏,造成土壤肥力下降、水土流失等一系列生态环境问题。采煤塌陷区建植人工草地是恢复矿区土壤生态环境和解决我国饲料资源短缺的一条有效途径。为探索采煤塌陷区人工建植草地对矿区生态系统的改良效果,揭示煤矿废弃地土壤养分功能恢复的限制性因子,为采煤塌陷区生态修复筛选优质的牧草提供理论依据,本试验以山西省孝义市采煤塌陷区人工建植三年的6种牧草:紫花苜蓿(Medicago sativa)、红豆草(Onobrychis viciifolia)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、无芒雀麦(Bromus inermis)、老芒麦(Elymus sibiricus)、披碱草(Elymus dahuricus)为研究对象,分析测定了植物及土壤碳氮磷生态化学计量特征、土壤酶活性、土壤微生物菌落。研究结果表明:牧草中碳、氮、磷含量最高的有老芒麦、沙打旺、披碱草,分别达到了493.77g/kg、35.41 g/kg、3.46 g/kg。生态化学计量特征表明,禾本科牧草C/N极显著高于豆科牧草,其中禾本科牧草无芒雀麦C/N最高,为22.92;C/P和N/P豆科牧草极显著高于禾本科牧草,其中豆科牧草红豆草C/P、沙打旺N/P最高,分别为185.08和12.55。对6月、8月和10月0-30 cm土层中经生态化学计量特征研究发现,随着复垦月份的延长,各土层土壤C含量呈现递减趋势,N、P含量均呈现出递增趋势,其中种植紫花苜蓿的土壤C、N含量最高,分别为14.11 g/kg、0.44 g/kg,种植沙打旺的土壤P含量最高,为0.80 g/kg。土壤C/P和C/N最高的是6月份紫花苜蓿小区0-10 cm和10-20 cm土层,分别为30.29、63.31,土壤N/P最高的是10月份红豆草小区0-10 cm土层,为0.74。各牧草小区不同土层土壤酶活性在6月、8月和10月均呈现出递增的趋势,其中无芒雀麦小区土壤脲酶、蔗糖酶含量增幅最为明显,分别达到了0.16 mg/g、5.36 mg/g。种植牧草土壤微生物数量在6月、8月和10月细菌数量呈现出递增趋势,放线菌数量呈递减趋势,真菌数量各月份之间差异不显著。其中6月份紫花苜蓿小区土壤0-30 cm细菌数量达到最高,为2.917×10cfu/g,8月份老芒麦小区土壤0-30 cm真菌数量达到最高,为1.003×10cfu/g,6月份红豆草小区土壤0-30 cm放线菌数量达到最高,为2.903×10cfu/g。通过对采煤塌陷区各种植牧草土壤养分含量进行灰色关联度综合分析可知,小区土壤养分含量次序为:无芒雀麦紫花苜蓿红豆草老芒麦沙打旺披碱草。综上所述,本试验6种牧草中,禾本科无芒雀麦与豆科紫花苜蓿对采煤塌陷区土壤改良效果最佳,适合在当地矿区种植。