中國礦業大學(北京):畢銀麗——煤礦微生物復墾區灌木林下土壤養分...

2021-01-08 全國能源信息平臺

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創新點

（1）微生物復墾技術近年來已成為礦區土地復墾新的研究方向，新建人工生態系統正向趨於穩定。微生物復墾5年後，接菌持續促進了土壤養分含量提高，土壤養分呈現明顯的空間格局變異性。土壤全氮、有機質和速效磷存在空間自相關性，有機質空間變程較長，連續性較好；土壤全氮空間分布呈塊狀分布，對空間依賴性較強；土壤速效磷呈不規則斑塊狀，破碎化程度高。

（2）利用經典統計學、地統計學和協同克裡金插值方法，研究採煤沉陷地微生物復墾區灌木林下土壤全氮、有機質和速效磷的空間異質性及其影響因素。發現土壤全氮、有機質和速效磷的含量均值分別為0.50，11.93，2.24g/kg，均呈現出中等強度變異，存在空間自相關性，土壤菌根菌絲密度與土壤全氮、有機質和速效磷含量呈極顯著正相關性。

（3）以土壤菌絲密度為協變量的土壤全氮、有機質和速效磷的最優模型分別為高斯模型、球狀模型和高斯模型，決定係數分別為0.709，0.757和0.467，均高於單一變量的土壤全氮、有機質和速效磷的決定係數。以菌絲密度為輔助變量進行協同克裡格插值能夠顯著提高土壤全氮、有機質和速效磷含量的預測精度。

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1

作 者

畢銀麗1,2,胡晶晶2,劉　京2

2

單 位

1. 西安科技大學 地質與環境學院；2. 中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院

3

研究背景

中國是世界上最大的煤炭生產國與消費國,煤炭資源開發引發了一系列的生態環境問題,如造成沉陷區地表塌陷、土壤結構受損、土壤肥力降低,植被和生態退化,土壤和生態系統可持續發展受到制約,而傳統工程復墾投資大、周期長、生態效果不穩定,微生物復墾技術以其在土壤改良方面獨特的優勢,成為了當前國內外礦區土地復墾的新熱點。

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,簡稱AMF)是土壤中普遍存在的一類微生物,能與80%以上的陸生植物形成互惠共生關係,在促進植物養分吸收、修復根系功能、改良土壤結構、修復生態等方面具有重要作用。畢銀麗和申慧慧採用叢枝菌根等微生物復墾技術能夠促進採煤沉陷地植被恢復、改良土壤、加快生態復墾速度,微生物復墾多年後,生態系統種群實現了自我演替變化。微生物復墾區域的土壤理化性狀經多年微生物累積作用而發生質變,土壤養分空間異質性變化更值得在空間尺度上實現由點到面的關注。

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摘 要

微生物復墾技術近年來已成為礦區土地復墾新的研究方向,微生物復墾多年後,新的人工生態系統已建立,其灌木林下土壤養分的空間異質性研究成為關注的重點。選擇神東大柳塔採煤沉陷地微生物復墾地為研究區,利用經典統計學、地統計學和協同克裡金插值方法,研究採煤沉陷地微生物復墾區灌木林下土壤全氮、有機質和速效磷的空間異質性及其影響因素。

結果表明:研究區土壤全氮、有機質和速效磷的含量均值分別為0.50g/kg,11.93g/kg,2.24mg/kg,均呈現出中等強度變異,存在空間自相關性。選擇能表徵叢枝菌根真菌特性的關鍵因子土壤菌絲密度,發現土壤菌絲密度與土壤全氮、有機質和速效磷含量呈極顯著正相關性。

以土壤菌絲密度為協變量的土壤全氮、有機質和速效磷的最優模型分別為高斯模型、球狀模型和高斯模型,決定係數分別為0.709,0.757和0.467,均高於單一變量的土壤全氮、有機質和速效磷的決定係數。

以菌絲密度為輔助變量的土壤全氮、有機質和速效磷均呈現強空間自相關性,有機質的變程較長,空間連續性較好;土壤全氮空間分布呈塊狀分布,對空間依賴性較強;土壤速效磷呈不規則斑塊狀,破碎化程度高。以菌絲密度為輔助變量進行協同克裡格插值能夠顯著提高土壤全氮、有機質和速效磷含量的預測精度。

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部分圖片

各樣地位置分布示意

研究區土壤全氮、有機質和速效磷空間相關

土壤全氮的變異函數及協同變異函數

土壤有機質的變異函數及協同變異函數

土壤速效磷的變異函數及協同變異函數

土壤全氮、有機質和速效磷空間分布

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作者簡介

畢銀麗，女，1971年7月生，陝西米脂人，教育部「長江學者」特聘教授。獲國家科技進步二等獎2項，省部級獎10項。發表論文170多篇，SCI/EI 60多篇，授權專利20項，軟體著作權2項，專著2部。獲得中國青年科技獎、中國生態文明先進個人、中國青年女科學家獎提名獎、國務院特殊津貼、教育部新世紀優秀人才、陝西千人、首都科技領軍人才、北京市三八紅旗獎章、北京市科技新星、霍英東青年教師基金、孫越崎青年科技獎、煤炭工業技術創新優秀人才等榮譽稱號。

研究方向

礦區環境治理與生態修復

主要成果

長期從事礦區環境治理與生態修復等方面的研究工作，取得多項創新性成果，建立了西部乾旱半乾旱煤礦區微生物修復關鍵技術，初步揭示了出菌根真菌的生態修復機理，為我國煤礦區生態修復提供理論支撐和技術保障。

來源：

畢銀麗,胡晶晶,劉京.煤礦微生物復墾區灌木林下土壤養分的空間異質性[J]. 煤炭學報,2020,45(8):2908-2917.

BI Yinli,HU Jingjing,LIU Jing.Spatial heterogeneity of soil nutrients under shrubbery in micro-reclamation demonstration base in coal mine areas of China[J].Journal of China Coal Society,2020,45(8):2908-2917.

責任編輯：韓晉平

編輯整理：郭曉煒

審 核：常琛

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