西部干旱半干旱煤矿区生态环境损伤特征及修复机制

我国煤炭开发重点已战略西移,实现煤炭资源绿色开采与生态协调发展,成为保障国家能源安全的重要举措之一。西部煤层大多数埋藏浅、上覆基岩薄、煤层厚,有利于一次采全高大规模井工开采或露天开采。但该地区气候干旱少雨、生态条件脆弱,大规模高强度对矿区及周边生态环境造成的损伤大。由于对开采过程中生态损伤演变机制及采后修复机理尚不清楚,没有成熟的修复理论和方法作指导,成为制约该地区煤炭高质量发展的重大难题。针对上述难题开展系统研究,认为精准勘测煤炭开采全周期工作面地质-水文地质条件和矿区生态演化特征,有助于阐明开采诱致上覆土岩破损机理、水资源散失富集与循环调运规律、生态损伤演变机理和承载力,并揭示采后矿区土岩层、水资源循环、生态自适应机理。采用植物-微生物组合修复方法,初步构建井工和露天矿山人工与自然协同的水-土-生立体耦合修复理论,提出了生态修复机制的新思考,在浅埋深矿区开采形成的裂缝发育犹如农田松土一般,成为生态修复新的契机,促进水-土-生再分配,并利用微生物修复技术,可促进矿区生态环境的正向协同发展,实现西部煤矿脆弱生态区开发“金山银山”,再造“绿水青山”的思维转变。

露天煤矿区不同生态措施对紫穗槐水分利用特征的影响

[目的]为探究排土场不同生态措施下典型植物的水分利用特征,提高植物水分利用效率,加速矿区生态恢复进程。[方法]以黑岱沟煤矿排土场6种生态措施(对照、接菌、绿肥、接菌+绿肥、绿肥+风化煤、接菌+绿肥+风化煤)下紫穗槐为对象,结合水的氢氧稳定同位素等方法分析。[结果](1)排土场土壤含水率为3%~9%,在0-30,70-100 cm土层较低,在30-70 cm土层较高。(2)紫穗槐的水分供给来源于降水和土壤水,土壤水分在0-30 cm土层发生显著的分馏现象,且在不同生态措施表现出显著差异,绿肥处理最大,接菌+绿肥处理最小。(3)不同生态措施下紫穗槐的水分利用特征存在显著差异,接菌处理对50-100 cm土层的水分利用比例较高,为53.4%;绿肥处理紫穗槐主要利用表层(0-20 cm土层)土壤水分,为42.6%;接菌+绿肥处理紫穗槐对各层土壤水分利用比例较为均匀。[结论]接菌+绿肥处理优化了紫穗槐水分利用特征,增加对表层和深层水分的利用比例,可作为排土场的生态复垦措施,促进西部干旱矿区生态恢复速率和效应。

西部煤矿区微生物修复促进植物水分高效利用策略

西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地表水、地下水与植被生长,是水分循环与养分运输的重要载体。土壤水分的高效与合理利用关系到生态修复的成败,因此探究植物根系水分利用策略对于西部煤矿区生态修复具有重要作用。分析了国内外植物水分利用的主要研究方法,比较了不同方法之间的优缺点及相应研究进展。在干旱半干旱煤矿区受损生态环境中,采用植物-微生物联合的微生物修复技术,能提高植物水分利用效率,改善植物水分利用策略。同时,接种微生物降低了植物从浅层土壤吸收水分的比例,有效地增加植物从深层土壤中吸收和利用水分,提升了植物水分利用效率,使接菌植物在干旱半干旱煤矿区表现出更高的生态适应性。分析了目前西部煤矿区植物水分利用的研究进展和存在的问题,探讨了煤矿区微生物修复对水分利用策略的改善,提出了西部干旱煤矿区生态修复中不同植物组合对水分利用策略的影响及其研究重点,为实现矿区绿色可持续、高质量发展奠定了扎实的基础,具有重要的生态应用价值。

排土场不同培肥模式团聚体有机碳的累积效应

[目的]研究不同培肥模式对沙棘林下的植被多样性,土壤团聚体的发育、稳定性及有机碳库恢复的影响,为矿区露天矿植被重建,土壤质量改善及团聚体碳库恢复提供依据。[方法]基于内蒙古黑岱沟露天矿内排土场沙棘示范基地,通过调查植被种群并采集土壤团聚体样品,分析丛枝菌根真菌(AMF)及其他因素(风化煤、绿肥)联合的培肥模式对于露天矿排土场植被恢复区前期土壤团聚体稳定性及有机碳恢复的影响。[结果]在6种培肥模式下,对林下植被丰富度及多样性提高效果最好的是施用绿肥并添加风化煤(沙绿风)处理;对团聚体发育及稳定性影响效果最显著的是接种AMF并施用绿肥(沙接绿)的试验组。对团聚体有机碳及全氮作用效果的分析表明,沙接绿处理下宏观团聚体有机碳和全氮显著高于仅接种AMF(沙接)处理。[结论]不同培肥模式对沙棘林下的植被多样性、土壤团聚体的发育、稳定性及有机碳库恢复具有积极作用。在露天矿植被重建时,应采用接种AMF、施用绿肥及风化煤等方式,提高土壤有机碳含量,促进团聚体发育。

接种AMF对西部煤矿区紫穗槐根系分布和水分利用效率的影响

西部干旱半干旱煤矿区井工开采导致了大面积采煤沉陷区的出现,矿区生态复垦难度较大,利用菌根微生物技术进行生态修复已经成为当前的研究热点。为探究接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫穗槐根系分布特征和水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)的影响,研究通过室内土柱试验,设置了对照不种植紫穗槐幼苗(CK1)、种植紫穗槐幼苗(CK)、种植紫穗槐幼苗并接种AMF(+AM)3组试验处理,并对植物生长指标和土壤水分等进行了测定。结果表明:①接种AMF有效促进了紫穗槐的生长,其株高、SPAD(Soil and plant analyzer development)值、地上生物量和地下生物量相较CK处理分别提升38.5%、27.5%、11.1%、69.4%;②接菌改变了紫穗槐的根系分布,使总根系长度和根尖数分别增加329.0%和586.1%,平均根直径显著减小22.9%,2 mm以下细根根长比例提升370.1%。同时,接菌影响了土壤水分分布和紫穗槐的水分利用模式,使0~20 cm的土壤含水率较CK处理分别提高8.9%、7.8%,20~50 cm的含水率又分别降低16.8%、4.0%、11.6%;接菌增加了紫穗槐对表层5 cm以下土壤的水分利用比例,在5~30、30~50 cm分别提升15.4%、9.9%;③接菌使紫穗槐植株的WUE增加了27.5%,主成分分析结果表明,紫穗槐根系中的细根长(0.50~1.00 mm)和根尖数是干旱胁迫下接种AMF对土壤水分高效利用的关键根系特征。综上,接菌可对紫穗槐幼苗有明显的促生作用,通过对紫穗槐细根根系特征参数的显著改善,促进了对土壤水分的吸收及再分配能力,进而使紫穗槐植株表现出较高的WUE,该研究结果可为西部采煤沉陷区生物联合修复技术提供科学指导和技术支持。

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

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 a的对照(CK)区和AMF区为研究区域,选择2个区域里4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质量分数)、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3种类型结皮SOC和TN质量分数及胞外酶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ABG/(A_(NAG)+A_(LAP))和A_(BG)/A_(AP)随结皮从藻结皮至藓结皮的发育降低(A为胞外酶活性)。RDA分析显示,生物结皮SOC、TN、TP质量分数与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。

接种AMF对海绵结构重构土层的玉米根系分布及水分利用特征的影响

[目的]露天煤矿区生态脆弱,水资源短缺,利用微生物复垦已成为矿区生态重建的研究热点。探究露天矿排土场重构土层海绵生态结构条件下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)对玉米根系生长及水分利用特征的影响,为矿区生态农业建设提供科学依据。[方法]在室内布设土柱模拟试验,设置裸土柱(CK)、玉米不接菌(NM)和玉米接菌(AM)3个处理,采用氢氧稳定同位素示踪技术研究玉米根系水分利用特征。[结果]①接种AMF处理促进了玉米根系的生长,改变了玉米根系分布。AM处理玉米的总根长、总根表面积、总根体积和根尖数分别比NM处理高19.3%,14.8%,9.1%和34.0%,AM处理小于0.3mm的细根及大于0.7mm的粗根比例分别比NM处理高3.2%和3.5%。②AMF改变了玉米的水分利用特征,AM处理玉米利用的水分来源于0—20cm土层的比例较NM处理提升5.5%。③AM处理土柱0—20cm土层含水率显著低于NM处理,饱和黏土层含水率:CK处理>NM处理>AM处理。AMF提升了玉米根系吸收水分的能力,影响黏土层中水分的释出。[结论]在矿区排土场海绵结构重构土层上接种AMF能促进玉米根系发育,改善水分利用策略,使其充分利用海绵结构中涵水层保蓄的水分。

东部草原露天矿区接种AMF对植物−土壤养分积累及本土DSE定殖的影响

东部草原不同草种存在不同的生存空间比例,接菌对草原草本生长及竞争关系的研究对于揭示接菌对草原生态演变具有重要意义。针对内蒙古锡林浩特市胜利露天矿区土壤贫瘠、植被生长困难等现状,利用不同草种配比种植模式并结合微生物-丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)接菌方式,旨在探明植物-真菌联合对矿区排土场土壤改良与植被恢复效应,并筛选适宜矿区排土场生态恢复的最佳种植模式。结果表明:影响土壤和植被恢复的主导因素分别是种植方式和接菌处理,综合影响力表现为:接菌作用>种植方式,矿区排土场的生态复垦中,接种AMF对植物-土壤养分积累具有积极的提升作用。豆科与禾本科相对权重为1∶3+AMF的种植模式不仅能促进土壤改良,加速土壤养分的累积,还能很好地促进植物生长和养分吸收,是适合该区域排土场生态修复的最佳组合模式。此外,接种AMF影响了试验区的本土真菌中深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)在植物根系中的定殖,人工植物种植及接种AMF后,DSE定殖强度相比于自然恢复区有下降趋势;AMF定殖情况均呈现一级根系>二级根系,接种AMF降低了DSE在一级根系中的定殖,提高了DSE在二级根系中的定殖,AMF和DSE分别在植物一级根系和二级根系的生态位中占据优势,该环境下AMF与DSE存在位点竞争。DSE总定殖率与土壤质量和综合质量指数显著正相关,一定程度上DSE总定殖率的提高有助于土壤中营养积累和区域综合质量的提升。研究表明在露天矿区排土场生态复垦中加入AMF对修复效果具有积极的正向作用,为排土场使用微生物-植物配置复垦技术提供了数据支撑。

神东矿区接种AMF对植物−土壤生态化学计量及养分回收的影响

矿区采煤沉陷地植被恢复和微生物复垦是打造绿色矿山的关键点。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体的生态化学计量学特征及养分回收的影响尚不明朗,但对阐明西北干旱采煤沉陷区生态修复后养分循环和可持续发展具有重要意义。选择复垦10 a后接种AMF与对照的紫穗槐、沙棘、文冠果、欧李、野樱桃5种恢复植被及对应植被的0~10 cm土壤进行研究,旨在探明接菌和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和生态化学计量比,养分回收率、养分限制的影响。结果表明:5种恢复植被各器官平均养分含量与全国水平相比呈现出高C、P低N的特点,土壤N的缺乏限制了枯落物分解和植物生长。冗余分析表明影响植物生态化学计量的主要土壤因子是土壤有机碳、P、土壤易提取球囊霉素并且土壤养分与叶养分回收在菌根介导下呈正相关。AMF接种提高了植物、土壤养分含量、N、P回收率和土壤碳氮比,降低了植被的氮磷比,进而缓解植物N限制,增加植物生长速率支持恢复植被重建,促进连续体养分循环。在不同人工重建植被中接菌的固氮植被紫穗槐和沙棘养分含量、稳定性及生长速率高。植物−枯落叶−土壤连续体生态化学计量及养分回收特征预测土壤氮限制沉陷区可持续生态恢复,接种AMF则促进沉陷区持续生态恢复的潜力。

露天矿排土场接种AMF对3种植物根系发育与土壤团聚体稳定性的影响

[目的]探究丛枝菌根真菌(AMF)对植物根系和土壤团聚体稳定性的影响规律,为露天矿排土场生态修复提供理论基础。[方法]对复垦3年的紫穗槐、沙棘、柠条3种植物的对照和接菌样地的土壤理化性质、土壤酶活性、植物根系形态、土壤团聚体稳定性等指标进行采样和测定,并进行相关性分析。[结果]3种植物接菌处理能够显著提高植物根系的平均直径,接菌样地是对照的1.33~2.24倍;在压实土壤条件下,菌丝可能一定程度上代替植物细根系为植物提供水分和养分,使紫穗槐和沙棘样地接菌降低了根系的总根长。接菌显著提高了土壤酶活性,增加了土壤有机质含量,碱性磷酸酶活性最高提高了335.62%,脲酶活性最高提高了44.73%,易提取球囊霉素含量最高提高了82.56%,土壤有机质含量最高提高了64.74%。接菌通过增加土壤有机质含量,提高土壤酶活性等途径,显著增强了土壤团聚体的稳定性,平均重量直径提高了24.14%~34.29%,团聚体破坏率降低了18.25%~24.35%。[结论]露天矿排土场接种AMF能够显著提高土壤生物活性,提高养分含量,促进植物根系发育,从而提高土壤团聚体的稳定性。

DSE胞外代谢物施用方法对煤矿复垦区蛋白桑生长、光合效率和营养品质的影响

【目的】绿色、可持续及高经济效益是矿区生态修复的重要要求。研究由深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)制备的微生物制剂的不同施用方法,对蛋白桑(Morus alba L.)生长、营养品质和光合效率的影响,为矿区生态修复提供有效方法。【方法】试验设在陕西省神木市哈拉沟煤矿复垦区蛋白桑种植区,将DSE胞外代谢物采用叶面涂抹、灌根、叶面涂抹+灌根3种方式施用,以叶面涂抹和灌根等量蒸馏水作为对照。测定蛋白桑生长、光合效率指标以及养分含量和营养品质,通过主成分分析法评价不同施用方法提高复垦区蛋白桑生态修复的效应。【结果】DSE胞外代谢物3种施用方法均促进了蛋白桑生长和养分吸收,增加了蛋白桑株高、地径、叶片氮、磷和钾含量。叶面涂抹、灌根显著提高了蛋白桑纤维素和蛋白质含量。叶面涂抹+灌根提高了蛋白桑叶片蒸腾速率、净光合速率、可溶性糖含量,与对照相比,分别提高329.4%、207.1%、19.8%。根据复垦区蛋白桑生长、养分、品质和土壤性状指标进行主成分分析,叶面涂抹+灌根处理的综合得分最高,对照处理综合得分最低。【结论】叶面涂抹+灌根施用DSE胞外代谢物可有效促进蛋白桑生长,提高叶片光合效率,提升营养品质,有利于提升复垦区的生态修复效应,是较为适宜的施用方法。

菌根对干旱区采煤沉陷地紫穗槐根系修复的影响

针对神东矿区采煤沉陷地干旱缺水、植物难以定植的特点,通过野外大田试验,研究接种丛枝菌根真菌对紫穗槐生长及其根系自修复能力的影响。结果表明,强化接种菌根提高了紫穗槐根系侵染率和菌丝密度,促进了紫穗槐的生长。接菌组紫穗槐根系的总长度、总投影面积、总表面积、总体积、总根尖数显著高于对照组,且随着接种时间延长根系各项指标增加迅速;菌根侵染率、菌丝密度和紫穗槐地上部参数(成活率、株高、冠幅)与根系指标相关参数呈显著正相关;主成分分析表明,菌丝长度、总根尖数、总根长、成活率是反映采煤沉陷地植被生态修复状况的主要因子。接种菌根缓解了煤炭开采对紫穗槐生长造成的不利影响,增强了紫穗槐根系自修复能力,促进了矿区生态系统稳定。

丛枝菌根在煤矸石山土地复垦中的应用

煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废弃物,一方面占用了大量的土地资源,另一方面也成为固、液和气三害俱全的污染源,造成了一系列生态环境问题。以宁夏大武口洗煤厂煤矸石山复垦地为实验点,在自然状况下接种丛枝菌根真菌,研究其对煤矸石山土地复垦的生态效果。结果表明,菌根在煤矸石山土地复垦中具有较好的生态效果。接种菌根真菌13个月后能够提高植被成活率15%,促进植株生长和发育。植株生长快,植被的盖度高于对照9%,增加了生物物种的丰度。接种菌根后植株的侵染率高达90%以上,菌丝长度较对照伸长1.4倍,扩大了根系的范围,有利于维持该生态系统的稳定性。

采煤沉陷对沙地土壤水分运移的影响

为研究采煤沉陷对风沙区土壤水分生态环境的影响,对毛乌素沙地南缘补连塔矿采煤沉陷后风沙土土壤水分时空变化规律及土壤密度、土壤机械组成和水分运移过程(水分入渗、土壤蒸发)进行了研究。结果表明:沉陷使得水分恢复期土壤水分条件发生变化,增加了60~80 cm深度处土壤水分的变异性,但沉陷区与对照区之间差异未达显著性水平。在采煤沉陷后1 a的相对稳定期,与对照区相比,沉陷区粗粉粒(0.01~0.05 mm)含量明显增加,而细黏粒(【0.001 mm)含量减小;在初始入渗率上,表现为沉陷区较高,在稳定入渗率上,表现为对照区较高,但差异较小,而沉陷明显增加了水分的垂直入渗深度,减小了表层土壤持水能力;同时,沉陷区土壤蒸发量明显增大,不利于土壤水分的保持。经相关性分析,沉陷使得土壤水分与影响因素之间的相关性增强。

接种菌根真菌对模拟开采伤根植物的修复效应

为揭示接种菌根真菌对采煤沉陷引起植物根系拉伤的修复作用,模拟矿区植物垂直方向上拉伤根系,采用三室分根装置以玉米为宿主植物,通过接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,简称AM真菌)研究其对植物受损根系生理生化的影响。结果表明:接菌能缓解因伤根对玉米生长的不利影响。1/3伤根时接菌玉米的地上和地下生物量分别比未接菌显著提高43.8%和17.6%。2/3伤根时,接菌的玉米地上和地下生物量大于未接菌,但未达到显著水平。最大伤根程度时菌根室中AM真菌的侵染率和菌丝密度分别为71.1%和4.82 m/g,仍能与玉米形成稳定的互惠共生关系。接菌促进受损根系对矿质元素的吸收利用。伤根1/3时,接菌玉米地上部中N,P,K,Ca和Mg含量分别比未接菌显著增加1.55,0.43,5.23,2.81和0.28 mg/g,接菌分别比未接菌的玉米根系中N,P,K,Ca和Mg含量显著增加1.32,0.73,5.0,6.45和0.69 mg/g,且能恢复到未伤根时玉米的矿质元素含量水平。接菌能降低伤根对玉米根系内源激素产生的不利影响。伤根1/3时菌根室接菌玉米根系中生长素(IAA)、赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)含量显著提高,脱落酸(ABA)含量显著降低,且达到未伤根时内源激素含量水平。伤根2/3时菌根室和根室中接菌根系的GA和CTK含量可以恢复到1/3伤根时根系中该激素含量水平。AM真菌的侵染率与菌丝密度与根系中GA和CTK含量显著相关,与IAA和ABA含量相关性不显著。接种菌根缓解了伤根对植物的生理生化不利影响。

不同施磷水平下接种菌根玉米营养状况及光谱特征分析

利用高光谱遥感技术来监测不同施磷水平下接种菌根对植物生长的影响规律。在较低施磷水平0和30 mg/kg下接种丛枝菌根能显著促进玉米植株对磷的吸收,植株生物量和叶绿素含量均高于相应对照组,而在较高施磷水平60和120 mg/kg下,接种丛枝菌根未促进植物生长和磷吸收,而对其有一定抑制作用。获取接菌对玉米叶绿素含量影响较为敏感的光谱响应信息,在不同施磷水平下,接菌组玉米的绿峰幅值均低于相应对照组,且绿峰幅值随着施磷水平的增加而减小,低磷条件下接菌组和对照组玉米光谱的蓝边斜率、黄边斜率、红边斜率差异最为明显。以不同处理玉米叶绿素含量差异的光谱特征参数作为自变量,构建以玉米叶绿素含量为因变量的线性或非线性回归模型。接菌玉米叶绿素含量的所有反演模型中,以REP为变量所构建线性模型具有较高的拟合精度和较好的反演效果,其拟合度达到了0.839,检验R^2为0.753,对照处理的玉米叶绿素含量的所有反演模型中,以R_G为变量所构建的指数模型稳定性最好,其拟合度达0.927,检验R^2为0.834。

AM真菌对采煤沉陷区黄花菜生长及根际土壤养分的影响

于陕北黄土沟壑采煤沉陷区内布设试验小区,对黄花菜(Hemerocallis citrina Baroni)接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)—摩西管柄囊霉菌,通过测定黄花菜光合性能、植株生长、抗逆性、土壤养分含量、根际微生物数量等,揭示AM真菌对黄花菜生长和土壤养分的影响。结果表明,黄花菜种植3—5个月后,接种AM真菌显著提高了黄花菜株高、冠幅及其根系菌根侵染率、菌丝密度。与不接种对照区相比,接种AM真菌后黄花菜叶片的光合速率、可溶性糖含量和过氧化氢酶活性分别提高了51%、12%、79%。接种AM真菌处理区黄花菜根际土壤的电导率、有机质、碱解氮和速效钾含量等均显著高于对照区,细菌数量和磷酸酶活性的菌根贡献率分别达77%和24%。表明采煤沉陷区扰动土壤接种AM真菌具有增强土壤微生物活性、改善土壤肥力和提高黄花菜植株抗逆性的作用,对促进陕北黄土沟壑采煤沉陷区经济作物生长和提高土壤质量具有重要现实生态意义。

丛枝菌根在煤矿区生态重建中的应用

煤炭开采在促进国民经济快速发展的同时,引发诸多生态环境问题,分别就矿区生态治理中存在的主要障碍因子进行论述,结合丛枝菌根对宿主植物的营养吸收和抗逆性能,综述了丛枝菌根在矿区生态重建中应用的研究进展,揭示出菌根应用在矿区生态重建中的作用潜力和研究方向,极大地提高了矿区生态恢复的质量。

采用HYDRUS模拟采煤沉陷地裂缝区土壤水盐运移规律

煤炭的开采带来经济快速发展的同时也会带来一系列的生态环境问题,其中采煤沉陷产生的地裂缝是最直观的一种,其分布广、对土地破坏性大、对周边植物生长影响严重。西部矿井水矿化度较高,极易产生次生盐碱化,裂缝区的水盐运移对于该区域植物生长具有潜在的影响。为探究采煤沉陷地裂缝对土壤中水盐运移规律的影响,通过室内模拟试验,研究不同土壤盐浓度条件下,裂缝区土壤水盐分布特征,并运用数值模拟方法,建立采煤地裂缝土壤水盐运移模型,采用HYDRUS 2D软件进行模拟,将模拟值与实测值对比,结果表明:HYDRUS模拟数值与实测值呈现出相同的规律,满足精度要求,说明HYDRUS能够较好的模拟裂缝区域内的水盐运移。在56 d的模拟试验中,裂缝区土壤含水量在前3周为快速下降期,4~5周为中速下降期,5周之后为稳定期。越靠近地裂缝处土壤含水量下降越快,对于台阶为20 cm的地裂缝,其水盐含量影响范围约为水平距离裂缝45 cm处,地裂缝区域内土壤盐分运移趋势与水分基本一致,遵循盐随水行的运移规律,裂缝区含盐量有向下迁移的趋势,具有减轻次生盐碱化发生的潜力。

接种菌根对充填复垦土壤营养吸收的影响

将菌根真菌接种于复垦土壤中 ,进行了盆栽试验研究 .结果表明 ,植株的生物量随覆土厚度增大而增大 ;与非菌根植物相比 ,接种菌根真菌的植物可以吸收更多的营养 ,而向地上部运移的 Na较少 ,抑制了植株积累过量的 Na盐 ;植株生物量及其植株体内的营养元素含量 ,接种菌根真菌后 ,覆土少的 (覆 5 cm厚的土壤于 1 0 cm厚的粉煤灰上 )相应高于不接种且覆土厚 (覆1 0 cm厚的土壤于 5 cm厚的粉煤灰上 )的 ,说明接种菌根具有抵消由于覆土少而导致的植株产量降低的潜力 ,其对粉煤灰充填复垦的植被重建具有重要作用 。