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随着矿区土地复垦逐步实施,尤其是微生物复垦生态工程的应用,对矿区复垦效果显著,植被覆盖度得到了显著地提高。丛枝菌根真菌(AMF)作为广泛分布的植物共生物种,在矿区绿色化中促进了土壤质量的提高,土壤抗侵蚀能力得以增加,生态服务功能得到了显著地提升,微生物复垦的植物生物量增加,枯落物量也逐年累积,枯落物进入土壤循环系统如何进行腐解与有机碳累积,成为本文的主要研究内容。在陆地植物-土壤-枯落物生态系统的元素及养分的流动和循环过程下,在陆地生态系统的物质循环中是连接地上植物与地下土壤的重要枢纽。微生物是枯落物分解的主要驱动力,AMF作为重要的微生物类群,对促进植物生物量、提升枯落物分解和土壤有机质的形成具有重要意义,而枯落物分解对于绿色化矿区修复的响应效应和机制研究较少,尤其是功能微生物的作用机制。基于此,本研究选取陕西省榆林市大柳塔微生物复垦试验示范区的紫穗槐为研究对象(分别设置接菌区和对照区),通过野外分解与室内接种AMF,采用高通量二代测序、核磁共振碳谱等技术方法,揭示枯落物的分解特征,预测枯落物累积对生态系统元素循环和土壤有机碳变化作用,阐明机制可以更好的为提高有机碳累积与利用效率、改善人工生态系统的正向物质与能量的循环流动提供理论依据,为实现西部煤矿区生态系统的持续稳定增长和煤炭行业生态文明建设提供技术保障。(1)紫穗槐枯落物的不同时期的分解速率表现为升高-减缓-升高-减缓的波动变化。同一分解时期,接菌区枯落物的腐解程度和速率更大,到2019年12月(经过15个月的分解),接菌区枯落物残留为初始的76%,对照区枯落物残留量则为初始的79%。在微生物复垦区紫穗槐枯落物分解过程中,相比Logarithmic回归模型,Exponential可以较好的反映紫穗槐枯落物残留质量与分解时间的动态变化特征。同时枯落物分解速率与土壤有机碳、微生物生物量碳(MBC)和溶解性有机碳(DOC)显著正相关,且各土壤有机碳组分的净增量均为接菌区大于对照区,微生物复垦后能够促进枯落物分解进而增加土壤有机碳含量。(2)室内接种AMF对枯落物分解研究表明,接种AMF可以提高植物地上和地下生物量,增加植物C、N含量。同时接菌处理的枯落物分解速率表加快,其残留量为229.00mg(残留率为76.33%),显著低于对照的251.23mg(残留率为83.74%),且枯落物分解的菌根贡献率随分解时间增加而增加,随着菌根的侵染增大,紫穗槐枯落物分解速率加快。菌根真菌介入后,枯落物分解下枯落物C含量减少量增大,而土壤有机碳含量显著提高。同时枯落物C、N和土壤有机碳、全氮的菌根贡献率随枯落物分解时间和菌根侵染率增加而增加,表明接种AMF能够提高枯落物分解下枯落物元素释放和土壤养分含量增加。枯落物分解-AMF-养分元素之间存在着联动作用机制,AMF、地上生物量、地下生物量与土壤有机碳、全氮呈显著的正相关关系,且植物地上部分和地下部分C、N与AMF、土壤有机碳和全氮也呈正相关关系,表明接种AMF能够通过促进枯落物分解增加土壤有机碳和全氮含量,还能通过影响植物的生物量和元素间接促进枯落物分解,提高土壤养分含量。(3)微生物复垦区枯落物分解下的接菌区土壤AMF的稀疏曲线值、多样性指数均大于对照区,是对照区的1.3-2倍。接菌区和对照区土壤AMF属水平为:球囊霉属(Glomus)、类球囊霉属(Paraglomus)、幼套近明球囊霉属(Claroideoglomus)、盾巨孢囊霉属(Scutellospora)、多孢囊霉属(Diversispora)、两性球囊霉属(Ambispora)、原囊霉属(Archaeospora)。其优势属水平为球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Paraglomus);优势种水平为Paraglomus_Alguacil12a_Para_1_VTX00348和Glomus_sp._VTX00130,且接菌区得相对丰度是对照区的3.6倍和13倍。枯落物分解、土壤AMF及有机碳组分含量之间存在微生物的联动机制,AMF能够驱动枯落物分解,进而加速土壤有机碳含量的增加,同时枯落物的加速分解也能影响土壤AMF的多样性及物种组成。(4)复垦区紫穗槐枯落物分解下,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮(MBN)以及微生物生物量磷随着枯落物分解时间增加,其中接菌区土壤MBC的净增量是对照区的1.18倍。同时接菌区MBC/MBN显著大于对照区,土壤有机碳矿化速率相对降低,有利于土壤有机碳的积累。不同枯落物分解时期下土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、β-D-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP)的活性均随分解时间增加而增加,且分解末期接菌区显著大于对照区。土壤BG活性接菌区的净增量为4.41nmol·g-1·h-1,对照区的净增量为3.88nmol·g-1·h-1;同时接种AMF后,枯落物分解能够加速缓解微生物的N和P的限制,而土壤DOC、AMF多样性及分解速率是影响枯落物分解下土壤胞外酶的关键因素。(5)微生物复垦区紫穗槐枯落物分解下,接菌区和对照区土壤有机碳的化学结构组分主要为:烷基碳(A-C)、烷氧碳(A-O-C)、芳香碳以及羧基碳,烷基碳和烷氧碳的相对丰度随枯落物分解时间增加,其中烷基碳在接菌区的净增量为3.54%,在对照区的净增量为3.02%;接种AMF在微生物复垦区紫穗槐枯落物分解过程中,能够促进烷基碳和A/A-O比值的提高,进而促进了土壤有机碳固存,同时也能提高烷氧碳为微生物活动和分解提供碳源;枯落物分解下土壤有机碳化学结构组分能够明显分为前后期,且接菌区的能够通过影响土壤养分、分解速率进而加快土壤有机碳的稳定性。(6)土壤cbbM和cbbL固碳功能菌群随紫穗槐枯落物分解时间动态变化,且cbbM主要优势菌群为变形菌门(相对丰度为42%-83%)和放线菌门(相对丰度为10%-32%);cbbL主要优势菌门也为变形菌门(相对丰度为57%-80%)和放线菌门(相对丰度为3%-11%)。土壤固碳功能菌群多样性指数在接菌区和对照区均表现为分解初期无差异,随着分解时间增加,接菌区的固碳微生物多样性指数显著大于对照区,同时接菌区的优势菌门(变形菌门)是对照区的1.48倍。紫穗槐枯落物不同分解时期下,土壤AMF-土壤微生物活性-有机碳化学结构-土壤养分-固碳微生物-枯落物分解之间相互作用、相互影响,形成了菌根真菌影响土壤养分和微生物群落下,综合驱动紫穗槐枯落物分解速率和有机碳变化及累积的多因素微生物作用机制,为矿区土地复垦和生态修复提供理论依据和技术支撑。