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尾矿库是金属矿山最常见并且最难恢复的废弃地。作为新形成的生态系统,尾矿具有植被缺乏、重金属浓度高、养分不足、微生物群落结构简单、土壤团聚体尚未形成等特点。本研究以湘西州花垣县浩宇化工有限公司铅锌尾矿废弃地为研究对象,采取原位基质改良的方法,选用中药渣、尿素(N肥)、过磷酸钙(P肥)作为C源、N源、P源改良剂,采用正交组合,设计7种不同处理,分别为(1)尾矿(CK)、(2)尾矿+药渣(MHR)、(3)尾矿+尿素(N)、(4)尾矿+磷肥(P)、(5)尾矿+药渣+尿素(MHR+N)、(6)尾矿+药渣+磷肥(MHR+P)、(7)尾矿+药渣+尿素+磷肥(MHR+N+P),种植本土耐性植物,重建植被系统。通过分析植物群落特征、土壤重金属元素和养分特性、土壤微生物群落结构与功能及土壤微生物活性,确定C/N/P源在尾矿废弃地生态恢复过程中的作用,为促进重金属尾矿生态恢复理论的进一步发展和采取人工辅助手段加快尾矿废弃地生态恢复提供科学依据和技术支持。主要研究结果如下:(1)添加不同C/N/P源改良剂促进尾矿废弃地上的植物生长,不同程度地增了植物的盖度和生物量。CK植被盖度分别为1.3%(6个月)、2.0%(18个月)、7.3%(30个月),添加不同C/N/P源改良剂后,植被盖度达到2.0%20.0%(6个月)、11.3%78.8%(18个月)、62.5%95.8%(30个月),综合来看,MHR+N+P效果最好;对照组的植被生物量分别是2.9 g(6个月)、88.5 g(18个月)和150g(30个月),添加不同C/N/P源改良剂后,植被生物量达到9.4115 g(6个月)、1581179 g(18个月)、3892358 g(30个月)。从时间趋势上看,随着时间的增加,植物盖度和生物量呈增加趋势。(2)不同C/N/P源改良剂的添加降低了尾矿基质中有效态重金属含量。与CK相比,尾矿基质中DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb、DTPA-Zn的含量均有不同程度的下降,分别下降了2.1%45.3%、1.3%31.4%、0.57%29.4%、3.3%44.0%。(3)添加不同C/N/P源改良剂后,尾矿基质中营养元素的含量有不同程度地增加。与CK相比,机质(OC)、水溶性有机碳(SOC)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO2+-N)和有效磷(AP)分别增加了072.4%、0.98%39.3%、054.0%、20.0%241%和0.37%167%。(4)不同C/N/P源改良剂的添加增加了尾矿基质中土壤微生物的多样性,与CK相比,ACE、Chao1、Simpson和Shannon指数均有不同程度地增加,分别增加了0.100.95倍、0.091.1倍、00.13倍、0.050.65倍;微生物量C、N、P含量也有所增加,分别增加了0.82%185.51%、1.42%135.49%和083.2%;脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别提高了9.1%402%、5.0%110%、12.1%199%和078.3%。(5)不同C/N/P源改良剂的添加改变了尾矿微生物群落的结构组成,基于聚合促进树(ABT)的分析表明,在门水平上,CK自成一簇,N和P聚成一簇,MHR、MHR+N、MHR+P和MHR+N+P聚在一起;在属水平上,CK和N聚成一簇,MHR和P聚成一簇,MHR+N、MHR+P和MHR+N+P聚在一起。(6)Pearson相关性分析表明,植物生物量和盖度与尾矿基质中的重金属有效态含量呈负相关,其中DTPA-Cd与生物量和盖度均呈极显著负相关(P<0.01)、DTPA-Zn则与生物量和盖度呈显著负相关(P<0.05)。植物生物量与盖度和尾矿基质中营养元素的含量和微生物活性大都呈极显著正相关(P<0.01)。典范对应分析(CCA)发现,尾矿基质中微生物群落在门、属水平上的分布均与营养元素相关性较大。整体来看,通过2.5年的追踪发现,不同C/N/P源改良剂的添加,尤其是MHR+N+P组合处理明显促进了植物的生长,增加了植物生物量和盖度,降低了尾矿基质中有效态重金属的含量,增加了尾矿基质中营养元素的含量,改变了微生物群落结构、增加了微生物多样性,提高了土壤酶活性。综合来看,中药渣联合N肥和P肥施用有助于尾矿废弃地的生态恢复。然而,本研究只跟踪了2.5年,尽管尾矿理化性质得到一定改善,新建立的植物群落以芒为主,微生物群落结构变化不明显。因此,还需对C/N/P源改良剂的修复效果进行更长时间的跟踪调查和监测。