煤矿开采活动导致土壤结构破坏、养分流失以及微生物多样性降低,使得煤矿废弃地复垦难度加大。为了加快土壤复垦速度,研究人员开发了许多土壤修复技术,但是大多存在经济成本高、效率低下等问题。生物炭是缺氧条件下有机废弃物热解形成的富碳产物,具有丰富的孔隙结构、高比表面积、高度的稳定性、成本低廉等特点,在退化土壤修复中显示出广阔的应用前景。本研究针对煤矿复垦区土壤养分贫瘠、结构不良等问题,按照土壤质量1%、3%和5%的比例分别添加水稻秸秆生物炭（SBC1、SBC2、SBC3）、小麦秸秆生物炭（XBC1、XBC2、XBC3）和玉米秸秆生物炭（YBC1、YBC2、YBC3）,并设置未添加土壤作为对照组（CK）,进行为期180天的室内培养实验。分析不同类型生物炭作用下土壤团聚体的分布特征及稳定性,不同粒径土壤团聚体中碳氮组分的变化状况,并探讨了影响团聚体形成与稳定的主要因素。同时,结合高通量测序技术对团聚体中细菌和真菌群落进行了分析,揭示土壤微生物群落对生物炭的响应机制,旨在为生物炭改良退化土壤提供理论基础及技术支撑。本研究主要结论如下:（1）水稻、小麦、玉米秸秆生物炭的孔隙数目和孔隙结构均存在一定差异,其中玉米秸秆生物炭表面比较光滑,孔隙结构最为丰富。三种生物炭都以芳环骨架为主,但三者表面官能团有一定的差异。水稻、小麦秸秆生物炭相比玉米秸秆生物炭芳香化更强,而玉米秸秆生物炭具有更高的碳含量、灰分含量、酸性官能团数量。对于改良退化土壤而言,玉米秸秆生物炭相较水稻、小麦秸秆生物炭具有更大的优势。（2）采用湿筛法,将全状土壤按照粒径大小分为>2 mm、0.25～2 mm、0.053～0.25mm和<0.053 mm 4组。原复垦土壤中以0.053～0.25 mm粒级团聚体占绝对优势,施入生物炭后,土壤团聚体组成发生变化,表现为>0.25 mm粒级团聚体含量增加,而<0.25 mm粒级团聚体含量降低,表明生物炭能够促进小粒级团聚体向大粒级团聚体的转化。生物炭添加显著提高了几何平均直径（GMD）和平均重量直径（MWD）,表明生物炭能够提高矿区复垦土壤团聚体的稳定性。并且团聚体稳定性随生物炭添加比例的增加而增加,其中以YBC3改良效果最好。（3）有机碳（SOC）、氮（N）含量以0.25～2 mm粒级最高。生物炭能够显著提高土壤及团聚体有机碳、氮含量和C/N比,同时提高了土壤>0.25 mm粒级团聚体对土壤有机碳、氮的贡献率,降低了<0.25 mm粒级的贡献率。逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与>2 mm和<0.053 mm粒级团聚体有机碳含量呈极显著相关,土壤总氮含量与0.053～0.25mm粒级团聚体氮含量呈极显著相关,而土壤C/N比则与<0.053 mm粒级团聚体C/N比呈极显著相关。这表明团聚体碳氮对土壤养分具有良好指示性作用。相关性分析表明,土壤MWD、GMD与土壤SOC、N以及C/N比呈极显著正相关。这表明土壤团聚体的形成和稳定受制于有机碳和氮的共同作用。（4）高通量测序结果表明,未添加生物炭时,细菌群落丰富度随团聚体粒径的增大而增加。生物炭添加提高了>2 mm粒级团聚体细菌群落多样性,并降低了各粒级团聚体细菌群落丰富度;对真菌而言,生物炭添加降低了>2 mm粒级团聚体真菌群落丰富度,提高了其余粒级的真菌群落丰富度,并提高了0.053～0.25 mm粒级真菌群落多样性。未添加生物炭时,随着团聚体粒径的增大,芽单胞菌门、硝化螺旋菌门、酸杆菌门、Gp6酸杆菌纲相对丰度逐渐降低,而γ-变形菌纲、镰刀菌属的相对丰度逐渐升高。生物炭改变了各粒级团聚体在门、纲、属水平上的微生物群落组成。生物炭处理下,各粒级团聚体酸杆菌门的相对丰度降低,这表明土壤团聚体由贫营养向富营养环境过渡;各粒级团聚体中参与土壤碳氮循环的细菌,如:变形菌门、硝化螺旋菌门、β-变形菌纲、δ-变形菌纲的相对丰度增加。同时,生物炭提高了有利于团聚体稳定的放线菌门以及有利于团聚体氮素积累的壶菌门的相对丰度,降低了各粒级团聚体具有芳香化合物代谢能力的鞘氨醇单胞菌属的相对丰度,降低了某些植物病原真菌属的相对丰度,如镰刀菌属。生物炭添加促进了土壤团聚体养分的积累,同时养分等环境因子也驱动了微生物群落的演替。综上所述,土壤团聚体是土壤结构的基本单元,能为土壤微生物提供多样的栖息环境。本研究表明,不同粒径团聚体中的有机碳含量、氮含量、碳氮比和微生物群落等具有明显差异,所以,在团聚体尺度上研究土壤的生物及理化性质可以更好揭示退化土壤的修复机理。本研究表明,生物炭添加后,土壤大团聚体数量及稳定性增加,土壤团聚体中碳氮含量及微生物群落多样性明显增加,其中以玉米秸秆生物炭5%的添加比例效果最为显著。土壤性质改善有助于土壤整体功能的提升,有助于促进生态修复进程,生物炭添加是矿区土壤改良的有效措施,可在矿区修复中推广使用。