随着露天煤矿的建设和发展,露天开采对矿区土地资源及生态环境的破坏将日趋严重,矿业废弃地的生态修复成为目前面临的紧迫任务。为了解内蒙古鄂尔多斯高原准格尔煤田矿区复垦过程中土壤微生物的基本组成和变化规律,探讨复垦区地上植被不同恢复阶段与土壤微生物变化之间的相互关系。本论文通过对土壤微生物数量、土壤生物活性和土壤理化性质的测定直接或间接的反映出不同复垦时间的变化情况。在常规分析方法的基础上运用了PCR-DGGE技术,分析不同的复垦时间植被恢复过程中土壤微生物的群落多态性及变化。研究得出如下结论:(1)在土壤微生物数量变化方面,从微生物总体数量上看,各类土壤微生物数量随复垦时间变化表现出明显的差异,所占的比例分别为细菌78.77%-99.84%,自生固氮菌0.04%-20.95%,放线菌0.01%-0.89%,真菌0.00%-0.02%,细菌数量最多,真菌数量最少。各类土壤微生物的数量基本上均比对照CK1多。(2)在土壤生物活性方面,土壤微生物生物量碳随复垦时间变化,两种不同类型下表现出的变化顺序不一样,方差分析结果显示,两种植被配置模式类型下不同复垦时间的土壤微生物生物量碳均达到差异极显著。而土壤酶活性(脲酶、转化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶)各自的变化规律也不同,变化规律与复垦时间没有直接关系,说明影响土壤生物活性的因素是复杂的。(3)不同复垦时间土壤养分的变化方面,全碳和全氮具有相似的变化规律;全磷全钾含量的分析中,两种植被配置模式类型的含量均高于对照CK1;不同复垦时间土壤的全氮、全磷含量均较低,而全钾含量较高,这与研究区土壤氮磷含量低,钾含量高的特点相一致。养分含量与复垦时间未表现出规律性的变化。(4)分子生物学技术能够成功运用于矿山土壤的研究。对土壤样品提取微生物总DNA,完全可以满足进行后续的分子生物学实验。细菌样品16SrDNA目的基因(V6-V8区)和真菌样品18SrDNA目的基因的PCR扩增产物也完全满足DGGE的实验要求。(5)土壤细菌和真菌DGGE电泳图谱的差异各自均能够反映土壤细菌和真菌群落的多样性存在明显差异。辛普森和香农多样性指数表现出的不同复垦时间段多样性的变化规律较为一致,但是,不论乔灌草类型的地上植物人工群落,还是豆科-禾本科牧草类型的群落,随复垦时间的增加,土壤细菌和真菌多样性的差异与变化并无规律性。与对照CK1和CK2相比,不同复垦时间段各样地多样性要明显高于对照。(6)PCR-DGGE技术在本实验研究能够成功运用于土壤微生物的研究。通过研究得出,鄂尔多斯的准格尔露天煤矿不同复垦时间涉及到的土壤细菌,可归入7个细菌类群:厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)[α-亚纲(Alphaproteobacteria)、β-亚纲(Betaproteobacteria)、γ-亚纲(Gammaproteobacteria)、δ-亚纲(Deltaproteobacteria)]、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和未分类的细菌克隆序列(Unclassified bacteria),其中放线菌门是最主要的细菌类群。而涉及到的土壤真菌,可归入4个真菌类群:子囊菌门(Ascomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、担子菌门(Basidiomycota)和未分类的真菌克隆序列(Unclassified fungi),其中子囊菌门是最主要的真菌类群。同时,不同复垦时间涉及到的69个土壤细菌克隆测序的序列中,不可培养的细菌有43个,占总细菌数的62.3%。涉及到的真菌37个克隆测序的序列中,不可培养的真菌有10个,占总真菌数的27.0%。很好地证明了应用分子生物学的PCR-DGGE技术可以揭示土壤生态系统中更全面的微生物信息。