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神府-东胜矿区煤炭资源丰富,地处我国西部干旱、半干旱生态脆弱区,大规模、高强度煤炭采掘活动易引起土壤结构破坏及水分养分流失、植被根系损伤、植物与微生物多样性降低等一系列生态环境问题。采取不同植物进行煤炭沉陷区人工植被建设,是矿区生态修复的重要措施。有关采煤沉陷区人工复垦植被对区域生态环境的二次扰动、尤其是对环境土壤微生物多样性及土壤因子的影响方面的研究认识不充分。本项研究以半干旱草原区神东煤矿沉陷区及其人工复垦区为研究区,进行了区域植物群落现场调查,开展了土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物多样性测试,进行了土壤微生物多样性指数与土壤因子的相关性分析,剖析了植被-土壤-微生物相互作用关系,深入探讨了开采沉陷及复垦植被扰动下的土壤微生物多性及特征。取得的主要成果与认识有:(1)研究区原生植物群落植物有4科9属10种,以多年生草本为主,伴有一、二年生草本,其中以豆科和禾本科的植物种类居多,占总物种数的60%。复垦植被下的原生草本植被群落的植物多样性无明显的差异,草本植物群落香农威纳指数和辛普森指数无显著差异(P>0.05),自然恢复生物量显著增加(P<0.05)。(2)研究区采煤沉陷地与非沉陷原生地相比,土壤中放线菌数量显著降低(P<0.05),细菌遗传多样性指数Sobs、Shannon、Ace和Chao1显著降低(P<0.05)。真菌遗传多样性Sobs、Ace和Chao1指数显著降低(P<0.05),AM真菌物种丰富度显著降低(P<0.05),AM真菌遗传多样性Sobs、Shannon和Chao1指数显著降低(P<0.05);总碳含量显著增加(P<0.05);脲酶显著降低(P<0.05),土壤微生物遗传多样性受沉陷扰动更为明显。(3)研究区检测到细菌OTUs 5664个,注释到40门、99纲、188目、357科、626属、1329种,多数属于Actinobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi和Acidobacteria;检测到真菌OTUs 2038个,注释到7门、31纲、88目、192科、408属、671种,主要菌门为Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota,不同复垦植被中真菌群落中Ascomycota和Basidiomycota门的丰度、以及Metarhizium和Mortierella属的丰度特征差异较大,真菌遗传多样性对复垦植被响应程度更高。(4)研究区分离鉴定出AM真菌4科7属16种,分子遗传多样性检测到216个OTUs,注释到1门、1纲、5目、9科、9属、46种,其中优势属均为Glomus。与对照相比,小叶杨林地中AM真菌孢子密度、物种丰富度、Sobs、Shannon指数显著降低(P<0.05)。(5)研究区土壤微生物多样性指数与土壤因子之间具有不同的相关关系,主要表现为:细菌数量与酸性磷酸酶、过氧化氢酶、氨氮呈显著正相关(显著性水平P<0.05);真菌数量与中性磷酸酶、蔗糖酶、pH呈显著正相关(P<0.05);放线菌数量与中性磷酸酶、过氧化氢酶呈显著正相关(P<0.05);土壤细菌Simpson指数与土壤含水量、氨氮均呈显著正相关(P<0.05),Shannon指数与植物生物量呈显著负相关(P<0.05);真菌Sobs指数、Shannon指数、Ace指数、Chao1指数与土壤pH呈极显著负相关(P<0.01),Simpson指数与土壤pH、速效磷和总磷显著正相关(P<0.05)。由复垦植被构成植物群落的土壤微生物分布的影响与土壤因子呈现不同程度显著相关性,尤其酶活性、氨氮、pH更为明显。(6)AM真菌孢子密度与放线菌数量、土壤含水量呈显著正相关(P<0.05),AM真菌物种丰富度与放线菌数量呈极显著相关(P<0.01)。AM真菌遗传多样性Shannon指数与细菌Sobs、Ace、Chao1指数呈极显著相关(P<0.01),与真菌Sobs指数呈极显著正相关(P<0.01),与Ace指数、Chao1指数呈显著正相关(P<0.05),与土壤含水量呈显著正相关(P<0.05)。土壤AM真菌Sobs指数与植物生物量呈极显著正相关(P<0.01),由不同复垦植被构成的植物群落土壤中AM真菌多样性与土壤微生物多样性、土壤含水量、植物生物量呈现不同程度显著相关作用关系,放线菌数量、土壤含水量、微生物遗传多样性指数、植物生物量更为明显。综上所述,在半干旱草原煤矿沉陷区受沉陷和人工复垦植干扰下土壤微生物多样性特征响应不同,土壤微生物种群、数量、物种多样性和遗传多样性与土壤因子之间呈现出不同的相互作用关系。该成果可为深入探索半干旱草原区煤炭沉陷区生态修复提供基础,推动实现煤炭资源开发与矿区生态环境保护的协调发展。