大规模的煤炭开采不仅对生态环境造成了严重影响,还对矿区的土地资源造成了破坏。对采煤塌陷区的土地进行复垦是保护耕地面积、缓解人地矛盾和维护粮食安全的主要途径。如何快速提高复垦土壤的肥力一直是研究者的主要任务。实验室之前的研究表明,采煤塌陷区土壤经工程复垦后,表层土壤中养分缺乏,尤其是磷的生物有效性低,磷素养分是影响复垦土壤恢复的限制因素;而解磷菌能够活化土壤中的难溶磷,促进植物对氮、磷的利用率,对矿区复垦有积极意义。鉴于此,本研究以实验室分离的两株解磷菌w134和w137（均为荧光假单胞菌）为研究对象,围绕其解磷机理、在复垦土壤中的定殖能力和对苗期玉米的促生作用展开系统研究;并将其应用在矿区复垦的大田实验中,考察解磷菌在采煤塌陷区土地复垦中的作用以及不同施肥和不同复垦时间对复垦土壤性质和土壤微生物的影响。主要研究结果如下:（1）w134和w137的传统解磷机理研究。高效液相色谱分析发现,w134主要分泌6种有机酸:柠檬酸、酒石酸、草酸、甲酸、乙酸和琥珀酸;w137主要分泌5种有机酸:柠檬酸,酒石酸,草酸,乙酸和琥珀酸。w137分泌的有机酸总量大于w134,相应地解磷能力也高于w134。纯有机酸验证结果发现,有机酸对这两株菌的解磷贡献率分别为72.64%和80.13%,说明分泌有机酸解磷是w134和w137解磷的主要途径。用盐酸调节NBRIP培养液的p H到接菌培养时的最低p H值,其解磷量分别为接菌条件下的26.58%,40.23%,说明H+对解磷的贡献有限,NBRIP培养液p H的降低应该是菌体分泌有机酸的伴生现象。两株菌分泌的磷酸酶活性,在解磷实验的第1天最高,随后逐渐降低,磷酸酶活性与NBRIP培养液中有效磷含量呈负相关。（2）根据前期结果,选取解磷效果好的w137进行转录组测序,进一步从基因层面阐释w137的解磷机理。不同磷源条件下,w137的转录组测序分析发现:与可溶磷组相比,w137菌在难溶磷条件下,上调基因的GO功能多集中于碳水化合物代谢过程,脂肪酸代谢过程和细胞糖代谢过程。同时,KEGG富集结果也表明与产有机酸紧密相关的糖代谢途径的基因被显著上调表达。高效液相色谱分析发现,难溶磷组和无磷组培养液中有机酸含量升高,进一步验证上调的基因应该和菌分泌有机酸相关。此外,对w137有关磷代谢基因的研究发现,与可溶磷组相比,难溶磷组和无磷组中与磷代谢途径相关的功能基因显著下调,说明磷素缺乏降低了w137菌株对磷素转运和吸收同化的能力。（3）实验采用电击转化的方法将质粒p TRGFP分别转入w134和w137菌中。在无选择压力的条件下,将GFP标记菌在对数期以1%的接种量连续转接15次,（相当于连续传代培养100代）,荧光显微镜下仍可以观察到绿色荧光,并提取出相应的质粒,说明GFP质粒可以稳定遗传。同时,GFP标记对w134和w137的生长曲线和解磷能力没有显著影响。在复垦土壤中的定殖实验发现,GFP标记菌在接种7d后达到最大值,其中w134GFP为7.6×108 CFU/g鲜土,w137GFP为1.5×1010 CFU/g鲜土;之后w134GFP和w137GFP数量随着时间的增加而逐步降低,35天降到104 CFU/g土,60天可维持在3×103 CFU/g左右,三个月时已降到检测的下限20 CFU/g。（4）w134GFP和w137GFP的玉米盆栽实验发现,在玉米生长35天后采集土壤,仍可以从土壤中检测到标记菌,两株GFP标记菌在根际土壤中的数量大致在104 CFU/g土左右,非根际土壤中的数量在103CFU/g土,这和在复垦土壤中的定殖结果一致。解磷菌施用增加了土壤有效磷的含量和磷酸酶的活性,提高了苗期玉米的株高、株粗、干鲜重以及玉米植株的吸磷量,解磷细菌在复垦土壤中可以起到解磷与促生的双重作用。（5）将w134和w137配施在采煤塌陷区复垦土壤的大田试验中,我们发现:复垦土壤的养分含量随着复垦时间的增加而累积,复垦10年的土壤养分含量接近或超过周边熟土。有机肥配施w134和w137不仅可以显著提高复垦土壤中有效磷的含量,改善磷素营养;还可以提高复垦土壤中碱解氮的含量和玉米产量,并减缓长期施肥引起的土壤p H值下降。（6）施用w134和w137对复垦土壤细菌的影响:土壤细菌的多样性指数均随复垦年限呈增加趋势,细菌群落结构的演替具有明显的时间顺序性,复垦10年的群落结构和熟土的最接近。细菌多样性与土壤养分之间有很好的正相关性,土壤有机质（SOM）、总氮（TN）和有效氮（AN）是影响细菌群落变化的主要环境因子。变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门是复垦土壤中的优势菌门,约占细菌群落的68%以上。施用解磷菌（w134和w137）可以促进复垦土壤细菌多样性的恢复,但对细菌的群落结构无显著影响。（7）施用w134和w137对复垦土壤中真菌的影响:土壤真菌的多样性指数也随复垦年限呈增加趋势,复垦土壤真菌的群落结构演替也呈现了一定的时间顺序性,但复垦5年和复垦10年的真菌群落有部分重叠。土壤环境因子与土壤真菌多样性相关性不高,进而对土壤真菌群落结构变异的影响也不明显。子囊菌的平均丰度为76.97%,是真菌中占绝对主导地位门类,随后依次是壶菌门、被孢霉门、担子菌门、球囊菌门,未分类真菌约占11.98%。施用解磷菌对子囊菌门有利,但对复垦土壤真菌多样性和群落结构无显著影响。（8）在采煤塌陷区复垦土壤培肥的过程中,复垦时间对土壤性质、微生物多样性的影响比施肥显著,复垦时间是采煤塌陷区复垦土壤性质和土壤微生物恢复的主要驱动力。在同一复垦时间,有机肥的效果要稍好于化肥,但两种肥料对复垦土壤的养分含量和微生物多样性的影响上并无显著差异,两种肥料都可以用作采煤塌陷区复垦农田的培肥工作。但从接种解磷菌w134和w137的角度,有机肥与解磷菌配施可以更好地发挥解磷菌的功能。综上所述,解磷菌w134和w137主要以分泌有机酸来解磷,菌株可以在复垦土壤中有效定殖,起到解磷和促生的双重作用,同时不会对土壤微生物群落产生不良影响。复垦过程中,复垦时间是采煤塌陷区复垦土壤性质和土壤微生物恢复的主要驱动力,施肥可以快速提高土壤肥力,帮助缩短复垦土壤的恢复时间。