黄土丘陵区露天煤矿复垦土壤熟化过程中团聚体碳氮演变特征

作者：原野; 高嫄; 赵艺芳; 任迎香

来源：农业工程学报, 2022, 38(11): 72-80.

• 复垦
• 土壤
• 有机碳
• 团聚体
• 碳同位素

矿区土地复垦中，由于机械碾压导致复垦土壤呈现高压实状态，复垦土壤的有机质则因机械扰动而矿化。探究复垦土壤团聚体与有机质恢复机理，可为深入理解露天煤矿高压实复垦土壤质量演替规律提供依据。以平朔露天煤矿典型植被恢复模式——刺槐纯林不同复垦年限(0、3、12、14、17、25、28、32a)土壤及周边未扰动土壤(CK)为研究对象，采集0～20 cm表层土壤样品，分析土壤水稳性团聚体(>2 000μm、>250～2 000μm、53～250μm、<53μm)及团聚体碳(C)、氮(N)以及13C和15N同位素特征。结果表明：1)土地复垦中机械碾压破坏了土壤水稳性团聚体结构与稳定性，但随着复垦时间增加，32 a样地>250～2 000μm团聚体的比例较0 a提高737.02%，而53～250μm团聚体比例则降低19.25%；团聚体稳定性随着复垦时间而增加，表现为32a样地土壤团聚体平均重量直径(MeanWeight Diameter,MWD)较0 a提高133%。2)各粒径团聚体C、N及C/N均随着复垦时间增加而增加，>2 000和>250～2 000μm团聚体C和N在土壤总C和N中占主导地位。>2000和>250～2000μm团聚体C/N整体上高于53～250μm团聚体。3)各样地土壤δ13C变化范围为-15.14‰～-26.40‰；δ15N的变化范围为1.13‰～10.87‰。>2 000、>250～2 000和<53μm团聚体的δ13C值及>2 000μm团聚体的δ15N值随复垦年限增加呈现降低趋势。与>2000μm和>250～2 000μm团聚体相比，53～250和<53μm团聚体中13C显著富集(P<0.05)，这表明复垦土壤熟化过程中，土壤C从大粒径团聚体向小粒径周转。4)>2 000与>250～2 000μm团聚体中，新C占土壤总C的比例为>80%，且各样地间差异不显著(P>0.05)，而在<53μm团聚体中，新C的比例在复垦14～17 a间显著增加，此后则变化不显著。上述结果表明，土地复垦中机械碾压增加了小粒径团聚体的比例，降低了团聚体稳定性，而随着复垦时间增加，植被恢复促进了土壤团聚体结构、稳定性及C、N的恢复。

• 单位
  山西财经大学