煤矸石山不同植被根际可培养微生物数量的动态变化

第6 期
甄莉娜等：煤矸石山不同植被根际可培养微生物数量的动态变化
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结构、生物固氮等方面发挥着重要的作用［］。在矿 区土壤修复过程中，微生物群落会随着矿区修复进 程的推移而不断改变，矿区微生物群落的演替，对矿 区生态恢复具有积极作用［3］。因而微生物群落的变 化可以作为恢复进展的指标，为加速矿区修复提供 参考依据［］。矿区微生物群落结构与土壤理化性质 之间相互影响，不断改变着植物有机体的生长策略 和组成模式［6］。
山西省是重要的煤炭生产基地，产煤量可占到 全国总产量的四分之一［1］煤矸石是煤炭开采和加 工中产生的废弃物.干石的堆放破坏了原地貌植被,
矸石养分含量低，重金属含量高，植物在矸石山上生 长缓慢、生物量低，植被种类少。
土壤微生物在植物凋落物降解、养分循环、土壤
收稿日期:2020-11-19;修回日期：2021-01-05 基金项目：国家自然科学基金项目(31400479,1901227)山西省应用基础研究计划项目(201801D121258.01801D221324)；山西省教育
Herb
Unii 青蒿 Artemisia earnfola 猪毛菜 Salso-
lci.collina Pall.披碱草 Elymus dahuricus
灌木
灌木铁线莲Clematis fruticosa黄刺枚Rosa
Shrub
:canthina 沙棘 Hippophae rhamnoides 尖叶铁
值。植被通过增加土壤有机质和速效养分含量，增加了煤矸石山区土壤中3大类可培养微生物的数量，尤其是真
菌的数量。植被生长更有利于20〜30 cm 土层微生物数量的增加，草本植物和灌木对表层土壤微生物数量的增加
效果好于乔木。
关键词：煤矸石山；微生物数量；理化性质；季节变化
中图分类号：S154 3
文献标识码:A
(1. Applied Biotechnology Institute, College of Life Science, Shanxi Datong University, Datong, Shanxi Province 037009 , China；
2. College of life sciences, Shanxi University, Taiyuan, Shanxi Province 030006, China)
文章编号：10070435(2021)06-1224-0
The Culturable Rhizosphere Microorganism Dynamics of Different Vegetation Types in Coal Gangue Dump
ZHEN Li-na 1 , LI Xia1 , LI Zhen1 , LIU Li-zhen1 , WEI Zhen-hua1 , GUO Tong-tong2 , WANG Run-mei 1 *
mm（占全年14. 6%）;夏季气候温和，平均气温在
19°C~21. 8°C,雨水集中，平均降水量为246. 9 mm （占全年64.3%）；秋季平均气温在5. 8C~& 4°C ,平
均降水量为72. 96 mm（占全年19%）。晋华宫矿煤矸
石山自然定居植物群落结构简单（表1）木和
第29卷第6期 Vol. 29 No. 6
草地学报
ACTA AGRESTIA SINICA
doi： 10.1 1733/j. issn. 10070435. 2021 06.012
2021年 6月 Jim. 2021
煤矸石山不同植被根际可培养微生物数量的动态变化
甄莉娜X李 侠1，李 朕X刘丽珍X卫振华X郭彤彤2,王润梅1*
1材料与方法
1.1 研究区概况 大同位于我国中北部，是晋、冀、蒙3省的交界地
带，试验地位于晋华宫矿煤矸石山区（113°13'65"N,
4（）°10'41"E）,气候为大陆性半干旱季风气候，昼夜温 差较大，天气干燥寒冷，大风天气较多。春季平均气
温6.5°C~9.1C,降雨较少，平均降水量仅为56. 1
利用稀释平板法测定土壤中可培养微生物数 量，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用改良 高氏一号培养基，真菌采用马丁氏一孟加拉红培养 基。采用酸度计测定土壤pH值，重铬酸钾一浓硫 酸氧化比色法测定土壤中有机质含量，碱解扩散法
乔木盖度较低，分别为10%和3%o矸石山植物群落
结构不稳定，仍处于演替的初级阶段。
表1研究区植被类型
Tabic 1 Vcgctation types in the study area
植被类型
优势植被
Vegetation types
Dominant vegetation
草本植物
狗尾草Setaria viridis铁杆蒿Artemisia gme-
(1.山西大同大学生命科学学院应用生物技术研究所，山西大同037009 ；.山西大学生命科学学院，山西太原030006)
摘要：为探究不同植被类型在煤矸石山修复过程中对土壤修复的响应，以排矸超过60年的自然恢复煤矸石山为研
究对象，在3个季节(春季、夏季、秋季)，对3种植被类型(草本植物、灌木、乔木)根围0〜30 cm 土层范围内的土壤
煤矿开采降低了土壤微生物的生物量和活性 , 其中微生物活性常通过测定土壤微生物数量、酶活 性或呼吸熵来评价［］。如Chen等在内蒙古锡林郭 勒煤矿区土壤微生物研究中，以细菌酸微菌目（Acdimicrobiales）、根瘤菌目（Rhizobiales）等为分析对 象，发现煤矿开采区降低了土壤微生物多样性［］。 郭晓明等发现在采煤沉陷区土壤微生物数量以及各 种土壤酶活性均有所下降［9］。随着矿区土壤修复时 间的增加，微生物量随之发生改变，以往研究发现不 同植被类型和修复时间显著影响着矿区土壤微生物 的群落结构，其中细菌和真菌的数量表现出相反的 变化趋势［0］。在高寒煤矿恢复初期，细菌数量随着 修复时间的增加而降低，而真菌和放线菌数量则不 断增加［1］。有研究发现安太堡露天煤矿区不同修 复植被类型通过影响土壤养分含量、酶活性等指标 增加了土壤肥力［12］。于亚军等发现乔木和灌木对 煤矸石山土壤的改良效果优于草本植物，且土壤有 机质和含水量是造成不同植被表层土壤微生物数量 和酶活性差异的重要原因［13］。
乔木 Tree
扫帚 Lespedeza juncea 旱榆 Ulmus pumila
1.2 土样采集与分析 以大同矿区晋华宫矿自然堆放60年煤矸石山
为试验地，于2018年5月4号（春季），7月20日 （夏季）10月8日（秋季）3个时间点采集土壤样品, 设置3个采样区（面积为20 mX 20 m），每个采样区 内3种植被类型（草本植物、灌木和乔木）和对照（裸 地）分别选3个取样点。在不同样点利用土壤剖面 法，在植物根围分别取3个深度为0〜10 cm, 10〜 20 cm和20~30 cm的土壤样品,每层取3份土壤 混合成一个样品，立即带回实验室，所有样品分为2 份，1份新鲜土壤用于微生物测定，另1份土壤样品 风干后过2 mm筛，用于分析土壤理化性质。
厅科技创新项目(2019L0760)资助 作者简介：甄莉娜(1983-),女，山西洪洞人，博士研究生，副教授，主要从事矿区生态修复和草地土壤微生物研究,E-mail： zhenln2003@
163. com； * 通信作者 Author for correspondence.E-mail: wangrunmei2004@tom. com
微生物数量和理化性质进行研究。结果表明：种植被类型均显著增加了煤矸石山微生物的数量；草本植物、灌木
和乔木对真菌数量的增加量要高于细菌和放线菌；分别是裸地的3. 95,2.87,3. 50倍；细菌、放线菌和真菌数量的
峰值分别出现在夏季、春季和秋季。3种植被类型均增加了土壤有机质、速效氮和速效钾的含量；降低了土壤pH
Abstract： In order to evaluate the contribution of different, vegetation types on the process of soil restoration in coal gangue dump, this study took the J inhuagong coal gangue dump as the research object, which was piled up for more than 60 years in Datong city of Shanxi Province. Soil physical and chemical properties of three vegetation types (herbaceous plants, shrubs, trees) and the controls ( bare land) within 0〜30 cm soil layer were detected in different, seasons (spring,summer,autumn) and the number of microorganisms were tested.Theresultsshowedthat:thenumberofalbacteriasweresignfcantlyincreasedunderthreevegetatontypes,andtheincreaseoffungiwashigherthanthatofbacteriaandactinomycetes ,thenumberof fungi was 3. 95 ,. 87 and 3. 50 times higher than that, of bare land? respectively. Bacteria number was the highest, in summer,while act.inomycet.es in spring and fungi in autumn. The contents of soil organic matter,avalablentrogenandavalablepotassium wereincreased,andsolpH wasdecreased.Theaboveresults showed that, the number of culturable microorganisms were increased by increasing the nutrient, contentinthesolunderthreevegetationtypes ,especialythenumberoffungi,Thatwasmorefavorabletoincrease the number of microorganisms in 20〜30 cm soil layer. The effect, of herbage and shrub on the increaseofthenumberofsurfacesolmicroorganismswasbe terthanthatofarbor. Key words: Coal gangue dump； Soil microbial quantity;Physical and chemical properties; Season dynamics
土壤微生物尤其是真菌将植物和土壤连接在 一起，而植被类型等生物因子对微生物数量和活 性有明显的影响，乔木、灌木和草本植物地下根系 结构、分布、养分需求和根系分泌物不同，造成根 际土壤微环境的差异，进而影响了根际细菌、放线 菌及真菌的数量和活性［415 ］。研究不同植被种类 间土壤微生物数量差异，对于矿区生态系统的修 复具有广泛的意义。以往研究大都集中在人工覆 土矸石山土壤微生物中，且采样次数单一，而关于 自然修复煤矸石山土壤微生物动态变化的研究较 少［6-"］。本文以大同晋华宫矿自然修复的煤矸石 山为研究对象，分别在春季、夏季和秋季3个季 节，比较3种植被种类（草本植物、灌木和乔木）土 壤中不同深度细菌、放线菌和真菌数量，以及微生 物数量与土壤理化性质间的相关性 ，探明3大微 生物类群与不同植被类型之间的关系 ，以期为以 后的矿区生态修复提供科学参考。