采煤沉陷地复垦土壤团聚体固碳效应及有机碳库构成研究- - 以神府东胜矿区为例

Coal mining subsidence seriously damaged the land resources. the land restoration and ecological reconstruction has become the major issues of national ecological security in the coal mining subsidence. Changes of Carbon pool in reclamation soil are related to the soil quality and emissions of greenhouse gas. The study of organic carbon pool in reclamation soil play an important role in promoting the soil fertility. Composition of soil aggregate carbon pool are studied in soil reclaimed field of Coal Mining Subsidence in Shenfu-Dongsheng Mining Area. cPOM，cPOM，iPOM_mM，s+c_mM and s+c_M are included in the carbon pool. Soil aggregates of different profile in different reclaimed soil are graded. Characteristics of the organic carbon content and stability of soil aggregates are analyzed. Carbon sequestration in aggregates and their interaction with soil organic carbon are investigated, which reveal the effect of organic carbon sequestration in reclaimed soil of mining subsidence and provide a scientific basis for the study of soil carbon management in mine reclaimed soil of northern China.

采煤沉陷区的土地恢复与生态重建已成为涉及国家生态安全的重大问题。沉陷区复垦土壤碳库的变化与复垦土壤质量和温室气体排放密切相关，加强复垦土壤有机碳库培育的研究，对我国矿区复垦土壤地力的提升具有重要的战略意义。本课题以神府东胜煤田的采煤沉陷区复垦土壤试验基地为依托，在优良复垦植被选育试验的基础上，从团聚体水平上对土壤碳库构成进行研究，包括粗颗粒有机碳（cPOM）、细颗粒有机碳（cPOM）、团聚体内颗粒有机碳（iPOM_mM）、团聚体内黏粒+粉粒的有机碳（s+c_mM）以及大团聚体内黏粒+粉粒内有机碳（s+c_M）含量的变化。通过对不同植被覆盖下不同剖面层次复垦土壤的团聚体进行分级，分析了团聚体的稳定性及其与有机碳含量的相关性，进一步探讨团聚体碳截存及其与土壤有机碳相互作用机理。从而揭示干旱半干旱采煤沉陷区复垦土壤有机碳固持效应，为我国北方矿区复垦土壤碳素管理及培育途径的研究提供科学依据。

加强复垦土壤有机碳库培育的研究，对我国矿区复垦土壤地力的提升具有重要的意义。本课题研究了采煤沉陷复垦土壤团聚体的组成及其空间分布特征、土壤团聚体稳定性的变化规律以及团聚体中有机碳的分布特征，同时研究了不同复垦措施下土壤有机碳库构成的变化及土壤团聚体中全氮含量的变化。. 研究表明不同复垦模式机械稳定性团聚体均以＞0.25mm大团聚体为主，最高的文冠果植被复垦地达到了86.36%；水稳性团聚体含量中大团聚体含量有所下降，0-20cm表层土壤中文冠果植被的大团聚体含量极显著高于对照，且文冠果复垦地团聚体稳定性最好，而20-40cm下层土壤以长柄扁桃复垦地团聚体稳定性最好。文冠果植被模式提高了0-20cm表层土壤各粒级机械稳定性团聚体中有机碳的含量，欧李植被模式提高了下层土壤（20-40cm）中2-0.25mm和0.25-0.05mm机械稳定性团聚体有机碳含量，欧李和长柄扁桃植被模式对>2mm和<0.05mm水稳性团聚体有机碳形成有明显促进作用，三种复垦模式中促进作用大小顺序为欧李>文冠果>长柄扁桃。. 土壤各粒径团聚体中以2-0.25mm团聚体对土壤有机碳含量的贡献率最高。根据有机碳物理分组方法，将有机碳分为粗颗粒有机碳(cPOM)、微团聚体的有机碳(mM)和粉黏粒有机碳（s+c_M），微团聚体的有机碳(mM)又分为细颗粒有机碳（fPOM）、团聚体内颗粒有机碳（iPOM_mM）和团聚体内黏粒+粉粒的有机碳（s+c_mM）。文冠果植被模式显著增加了0-20cm表层土壤19.03%的s+c_M组分的有机碳，而欧李却增加了表层cPOM组分的有机碳含量。0-20cm表层三种复垦模式的iPOM_mM和s+c_mM碳库有机碳均显著高于对照。不同粒径团聚体中以<0.05mm团聚体中含氮量最高，四个不同复垦模式间差异不显著。. 综合三种不同复垦方式，以文冠果和欧李对团聚体有机碳的贡献较大，结合当地生长条件以及植被的长势，文冠果长势优于欧李，在后续复垦植被的选择上可以选择文冠果，值得推广应用。研究结果揭示了干旱半干旱采煤沉陷区复垦土壤有机碳固持效应，为我国北方矿区复垦土壤碳素管理及培育途径的研究提供科学依据。. 项目资助发表核心论文1篇，待发表1篇，培养1名在读研究生。.