煤炭科学技术

作者：郝春明, 王彦堂, 易四海, 刘硕,

关键词：土壤微生物, 结构方程模型, 分子生态网络, 固碳潜力, 自然恢复,

在全球碳中和目标的大背景下，土壤固碳作为陆地生态系统碳循环的关键环节，其研究备受关注。采煤沉陷区作为典型的人为干扰生态系统，土壤结构破坏、肥力下降及微生物群落失衡等问题突出。近年来，针对采煤沉陷区人工修复对土壤固碳潜力和菌群结构的影响已被广泛关注，但自然恢复过程中农田土壤微生物固碳潜力的演变特征尚不清楚。为此，以采煤沉陷区为研究对象，系统采集不同自然恢复时间的采煤塌陷区农田土壤样品，综合运用高通量测序技术、结构方程模型和分子生态网络分析等方法，分析固碳菌群结构动态变化规律及其与土壤固碳潜力的内在联系。研究结果表明，自然恢复可帮助采煤沉陷区农田土壤理化性质和酶活性的有效恢复，自然恢复过程中农田土壤的固碳潜力主要受变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)控制。农田土壤受损程度随着自然恢复时间不断缓解，pH和有机质（SOM)含量的变化调控了过氧化氢酶(CAT)和β-葡糖苷酶(BG)活性，从而干预了Proteobacteria和Acidobacteria中的固碳基因丰度，进而影响了农田土壤固碳潜力。与未塌陷土壤相比，自然恢复初期，固碳菌群与环境因子的互作网络相对简单，生态系统稳定性较弱；而随着恢复进程推进，土壤受损程度不断缓解，网络中的节点数量显著增加，节点间的连接更加紧密，垂构连通度和聚类系数持续升高，表明生态系统的复杂性和稳定性逐步增强。研究首次系统揭示了采煤沉陷区自然恢复过程中农田土壤固碳潜力的演变特征及调控机制，为全面评估自然恢复的生态效益提供了新视角。研究结果不仅丰富了采煤沉陷区生态修复领域的理论基础，也为我国碳中和目标的实现提供了科学依据，对指导采煤沉陷区土地资源可持续利用和生态环境修复提供了参考。

来源：2025年第7期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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