不同施肥处理下采煤矿区复垦土壤 微生物功能多样性与共现性特征

尚妍萌1，3 张 杰1，2，3* 孟会生1，2，3 谢钧宇1，2，3 郝鲜俊1，2，3 孙大生1，2，3 洪坚平1，2，3

( 1 山西农业大学资源环境学院，山西太谷 030801; 2 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心，山西太谷 030801; 3 山西农业大学环境监测中心，山西太谷 030801)

摘 要：土壤微生物功能多样性是土壤质量改善的重要指标，研究采煤矿区复垦土壤微生物功能多样性与 共现性特征，对于矿区复垦及生态重建具有重要的理论和实践指导意义。本研究以玉米为复垦作物，采集了 采煤矿区复垦 1 年后的撂荒( UL) 、不施肥( CK) 、施磷钾肥( PK) 、单施化肥( NPK) 、化肥解磷菌肥配施 ( NPKB) 、单施有机肥( M) 、有机肥化肥配施( MNPK) 、有机肥化肥解磷菌肥配施( MNPKB) 8 个处理下的 0 ～ 20 cm 耕层土壤，利用 Biolog-ECO 微平板法结合多元分析对不同处理下土壤微生物群落的碳源利用情况、功 能多样性和共现性特征进行探究。结果表明，复垦施肥能够显著提高土壤微生物对 31 种碳源的利用能力， 并且可以显著提高土壤微生物群落的多样性和丰富度，其中 MNPK 处理与 NPK 处理的效果最佳。主成分分 析( PCA) 和双向聚类分析均表明，欠施肥处理组( UL、CK 和 PK) 和完全施肥处理组( NPK、NPKB、M、MNPK 和 MNPKB) 的组间碳源利用特征存在明显分异，而组内各处理的碳源利用图谱相似。完全施肥处理组的土 壤微生物群落功能活性显著高于欠施肥处理组。共发生网络分析结果显示，与欠施肥处理组相比，完全施肥 处理组微生物的碳源利用呈现出更强的网络共现性，拥有更复杂的网络组成。说明即使 1 年的短期复垦施 肥处理也能明显提高采煤矿区的土壤微生物功能多样性，且 NPK 均衡的完全施肥处理有助于复垦土壤微生 物恢复其复杂、稳定的群落结构，其中有机肥化肥配施与单施化肥的复垦效果最佳，在采煤矿区复垦实际中 应用潜力更大。 

关键词：施肥; Biolog; 微生物功能多样性; 共发生网络

不同施肥处理下采煤矿区复垦土壤 微生物功能多样性与共现性特征

尚妍萌1，3 张 杰1，2，3* 孟会生1，2，3 谢钧宇1，2，3 郝鲜俊1，2，3 孙大生1，2，3 洪坚平1，2，3

( 1 山西农业大学资源环境学院，山西太谷 030801; 2 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心，山西太谷 030801; 3 山西农业大学环境监测中心，山西太谷 030801)

摘 要：土壤微生物功能多样性是土壤质量改善的重要指标，研究采煤矿区复垦土壤微生物功能多样性与 共现性特征，对于矿区复垦及生态重建具有重要的理论和实践指导意义。本研究以玉米为复垦作物，采集了 采煤矿区复垦 1 年后的撂荒( UL) 、不施肥( CK) 、施磷钾肥( PK) 、单施化肥( NPK) 、化肥解磷菌肥配施 ( NPKB) 、单施有机肥( M) 、有机肥化肥配施( MNPK) 、有机肥化肥解磷菌肥配施( MNPKB) 8 个处理下的 0 ～ 20 cm 耕层土壤，利用 Biolog-ECO 微平板法结合多元分析对不同处理下土壤微生物群落的碳源利用情况、功 能多样性和共现性特征进行探究。结果表明，复垦施肥能够显著提高土壤微生物对 31 种碳源的利用能力， 并且可以显著提高土壤微生物群落的多样性和丰富度，其中 MNPK 处理与 NPK 处理的效果最佳。主成分分 析( PCA) 和双向聚类分析均表明，欠施肥处理组( UL、CK 和 PK) 和完全施肥处理组( NPK、NPKB、M、MNPK 和 MNPKB) 的组间碳源利用特征存在明显分异，而组内各处理的碳源利用图谱相似。完全施肥处理组的土 壤微生物群落功能活性显著高于欠施肥处理组。共发生网络分析结果显示，与欠施肥处理组相比，完全施肥 处理组微生物的碳源利用呈现出更强的网络共现性，拥有更复杂的网络组成。说明即使 1 年的短期复垦施 肥处理也能明显提高采煤矿区的土壤微生物功能多样性，且 NPK 均衡的完全施肥处理有助于复垦土壤微生 物恢复其复杂、稳定的群落结构，其中有机肥化肥配施与单施化肥的复垦效果最佳，在采煤矿区复垦实际中 应用潜力更大。 

关键词：施肥; Biolog; 微生物功能多样性; 共发生网络