1、腐殖质层再造修复西部矿区退化土壤的生态效应程伟1,2,3，朱卓1,2,3，王文杰1,2,3，王维忠4，雷少刚1,2,3，卞正富1,2(1.中国矿业大学矿山生态修复教育部工程研究中心,江苏徐州221116；2.江苏省老工业基地资源利用与生态修复协同创新中心,江苏徐州221116；3.中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221116；4.准格尔旗矿区事业发展中心,内蒙古鄂尔多斯010300)摘要：随着国家煤炭开采东退西进战略推进，煤炭资源高强度开采加剧了矿区草原生态环境损伤问题，严重影响了区域煤炭资源大规模开发和环境保护的协同发展，必须通过生态修复消除资源开发带来的环境负效应。因此，针对矿区草原粉
2、尘沉降区诱发的土壤退化问题，研究腐殖质层再造技术修复退化场地的可行性，设计了植物破碎+淹水(YS)、植物破碎+淹水+覆膜(YF)、植物破碎+淹水+覆膜+激发剂(YFJ)3 种修复模式，同时结合试验数据分析。研究结果表明，退化生境修复样地土壤容重分别比对照样地降低了 8.26%、7.98%和 15.24%，孔隙率增幅为 39.42%、99.68%和 124.24%，含水率增幅为 28.16%、31.21%和 71.19%，饱和持水率增幅为 19.66%、20.66%和42.29%；土壤养分中水解氮质量分数比对照场地高出 20.77、9.73 和 54.45mg/kg；修复场地土壤速效磷质量分数依
3、次为 5.30、5.06、14.04mg/kg；修复后土壤速效钾质量分数增加 49.61%、27.31%和 236.53%；土壤水稳性团聚体质量分数修复后高于对照场地，分别增幅 13.00%、17.14%和 83.60%；YS、YF 和 YFJ 三种修复模式均可以增加退化场地土壤水酶活性，土壤蔗糖酶活性修复后分别高于对照区 23.65%、79.88%和 93.91%；3 种修复技术之间过氧化氢酶和脲酶活性无显著差异，分别高于对照 23.69%31.81%和 19.35%20.46%；土壤磷酸酶活性修复后提升了14.73%、33.28%和 39.25%，修复场地植物群落Shannon-Weine
4、r 指数比对照场地分别高 68.32%、38.61%和 45.54%；植被盖度比对照场地分别增加 12.50%、81.25%和 120.00%；修复区生物量分别比对照场地高出 39.90%、373.49%和 887.77%；YF 和 TFJ 场地植株含水率分别比对照区增加了 12.74%和 36.43%。对比分析表明 3 种修复模式均可有效改善重度粉尘沉降区退化现状；除土壤有机质与多样性指数外，其他指标测定结果均为 YFJ 修复效果最优。表明腐殖层再造技术可以有效改善土壤结构，提升土壤养分，激活土壤微生物区系及功能，修复灌丛化破坏的生境，为重度粉尘沉降区退化土壤修复提供借鉴，其中,YFJ 修复
5、模式最佳。关键词：矿山生态修复；腐殖质层再造；粉尘沉降；草原；露天煤矿中图分类号：TD88文献标志码：A文章编号：02539993(2023)07285008Ecological effects of humus layer reconstruction on the restoration of degradedsoil in western mining areasCHENGWei1,2,3,ZHUZhuo1,2,3,WANGWenjie1,2,3,WANGWeizhong4,LEIShaogang1,2,3,BIANZhengfu1,2(1.Engineering Research Ce
6、nter of Ministry of Education for Mine Ecological Restoration,China University of Mining and Technology,Xuzhou221116,收稿日期：20230411修回日期：20230626责任编辑：王晓珍DOI：10.13225/ki.jccs.CN23.0474基金项目：国家自然科学基金新疆联合基金重点资助项目(U1903209)；鄂尔多斯科技合作重大专项资助项目(2021EEDSCXQDFZ010)；矿山生态修复教育部工程研究中心开放基金资助项目(KSSTXF202103)作者简介：程伟(19
7、74)，男，江苏徐州人，副教授，博士。E-mail：通讯作者：卞正富(1965)，男，江苏建湖人，教授，博士生导师。E-mail：引用格式：程伟，朱卓，王文杰，等.腐殖质层再造修复西部矿区退化土壤的生态效应J.煤炭学报，2023，48(7)：28502857.CHENGWei，ZHUZhuo，WANGWenjie，etal.Ecologicaleffectsofhumuslayerreconstructionontherestor-ationofdegradedsoilinwesternminingareasJ.JournalofChinaCoalSociety，2023，48(7)：2850
8、2857.第48卷第7期煤炭学报Vol.48No.72023年7月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYJul.2023China;2.Jiangsu Key Laboratory of Resouces and Environmental Information Engineering,Xuzhou221116,China;3.School of Environment Science andSpatial Information,China University of Mining and Technology,Xuzhou221116,China;4.Zhunger Coun
9、tys Mining Area Development Center,Ordos010300,China)Abstract:Withthenationalstrategyofretreatingfromtheeasttothewestincoalmining,thehighintensityminingofcoalresourceshasexacerbatedtheproblemofecologicalenvironmentdamageinminingareas,seriouslyaffectingtheco-ordinateddevelopmentoflarge-scaledevelopme
10、ntofregionalcoalresourcesandenvironmentalprotectioninthewesternregion.Itisnecessarytoeliminatethenegativeenvironmentaleffectsbroughtaboutbyresourcedevelopmentthrougheco-logicalrestoration.Therefore,thesefeasibilitystudieshavebeensubjectedtohumuslayerreconstructiontechnologytore-pairthedegradedsoilsi
11、tesinthegrasslanddustdepositionareaoftheminingarea,designthreerestorationmodesofplantbreakage+waterlogging(YS),plantbreakage+waterlogging+filmmulching(YF),andplantbreakage+waterlogging+filmmulching+activator(YFJ)andanalyzetheexperimentaldata.Theresearchresultsshowedthatthesoilbulkdensityinthedegrade
12、dhabitatrestorationareadecreasedby8.26%,7.98%,and15.24%,respectively,comparedtothecontrolarea.Theporosityincreasedby39.42%,99.68%,and124.24%,andthewatercontentincreasedby28.16%,31.21%,and71.19%.Thesaturatedwaterholdingcapacityincreasedby19.66%,20.66%,and42.29%,respectively,comparedtothecontrolarea.I
13、ntermsofsoilnutrients,thecontentofhydrolyzednitrogenwas20.77,9.73,and54.45mg/kghigherthanthatofthecontrolsite.Thecontentofavailablephosphoruswas5.30,5.06,and14.04mg/kg,respectively.Afterremedi-ation,thesoilavailablepotassiumcontentincreasedby49.61%,27.31%,and236.53%.Thecontentofsoilwater-stableaggre
14、gatesafterremediationwas13.00%,17.14%,and83.60%higherthanthatofthecontrolsite,respectively.YS,YF,andYFJremediationmodescouldallincreasesoilwaterenzymeactivityindegradedsites.Afterremediation,soilsucraseactivityis23.65%,79.88%,and93.91%higherthanthatinthecontrolarea,respectively.Therewasnosignificant
15、differ-enceincatalaseactivityandureaseactivityamongthethreeremediationtechniques.Theywere23.69%31.81%and19.35%20.46%higherthanthecontrolsite,respectively.Thesoilphosphataseactivityincreasedby14.73%,33.28%,and39.25%afterremediation.TheShannon-Weinerindexofplantcommunityintherestorationsitewas68.32%,3
16、8.61%and45.54%higherthanthatinthecontrolsite.Thevegetationcoverageincreasedby12.50%,81.25%,and120.00%com-paredtothecontrolsite,respectively.Thebiomassoftherestorationareawas39.90%,373.49%,and887.77%higherthanthatofthecontrolsite,respectively.Theplantmoisturecontentincreasedby12.74%and36.43%comparedt
17、othecontrolarea.Thecomparativeanalysisrevealedthethreerestorationmodescouldeffectivelyimprovethedegradationstatusofheavydustsettlingarea.Exceptsoilorganicmatteranddiversityindex,YFJhadthebestrestorationeffectintheotherin-dexes.Theseindicatedthehumuslayerreconstructiontechnologycouldeffectivelyimprov
18、esoilstructure,enhancesoilnutrients,activatesoilmicrofloraandfunction,andrepairthebrokenhabitatofshrubs,andprovidereferencefortheres-torationofdegradedsoilintheheavydustsettlementarea,amongthem,YFJrestorationmodelwasthebest.Key words:mineecologicalrestoration；humuslayerreconstruction；coaldustsettlin
19、g；grassland；open-pitcoalmine煤炭是我国能源安全的“压舱石”。2022年我国原煤产量为 45.6 亿 t，煤炭在一次能源消费结构中占比 56.2%(中华人民共和国 2022 年国民经济和社会发展统计公报)1。随着中国煤炭开发战略的转移，西部地区煤炭产量占比由 54.4%上升到 60.7%，其中作为煤炭主产区的内蒙古年原煤产量 12.2 亿 t2-3。西部煤矿大部分位于西部干旱半干旱生态脆弱地区，年均降雨量小于 400mm 且季节性明显。煤炭资源的开采扰动必然诱发矿区脆弱生态环境退化，如地下水资源流失、粉尘污染、土壤退化、生物多样性减少等，资源开发与环境保护间矛盾尤为突
20、出4-6。草原生态系统是世界上分布最广泛的生态系统之一，是维护区域生态平衡调节全球碳循环和气候变化关键组分7。由于受到大规模、高强度矿业活动的影响，中国西部干旱半干旱矿区草原生态系统经历着不同程度的退化困扰8，其主要表征为土壤肥力下降、植物群落中禾本科物种优势度降低，灌木逐渐取代草本植物，甚至出现了“灌丛化草原”类型9-10。在科技部基础专项“西部重点煤矿区土地退化因素”(20142019)和重点研发计划“东部草原区大型煤电基地生态修复与综合整治技术及示范”支持下的调查研究表明，西部矿区周边部分草原粉尘沉降较多，重第7期程伟等：腐殖质层再造修复西部矿区退化土壤的生态效应2851度沉降区表层土壤
21、粉尘厚度0.5cm，粉尘在土壤表面形成类似结皮状物质，破坏草原土壤结构和功能。与周边未扰动区相比，粉尘沉降区植物群落退化严重11，多以多年生小灌木或木质化草本为主，样地调查表明植物凋落物难以通过粉尘层进入土壤且分解缓慢，腐殖质层难以为继导致土壤肥力下降。研究推测草原矿区煤炭资源开发引起的粉尘沉降、土壤肥力不足等环境变化可能是导致矿区草原生态系统退化原因之一12-14。土壤肥力状态主要通过土壤有机质的含量和质量来衡量，腐殖质被认为是有机碳的主要承载体，农业上常采用秸秆还田的方式增加土壤有机碳，其中，秸秆粉碎深埋还田充分与微生物接触，加快腐熟过程，更有利于改善土壤结构，提高土壤肥力。鉴于此，笔者以
22、矿区草原因煤电基地粉尘沉降引起的退化生态系统进行修复，开展利用入侵灌木去除与土壤腐殖质层再造并举，结合场地试验分析修复技术对植物群落、土壤功能的影响，丰富干旱半干旱生态脆弱草原矿区退化生态系统修复理论和技术，为保障国家能源与区域生态安全提供重要支撑。1材料与方法1.1研究区概况研究区选取地处鄂尔多斯市的干旱半干旱矿区草原为研究区域。鄂尔多斯市地势东高西低、起伏不平，地貌类型复杂多样，黄土丘陵沟壑、沙漠、沙地、平原兼而有之，东、北、西 3 面被黄河环绕，平均海拔10001500m，气候类型为温带半干旱大陆性气候，年均气温 6.2 左右，年均降水量约 400mm。土壤类型主要以栗钙土、棕钙土、灰钙
23、土及灰漠土为主，土壤质地松散，易风化易受雨水冲刷剥蚀，本土植被主要以旱生植物为主，覆盖率较低15。鄂尔多斯草原面积 652.35 亿 m2，约占全市国土总面积的 75.3%，是区域主要的生态系统。同时鄂尔多斯也是典型的草煤复合区。作为内蒙古最主要的煤炭基地之一，2022 年原煤产量为 7.22 亿 t，总产能占内蒙古的 66.95%，占全国比例为 15.83%。鄂尔多斯草原作为我国黄河流域重要的生态保护生态安全屏障区，生态保护意义重大，而大规模资源开发使其环境容量变小、抗干扰能力降低、区域生态环境敏感、生态系统脆弱且可恢复性难等特点。部分草煤复合区域的草原出现了灌木入侵，资源开采与生态系统保护
24、与恢复矛盾尖锐。1.2试验设计与采样1.2.1试验设计试验区位于某大型煤矿露天采坑周边草原，该区粉尘沉降严重，植被主要为自然草、灌。试验于2018年7月植物生长季进行，本试验设置4 种样地,分别为对照(CK)、植物破碎+淹水(YS)、植物破碎+淹水+覆膜(YF)、植物破碎+淹水+覆膜+激发剂(YFJ)，每个样地3次重复。YS、YF 和 YFJ 样地处理具体如下：植物(灌丛和草木)粉碎,破碎后长度5cm，其后将 015cm 的土壤、破碎植被、粉尘混合形成植土粉混合物(A)；分层剥离研究区植土粉混合物(015cm)和 1530cm 土壤层(B)；将植土粉混合物铺设到底土层，深度 1535cm，其中
25、 YFJ 样地植土粉混合物中加入 20g/m2土的外源小分子激发剂，外源小分子激发剂的成分包括葡萄糖(Glu)、丙氨酸(Ala)、乙酸(Aceticacid)和乙二酸(Oxalicacid)；将剥离的土壤层(B)铺设在植土粉混合物上方；构筑网格状土垄将研究区样地分隔成若干矩形斑块，平整斑块内土壤；对平整后斑块内的土壤进行灌溉，使土壤含水量达到最大田间持水量，其中 YF 和 YFJ 灌溉后进行覆膜处理，覆膜时间为 20d。去除土壤表层覆膜，所有样地之后不做任何人工干预处理，且进行长期定位观察。1.2.2群落调查及土壤采样2020年 8月在每个处理样地内随机设置 5 个1m1m 的样方，调查地上植
26、被构成、物种组成、生物量、植物含水率等。用环刀在调查过植被的样方分层(030cm)取土壤，采用 5 点混合取样法，并装袋进行编号，于 4下保存带回实验室分析。1.3测定指标及方法土壤因子测定指标有：团聚体、容重、孔隙度、含水率、饱和持水率、有机质(OM)、水解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶及土壤含水量等。团聚体测定采用干筛法和湿筛法；容重测定采用环刀法；孔隙度测定采用环刀法；含水率测定采用烘干法16；饱和持水率测定采浸水饱和法17；有机质(SOM)测定采用K2Cr2O7H2SO4外加热法；水解氮(AN)测定采用碱解扩散法；速效磷(AP)测定采用碳酸
27、氢钠浸提钼锑比色法；速效钾(AK)测定采用乙酸铵提取火焰光度法；蔗糖酶活性测定采用3,5二硝基水杨酸比色法；脲酶活性测定采用酚次氯酸钠比色法；磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法；过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法18。1.4数据统计分析采用GraphPadPrism8软件处理数据及绘图，采用IBMSPSSStatistics25进行差异显著性分析(P0.05)。2852煤炭学报2023年第48卷2结果与分析2.1土壤物理性质响应特征研究结果表明，腐殖质层再造对退化生境修复场地土壤容重、孔隙度、含水率及饱和持水率影响明显。如图 1 所示，经YS、YF 和 YFJ 三种修复处理后，土壤容重分别比
28、对照样地降低了 8.26%、7.98%和 15.24%，土壤孔隙率增幅为 39.42%、99.68%和 124.24%，土壤含水率增幅为 28.16%、31.21%和 71.19%，土壤饱和持水率增幅为 19.66%、20.66%和 42.29%。从图 1 同样可以看出，不同的腐殖质再造技术对土壤物理性质影响也不同，其中 YFJ 与 YS、YF 相比对土壤物理参数影响最为明显，经 YFJ 修复后与 YS、YF 两种模式修复对比可知，土壤容重降低了 0.098g/cm3和0.102g/cm3，土壤孔隙率分别提高了 60.83%和 12.30%，土壤含水率提高了 33.57%和 30.47%，土壤
29、饱和持水率增幅为 39.22%和 37.48%；而 YS、YF 两种修复模式相比，除土壤孔隙率外，土壤容重、土壤含水率和土壤饱和持水率差异不显著。由于粉尘沉降区生态累积效应明显，对照样地未进行翻土，土壤物理性质可能受翻土影响而变化，而研究发现将秸秆粉碎深埋还田后，由于植物腐解对土壤容重和通气性等物理因素产生影响，土壤容重显著降低，土壤通气透水性得到了改善，因此土壤物理性质改变主要受修复模式影响。aabbbbacabababbabc土壤容重/(gcm-3)土壤含水率/%土壤孔隙率/%土壤饱和持水率/%1.51.20.90.660402004030201001510500.30CKYSYF YFJ
30、(a)CKYSYF YFJ(b)CKYSYF YFJ(c)CKYSYF YFJ(d)注：不同的字母表示基于 SNK 检验的样本之间的显著差异(P0.05)。图1矿区退化场地修复前后土壤物理参数Fig.1Soilphysicalparametersbeforeandafterrestorationofdegradedsiteinminingarea2.2土壤物养分变化特征如图 2 所示，腐殖质层再造模式对退化土壤养分含量影响有所差异。分析数据表明，经YS、YF 和YFJ 三种修复处理后，土壤水解氮质量分数依次为45.76、34.73、79.44mg/kg，分别比对照高出 20.77、9.73 和
31、 54.45mg/kg；土壤速效磷质量分数依次为 5.30、5.06、14.04mg/kg，与对照场地相比除 YFJ 修复模式显著提高了土壤速效磷质量分数(199.63%)外,YS、YF 修复对速效磷的提升不明显。与对照区土壤速效钾相比，修复后土壤速效钾质量分数依次增加 49.61%、27.31%和 236.53%，质量分数分别是 102.26、87.01和 230.01mg/kg。相对于 YS、YF 两种修复模式，YFJ 修复后对土壤速效养分的提升尤为明显。有机质质量分数/(gkg-1)CKYSYF YFJCKYSYF YFJCK YSYF YFJcbaabbababbba2.01.51.0
32、0.51501005000201510504003002001000(a)(c)(d)(b)水解氮质量分数/(mgkg-1)速效磷质量分数/(mgkg-1)CKYSYFYFJbbba速效钾质量分数/(mgkg-1)注：不同的字母表示基于 SNK 检验的样本之间的显著差异(P0.25mm 的土壤团聚体，它对土壤有机碳含量(质量分数)、肥力和质量、抗侵蚀程度等都具有重要的影响，因此提升矿区退化土壤的水稳性团聚体质量分数具有重要的意义。从表 1 可以看出，土壤水稳性团聚体质量分数经修复后提高，分别增幅为 13.00%、17.14%和 83.60%，其中 YS 修复模式对水稳性团聚体提升主要发生在 5
33、10cm 和 1030cm 的土壤，增幅为 19.72%和 20.65%。与对照相比，YF 和 YFJ修复模式对各土壤层水稳性团聚体质量分数均显著提 升，其 中 0 5 cm 土 壤 依 次 增 幅 为 22.71%和66.26%，5 10 cm 依 次 增 幅 为 28.74%和 95.33%，1030cm 土壤增幅为 22.74%和 89.37%。其中 YFJ修复场地团聚体质量分数高于 YS 和 YF 修复场地，增幅为 62.49%和 56.73%。第7期程伟等：腐殖质层再造修复西部矿区退化土壤的生态效应2853表 1 不同修复模式下土壤团聚体分布特征Table 1 Distributio
34、n characteristics of soil aggregates under different restoration modes修复模式土壤深度/cm粒径级配/%水稳性团聚体比例/%2mm12mm0.51mm0.250.50mm0.1060.250mm0.016mmCK053.875.429.9814.6516.5549.5333.915104.064.308.8015.1822.6445.0232.3510306.265.117.3517.5118.8344.9336.23YS057.603.998.4313.3519.0347.5933.375104.194.929.8219.
35、8025.9335.3438.7310305.066.2412.2920.1220.1936.1043.71YF0510.986.279.5115.5120.0538.3441.615106.006.7810.1015.4531.4330.2541.6510307.696.5110.6015.3423.5736.3044.47YFJ051.903.4919.5131.4923.0920.5256.385104.014.5818.2836.3219.6417.1763.1910303.108.3426.7230.4416.2215.1768.612.4土壤酶活性变化特征修复前后土壤蔗糖酶、过氧化
36、氢酶、磷酸酶和脲酶活性如图 3 所示。从图 3 可以看出，YS、YF 和YFJ 三种修复模式均可以增加退化场地土壤酶活性。土壤蔗糖酶活性修复后分别高于对照 23.65%和79.88%和 93.91%；3 种修复模式下土壤过氧化氢酶活性依次是 6.22、6.24 和 6.63mL/g，分别比对照场地高出 23.69%、24.01%和 31.81%，3 种修复技术之间过氧化氢酶活性无显著差异。土壤磷酸酶活性修复后比对照场地依次提升了 14.73%、33.28%和 39.25%，其中 YF 和 YFJ 模式修复效果优于 YS 模式。与对照场地相比，YS、YF 和 YFJ 三种模式修复后土壤脲酶活性依
37、次为 7.64、7.67、7.71mg/(kgh)，分别比对照场地高出 19.35%、19.89%和 20.46%，3 种修复模式组间差异不显著。2.5植物群落响应分析粉尘层增加了矿区土壤水分蒸腾速率，阻断了有机质的主要来源，改变了微生物生境，导致草煤复合区域灌丛化，因此植物群落指标是检验矿区退化场地修复效果的重要指标。植被盖度和植被含水率反映植被的生长状况；Shannon-Weiner 指数(H)反映物种多样性和群落均匀性的综合指标，H 越大，物种多样性和群落均匀性越好；Simpson指数(D)评价物种优势度，反映物种多样性，D 越小，物种多样性越好；McIntosh 指数(U)反映群落均匀
38、性，U 越大，群落均匀性越好。经 YS、YF 和 YFJ 三种模式修复后的退化场地群落调查结果见表 2。结果表明植被盖度均比对照组增加了，增幅分别为 12.50%、81.25%和120.00%，CK 和 YS 植被盖度在 30%45%为中低覆盖，YF 和 YFJ 植被盖度均高于 60%为高覆盖，表明经过 YF 和 YFJ 模式修复后植被明显茂盛，光合作用面积显著增加；3 种修复模式下生物量增加，尤其禾本科植物生物量激增，植被生长茂盛，物种多样性和群落均匀性提高；表明 3 种退化土壤修复技术显著改善了研究区植物群落学指标。YFJ 修复模式下，植被生长更茂盛，生物量增加更显著，但物种多样性低于 Y
39、F修复场地，群落均匀性低于 YS 和 YF；YS 修复模式下，生物增长量最少，植被生长状况不如 YF 和 YFJ，但物种多样性和均匀性得到很大提升。aaaa蔗糖酶活性/(mg(gd)-1)过氧化氢酶活性/(mLg-1)磷酸酶活性/(mg(kgh)-1)脲酶活性/(mg(kgh)-1)8642086420504030201001086420bbaababaaCKYSYF YFJ(a)CKYSYF YFJ(b)CKYSYF YFJ(c)CKYSYF YFJ(d)baaa注：不同的字母表示基于 SNK 检验的样本之间的显著差异(P0.25mm)形成。破碎植物腐解为微生物提供养分，刺激微生物生长代谢。
40、土壤生物呼吸产生过氧化氢，过氧化氢酶分解过氧化氢，减轻过氧化氢对土壤生物的危害。3 种修复模式均显著降低了土壤容重，提高了土壤孔隙率、有机碳含量和过氧化氢酶活性。淹水覆膜处理能够在短时间内创造强烈的土壤还原环境，强还原环境通过分解化感物质，破解植物化感作用，进而促进了植被正常生长，提高了物种多样性。植物生长反作用于土壤，通过凋落物进入土壤和分泌根系物质来改善土壤生境。此外，覆膜处理后减少地表水分蒸发、增加土壤储水量，具有良好的保温保墒性能，能在覆膜期间改善土壤水热条件，给土壤生物提供一个良好的生存环境。除土壤有机质与多样性指数外，其他指标测定结果均为 YFJ 效果最优，是因为外源小分子激发剂刺
41、激土壤微生物扩繁和复苏，微生物促进土壤碳、氮、磷、钾的生物地化循环。土壤理化性质改善和肥力增强有利于植物生长。植物生长反作用于土壤，根系生长可以形成通道改善土壤的结构，植物根系还可以通过诱导细菌、真菌生长和分泌胶结物质以及通过根际沉积和养分吸收改变土壤环境的渗透平衡，从而促进土壤微生物生长繁殖和影响团聚体形成。4结论(1)采用“植物破碎+深耕还田”和“分层剥离，交错回填”的工程化模式可快速、一次性实现矿区草原退化土壤腐殖层再造，有效破除粉尘沉降层生态累积效应，改善土壤结构，增加土壤养分。(2)人工合成外源小分子激发剂能激活土壤微生物区系及功能，有效修复灌木化破坏的微生境；淹水覆膜处理形成强还原
42、土壤环境，破解灌木化感效应，促进禾本科植物生长，提高群落多样性。(3)YS、YF 和 YFJ 三种修复模式均可有效修复粉尘沉降区退化土壤结构和功能；除土壤有机质与多样性指数外，其他指标测定结果均为 YFJ 修复效果最优。参考文献(References)：卞正富，于昊辰，侯竟，等.西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估J.煤炭学报，2020，45(1)：338350.BIANZhengfu,YUHaochen,HOUJing,etal.InfluencingfactorsandassessmentoflanddegradationinkeycoalminingareasinWest-ernCh
43、inaJ.JournalofChinaCoalSociety，2020，45(1)：338350.1卞正富，于昊辰，雷少刚，等.黄河流域煤炭资源开发战略研判与生态修复策略思考J.煤炭学报，2021，46(5)：13781391.BIANZhengfu,YU Haochen,LEI Shaogang,et al.Strategic re-search and judgment of coal resources development and strategicthinking on ecological restoration in the Yellow River BasinJ.Journa
44、lofChinaCoalSociety，2021，46(5)：13781391.2陈浮，于昊辰，卞正富，等.碳中和愿景下煤炭行业发展的危机与应对J.煤炭学报，2021，46(6)：18081820.CHENFu,YUHaochen,BIANZhengfu,etal.CrisisandresponsetocoalindustrydevelopmentunderthevisionofcarbonneutralityJ.JournalofChinaCoalSociety，2021，46(6)：18081820.3CHENGW,LEIS,BIANZ,etal.Geographicdistributio
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46、resources development inXinjiangJ.CoalScienceandTechnology，2020，48(4)：4351.5侯竟，于昊辰，牟守国，等.中国西部煤矿区土地退化时空特征及其影响因素研究J.煤炭科学技术，2020，48(11)：206216.HOUJing,YUHaochen,MOUShouguo,etal.Spatialandtemporalcharacteristics and influencing factors of land degradation in coalminingareaofwesternChinaJ.CoalScienceandT
47、echnology，2020，48(11)：206216.6朴世龙，方精云，贺金生，等.中国草地植被生物量及其空间分布格局J.植物生态学报，2004，28(4)：491498.PIAOShilong,FANGJingyun,HEJinsheng,etal.Vegetationbio-mass and its spatial distribution pattern in grassland in ChinaJ.ChineseJournalofPlantEcology，2004，28(4)：491498.7李玉洁.露天矿区煤粉沉降对周边植被的生理影响D.乌鲁木齐：新疆大学,2019.LIYuji
48、e.Physiologicaleffectsofpulverizedcoalsubsidenceonsur-roundingvegetationinopenpitminingareaD.Urumqi：XinjiangUniversity,2019.8陈蕾伊，沈海花，方精云.灌丛化草原:一种新的植被景观J.自然杂志，2015，36(6)：391396.CHEN Leiyi,SHEN Haihua,FANG Jingyun.Shrub grassland:AnewvegetationlandscapeJ.ChineseJournalofNature，2015，36(6)：391396.9董洲，赵霞
49、，梁栋，等.内蒙古灌丛化草原分布特征的遥感辨识J.农业工程学报，2014，30(11)：152158.102856煤炭学报2023年第48卷DONG Zhou,ZHAO Xia,LIANG Dong,et al.Remote sensingidentificationofdistributioncharacteristicsofshrublandgrasslandinInnerMongoliaJ.TransactionsoftheChineseSocietyofAgricul-turalEngineering，2014，30(11)：152158.ZHAOY,LEIS,YANGX,etal.S
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