张云龙, 郜春花, 刘 靓, 靳东升, 卢晋晶, 李建华**

矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征*

张云龙1, 郜春花2, 刘 靓1, 靳东升2, 卢晋晶2, 李建华2**

(1. 山西大学生物工程学院 太原 030006; 2. 山西农业大学(山西省农业科学院)农业环境与资源研究所 太原 030006 )

研究外源碳输入对复垦土壤有机碳及组分的影响, 对于深入探究矿区复垦土壤有机碳提升及培肥管理具有重要意义。本文依托山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验, 研究了矿区复垦土壤碳组分对不同外源碳(生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆)输入的响应特征。分别在2011年与2016年对矿区复垦土壤样品进行采集, 测定0~20 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳、活性碳库Ⅰ、Ⅱ的含量。结果表明, 生物炭处理的土壤有机碳增长率和年变化量较对照(CK, 无外源碳添加)分别增加101.80%和0.56 g∙kg–1∙a–1, 且均显著高于其他有机物料处理; 生物炭、牛粪处理土壤0~20 cm土层固碳量较CK分别提高100.52%和91.52%, 二者间差异不显著, 均显著高于其他有机物料处理, 堆肥、沼渣和秸秆处理间对土壤固碳量的提升作用不显著。添加有机物料均能显著增加复垦土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量, 均表现为堆肥处理最高, 较CK分别增加12.37%和0.16 g∙kg–1∙a–1。复垦土壤活性碳库Ⅰ、Ⅱ的增长率和年变化量均为牛粪处理显著高于其他有机物料处理。有机物料添加均能提高土壤稳定性有机碳含量, 与CK相比, 生物炭和牛粪处理的提高幅度最大, 显著高于其他有机物料, 而牛粪与生物碳之间差异不显著。生物炭处理碳库管理指数最高, 分别较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理提高36.30%、52.23%、41.50%、52.02%。施用生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆都能显著提升复垦土壤各碳组分含量和碳库管理指数, 施用生物炭的效果最优, 因此施用生物炭可作为矿区复垦土壤有机碳提升的有效管理措施。

复垦土壤; 有机物料; 有机碳; 碳组分; 碳库管理指数

山西是我国的煤炭大省之一, 长期的煤炭开采在促进地区经济发展的同时也对矿区生态环境和土地资源造成了极大的破坏[1]。长期的井工开采造成土地大面积沉陷, 土壤肥力降低, 土地生产力下降。矿区复垦土壤, 具有有机质(碳)含量低、结构性差、微生物多样性低等缺点[2]。随着人口增加与土地资源紧缺的矛盾日益突出[3], 矿区复垦土壤改良利用, 已成为当前我国农业发展中亟待研究和解决的重要问题。

有机碳参与土壤微生物活动和养分循环, 与土壤理化性质、作物产量关系密切, 是评价土壤肥力特性的重要指标[4]。矿区复垦土壤中有机碳的积累, 有利于复垦后土壤结构的改善和肥力的提升, 同时也对周边生态功能的恢复起到了积极作用[5]。土壤总有机碳是有机物质矿化、分解和合成的平衡结果, 有机碳总量并不能很好地反映土壤质量的变化, 各碳组分对管理措施的变化反应各异。一些活性碳组分能够对管理措施和周围环境变化做出迅速反应, 及时反映复垦土壤质量的变化[6]。有机碳组分可按提取方法, 分为物理组分、化学组分和生物组分有机碳, 也可以按照活性分为: 1)活性组分有机碳, 如易氧化有机碳(KMnO4-C)、酸水解有机碳(LC)和微生物量碳(MBC)等, 它们对环境变化响应快速[7]; 2)稳定性组分有机碳, 这部分不易被微生物利用, 周转速度慢, 有利于土壤固碳[8-9]。

大量研究表明, 施用有机物料可以增强矿区复垦土壤保水保肥的能力, 维持土地生产力; 增加复垦土壤有机碳和养分的含量, 改善复垦土壤的理化性质, 为复垦土壤种植作物提供丰富的营养物质, 肥力持久有效[10]。赵红等[11]研究表明有机物料的添加对土壤有机碳、活性有机碳等均有显著影响。侯晓娜等[12]研究表明生物炭处理能够提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量, 改善土壤性状。戚瑞敏等[13]研究表明添加牛粪提高了长期不同施肥潮土有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量, 却显著降低了可溶性有机碳含量。黎嘉成等[14]研究表明秸秆处理能够有效促进微生物生存和繁衍, 同时也可以利用转化活性碳, 不仅可以提高土壤有机碳的活性, 对于土壤生物肥力的改善也有益处。但目前有关不同有机物料对矿区复垦土壤质量改良的研究还少有报道。

本文以山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验为依托, 研究了不同有机物料添加对复垦土壤有机碳增长、有机碳组分变化的影响, 揭示了矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征, 为矿区复垦土壤改良及有机物料合理资源化利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山西省长治市襄垣县西山底村试验基地(112°42′E, 36°23′N), 地处山西省东南部, 平均海拔1 000 m左右, 属于温带大陆性季风气候, 年平均气温8~9 ℃, 四季分明, 年均降雨量550 mm, 主要集中在7、8、9月份, 全年无霜期166 d左右, 最短118 d, 最长195 d[15]。试验基地属于潞安集团五阳煤矿井田范围, 由于煤矿井工开采导致农田沉陷, 地表呈马鞍状, 最大落差达4~5 m, 鞍状峰距达150~180 m, 塌陷导致试验区水系断裂, 使水浇地变成了旱薄地, 土地生产力严重下降。

1.2 试验设计

试验于2011年采用混推复垦的方式进行土地平整, 即使用厦工50型挖土机对塌陷农田采用挖高垫低的方式进行土地平整、压实, 使坡度不超过2%。然后进行不同有机物料的培肥试验。在试验初期(土地平整后)采集土壤基础样品, 测定土壤基本理化性质。0~20 cm土层含有机质5.72g∙kg–1、全氮0.60 g∙kg–1、有效磷10.77 mg∙kg–1、速效钾135.00 mg∙kg–1、有机碳3.32 g∙kg–1、易氧化有机碳0.46 g∙kg–1、活性碳库Ⅰ1.28 g∙kg–1、活性碳库Ⅱ0.54 g∙kg–1。

试验采用随机区组设计, 设5种有机物料(生物炭、堆肥、沼渣、牛粪、秸秆), 以不添加有机物料处理为空白对照(CK), 共6个处理, 每个处理设置3次重复, 共18个小区, 每个小区面积30 m2。种植作物为玉米(), 品种为‘先玉335’, 一年1熟制。每年秋收后秸秆全部移出, 将5种有机物料以等碳量[2.7 t(C)∙hm–2]施入耕作层(0~30 cm)(表1)。供试生物炭由小麦()秸秆、花生()壳(500 ℃、6 h)制备; 秸秆为玉米秸秆。

表1 供试有机物料有机碳含量和用量

1.3 样品采集

2016年玉米收获后采集土壤样品, 每个小区选取3个点分别采集0~20 cm的土壤, 同一采集区间的土壤混匀装袋, 风干后过2 mm筛。测定土壤有机碳、易氧化有机碳、活性碳库I和活性碳库Ⅱ的含量。

1.4 样品测定及相关指数计算

1.4.1 土壤养分含量测定

有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定, 土壤全氮采用凯氏定氮法测定, 有效磷采用碳酸氢钠浸提-铂锑抗比色法测定, 速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定, 其他测定均参照鲍士旦《土壤农化分析》的测定方法[16]。

1.4.2 土壤有机碳含量测定

土壤总有机碳(SOC)采用重铬酸钾氧化-外加热法测定。

1.4.3 易氧化有机碳含量测定

采用KMnO4氧化法测定易氧化有机碳[17]。称取1.5 g过0.15 mm筛的风干土样于50 mL离心管中, 加入333 mmol∙L–1KMnO4溶液25 mL, 在25 ℃条件下振荡1 h, 离心10 min (2 000 r×min-1), 取上清液用去离子水按1∶250稀释, 然后将稀释液在波长为565 nm的紫外分光光度计上比色, 根据与不加土样的吸光率之差计算KMnO4浓度的变化, 进而计算氧化的碳量, 即活性有机碳量(LOC)。

碳库管理指数计算公式[18]为:

CMI＝CPI×LI×100 (1)

CPI＝SOC/SOC0(2)

LI＝/0(3)

＝LOC/NLOC (4)

NLOC=SOC–LOC (5)

式中: CMI为碳库管理指数, CPI为碳库指数, SOC为有机碳含量(g∙kg–1), SOC0为CK有机碳含量(g∙kg–1), LI为活度指数,为碳库活度,0为CK碳库活度, LOC为高锰酸钾氧化法测定的活性有机碳, NLOC为非活性有机碳。

1.4.4 活性碳库Ⅰ和活性碳库Ⅱ的测定方法

采用硫酸水解法[19]测定活性碳活性碳库Ⅰ和活性碳库Ⅱ:

1)称1.00 g左右过0.15 mm筛的土样放入消煮管内, 加20 mL 2.5 mol∙L–1H2SO4, 加盖摇匀, 放入水浴锅100 ℃水浴煮45 min。取出稍微冷却, 离心5 min (10 000 r×min-1), 将水解液倒入三角瓶中。离心管内再加入20 mL蒸馏水继续离心, 将两次的水解液混合在一起, 重铬酸钾氧化-外加热法测定, 计算所得有机碳即为活性碳库I(LCI)。

2)离心管中的剩余物在烘箱内60 ℃烘干, 加2 mL 13 mol∙L–1H2SO4振荡过夜, 加24mL蒸馏水将酸稀释为1 mol∙L–1。在105 ℃下加热3 h, 取出离心5 min (10 000 r×min-1), 水解液倒出。离心管内再加24 mL蒸馏水继续离心, 将两次的水解液合在一起, 重铬酸钾氧化-外加热法测定, 计算所得有机碳即为活性碳库Ⅱ(LCⅡ)。

稳定性有机碳计算公式为:

RC＝SOC–LCI–LCⅡ (6)

式中: SOC为有机碳含量(g∙kg–1), LCI为活性碳库I含量(g∙kg–1), LCⅡ为活性碳库Ⅱ含量(g∙kg–1), RC为稳定性有机碳(g∙kg–1)。

1.5 数据处理

有机碳、易氧化有机碳、活性碳库I和活性碳库Ⅱ增长率(rate)与年变化量(speed)计算公式为:

rate＝(2016–2011)/2011×100 (7)

Cspeed＝(2016–2011)/(8)

式中:2011、2016分别为2011年和2016年土壤有机碳或碳组分的碳含量(g∙kg–1),为有机物料施用年限6年(a),rate为土壤有机碳或碳组分的增长率(%),speed为土壤有机碳或碳组分的年变化量(g∙kg–1∙a–1)。

固碳量计算公式为:

SOC×γ×H/10 (9)

式中:SOC为有机碳含量(g∙kg–1),为容重(g∙cm–3),H为厚度(cm),为固碳量[t(C)∙hm–2]。

采用Microsoft Excel 2013软件进行数据统计和处理, 使用SPSS 19.0软件对不同处理间的差异进行显著性检验, 应用最小显著差异法(LSD)进行多重比较。图中误差均为标准差, 不同处理间差异显著性(<0.05)用小写字母标注。

2 结果与分析

2.1 外源碳输入对复垦土壤有机碳增长率、年变化量和固碳量的影响

不同有机物料输入对复垦土壤有机碳增长率与年变化量的影响如图1所示。添加有机物料均可显著提高土壤有机碳含量, 添加有机物料6年后, 生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理土壤有机碳增长率较无有机物料添加处理(CK)分别增加101.80%、62.13%、56.61%、71.15%和51.42%, 年变化量分别增加0.56 g∙kg–1∙a–1、0.34 g∙kg–1∙a–1、0.31 g∙kg–1∙a–1、0.39 g∙kg–1∙a–1和0.28 g∙kg–1∙a–1。生物炭处理土壤有机碳的增长率和年变化量均最大,分别达230.38%和1.27 g∙kg–1∙a–1, 生物炭处理较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理增长率分别增加39.68%、45.19%、30.66%和50.39%, 且各处理间差异显著; 生物炭处理较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理年变化量分别增加0.22 g∙kg–1∙a–1、0.25 g∙kg–1∙a–1、0.17 g∙kg–1∙a–1和0.28 g∙kg–1∙a–1, 生物碳处理显著高于其他各处理, 堆肥、沼渣、秸秆处理间差异不显著。

图1 长期添加不同有机物料对复垦土壤有机碳增长率与年变化量的影响

不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters mean significant differences at<0.05 level.

由图2可知, 添加有机物料均可以显著提高复垦土壤0~20 cm土层固碳量。与CK处理相比, 生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理土壤固碳量分别提高100.52%、50.13%、56.61%、91.52%和64.05%, 其中生物炭处理提升幅度最大, 生物炭与牛粪处理间差异不显著, 但均显著高于其他有机物料添加处理, 而堆肥、沼渣和秸秆处理间对土壤固碳量的提升作用差异不显著。

图2 长期添加不同有机物料对复垦土壤固碳量的影响

不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters mean significant differences at<0.05 level.

2.2 外源碳输入对复垦土壤易氧化有机碳增长率与年变化量的影响

由图3可知, 添加有机物料均能显著增加复垦土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量, 均表现为堆肥处理>沼渣处理>牛粪处理>生物炭处理>秸秆处理>CK。与CK处理相比, 生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理土壤易氧化有机碳的增长率分别增加3.46%、12.37%、5.22%、4.24%和1.60%, 年变化量分别增加0.04 g∙kg–1∙a–1、0.16 g∙kg–1∙a–1、0.06 g∙kg–1∙a–1、0.05 g∙kg–1∙a–1和0.02 g∙kg–1∙a–1。堆肥处理土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量均显著高于其他处理, 而生物炭、沼渣和牛粪处理间差异不显著。

2.3 外源碳输入对复垦土壤活性碳库Ⅰ、活性碳库Ⅱ增长率和年变化量的影响

由图4可知, 添加有机物料均能显著提高土壤活性碳库Ⅰ的增长率和年变化量, 均表现为牛粪处理>沼渣处理>秸秆处理>堆肥处理>生物炭处理>CK。与CK处理相比, 生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理活性碳库Ⅰ的增长率分别增加33.03%、65.62%、72.74%、104.36%和70.35%, 年变化量分别增加0.07 g∙kg–1∙a–1、0.14 g∙kg–1∙a–1、0.16 g∙kg–1∙a–1、0.22 g∙kg–1∙a–1和0.15 g∙kg–1∙a–1。牛粪处理与其他处理间差异显著, 堆肥、沼渣和秸秆处理之间差异不显著。

由图5可知, 添加有机物料均显著提高活性碳库Ⅱ增长率和年变化量, 牛粪处理提升显著高于其他处理。生物炭、堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理活性碳库Ⅱ增长率与CK处理相比分别增加20.82%、15.97%、12.05%、101.36%、4.41%, 其中牛粪处理显著高于其他有机物料处理; 年变化量与CK处理相比分别增加0.02 g∙kg–1∙a–1、0.01 g∙kg–1∙a–1、0.01 g∙kg–1∙a–1、0.09 g∙kg–1∙a–1、0.01 g∙kg–1∙a–1, 其中生物炭、堆肥和沼渣处理之间差异不显著。

图3 长期添加不同有机物料对复垦土壤易氧化有机碳增长率和年变化量的影响

不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters mean significant differences at<0.05 level.

图4 长期添加不同有机物料对复垦土壤活性碳库Ⅰ增长率和年变化量的影响

不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters mean significant differences at<0.05 level.

图5 长期添加不同有机物料对复垦土壤活性碳库Ⅱ增长率和年变化量的影响

不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters mean significant differences at<0.05 level.

2.4 外源碳输入对复垦土壤稳定性有机碳含量的影响

由图6可知, 添加有机物料后, 土壤稳定性有机碳含量均显著提高, 表现为生物炭处理>牛粪处理>秸秆处理>沼渣处理>堆肥处理>CK。与CK处理相比, 生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理土壤稳定性有机碳含量分别增加66.59%、26.35%、20.47%、10.35%和18.12%, 其中生物炭与牛粪处理间差异不显著, 显著高于其他有机物料处理, 堆肥、沼渣和秸秆处理之间差异不显著。

2.5 外源碳输入对土壤碳库管理指数的影响

生物炭的添加可以大幅提升土壤有机碳含量, 并显著提高土壤的碳库管理指数。5种有机物料, 生物炭处理的碳库管理指数较堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理分别高36.30%、52.23%、41.50%和52.02%, 显著高于堆肥、沼渣、牛粪和秸秆处理, 其中生物炭的碳库指数与活度指数最高(表2)。

图6 长期添加不同有机物料对复垦土壤稳定性有机碳含量的影响

不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters mean significant differences at<0.05 level.

表2 长期添加不同有机物料对复垦土壤碳库管理指数的影响

同行不同小写字母表示各处理间在<0.05水平差异显著。Different lowercase letters in the same line mean significant differences at<0.05 level.

3 讨论

3.1 土壤有机碳对外源碳输入的响应

土壤有机碳是通过微生物作用所形成腐殖质、动植物残体和微生物体的合称[20], 有利于改善土壤团聚体结构, 提高土壤保水保肥能力, 是矿区生态修复的主要评价指标之一[21]。与初始有机碳含量3.32 g×kg-1相比, 有机物料添加显著提高矿区复垦土壤的有机碳水平。陈源泉等[22]研究也表明连续施用有机物料可以提高土壤有机碳含量, 随着年限的增加含量均有不同程度的增加。其中, 生物炭处理均高于其他有机物料处理, 并随着生物炭施用量增加而显著增加, 可能因为将秸秆加工成生物炭后, 生物炭具有碳含量高、结构复杂和化学惰性等特征[23], 另外添加生物炭改变了原有的土壤有机质组成, 形成比较稳定的有机质[24]。直接施用秸秆后复垦土壤稳定性有机碳的增长率和年变化量方面均低于生物炭处理, 与张聪等[25]还田定位试验结果一致, 可能因为长期添加秸秆, 使得土壤碳库不断增加, 以至于碳库速度增加减缓; 也有可能与还田方式和初始有机碳含量等有关[26]。矿区复垦土壤与正常农田相比, 其有机碳含量极低, 因此也有学者指出, 复垦土壤可以被视作一个“空杯”[27], 其固碳潜力巨大, 其固碳速率也会快于正常农田土壤。

3.2 固碳量对外源碳输入的响应

土壤固碳是有机碳分解和碳输入的稳态过程。总的来说, 当碳输入超过系统有机碳分解导致的损失时, 土壤有机碳增加。相反, 如果输入土壤中的碳含量不能有效地维持有机碳水平, 土壤有机碳通常会减少[28]。在本研究中各有机物料的添加均显著增加了复垦土壤的固碳量, 其原因一部分来源于外源有机物料分解转化为土壤有机碳, 另一部分来源于有机物料的添加会改善土壤结构、增加作物养分进而促进了作物产量的提高, 从而导致根沉积、根系生物量的碳投入增加[29-30]。与其他有机物料相比, 生物炭[31]具有较高的含碳量、较高稳定性等特点, 不仅能增加土壤碳储量, 还能提高土壤物理及化学性质, 提高农田产出, 能应对高温胁迫及土壤退化双重压力, 因此生物炭处理固碳能力要高于其他有机物料处理, 可利用性较高。此外, 本研究结果显示,秸秆处理的固碳效果没有生物炭处理效果明显, 有可能因为秸秆更容易被微生物利用, 分解产生CO2的排放, 会部分或者全部抵消土壤固碳效益, 最终影响秸秆处理固碳效果[32]。与代红翠等[33]研究结果相似, 就土壤固碳角度而言, 生物炭处理要优于秸秆处理。

3.3 易氧化有机碳对外源碳输入的响应

土壤易氧化有机碳主要是由氨基酸、简单碳水化合物、部分土壤微生物生物量等简单有机化合物组成。土壤易氧化碳主要来源于作物根系、地上部分残体归还、土壤微生物死亡体内物质释放及土壤原有机碳活化等, 是评价土壤潜在生产力的一个重要指标[34]。Biederbeck等[35]把易氧化有机碳作为土壤活性碳的一个主要表征因子, 认为土壤有机碳的快速变化主要发生在这一部分。本研究表明, 土壤易氧化碳在0~20 cm土层的敏感性最为显著, 随复垦措施的变化而显著变化, 随肥料的增加而增加, 且对总有机碳的贡献最大, 这与罗梅等[36]研究结果一致。本研究中, 堆肥处理的易氧化有机碳高于其他有机物料处理, 可能是因为堆肥带入的有机物质更容易被微生物分解, 且带入养分较高, 能够提高作物的生物量, 特别能够提高根系的生物量, 增加土壤新鲜有机碳的输入, 促进易氧化有机碳的增加。秸秆处理也有利于土壤易氧化有机碳的提高, 但效果没堆肥处理明显, 可能是因为秸秆一方面能增强土壤碳库周转速率, 促进土壤易氧化有机碳的比例[37], 另一方面矿区复垦土壤通气性等特点使土壤微生物活性降低, 导致秸秆的培肥效果受到抑制[38]。马莉等[39]通过盆栽试验发现, 添加生物炭有利于提高土壤易氧化有机碳含量, 且显著高于对照处理, 本研究也得出相同的结论。

3.4 酸水解活性碳库对外源碳输入的响应

通过H2SO4水解法提取获得的活性碳可分为活性库Ⅰ、活性库Ⅱ和稳定性碳库。酸水解的活性碳库Ⅰ主要包括淀粉、半纤维素、可溶性糖类等碳水化合物, 活性碳库Ⅱ主要包括纤维素等碳水化合物, 均属于土壤活性碳库, 在土壤中具有移动速度快、容易被氧化和分解、稳定性较差等特点, 在植物和土壤微生物上活性较高, 虽然仅占总有机碳一小部分, 但能够在调节土壤养分转化方面发挥重要作用[40]。

本试验结果表明, 有机物料均能有效提高土壤活性碳库。因为生物炭、堆肥、沼渣、牛粪、秸秆的添加, 能够增加外源有机物的投入, 为微生物提供充足的碳源, 促进微生物生长、繁殖, 提高微生物活性, 而微生物分解的有机物质是活性有机碳库主要来源, 所以能够提高土壤活性有机碳库含量[41]。本研究各有机物料中, 施用牛粪处理复垦土壤活性碳库Ⅰ和Ⅱ的增长速率和年增加量均高于其他处理,李新华等[42]、郭军玲等[43]研究获得相同或相似的结果。可能因为牛粪所提供的有机物质更容易被矿化分解为简单碳水化合物, 这些物质可以改善复垦土壤的养分供应性, 提高作物产量, 进而增加作物凋落物和根系分泌, 提高土壤活性碳库含量。生物炭处理也可以提高土壤活性碳库, 但在提高活性碳库Ⅰ的增长速率和年增加量上低于其他有机物料, 在提高活性碳库Ⅱ的增长速率和年增加量上与堆肥、沼渣间差异不显著, 说明生物炭提供的有机物质被微生物分解后大多转化为纤维素等碳水化合物。该结果与正常农田土壤上的研究存在一些差距, 究其原因可能是由于生物炭来源多样化、性质复杂化、土壤类型以及管理措施不同等影响土壤对生物炭的响应[44]。

3.5 稳定性有机碳对外源碳输入的响应

稳定性有机碳是在土壤中相对于其他有机碳稳定性较高, 不易被微生物快速分解和植物吸收利用的一种有机碳, 对农田管理措施反应不敏感, 对于维持土壤养分和土壤结构的形成具有重要意义, 也是评价土壤质量的一个重要指标。酸水解法中未被水解的部分为稳定性碳组分, 主要包括树脂、脂肪、木质素等较稳定的碳组分。本研究持续添加有机物料6年, 土壤稳定性有机碳水平均高于CK处理,表现为生物炭>牛粪>秸秆理>沼渣理>堆肥>CK。有机物进入土壤后, 在微生物的作用下进行一系列转化, 从而形成不同的碳组分。依据微生物在碳转化过程中的代谢活性差异, 将其转化途径分为两类: 1)胞内转化, 微生物会优先分解一些活性较高的有机物质进行新陈代谢, 这一周转过程一般用时较短, 而土壤稳定性有机碳则是伴随着微生物细胞的生成、生长和死亡的代谢过程得到累积; 2)胞外转化, 微生物在生长代谢过程中产生的胞外酶可以将植物残体中的半纤维素、纤维素和木质素等难降解的有机化合物分解为可被微生物分解利用的活性有机物质, 在利用过程中一部分形成活性碳组分, 一部分不能被分解利用的残留物则组成了稳定碳组分。进入微生物体内的物质会通过微生物合成转化为新的更难降解或更易降解的化合物, 例如与氨基糖和纤维素降解相关的聚合物[19,45]。不同有机物料所提供的碳的结构和类型不同, 因此不同组分对不同有机物料的响应也不同。生物炭所提供的碳结构更加稳定, 难以被微生物直接利用, 更有利于土壤稳定性有机碳的累积。

3.6 碳库管理指数对外源碳输入的响应

碳库管理指数(CMI)是评价管理系统改善土壤质量能力的一个有用参数, 已被广泛接受[46-47]。该指数综合了对土壤总碳(CPI)和活性碳(LI)的影响, 从而反映了碳的固存和养分循环潜力。由于该指数是这两项指标的乘积, 只有在两项指标值都高时才会有较高的CMI, CMI的绝对值并不重要, 但其差异反映了不同管理措施影响土壤质量的差异[47-48]。土壤CMI可以表征土壤养分及碳素动态变化, 比土壤有机碳更具有敏感性, 反映有机碳被微生物和植物利用的难易程度, 其值越大表示碳库活度和质量也越高[49]。添加生物炭和秸秆均可有效提高土壤碳库管理指数, 有可能是生物炭向土壤输入大量的惰性碳, 显著提高了土壤有机碳含量和碳库指数, 导致土壤CMI受到显著影响, 与王月玲等[50]研究结果一致。杨旭等[51]在沈阳黄土母质发育的棕壤土上研究表明, 秸秆能够显著提升土壤CMI, 可能是秸秆处理对土壤易氧化有机碳和碳库活度指数的提升作用相对明显, 是其增加土壤CMI的主要原因[18]。一方面, 秸秆中所含有的活性有机碳快速分解; 另一方面, 秸秆中的糖类、蛋白质、纤维素可作为微生物代谢的碳源, 会加速微生物的代谢速率[52]。

4 结论

添加生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆均能显著增加土壤有机碳的增长率、年变化量和固碳量, 其中添加生物炭对土壤有机碳累积效果要优于添加其他有机物料。对于土壤碳组分而言, 添加堆肥有利于易氧化有机碳的增加, 添加牛粪可显著提高土壤活性碳库Ⅰ和活性碳库Ⅱ, 添加生物炭和牛粪可显著增加土壤稳定性有机碳。生物炭添加对土壤碳库管理指数的提升幅度最大, 秸秆对土壤碳库管理指数的影响最低。总体上, 生物炭、堆肥、沼渣、牛粪和秸秆均能提高土壤有碳组分含量, 有利于土壤有机碳积累, 促进土壤固碳, 但生物炭在改善矿区复垦土壤结构, 提升复垦土壤肥力上效果最佳。

[1] 王必英. 山西采煤塌陷对土地的破坏及防治对策探讨[J]. 环境与可持续发展, 2013, 38(5): 97–99 WANG B Y. Study on the land destruction by mining subsidence and prevention countermeasures in Shanxi Province[J]. Environment and Sustainable Development, 2013, 38(5): 97–99

[2] 胡振琪, 魏忠义. 煤矿区采动与复垦土壤存在的问题与对策[J]. 能源环境保护, 2003, 17(3): 3–7 HU Z Q, WEI Z Y. Existing problems and countermeasures on mining and land reclamation in mine area[J]. Energy Environmental Protection, 2003, 17(3): 3–7

[3] 刘耀宗, 张经元. 山西土壤[M]. 北京: 科学出版社, 1992: 14–17 LIU Y Z, ZHANG J Y. Soil in Shanxi[M]. Beijing: Science Press, 1992: 14–17

[4] 李博, 王金满, 王洪丹, 等. 煤矿区土壤有机碳含量测算与影响因素研究进展[J]. 土壤, 2016, 48(3): 434–441 LI B, WANG J M, WANG H D, et al. Progress on measurement and factors of soil organic carbon in mineral area[J]. Soils, 2016, 48(3): 434–441

[5] 尹宁宁, 王丽萍. 复垦矿区土壤有机碳和微生物活性变化及其解析[J]. 环境科技, 2014, 27(6): 5–8 YIN N N, WANG L P. The changes and analysis of organic carbon and microbial activity in reclaimed soil in mine area[J]. Environmental Science and Technology, 2014, 27(6): 5–8

[6] 李奇超, 李新举. 不同利用方式下复垦土壤的有机碳组分空间分布特征[J]. 水土保持学报, 2018, 32(2): 204–209 LI Q C, LI X J. The spatial distribution of organic carbon components in reclaimed soil under different utilization modes[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2008, 32(2): 204–209

[7] LAIK R, KUMAR K, DAS D K, et al. Labile soil organic matter pools in a calciorthent after 18 years of afforestation by different plantations[J]. Applied Soil Ecology, 2009, 42(2): 71–78

[8] KUMAR S, SINGH A K, GHOSH P. Distribution of soil organic carbon and glomalin related soil protein in reclaimed coal mine-land chronosequence under tropical condition[J]. Science of the Total Environment, 2018, 625: 1341–1350

[9] ROVIRA P, VALLEJO V R. Labile, recalcitrant, and inert organic matter in Mediterranean forest soils[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2007, 39(1): 202–215

[10] 林洪羽, 周明华, 张博文, 等. 生物炭及秸秆长期施用对紫色土坡耕地土壤团聚体有机碳的影响[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(1): 96–103 LIN H Y, ZHOU M H, ZHANG B W, et al. Effect of long-term application of biochar and straw on soil organic carbon in purple soil aggregates of sloping uplands[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(1): 96–103

[11] 赵红, 吕贻忠, 杨希, 等. 不同配肥方案对黑土有机碳含量及碳库管理指数的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(9): 3164–3169 ZHAO H, LYU Y Z, YANG X, et al. Effects of different fertilization proportions on organic carbon content of black soil and carbon pool management index[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(9): 3164–3169

[12] 侯晓娜, 李慧, 朱刘兵, 等. 生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(4): 705–712 HOU X N, LI H, ZHU L B, et al. Effects of biochar and straw additions on lime concretion black soil aggregate composition and organic carbon distribution[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(4): 705–712

[13] 戚瑞敏, 赵秉强, 李娟, 等. 添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的影响及激发效应[J]. 农业工程学报, 2016, 32(S2): 118–127 QI R M, ZHAO B Q, LI J, et al. Effects of cattle manure addition on soil organic carbon mineralization and priming effects under long-term fertilization regimes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(S2): 118–127

[14] 黎嘉成, 高明, 田冬, 等. 秸秆及生物炭还田对土壤有机碳及其活性组分的影响[J]. 草业学报, 2018, 27(5): 39–50 LI J C, GAO M, TIAN D, et al. Effects of straw and biochar on soil organic carbon and its active components[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2018, 27(5): 39–50

[15] 山西省统计局, 国家统计局山西调查总队. 山西统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2006: 256–259 Shanxi Statistical Bureau, Survey Office of National Bureau Statistical in Shanxi. Shanxi Statistical Yearbook[M]. Beijing: China Statistical Press, 2006: 256–259

[16] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 第3版. 北京: 中国农业出版社, 2008: 28–114 BAO S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis[M]. 3rd ed. Beijing: China Agriculture Press, 2008: 28–114

[17] LEFROY R D B, BLAIR G J, STRONG W M. Changes in soil organic matter with cropping as measured by organic carbon fractions and13C natural isotope abundance[J]. Plant and Soil, 1993, 155/156(1): 399–402

[18] 张影, 刘星, 任秀娟, 等. 秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响[J]. 水土保持学报, 2019, 33(3): 153–159 ZHANG Y, LIU X, REN X J, et al. Effects of straw and biochar on soil carbon pool management index and organic carbon mineralization[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2019, 33(3): 153–159

[19] ROVIRA P, VALLEJO V R. Labile and recalcitrant pools of carbon and nitrogen in organic matter decomposing at different depths in soil: An acid hydrolysis approach[J]. Geoderma, 2002, 107(1/2): 109–141

[20] 李倩, 马琨, 冶秀香, 等. 不同培肥方式对土壤有机碳与微生物群落结构的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(12): 1866–1875 LI Q, MA K, YE X X, et al. Effect of fertilization managements on soil organic carbon and microbial community structure[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(12): 1866–1875

[21] YU H Y, DING W X, CHEN Z M, et al. Accumulation of organic C components in soil and aggregates[J]. Scientific Reports, 2015, 5: 13804

[22] 陈源泉, 隋鹏, 严玲玲, 等. 有机物料还田对华北小麦玉米两熟农田土壤有机碳及其组分的影响[J]. 农业工程学报, 2016, 32(S2): 94–102 CHEN Y Q, SUI P, YAN L L, et al. Effects of different organic wastes incorporation on soil organic carbon and its fraction under wheat-maize cropping system in North China Plain[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(S2): 94–102

[23] 孙红文. 生物炭与环境[M]. 北京: 化学工业出版社, 2013 SUN H W. Biochar and Environment[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2013

[24] 尚杰, 耿增超, 陈心想, 等. 施用生物炭对旱作农田土壤有机碳、氮及其组分的影响[J]. 农业环境科学学报, 2015, 34(3): 509–517 SHANG J, GENG Z C, CHEN X X, et al. Effects of biochar on soil organic carbon and nitrogen and their fractions in a rainfed farmland[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2015, 34(3): 509–517

[25] 张聪, 慕平, 尚建明. 长期持续秸秆还田对土壤理化特性、酶活性和产量性状的影响[J]. 水土保持研究, 2018, 25(1): 92–98 ZHANG C, MU P, SHANG J M. Effects of continuous returning corn straw on soil chemical properties, enzyme activities and yield trait[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2018, 25(1): 92–98

[26] 朱敏, 石云翔, 孙志友, 等. 秸秆还田与旋耕对川中土壤物理性状及玉米机播质量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2017, 25(7): 1025–1033 ZHU M, SHI Y X, SUN Z Y, et al. Effect of straw return and rotary tillage on soil physical properties and mechanical sowing quality of maize in Central Sichuan[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(7): 1025–1033

[27] MUNDA S, BHADURI D, MOHANTY S, et al. Dynamics of soil organic carbon mineralization and C fractions in paddy soil on application of rice husk biochar[J]. Biomass and Bioenergy, 2018, 115: 1–9

[28] SANDERMAN J, BAISDEN W T, FALLON S. Redefining the inert organic carbon pool[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2016, 92: 149–152

[29] LIU H F, ZHANG J Y, AI Z M, et al. 16-Year fertilization changes the dynamics of soil oxidizable organic carbon fractions and the stability of soil organic carbon in soybean-corn agroecosystem[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 265: 320–330

[30] LI J, WEN Y C, LI X H, et al. Soil labile organic carbon fractions and soil organic carbon stocks as affected by long-term organic and mineral fertilization regimes in the north china plain[J]. Soil and Tillage Research, 2018, 175: 281–290

[31] 徐敏, 伍钧, 张小洪, 等. 生物炭施用的固碳减排潜力及农田效应[J]. 生态学报, 2018, 38(2): 393–404 XU M, WU J, ZHANG X H, et al. Impact of biochar application on carbon sequestration, soil fertility and crop producti­vity[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(2): 393–404

[32] 李涛, 何春娥, 葛晓颖, 等. 秸秆还田施氮调节碳氮比对土壤无机氮、酶活性及作物产量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2016, 24(12): 1633–1642LI T, HE C E, GE X Y, et al. Responses of soil mineral N contents, enzyme activities and crop yield to different C/N ratio mediated by straw retention and N fertilization[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(12): 1633–1642

[33] 代红翠, 陈源泉, 赵影星, 等. 不同有机物料还田对华北农田土壤固碳的影响及原因分析[J]. 农业工程学报, 2016, 32(S2): 103–110 DAI H C, CHEN Y Q, ZHAO Y X, et al. Effects and causes of different organic materials amendment on soil organic carbon in North China Plain[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(S2): 103–110

[34] SOON Y K, ARSHAD M A, HAQ A, et al. The influence of 12 years of tillage and crop rotation on total and labile organic carbon in a sandy loam soil[J]. Soil and Tillage Research, 2007, 95(1/2): 38–46

[35] BIEDERBECK V O, JANZEN H H, CAMPBELL C A, et al. Labile soil organic matter as influenced by cropping practices in an arid environment[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1994, 26(12): 1647–1656

[36] 罗梅, 田冬, 高明, 等. 紫色土壤有机碳活性组分对生物炭施用量的响应[J]. 环境科学, 2018, 39(9): 4327–4337 LUO M, TIAN D, GAO M, et al. Soil organic carbon of purple soil as affected by different application of biochar[J]. Environmental Science, 2018, 39(9): 4327–4337

[37] 史康婕, 周怀平, 杨振兴, 等. 长期施肥下褐土易氧化有机碳及有机碳库的变化特征[J]. 中国生态农业学报, 2017, 25(4): 542–552SHI K J, ZHOU H P, YANG Z X, et al. Characteristics of readily oxidizable organic carbon and soil organic carbon pool under long-term fertilization in cinnamon soils[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(4): 542–552

[38] 李婧, 迟凤琴, 魏丹, 等. 不同有机物料还田对黑土活性有机碳组分含量的影响[J]. 大豆科学, 2016, 35(6): 975–980 LI J, CHI F Q, WEI D, et al. Effects of different organic materials returning to field on the content of active organic carbon in black soil[J]. Soybean Science, 2016, 35(6): 975–980

[39] 马莉, 吕宁, 冶军, 等. 生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响[J]. 中国生态农业学报, 2012, 20(8): 976–981 MA L, LYU N, YE J, et al. Effects of biochar on organic carbon content and fractions of gray desert soil[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012, 20(8): 976–981

[40] 张淑香, 张文菊, 徐明岗. 土壤活性有机碳的影响因素与综合分析[J]. 中国农业科学, 2020, 53(6): 1178–1179 ZHANG S X, ZHANG W J, XU M G. Influencing factors and comprehensive analysis of soil active organic carbon[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(6): 1178–1179

[41] 王芬, 刘会, 冯敬涛, 等. 牛粪和生物炭对苹果根系生长、土壤特性和氮素利用的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(12): 1795–1801 WANG F, LIU H, FENG J T, et al. Effects of cow dung and biochar on root growth, soil properties and nitrogen utilization of apple[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(12): 1795–1801

[42] 李新华, 郭洪海, 朱振林, 等. 不同秸秆还田模式对土壤有机碳及其活性组分的影响[J]. 农业工程学报, 2016, 32(9): 130–135 LI X H, GUO H H, ZHU Z L, et al. Effects of different straw return modes on contents of soil organic carbon and fractions of soil active carbon[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(9): 130–135

[43] 郭军玲, 金辉, 郭彩霞, 等. 不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(8): 1290–1299 GUO J L, JIN H, GUO C X, et al. Effects of organic materials on soil organic carbon and fractions of active carbon in soda saline soil[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2019, 25(8): 1290–1299

[44] 鲁宁. 生物炭对华北高产农田土壤碳和作物产量的影响[D]. 北京: 中国农业科学院, 2014 LU N. The effect of biochar application on soil carbon and grain yield in a high yield farmland of the North China Plain[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014

[45] LUO Y Q, WAN S Q, HUI D F, et al. Acclimatization of soil respiration to warming in a tall grass prairie[J]. Nature, 2001, 413(6856): 622–625

[46] 武均, 蔡立群, 张仁陟, 等. 耕作措施对旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(5): 728–736 WU J, CAI L Q, ZHANG R Z, et al. Distribution of soil particulate organic carbon fractions as affected by tillage practices in dry farmland of the Loess Plateau of central Gansu Province[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(5): 728–736

[47] BLAIR G J, LEFROY R D B, LISLE L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems[J]. Australian Journal of Agricultural Research, 1995, 46(7): 1459–1466

[48] CONTEH A, BLAIR G J, LEFROY R D B, et al. Soil organic carbon changes in cracking clay soils under cotton production as studied by carbon fractionation[J]. Australian Journal of Agricultural Research, 1997, 48(7): 1049–1058

[49] 贺超卉, 董文旭, 胡春胜, 等. 生物质炭对土壤N2O消耗的影响及其微生物影响机理[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(9): 1301–1308 HE C H, DONG W X, HU C S, et al. Biochar’s effect on soil N2O consumption and the microbial mechanism[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(9): 1301–1308

[50] 王月玲, 耿增超, 尚杰, 等. 施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35(3): 532–539 WANG Y L, GENG Z C, SHANG J, et al. Soil organic carbon and nitrogen and carbon pool management index in Loess soil as influenced by biochar[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35(3): 532–539

[51] 杨旭, 兰宇, 孟军, 等. 秸秆不同还田方式对旱地棕壤CO2排放和土壤碳库管理指数的影响[J]. 生态学杂志, 2015, 34(3): 805–809 YANG X, LAN Y, MENG J, et al. Effects of different stover-incorporation ways on CO2emission in dryland brown soil and soil carbon pool management index[J]. Chinese Journal of Ecology, 2015, 34(3): 805–809

[52] 顾美英, 唐光木, 葛春辉, 等. 不同秸秆还田方式对和田风沙土土壤微生物多样性的影响[J]. 中国生态农业学报, 2016, 24(4): 489–498GU M Y, TANG G M, GE C H, et al. Effects of straw incorporation modes on microbial activity and functional diversity in sandy soil[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(4): 489–498

Response of soil organic carbon fractions to exogenous carbon input in mine reclamation*

ZHANG Yunlong1, GAO Chunhua2, LIU Liang1, JIN Dongsheng2, LU Jinjing2, LI Jianhua2**

(1. College of Biological Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 2. Institute of Agricultural Environment and Resources, Shanxi Agricultural University (Shanxi Academy of Agricultural Sciences), Taiyuan 030006, China)

Studying the effects of exogenous carbon input on soil organic carbon fractions is important for understanding changes in soil organic carbon and fertilization management in the reclamation of mining areas. Based on a long-term experiment in a coal mining subsidence reclamation area in Xiangyuan County, Shanxi Province, China, this paper explored the response characteristics of the carbon fractions of reclaimed soil to the input of different exogenous carbon sources (biochar, compost, biogas residue, cow manure, and straw). Reclamation soil samples (0-20 cm) were collected in 2011 and 2016. The organic carbon, easily oxidized organic carbon, and labile carbon pool Ⅰ/Ⅱ in soil were measured. The results showed that the growth rate and the annual change of soil organic carbon with the biochar treatment increased by 101.80% and 0.56 g∙kg–1∙a–1, respectively, compared with the no-addition control (CK), and the increases with biochar were significantly higher than those with other organic material treatments. Compared with CK, the amounts of carbon sequestration in the biochar and cow manure treatments increased by 100.52% and 91.52% in the 0-20 cm soil layer, respectively; and the amounts of carbon sequestration in the biochar and cow manure treatments were significantly higher than those of other organic material treatments. There were no significant differences among composting, biogas residue, and straw treatments in promoting soil carbon sequestration. The addition of organic materials significantly increased the growth rate and annual change of easily oxidized organic carbon in reclaimed soil; the highest value was observed in the compost treatment, with an increase of 12.37% and 0.16 g∙kg–1∙a–1, respectively, compared with CK. The addition of cow dung significantly increased the growth rate and annual change of the labile carbon pool Ⅰ/Ⅱ, with a greater effect than other organic materials in reclaimed soil. The addition of organic materials also improved the stable organic carbon content of the soil. Compared with CK, the biochar and cow manure treatments showed the greatest improvement in the stable organic carbon content, with a significantly higher contribution than those of other organic material treatments. However, there was no significant difference between cow manure and biochar treatments. The carbon management index of biochar treatment was 36.30%, 52.23%, 41.50%, and 52.02% higher than that of composting, biogas residue, cow manure, and straw treatments, respectively. The application of all the exogenous carbon sources significantly improved the content of carbon fractions and the carbon management index of reclaimed soil. The application of biochar had the best effect. This indicates that biochar can be used as an effective management measure to improve the soil organic carbon of reclaimed mining areas.

Reclaimed soil; Organic materials; Organic carbon;Carbon fractions; Carbon pool management index

S151.9

10.13930/j.cnki.cjea.190925

张云龙, 郜春花, 刘靓, 靳东升, 卢晋晶, 李建华. 矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(8): 1219-1229

ZHANG Y L, GAO C H, LIU L, JIN D S, LU J J, LI J H. Response of soil organic carbon fractions to exogenous carbon input in mine reclamation[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(8): 1219-1229

* 国家自然科学基金重点联合基金项目(U1710255)、山西省科技成果转化引导专项项目(201804D131049)和山西省农业科学院农业科技创新研究课题(YCX2018DZYS02)资助

李建华, 主要研究方向为矿区复垦土壤质量修复研究。E-mail: jianhua0119@163.com

张云龙, 主要研究方向为矿区复垦土壤修复研究。E-mail: 339397495@qq.com

2019-12-30

2020-03-25

* The study was supported by the National Natural Science Foundation of China (U1710255), the Special Projects of Transformation and Guidance of Scientific and Technological Achievements of Shanxi Province (201804D131049), the Innovation Research Topic on Agricultural Science and Technology of Shanxi Academy of Agricultural Sciences (YCX2018DZYS02).

, E-mail: jianhua0119@163.com

Dec. 30, 2019;

Mar. 25, 2020