导读
煤矸石长期堆积会污染环境、浪费土地资源，许多长期堆积的煤矸石已经被植被覆盖形成煤矸石山。对于这些煤矸石山的土壤性质与功能的研究较少，限制了煤矸石山的开发利用潜力。山东大学郭卫华团队对一座堆积了近60年的煤矸石山进行了土壤理化性质和微生物群落特征分析，并进一步与农田土壤和荒地土壤进行了对比研究，相关结果近期发表在Land Degradation and Development上。
研究方案
图1 废弃矿区的位置（A）和采样地点（B）
研究结果
无论是土壤有机质含量、总氮含量还是总磷含量，煤矸石山与农田之间都没有显著差异（Kruskal-Wallis检验，p > 0.05）。煤矸石山的土壤金属含量（铅、镍、锑、铁、铝）虽高于无煤矸石区域（农田和荒地），但均未超过风险控制值（GB 15618-2018和GB 36600-2018）（表1）。
煤矸石山土壤的铁含量和土壤电导率显著高于无煤矸石区域（表1），这两个因素也显著影响了煤矸石山、农田以及荒地的土壤微生物群落的结构（Mantel检验，p < 0.05）（图2）。
煤矸石山与无矸石区域之间的细菌群落组成没有显著差异（图3AB）。随机森林模型在ASV水平上确定了四个物种为煤矸石山特有物种，其中两个物种属于放线菌门，两个物种属于子囊菌门（图4）。通过功能注释发现煤矸石山土壤微生物功能与无煤矸石区域土壤微生物功能之间的显著差异主要体现在细菌营养类型、真菌腐生类型以及氮循环方面（见图5）。
表1 煤矸石山、农田以及荒地的土壤化学性质
注：数字代表平均值 ± 标准误差。不同的字母代表在Kruskal-Wallis多重比较检验下（α = 0.05），各地点间存在显著差异。
图2 土壤化学性质的自相关性及其与微生物群落的关系。土壤化学性质之间的Pearson相关性由星号表示（*p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001），其中红色方块表示负相关，蓝色方块表示正相关。方块的面积反映了相关指数r的大小。土壤性质与微生物群落之间存在的显著相关性用红色和绿色线条表示。
图3 不同区域土壤细菌（A）和真菌（B）的相对丰度。
图4 煤矸石山与无煤矸石区域在ASV水平上存在差异的微生物物种（A）及其相对丰度（B）
小结
作者与致谢
山东大学生命科学学院郭卫华教授、刘乐乐副研究员为论文共同通讯作者，山东大学生命科学学院博士生尹美淇为论文第一作者。山东大学环境科学与工程学院崔兆杰教授、山东大学生命科学学院博士生盛文怡、硕士生张希娅、硕士生武一鸣、硕士生马香艳、山东省鲁南地质勘查研究所薄怀志、郑国栋为共同作者。感谢王逸鹏对论文结果可视化的贡献，以及Brian K. Sorrell副教授对论文语言润色的帮助。该研究得到山东省重点研发计划重大科技创新工程课题（No. 2020CXGC011403）、国家自然科学基金（No. U22A20558、31970347）的资助。
原文信息
Meiqi Yin, Wenyi Sheng, Xiya Zhang, Yiming Wu, Xiangyan Ma, Zhaojie Cui, Huaizhi Bo, Guodong Zheng, Lele Liu, Weihua Guo. 2024. Effects of long-term coal gangue dumping on soil chemical environment and microbial community in an abandoned Mine. Land Degradation and Development. https://doi.org/10.1002/ldr.5267
（本期责编：刘乐乐 尹美淇）
