陳 曦，劉煥煥，江 山，王改玲

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

土壤團(tuán)聚體的粒徑分布不僅反映土壤結(jié)構(gòu)狀況，而且影響著土壤的通氣、抗蝕、滲水性等[1]。團(tuán)聚體不同粒徑中養(yǎng)分含量對(duì)于土壤養(yǎng)分循環(huán)、團(tuán)聚體的形成與土壤肥力的保持具有重要的意義[2]。穩(wěn)定的土壤團(tuán)聚體有利于根系發(fā)育和作物生長(zhǎng)，減小有機(jī)碳庫(kù)礦化的分解速率，對(duì)土壤有機(jī)碳保護(hù)有著重要的影響[3-4]。

礦山開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生大量粉塵、煙塵和有毒物質(zhì)沉積于土壤表面甚至滲入土壤[5]，大部分礦區(qū)土壤資源受到嚴(yán)重破壞，主要表現(xiàn)為土壤結(jié)構(gòu)破壞及土壤養(yǎng)分流失，土壤團(tuán)聚體組成受到嚴(yán)重影響。大量研究表明，礦區(qū)被污染的土壤可通過(guò)植物復(fù)墾方式來(lái)恢復(fù)土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)碳、氮等養(yǎng)分含量[6]。因此，研究長(zhǎng)期植物復(fù)墾模式下土壤團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳、氮含量分布變化有助于人們理解植物復(fù)墾模式對(duì)土壤有機(jī)碳、氮固存機(jī)制的影響。馮歡等[6]研究發(fā)現(xiàn)，不同復(fù)墾模式下＞0.25 mm 粒徑團(tuán)聚體含量顯著增加，且顯著高于其他粒徑，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)明顯得到改善。劉金善[7]研究認(rèn)為，不同復(fù)墾模式下機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體均以＞0.25 mm 大團(tuán)聚體為主，水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量中大團(tuán)聚體含量有所下降，而文冠果植被水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量極顯著高于對(duì)照；復(fù)墾對(duì)水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成具有顯著的促進(jìn)作用，還增加了表層土壤有機(jī)碳和氮含量，但復(fù)墾模式下土壤C/N 降低。楊慧榮[8]研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)主要分布在0.5～2.0 mm 團(tuán)聚體中，在＜0.25 mm粒徑團(tuán)聚體中含量最少，與此同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)也促進(jìn)了土壤粒徑＞0.25 mm 大團(tuán)聚體的形成?？傮w看來(lái)，每位學(xué)者研究結(jié)果不盡一致，可能與土壤性質(zhì)、復(fù)墾植物種類(lèi)、氣候等因素有關(guān)。國(guó)內(nèi)當(dāng)前研究多側(cè)重于土壤肥沃地區(qū)及不同耕作與施肥方式下的團(tuán)聚體特征，而對(duì)于植物復(fù)墾模式下受污染土壤的團(tuán)聚體組成變化及團(tuán)聚體有機(jī)碳、氮分布變化研究較少。

本試驗(yàn)以安太堡露天煤礦不同植物復(fù)墾模式下土壤為研究對(duì)象，對(duì)復(fù)墾土壤團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳、氮含量和分布進(jìn)行分析，以期為礦區(qū)土壤選擇合適的復(fù)墾植被提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

研究區(qū)為平朔礦區(qū)安太堡露天煤礦，其地處黃土高原東部，位于朔州市區(qū)與平魯區(qū)的交界處（112°10′58″E，39°23′N(xiāo)），與黃土高原的晉陜蒙“黑三角”相連，是我國(guó)大型的露天煤礦之一。安太堡露天礦區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春冬季降水稀少，地表較干燥，年平均降水量為428.2～449.0 mm，年蒸發(fā)量為1 786.5～2 585.0 mm；≥10 ℃的年積溫為2 300～2 500 ℃，無(wú)霜期為117 d。由于人類(lèi)長(zhǎng)期采煤等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及當(dāng)?shù)馗珊禇l件的影響，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。

1.2 樣地選擇與土樣采集

經(jīng)過(guò)查閱資料、野外走訪(fǎng)和調(diào)查詢(xún)問(wèn)，于2017 年9 月在山西省平朔礦區(qū)安太堡煤礦選擇生物復(fù)墾年限均為3 a 的蕎麥地和苜蓿地作為研究樣地，并以3 a 自然恢復(fù)樣地為對(duì)照，研究不同復(fù)墾模式對(duì)礦區(qū)土壤團(tuán)聚體組成及其有機(jī)碳、氮含量的影響。其中，蕎麥喜涼爽、耐貧瘠，是當(dāng)?shù)刂饕泥l(xiāng)土作物，也是安太堡露天礦復(fù)墾土壤中種植面積較大的作物之一；苜蓿耐干旱貧瘠，能生物固氮，也是礦區(qū)復(fù)墾土壤中廣泛種植的植物。樣地均為露天煤礦內(nèi)排平臺(tái)。每塊樣地分為3 個(gè)采樣小區(qū)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)按S 型5 點(diǎn)采樣法采集表層0～20 cm 的原狀土樣放入已標(biāo)記好的硬質(zhì)塑料盒中，將土樣帶回實(shí)驗(yàn)室后置于室溫下風(fēng)干，備用。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量測(cè)定采用干篩法[9]。風(fēng)干過(guò)程中，將土樣沿其自然斷裂面輕輕剝成大小為1 cm 左右的小土塊，并去除植物根系及小石塊。將風(fēng)干土樣置于一套孔徑為2、1、0.25 mm 的套篩，手動(dòng)振蕩5 min，篩完后將土樣分成＞2、＞1～2、＞0.25～1.00、≤0.25 mm 等4 個(gè)粒徑，分別稱(chēng)各粒徑土樣質(zhì)量，測(cè)定各粒徑團(tuán)聚體中有機(jī)碳、氮含量，并計(jì)算各粒徑機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體百分含量及團(tuán)聚體中有機(jī)碳、氮儲(chǔ)量。

水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量測(cè)定采用濕篩法[9]。按照干篩后的粒徑分布比例，配取50 g 干土土樣。將套篩（由上至下為2、1、0.25 mm）放入TPF-100 土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析儀的沉降桶中，給桶內(nèi)加水至套篩內(nèi)最大粒徑篩子的中心位置。將已稱(chēng)好的50 g 土樣放入套篩內(nèi)，水中靜置3 min，隨后啟動(dòng)馬達(dá)，使套篩在水中上下振蕩30 min，振蕩完成后將套篩輕輕拿出，待水稍干后，將留在各級(jí)篩子上的團(tuán)聚體用蒸餾水洗入已經(jīng)編好號(hào)的蒸發(fā)皿中，將土樣按照套篩粒徑分為＞2、＞1～2、＞0.25～1.00、≤0.25 mm 等4 個(gè)粒徑，隨后烘干稱(chēng)質(zhì)量，并計(jì)算各粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分含量。

團(tuán)聚體氮含量采用半微量開(kāi)氏法[10]測(cè)定；團(tuán)聚體有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀容量法[11]測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及制圖；采用SPSS 22.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性及相關(guān)性分析。

式中，Wd 為干篩＞0.25 mm 團(tuán)聚體所占比例；Ww 為濕篩＞0.25 mm 團(tuán)聚體所占比例；Qi 為第i級(jí)團(tuán)聚體C（N）儲(chǔ)量百分比（%）；Ci 為第i 級(jí)團(tuán)聚體C（N）含量（g/kg）；Wi 為第i 級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）；n 為粒徑分組的組數(shù)；i 為篩子的粒級(jí)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性的影響

2.1.1 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成的影響 從圖1 可以看出，隨著粒徑的減小，自然恢復(fù)地與蕎麥復(fù)墾模式下的土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量均呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，而苜蓿復(fù)墾則表現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)。各復(fù)墾模式下，＞0.25 mm 粒徑的團(tuán)聚體含量占總團(tuán)聚體含量的比例均在70%以上，且蕎麥復(fù)墾達(dá)到最大值80.16%。粒徑≤0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量較少且分布較穩(wěn)定，3 種復(fù)墾模式間無(wú)顯著性差異。各復(fù)墾模式的不同粒徑中，＞2 mm 土壤團(tuán)聚體表現(xiàn)為苜蓿復(fù)墾顯著高于自然恢復(fù)地與蕎麥復(fù)墾，蕎麥復(fù)墾和自然恢復(fù)地間差異不顯著，＞1～2 mm 粒徑中各復(fù)墾模式間差異不顯著，＞0.25～1.00 mm 粒徑中自然恢復(fù)地與蕎麥復(fù)墾均顯著高于苜蓿復(fù)墾；≤0.25 mm粒徑機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量由大到小表現(xiàn)為自然恢復(fù)地＞苜蓿復(fù)墾＞蕎麥復(fù)墾，三者間差異不顯著。

2.1.2 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成的影響 由圖2 可知，隨團(tuán)聚體粒徑的減小，各復(fù)墾模式0～20 cm 土壤各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量均呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，且主要集中在≤0.25 mm 微團(tuán)聚體內(nèi)，平均含量達(dá)60%以上。土壤經(jīng)過(guò)濕篩后，不穩(wěn)定的大團(tuán)聚體遇水發(fā)生崩解，形成≤0.25 mm 微團(tuán)聚體；與干篩法測(cè)得的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量相比，粒徑＞2、＞1～2、＞0.25～1.00 mm 粒徑團(tuán)聚體含量下降明顯，而≤0.25 mm 微團(tuán)聚體含量均顯著增加。3 種復(fù)墾模式中，苜蓿復(fù)墾下＞0.25 mm 大團(tuán)聚體含量高于蕎麥復(fù)墾和自然恢復(fù)地，其中，＞2 mm團(tuán)聚體含量顯著高于蕎麥復(fù)墾與對(duì)照，含量達(dá)到23.77%，比自然恢復(fù)地和蕎麥復(fù)墾分別高出14.12%和13.37%；苜蓿復(fù)墾下≤0.25 mm 粒徑微團(tuán)聚體含量顯著低于自然恢復(fù)地（對(duì)照）與蕎麥復(fù)墾，蕎麥復(fù)墾與對(duì)照間差異不顯著。與對(duì)照相比，苜蓿復(fù)墾顯著提高了＞0.25 mm 水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量。

2.1.3 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性參數(shù)的影響 團(tuán)聚體的穩(wěn)定性是指團(tuán)聚體抵抗外力作用或外部環(huán)境變化而依然保持原有形態(tài)的能力。團(tuán)聚體穩(wěn)定率、結(jié)構(gòu)體破碎率、不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)是評(píng)價(jià)土壤穩(wěn)定性的3 個(gè)重要指標(biāo)，這些指數(shù)的高低分布可直觀(guān)的體現(xiàn)出土壤的穩(wěn)定性。團(tuán)聚體穩(wěn)定率越高，結(jié)構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)越低，說(shuō)明土壤團(tuán)聚體越穩(wěn)定，有利于土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與作物生長(zhǎng)。

由圖3 可知，不同復(fù)墾模式0～20 cm 表層土壤中，苜蓿復(fù)墾下的團(tuán)聚體穩(wěn)定率顯著高于自然恢復(fù)地和蕎麥復(fù)墾，達(dá)到最大值72.35%，自然恢復(fù)地與蕎麥復(fù)墾模式之間差異不顯著。土壤結(jié)構(gòu)破碎率與不穩(wěn)定土壤團(tuán)粒指數(shù)值由大到小均表現(xiàn)為自然恢復(fù)地＞蕎麥復(fù)墾＞苜蓿復(fù)墾，苜蓿復(fù)墾的土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)破碎率與不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)均顯著低于自然恢復(fù)地和蕎麥復(fù)墾，蕎麥復(fù)墾和對(duì)照間差異不顯著。與自然恢復(fù)地相比，苜蓿復(fù)墾顯著提高了礦區(qū)表層0～20 cm 土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，蕎麥復(fù)墾作用不顯著。

2.2 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體全氮分布的影響

2.2.1 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體全氮含量的影響 從圖4 可以看出，不同復(fù)墾模式土壤各粒徑中，苜蓿復(fù)墾和蕎麥復(fù)墾模式下的團(tuán)聚體氮含量均高于自然恢復(fù)地，且苜蓿復(fù)墾下土壤團(tuán)聚體氮含量均高于其他模式，其中，＞0.25～1.00 mm 粒徑中團(tuán)聚體氮含量達(dá)到最大值1.35 g/kg。各復(fù)墾模式的不同粒徑團(tuán)聚體中，在＞1～2 mm 粒徑內(nèi)，苜蓿復(fù)墾下的團(tuán)聚體氮含量顯著高于自然恢復(fù)地與蕎麥復(fù)墾；＞0.25～1.00 mm 粒徑中，團(tuán)聚體氮含量由高到低表現(xiàn)為苜蓿復(fù)墾（1.35 g/kg）＞蕎麥復(fù)墾（0.85 g/kg）＞自然恢復(fù)地（0.28 g/kg）；≤0.25 mm 粒徑中，團(tuán)聚體氮含量由高到低表現(xiàn)為苜蓿復(fù)墾（0.40 g/kg）＞蕎麥復(fù)墾（0.27 g/kg）＞自然恢復(fù)地（0.09 g/kg）。由此可見(jiàn)，植物復(fù)墾對(duì)＞0.25 mm 粒徑團(tuán)聚體氮含量有顯著增加作用，且苜蓿復(fù)墾效果顯著優(yōu)于蕎麥。

2.2.2 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體全氮儲(chǔ)量的影響 由表1 可知，不同復(fù)墾模式下，土壤團(tuán)聚體氮儲(chǔ)量主要集中于＞0.25 mm 粒徑大團(tuán)聚體內(nèi)，其中，＞0.25～1.00 mm 粒徑團(tuán)聚體氮儲(chǔ)量的綜合含量較高，占29.75%～41.93%，而最大值出現(xiàn)在＞2 mm 中的苜蓿復(fù)墾，達(dá)43.45%；其次為＞1～2 mm，團(tuán)聚體氮含量變化范圍為18.32%～32.34%。以≤0.25 mm團(tuán)聚體氮儲(chǔ)量最小，占7.94%～13.88%。各處理的不同粒徑團(tuán)聚體氮儲(chǔ)量除＞0.25～1.00 mm 粒徑蕎麥復(fù)墾和自然恢復(fù)地，以及≤0.25 mm 粒徑蕎麥復(fù)墾和苜蓿復(fù)墾間差異不顯著外，其他均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

表1 不同復(fù)墾模式下土壤團(tuán)聚體氮儲(chǔ)量占比 %

2.3 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布的影響

2.3.1 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響 由圖5 可知，隨著土壤團(tuán)聚體粒徑逐漸減小，自然恢復(fù)地和苜蓿復(fù)墾下的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，且主要集中于＞1～2、＞0.25～1.00 mm 粒徑中，其中，苜蓿復(fù)墾在＞0.25～1.00 mm 粒徑中團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量達(dá)到最大值7.66 g/kg；≤0.25 mm 微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較少，自然恢復(fù)地達(dá)最小值0.43 g/kg。不同復(fù)墾模式中，苜蓿復(fù)墾和蕎麥復(fù)墾下各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均顯著高于對(duì)照，≤0.25 mm 微團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量從大到小總體表現(xiàn)為苜蓿復(fù)墾＞蕎麥復(fù)墾＞自然恢復(fù)地。3 種模式在各粒徑中的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均達(dá)到顯著水平。由此可知，合理的植物復(fù)墾能夠提高土壤團(tuán)聚體特別是＞0.25 mm 粒徑的有機(jī)碳含量，苜蓿復(fù)墾總體效果優(yōu)于蕎麥復(fù)墾。

2.3.2 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響 從表2 可以看出，各復(fù)墾模式的不同粒徑中，有機(jī)碳儲(chǔ)量主要集中于＞0.25～1.00 mm 粒徑內(nèi)，占32.91%～48.36%，其次依次為＞2、＞1～2 mm，≤0.25 mm 微團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最小，占9.65%～13.71%。與自然恢復(fù)地相比，苜蓿復(fù)墾顯著提高了＞2 mm 和≤0.25 mm 粒徑間的有機(jī)碳儲(chǔ)量；蕎麥復(fù)墾與自然恢復(fù)地各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量之間均無(wú)顯著性差異。

表2 不同復(fù)墾模式下土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量百分比%

2.4 不同復(fù)墾模式對(duì)土壤團(tuán)聚體碳氮比的影響

從圖6 可以看出，各復(fù)墾模式中，＞0.25 mm 的大團(tuán)聚體碳氮比均大于≤0.25 mm 微團(tuán)聚體。蕎麥復(fù)墾與苜蓿復(fù)墾模式中，＞0.25 mm 粒徑團(tuán)聚體碳氮比均大于自然恢復(fù)地，苜蓿復(fù)墾下的＞1～2 mm粒徑團(tuán)聚體碳氮比值達(dá)最大值7.29。而≤0.25 mm微團(tuán)聚體碳氮比從大到小表現(xiàn)為自然恢復(fù)地＞蕎麥復(fù)墾＞苜蓿復(fù)墾。

3 結(jié)論與討論

土壤團(tuán)聚體是形成良好土壤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一定程度上反映土壤肥力水平。本研究表明，各復(fù)墾模式下0～20 cm 表層土壤的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量多集中于＞0.25 mm 大團(tuán)聚體中，各復(fù)墾模式下＞0.25 mm 粒徑的團(tuán)聚體含量占總團(tuán)聚體的比例均在70%以上。在＞2 mm 粒徑中，苜蓿復(fù)墾的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量達(dá)到41.85%，是蕎麥復(fù)墾和自然恢復(fù)地的2 倍；而水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量主要存在于≤0.25 mm 粒徑內(nèi)，各復(fù)墾模式平均含量達(dá)60%以上。王小紅等[12]研究表明，土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量的粒徑分布呈中間低兩邊高的“V”型，團(tuán)聚體的優(yōu)勢(shì)粒徑主要集中在＞5 mm 和＜0.25 mm 內(nèi)，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體以＜0.25 mm 的微團(tuán)聚體為主，平均含量達(dá)90%以上。說(shuō)明濕篩后大團(tuán)聚體經(jīng)水分散后崩解為微團(tuán)聚體，所以，水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量主要集中于微團(tuán)聚體中。而水穩(wěn)性團(tuán)聚體中＞0.25 mm 大團(tuán)聚體的含量越多，說(shuō)明土壤團(tuán)聚體越穩(wěn)定且不容易分散[13]，本研究表明，植物復(fù)墾能夠增加＞0.25 mm粒徑水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量。王清奎等[14]研究表明，植物可通過(guò)分泌膠結(jié)物質(zhì)——多糖類(lèi)物質(zhì)，使微團(tuán)聚體黏結(jié)在一起，進(jìn)而被菌絲體纏繞成穩(wěn)定的大團(tuán)聚體。

土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指團(tuán)聚體抵抗外力或外部環(huán)境變化而依舊保持原有形態(tài)的能力，綜合體現(xiàn)了土壤的物理性質(zhì)，團(tuán)聚體穩(wěn)定率越大，穩(wěn)定性越好；結(jié)構(gòu)體破碎率（PAD）指團(tuán)聚體遭到破壞的比率，PAD 越大，說(shuō)明土壤結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定。本研究表明，苜蓿復(fù)墾能夠顯著提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，這與陳正發(fā)等[15]在紫色土旱坡地的研究結(jié)果一致，與清耕地相比，種植紫花苜蓿的耕地表現(xiàn)了較好的團(tuán)聚體穩(wěn)定性。這是由于植物根系和真菌菌絲的機(jī)械絆纏從而形成并穩(wěn)固了水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量，使土壤結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[16]。

土壤氮素是土壤重要的養(yǎng)分元素，主要來(lái)源于植物殘?bào)w分解與合成所形成的有機(jī)質(zhì)，其動(dòng)態(tài)變化與有機(jī)碳常具有一致性[17]。本研究表明，植物復(fù)墾顯著提高了團(tuán)聚體氮含量。不同復(fù)墾模式下，0～20 cm 表層土壤團(tuán)聚體氮含量主要集中在＞0.25 mm粒徑特別是＞0.25～1.00 mm 大團(tuán)聚體內(nèi)，這與梁利寶等[18]研究結(jié)果一致。土壤團(tuán)聚體氮儲(chǔ)量與團(tuán)聚體氮含量分布相似，主要集中于＞0.25 mm 粒徑中。

前人研究表明，表土中近90%的土壤有機(jī)碳位于團(tuán)聚體內(nèi)[19]，故研究土壤團(tuán)聚體內(nèi)有機(jī)碳含量對(duì)礦區(qū)土壤肥力恢復(fù)很重要。本研究表明，各復(fù)墾模式下的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量主要集中在＞0.25 mm 大團(tuán)聚體內(nèi)，尤其是＞0.25～1.00 mm 粒徑中。這與李建華等[20]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明有機(jī)質(zhì)是微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體逐級(jí)團(tuán)聚過(guò)程中的主要膠結(jié)物質(zhì)，團(tuán)聚過(guò)程中，大團(tuán)聚體內(nèi)會(huì)裹挾處于分解狀態(tài)的植物根系以及菌絲等顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)，從而提升其有機(jī)碳含量[21]。本試驗(yàn)表明，蕎麥復(fù)墾與苜蓿復(fù)墾下的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著高于自然恢復(fù)地，且苜蓿效果優(yōu)于蕎麥，說(shuō)明植物復(fù)墾有效提高了團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。尹寧寧[22]研究表明，黑麥草根際下土壤有機(jī)碳含量高于未種植土壤。王志剛等[23]研究發(fā)現(xiàn)，覆草能增加復(fù)墾種植區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量，并且由于復(fù)墾土壤較為貧瘠，覆草和秋冬季節(jié)枯枝落葉的腐爛轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)含量提供了可能。各模式下的團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量均以＞0.25 mm 大團(tuán)聚體為主，＞2 mm 團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為苜蓿復(fù)墾顯著高于對(duì)照，3 種模式中，≤0.25 mm 粒徑的微團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量從大到小表現(xiàn)為苜蓿復(fù)墾＞自然恢復(fù)地＞蕎麥復(fù)墾。說(shuō)明苜蓿復(fù)墾能有效提高土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的保護(hù)作用，提高了土壤大團(tuán)聚體數(shù)量及其穩(wěn)定性，從而有效增加了有機(jī)碳儲(chǔ)量。

土壤C/N 與有機(jī)質(zhì)分解速度一般成反比，C/N值越高表明有機(jī)物分解程度越低，利于有機(jī)碳積累，C/N 值越低，表明土壤中有機(jī)質(zhì)礦化或者分解速度較快，可供微生物利用的碳源較少，從而影響?zhàn)B分有效性[24]。本研究表明，植物復(fù)墾下土壤C/N 值隨團(tuán)聚體粒徑變大而增加，較大值集中于＞1～2、＞0.25～1.00 mm 粒徑中。這與梁利寶等[18]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明植物復(fù)墾下有機(jī)碳礦化分解速率低，促進(jìn)了有機(jī)碳積累。植物復(fù)墾雖然提高了＞2 mm 粒徑團(tuán)聚體C/N 值，但也表明該粒徑團(tuán)聚體氮含量較少，可能會(huì)限制微生物的生長(zhǎng)，所以，在團(tuán)聚體粒徑大的地區(qū)應(yīng)配合施肥以調(diào)節(jié)土壤C/N 值。

總體而言，植物復(fù)墾提高了機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)性＞0.25 mm 粒徑大團(tuán)聚體含量和團(tuán)聚體有機(jī)碳、氮含量，增強(qiáng)了土壤團(tuán)聚體團(tuán)聚能力，使礦區(qū)土壤趨于穩(wěn)定，且苜蓿效果顯著優(yōu)于蕎麥。