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为解决煤矿开采导致土地受损、土壤肥力下降等问题，研究人员以玉米为试验作物，开展不同复垦年限对矿区复垦地土壤性质和作物生理生长影响的研究。结果显示土壤质量、作物生理指标、产量指标随复垦年限增加而提升。为生态修复提供依据。
在经济飞速发展的时代，煤炭曾是推动我国经济前进的重要动力，它照亮了无数家庭，驱动着各类工厂运转。然而，煤炭开采却带来了诸多棘手问题。大量土地因开采形成沉陷区和废弃地，这些地方的土壤结构遭到严重破坏，养分大量流失，氮素有效性极低，还存在明显的 “碳 deficiency” 现象，使得土壤难以恢复农业生产功能。为了保障耕地的可持续利用，解决耕地失衡的问题，对煤矿开采沉陷区进行土地复垦迫在眉睫。在此背景下，河南理工大学等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Ecological Engineering》。
研究人员为探究不同复垦年限对矿区复垦地土壤性质、作物生长等方面的影响，以河南辉县市孟村煤矿开采沉陷复垦区为研究区域，选取玉米作为试验作物，设置了复垦 1 年、4 年、7 年以及正常耕地（ck）4 种处理。在玉米整个生长季，对 0 - 20cm、20 - 40cm 和 40 - 60cm 土壤深度的土壤性质和作物生理生长指标进行监测。
研究过程中，主要运用了实地监测技术，在不同时间节点对土壤和作物相关指标进行测定；还使用了实验室分析技术，用于测定土壤中的有机质、总氮等含量 。样本均取自研究区域内设置的不同处理地块。
研究结果如下：
- 土壤有机质差异分析：在复垦早期（1a - 4a），土壤有机质（SOM）含量随复垦年限快速增加，4 - 7 年增速明显放缓。各处理中 SOM 含量排序为 ck > 7a > 4a > 1a，且在不同生长阶段，SOM 含量均随土壤深度增加而降低。
- 不同复垦年限对土壤性质的影响：研究发现，SOM 对改善土壤结构、增强保水保肥能力至关重要，是评价矿区复垦土地质量的关键指标。随着复垦年限增加，SOM 和总氮（TN）含量显著增加，土壤 pH 显著降低，且二者含量均随土壤深度增加而降低。
- 对作物生理指标的影响：玉米的叶绿素含量（SPAD）和光合特性等生理指标随复垦年限增加而提升。在生长季，4a 和 7a 处理的玉米净光合速率（Pn）相比 1a 分别提高 18.89% - 38.97% 和 29.90% - 65.89%。
- 对土壤 CO2排放通量的影响：在玉米的拔节、抽雄、灌浆和成熟期，4a 和 7a 处理的土壤 CO2排放通量相比 1a 增加，分别增加 12.50% - 27.08% 和 22.86% - 56.25%，7a 与 1a 差异显著。
- 对作物产量指标的影响：玉米的百粒重和干物质重等产量指标随复垦年限持续改善。7a 处理的玉米生物量相比 1a 增加 61.25%，与正常耕地（ck）无显著差异。
综合研究结果可知，随着复垦年限增加，复垦地土壤养分含量和 CO2通量逐渐增加。在整个 60cm 土壤剖面中，SOM 和 TN 含量显著提升，7a 处理的 SOM 含量与周边正常农田无明显差异。同时，土壤生物和植物根系呼吸增强，加速了生理代谢活动，促进了玉米的生长发育，复垦还有效降低了土壤 pH。该研究为加速矿区复垦土壤的生态修复提供了科学理论依据，有助于推动矿区生态环境的改善和农业的可持续发展，对解决因煤矿开采引发的土地问题具有重要的现实意义。
