地下采煤沉陷对小麦田土壤特性及细菌群落组装机制的影响：基于16、31和40年矿龄的案例研究

针对地下采煤沉陷导致土壤养分流失和微生物群落失衡的问题，研究人员通过16S rRNA测序、线性混合效应模型及系统发育零模型，揭示了不同矿龄（16/31/40年）和土层深度（0-60 cm）下细菌群落的演替规律与组装机制。结果表明，沉陷增加土壤湿度并改变钾/氮/磷分布，促进深层细菌群落的硝化-反硝化功能，且确定性过程主导群落构建。该研究为沉陷区土壤生态修复和农业可持续管理提供了理论依据。

　　

煤炭作为中国主要能源，其地下开采引发的土地沉陷导致土壤养分流失和生态退化，尤其在淮南等高潜水位矿区，沉陷区常形成水域生态系统，严重威胁周边农田生产力。尽管已有研究关注采矿对地表生态的影响，但长期矿龄下土壤微生物群落的纵向（深度维度）响应机制仍不明确。微生物作为土壤健康的"晴雨表"，其群落组装和功能适应对沉陷区生态修复至关重要。为此，安徽高校团队在《Applied Soil Ecology》发表研究，首次系统揭示不同矿龄沉陷区小麦田细菌群落的时空演变规律。

研究采用16S rRNA基因高通量测序技术，结合线性混合效应模型（LMM）、中性模型和系统发育零模型（iCAMP），分析淮南矿区16/31/40年矿龄沉陷区0-60 cm土层样本。通过测定土壤含水量（SMC）、总氮（TN）、速效磷（AP）等指标，整合环境因子与微生物群落数据，解析群落构建机制。

细菌群落组成及影响因素
研究发现，随矿龄增长，深层土壤含水量（SMC）从3.3%升至5.1%，pH值随深度递增。40年矿龄区深层土壤总钾（TK）显著降低（P<0.05），而总氮（TN）和速效磷（AP）的纵向流失导致深层细菌群落相似性增强。RDA分析显示SMC、TN、pH是驱动群落变异的关键因子（解释率>60%）。

微生物功能与组装机制
长期沉陷使条件稀有类群（CRAT）的氨氧化功能增强，促进土壤有机质（SOM）积累和团聚体稳定性。深层群落更擅长硝化-反硝化和复杂有机底物利用。iCAMP模型表明，确定性过程对CRAT的影响随深度增加（贡献率40 cm层达78%），而随机过程主导表层群落构建。网络分析显示，40年矿龄区核心类群（如硝化螺旋菌Nitrospira）的网络中心性显著提升。

结论与意义
该研究证实：1）矿龄增长加剧土壤钾流失，降低细菌α多样性；2）深层群落的氮循环功能强化是应对养分限制的适应性策略；3）确定性过程主导的群落组装导致网络稳定性依赖少数核心类群。成果为沉陷区土地复垦提供了微生物调控靶点，如通过人工引入CRAT类群加速生态恢复。研究创新性整合多维度分析，为采矿干扰生态系统的微生态修复提供了理论框架和实践路径。