采煤塌陷地土壤氮素矿化过程研究

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1、硕士学位论文采煤塌陷地土壤氮素矿化过程研究ResearchontheMineralizationProcessofSoilNitrogeninCoalMiningSubsidence作者：刘清导师：孟庆俊副教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号X132学校代码10290UDC502密级公开中国矿业大学硕士学位论文采煤塌陷地土壤氮素矿化过程研究ResearchontheMineralizationProcessofSoilNitrogeninCoalMiningSubsidence作者刘清导师孟庆俊副教授申请学位理学硕士培养单位环境与测绘学院学科专业环境科学研究方向塌陷

2、湿地元素循环答辩委员会主席刘汉湖评阅人王进欣李向东二○一五年五月论文审阅认定书研究生刘清在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文的顺利完成，首先要谢谢我的导师孟庆俊老师，孟老师是一位严格而又慈善的老师，她不仅在学业上指导引领我，为我的实验提供最大的帮助，从选题到论文的完成，每一步都有孟老师倾注的心血，而且在生活上时刻关心我，当我不慎受伤时，孟老师像我的亲人一

3、样安慰帮助我，在此向孟老师表示我崇高的敬意和衷心的感谢。实验的完成离不开实验室老师提供的实验室和实验设备，以及在实验过程中给过的帮助和指导。在此，要特别感谢土地专业蔡先娈老师，环境专业丁毅老师、周东来老师、雷灵琰老师以及李晓红老师。本论文的完成同时离不开课题组老师的关心和帮助，他们在选题、实验过程以及论文撰写阶段，都给予我参考意见。在此感谢冯启言教授、李向东副教授、周来副教授、杨虹副教授、路平副教授、朱雪强老师的指导和帮助。论文实验期间，得到了孙悦学长、李庭学长、高波学长、陈琳学妹和李小孟学妹的大力帮助和支持，在此向他们表示感谢。同时感谢我的舍友吕慧师姐，课题组陈淳、仲

4、洋洋、钱斌、柏林森等同学以及办公室其他朋友的帮助。摘要采煤塌陷湿地是由于人为采煤活动而形成的湿地，陆生环境在短时间内转变为水生环境，转变后微生物群落结构、动植物组成及其氧化还原条件均发生变化,进而影响土壤中元素迁移转化过程。本文分析了潘北采煤塌陷湿地水体和土壤中氮元素分布规律和溶解性有机质(DOM)三维荧光特性，研究了淹水培养、好气培养、去除DOM培养和不同pH值条件下塌陷地土壤氮素矿化过程，并检测了淹水培养和好气培养过程不同阶段的细菌数量和种类。通过上述研究，得到以下结论：（1）采煤塌陷水体总氮、硝酸盐氮和氨氮空间分布较为均匀；各形态氮元素含量呈明显的季节性变化。表层

5、土壤中总氮、铵态氮和硝态氮空间差异性较大；季节性积水区土壤中氮素含量随时间减少，而非季节性性积水区土壤中氮素含量随时间没有明显变化规律。（2）水体DOM分布较为均匀；水体DOM主要组成是类富里酸和类蛋白质，表明塌陷水体形成时间较短，污染少。土壤DOM分布不均匀，随着离塌陷水体边缘距离的增加，土壤DOM含量增加；塌陷区土壤DOM主要组成成分为类富里酸，部分土壤含有类蛋白质，均未检测到含有类腐殖酸。（3）在连续淹水的氮素矿化培养实验中，土壤矿质氮含量前期随时间呈波动变化,后期趋于稳定；好气连续培养条件下，培养前期土壤矿质氮含量较小，40天后含量提高，且高于培养前期。淹水培养

6、矿化氮量明显高于好气培养，表明土壤淹水过程有利于土壤氮素矿化作用。微生物多样性变化与矿质氮含量变化相符合，淹水前期氨化细菌呈增长趋势，随着矿质氮的积累，氨化细菌逐渐减少，硝化细菌数量逐渐增多，20天时细菌丰度与多样性指数均达到最大值，培养后期，由于土壤氧气含量减少，硝化细菌数量逐渐减小。好气培养过程中，细菌数量呈增长趋势；氨化细菌随着培养时间的进行细菌数量先增加后减少；硝化细菌总体呈增长趋势。淹水培养细菌数量大于好气培养，表明淹水培养可以提高土壤细菌活性，促进矿化过程的进行。（4）去除DOM条件下，矿质氮含量前期呈波动变化，后期趋于稳定，但矿质氮含量小于连续淹水条件下的

7、矿质氮含量，尤其在培养初期表现更为明显，表明DOM在土壤有机氮的矿化过程中起着较为重要的作用；（5）pH=4、pH=7、pH=10时，矿质氮随时间变化规律相似，均表现波动下降趋势。pH=7时矿质氮含量高于pH=4、pH=10时，这说明中性条件下适宜氨化微生物的生存。采煤塌陷地土壤pH为6.6-6.8，有利于矿化作用的进行。该论文有图23幅，表17个，参考文献98篇。关键词：采煤塌陷地；氮素；DOM；矿化过程；微生物多样性IAbstractCoalminingsubsidencewetlandisformedbyartificialmini