[01436737]西部干旱半干旱煤矿区土地复垦的微生物修复技术与应用

目前煤矿开采造成年增沉陷地面积约2.7-4.2万公顷，年增煤矸石约3亿吨，总占地达7万公顷，传统的土地复垦治理率尚不到20%。习总书记在去年6月13日的讲话中明确提出，煤炭开采产生了直接的生态损伤,必须给予高度重视。矿区塌陷地和矸石山复垦成为矿区生态文明建设的重要内容。中国超过70%的煤炭产自西部地区，而西部水资源仅占全国的3.9%,与东部煤矿区不同，西部煤矿区年蒸发量为降雨量的6-10倍，加上高强度大规模的开采，对地表土壤结构与肥力破坏性更强，开采裂缝对植物根系拉伤更加严重，生态修复难度更大。在国家科技支撑、863计划和国家自然科学基金支持下，通过15年的研究与探索，发现了土壤中存在一类常见菌根真菌微生物，具有增强被损根系养分与水分吸收范围和运输速度、提高自我伤愈能力等作用功能。因此，该项目首次利用菌根等微生物自身优势，进行矿区土地复垦研究与实践应用（简称微生物修复)，从根本上提高西部煤矿区土地复垦的植物水分利用效率、修复受损根系功能、促进土壤养分和水分吸收运输、改良土壤结构、改善煤矸石理化性质，为西部煤矿区土地复垦探索出了一条高效可行的新途径，形成了4项关键技术，填补了国内外空白。主要创新点如下：(1)揭示了西部干早煤矿区微生物修复作用机理。研究建立了丛枝菌根真菌的离体双重培养体系，首次揭示了菌根共生体在提高根系自我伤愈修复效率、增加有机酸分泌量活化养分、促进养分和水分的吸收与运输等方面的作用机理，为提高西部煤矿区土地复垦效率和质量提供了理论依据。(2)构建了西部干旱煤矿区废弃地微生物修复关键技术体系。针对西部缺水煤矿区植物根系损伤严重、植被重建需水量大、土地复垦难的特点，通过对菌根真菌、解磷菌、脱硫菌等微生物最佳作用条件及其协同配比的研究，形成了煤矿区废弃地复垦中提高植被成活、修复根系、增加水分利用、促进养分吸收、改良土壤结构等微生物修复技术体系。(3)创建了西部煤矿区抗旱微生物菌剂生产与质量控制方法。制约丛枝菌根土地复垦应用的瓶颈是该菌剂的规模化生产技术，针对西部典型干旱气候特性，创建了抗旱菌剂的工业化生产方法。结合西部矿区土地复垦对菌剂质量的规模化需求，发明了对该菌剂质量控制的快速监测方法，保证了菌剂生产质量。(4)建立了西部煤矿区废弃地大规模微生物修复应用与评价技术。微生物修复技术首次在西部干旱煤矿区规模化推广，具有生态长效性，可持续促进植被生长与土壤改良，增强了植物的抗病性。建立的微生物复垦信息管理平台与评价反馈技术，可全面实时地为微生物复垦效应提供重要的决策服务。成果在陕、蒙、宁、新25个煤矿区累计复垦8.94万亩，经济效益19.88亿，安置就业6190人次。出版专著3部，获发明专利6项、软件著作权2项，获省部级一等奖1项，发表相关论文80篇（SCI和EI 30篇），被CNKI引用1069次。