《Scientific Reports》：Replacing soil with waste gangue for the ecological remediation of mining areas facilitated by plant-promoting microorganisms and porous materials
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本研究针对煤矸石(CG)、绿泥岩(GC)和油页岩(OS)等采矿废弃物造成的生态环境风险，通过添加鸡粪(+)、植物促生微生物(+M)和多孔材料(+MM)构建植物生长基质，实现无客土原位修复。结果表明：处理组有机质、全氮等关键指标最高提升1951%，微生物群落分析揭示Bdellovibrio、Streptomyces等核心菌群对生态结构维持具有重要作用，为矿区生态修复提供新策略。
煤矿开采在带来能源的同时，也产生了大量煤矸石（CG）、绿泥岩（GC）和油页岩（OS）等固体废弃物。这些废弃物长期堆存不仅占用土地，更会通过风化、淋溶等过程释放有害成分，对周边土壤、水体造成污染，严重威胁矿区生态环境安全和人体健康。传统修复方法常依赖客土覆盖，成本高昂且难以大规模实施。如何实现废弃矿区的低成本、高效生态修复，成为环境领域亟待解决的难题。
近日发表于《Scientific Reports》的研究提出了一种创新方案：通过植物促生微生物与多孔材料的协同作用，直接将废弃煤矸石转化为植物生长基质，实现无客土原位生态修复。研究人员选取三种典型采矿废弃物（CG、GC、OS），分别添加鸡粪（+）、植物促生微生物（+M）和多孔材料（+MM）构建改良基质，系统评估其对土壤养分、黑麦草（Lolium）生长及微生物群落的影响。
关键技术方法包括：对CG/GC/OS三类废弃物进行基质配方设计（鸡粪+微生物+多孔材料），通过化学分析测定土壤养分指标（有机质、全氮/磷、速效氮/磷），利用黑麦草盆栽实验评估植物生物量，并采用高通量测序与网络分析解析微生物群落结构。
土壤养分提升效果显著
与未处理组相比，CG+MM、OS+MM和GC+MM组的有机质增幅达170%-230%，速效磷提升幅度最为惊人（GC+MM组提升1186%）。多孔材料（MM）的添加显著提高了基质的保水透气性，与微生物协同促进了养分转化与保持。
植物生长响应差异显著
CG基质对黑麦草生长无抑制作用，而GC和OS原基质会大幅抑制生物量积累。通过外源物质添加，三类基质中黑麦草生物量均得到显著恢复，其中+MM处理组合促进效果最优，证实改良方案可有效消减废弃物毒性。
微生物群落构建关键物种
网络分析发现CG基质中以Bdellovibrio、Streptomyces等革兰氏阳性菌为主导；GC基质中Methylophaga（甲基营养菌）与WD2101土壤群为核心物种；OS基质则富集了Antarcticibacterium等特殊环境微生物。这些关键类群通过养分代谢、污染物降解等途径维持群落稳定性。
该研究证实通过“废弃物+微生物+多孔材料”的协同改良模式，可同步实现废弃矿渣的无害化、养分活化与生态功能重建。相较于客土法，该技术成本降低约60%，且修复周期缩短至3-6个月。研究首次系统揭示了不同矿渣类型中特异性功能微生物的生态位分化，为精准调控修复微生物群落提供了理论依据。这项技术已在山西、内蒙古等矿区开展示范应用，为全球采矿废弃地生态修复提供了可复制范式。
