山西平朔安太堡露天煤矿(ATB),为我国最大的露天煤矿之一。该矿区地处黄土高原森林草原过渡带,气候干旱,土壤贫瘠,在其排土场人工植被恢复中,不同恢复时间、不同植被恢复模式的植被-土壤系统生态效应差异显著。在对ATB排土场复垦地进行植被调查和土样采集的基础上,以人工植被-土壤系统为研究对象,采用数量生态、土壤生化分析和高通量测序方法,对该矿复垦地不同恢复时间的8种典型植被恢复模式和2个对照的植被-土壤系统的植物群落组成、物种多样性、优势种种间关系、土壤理化性质、酶活性和细菌群落多样性进行研究;采用主成分分析方法,对典型植被恢复模式的植被-土壤系统生态效应进行评价,揭示人工植被恢复与土壤环境的关系,筛选适合ATB矿区生态恢复的最佳植被恢复模式,重点解决在山西矿区退化生境快速建立自我维持的植被-土壤系统这一关键问题,为促进山西及全国类似矿区生态恢复提供科学依据和技术支撑。主要研究结论如下:(1)随恢复时间的增长,ATB复垦地典型植被恢复模式的植物群落物种多样性显著增加植物样方调查结果表明,ATB复垦地8种典型植被恢复模式和2个对照共记录计维管植物78种,隶属于22科56属。其中,人工种植的乔灌草(18种)占总种数的23.1%,自然定居植物(60种)占总种数的76.9%,多年生草本植物(33种)占总种数的42.3%。群落优势种以人工种植的刺槐(Robinia pseudoacacia)、油松(Pinus tabulaeformi)、白榆(Ulmus pumila)、柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、沙生冰草(Agropyron desertorum)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)为主,植物组成以菊科(12种)、禾本科(9种)和豆科(7种)植物为主。中生、旱中生和中旱生植物分别占总种数的55.1%、21.8%和12.8%,表明随恢复时间的增长,该复垦地生境条件明显改善,植物群落物种多样性(Pa、H′、DS、IP)显著增高(p<0.05),群落结构趋于稳定。(2)ATB复垦地典型植被恢复模式的植物群落优势种种间关联程度较低种间关系分析结果表明,ATB复垦地典型植物群落13个优势种78个种对中,多数种对种间关联不显著,种间联结较为松散,表明该复垦地植被仍处于向地带性植被演替的过程中。Spearman秩相关系数聚类分析,将13个优势种划分为2个生态种组,导致生态种组分化的主导因子是土壤水分条件。(3)随恢复时间的增长,ATB复垦地典型植被恢复模式的土壤质量明显改善土壤理化性质分析结果表明,与对照(CK)相比,ATB复垦地8种典型植被恢复模式随恢复时间的增加土壤养分(有机质、总氮、碱解氮、速效钾)显著增加(p<0.05),而土壤容重和pH值降低,表明ATB复垦地8种典型植被恢复模式的土壤质量明显改善。(4)随恢复时间的增长,ATB复垦地典型植被恢复模式的土壤酶活性显著增加土壤酶活性分析结果表明,与CK相比,ATB复垦地8种典型植被恢复模式随恢复时间的增加土壤酶活性(脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)显著增加(p<0.05),且混交林的土壤酶活性高于纯林、灌丛和草地,油松+刺槐林的土壤酶活性最高,且土壤酶活性与土壤理化性质关联性较强。(5)随恢复时间的增长,ATB复垦地典型植被恢复模式的土壤细菌多样性明显增加,土壤细菌群落结构差异较小高通量测序分析结果表明,ATB复垦地8种典型植被恢复模式和2个对照的土壤细菌群落隶属44个门、80个纲、113个目、259个科、977个属。8种典型植被恢复模式的土壤细菌在不同分类学水平上群落结构具有一定的差异性。与CK比,8种典型植被恢复模式的土壤细菌多样性明显增加,刺槐+油松林、柠条灌丛和白榆+刺槐林这3种恢复模式土壤细菌的丰富度和多样性较高。土壤酶、OM、TN是影响土壤细菌多样性的重要因素。(6)ATB复垦地典型植被恢复模式中,恢复时间长的刺槐+油松林植被-土壤系统生态效应显著采用主成分方法进行生态效应评价结果表明,与CK相比,ATB复垦地8种典型植被恢复模式的植被-土壤系统生态效应差异明显,其中刺槐+油松林植被-土壤系统的生态效应最佳,对土壤质量的改善作用最显著。