煤矸石是煤炭开采的时候伴随生产出来的废弃物,其工业利用率低,主要以煤矸山的形式堆放。而煤矸山在堆存过程中会产生一系列的生态环境问题。因此,对煤矸山进行复垦治理十分必要。而我国北方地区对煤矸山治理一般采用推平覆土后进行植被绿化,但推平覆土后形成的重构土壤往往存在土壤养分不足、养分剖面层次紊乱和下层矸石中重金属迁移污染的双重胁迫,这也成为煤矸山植被复垦的阻碍要素。因此,查明不同复垦年限煤矸山重构土壤养分和重金属的污染状况,对于指导矿区煤矸山因时制宜的进行植被复垦十分必要,同时也对矿区复垦地合理进行农业生产具有重要的理论指导价值。本文以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山复垦3a(R-3a)、复垦5a(R-5a)和复垦7a(R-7a)农田为研究对象,分析了3种不同复垦年限重构土壤1m土层养分的平均状况、养分的剖面差异和0-40cm土层重金属含量及其污染的生态风险评价。主要研究结果如下:(1)从重构土壤1m土层养分含量的平均状况来看:随着复垦年限从3a增加到7a,土壤有机质、全N、全P、全K和碱解N、有效P、速效K呈增加趋势;但与普通农田(CK)相比,3种复垦样地土壤有机质、全量养分和速效养分(除速效K外)仍明显偏低。(2)从重构土壤1m土层有机质和全量养分的剖面状况来看:在0-40cm,随着复垦年限从3a增加到7a,复垦区土壤有机质,全N、全P和全K的含量呈逐渐上升的趋势,但在40-100cm,随着复垦年限3a、5a到7a的增加,土壤有机质、全N和全K的含量表现为逐渐降低的趋势,而全P的含量表现为逐渐升高的趋势。与CK相比,在0-40cm,3种复垦年下,复垦区土壤有机质,全N和全P均小于CK(全K除外),而在40-100cm复垦区土壤有机质、全N、全P和全K四种养分表现为不同程度的高出CK。(3)从重构土壤1m土层速效养分的剖面状况来看:在0-40cm,随着复垦年限从3a增加到7a,土壤速效N、速效P和速效K(20-40cm除外)的含量均呈现为波动上升的趋势,而在40-100cm,速效N的含量随复垦年限变化不大,速效P和速效K的含量呈现为波动下降的趋势。与CK相比,3种复垦年限下,速效N在0-20cm的含量随年限增加逐渐高于CK,在20-100cm的含量大部分低于CK,速效P和速效K在0-100cm的含量随年限增加均低于CK。(4)从不同复垦年限重构土壤耕层(0-40cm)重金属含量情况来看:在0-40cm,随着复垦年限从3a增加到7a,5种元素Pb、Hg、Cd、As和Ni的含量均呈增加的趋势,且深层20-40cm的重金属含量高于表层0-20cm。与CK相比,随着复垦年限3a、5a到7a的增加,20-40cm土层中Pb、Hg、Cd、As和Ni这5种元素全部超出了CK,而在0-20cm土层只有Hg和Cd的含量超出了CK。(5)环境污染评价结果:单因子评价、内梅罗综合评价和潜在生态危害评价这3种评价结果均表明,随着复垦年限从3a增加到7a,复垦地土壤中5种重金属元素Pb、Hg、Cd、As和Ni的污染水平均呈逐渐增加的趋势。以国家土壤二级标准为依据,单因子评价和内梅罗综合评价,都表示研究区土壤属于无污染、清洁水平;以山西土壤环境背景值为依据,单因子评价表示Hg处于重度累积,Cd处于中度累积,Pb、As和Ni处于轻度累积。内梅罗综合评价这3种复垦样地的综合污染程度均处于重度累积水平,土壤污染较严重。根据潜在生态危害指数法评价结果得知,Hg属于极强的生态危害;Cd属于强生态危害;Pb、As和Ni属于轻微生态危害。总潜在生态危害程度表现为:R-7a>R-5a>R-3a,3种复垦样地均属于很强的生态危害。