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污染土壤原位修复过程中土壤有机碳含量及其组分、结构和矿化特征是反映污染土壤修复中土壤质量提升和生态恢复的重要指标;土壤有机碳中可用溶解性有机碳和微生物量碳等活性组分虽只占土壤总碳量较小部分，但直接参与了土壤化学转化过程，土壤和团聚体中的碳的官能团结构等反映有机碳活性组分的变化，是评价污染土壤修复效果不可或缺的指标。目前关于重金属污染土壤修复中土壤有机碳变化动态及其生物化学机制等方面研究鲜见报道。本论文依托布置课题组在南方典型重金属污染区的3年田间小区试验，重点研究了不同修复方式处理土壤在全土和团聚体水平上有机碳组分，利用固态13C核磁共振技术分析土壤及团聚体中有机碳的结构特点，微生物群落多样性变化以及有机碳矿化对不同修复方法的响应，为阐明原位重金属污染修复中土壤有机碳变化特征及主控因子，制定合理的农田重金属污染修复模式提供依据。 修复试验分二组11个处理小区。第一组为材料修复试验:不同钝化材料+同一种植物，包括:对照CK（污染裸地，不施钝化材料，不种植物）、碱渣AS（加0.5％碱渣，0-17cm表层土壤质量，下同）、磷灰石AP（加1％磷灰石）、微米羟基磷灰石MA（加1％微米羟基磷灰石）、纳米羟基磷灰石NA（加1％纳米羟基磷灰石）、石灰LI（添加0.2％石灰），各小区均种植海州香薷;第二组植物修复试验:同一种钝化材料+不同植物试验，包括:对照CK（污染裸地，不施钝化材料，不种植物）、金黄狗尾草MW（土著金黄狗尾草自然生长）、海州香薷ME（种植海州香薷，）、伴矿景天MS（种植伴矿景天，）、巨菌草MP（种植巨菌草），各小区均施加1％微米羟基磷灰石。 结果表明，有机碳组分在土壤全土水平上，镉铜重度污染土壤经钝化材料+植物修复后，土壤有机碳总量、溶解性有机碳量和微生物量碳均显著提高。其中5种钝化材料处理，土壤有机碳总量提高9.60-17.1％，土壤溶解性有机碳量提高5.63-25.6％，土壤微生物量碳提高16.8-33.4％。4种植物修复试验中，海州香薷、伴矿景天和巨菌草显著提高土壤有机碳总量，分别为10.0％、9.41％和10.5％，金黄狗尾草、海州香薷、伴矿景天、巨菌草均显著提高了土壤溶解性有机碳量，分别为9.86％、14.3％、19.9％和15.4％，微生物量碳提高21.3％、25.6％、30.2％和39.6％; 结构:对土壤有机碳官能团结构的分析结果表明，不同处理均显著提高了土壤有机碳中烷氧C的含量，同时降低了芳香C和烷基C的含量，不同材料处理和不同植物处理之间差异不显著;烷基C和烷氧C含量与土壤pH显著正相关，而与土壤交换态Cu、Cd浓度显著负相关，烷基C/烷氧C与土壤pH和微生物量碳呈显著负相关，而与交换态Cu、Cd浓度呈显著正相关。 矿化特征:对土壤有机碳积累，在28d的培养期内，各处理土壤呼吸释放CO2的速率在培养开始时较大，随着培养时间的延长，释放速率逐渐趋于平缓。一级动力学方程较好地描述了土壤有机碳的累积矿化量动态。两组原位修复试验较对照处理均可以提高土壤有机碳累积矿化量，但不同材料处理间差异不显著，而不同植物对土壤有机碳累积矿化量的影响不同，4种植物中，巨菌草处理土壤有机碳矿化量显著高于其他3种植物处理。有机碳的累积矿化量与环境因子的相关性分析结果表明，有机碳累积矿化量与有机碳、速效钾、pH及活性有机碳组分中的溶解性有机碳和微生物量碳呈显著或极显著正相关，而交换态Cu与土壤有机碳累积矿化量呈显著负相关。 在土壤团聚体水平上，在该重金属重度污染土壤中施加5种不同的材料联合海州香薷及微米羟基磷灰石联合4种不同植物修复3年后，提高了土壤中大团聚体的含量，并提高了平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)，有利于团聚体稳定性的提高，不同材料处理间差异不显著，而不同植物处理对团聚体稳定性的影响差异显著，其中生物量最大的巨菌草处理最有利于团聚体稳定性的提高。大团聚体中有机碳含量高于小团聚体，在不同材料联合海州香薷修复中，由于植物的生长，提高了＞5mm和1-2mm团聚体中有机碳的含量，而对其他粒级团聚体中有机碳的影响不显著，微米羟基磷灰石与4种不同植物联合修复显著提高了＞5mm、2-5mm和1-2mm团聚体中有机碳含量，但不同植物处理之间差异并不明显。团聚体中烷基C和羰基C比例呈随团聚体粒径的减小而逐渐增加的趋势，而烷氧C和芳香C则逐渐减小;施加5种不同材料后种植海州香薷修复3年后，较对照处理降低了1-2mm和0.5-1mm的较大团聚体中的烷基C，0.25-0.5mm和＜0.25mm的小团聚体中烷基C的含量;不同材料处理和不同植物两部分实验中，添加材料种植植物后，较对照处理显著提高了各粒级团聚体中烷氧C的百分含量，同时降低了芳香碳的百分含量;不同植物对烷氧C的影响有一定差异，伴矿景天处理烷氧C的提高幅度显著低于其他三种植物处理。 不同材料与海州香薷联合修复3年后，显著改变了微生物群落多样性，同时改变了细菌群落结构，细菌群落结构的改变与交换态Cu、Cd浓度、植物地上干重、碱解氮、pH、速效钾和速效磷极显著相关。引起细菌群落结构变化的主要因素是土壤交换态Cu、Cd浓度的降低和土壤pH的升高。羟基磷灰石与不同植物联合修复均可显著提高土壤总的PLFA，不同植物对土壤微生物群落结构的影响不同，其中巨菌草在提高土壤总PLFA的同时，可以显著提高革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的量，降低F/B值。 综上所述，钝化材料和植物联合原位修复重金属污染土壤不仅改变了土壤中有机碳的数量，也改变了土壤有机碳活性组分的含量和有机碳的化学结构，同时提高了土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量。原位修复过程中，土壤pH等环境因子及土壤重金属交换态的变化导致的植物生长、土壤团聚性能及微生物群落结构多样性和丰度变化，这可能是导致原位修复过程中土壤有机碳组分和结构变化及矿化速率升高的原因。