高碳基肥减氮施用对土壤肥力和细菌多样性的影响

       生物炭是生物质在无氧或缺氧条件下高温热解产生的富含碳的固体残渣，部分生物质转化为可燃气体 、挥发油和焦油。生物炭在土壤改良和固碳减排中起到重要作用。生物炭可以改善土壤物理特性，如提高土壤孔隙度、降低土壤容重和保持土壤水分。其次，生物炭中稳定的芳香结构极难降解，即使在有利的环境和生物条件下，生物炭也不容易以二氧化碳的形式返回到大气中。生物炭还可以降低无机氮的流失，提高作物的养分利用效率，提高土壤 pH，减少 N₂O 和 CH₄等温室气体的排放，降低重金属有效性等作用。此外，生物炭对土壤微生物的数量、多样性以及群落结构影响较大。田间施用生物炭能增加微生物中氧化亚氮还原酶基因丰度，促进N₂O转化为N₂，从而降低 N₂O 排放。因此，农田生物炭施用是土壤改良和固碳减排的重要措施。
      生物炭基肥施用是提高土壤氮素存储和作物利用效率、缓解温室效应的重要措施之一。高碳基肥是以生物炭为主体的新型有机肥料，由生物炭、植物油粕、天然矿物质肥、腐殖酸、微量元素等原料组成，有机养分和无机矿物质营养均衡，大中微量元素营养均衡，是“浓香型特色优质烟叶开发重大专项”的转化成果。生物炭与化肥配施可以补偿土壤有机氮矿化的减少，并有助于调控氮的储存和利用。高碳基肥对土壤微生物代谢和多样性有着重要影响。张志浩等采用Biolog微平板法研究不同用量高碳基肥对土壤微生物碳代谢活性和群落多样性指数的影响，发现高碳基肥能提高微生物多样性指数以及微生物对聚合物类、氨基酸类、羧酸类和碳水化合物类碳源利用率。Zhang等采用16SrRNA测序技术研究发现，高碳基肥能提高土壤中非优势类群微生物丰度，如鞘脂菌属和孢囊杆菌属(α-变形菌)、紫色杆菌属(β-变形菌)、水霉属(γ-变形菌)和亚硝基菌属(硝化细菌类)。
      生物炭在改善农田土壤生态环境方面起到重要作用，以生物炭为原料研发的高碳基肥对土壤微生物多样性影响较大。然而，高碳基肥对植烟土壤肥力和微生物多样性的影响尚不明确。因此，本研究通过测定高碳基肥减氮施用对重庆市丰都县植烟土壤化学性质影响，并利用高通量测序技术分析其对土壤细菌群落的影响，探讨高碳基肥减氮施用下土壤化学成分与细菌群落结构的关系，为明确高碳基肥对土壤微生物多样性的影响提供科学线索。

结论
      本研究通过对不同高碳基肥减氮施用处理下丰都县植烟区土壤化学成分测定以及土壤细菌多样性的高通量测序分析，发现高碳基肥减氮施用能提高土壤肥力，增加土壤细菌多样性和丰富度，改变细菌群落结构。在门水平上，高碳基肥减氮施用提高了变形菌门和拟杆菌门相对丰度，降低了酸杆菌门相对丰度。在属水平上，高碳基肥减氮施用增加了植物根际促生菌(鞘氨醇单胞菌属)、假节杆菌属和鞘脂菌属的相对丰度，降低了反硝化细菌(产黄杆菌属)的相对丰度。土壤 pH、碱解氮、速效磷和速效钾对丰都植烟土壤细菌群落组成影响较大。每公顷施用高碳基肥料1050kg/hm² +77.7 kg/hm²纯氮(减氮 30%)对土壤肥力改善效果最优，对土壤细菌多样性影响较大。