生物炭对土壤酶活和细菌群落的影响及其作用机制

作者：冯慧琳; 徐辰生; 何欢辉; 曾强; 陈楠; 李小龙; 任天宝^*; 姬小明^*; 刘国顺

来源：环境科学, 2021, 42(01): 422-432.

DOI：10.13227/j.hjkx.202005285

• 细菌群落
• 生物炭
• 土壤酶活
• 土壤微生态
• 作用机制

生物炭因其独特的理化性质能够提高土壤碳氮矿化速率及改善土壤微生态环境,因此探索生物炭调控土壤微生态环境与土壤酶活及其作用机制对改善土壤质量具有重要意义.采用大田试验方式研究不同生物炭施用水平0(CK2)、0.6(T1)、0.9(T2)、1.2(T3)和1.5(T4) t·hm-2以及完全空白对照(CK1:不施任何肥料和生物炭)对土壤养分、土壤酶活和细菌群落结构的影响.结果表明,生物炭施用后土壤容重降低,p H值、速效磷、速效钾、有机质含量和碳氮比均升高,较CK2处理提高的范围分别为0.32%～5.83%、14.09%～23.16%、0%～38.70%、7.49%～14.16%和4.06%～10.13%.随着生物炭用量的增加,4个土壤酶活性均呈现先升高后降低的趋势;蔗糖酶(INV)、脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)和中性磷酸酶(NPH)分别较CK2处理提高的范围为63.73%～166.37%、117.52%～174.03%、12.98%～23.59%和60.84%～119.71%.与此相对应的细菌多样性显著提升,尤其是增加了芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和变形菌门(Proteobacteria)等促生菌的丰度;减少酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)的丰度.相关性分析表明土壤碳氮比是影响土壤酶活性的关键因素,且土壤酶活又与细菌多样性存在显著的正相关关系;上述4种土壤酶活与芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度呈现极显著正相关关系(P <0.01),其中CAT是影响细菌群落结构的关键因子.本研究揭示了生物炭对土壤酶活及微生物菌落影响作用机制,为生物炭调控土壤酶体系和微生态生物学环境提供了理论依据.

• 单位
  河南农业大学