生物炭对土壤微生物量及其群落结构的影响

大量研究表明,生物炭对不同类型土壤中微生物量及群落结构特征影响不同,为探讨这种影响差异是来自生物炭类型还是土壤本身特征,选择红壤和黑土两类典型土壤同时开展了生物炭对不同类型土壤微生物量及其群落结构的影响作用研究,为生物炭在不同类型农田土壤中的应用提供一定借鉴和参考。采用玉米秸秆生物炭(炭化温度500℃)作为供试材料,分别按照炭土质量比0、1%、2%和4%施用于红壤和黑土中,通过41d的好气培养试验,研究生物炭对土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)的影响,以及磷脂脂肪酸(PLFA)表征的微生物群落结构的影响。结果表明:从时间尺度变化规律来看,两类土壤中SOC和TN含量随着培养时间的延长而逐渐降低,土壤NH_4~+-N、NO_3~--N、MBC以及MBN呈现波动性变化规律,这与土壤中可利用态碳氮养分消耗有关。从生物炭添加效果来看,生物炭对两类土壤生化性质和微生物群落结构的影响差异显著:生物炭能够显著提高红壤pH,达1.9%~17.0%,而对黑土pH影响不明显;生物炭能显著提高红壤和黑土中SOC含量,对红壤SOC的提升潜力更大,达18.6%~85.7%,而对NH_4~+-N和NO_3~--N含量影响不显著。生物炭会降低红壤中MBC、MBN和PLFA含量及其微生物群落结构多样性,降低幅度分别为17.4%~50.2%、19.8%~23.9%、24.9%~43.1%,对细菌/真菌没有显著影响;然而,生物炭的添加能够提高黑土MBC、MBN和PLFA含量及其微生物群落结构多样性,PLFA总量是对照的1.2~1.6倍,并增加微生物群落结构中细菌的比例。施用生物炭能够改善红壤和黑土的养分状况,且对有机质含量较低的酸性红壤的提升潜力更强;生物炭对土壤微生物量及群落结构的短期影响受特定土壤生化性质影响很大,其长期作用影响还需进一步研究。