生物炭及其老化对杉木林土壤养分含量和微生物群落组成影响的室内模拟

作     者：张燕林 黄彩凤 包明琢 周垂帆 何宗明 Zhang Yanlin;Huang Caifeng;Bao Mingzhuo;Zhou Chuifan;He Zongming

作者机构：福建农林大学林学院人工林可持续经营福建省高校工程研究中心福州350002 

出 版 物：《林业科学》 (Scientia Silvae Sinicae)

年 卷 期：2021年第57卷第6期

页      面：169-179页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0907[农学-林学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 0902[农学-园艺学] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32071746) 福建省自然科学基金项目(2020J01520) 福建林业厅科技推广项目(2020TG20) 福建农林大学林学高峰学科建设项目(71201800727) 

主　　题：生物炭 老化处理 土壤养分 高通量测序 微生物 

摘      要：【目的】探讨生物炭的输入以及经历老化后对杉木人工林土壤主要养分含量和微生物群落组成的影响,为我国南方杉木林地施用生物炭提供合理依据。【方法】以杉木叶为原材料制备生物炭,并对其进行水洗和酸化处理以模拟加速生物炭在自然环境中的长期老化,同时以2代杉木林红壤为供试土壤,设置土壤中未加生物炭(CK)、加入3%的生物炭(BC)、3%的水洗老化生物炭(WBC)以及3%的酸化老化生物炭(OBC)4组处理,进行150天室内培养后测定土壤主要养分,同时采用高通量测序技术分析土壤细菌、真菌的群落组成,并分析土壤主要养分含量与主要微生物类群的相关性。【结果】生物炭添加能显著提高土壤全碳、全氮、溶解性有机碳、速效钾和硝态氮的含量;老化后的生物炭降低了土壤溶解性有机碳含量,OBC对土壤溶解性有机氮含量也有显著抑制作用(P0.05)。韦恩图分析表明,OBC对土壤微生物物种数的促进效果最明显。对细菌而言,生物炭老化前后均能显著提高土壤变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、芽单胞菌科、鞘脂单胞菌科和红螺菌科的相对丰度;OBC显著提高了土壤疣微菌门和浮霉菌门的相对丰度;绿弯菌门、放线菌门和厚壁菌门与全碳、全氮含量呈显著负相关,变形菌门、拟杆菌门与速效钾、硝态氮含量呈显著正相关。对真菌而言,子囊菌门和担子菌门是主要的优势菌门,WBC提高了土壤担子菌门、毛霉亚门和灵芝科的相对丰度;OBC降低了土壤壶菌门的相对丰度;子囊菌门与铵态氮、溶解性有机碳含量呈显著正相关,被孢霉门的相对丰度与溶解性有机氮含量显著正相关。【结论】生物炭添加能有效改善杉木人工林土壤主要养分状况,然而经水洗和酸化老化处理后的生物炭提高土壤养分的效果有所减弱;老化前后生物炭的添加总体上均能增加土壤微生物的物种数,但对主要微生物类群相对丰度的调节有差异。