*

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福州 350013；2.土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008；3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，福州 350003；4.福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福州 350003）

煙稈生物質(zhì)炭對(duì)煙草根際土壤養(yǎng)分及細(xì)菌群落的影響

王成己1,2，陳慶榮1，陳曦3，唐莉娜4，劉岑薇1，宋鐵英3，黃毅斌1*

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福州 350013；2.土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008；3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，福州 350003；4.福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福州 350003）

通過田間小區(qū)試驗(yàn)研究了不同生物質(zhì)炭用量對(duì)植煙土壤養(yǎng)分、微生物多樣性和菌群豐度的影響。結(jié)果表明，梯度施入煙稈生物質(zhì)炭提升了酸性土壤pH，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)及全氮的積累，隨著生物質(zhì)炭用量的加大，土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量均有逐步升高的趨勢(shì)，土壤速效鉀釋放速率也得到提高。施用煙稈生物質(zhì)炭后，煙草根際土壤的微生物種類（OTU數(shù)）提高了26.4%。優(yōu)勢(shì)菌種中，變形菌門所占比例最大，達(dá)到47.19%～54.32%。生物質(zhì)炭施用下，部分有利植物生長的促生菌呈增長趨勢(shì)。將煙稈生物質(zhì)炭用于煙田土壤改良，既可提升土壤肥力，又可緩解煙稈不合理利用導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，但煙稈生物質(zhì)炭推廣應(yīng)用還有一定的局限性。

煙稈生物質(zhì)炭；根際土壤；土壤養(yǎng)分；促生菌；高通量測(cè)序

我國烤煙年產(chǎn)量約273萬t[1]，若按煙葉與煙稈1:1的比例粗略計(jì)算[2]，每年約產(chǎn)生273萬t煙稈。煙稈隨意丟棄或焚燒，不但會(huì)傳播煙草病害，同時(shí)會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不利影響，因此煙稈等廢棄物的無害化處理成為煙草農(nóng)業(yè)面臨的重要難題[3]。生物質(zhì)炭是在限氧條件下將生物質(zhì)材料熱解碳化后產(chǎn)生的高度芳香化富含碳的固態(tài)物質(zhì)[4]。將生物質(zhì)炭作為土壤改良劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，既可改善土壤理化性質(zhì)、提升土壤肥力、提高作物生產(chǎn)力[5-6]，又可提升土壤碳庫、減少溫室氣體排放[7]。近年來，利用木醋液[8]、花生殼炭[9-11]、稻殼炭[12-13]、小麥秸稈炭[14]和玉米秸稈炭[15]等改良煙田土壤、改善烤煙品質(zhì)的研究已多有報(bào)道，但將煙稈炭化并用于煙田土壤改良的報(bào)道還較少，本文以調(diào)控?zé)熖镞B作障礙為切入點(diǎn)，將煙稈制備成生物質(zhì)炭應(yīng)用于煙田土壤改良，既提升了煙田土壤肥力，又緩解了煙稈不合理利用導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，對(duì)促進(jìn)煙草農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)位于福建省福州市晉安區(qū)宦溪鎮(zhèn)福建省煙草農(nóng)業(yè)科研基地（119°36′86″E，26°17′33″N）。煙田土壤為紅壤性水稻土，耕作模式為煙稻年內(nèi)輪作年際連作。試驗(yàn)前土壤養(yǎng)分狀況：pH 5.45，有機(jī)質(zhì)22.60 g/kg，堿解氮103.00 mg/kg，有效磷31.31 mg/kg，速效鉀109.95 mg/kg[16]。

1.2 試驗(yàn)材料

煙稈生物質(zhì)炭的制備：將煙稈風(fēng)干后，委托河南商丘三利新能源有限公司通過炭化設(shè)備在無氧條件下高溫?zé)峤猓?50 ℃左右）后產(chǎn)生生物質(zhì)炭。其理化性狀為：pH 9.66，有機(jī)碳475.92 g/kg，全氮15.01 g/kg，全磷1.40 g/kg，全鉀20.10 g/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)煙稈生物質(zhì)炭施用量分別為0、10、40和80 t/hm2（記為B0、B1、B2、B3）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積144 m2（長24 m，寬6 m）。煙草種植前將煙稈生物質(zhì)炭均勻撒施在地表，然后機(jī)器起壟。供試烤煙品種為K326，行株距1.2 m×0.5 m。各試驗(yàn)處理田間管理方式一致。

1.4 樣品采集與測(cè)定

（1）根際土壤樣品采集：在煙草旺長期采集煙草根際土壤。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)各隨機(jī)取2株健康生長煙株，將煙株根系完整挖出，去除根際外圍土壤，輕輕將根部附著的土壤（4 mm內(nèi)）揉捏抖動(dòng)到封口袋中，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)取混合土樣約500 g放入冷藏箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，除去雜根等后提取土壤DNA。剩余根際土壤用于理化性質(zhì)的測(cè)定。

（2）根際土壤DNA的提取和濃度測(cè)定：采用Fast DNA SPIN Kit for soil進(jìn)行根際土壤DNA的提取，提取后的DNA溶液用超微量紫外分光光度計(jì)測(cè)定其濃度，測(cè)得濃度＞50 μg/μL并用0.8%的瓊脂糖電泳測(cè)定其片段完整視為合格，-40 ℃保存待測(cè)。

（3）根際土壤DNA的高通量測(cè)序：將凍存的根際土壤DNA樣品干冰包裝送至北京諾禾致源生物信息科技有限公司進(jìn)行微生物16S擴(kuò)增子高通量測(cè)序。以515F-806R引物擴(kuò)增16S V4區(qū)片段，產(chǎn)物經(jīng)過 2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后，使用 NEB Next? Ultra? DNA Library Prep Kit for Illumina建庫試劑盒進(jìn)行文庫的構(gòu)建，經(jīng)過Qubit定量和文庫檢測(cè)合格后，于MiSeq進(jìn)行上機(jī)測(cè)序。

測(cè)序結(jié)果經(jīng)過FLASH軟件進(jìn)行閱讀、拼接和過濾。有效序列采用 UPARSE-OTU and UPARSEOTUref進(jìn)行OTU（Operational Taxonomic Units，OTU表示的是一組來源于某一個(gè)相同分類單元的序列）聚類處理，同源率大于97%歸入同一OTU片段。所有OTU采用RDP classifier進(jìn)行聚類分析，并與Green Gene數(shù)據(jù)庫進(jìn)行LCA比較后得到物種注釋結(jié)果和相對(duì)豐度值。

（4）根際土壤理化性質(zhì)測(cè)定：土壤 pH值按NY/T1377—2007方法；有機(jī)質(zhì)按 NY/T1121.6—2006方法；全氮按 NY/T53—1987方法；全磷按NY/T88—1988方法；全鉀按NY/T87—1988方法；有效磷按 NY/T1121.7—2006方法；速效鉀按NY/T889—2004方法；土壤容重、CEC和堿解氮按土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[17]測(cè)定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理用Microsoft Excel 2007進(jìn)行，采用t檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié) 果

2.1 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)根際土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知，煙稈生物質(zhì)炭處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照B0提高了12.20%～55.51%，表明施用煙稈生物質(zhì)炭有利于植煙土壤有機(jī)質(zhì)的形成和積累。隨著生物質(zhì)炭施用量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加趨于緩和。施用煙稈生物質(zhì)炭后植煙土壤pH值較對(duì)照B0提高了3.15%～12.96%，說明施用煙稈生物質(zhì)炭可改良酸性土壤。生物質(zhì)炭處理土壤全氮含量相對(duì)于對(duì)照B0增加顯著，但處理B2、B3間無差異。生物質(zhì)炭處理對(duì)植煙土壤全磷、有效磷、全鉀影響不顯著，但對(duì)速效鉀有顯著影響，隨著生物質(zhì)炭用量增加，植煙土壤速效鉀含量迅速升高，生物質(zhì)炭處理的土壤速效鉀含量比對(duì)照B0提高了27.12%～311.24%。

表1 煙草根際土壤pH、容重及主要養(yǎng)分含量Table 1 Rhizosphere soil pH, bulk density and nutrients of different treatments in tobacco field

2.2 根際土壤微生物多樣性分析

煙草根際土壤 16S擴(kuò)增子測(cè)序總共得到 142 014條有效序列（Tags），平均每個(gè)樣本的測(cè)序深度為35 504個(gè)有效序列（13 764—55 823）。由表2可知，隨著煙稈生物質(zhì)炭的增加，煙草根際土壤OTU數(shù)與Chao1指數(shù)呈先降低后升高的趨勢(shì)，在B2、B3水平上顯著高于對(duì)照B0，B3水平時(shí)OTU數(shù)與Chao1指數(shù)比對(duì)照B0分別增加26.40%和32.84%。Shannon指數(shù)在試驗(yàn)處理間變化較小，B3處理比對(duì)照B0增加1.35%。

表2 煙草根際細(xì)菌多樣性指數(shù)分析Table 2 Analysis of bacterial diversity indexes in the rhizosphere soil of tobacco field

2.3 根際土壤菌群豐度分析

2.3.1 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)主要菌群相對(duì)豐度的影響高通量測(cè)序結(jié)果表明（表3），煙草根際土壤微生物相對(duì)豐度較高的菌門為：變形菌門（Proteobacteria），酸 桿 菌 門 （Acidobacteria）， 芽 單 胞 菌門（Gemmatimonadetes），綠彎菌門（Chloroflexi），厚壁菌門（Firmicutes），放線菌門（Actinobacteria），疣 微 菌門（Verrucomicrobia）， 擬桿菌門（Bacteroidetes），硝化螺旋菌門（Nitrospirae），浮霉菌門（Planctomycetes）。這10個(gè)菌群的總量占根際土壤整個(gè)細(xì)菌群落的95.5%以上。

由于生活習(xí)性和生態(tài)適應(yīng)性的差異，不同土壤微生物對(duì)煙稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)也不同，主要?dú)w為3種響應(yīng)趨勢(shì)：（1）施用煙稈生物質(zhì)炭后相對(duì)豐度有提高的趨勢(shì)：主要有變形菌門、酸桿菌門、疣微菌門、擬桿菌門，然而變形菌門的相對(duì)豐度在達(dá)到80 t/hm2（B3）的高施炭水平則表現(xiàn)急劇下降；（2）施用煙稈生物質(zhì)炭后相對(duì)豐度有下降的趨勢(shì)：主要有芽單胞菌門、綠彎菌門、硝化螺旋菌門、浮霉菌門；（3）施用煙稈生物質(zhì)炭后相對(duì)豐度變化沒有明顯規(guī)律特征：主要有厚壁菌門與放線菌門。

表3 主要根際土壤微生物菌群的豐度Table 3 The abundance of the primary rhizosphere soil microbes %

2.3.2 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)變形菌門豐度變化的影響煙草根際土壤中，在門類水平上變形菌門所占比例最大，為47.19%～54.32%。變形菌門下分5個(gè)綱（表 4）。隨著煙稈生物質(zhì)炭的增加，δ-變形菌綱（Deltaproteobacteria）的相對(duì)豐度呈增加趨勢(shì)，α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）和 γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）的相對(duì)豐度先增加后減少，最大值分別出現(xiàn)在B1和B2水平，而β-變形桿菌（Betaproteobacteria）的相對(duì)豐度則表現(xiàn)為先減少后增加，最大值出現(xiàn)在B0水平。

表4 變形菌門的變化情況Table 4 Variations inProteobacteriabetween groups %

2.3.3 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)部分功能菌群變化的影響由表5可以看出，施用煙稈生物質(zhì)炭后，一些已報(bào)導(dǎo)的促生菌的相對(duì)比例有提高的趨勢(shì)。隨著煙稈生物質(zhì)炭的增加，硫桿菌屬（Thiobacillus）的菌群豐度呈明顯的上升趨勢(shì)，B3處理比對(duì)照 B0增加84.21%。而對(duì)埃希氏桿菌屬（Escherichia）、鏈霉菌屬（Streptomyces）、Dyella屬、產(chǎn)黃桿菌屬（Rhodanobacter）來說，B1、B2、B3處理的菌群豐度均高于對(duì)照 B0，最大值分別出現(xiàn)在 B1、B1、B1、B2水平，比對(duì)照B0分別增加45.45%、66.67%、111.76%、89.22%。

表5 根際土壤的部分特殊菌群在煙稈生物質(zhì)炭施用下的變化情況Table 5 Variations in special groups of rhizosphere soil microbes with different biochar levels

3 討 論

3.1 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)土壤理化性質(zhì)及肥力的影響

本研究表明，施用煙稈生物質(zhì)炭有利于植煙土壤有機(jī)質(zhì)的積累，這與李靜靜等[14]的研究結(jié)果一致。隨著生物質(zhì)炭用量的增加，植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)出隨之增高的趨勢(shì)，而土壤容重隨之降低，與陳山等[13]研究結(jié)果一致。生物質(zhì)炭處理后植煙土壤全氮增加效果明顯。當(dāng)生物質(zhì)材料經(jīng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)炭后，其芳基碳及羧基碳的含量顯著增加，化學(xué)結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定，可延緩肥料養(yǎng)分在土壤中的分解和釋放速率，提高作物的養(yǎng)分利用率[24]。本研究表明，煙稈生物質(zhì)炭施用促進(jìn)了土壤速效鉀的釋放，這與張晗芝等[25]研究結(jié)果一致。生物質(zhì)炭處理的土壤速效鉀含量比對(duì)照 B0提高了 27.12%～311.24%，這可能與煙稈生物質(zhì)炭獨(dú)特的物理性狀有關(guān)，煙稈生物質(zhì)炭的多孔結(jié)構(gòu)為微生物的生長提供了較好的環(huán)境，使得微生物活性增加、活化養(yǎng)分能力增強(qiáng)。使用生物質(zhì)炭提高了土壤中速效鉀含量，而煙草具有喜鉀特性，因此高水平的速效鉀對(duì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉具有積極作用。

3.2 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)土壤微生物的影響

本研究表明，隨著煙稈生物質(zhì)炭的增加，煙草根際土壤OTU數(shù)與Chao1指數(shù)呈先降低后升高的趨勢(shì)，在B2、B3水平上顯著高于對(duì)照B0，B3水平時(shí) OTU數(shù)與 Chao1指數(shù)比對(duì)照 B0分別增加26.40%和32.84%。Shannon指數(shù)在試驗(yàn)處理間變化較小，B3處理比對(duì)照B0增加1.35%。Kim等[26]通過16S的測(cè)序結(jié)果進(jìn)行OTU對(duì)比，得到黑土細(xì)菌種群比森林土壤高出約25%的豐富度。生物質(zhì)炭表面的多孔隙結(jié)構(gòu)能為微生物提供更好的棲息地[27]。Gundale等[28]與 Yamato等[29]表明生物質(zhì)炭本身包含少量的營養(yǎng)物質(zhì)，可提供給土壤生物（包括菌根真菌）和植物根系。根際作為植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)交換的重要界面，其微生物的變化對(duì)植物營養(yǎng)吸收等功能有重要影響[30]。本研究表明，施用煙稈生物質(zhì)炭后，土壤的微生物菌群發(fā)生了較大的改變，部分促生菌的相對(duì)比例有增加趨勢(shì)。隨著煙稈生物質(zhì)炭的增加，硫桿菌屬（Thiobacillus）的菌群豐度呈明顯的上升趨勢(shì)，B3處理比對(duì)照B0增加84.21%。而對(duì)埃希氏桿菌屬（Escherichia）、鏈霉菌屬（Streptomyces）、Dyella屬、產(chǎn)黃桿菌屬（Rhodanobacter）來說，B1、B2、B3處理的菌群豐度比對(duì)照B0分別增加45.45%、66.67%、111.76%、89.22%。

3.3 煙稈生物質(zhì)炭的應(yīng)用前景分析

我國煙田普遍存在施用有機(jī)肥少、靠施用化肥提高煙葉產(chǎn)量的現(xiàn)象，不僅造成土壤有機(jī)質(zhì)含量低，土壤理化性質(zhì)差，還影響煙葉的品質(zhì)，使香氣成分不足，降低煙葉的價(jià)值，減少煙農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入[31-35]。隨著煙田土壤酸化板結(jié)以及連作障礙的加劇，煙稈生物質(zhì)炭的農(nóng)業(yè)利用越來越受到重視[36]。煙稈熱裂解生物能轉(zhuǎn)化在能量利用上優(yōu)于其他生物能技術(shù)，這不僅是因?yàn)槠洚a(chǎn)物保留了更多的生物質(zhì)炭，更重要的是采用這種技術(shù)得到的生物質(zhì)炭產(chǎn)品可以消滅煙稈中殘存的病蟲害，既可解決煙稈無法直接還田的問題，同時(shí)施用生物質(zhì)炭又可以提高煙葉內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性、改善煙葉品質(zhì)[37]，提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙比例[38]。將煙稈生物質(zhì)炭用于煙田土壤改良，可緩解煙稈不合理利用導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，但是由于目前煙稈大規(guī)模炭化水平還較低，還沒有解決煙稈就地炭化問題，生物質(zhì)炭生產(chǎn)成本特別是運(yùn)輸成本還很高，煙稈生物質(zhì)炭推廣應(yīng)用還有一定的局限性。因此解決煙稈的就地炭化及推廣應(yīng)用成為今后研究的新方向。

4 結(jié) 論

（1）施用煙稈生物質(zhì)炭能有效改善植煙土壤理化性質(zhì)，對(duì)提高土壤肥力、穩(wěn)定土壤有機(jī)碳庫有積極作用。（2）施用煙稈生物質(zhì)炭后，植煙土壤微生物菌群發(fā)生了較大的改變，部分促生菌的相對(duì)比例有增加趨勢(shì)；隨著煙稈生物質(zhì)炭的增加，煙草根際土壤OTU數(shù)與Chao1指數(shù)呈先降低后升高的趨勢(shì)。（3）生物質(zhì)炭的特性使其成為解決煙稈轉(zhuǎn)化還田、提升土壤肥力的新途徑，但煙桿生物質(zhì)炭推廣應(yīng)用還有一定的局限性。

[1] 樊雪志. 中國煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[EB/OL]. [2013-12-31]. http://www.cet.com.cn/wzsy/ gysd/1076761.shtml.

[2] 李軍，李吉昌，吳曉華，等. 煙草廢棄物利用研究[J].云南化工，2010，37（2）：44-49.

[3] 劉超，翟欣，許自成，等. 關(guān)于煙稈資源化利用的研究進(jìn)展[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，25（12）：116-119.

[4] ANTAL M J, GRONLIM M. The art science and technology of charcoal production [J]. Industrial and Engineering Chemistry, 2003, 42: 1619-1640.

[5] 張阿鳳，潘根興，李戀卿. 生物黑炭及其增匯減排與改良土壤意義[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2459-2463.

[6] 丁艷麗，劉杰，王瑩瑩. 生物炭對(duì)農(nóng)田土壤微生物生態(tài)的影響研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（11）：3311-3317.

[7] 張斌，劉曉雨，潘根興，等. 施用生物質(zhì)炭后稻田土壤性質(zhì)、水稻產(chǎn)量和痕量溫室氣體排放的變化[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（23）：4844-4853.

[8] 邵惠芳，張慢慢，劉國慶，等. 木醋液對(duì)烤煙品質(zhì)和抗病性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2015，17（6）：102-110.

[9] 張嘉煒，楊永霞，馮小虎，等. 添加生物炭對(duì)烤煙碳氮代謝的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28（3）：1-6.

[10] 牛玉德，王國良，李金峰，等. 不同生物質(zhì)炭施用量對(duì)漢中烤煙生長發(fā)育、產(chǎn)量產(chǎn)值和品質(zhì)的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28（1）：60-63.

[11] 劉領(lǐng)，王艷芳，宋久洋，等. 生物炭與氮肥減量配施對(duì)烤煙生長及土壤酶活性的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，45（2）：62-66.

[12] 管恩娜，管志坤，楊波，等. 生物質(zhì)炭對(duì)植煙土壤質(zhì)量及烤煙生長的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2016，37（2）：36-41.

[13] 陳山，龍世平，崔新衛(wèi)，等. 施用稻殼生物炭對(duì)土壤養(yǎng)分及烤煙生長的影響[J]. 作物研究，2016，30（2）：142-148.

[14] 李靜靜，丁松爽，李艷平，等. 生物炭與氮肥配施對(duì)烤煙干物質(zhì)積累及土壤生物學(xué)特性的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28（1）：96-103.

[15] 王梅勛，陳利軍，王家民，等. 玉米秸稈生物炭對(duì)煙田褐土水分庫容及烤煙生物量的影響[J]. 土壤，2015，47（6）：1076-1084.

[16] 陳慶榮，王成己，陳曦，等. 施用煙稈生物黑炭對(duì)紅壤性稻田根際土壤微生物的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，31（2）：184-188.

[17] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[18] 吳建峰，林先貴. 土壤微生物在促進(jìn)植物生長方面的作用[J]. 土壤，2003，35（1）：18-21.

[19] 趙小蓉，林啟美. 微生物解磷的研究進(jìn)展[J]. 土壤肥料，2001（3）：7-11.

[20] 吳鵬飛，張冬明，郝麗虹，等. 解磷微生物研究現(xiàn)狀及展望[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2008，10（3）：40-46.

[21] PALANIAPPAN P, CHAUHAN P S, SARAVANAN V S, et al. Isolation and characterization of plant growth promoting endophytic bacterial isolates from root nodule ofLespedezasp[J]. Biology and fertility of soils, 2010, 46(8): 807-816.

[22] 游偲，張立猛，計(jì)思貴，等. 枯草芽孢桿菌菌劑對(duì)煙草根際土壤細(xì)菌群落的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25（11）：3323-3330.

[23] DE CLERCQ D, VAN TRAPPEN S, CLEENWERCK I, et al.Rhodanobacter spathiphyllisp. nov., a gammaproteobacterium isolated from the roots ofSpathiphyllumplants grown in a compost-amended potting mix[J]. International journal of systematic and evolutionary microbiology, 2006, 56(8): 1755-1759.

[24] MAGRINI-BAIR K A, CZERNIK S, PILATH H M, et al. Biomass derived, carbon sequestering, designed fertilizers[J]. Annals of environmental science, 2009, 3: 217-225.

[25] 張晗芝，黃云，劉鋼，等. 生物炭對(duì)玉米苗期生長、養(yǎng)分吸收及土壤化學(xué)性狀的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19（11）：2713-2717.

[26] KIM J S, SPAROVEK G, LONGO R M, et al. Bacterial diversity of terra preta and pristine forest soil from the Western Amazon[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2007, 39(2): 684-690.

[27] SAITO M. Charcoal as micro habitat for VA mycorrhizal fungi, and its practical application [J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 1990, 29(1): 341-344.

[28] GUNDALE M J, DELUCA T H. Temperature and source material influence ecological attributes of ponderosa pine and Douglas-fir charcoal[J]. Forest Ecology and Management, 2006, 231(1): 86-93.

[29] YAMATO M, OKIMORI Y, WIBOWO I F, et al. Effects of the application of charred bark of Acacia mangium on the yield of maize, cowpea and peanut, and soil chemical properties in South Sumatra, Indonesia [J]. Soil Science and Plant Nutrition, 2006, 52(4): 489-495.

[30] 陸雅海，張福鎖. 根際微生物研究進(jìn)展[J]. 土壤，2006，38（2）：113-121.

[31] 李宏光，趙正雄，楊勇，等. 施肥量對(duì)煙田土壤氮素供應(yīng)及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，32（4）：37-42.

[32] 王巖，劉國版. 綠肥中養(yǎng)分釋放規(guī)律及對(duì)煙葉品質(zhì)的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2006，43（2）：273-279.

[33] 李念勝，王樹聲. 土壤pH值與烤煙質(zhì)量[J]. 中國煙草科學(xué)，1986（2）：12-14.

[34] 唐莉娜，陳順輝. 不同種類有機(jī)肥與化肥配施對(duì)烤煙生長和品質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008（11）：258-262.

[35] 唐莉娜，林祖斌，謝鳳標(biāo)，等. 氣候條件對(duì)福建烤煙生長和煙葉質(zhì)量風(fēng)格特征的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2013，34（5）：13-17.

[36] 李志剛，張繼光，申國明，等. 煙稈生物質(zhì)炭對(duì)土壤碳氮礦化的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2016，37（2）：16-22.

[37] 肖和友，鄧建功，蘇以榮，等. 生物質(zhì)炭在煙草種植上的應(yīng)用潛力展望[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（27）：207-210.

[38] 毛家偉，張錦中，張翔，等. 豫東煙區(qū)生物炭對(duì)烤煙生長發(fā)育及經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（35）：13516-13517.

Effects of Tobacco Stalk-Derived Biochar on Rhizosphere Soil Nutrients and Bacterial Communities in the Tobacco Field

WANG Chengji1,2, CHEN Qingrong1, CHEN Xi3, TANG Lina4, LIU Cenwei1, SONG Tieying3, HUANG Yibin1*
(1. Institute of Agricultural Ecology, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Nanjing 210008, China; 3. Institute of Biotechnology, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350003, China; 4. Tobacco Agriculture Science Research Institute of Fujian Province, Fuzhou 350003, China)

The field experiments were conducted to study the impacts of tobacco stalk-derived biochar at different levels on soil nutrients, microbial diversity and abundance of flora. The results showed that gradient application of tobacco biochar increased pH of acidic soil, promoted soil organic matter and total N accumulation gradually, and improved the releasing of available K. The results also indicated that the amount of rhizosphere soil microbes increased after the application of biochar, and the greatest increment (3.25 times) was achieved by the group at the level of 80 t/hm2. The operational taxonomic unit (OTU) increased by 26.4%. The OTU analysis on bacteria at 97% similarity demonstrated that there was no difference at the top 10 dominant phyla between the groups at different levels. The highest distribution was observed inProteobacteriathat accounted for 47.19% to 54.32% of the total bacteria. This association was also applied to the increase of plant growth-promoting microorganisms (PGPMs). The applications of tobacco biochar can not only improve the soil fertility, but also ease the environmental pollution problems caused by unreasonable use of tobacco stems. However some limitations also existed in the popularization and application of tobacco stalk-derived biochar in tobacco agriculture.

tobacco stalk-derived biochar; rhizosphere soil; soil nutrients; PGPMs; high throughput sequencing

S572.062

1007-5119（2017）01-0042-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2017.01.007

福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“煙稈生物質(zhì)炭對(duì)煙田土壤的改良效應(yīng)及調(diào)控機(jī)制研究”（2016J01179）；中國煙草總公司福建省公司項(xiàng)目“煙稈等廢棄物生物黑炭轉(zhuǎn)化及其在煙田改良上的應(yīng)用”{閩煙合同[2013]031}；土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金課題“生物質(zhì)炭輸入對(duì)果園土壤質(zhì)量的影響及其作用機(jī)制”（Y412201409）

王成己（1972-），男，博士，副研究員，研究方向?yàn)橥寥捞佳h(huán)與氣候變化。E-mail：ecowcj@163.com。*通信作者，E-mail：ecohyb@163.com

2016-05-25

2017-01-12