韓志旺，趙志華，張艷利，何秋生，何麗霞，張桂香

(1. 太原科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2. 中國科學(xué)研究院廣州地球化學(xué)所，廣州 510640)

前 言

山西省的土壤是典型的黃土，土壤養(yǎng)分貧瘠、持水力差，不利于水土保持以及植物生長(zhǎng)[1-2]。因此，十分有必要對(duì)黃土進(jìn)行改良。近年來，生物炭作為土壤改良劑引起了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注，這是因?yàn)樯锾烤哂兄T多方面的優(yōu)點(diǎn)，比如固定碳、減少溫室氣體排放、調(diào)節(jié)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力和促進(jìn)植物生長(zhǎng)[3-4]。在土壤改良過程中，土壤酶活性和微生物豐富度是指示土壤健康狀況的重要指標(biāo)[5-6]。關(guān)于土壤酶活性，研究表明生物炭對(duì)土壤酶活性的影響取決于酶種類和生物炭類型，比如，蛋白酶活性隨生物炭的熱解溫度的升高而顯著升高，而熱解溫度對(duì)土壤脲酶活性幾乎沒有影響[7]。對(duì)于微生物群落，大多數(shù)研究表明生物炭能夠通過改變土壤基本性質(zhì)和養(yǎng)分，比如pH、陽離子交換量(CEC)、總有機(jī)碳(TOC)、氮(N)和磷(P)含量等，進(jìn)而改變土壤微生物的豐度和群落結(jié)構(gòu)[8-9]。大多數(shù)研究表明生物炭對(duì)微生物生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用[5]。然而，也有研究報(bào)道了生物炭能夠抑制微生物的生長(zhǎng)[10]。這可能是因?yàn)樯锾可a(chǎn)的原料、熱處理?xiàng)l件和工藝流程對(duì)生物炭的物理化學(xué)性質(zhì)和性能有重要影響，導(dǎo)致了不同生物炭對(duì)微生物的生長(zhǎng)和群落結(jié)構(gòu)組成產(chǎn)生不同的影響。因此，十分有必要考察生物炭原料來源和熱解溫度對(duì)土壤酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。但是，目前關(guān)于生物炭如何影響黃土中酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)的研究還十分有限。

本研究的目的在于以下幾個(gè)方面：(1)考察生物炭原料來源和熱解溫度對(duì)山西黃土土壤基本性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素的影響；(2)探討生物炭對(duì)山西黃土中酶活性包括脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和中性磷酸酶活性的影響；(3)考察生物炭對(duì)山西黃土中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，并闡明生物炭及其所引起的土壤環(huán)境變化與微生物群落結(jié)構(gòu)變化之間的關(guān)系。這些結(jié)果將為設(shè)計(jì)高效、廉價(jià)、環(huán)保的生物炭作為土壤改良劑用于山西黃土改良提供理論依據(jù)和基本數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

土壤：取自中國山西榆次的某農(nóng)田表層土(0～20 cm)，去除植物殘?jiān)笆瘔K后，并在避光條件下自然風(fēng)干，研磨，過2 mm篩。本研究的土壤中施用過雞糞堆肥產(chǎn)品。土壤組成：粘土(2.35%)，粉砂(11.26%)和細(xì)沙(86.39%)。土壤pH按照土-水比例為1∶2.5(w/v)混勻，用pH計(jì)測(cè)定，其值為7.68±0.02。土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)采用K2CrO7容量-外加熱法測(cè)定，含量為(47.81±1.54)g/kg，陽離子交換量采用乙酸銨交換法測(cè)定，土壤CEC值為(30.51±0.93)cmol/kg?？偭?TP)按照中國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T88-1988 NaOH熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定。總氮(TN)采用凱氏定氮法測(cè)定。

生物炭：本研究中使用的生物炭是將不同原材料包括核桃殼(WS)、玉米軸(CC)和玉米秸稈(CS)分別在250℃、400℃和600℃的馬弗爐中缺氧熱解4 h，冷卻至室溫后，將馬弗爐中的生物炭取出，過100目篩子，得到的生物炭分別記作WS2、WS4、WS6、CC2、CC4、CC6、CS2、CS4和CS6。所有生物炭的pH調(diào)整至近中性(6.71～7.66)待用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

生物炭改良土壤：將生物炭與土壤分別以0%和1%的質(zhì)量比混合均勻。未加生物炭的土樣記作UCK，對(duì)應(yīng)生物炭處理的土樣分別記作UWS2、UWS4、UWS6、UCC2、UCC4、UCC6、UCS2、UCS4和UCS6。每組重復(fù)兩次。每?jī)商旆Q重、補(bǔ)充水分，使其水分保持在最大持水量的70%。老化之后，將土樣冷凍干燥，并過0.15 mm篩，以待進(jìn)一步分析。

1.3 酶活性測(cè)定

脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。取0.4 g的冷凍干燥土樣，與0.5 mL甲苯混合，10 min后加5 mL 10%尿素溶液和10 mL的檸檬酸鹽緩沖溶液(pH 6.7)，搖勻后在37 ℃恒溫箱培養(yǎng)24 h，培養(yǎng)結(jié)束后過濾，取0.5 mL濾液用超純水稀釋至50 mL，再加4 mL苯酚鈉溶液(6.75 mol/L)和3 mL次氯酸鈉溶液(活性氯為0.9%)，隨加隨搖勻，最終定容至50 mL。20 min后顯色，利用分光光度計(jì)于578 nm波長(zhǎng)處比色測(cè)定。脲酶活性以24 h后1 g土壤中生成氨的毫克數(shù)表示。

蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定。方法如下：稱取0.4 g的冷凍干燥土樣，注入15 mL 8%蔗糖溶液，5 mL磷酸緩沖液(pH 5.5)和5滴甲苯。搖勻混合物后，放入恒溫箱，在37 ℃下培養(yǎng)24 h。吸取濾液0.5 mL至容量瓶中，加3 mL DNS試劑，搖勻后，在沸騰的水浴鍋中加熱5 min，隨即將容量瓶移至自來水流下冷卻3 min。溶液因生成3-氨基-5-硝基水楊酸而呈橙黃色，最后用蒸餾水稀釋至50 mL。在分光光度計(jì)上于508 nm處進(jìn)行比色。蔗糖酶活性以24 h，1 g土樣生成葡萄糖的毫克數(shù)表示。

過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測(cè)定。稱0.5 g的冷凍干燥土樣，加入40 mL蒸餾水，加5 mL 0.3%的H2O2溶液，震蕩20 min后，加入5 mL 3 mol/L硫酸溶液，吸取濾液25 mL，用0.1 mol/L高錳酸鉀溶液滴定至淡粉色，過氧化氫酶活性以1 min內(nèi)1 g土壤消耗的高錳酸鉀的毫升數(shù)表示。

中性磷酸酶的測(cè)定方法如下：稱2 g土樣，加5滴甲苯和20 mL 0.5%磷酸苯二鈉溶液(檸檬酸鹽緩沖液)，仔細(xì)搖勻后放入恒溫箱，于37 ℃下培養(yǎng)24 h。然后在培養(yǎng)液加入40 mL 0.3%硫酸鋁溶液并過濾。吸取10 mL濾液于50 mL容量瓶中，稀釋定容，最后，于分光光度計(jì)上660 nm處比色。中性磷酸酶活性以24 h后1 g土壤中釋放的酚的毫克數(shù)表示。

1.4 基于高通量測(cè)序法的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析

從土壤中提取的DNA經(jīng)0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。本研究選擇長(zhǎng)度為450 bp的細(xì)菌16S rRNA的高度可變V3V4區(qū)域進(jìn)行測(cè)序。用引物338F(5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’)和806R(5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’)作為16S rRNA基因的細(xì)菌特異性片段。PCR條件由最初在變性步驟為98 ℃(30 s)。緊隨其后的是27個(gè)周期以下步驟：98 ℃(15 s)、50 ℃(30 s)、72 ℃(30 s)。在72 ℃保持5 min，最后在4 ℃退火10 min。每個(gè)樣本進(jìn)行了一式三份，然后把它們混合在一起。2%瓊脂糖凝膠電泳擴(kuò)增結(jié)果，用Axygen凝膠回收試劑盒對(duì)目標(biāo)片段進(jìn)行切割回收。使用Quant-iT PicoGreen dsDNA檢測(cè)試劑盒對(duì)Microplate reader(BioTek, FLx800)上的PCR產(chǎn)物進(jìn)行定量，然后根據(jù)每個(gè)樣品所需的數(shù)據(jù)量混合樣品。取1 μL文庫，在Agilent Bioanalyzer機(jī)器上用Agilent High Sensitivity DNA Kit對(duì)文庫做2100質(zhì)檢，合格的文庫應(yīng)該有單一的峰，無接頭。利用Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit在Promega QuantiFluor上對(duì)文庫進(jìn)行定量，合格的文庫計(jì)算后濃度應(yīng)在2 nmol/L以上。對(duì)合格的文庫，我們?cè)贛iSeq機(jī)器上利用MiSeq Reagent Kit V3(600cycles)進(jìn)行2×300 bp的雙端測(cè)序。首先將需要上機(jī)的文庫(Index不可重復(fù))梯度稀釋到2 nmol/L，然后按所需數(shù)據(jù)量比例混樣。混好的文庫經(jīng)0.1 mol/L NaOH變性成單鏈進(jìn)行上機(jī)測(cè)序。所上文庫量的多少可根據(jù)實(shí)際情況控制在15～18 pmol/L之間。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。差異的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義通過單因素方差分析(ANOVA)和Tukey post-hoc檢驗(yàn)確定。采用單因素方差分析(ANOVA)的置信區(qū)間為95%，P<0.05為差異達(dá)到顯著性水平。利用Canoco 5.0軟件對(duì)考察環(huán)境因子對(duì)酶活性和微生物群落組成影響進(jìn)行了冗余分析(RDA)。使用QIIME軟件，對(duì)UniFrac PCoA分析得到基于微生物系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的群落樣本空間分布特征，量化樣本間的差異和相似度。采用Weighted UniFrac距離側(cè)重描述由群落成員豐度梯度的改變導(dǎo)致的樣本差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 生物炭的基本理化性質(zhì)

生物炭的元素組成和原子比見下表。隨著熱解溫度的升高，生物炭中碳(C)含量均有所增加，但氫(H)和氧(O)含量降低。相比之下，生物炭中的N含量因原料來源和熱解溫度而發(fā)生變化，但是無明顯的規(guī)律性。H是主要與植物有機(jī)質(zhì)有關(guān)的，因此，生物炭的炭化程度可以通過H/C原子比來估算[11]。生物炭的H/C比值隨熱解溫度的升高而降低，說明生物炭中原始有機(jī)質(zhì)組分減少，并且生物炭的炭化程度提高。(O+N)/C比值降低表明極性基團(tuán)數(shù)量的減少[11]。隨著熱解溫度的升高，生物炭中的灰分含量增加。比表面積分析結(jié)果表明，隨著熱解溫度的升高，比表面積(SA值)增大。特別是600 ℃下制備的生物炭具有大的比表面積，其SA值大于200 m2/g，表明具有較多微孔結(jié)構(gòu)的存在。

表 生物炭的基本理化性質(zhì)Tab. Physical and chemical properties of biochar

2.2 生物炭對(duì)土壤性質(zhì)的影響

圖1給出了生物炭對(duì)土壤性質(zhì)(pH、SOM和CEC)的影響。與對(duì)照組相比，生物炭(除了WS6之外)未能顯著改變土壤pH(P>0.05)。一方面，生物炭的施用量較少，不足以對(duì)弱堿性土壤產(chǎn)生較大影響[12]；另一方面，生物炭的pH均調(diào)至近中性。生物炭(除CS6、WS4和WS6外)通常增加土壤SOM含量達(dá)7%～26%，但是其差異不顯著(P>0.05)。其他報(bào)道中也得到了類似的結(jié)果[7,13-14]。生物炭(除了CC2和CC6外)降低了土壤CEC，盡管此差異并不顯著(P>0.05)。此發(fā)現(xiàn)不同于先前的研究[13]，它報(bào)道了生物炭顯著增加土壤CEC值。造成不同結(jié)果的原因可能是由于土壤中含有雞糞堆肥[15]。

圖1 生物炭對(duì)土壤pH，土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)和陽離子交換量(CEC)的影響Fig.1 The effects of biochars on soil pH, soil organic matter (SOM), and cationic exchange capacity (CEC)

圖2給出了生物炭對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的影響。與對(duì)照組相比，生物炭對(duì)土壤TN幾乎沒有影響。

圖2 生物炭對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)元素的影響Fig.2 The effects of biochars on soil nutrients

相反的是，它略微降低了土壤的速效氮(AN)含量(除UCC4、UCS2和UCS6之外)，盡管差異并不顯著(P>0.05)。此結(jié)果與之前的研究相一致[16]。對(duì)于P來說，CS6、WS2和WS6對(duì)土壤TP略有增加，而其他的生物炭則稍微降低了土壤TP含量；生物炭通常減少了土壤中速效磷(AP)的含量，這不同于我們先前的研究[16]。出現(xiàn)這種矛盾的原因可能是本研究的土壤中含有雞糞堆肥造成的。堆肥中含有的P含量一般高于生物炭[5,9]。就土壤C/N而言，CC2、CC4、CS4和WS6增加了土壤C/N比，盡管這個(gè)差異不顯著(P>0.05)，而其他的生物炭則對(duì)土壤C/N幾乎沒有影響。土壤C/N比增加可能是由于生物炭本身具有較高的C/N比[5]。

2.3 生物炭對(duì)土壤酶活性的影響

圖3給出了生物炭對(duì)土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶和過氧化氫酶)的影響。與對(duì)照組相比，生物炭(除了CS4、CC6和WS4外)降低了土壤的蔗糖酶活性，雖然此差異不明顯(P>0.05)。類似地，生物炭降低了土壤中性磷酸酶的活性，UCS2、UCS4、UWS2和UWS6處理的土樣中，其結(jié)果差異較顯著(P>0.05)。不同于前兩種酶，生物炭(除WS2外)略微增強(qiáng)了脲酶活性，盡管這個(gè)差異沒有顯著性(P>0.05)。先前也有研究報(bào)道生物炭處理的土壤，其蔗糖酶活性隨時(shí)間的推移而降低，而對(duì)脲酶來說，則是剛開始具有增強(qiáng)作用，然后逐漸抑制其活性[17]。生物炭對(duì)土壤過氧化氫酶活性幾乎沒有影響(P>0.05)。此結(jié)果不同于原先的研究，它報(bào)道生物炭可以增強(qiáng)土壤過氧化氫酶活性[18]。有研究報(bào)道酶活性與生物炭的H/C原子比之間具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與其表面積呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性[18]。然而，本研究中冗余(RDA)結(jié)果表明(圖4)，生物炭的H/C比與酶活性(除了蔗糖酶)之間呈現(xiàn)強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而生物炭的pH、電導(dǎo)率(EC)、SA對(duì)土壤脲酶和中性磷酸酶活性具有促進(jìn)作用。這些不同結(jié)果表明土壤中添加生物炭，對(duì)其酶活性具有不同的影響。RDA中生物炭處理組與CK組的距離較遠(yuǎn)，進(jìn)一步說明生物炭對(duì)土壤中酶活性具有影響。不同生物炭處理組也較為分散，這一結(jié)果表明生物炭的差異包括原料來源和熱解溫度對(duì)土壤中酶活性的影響不同。

圖3 生物炭對(duì)土壤中酶活性的影響Fig.3 The effects of biochars on enzyme activities in soil

圖4 冗余分析生物炭和土壤性質(zhì)對(duì)酶活性的影響Fig.4 Redundancy analysis (RDA) for the effects of biochars and soil properties on enzyme activities in soil

2.4 生物炭對(duì)細(xì)菌豐度和多樣性指數(shù)的影響

細(xì)菌的豐度主要用Chao1和ACE指數(shù)描述。細(xì)菌多樣性(均勻度)主要用Shannon和Simpson指數(shù)來描述。與對(duì)照組相比(Chao1：3232；ACE：3384)，CC2略有增加Chao1(3278)和ACE(3443)，而其他生物炭普遍減少Chao1(2407～3183，除了WS6)和ACE(3167～3317)。其中CS4使得Chao1和ACE，分別顯著降低了25%和28%。與豐度指數(shù)不同，生物炭對(duì)Shannon和Simpson指數(shù)的影響不明顯。這些結(jié)果表明，除CC2外，生物炭對(duì)土壤中細(xì)菌的豐度具有負(fù)面影響，對(duì)土壤中細(xì)菌的多樣性影響不大。Xu等[17]也報(bào)道了生物炭在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)降低了水稻土壤中的細(xì)菌豐度。然而，在他們的研究中，生物炭增加了細(xì)菌的多樣性，這與本研究的結(jié)果不同。Zheng等[8]也報(bào)道了生物炭增加了水稻土壤中的細(xì)菌多樣性。導(dǎo)致差異的原因很可能與這些研究中不同的生物炭和土壤特性有關(guān)。

基于Weighted Unifrac距離進(jìn)行PCoA分析結(jié)果表明(圖5)，PC1和PC2兩個(gè)軸分別解釋了48.7%和23.4%的細(xì)菌群落變化。不同生物炭處理組在PC1軸上的投影均與對(duì)照組在PC1軸上的投影具有一定的距離，表明生物炭對(duì)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。玉米秸稈(CS)生物炭處理組與核桃殼(WS)生物炭處理組在PC1軸上的投影比較接近，而玉米軸(CC)生物炭處理組在PC1軸上的投影距離較遠(yuǎn)。這一結(jié)果表明，玉米秸稈和核桃殼生物炭對(duì)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響程度更為接近，而與玉米軸(CC)生物炭處理土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)相差較大。除了UCC4，其余生物炭處理組在PC2軸上的投影較為接近。這些結(jié)果表明生物炭的原料來源是影響微生物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，而生物炭的熱解溫度對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響較小。

圖5 不同處理組微生物群落結(jié)構(gòu)的主成分分析(PCA)Fig.5 Principal component analysis of microbial community structures in different treatment groups

2.5 生物炭對(duì)土壤中細(xì)菌組成的影響

許多研究表明，生物炭可以改變微生物群落組成，從而影響土壤中污染物的生物降解[19～21]。為了研究生物炭對(duì)細(xì)菌群落組成的影響，對(duì)門級(jí)優(yōu)勢(shì)菌進(jìn)行了分析(圖6)。放線菌在對(duì)照和經(jīng)生物炭處理的土壤中都是優(yōu)勢(shì)門，占37%～46%。放線菌屬革蘭氏陽性菌，已知在分解纖維素、甲殼素等難降解有機(jī)化合物方面發(fā)揮重要作用[8,20]。其次是變形桿菌門、酸桿菌門和綠彎菌門，分別占20%～22%、11%～15%和10%～11%。其他細(xì)菌門低于10%。與對(duì)照組相比，除CC2和CC4外，生物炭處理的土壤中，其放線菌豐度略有下降，降幅為5%～15%。我們的結(jié)果與Ali等[20]的研究結(jié)果相反。Ali等[20]的研究顯示，生物炭顯著增加了高農(nóng)藥污染農(nóng)業(yè)土壤中的放線菌的豐度。然而，我們的結(jié)果與Zheng等[8]報(bào)道的結(jié)果一致，這一發(fā)現(xiàn)歸因于較低的土壤有機(jī)質(zhì)降解率，以及隨后較慢的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化率。一般情況下，在生物炭處理的土壤中，伴隨著放線菌的抑制，變形桿菌、酸桿菌和芽單胞菌的豐度略有增加。這一結(jié)果表明，生物炭為大多數(shù)細(xì)菌提供了良好的生境[9,22]。

圖6 生物炭對(duì)土壤中門級(jí)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響Fig.6 Effects of biochars on bacterial composition at phylum level

2.6 環(huán)境變量與微生物群落組成之間的關(guān)系

采用冗余分析法(RDA)來研究生物炭和土壤性質(zhì)對(duì)其混合土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)在門水平上的影響。RDA結(jié)果顯示(圖7)，RDA的前兩個(gè)軸分別表明總變異量的68.37%和19.84%。芽單胞菌門、硝化螺旋菌門、酸桿菌門和浮霉菌門與生物炭的灰分之間具有正相關(guān)性。其他研究也有報(bào)道生物炭對(duì)酸桿菌門和芽單胞菌門具有相似的影響[17]。生物炭與這些細(xì)菌之間的相似關(guān)系可能是由于協(xié)同效應(yīng)[20]。有研究報(bào)道酸桿菌門和芽單胞菌門不依賴于生物炭的可利用基質(zhì)，而與生物炭所提供的適宜生境有關(guān)[17,22]。生物炭的灰分中含有Ca2+、Mg2+、K+和P等營(yíng)養(yǎng)元素，能夠?yàn)樘囟ǖ募?xì)菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[23-24]。然而，生物炭中的灰分與放線菌門和厚壁菌門均具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明生物炭中的灰分不利于這兩類細(xì)菌的生長(zhǎng)。變形菌門與土壤中的總氮和可利用氮具有正相關(guān)關(guān)系。以往的研究已經(jīng)證實(shí)了變形菌門的豐度與土壤中有機(jī)氮的礦化具有緊密的關(guān)系[25]。擬桿菌門與生物炭的(O+N)/C和H/C具有正相關(guān)性，表明較低溫度下制備的生物炭能夠?yàn)閿M桿菌門微生物提供較好的生長(zhǎng)環(huán)境。綠彎菌門能夠促進(jìn)含氯有機(jī)物的脫氯反應(yīng)[26]。生物炭比表面積與綠彎菌門豐度具有正相

圖7 生物炭和土壤性質(zhì)對(duì)微 生物群落結(jié)構(gòu)影響的冗余分析(RDA)Fig.7 Redundancy analysis for the effects of biochar and soil properties on microbial community structures

關(guān)關(guān)系，這可能是因?yàn)樯锾枯^大的比表面積為綠彎菌門的生長(zhǎng)提供了庇護(hù)所。以往的研究已經(jīng)報(bào)道了某些微生物可以通過以生物炭的孔隙為棲息地來對(duì)抗捕食者或競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的威脅，從而使自身受到更好的保護(hù)[5]。厚壁菌門和放線菌門與芽單胞菌門、硝化螺旋菌門和酸桿菌門之間具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。變形菌門與浮霉菌門和綠彎菌門之間呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)性。這些結(jié)果表明，土壤中微生物之間具有相互促進(jìn)(正相關(guān)關(guān)系)或者相互制約(負(fù)相關(guān)關(guān)系)的關(guān)系。

3 結(jié) 論

本研究考察不同生物炭對(duì)農(nóng)田土壤酶活性和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：生物炭對(duì)土壤酶活性的影響主要與酶的種類有關(guān)；生物炭通常降低了土壤中細(xì)菌的豐度，而對(duì)細(xì)菌多樣性影響較小；與對(duì)照組相比，生物炭(除了玉米軸生物炭)使放線菌豐度降低了5%～15%，伴隨著放線菌的減少，變形桿菌、酸桿菌和芽單胞菌的豐度略有增加，表明生物炭改變了土壤中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。冗余分析(RDA)結(jié)果表明，門級(jí)細(xì)菌群落豐度對(duì)生物炭和土壤性質(zhì)的響應(yīng)與細(xì)菌類型有關(guān)。盡管大多數(shù)研究表明生物炭能夠刺激微生物的生長(zhǎng)，但是本研究的結(jié)果表明生物炭對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響受到生物炭類型和微生物類型的影響。因此，在生物炭應(yīng)用于農(nóng)田土壤時(shí)，應(yīng)充分考慮生物炭對(duì)土壤生態(tài)學(xué)的影響。