黃家慶，葉 菁，陳 彪，翁伯琦，王義祥*

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350013；2.福建省紅壤山地農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350013；3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，福建 福州 350003）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市餐廚垃圾在人們集中居住程度較高的城市生活小區(qū)呈現(xiàn)暴發(fā)式增長(zhǎng)，據(jù)估計(jì)餐廚垃圾占有機(jī)廢棄物產(chǎn)生量的70%～80%，占生活垃圾產(chǎn)生量的40%～60%，餐廚垃圾因易腐爛變質(zhì)而易引起環(huán)境污染[1-2]。同時(shí)，餐廚垃圾含有的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉等有機(jī)質(zhì)，大量元素（氮、磷和鉀）和微量元素可作為再生資源加以利用[1-5]，而且來(lái)源豐富、價(jià)格便宜。目前餐廚垃圾厭氧堆肥、填埋和焚燒的處理方式[6-8]，已不能適應(yīng)節(jié)能減排和可再生資源循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展要求。餐廚垃圾含有的蛋白質(zhì)、纖維、糖類(lèi)和脂肪是制備生物質(zhì)炭的良好材料[9-10]，所制備的生物炭材料可以在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用[11]。張新旺等[12]研究發(fā)現(xiàn)在450℃熱解溫度和熱解時(shí)間1 h制備的餐廚垃圾生物質(zhì)炭有較好的吸附效果并且能循環(huán)再生。而且高溫處理可以有效殺滅病原菌和消除腐敗氣味，還能將大量元素和微量元素留下來(lái)[12-13]，可作為制備高品質(zhì)土壤調(diào)理劑或炭基肥料的理想原料之一。

目前，以農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈、畜禽糞便等為原料制備有機(jī)肥、炭基肥以及改良土壤的研究已有不少報(bào)道，但利用餐廚垃圾制備生物炭或炭基肥用于土壤改良或培肥的研究還少見(jiàn)報(bào)道。尤其近年來(lái)生物炭基肥作為一種以生物炭為基質(zhì)，與有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料配制而成的新型肥料，也作為土壤調(diào)理劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，逐漸受到農(nóng)業(yè)與環(huán)保領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。炭基肥在改善土壤理化性質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤微生物活性、提高植物對(duì)養(yǎng)分的利用效率以及減少土壤中養(yǎng)分流失等方面的研究也不斷增加[14-16]，但炭基肥應(yīng)用效果受到生物炭原料種類(lèi)、炭基肥制備方法和炭肥配合比的影響[17-18]。對(duì)餐廚垃圾制備的生物炭及其炭基肥性能如何仍缺乏了解。本研究基于餐廚垃圾制備的生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥等，利用種植芥菜盆栽試驗(yàn)比較研究不同肥料施用下土壤理化性質(zhì)和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化，旨在為餐廚垃圾肥料化利用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

餐廚垃圾取自福清某生活垃圾處理廠。在密閉無(wú)氧的環(huán)境下，餐廚垃圾在450℃高溫下裂解1 h制備成餐廚生物炭。餐廚生物炭含有22.80%有機(jī)碳和3.74%全氮（表1）。

表1 餐廚垃圾和餐廚生物炭的養(yǎng)分組成

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)土壤為菜園土壤（pH 6.16），取自福州市郊蔬菜種植園。試驗(yàn)以盆栽方式進(jìn)行，共設(shè)計(jì)6個(gè)處理，即不施肥、施用化肥、有機(jī)肥、餐廚生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥，每個(gè)處理重復(fù)4次（表2）。除了不施肥處理外，其它5個(gè)處理的氮用量（N 200 mg·kg-1）均保持一致。菜園土壤裝盆前將石塊、不能粉碎的塊狀土和植物殘?bào)w剔除，自然風(fēng)干后充分混勻，過(guò)10 mm篩后裝盆。以每盆2 kg的量稱(chēng)取到托盤(pán)，再加入相應(yīng)的肥料成分，混勻后裝入直徑21 cm和高18 cm的花盆。在自然環(huán)境的溫室中陳化2周后，每盆種2株芥菜苗。將所有盆栽芥菜全部移到菜園中，在自然條件生長(zhǎng)，但菜園頂部需要遮雨，防止雨水落入盆中。澆水和管理與大田蔬菜生產(chǎn)一致，但不與其它蔬菜混種。在移苗后第15、30、45、60和75 d，利用自制的圓筒形金屬土鉆（直徑2 cm）分別采集盆栽的新鮮土壤，在每盆相隔一定距離下隨機(jī)采集4個(gè)土芯（四分法采集土壤樣品），在第75 d采集的土壤樣品用于細(xì)菌DNA的提取。

表2 各個(gè)施肥處理的簡(jiǎn)稱(chēng)和成分配比

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

采集的新鮮土壤去除碎石和植物根莖后混勻和過(guò)5 mm篩，放在-20℃冰箱備用。電子天平稱(chēng)取土壤溶于ddH2O，測(cè)pH的水土浸提比為2.5∶1，測(cè)土壤電導(dǎo)率（EC）的水土浸提比為5∶1[15]，在搖床（25℃，180 r·min-1）振蕩60 min，靜止30 min后取上清液測(cè)土壤pH和電導(dǎo)率，所用儀器分別是 Mettler Toledo SevenCompact TM pH meter（S210，Aldrich）和Mettler Toledo FiveEasy Plus（FE30K，Aldrich）。10 g土壤溶于100 mL 1 mol·L-1KCl，在搖床（25℃，180 rpm）振蕩60 min，先用普通定性濾紙過(guò)濾，過(guò)濾液再用0.45 μm微孔濾膜（M2637-M0.45 μm-100EA，aladdin）抽真空過(guò)濾，采用水浸提島津TOC儀SHIMADZU TOC-V CPH（OCT-1，Japan）測(cè)定土壤可溶性有機(jī)碳（DOC）和可溶性總氮（DON）[16]。

1.4 土壤細(xì)菌群落的測(cè)序分析

土壤細(xì)菌DNA的提取和PCR擴(kuò)增：用土壤細(xì)菌DNA提取試劑盒（EMP10-0050，朗司）提取土壤細(xì)菌的總DNA，瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop 超微量紫外分光光度計(jì)測(cè)試合格后，根據(jù)細(xì)菌的16S rRNA基因通用引物338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）進(jìn)行PCR擴(kuò)增16S rRNA基因V3～V4區(qū)的片段。PCR反應(yīng)體 系（50 μL）：2×Phanta Max Buffer 25 μL，dNTPs 1 μL，引物（10 μmol/L）各2 μL，DNA Polymerase 1 μL，DNA模板 1 μL（＜50 ng），ddH2O 18μL；PCR反應(yīng)程序：預(yù)變性95℃ 5 min；95℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 60 s，32個(gè)循環(huán)；72℃ 5 min；4℃保存。用2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)合格后送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司（https：//www.i-sanger.com/），進(jìn)行基于Illumina MiSeq平臺(tái)的高通量測(cè)序和分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有土壤細(xì)菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分析均基于上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司所提供的云服務(wù)平臺(tái)（https：//cloud.majorbio.com/）進(jìn)行，文中提到的數(shù)據(jù)分析方法和軟件參考其官方網(wǎng)站提供的資料和分析說(shuō)明。以“按最小樣本序列數(shù)”抽平數(shù)據(jù)處理，以mothur version v.1.30.1（http：//www.mothur.org/）計(jì)算多樣性指數(shù)（Alpha-diversity），UPGMA非加權(quán)組平均法計(jì)算樣本層級(jí)聚類(lèi)，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）比較數(shù)據(jù)多組間差異。使用non-parametric factorial Kruskal-Wallis（KW）sum-rank test和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）進(jìn)行LEfSe（linear discriminant analysis effect size）分析。土壤細(xì)菌原始序列已經(jīng)提交至NCBI SRA（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/），登錄號(hào)為PRJNA644150。數(shù)據(jù)分析用SPSS 23.0或者Excel 2019，圖表繪制用Excel 2019或OriginPro 2017 SR2。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理芥菜產(chǎn)量的變化

NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處 理 的 芥菜鮮樣平均重量分別為73.23、206.83、192.83、188.88、227.90和232.01 g·株-1（圖1A）。與NF處理相比，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的每株芥菜鮮樣增加幅度分別達(dá)到64.59%、62.03%、61.23%、67.87%和68.44%。65～75℃烘干96 h后，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的芥菜干樣平均重量分別為10.28、22.23、20.80、19.18、23.40和26.90 g·株-1（圖1B）。與NF處理相比，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的每株芥菜干樣平均重量增加幅度達(dá)到53.77%、50.60%、46.41%、56.09%和61.80%。不同的肥料處理能增加芥菜的產(chǎn)量，尤其是餐廚生物炭和其與無(wú)機(jī)化肥或者有機(jī)肥的組合增加芥菜的產(chǎn)量最為明顯。

圖1 不同肥料處理下芥菜產(chǎn)量的變化

2.2 不同肥料對(duì)土壤pH的影響

菜園土壤添加不同的肥料后，較NF處理，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤pH均下降（圖2），分別下降0.31、0.25、0.35、0.25和0.14。其中，餐廚生物炭（pH 5.19）處理下降的幅度最大，達(dá)到0.35；但BOF處理的土壤pH僅下降0.14。在 第75 d時(shí)，較NF處 理，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤pH分別下降0.32、0.03、0.34、0.21和0.17。在芥菜生長(zhǎng)75 d后，BOF處理的土壤pH也僅下降0.17。基于餐廚生物炭和含有機(jī)質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機(jī)肥處理并沒(méi)有加劇菜園土壤的酸化。

圖2 不同肥料處理對(duì)土壤pH的影響

2.3 不同肥料對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

土壤電導(dǎo)率（EC）表示土壤浸出液中陽(yáng)離子和陰離子的總量，反映土壤鹽分的狀況。CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤EC初始值分別為312.51、254.60、291.28、402.40和384.25 μS·cm-1，而NF處理的土壤EC初始值僅為76.35 μS·cm-1。CF、OF、KB、BCF和BOF處 理 的 土 壤EC初始值較NF處理分別增加236.16、178.25、214.93、326.05和307.9 μS·cm-1?？梢缘贸觯珺CF和BOF處理的土壤EC初始值在所有處理中達(dá)到最大值，而且較NF處理，土壤EC增加的值也最大。同時(shí)，BCF和BOF處理較NF、CF、OF和KB處理，土壤EC增加的幅度分別達(dá)到81.03%、22.34%、36.73%、27.61%和80.13%、18.67%、33.74%、24.19%。隨著芥菜的生長(zhǎng)，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤EC均呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)（圖3）。在芥菜生長(zhǎng)的第75 d，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤EC分別是23.46、24.92、33.03、6.02、22.22和26.72 μS·cm-1，較各個(gè)處理的土壤EC初始值，下降幅度分別達(dá)到69.28%、92.03%、87.03%、84.20%、94.48%和93.05%?？梢缘贸?，BCF和BOF處理的土壤EC下降幅度大于NF、CF、OF和KB處理。

圖3 不同肥料處理對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

2.4 不同肥料對(duì)土壤DOC和DON的影響

土壤可溶性有機(jī)碳（DOC）和可溶性總氮（DON）含量是反映土壤肥力的重要參數(shù)。添加化肥、有機(jī)肥、餐廚生物炭及其制備的肥料能有效提高菜園土壤的DOC和DON含量。NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的初始土壤DOC含量分別為113.53、117.73、157.66、122.87、121.32和138.30 mg·kg-1。CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DOC含量分別比NF處理增加了3.57%、27.99%、7.61%、6.42%和17.91%；OF和BOF處理增加土壤DOC含量的幅度最大（圖4A）。隨著芥菜的快速生長(zhǎng)，所有處理的土壤DOC含量均出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。第75 d時(shí)，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DOC含量分別下降40.52%、44.59%、53.86%、48.21%、45.60%和56.54%；較NF、CF、OF、KB和BCF處理，BOF處理的土壤DOC含量下降幅度最大。

NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的初始土壤DON含量分別為158.43、204.48、176.83、163.67、195.75和177.20 mg·kg-1；CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DON含量分別比NF處理提高22.52%、10.40%、3.20%、19.07%和10.59%。隨著芥菜的生長(zhǎng)，所有處理的土壤DON含量均呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)（圖4B）。第75 d時(shí)，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DON含量較初始值分別下降92.79%、90.67%、89.87%、89.47%、91.70%和91.30%。CF、OF、KB、BCF和BOF處 理 的 初始土壤DON含量和下降的幅度基本相同。

圖4 不同肥料處理對(duì)土壤DOC和DON的影響

2.5 土壤細(xì)菌群落的組成及其變化分析

在門(mén)（Phylum）水平上，菜園土壤的細(xì)菌有Proteobacteria（40.37%，為此菌的相對(duì)豐度，下 同）、Actinobacteria （20.31%）、Acidobacteria（14.99%）、Chloroflexi （8.20%）、Bacteroidetes（5.26%）、Gemmatimonadetes（3.23%）、Firmicutes（1.56%）、Rokubacteria（1.64%）、Verrucomicrobia（1.05%）和Cyanobacteria（0.86%），合計(jì)達(dá)到97.47%。其中Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes這5個(gè)細(xì)菌共占89.19%，是菜園土壤在門(mén)水平上的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌。層級(jí)聚類(lèi)分析結(jié)果（圖5）顯示，KB、BCF和BOF處理的細(xì)菌群落優(yōu)先聚合在一起（紅色的虛線矩形框表示），說(shuō)明餐廚生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥的細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)類(lèi)似。較NF處理，Actinobacteria和Bacteroidetes在KB、BCF和BOF處理的占比分別上升至25.51%、29.44%、24.41%和7.93%、7.08%、6.06%；Proteobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimonadetes則分別下降至40.35%、32.83%、37.44%，11.18%、12.05%、13.79%，5.75%、8.83%、8.11%和1.81%、2.01%、1.77%。

圖5 門(mén)水平上菜園土壤細(xì)菌的層級(jí)聚類(lèi)樹(shù)和相對(duì)豐度

在屬（Genus）水平上，菜園土壤的細(xì)菌有Subgroup_6（7.66%），Sphingomonas（7.25%）、Lysobacter（2.98%）、Arthrobacter（2.55%）、Gemmatimonadaceae（2.37%）、Gaiella（2.31%）、Massilia（2.18%）、Roseiflexaceae（2.04%）、RB41（2.04%）、Xanthobacteraceae（1.97%）等?？梢宰R(shí)別的細(xì)菌占55.15%，不能識(shí)別的細(xì)菌（others）占44.84%（圖6）。Sphingomonas、Lysobacter、Arthrobacter、Gemmatimonadaceae、Gaiella、Massilia、Roseiflexaceae和Xanthobacteraceae是菜園土壤屬水平可識(shí)別的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌。較NF處 理，Arthrobacter和Massilia在KB、BCF和BOF的占比分別上升至4.87%、9.89%、6.58%和3.69%、3.19%、2.21%；Sphingomonas、Gemmatimonadaceae、Gaiella和Roseiflexaceae則分別下降至5.49%、3.16%、6.86%，1.06%、1.13%、1.26%，0.09%、1.18%、1.44%和0.97%、1.43%、1.07%。

圖6 屬水平上菜園土壤細(xì)菌的群落組成和相對(duì)豐度

2.6 不同施肥處理土壤細(xì)菌種群的差異分析

菜園土壤細(xì)菌Arthrobacter（2.55%）、Flavobacterium（0.63%）、Gaiella（2.31%）和Roseiflexaceae（2.05%）在NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理間有顯著差異（P＜0.05），并且均是屬水平上豐度較高的可識(shí)別優(yōu)勢(shì)細(xì)菌（圖7）。菜園土壤添加肥料處理能使部分可識(shí)別優(yōu)勢(shì)細(xì)菌產(chǎn)生顯著差異，并且在不同的施肥處理下，其平均值百分比也表現(xiàn)出差異。

圖7 在屬水平上用單因素方差分析優(yōu)勢(shì)細(xì)菌在不同處理間的差異

2.7 土壤細(xì)菌群落的多樣性分析

Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)反映細(xì)菌群落的多樣性。Shannon指數(shù)越大，細(xì)菌群落多樣性越高，而Simpson指數(shù)越小，細(xì)菌群落多樣性越高。從Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)的變化可知，細(xì)菌的多樣性在添加不同肥料后均出現(xiàn)下降，但BOF處理的細(xì)菌多樣性均大于CF、OF、KB和BCF處理，增加的幅度分別為11.04%、5.94%、4.17%和3.83%（Shannon指數(shù)），較NF處理下降的幅度為2.31%。Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)顯示，細(xì)菌的豐富度僅在化肥處理出現(xiàn)下降，而OF、KB、BCF和BOF處理的細(xì)菌豐富度均出現(xiàn)增加，并且BOF處理的細(xì)菌豐富度增加幅度最大，較NF、CF、OF、KB和BCF處理增幅分別達(dá)到11.39%、12.00%、8.27%、7.59%和7.21%（Chao1指數(shù)）。6個(gè)處理的細(xì)菌種群覆蓋率均達(dá)到98.02%以上，基本覆蓋了菜園土壤的細(xì)菌種群（表3）。菜園土壤施用肥料能影響土壤細(xì)菌的多樣性和豐富度，而基于餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物的炭基有機(jī)肥對(duì)菜園土壤細(xì)菌多樣性和豐富度的促進(jìn)作用大于化肥、有機(jī)肥、餐廚生物炭和炭基復(fù)混肥處理。

表3 不同肥料處理的土壤細(xì)菌多樣性分析

2.8 土壤差異細(xì)菌群落的豐度分布

LEfSe分析是對(duì)樣品按照不同的分組條件進(jìn)行線性判別分析（LDA），實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品分組之間的比較，找出對(duì)樣品產(chǎn)生顯著性差異影響的細(xì)菌群落[19-20]。進(jìn)化分枝樹(shù)以不同顏色節(jié)點(diǎn)表示對(duì)組間差異存在顯著影響的細(xì)菌類(lèi)群；淡黃色節(jié)點(diǎn)表示對(duì)組間差異無(wú)顯著影響的細(xì)菌類(lèi)群（圖8）。LDA分析圖（線性回歸分析）顯示有顯著作用的細(xì)菌類(lèi)群，LDA分值越大，細(xì)菌豐度對(duì)差異效果影響越大（圖9）。以NF、KB、BCF和BOF處理作為研究對(duì)象，分析基于餐廚生物炭制備的肥料對(duì)菜園土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。屬水平下進(jìn)行的LEfSe 分析圖顯示不同組間差異存在顯著影響的細(xì)菌類(lèi)群在BOF處理中數(shù)量最多（粉紅色節(jié)點(diǎn)）；分類(lèi)單元LDA值大于3的差異指示細(xì)菌數(shù)量，NF處理有2個(gè)，KB處 理 有5個(gè)，BCF處 理 有6個(gè)，而B(niǎo)OF處理高達(dá)18個(gè)。BOF處理差異貢獻(xiàn)最大的指示細(xì)菌有8個(gè)（LDA＞3.50）：Ensifer、Cytophagales、Devosia、Devosiaceae、Microscillaceae、Microvirga、Caulobacteraceae和Caulobacterales，其中Microvirga（0.69%）、Ensifer（0.61%）、Devosia（0.29%）和Devosiaceae（0.29%）屬于可識(shí)別豐度較高的細(xì)菌。炭基有機(jī)肥施用于菜園土壤能顯著增加差異指示細(xì)菌個(gè)數(shù)，從而增加土壤細(xì)菌的豐度。

圖8 餐廚生物炭及其炭基有機(jī)肥菌類(lèi)群的LEfSe進(jìn)化分枝環(huán)形圖

圖9 LDA線性判別分析圖（LDA＞3.00）

3 討論

3.1 餐廚生物炭、炭基肥對(duì)菜園土壤理化性質(zhì)的影響

生物炭通過(guò)自身的特性和吸附交換作用改變土壤的電導(dǎo)率、pH和通氣性等理化性質(zhì)[21-22]?？扇苄杂袡C(jī)碳和可溶性總氮是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分和衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，其含量直接影響土壤肥力的高低，土壤不同的利用方式可導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的變化，進(jìn)而影響土壤養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化[23-24]。土壤pH、可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮可能受施肥種類(lèi)的影響。因此，需要研究化肥、有機(jī)肥、餐廚生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理對(duì)菜園土壤pH、電導(dǎo)率、可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮的影響，以及基于餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物的炭基肥是否可以提升菜園土壤的肥力。菜園土壤的pH為6.16，屬于酸性程度較低的土壤。較不施肥處理，化肥、有機(jī)肥、餐廚生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理的pH均出現(xiàn)下降（下降范圍0.14～0.35），使菜園土壤變得更加酸化。但在所有處理中，炭基有機(jī)肥處理對(duì)菜園土壤酸化的影響最小，其pH初始值僅下降0.14，在芥菜生長(zhǎng)到第75 d也只下降0.17，并不加劇菜園土壤的酸化。炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理的土壤電導(dǎo)率值最大，分別達(dá)到402.4和384.25 μS·cm-1，較化肥、有機(jī)肥和餐廚生物炭處理增加幅度分別達(dá)到28.76%、58.05%、38.15%和22.95%、50.91%、31.91%；到芥菜生長(zhǎng)75 d時(shí)，炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理的土壤電導(dǎo)率下降幅度達(dá)到94.48%和93.05%，超過(guò)化肥、有機(jī)肥和餐廚生物炭處理的92.03%、87.03%和84.20%?；诓蛷N生物炭和含有機(jī)質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機(jī)肥可顯著增加菜園土壤鹽分離子的總量。隨著芥菜的生長(zhǎng)，土壤電導(dǎo)率值出現(xiàn)快速下降，并在75 d后下降到接近不添加任何肥料的水平，說(shuō)明炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理的鹽分離子在芥菜生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮著作用。與化肥、餐廚生物炭和炭基復(fù)混肥處理相比，有機(jī)肥和炭基有機(jī)肥處理的可溶性有機(jī)碳增加幅度分別達(dá)到33.91%、28.31%、29.95%和17.47%、12.56%、13.99%。炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理較餐廚生物炭處理可溶性總氮增加了19.60%和8.26%。炭基有機(jī)肥處理能增加菜園土壤可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮的含量。隨著芥菜的生長(zhǎng)，土壤可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮含量呈現(xiàn)快速下降趨勢(shì)，在60～75 d后接近不添加任何肥料處理的水平，下降的幅度分別達(dá)到45.59%、56.54%和91.71%、91.31%。說(shuō)明炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理增加的可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮在芥菜生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮著作用。從土壤電導(dǎo)率、可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮含量的增加和隨著芥菜的生長(zhǎng)而大幅度下降可以看出，基于餐廚生物炭和含有機(jī)質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機(jī)肥可提升菜園土壤的肥力水平。

3.2 餐廚生物炭、炭基肥對(duì)菜園土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

生物炭可通過(guò)改變土壤的理化性質(zhì)，從而改善土壤微生物的生存環(huán)境[25]和影響土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)[26-27]。菜園土壤添加生物炭能顯著提高土壤微生物的豐富度和均勻度[19-20]，其中細(xì)菌的數(shù)量有明顯增幅[28-29]?；ㄉ鷼ど锾渴┯糜诜N植小白菜的菜園土壤可改變土壤pH、土壤酶活性和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)[30]。但生物炭對(duì)菜園土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用與生物炭類(lèi)型、土壤性質(zhì)和與何種物質(zhì)混合有密切的關(guān)系[31]。因此，需要研究以化肥、餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基肥對(duì)菜園土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。Shannon指數(shù)和Chao1指數(shù)的數(shù)值顯示，與化肥、有機(jī)肥、餐廚生物炭和炭基復(fù)混肥處理相比，炭基有機(jī)肥處理增加的細(xì)菌多樣性和豐富度幅度分別達(dá)到11.04%、5.94%、4.17%、3.83% 和12.01%、8.28%、7.59%、7.21%。較其它添加肥料處理，炭基有機(jī)肥處理增加細(xì)菌多樣性和豐富度的幅度均最大。餐廚生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理的細(xì)菌種群相類(lèi)似，但菜園土壤差異指示細(xì)菌的數(shù)量，炭基有機(jī)肥處理高達(dá)18個(gè)，大幅超過(guò)餐廚生物炭處理的5個(gè)和炭基復(fù)混肥處理的6個(gè)。炭基有機(jī)肥處理獲得的菜園土壤差異指示細(xì)菌豐度顯著超過(guò)餐廚生物炭和炭基復(fù)混肥處理。基于餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物的炭基有機(jī)肥處理對(duì)菜園土壤細(xì)菌多樣性和豐富度增加幅度超過(guò)餐廚生物炭和炭基復(fù)混肥處理，對(duì)菜園土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)影響更大。

3.3 餐廚生物炭、炭基肥對(duì)芥菜產(chǎn)量的影響

田間試驗(yàn)顯示，施入花生殼生物炭可增產(chǎn)蔬菜（上海青、油麥菜和生菜）產(chǎn)量7.9%～96.5%，連續(xù)種植多茬蔬菜后，蔬菜產(chǎn)量仍增加18.7%，生物炭在蔬菜種植上具有增產(chǎn)作用[32]。有機(jī)肥+生物炭可促進(jìn)菜心生長(zhǎng)，增加蔬菜產(chǎn)量和改善菜薹品質(zhì)，有機(jī)菜田配施生物炭可促進(jìn)蔬菜的生長(zhǎng)和增加菜心株高、葉片數(shù)和葉圍面積[33]。餐廚生物炭（KB）單獨(dú)添加到菜園土壤，與其它處理相比（除了對(duì)照組NF），芥菜的產(chǎn)量（鮮樣重和干樣重）均是最低值。餐廚生物炭能增加芥菜的產(chǎn)量，但增加的幅度不如無(wú)機(jī)肥和有機(jī)肥處理。BCF和BOF芥菜的產(chǎn)量均是最高。BCF和BOF處理組鮮樣平均重量高于其它處理組，增幅達(dá)到3.28%～6.64%。BCF和BOF處理組干樣平均重量明顯高于化肥（CF）、有機(jī)肥（OF）和KB處理，增幅高達(dá)8.13%～9.68%。餐廚生物炭與肥料（無(wú)機(jī)化肥和有機(jī)肥）的組合，不但可以改善單獨(dú)添加餐廚生物炭時(shí)芥菜產(chǎn)量增幅較低，并且有效增加芥菜的生物有效量（干樣重）。餐廚生物炭與肥料的復(fù)配處理可增加芥菜產(chǎn)量，對(duì)種植芥菜具有應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論

基于餐廚生物炭和含有機(jī)質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機(jī)肥的施用不僅可以提高芥菜的產(chǎn)量，而且可以增加土壤可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮的含量，有利于提高菜園土壤的肥力。

餐廚生物炭、炭基復(fù)混肥和炭基有機(jī)肥處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但炭基有機(jī)肥較餐廚生物炭和炭基復(fù)混肥，不僅整體上提高了菜園土壤細(xì)菌多樣性和豐富度，還能大幅增加菜園土壤差異指示細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)菜園土壤細(xì)菌生長(zhǎng)具有更強(qiáng)的促進(jìn)作用。

利用化肥、餐廚生物炭和含有機(jī)質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備肥料，并在菜園土壤種植芥菜，需要同時(shí)提升土壤肥力和增加土壤細(xì)菌豐度時(shí)，炭基有機(jī)肥處理更具優(yōu)勢(shì)。