摘要
生物炭，是有机废料资源化利用的产物，被广泛地用作土壤改良剂，近年来人类对耕地的破坏和不合理利用，使黑土有机质含量下降，耕性变差，影响了农业生产。本研究通过长期定位室外培养试验，在2016年5月，对高、低两种不同有机质含量黑土中施加不同质量比:0.5％、1.5％、2.5％的玉米秸秆生物炭，测定在生物炭添加后28个月(2018年)及40个月(2019年)，土壤有机碳、各组分的含量，以及土壤细菌群落的结构特征及组成差异，研究生物炭加入后不同时间段对土壤有机碳库和细菌群落多样性的影响，以及土壤有机碳组分与细菌群落之间的相关性，为生物炭对黑土的改良提供理论参考。结果表明: 生物炭显著提高了低、高有机质土壤总有机碳含量，并随生物炭添加量的增大而增加，2.5％生物炭处理对土壤总有机碳含量的提升效果最显著，在添加40个月(2019年)后，生物炭对低有机质土壤总有机碳含量的提高比例更大，提高了53.0％。添加生物炭可以增加低、高有机质含量黑土土壤颗粒有机碳、矿物结合态有机碳和惰性有机碳的含量，且随生物炭添加比例的增大而增加，2.5％生物炭处理影响最显著。在施加生物炭40个月(2019年)后，土壤总有机碳含量下降，但土壤有机碳中的稳定性有机碳，如土壤矿物结合态有机碳和惰性有机碳含量增加，生物炭提高了土壤有机碳的稳定性，对土壤有机碳的矿化有负激发效应。 添加生物炭40个月(2019年)后，低有机质土壤细菌OTU数量减少，α多样性指数随生物炭添加量的增加，先减小后增大，生物炭提高了高有机质土壤细菌OTU数量和α多样性指数，随生物炭添加比例的增大，先增加后减少，0.5％生物炭处理影响显著。高有机质土壤细菌群落的OTU数量和多样性均低于低有机质土壤。在门水平上，两种有机质含量黑土中相对丰度＞1％的菌门类别有所不同，不同之处在高有机质土壤中的厚壁菌门和糖化菌门，低有机质土壤中的蓝藻菌门和硝化螺旋菌门，土壤优势细菌均为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门。在纲水平上，两种不同有机质含量黑土中的主要优势菌纲为α-变形菌纲、芽单胞菌纲、放线菌纲、β-变形菌纲和δ-变形菌纲，1.5％生物炭处理显著降低了低有机质土壤中α-变形菌纲的丰度。高有机质土壤优势细菌的丰度在门水平和纲水平上均高于低有机质土壤。 土壤有机碳组分和细菌群落的相关性分析表明，低有机质土壤中的芽单胞菌门和土壤TOC、MOC和ROC有显著相关性，绿湾菌门和土壤MOC有显著相关性。土壤微生物量碳与高有机质土壤细菌Chao1、ACE和系统发育多样性指数呈显著正相关。土壤微生物量碳是影响高有机质土壤细菌群落多样性的主要因子。 总的来说，生物炭在添加较长时间后，增加了土壤中稳态有机碳的含量，提高了土壤有机碳的稳定性，减少了土壤有机碳的矿化，增强了土壤的固碳能力，添加适量生物炭对低有机质黑土有机碳含量有改良作用，生物炭提高了高有机质含量黑土土壤细菌群落的多样性。
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