短期生物炭添加对不同类型土壤细菌和氨氧化微生物的影响

摘要

[目的]氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的关键环节.本试验旨在研究在我国不同类型土壤中添加花生壳生物炭对细菌和氨氧化作用的影响,为生物炭的推广使用提供理论依据.[方法]试验以黄棕壤、潮土、黑土为供试土壤,通过短期培养试验,利用16SrRNA测序研究生物炭对不同类型土壤氨氧化微生物、细菌群落结构以及相关酶基因表达量的影响.每种土壤设置4个处理:CK(不施用化肥和生物炭),F(单施化肥),C(单施2％花生壳生物炭),FC(施用化肥+2％花生壳生物炭).[结果]施用生物炭后(C、FC)酸性土壤pH显著提高了0.5-1.0个单位,但碱性土壤pH显著降低了0.5-0.6个单位;单施生物炭(C)造成黄棕壤的微生物丰富度和多样性显著提高,潮土在单施生物炭(C)时仅显著提高了土壤的微生物多样性指数,在黑土中施用生物炭和化肥都未显著改变土壤微生物的丰富度和多样性;在3种土壤中氨氧化细菌的丰度皆高于氨氧化古菌,测得的氨氧化细菌的OTU丰度约为氨氧化古菌的8.1倍;生物炭和化肥并未显著改变奇古菌门中的OTU丰度,却对β和Y变形菌中的OTU丰度产生了显著性影响;3种土壤的氨氧化细菌都以β变形菌为主,约占60％;另外,生物炭的施用(C、FC)在PC1 (40.4％)上显著改变了黄棕壤的微生物群落结构,在PC1(42.3％)和PC2 (21.3％)上都显著改变了潮土的微生物群落结构;施用生物炭后(C、FC),短期内潮土中氨合成相关酶基因表达量显著降低14.7％-39.9％,氨氧化古菌丰度在单一施炭(C)和化肥与生物炭同施(FC)时分别降低了70.5％和48.7％.[结论]施用生物炭后,短期内显著改变了黄棕壤和潮土的微生物群落结构,并明显抑制了潮土的氨氧化作用.