煙稈炭基肥對植煙土壤氮組分及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

摘要：【目的】研究不同用量煙稈炭基肥對植煙土壤氮組分及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，以期為煙稈炭基肥在農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及植煙土壤氮素固持提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坎捎锰镩g試驗，設(shè)對照（CK，不施肥）、煙草專用肥 （F，750 kg/ha）、低量煙稈炭基肥（LBF，525 kg/ha）、中量煙稈炭基肥（MBF，1050 kg/ha）和高量煙稈炭基肥（HBF， 1575kg/ha）共5個處理，其中MBF與F處理的氮（N）、磷（P）、鉀（K）養(yǎng)分含量相同。煙葉成熟期采集表層土壤樣品測 定土壤氮含量、酶活性及微生物相關(guān)指標，分析不同用量煙稈炭基肥處理對土壤有機氮和無機氮含量、土壤氮循環(huán)酶 活性及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。【結(jié)果】與CK相比，施用煙稈炭基肥顯著提高了土壤的全氮、可溶性有機氮、顆粒有機氮及銨態(tài)氮含量（Plt;0.05，下同），且各指標隨煙稈炭基肥用量的增加而提高；同等肥力下，與F處理相比，MBF和HBF 處理的全氮含量提高5.41%和7.43%、可溶性有機氮含量提高35.65%和62.45%，顆粒有機氮含量提高26.83%和 37.71%，銨態(tài)氮含量提高109.59%和200.65%。與CK相比，LBF、MBF和HBF處理的過氧化氫酶活性分別顯著提高22.13%、35.66%和48.43%，脲酶活性分別顯著提高37.72%、45.50%和62.08%；與F處理相比，MBF和HBF處理的過氧化氫酶活性分別顯著提高21.29%和32.70%，脲酶活性分別顯著提高5.33%和17.33%。施用肥料后土壤微生物量氮含 量顯著提高，各處理由高到低排序為HBFgt;MBFgt;LBFgt;Fgt;CK，LBF、MBF和HBF處理的微生物量氮含量較F處理分別 提高31.83%、44.32%和59.84%。施用煙稈炭基肥增加了土壤細菌群落豐富度和多樣性，且與施用量有關(guān)，其中HBF處理的Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)最高，較CK分別顯著提高4.38%和5.92%，較F處理分別顯著提高2.68%和3.46%。施 用煙稈炭基肥也影響了細菌群落組成，與CK相比，LBF、MBF和HBF處理的變形菌門（Proteobacteria）相對豐度降低 11.14%～15.16%，放線菌門（Actinobacteria）相對豐度提高6.50%～10.89%，根微菌屬（Rhizomicrobium）相對豐度提高 177.00%～203.00%。冗余分析結(jié)果表明，土壤全氮、可溶性有機氮、顆粒有機氮和銨態(tài)氮含量及脲酶和過氧化氫酶活 性與放線菌門、單糖菌門（Saccharibacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）呈正相關(guān)，與變形菌門、綠彎菌門（Chloroflexi）、硝 化螺旋菌門（Nirospirae）呈負相關(guān)。【結(jié)論】施用煙稈炭基肥可提高土壤氮組分含量，調(diào)節(jié)細菌群落結(jié)構(gòu)，以中、高量煙 稈炭基肥處理效果較優(yōu)。同等肥力下，施用煙稈炭基肥的效果優(yōu)于煙草專用肥。在實際生產(chǎn)中考慮到生產(chǎn)成本及 施用效果，以中量煙稈炭基肥處理（1050kg/ha）較適合。

關(guān)鍵詞：煙稈炭基肥；氮組分；酶活性；微生物群落結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S154

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1191（2024）04-0932-10

Effects of tobacco stem biochar based fertilizer on nitrogen composition and microbial community structure of tobacco planting soil

LIU Dong-ming1.2， GUO Yu-xuan1.2， TONG Chen-xiao12， WEI Yuan-hui12，

YANG Xi1.2， MAO Yan-ling1.2.3*

（1College of Resources and Environment， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China;

2University Key Lab of Soil Ecosystem， Health and Regulation of Fujian， Fuzhou， Fujian 350002， China; 3Fujian Colleges and University Engineering Research Institute of Conservation amp; Utilization of Natural Bioresources，

Fuzhou， Fujian 350002， China）

Abstract：[Objective ]In order to provide scientific basis for the application of tobacco stem biochar based fertilizer in agricultural production and nitrogen retention in tobacco planting soil， the effects of different amounts of tobacco stem biochar based fertilizer on nitrogen composition and microbial community structure were studied. 【Method】Through the field experiment， five treatments were set up： control （CK， no fertilization）， tobacco special fertilizer （F， 750 kg/ha）， low amount of tobacco stem biochar based fertilizer （LBF，525 kg/ha）， medium amount of tobacco stem biochar based fertilizer （MBF， 1050 kg/ha） and high amount of tobacco stem biochar based fertilizer （HBF，1575 kg/ha）. The contents of nitrogen （N）， phosphorus （P） and potassium （K） treated by MBF and F were the same. Soil nitrogen content， en- zyme activity and microbial related indexes were determined from surface soil samples at the mature stage of tobacco leaves. The effects of different amounts of tobacco stem biochar based fertilizer treatment on soil organic nitrogen and in- organic nitrogen content， soil nitrogen cycling enzyme activity and microbial community structure were analyzed. 【Re- sultJCompared with CK， the contents of total nitrogen， soluble organic nitrogen， particulate organic nitrogen and ammo- nium nitrogen in soil were significantly increased （Plt;0.05， the same below）， and each index increased with the increase of the amount of biochar based fertilizer. Under the same fertility， total nitrogen content increased by 5.41% and 7.43%， soluble organic nitrogen content increased by 35.65% and 62.45%， particulate organic nitrogen content increased by 26.83% and 37.71%， ammonium nitrogen content increased by 109.59% and 200.65% respectively in MBF and HBF treatments compared with F treatment. Compared with CK， catalase activity of LBF， MBF and HBF treatment was sig- nificantly increased by 22.13%， 35.66% and 48.43%， and urease activity was significantly increased by 37.72%， 45.50% and 62.08%， respectively. Compared with F treatment， the catalase activity of MBF and HBF treatments was significantly increased by 21.29% and 32.70%， and urease activity was significantly increased by 5.33% and 17.33%， respectively. Af- ter the application of fertilizers， the soil microbial biomass nitrogen content significantly increased. The order of each treatment was HBFgt;MBFgt;LBFgt;Fgt;CK. The microbial biomass nitrogen content of LBF， MBF， and HBF treatments in- creased by 31.83%， 44.32%， and 59.84% compared to F treatment， respectively. The application of tobacco stem biochar based fertilizer increased the richness and diversity of soil bacterial communities， which was related to the application amount. Among them， the Chaol index and Shannon index of HBF treatment were the highest， significantly increased by 4.38% and 5.92% compared to CK， and significantly increased by 2.68% and 3.46% compared to F treatment， respec- tively. The application of tobacco stem biochar based fertilizer also affected the composition of bacterial communities.Compared with CK， LBF， MBF， and HBF treatments reduced the relative abundance of Proteobacteria by 11.14%-15.16%， increased the relative abundance of Actinobacteria by 6.50%-10.89%， and increased the relative abundance of Rhizomicrobium by 177.00%-203.00%. The redundancy analysis results indicated that the soil total nitrogen， soluble organic nitrogen， ammonium nitrogen， particulate organic nitrogen contents， urease and catalase activities were positively correlated with Actinobacteria， Saccharibacteria and Firmicutes， but negatively correlated with Proteobacteria， Chloroflexi and Nitrospirae. 【Conclusion]Applying tobacco stem biochar based fertilizer can increase soil nitrogen component， regulate bacterial community structure， and the treatment effect of medium and high amounts of tobacco stem biochar based fertilizer is better. Under the same fertility， the effect of applying tobacco stem biochar based fertilizer is better than that of tobacco specific fertilizer. In actual production， considering production costs and application effects， it is more suitable to use a medium amount of tobacco stem biochar based fertilizer treatment （1050 kg/ha）.

Key words： tobacco stem biochar based fertilizer; nitrogen components; enzyme activity; microbial community structure

Foundation items： Central Finance Forestry Technology Promotion Demonstration Project of China （Min 〔2023〕 TG25）; Research Special Fund Project of Fujian Department of Finance （KKY22005XA）; Science and Technology Inno- vation Special Fund Project of Fujian Agriculture and Forestry University （KFB23111A）

0 引言

【研究意義】土壤氮素包括有機氮和無機氮，其 中有機態(tài)氮是土壤氮庫的主要存在形態(tài)，對土壤肥 力、氮素循環(huán)及環(huán)境保護起重要作用（李玥等， 2017），而植物吸收氮肥則以無機氮形式為主（黃永 東等，2018）。不同形態(tài)土壤氮組分在土壤氮循環(huán)中 的作用存在差異，微生物群落在土壤氮素的轉(zhuǎn)化過 程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，影響土壤中氮素的形態(tài)和含量 （戚瑞敏等，2019）。目前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的氮肥主要是無機氮，易發(fā)生反硝化作用、氨揮發(fā)、淋溶和徑流損失導(dǎo)致氮肥大量流失，存在土壤供氮能力不足、環(huán)境污染等一系列問題。生物炭作為一種新型的土壤改良劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用（何玉亭等，2016；彭紅宇等，2022；王志丹等，2022），近年來在植煙土壤改良和煙草品質(zhì)改善方面也應(yīng)用較多（聶天宏等，2018；張汴泓等，2022；戴華鑫等，2023）。以生物炭為載體制備而成的生物炭基肥作為一種新型緩釋肥料也受到廣泛關(guān)注（黃永東等，2018；陳懿等，2020；張毅等，2023）。我國是煙草種植大國，每年有大量煙稈產(chǎn)生，以煙稈廢棄物為載體制備生物炭基肥，有利于煙草廢棄物資源化利用（朱德倫等，2023），且煙稈炭基肥養(yǎng)分含量較高（聶天宏等，2018），含有較多礦質(zhì)元素，更適用于植煙土壤改良（何玉亭等，2016）。因此，研究煙稈炭基肥對土壤氮組分和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，對于減少氮肥投入、增加土壤固氮能力具有重要意義。【前人研究進展】在土壤中添加生物炭基肥有利于改善土壤環(huán)境、提高土壤養(yǎng)分含量和作物品質(zhì)（汪坤等，2021；張毅等，2023），也可提高土壤酶活性及改善微生物群落結(jié)構(gòu)（常棟等，2018）。李玥等（2017）研究連續(xù)定位施用炭基肥對土壤有機氮的影響，結(jié)果表明生物炭基肥顯著提高了土壤全氮、酸解銨態(tài)氮和氨基酸態(tài)氮含量，且氮含量隨炭基肥施用量的增加而提高。黃永東等（2018）、樊鵬飛等（2020）的研究均表明施用生物炭基肥可提高土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。陳懿等（2020）研究表明，施用秸稈炭基肥較常規(guī)肥料可顯著提升土壤細菌和真菌數(shù)量，并對土壤脲酶和過氧化氫酶活性有提升效果。Zhang等（2020）研究表明，添加生物炭基肥可增加土壤細菌豐度，并能提高煙葉品質(zhì)。胡坤等（2021）研究表明，添加煙稈炭基肥提高了土壤淀粉酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性。吳鳳英等（2023）研究2種不同生物炭基肥對土壤碳氮組分及微生物的影響，結(jié)果表明二者均能提高土壤碳氮組分含量，并改善微生物群落結(jié)構(gòu)。朱德倫等（2023）研究表明，施用煙稈炭基肥改變了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)，土壤細菌Chao1指數(shù)降低，Shannon指數(shù)升高。吳東等（2023）研究減氮條件下生物炭基肥對土壤養(yǎng)分及微生物的影響，結(jié)果表明添加生物炭基肥顯著促進烤煙生長，提高了土壤養(yǎng)分含量，改善了土壤功能細菌群落結(jié)構(gòu)。【本研究切入點】目前關(guān)于生物炭基肥的研究主要集中在其對土壤養(yǎng)分及作物品質(zhì)的影響方面，而針對生物炭基肥施用量對土壤無機氮和有機氮組分的影響及氮組分與土壤微生物之間相互關(guān)系的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過施用不同用量煙稈炭基肥，分析植煙土壤氮組分、酶活性及微生物群落結(jié)構(gòu)的變化，探討煙稈炭基肥對植煙土壤氮組分的影響及氮組分與土壤微生物的相互關(guān)系，為煙稈炭基肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及植煙土壤氮素固持提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗于2022年在福建省三明市洋中鎮(zhèn)（26°17'3\"N，118°29'12\"E）進行。試驗地屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，無霜期295d，年均降水量1650mm，年均氣 溫19.2℃。土壤為水稻土，主要理化性狀：pH5.37、 有機質(zhì)26.36 g/kg、全氮1.45g/kg、全磷1.04 g/kg、全鉀 9.85g/kg、堿解氮69.52mg/kg、有效磷159.15mg/kg、速效鉀139.18mg/kg。

1.2試驗材料

大田試驗供試煙草品種為翠碧一號；肥料為煙 草專用肥（N：P2O；：K2O=12：7：22）；煙稈生物炭制備 溫度為500℃，保留2h，養(yǎng)分含量：全氮2.2%、全磷0.7%、全鉀5.1%。生物炭與硫酸銨（N21%）、磷酸二銨（N18%、P2O546%）和硫酸鉀（K2O50%）按煙草專 用肥養(yǎng)分比例混合制成煙稈炭基肥。

1.3試驗方法

試驗設(shè)5個處理：（1）對照（CK），不施肥；（2）煙草專用肥處理（F），施用煙草專用肥750kg/ha；（3）低量煙稈炭基肥處理（LBF），施用煙稈炭基肥525kg/ha；（4）中量煙稈炭基肥處理（MBF），施用煙稈炭基肥1050kg/ha；（5）高量煙稈炭基肥處理（HBF），施用煙稈炭基肥1575kg/ha。其中，MBF與F處理的氮（N）、磷（P）、鉀（K）養(yǎng)分含量相同。每處理設(shè)置3個面積為13m2的小區(qū)。種植前先將生物炭基肥和 煙草專用肥施入土壤，然后在每小區(qū)移栽20株生長 良好的煙苗。煙葉成熟期（移栽后100d），以S形法 采集各小區(qū)表土層（0～20cm）土壤，混勻后剔除雜 物，將土壤鮮樣分為2份，1份用于可溶性有機碳、銨 態(tài)氮和硝態(tài)氮含量及酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)測定； 另1份土樣風(fēng)干后過篩，用于土壤全氮和顆粒有機 氮含量測定。

1.4測定項目及方法

土壤全氮含量使用高精度碳氮元素分析儀 （美國LECO公司）進行測定；土壤可溶性有機氮含量采用土水比1：10浸提后，用TOC分析儀（日本 SHIMADZU公司）測定；土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量 采用FLOWSYS流動分析儀（意大利Systea公司）測定；土壤顆粒有機氮含量采用濕篩法，通過5g/L六 偏磷酸鈉分散，烘干后用高精度碳氮元素分析儀測 定；土壤微生物量氮含量通過氯仿熏蒸法測定（魯如 坤，2000）；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀比色 法測定，土壤脲酶活性采用靛酚比色法測定（關(guān)松 蔭，1986）。

土壤細菌群落通過16SrRNA高通量測序檢測：土壤微生物組總DNA提取采用Power Soil DNA試劑盒（美國Mo Bio Laboratories公司，PCR擴增采用Q5高保真DNA聚合酶（美國New England Biolabs， Inc.公司），利用16S V3～V4區(qū)為引物進行PCR擴增，采用1%瓊脂糖凝膠電泳進行PCR擴增產(chǎn)物檢測，采用凝膠回收試劑盒（美國Axygen公司）對目標片段進行回收。參照電泳初步定量結(jié)果，將PCR擴增回收產(chǎn)物進行熒光定量，熒光試劑為Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit，定量儀器為FLx800 Fluoresce Microplate Reader（美國BioTek公司）。通 過Illumina MiSeq PE300進行細菌的高通量測序（北京奧維森基因科技有限公司），使用QIME軟件，用UCLUST序列比對工具，獲得的序列按97%序列相似度進行歸類和操作分類單元（OTU）劃分，并選取 每個OTU中豐度最高的序列作為該OTU的代表序 列，細菌的基因數(shù)據(jù)庫采用Greengenes。通過高通量測序測定16S RNA，每個土壤樣本測定3個重復(fù)。

1.5統(tǒng)計分析

土壤氮組分、土壤細菌豐度采用Excel2019制 表、繪圖，土壤酶活性、微生物量氮和細菌多樣性采 用Origin 2022繪圖，冗余分析使用Canoco5繪圖，使用SPSS26.0進行單因素方差分析和SNK法進行 顯著性檢驗。

2結(jié)果與分析

2.1不同煙稈炭基肥用量對土壤氮組分的影響

由表1可知，與CK相比，施用不同用量煙稈炭 基肥均可提高土壤全氮及氮組分含量，且隨著煙稈 炭基肥施用量增加，土壤全氮及氮組分含量呈逐漸 增加趨勢。其中，MBF和HBF處理的全氮含量無顯著差異（Pgt;0.05，下同），但二者均顯著高于其他處理（Plt;0.05，下同），較CK分別提高12.23%和14.39%，較F處理分別提高5.41%和7.43%；LBF、MBF和HBF處理均較CK顯著提高了可溶性有機氮、顆粒有機氮和銨態(tài)氮含量；相對于F處理，MBF和HBF 的土壤氮組分均存在顯著差異，其中可溶性有機氮 含量分別提高35.65%和62.45%，顆粒有機氮含量分 別提高26.83%和37.71%，銨態(tài)氮含量分別提高109.59%和200.65%，而硝態(tài)氮含量分別降低44.81% 和32.89%；相對于MBF處理，HBF處理的可溶性有 機氮和銨態(tài)氮分別顯著提高19.76%和43.44%，而顆 粒有機氮和硝態(tài)氮含量無顯著差異。同等肥力下， 與F處理相比，MBF處理的有機氮和銨態(tài)氮含量均 顯著提高，硝態(tài)氮含量顯著降低。

由圖1可看出，施用煙稈炭基肥后，土壤中無機 氮占比隨著施用量的增加而提高，LBF、MBF和HBF處理的土壤無機氮占比較CK分別增長1.3、2.0 和3.7倍。

2.2不同煙稈炭基肥用量對土壤酶活性的影響

土壤過氧化氫酶可分解土壤中的過氧化氫，有效防止其對作物根部產(chǎn)生不利影響；脲酶是土壤中重要的氮循環(huán)酶之一，有助于將有機氮轉(zhuǎn)化為有效氮。由圖2可看出，施用煙稈炭基肥對土壤過氧化氫酶和脲酶活性均表現(xiàn)出促進作用。隨著煙稈炭基肥施用量的增加，過氧化氫酶和脲酶活性逐漸提高，不同用量的煙稈炭基肥處理間脲酶活性有顯著差異，而過氧化氫酶活性差異不顯著。與CK相比，LBF、MBF和HBF處理的土壤過氧化氫酶活性分別顯著提高22.13%、35.66%和48.43%，脲酶活性分別顯著提高37.72%、45.50%和62.08%。與F處理相比，MBF和HBF處理的土壤過氧化氫酶活性分別顯著提高21.29%和32.70%，脲酶活性分別顯著提高5.33%和17.33%，而LBF處理的土壤過氧化氫酶和脲酶活性與F處理無顯著差異。同等肥力下，與F處理相比，MBF處理顯著提高了土壤過氧化氫酶和脲酶活性。

2.3不同煙稈炭基肥用量對土壤微生物量氮含量的影響

由圖3可看出，施用肥料后土壤微生物量氮含量顯著提高，各處理由高到低排序為 HBFgt;MBFgt;LBFgt;Fgt;CK，且處理間差異均達顯著水平。LBF、MBF和HBF處理的微生物量氮含量較F處理分別提高 31.83%、44.32%和59.84%。同等肥力下，與F處理相比，MBF處理微生物量氮含量顯著提高。

2.4不同煙稈炭基肥用量對土壤細菌多樣性的影響

細菌Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)反映土壤中細菌的數(shù)量和種類，是土壤微生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要性 指標。由圖4可看出，施用煙稈炭基肥后土壤細菌 群落豐富度和多樣性相對于CK和F處理有所提高，且與施用量有關(guān)，其中HBF處理的土壤細菌Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)最高，較CK分別顯著提高4.38%和5.92%，較F處理分別顯著提高2.68%和3.46%。同等肥力下，與F處理相比，MBF處理的Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)均有所增加，但差異未達 顯著水平。

土壤微生物群落Beta多樣性常用于比較不同處 理土壤在物種多樣性方面的相似程度。由圖5可看 出，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）揭示了43.57%的變異，其中PC1貢獻率為32.95%；各處理間空間差異明顯，LBF、MBF和HBF處理分布在第一象限，相似度較高，而CK和F處理在PC2處離散程度較高，LBF、MBF和HBF處理與CK和F處理存在明顯分布差異。同等肥力下，MBF處理與F處理 分散程度較高，差異明顯，說明施用煙稈炭基肥能明 顯影響土壤微生物群落組成。

2.5不同煙稈炭基肥用量對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響

各處理土壤中細菌門水平相對豐度排前10的優(yōu)勢菌群分布如圖6所示，從高到低依次為變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、芽單胞菌門（Gemmatimonade-tes）、綠彎菌門（Chloroflexi）、硝化螺旋菌門（Nitrospirae）、單糖菌門（Saccharibacteria）、厚壁菌門（Fir-micutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）和儉菌總門（Parcubacteria）。各處理變形菌門相對豐度含量依次為CKgt;LBFgt;Fgt;MBFgt;HBF，且隨煙稈炭基肥施用量增加，變形菌門相對豐度逐漸降低，LBF、MBF 和HBF處理的變形菌門相對豐度較 CK降低11.14%～15.16%;3個煙稈炭基肥處理的硝化螺旋菌門和擬桿菌門相對豐度也呈下降趨勢，分別下降1.87%～2.17% 和0.14%～0.56%，而放線菌門、單糖菌門和酸桿菌門相對豐度有明顯提升，分別提高 6.50%～10.89%、2.54%～3.57%和0.72%～2.76%。同等肥力下，與F處理相比，MBF處理提高了酸桿菌門、芽單孢菌門、綠彎菌門等的相對豐度。

圖7為不同處理土壤樣品中優(yōu)勢細菌屬的相對豐度，從低到高依次為念珠菌固體桿菌屬（Candida-tus_Solibacter）、布氏桿菌屬（Bryobacter）、水恒桿菌屬（Mizugakiibacter）、赭黃嗜鹽囊菌屬（Haliangium）、羅思河小桿菌屬（Rhodanobacter）、硝化螺旋菌屬（Nitrospira）、酸桿菌屬（Acidibacter）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomonas）、芽單胞菌屬（Gemmatimonas）、根微菌屬（Rhizomicrobium）。根微菌屬在土壤氮循環(huán)中起重用作用，LBF、MBF和 HBF處理的相對豐度較CK 提高 177.00%～203.00%;芽單胞菌屬具有較強的反硝化功能，LBF、MBF 和HBF處理的相對豐度較CK提高 26.31%～49.31%，其中HBF處理相對豐度最高;酸桿菌屬為具有分解蛋白質(zhì)和攝取環(huán)境周圍酸性物質(zhì)的有益菌屬，其相對豐度依次為 HBFgt;LBFgt;Fgt;MBFgt;CK;羅思河小桿菌屬具備還原 N，O的能力，其相對豐度依次為 Fgt;LBFgt;HBFgt;MBFgt;CK，各處理較CK均有大幅提升。同等肥力下，與F處理相比，MBF處理提高了芽單胞菌屬、硝化螺旋菌屬等的相對豐度。

2.6 土壤優(yōu)勢細菌門與土壤氮組分及酶活性的冗余分析

圖8為環(huán)境因子（土壤氮組分、酶活性）與土壤優(yōu)勢細菌門之間的冗余分析結(jié)果，紅色箭頭表示環(huán)境因子，藍色箭頭表示土壤細菌。土壤脲酶、可溶性有機氮、銨態(tài)氮為排名前3的影響因子，而硝態(tài)氮對細菌的影響較小。環(huán)境因子與細菌門類之間夾角越小表示兩者正相關(guān)越顯著，夾角越大表示負相關(guān)越顯著。土壤各氮組分、過氧化氫酶、脲酶與細菌門類間存在顯著相關(guān)關(guān)系，除硝態(tài)氮外，其他因子與放線菌門、單糖菌門、厚壁菌門呈正相關(guān)，而與變形菌門、綠彎菌門、硝化螺旋菌門呈負相關(guān)。

3討論

3.1煙稈炭基肥對土壤氮組分的影響

本研究結(jié)果表明，施用煙稈炭基肥提高了土壤全氮、可溶性有機氮、銨態(tài)氮和顆粒有機氮含量，且全氮和氮組分含量均隨著施用量的增加而提高，同等肥力下施用煙稈炭基肥處理全氮含量高于煙草專用肥處理。分析其原因，一方面可能是炭基肥中的氮以有機氮形式保留在土壤中，而煙草專用肥處理中無機氮可能會流失，生物炭自身具備的養(yǎng)分含量、高碳氮比使得土壤對氮的固持能力提高（Yan et al.，2021）；另一方面，可能也與生物炭對養(yǎng)分的吸附性相關(guān)。本研究中，施用煙稈炭基肥后提高了有機氮和銨態(tài)氮含量，可能是煙稈炭基肥對植煙土壤理化性質(zhì)有一定改善作用，其獨特的多孔結(jié)構(gòu)能吸附住游離的氮素等養(yǎng)分離子（Spokas et al.，2012）；此外，煙稈的主要成分煙堿與肥料相互作用會減少銨的流失。該結(jié)果與樊鵬飛等（2020）研究認為添加生物炭基肥在烤煙生育期內(nèi)能顯著提高土壤銨態(tài)氮含量， 以中高添加量提升效果較好的結(jié)果相似。本研究 中，煙草專用肥處理的硝態(tài)氮含量高于其他處理，可 能與煙草專用肥中富含硝酸鹽有關(guān)，煙稈炭基肥處 理的土壤顆粒有機氮含量均顯著高于煙草專用肥和 對照處理，可能是生物炭能與土壤中的小顆粒形成 大顆粒和復(fù)合體，生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)為根系分泌和 微生物生長提供了良好條件，有利于土壤和生物炭 顆粒團聚，而土壤團聚體的增加也提高了顆粒有機 氮含量，但其具體原因還需深入研究。

本研究結(jié)果表明，無機氮比例隨煙稈炭基肥用 量的增加而增加。不同用量煙稈炭基肥處理的土壤 無機氮占比不同，可能與輸人的氮含量有關(guān)，中量和 高量煙稈炭基肥處理輸入的炭基肥量分別是低量煙 稈炭基肥處理的2倍和3倍，可能導(dǎo)致輸入土壤中無 機氮相應(yīng)增加，從而使土壤無機氮占比也相應(yīng)增加， 也可能是煙稈炭基肥為固氮微生物提供宜居環(huán)境和 豐富的碳源和氮源，微生物活性增加，使其更好地發(fā) 揮固氮功效。

3.2煙稈炭基肥對土壤微生物量氮和酶活性的影響

土壤微生物量反映土壤生物肥力，代表土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、能量傳遞及氮素礦化和固定過程，對植物吸收和利用氮素起主要作用（趙軍等，2016;吳東等，2023）。趙軍等（2016）研究表明，添加生物炭基肥處理的微生物量氮含量比對照增加 62.78%。何曉冰等（2023）研究指出，施用炭基肥顯著提高了微生物量氮含量，隨著氮肥施用量增加，微生物量氮含量也相應(yīng)增加。本研究也得出相似結(jié)果，添加煙稈炭基肥后，土壤微生物量氮顯著增加，且隨著施用量的增加而增加。煙稈炭具有較高的氮元素，為土壤微生物提供了大量氮源，有利于微生物的生長和繁殖，此外煙稈炭富含鉀元素，有利于土壤細菌生長，能有效改善土壤微生物環(huán)境，從而提高微生物量。微生物量氮是土壤中活性氮的重要組成部分，同時也是土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及可溶性有機氮氮庫相互轉(zhuǎn)化的驅(qū)動因素，土壤微生物活動影響土壤氮素循環(huán)，驅(qū)動土壤氮素的礦化和同化，進而影響土壤有效氮的供應(yīng)。

土壤酶活性是評價土壤生化活動和養(yǎng)分利用狀況的重要指標（Wang and Allison，2019）。過氧化氫酶在某種程度上反映土壤的氧化還原能力（李玥等，2020），脲酶是土壤氮循環(huán)重要的水解酶，可反映土壤氮素水平。本研究中，中、高量炭基肥處理的過氧化氫酶和脲酶活性較煙草專用肥處理顯著提高，且過氧化氫酶活性隨炭基肥用量增加而增強。該結(jié)果與李玥等（2020）研究的風(fēng)沙土在施用炭基肥后，過氧化氫酶活性隨施入炭基肥量的增加而提升的結(jié)果一致。原因可能是過氧化氫酶參與芳香族有機物如木質(zhì)素的降解和氧化過程（Wang et al.，2023），炭基肥中富含的有機質(zhì)為其提供了充足底物，促進過氧化氫酶活性提高。本研究中煙稈炭基肥對脲酶活性的提升效果與Zhang等（2023）的研究結(jié)果相似，脲酶活性依賴于有機質(zhì)水平及微生物活性，而炭基肥為土壤提供了充足的有機質(zhì)和微生物活動環(huán)境，從而提高了脲酶活性。

3.3煙稈炭基肥對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

土壤中添加生物炭基肥后可能會引起土壤理化性質(zhì)或微生態(tài)環(huán)境改變，進而影響微生物群落的豐度和多樣性（高文慧等，2021）。馮慧琳等（2021）通過田間試驗研究了不同炭基肥施用量對細菌群落結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明施用生物炭基肥顯著改善了細菌豐度和多樣性。本研究結(jié)果表明，煙草專用肥和煙稈炭基肥的添加均在一定程度上影響細菌群落，其原因可能與肥料中外源養(yǎng)分的施入有關(guān)，且炭基肥中的生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，使其具備大比表面積和吸附養(yǎng)分的官能團，能為土壤細菌提供良好的生存環(huán)境，進而在短期內(nèi)提高土壤細菌群落多樣性（馮慧琳等，2021）。然而也有研究發(fā)現(xiàn)施用生物炭基肥會降低土壤細菌多樣性，且隨著炭基肥施加量的增加先升高后降低（吳東等，2023）。制作生物炭基肥的生物炭和肥料種類不同可能會對土壤細菌多樣性的影響效果不同，本研究中所用煙稈炭養(yǎng)分含量高，有利于微生物的生存和繁殖，進而促進了土壤細菌多樣性和豐富度提高。

本研究發(fā)現(xiàn)，煙稈炭基肥對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，添加煙稈炭基肥導(dǎo)致變形菌門、硝化螺旋菌門和擬桿菌門相對豐度下降，同時促使放線菌門、單糖菌門和酸桿菌門相對豐度增加。本研究結(jié)果與張毅等（2023）研究發(fā)現(xiàn)使用生物炭基肥后酸桿菌門減少、擬桿菌門增多的結(jié)果相反。硝化螺旋菌門內(nèi)的硝化細菌可促使亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，進而增加土壤中硝酸根離子的積聚。本研究中，施用煙稈炭基肥后酸桿菌門下的酸桿菌屬、變形菌門下羅思河小桿菌屬和根微菌屬、芽單孢菌門下芽單胞菌屬相對豐度有明顯提升。羅思河小桿菌屬能利用高濃度的硝酸鹽維持自身生長，且具備還原N，O的能力，但其還原能力較弱；根微菌屬在土壤氮循環(huán)和有機質(zhì)降解過程中發(fā)揮重要作用；芽單胞菌屬微生物具有固氮的功能。本研究中，細菌群落結(jié)構(gòu)的變化主要受土壤脲酶、可溶性有機氮、銨態(tài)氮等環(huán)境因素驅(qū)動。其原因可能是脲酶能分解尿素，為細菌提供氮源；可溶性有機氮代表土壤中氮素的高活性部分，促進土壤氮循環(huán)、提高生產(chǎn)力，進而刺激細菌的繁殖和生長，增加細菌群落數(shù)量。施用煙稈炭基肥使土壤有機碳和氮含量提高，進一步加速碳氮循環(huán)過程，加強土壤中特定微生物（如放線菌門）活性，有助于難降解有機物質(zhì)的降解，從而增加土壤養(yǎng)分的可利用性，進而改善土壤養(yǎng)分狀況，因此土壤氮組分與放線菌門等呈正相關(guān)關(guān)系（胡坤等，2021）。

4結(jié)論

施用煙稈炭基肥能提高土壤氮組分含量、過氧化氫酶和脲酶活性，改善細菌群落結(jié)構(gòu)，以中、高量（1050 和1575 kg/ha）煙稈炭基肥處理效果較優(yōu)。在相同肥力水平下，煙稈炭基肥效果優(yōu)于煙草專用肥。土壤中氮組分與放線菌門、酸桿菌門等氮循環(huán)功能菌有關(guān)，煙稈炭基肥通過提高土壤氮循環(huán)功能菌的豐度來促進氮組分含量提高。在實際生產(chǎn)中考慮到生產(chǎn)成本及施用效果，以中量煙稈炭基肥處理（1050 kg/ha）較適合。

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（責(zé)任編輯王暉）