生物炭剂量对土壤磷有效性和微生物群落组成的影响：在长达十年的施肥试验中解析生物炭与氮（N）、磷（P）、钾（K）相互作用的协同机制

《Plant and Soil》：Biochar dose-dependent modulation of soil phosphorus availability and microbial community assembly: decoding synergistic mechanisms of biochar-npk interactions in a decade-long fertilization regime

本研究通过长期实验探究生物炭与化肥协同作用对土壤磷动态及微生物群落的影响，发现高剂量生物炭（6 t/ha）显著提高土壤pH及可溶性磷含量，促进放线菌门和子囊菌门丰度，优化磷循环微生物结构，为可持续土壤管理提供依据。

　　

摘要

背景与目的

生物炭通过改变土壤的生化特性和微生物群落来调节土壤中的磷循环，但驱动磷迁移以及微生物与生物炭相互作用的长期机制仍需进一步研究。本研究评估了生物炭与化学肥料共同作用对土壤磷有效性和微生物磷循环的影响。

方法

本研究在沈阳农业大学的长期试验基地（建立于2013年）进行了实验，设置了四种处理方案：(i) 氮-磷-钾肥料（NPK）；(ii) NPK + 1.5吨/公顷生物炭（C1NPK）；(iii) NPK + 3吨/公顷生物炭（C2NPK）；(iv) NPK + 6吨/公顷生物炭（C3NPK）。我们测量了土壤的物理化学性质、磷的各形态以及微生物群落的DNA序列。

结果

与仅使用NPK相比，添加生物炭的处理组（C1NPK、C2NPK、C3NPK）使土壤pH值分别提高了3.87%、5.61%和1.00%。生物炭显著增强了土壤中易分解的磷形态，其中H?O-Pi、NaHCO?-Pi和NaHCO?-Po的含量分别增加了46.24–52.06%、1.45–13.44%和6.65–27.80%。相比之下，C.HCl-Pi和D.HCl-Pi的含量相对于NPK分别减少了14.03–24.99%和26.16–34.72%。值得注意的是，C3NPK处理显著增加了可溶性无机磷的含量（如H?O-Pi和NaHCO?-Pi），同时减少了难利用的HCl-P的比例。高通量测序进一步表明，添加生物炭促进了参与磷转化的关键微生物门类的相对丰度。具体来说，C1NPK处理显著富集了酸杆菌门和丛枝菌门；C2NPK处理以变形菌门和厚壁菌门为主；而C3NPK处理则显著增加了放线菌门和子囊菌门的丰度。

结论

将高比例的生物炭与化学肥料结合使用可以提高土壤中磷的有效性，并优化参与磷循环的微生物群落，为可持续的土壤管理策略提供依据。