长期施用草甘膦对生物炭改良土壤中总氮及微生物群落的影响：停用两年后的持续效应研究

推荐：本研究针对草甘膦长期施用对生物炭改良土壤中氮循环及微生物群落的潜在影响展开。通过分析停用两年后的土壤样本，发现草甘膦施用区土壤总氮（TN）和δ15N显著升高，但微生物多样性未受显著影响。研究揭示了农业管理实践对土壤健康的长期作用，为可持续农业提供科学依据。

　　

研究背景与意义
草甘膦（Glyphosate）作为全球使用最广泛的除草剂，其环境风险尤其在生物炭（Biochar）改良土壤中的长期效应尚不明确。生物炭因其改善土壤理化性质、促进碳封存等优点被广泛关注，但与除草剂的交互作用可能影响土壤氮循环和微生物生态。此前研究多聚焦单次草甘膦施用，而实际农业中重复施用更为常见。此外，生物炭老化后可能改变农药吸附-解吸动态，进而影响非靶标生物。因此，解析长期草甘膦与生物炭共施对土壤功能的遗留效应，对指导可持续农业管理至关重要。

研究设计与方法
澳大利亚昆士兰的研究团队在种植澳洲坚果（Macadamia integrifolia）的果园开展试验。该果园连续12年施用草甘膦（4 L ha^?1，活性成分360 g L^?1），并在停用两年后采集土壤样本。生物炭（松木原料，550°C热解）以10 t ha^?1（B10）和30 t ha^?1（B30）施用于树冠下区域，同时设置无生物炭对照（C10/C30）。样本分为三类：树冠下草甘膦施用区、树冠下非施用区及树冠外非施用区。通过同位素质谱测定土壤总碳（TC）、总氮（TN）及δ¹⁵N，qPCR定量氨氧化微生物（AOA/AOB的amoA基因），Illumina MiSeq测序分析细菌和真菌群落结构。

研究结果
1. 土壤化学性质
草甘膦施用区土壤TN（0.35–0.50%）、TC（5.21–7.16%）和δ¹⁵N（6.93–7.31‰）显著高于非施用区，但生物炭处理无显著影响。研究者认为杂草凋亡导致的有机质积累是主因，而非草甘膦直接作用。

2. 氨氧化微生物丰度
AOB基因拷贝数（1.16×10⁵–1.06×10⁶ g^?1）显著高于AOA，且生物炭处理区AOB丰度更高。草甘膦通过增加土壤碳源间接促进AOB生长，但未改变AOA群落。

3. 微生物群落结构
细菌优势门为变形菌门（Proteobacteria，39.00%）、放线菌门（Actinobacteria，20.72%）和酸杆菌门（Acidobacteria，16.94%）；真菌以被孢霉门（Mortierellomycota，25.11%）为主。NMDS分析显示树冠内外群落差异显著，但草甘膦和生物炭均未改变α多样性（Shannon指数：细菌10.35–10.91，真菌4.54–5.89）。

4. 叶片化学指标
叶片TC（47.20–48.43%）、TN（1.30–1.40%）和δ¹⁵N（2.33–3.19‰）在各处理间无显著差异，表明植物氮吸收未受土壤处理影响。

讨论与结论
研究首次揭示停用草甘膦两年后，其遗留效应仍通过改变有机质输入影响土壤氮库，但微生物群落表现出强韧性。生物炭通过物理效应（如孔隙度）促进AOB增殖，但长期作用受限于其低氮含量。值得注意的是，草甘膦残留扩散至非施用区（浓度<0.05 mg kg^?1），提示需关注农药的环境迁移风险。该成果发表于《Applied Soil Ecology》，为评估农业管理对土壤生态的长期影响提供了关键数据，强调综合考量除草策略与土壤改良措施的协同效应。