生物炭与有机肥协同调控稻田微生物群落提升土壤健康与水稻产量的机制研究

本研究针对喀斯特地区稻田土壤退化问题，通过联合施用生物炭(B)与有机肥(M)，系统解析了其对土壤理化性质、微生物群落及水稻生长的协同效应。结果表明，BM处理使总氮(TN)和有效磷(AP)分别提升34%和26%，并显著富集Proteobacteria、Firmicutes等有益菌群，最终使水稻增产88%。该研究为脆弱生态区土壤改良提供了可持续的微生物调控策略。

　　

全球90%的水稻产自亚洲，而中国南方喀斯特地区稻田却面临土壤脆弱、养分流失的严峻挑战。化学肥料的过度使用导致土壤酸化、微生物多样性下降，威胁着粮食安全和生态可持续性。在此背景下，广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室的研究团队在《BMC Plant Biology》发表了一项创新研究，揭示了生物炭与有机肥协同改良土壤的微生物学机制。

研究团队采用田间试验结合高通量测序技术，对比分析了单独施用生物炭(20 t ha^-1)、有机肥(15 t ha^-1)及其组合(BM:10+7.5 t ha^-1)的效果。通过测定土壤理化参数、微生物群落结构和水稻农艺性状，结合冗余分析(RDA)解析环境因子与微生物的互作关系。

土壤理化性质的改善

BM处理显著提升土壤有机碳(SOC)62%，同步优化pH值至6.8，形成中性微环境。值得注意的是，组合处理展现出"1+1>2"效应：TN和AP分别比对照增加34%和26%，有效缓解了喀斯特土壤的养分限制。

微生物群落的重构

BM处理特异性富集了Proteobacteria(参与碳氮循环)和Chaetomium(分解纤维素)，同时抑制了植物病原菌Xanthomonas。独特的"微生物搭桥效应"使BM的细菌OTUs数量(3,438)显著高于单施处理，证实了协同作用。

作物性能的突破

BM处理使叶绿素a/b提升30-40%，千粒重增加23%，最终产量达88%的增幅。这种"缓释-速效"养分供给模式，通过微生物介导的有机质降解(如Firmicutes)与养分固定(如Actinobacteria)的平衡实现。

该研究首次阐明了生物炭-有机肥组合在喀斯特稻田中的微生物调控网络，其创新性体现在：1) 发现BM处理可同步提升土壤肥力和微生物功能多样性；2) 揭示Chaetomium等真菌在有机质转化中的关键作用；3) 建立土壤参数-微生物-作物产量的定量关系模型。这一成果为退化农田修复提供了理论依据，其"以微生物为核心"的改良思路对全球可持续农业具有启示意义。