《Agronomy》：Effects of Biochar-Based Organic Fertilizer on Soil Aggregates and Soil Organic Carbon
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生物炭基有机肥正日益用于改善土壤质量，但其对土壤团聚体及有机碳（SOC）组分的影响仍知之甚少。本研究旨在阐明生物炭基有机肥对SOC累积与土壤团聚体形成的作用及其潜在机制。研究人员以发育自白垩系蓬莱镇组砂质页岩的酸性紫色土（按IUSS WRB 2022划分为Ca
生物炭基有机肥正日益用于改善土壤质量，但其对土壤团聚体及有机碳（SOC）组分的影响仍知之甚少。本研究旨在阐明生物炭基有机肥对SOC累积与土壤团聚体形成的作用及其潜在机制。研究人员以发育自白垩系蓬莱镇组砂质页岩的酸性紫色土（按IUSS WRB 2022划分为Cambisol）为对象开展微宇宙培养试验，设置4个处理：不添加改良剂对照、单施有机肥、单施生物炭、施用生物炭基有机肥（生物炭掺混率30% w/w）。测定了团聚体粒径分布与稳定性、SOC及其组分，以及微生物群落组成。结果表明，生物炭基有机肥提高了大团聚体比例、几何平均直径（GMD）和SOC含量（从0.9%升至1.9%，p < 0.05），同时增加了矿物结合有机碳（MAOC）与颗粒有机碳（POC，增加8.1 g kg?1，p < 0.05）。生物炭组分在促进MAOC累积与团聚体稳定性方面占主导，二者均与细菌群落组成变化密切相关；有机肥则主要贡献于与真菌群落关联的POC含量。总体而言，生物炭基有机肥通过生物炭–有机肥协同效应有效改善土壤物理结构并促进SOC累积，对退化耕地的可持续改良具有重要启示。
研究背景方面，土壤质量关乎植物生长、粮食安全与农业可持续性，土壤团聚体作为矿物颗粒与有机质胶结的组装体是结构稳定性的关键指标，并调控水分保持与饱和导水率；SOC是陆地生态系统最大碳库之一，提升其固存可缓解气候变化并培肥土壤。中国耕地普遍存在结构差、有机质低的问题。单施有机肥虽可促团聚与SOC累积，但因添加有机碳品质差异（高活性碳激发原生SOC矿化）致效果不稳定；单施生物炭具多孔、高比表面积与高惰性碳特征，可提升团聚体与SOC，但单独作惰性碳源难快速供肥，且强吸附可能延迟养分释放。因此研究者提出生物炭与有机肥配施策略，前者作缓释载体与改良剂，后者供速效养分，但二者配施对SOC组分与团聚体形成的微生物机制尚不清楚。该研究以四川眉山仁寿县采得的酸性紫色土（Cambisol，pH 5.3，壤质）为材料，开展90天25 ℃微宇宙培养，设对照、单施有机肥（10.5 g/300 g土）、单施生物炭（4.5 g/300 g土）、生物炭基有机肥（15 g/300 g土，生物炭占30% w/w）三重复，旨在回答配施对团聚体/SOC的影响、生物炭与有机肥各自贡献、以及与微生物群落变化的关联。论文发表于《Agronomy》。
主要关键技术方法概括（不超250字）：研究采用四川眉山仁寿县农田0–20 cm酸性紫色土（Cambisol）为样本队列，经风干过2 mm筛后开展90天恒温（25±1 ℃）培养，湿度维持田间持水量70%。团聚体经2、0.25、0.053 mm振荡筛分，计算粒径分布及平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、>0.25 mm团聚体比例（R>0.25）；SOC用重铬酸钾氧化法，溶解性有机碳（DOC）由冷热水提取-TOC仪测定，颗粒有机碳（POC）与矿物结合有机碳（MAOC）经六偏磷酸钠分散过0.053 mm筛物理分组；微生物方面提取基因组DNA，对细菌16S rRNA V3-V4区、真菌ITS区测序，用Python与R做ANOVA、Tukey HSD、PCoA、Mantel检验等。
研究结果部分，3.1节土壤团聚体响应显示：相较对照，单施有机肥增>2 mm大团聚体但减0.25–2 mm小团聚体；单施生物炭显著提升>2 mm比例（22.8%→24.2%），降微团聚体与粉黏级，GMD与R>0.25高于对照与单施有机肥（GMD约1.0 mm，R>0.25 89.0–89.6% vs 对照0.9 mm/84.8%）；生物炭基有机肥趋势同单施生物炭，MWD无显著差异。3.2节SOC响应：单施有机肥SOC从0.9%→1.4%；单施生物炭高于单施有机肥；生物炭基有机肥最高达1.9%。DOC对照最高（176.8 μg g?1），单施生物炭最低（41.9 μg g?1），配施与单施有机肥次之（110.2与100.4 μg g?1）。POC以配施最高（12.7 g kg?1），单施有机肥、生物炭均显著抬升；MAOC在含生物炭处理超6 g kg?1，单施生物炭最高（9.0 g kg?1），对照与单施有机肥低于4 g kg?1。3.3节微生物群落：细菌/真菌α多样性无显著差异，但细菌Chao1呈单施有机肥< /><配施递增，shannon在有机肥最低、含生物炭处理较高；真菌两指数配施最高。门水平细菌中配施升actinomycetota（20.1%→23.6%）、bacillota，降patescibacteria；pcoa显示配施细菌群落近单施生物炭远对照。真菌中配施升mucoromycota（0.9%→2.5%）、降blastocladiomycota（4.7%→0.1%）。3.4节相关性：微团聚体 粉黏级与maoc、soc负相关，与doc正相关；gmd与soc正、与doc负；soc与poc、maoc正、与doc负。mantel检验示细菌群落与团聚体分级、soc、maoc显著关联（r>0.2, p<0.05），真菌仅与POC显著关联。
讨论部分总结：生物炭基有机肥对团聚体的短期效应由生物炭主导，机制包括富碳提升SOC胶结、Ca2+/Mg2+促絮凝、多孔吸附成有机–无机复合体；微生物（尤细菌）与团聚体互为微生境，真菌因筛分前扰动菌丝网络致贡献弱。SOC提升源于POC与MAOC并进：POC受有机肥植物源碳与真菌菌丝闭塞驱动，MAOC由生物炭直接（细粒过0.053 mm筛入MAOC、表面羧基羟基结矿）与间接（改团聚体及升Actinomycetota促微生物源碳）共同抬升。
结论部分翻译：综上，本研究揭示了生物炭基有机肥对Cambisol土壤团聚体与SOC的影响及机制。其将SOC从0.9%增至1.9%，提升大团聚体形成使R>0.25由84.8%升至89.0%，伴POC与MAOC同步增加。其中生物炭主导MAOC累积与团聚稳定、关联细菌群落；有机肥主贡献POC、关联真菌群落。表明生物炭基有机肥可协同改善退化耕地结构稳定性与SOC固存，未来需长期田间试验验证。
