東北地理所在生物炭配施有機肥以及無機肥對沙壤土中土壤微食物網(wǎng)的影響方面取得重要進展
生物炭的合理應(yīng)用對于改善土壤健康至關(guān)重要，已發(fā)現(xiàn)將生物炭與有機或無機肥料配施可以減緩無機氮的快速礦化并提高氮利用效率，尤其在沙壤土中效果更加顯著。盡管已有大量研究探討生物炭與肥料結(jié)合對沙壤土理化性質(zhì)改良的影響，但其對土壤微食物網(wǎng)的復(fù)雜生物學(xué)效應(yīng)仍知之甚少。
該研究在沙壤土小麥種植系統(tǒng)中進行田間試驗，設(shè)置了四種處理：單施無機肥（IF）、單施有機肥（OF）、生物炭配施無機施肥（B + IF）和生物炭配施有機肥（B + OF）。旨在闡明生物炭誘導(dǎo)的非生物因子和植物根系變化對土壤微食物網(wǎng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭對土壤微食物網(wǎng)的影響因施肥環(huán)境而異。在無機肥條件下，生物炭顯著增加了總微生物和總線蟲的豐度，但降低了雜食/捕食線蟲的生物量。而生物炭與有機肥結(jié)合則對總微生物豐度及生物量、總線蟲和雜食/捕食線蟲的生物量產(chǎn)生了積極影響。
圖1 圖文摘要
結(jié)構(gòu)方程模型分析表明，生物炭配施無機肥通過直接效應(yīng)影響微生物和線蟲豐度，并通過降低NH??-N和DOC含量間接影響微生物生物量。生物炭的直接影響主要源于其固有特性，如大孔隙率和高吸附能力，這些特性改善了土壤結(jié)構(gòu)，為土壤微生物和線蟲創(chuàng)造了良好的棲息地。生物炭的大孔隙通常直徑為10至30μm，適合容納0.3至3μm的細菌。這些土壤孔隙不僅促進了微生物的生長，還為線蟲的運動和捕食提供了支持，從而增加了微生物和線蟲的豐度。
圖2 在無機施肥 （A） 和有機肥料 （B） 條件下生物炭添加對土壤微食物網(wǎng)的直接和間接影響
相比之下，在生物炭配施有機肥中，根系生物量的增加和土壤 pH 值的降低是微生物豐度變化的最直接驅(qū)動因素。根系生物量的顯著增加可能導(dǎo)致可溶性物質(zhì)釋放量的增加，增強微生物的利用效率，并提高微生物豐度。同時，pH值的降低使堿性沙壤土為微生物群落創(chuàng)造了更有利的環(huán)境。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了生物炭的環(huán)境依賴性，其對土壤微食物網(wǎng)中的調(diào)控途徑取決于所用肥料的類型和土壤環(huán)境的相關(guān)變化，以及植物與微生物間的相互作用。
研究成果以“Synergistic application of biochar with organic fertilizer positively impacts the soil micro-food web in sandy loam soils”為題，發(fā)表在土壤與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊European Journal of Soil Biology上，由中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土有機碳與保護性耕作學(xué)科組張士秀研究員和河南大學(xué)生物多樣性與生態(tài)保護學(xué)科組趙燦燦副教授等共同完成。研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28020401）、國家自然科學(xué)基金（32371737,32130066）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新青促會項目（2021228）和中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所青年科學(xué)家小組項目（2022QNXZ04）等項目的支持。
論文信息即鏈接如下：
Zhuang W,Zhao C,Zhang Y et al. Synergistic application of biochar with organic fertilizer positively impacts the soil micro-food web in sandy loam soils. European Journal of Soil Biology,2024,123：103680 https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2024.103680.
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