生物炭调控烟草根际微生物群落动态变化及其功能响应机制

《Biology and Fertility of Soils》：Dynamic modulation of rhizosphere microbial diversity and function across tobacco growth stages by biochar

　　本研究通过田间试验揭示生物炭梯度施用(T1-T4)对烟草根际微生物群落的调控作用。T2处理(0.9 t/hm2)显著提升土壤pH值1.03单位，速效磷和速效钾分别增加168.92%和43.41%，酸性磷酸酶和脲酶活性提高32.17%和74.86%。生物炭通过改变土壤环境因子(电导率、pH、速效钾)驱动微生物群落演变，并增强碳固定、甲烷代谢等功能基因丰度，为优化土壤管理提供新视角。

　　

通过田间试验比较常规施肥(CK)与四个梯度生物炭处理(T1: 0.45 t/hm², T2: 0.9 t/hm², T3: 1.35 t/hm², T4: 1.8 t/hm²)对烟草根际微生物群落的调控效应。结果显示T2处理使土壤pH值显著提升1.03个单位，速效磷(Available P)和速效钾(Available K)含量分别激增168.92%和43.41%，酸性磷酸酶(ACP)和脲酶(URE)活性分别增强32.17%与74.86%。生物炭施用不仅提高了微生物多样性及优势菌门相对丰度，还促进了土壤环境因子与微生物群落的互作关系。值得注意的是，生物炭对根际微生物群落组成的影响随烟草生育期推进逐渐减弱。聚合提升树(ABT)分析表明速效钾(31.23%)和电导率(EC, 21.48%)是细菌群落变异的主要驱动因子，而电导率(24.26%)、pH(21.35%)和速效钾(21.30%)是真菌群落变异的关键因素。此外，生物炭显著提升了土壤碳、氮、硫及能量循环相关功能基因的丰度，尤其强化了碳固定(Carbon fixation)和甲烷代谢(Methane metabolism)途径。本研究系统阐明了生物炭作用下烟草不同生育期土壤微生物群落结构与功能的动态演变规律，为土壤质量改良和农业管理优化提供了理论依据。