炭基肥对旱区玉米农田土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响

来源：环境科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：刘威帆,王晓港,刘吉利,吴娜,万猛虎,马风兰,刘昊

单位：宁夏大学农学院, 银川 750021,宁夏大学农学院, 银川 750021,宁夏大学生态环境学院, 银川 750021,宁夏大学农学院, 银川 750021,宁夏大学农学院, 银川 750021,宁夏大学农学院, 银川 750021,宁夏大学农学院, 银川 750021

摘要：探讨炭基肥对土壤环境因子和微生物群落的影响,可以解决如何通过炭基肥改善旱区土壤状况和促进农业可持续发展的问题. 以玉米“先玉335”为供试品种,采用随机区组设计,设5个处理：CK（普通化肥450 kg·hm-2）、T1（炭基肥1 125 kg·hm-2）、T2（炭基肥1 013 kg·hm-2）、T3（炭基肥900 kg·hm-2）和T4（炭基肥788 kg·hm-2）,采集成熟期玉米农田土壤,分析不同炭基肥处理对土壤理化性质、土壤酶活性和微生物多样性的影响. 结果表明：①与单施化肥相比,施用炭基肥显著降低旱区农田土壤容重,增大土壤间孔隙度与田间持水量,提高土壤养分及酶活性. T1和T2处理的有机碳、全氮和全磷含量分别显著增加13.68%~32.63%、25.00%~26.79%和35.00%~47.50%,脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性分别显著增加49.04%~91.35%、48.88%~58.71%和20.69%~31.03%. ②T3和T4处理降低了微生物的Chao1、Shannon、Simpson、Faith_pd和Pielou_e指数. 各处理优势菌门为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门,相对丰度为71.50%~86.66%,T1和T2处理显著增加了变形菌门和放线菌门相对丰度,降低了酸杆菌门相对丰度. 各处理下微生物的氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢、遗传信息处理和新陈代谢功能的相对丰度无显著性差异,均在18.12%~21.34%之间. ③相关性分析显示,除土壤容重外,土壤物理性质、土壤养分与土壤酶之间呈显著正相关,不同优势菌门与土壤环境因子之间的关系存在显著差异,微生物的6个功能通路与土壤养分显著正相关. PLS-SEM分析发现,炭基肥通过调控土壤物理性质、土壤养分以及土壤酶直接或间接影响微生物群落,土壤养分是土壤微生物群落演替的主要驱动参数. 最后,PCA分析显示,土壤综合肥力表现为：T2>T1>T3>CK>T4. 综上,炭基肥改善了旱区土壤的物理、化学和生物特性,从而提高了土壤综合肥力,炭基肥1 013~1 125 kg·hm-2的施用量适合在旱区玉米种植中推广.

关键词：炭基肥,旱区,土壤理化性质,土壤酶活性,微生物,