苹果枝条生物炭对酸化果园土壤碳库、微生物特性与碳矿化的影响

来源：中国土壤与肥料杂志2025年第12期北京时间：

作者：曹慧清，杨赛炜，周晟，贺小梦，张爽，张雪梅，栾好安

单位：(河北农业大学林学院，河北 保定 071000)

摘要：近年来，废弃枝条制备的生物炭常被用于缓解果园土壤酸化，而在“碳达峰、碳中和”背景下，生物炭对土壤固碳及CO2排放的影响机制尚不明确。本研究选取河北省邢台市岗底村1991年栽植的苹果园土壤为研究对象，以废弃枝条(ZT)为原料，制备3种热解温度(300、450、600 ℃)的生物炭(分别标记为B3、B4、B6)，按2%比例添加至土壤中，并设置未添加生物炭/枝条的对照(CK)，开展为期90 d的矿化试验。利用改良Walkley-Black法、磷脂脂肪酸分析、荧光微型版酶检测和气相色谱法，探究生物炭的施用对土壤酸度的调节及对土壤碳库、CO2排放通量、微生物群落结构与酶活性的影响。结果显示，(1)与CK相比，施用生物炭/枝条显著提高土壤pH(增幅为11.6%～22.0%)，改善土壤肥力[土壤有机碳(SOC)增幅为53.2%～83.9%，全氮(TN)增幅为30.6%～37.7%]。生物炭/枝条施用改变土壤碳库构成，施用生物炭使中低活性及惰性碳库比例增加，枝条则提升高度活性碳库占比。SOC活度系数(LI)表现为ZT(1.37)>CK(1.33)>生物炭(1.27～1.31)。(2)生物炭/枝条施用显著促进土壤微生物生长，其中B3和ZT处理的微生物总量最高，显著高于CK(增幅分别为56.5%和56.7%)。冗余分析表明，TN、硝态氮和LI共同调控微生物群落结构。此外，生物炭/枝条施用显著提高了土壤水解酶和氧化酶活性，其中ZT处理微生物水解活动较强，而生物炭处理氧化活动占主导。(3)CO2-C平均排放速率(SRR)和累积释放量表现为ZT、B3>B4、B6>CK，其中ZT和B3显著高于CK(增幅分别为27.2%和26.6%)，B4和B6排放量虽高于CK，但差异不显著(P>0.05)。偏最小二乘法分析表明，微生物群落、LI和SOC对SRR有显著正向影响，而土壤pH值通过负向调控微生物群落间接影响SRR。综上所述，施用生物炭/枝条，尤其是中、高温(450、600℃)制备的生物炭，在改善土壤酸化、提升肥力、促进微生物生长和酶活性方面效果显著。

关键词：生物炭;碳库;微生物;胞外酶活性;土壤碳矿化

基金资助：基金项目:河北省自然科学基金项目(C2024204108)；河北省现代农业产业技术体系创新团队建设(HBCT2024150206)；河北省重点研发计划项目(23316801D)；河北农业大学引进人才科研项目(YJ2020054)。