連續(xù)多年減氮配施生物炭對(duì)土壤酶活性、微生物群落及花生產(chǎn)量的影響

摘要：為研究不同比例氮肥與生物炭配施對(duì)土壤結(jié)構(gòu)及微生態(tài)環(huán)境的影響，2020—2023年間通過大田試驗(yàn)，利用磷脂脂肪酸等方法，設(shè)置常規(guī)施肥（CK）、減氮15%+低量生物炭（RN15B）、減氮30%+中量生物炭（RN30B）、減氮45%+高量生物炭（RN45B）、減氮60%+超高量生物炭（RN60B）5個(gè)處理，采集0～20 cm土樣，分析測(cè)定土壤結(jié)構(gòu)、酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)以及花生產(chǎn)量。結(jié)果表明，與CK相比，不同施肥年限下減氮配施生物炭能夠提高土壤孔隙度、酶活性，改變微生物菌群結(jié)構(gòu)。2023年時(shí)，RN60B處理土壤容重最低，孔隙度最高，容重較CK顯著降低8.61%（P<0.05），孔隙度顯著提高6.30%；RN30B處理土壤脲酶、過氧化氫酶活性均最高，較CK分別顯著提高7.14%、8.84%，RN45B處理土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶的活性均最高，較CK分別顯著提高22.41%、18.61%；RN30B、RN45B、RN60B處理細(xì)菌和放線菌的生物量較RN15B處理分別顯著提高6.19%、10.80%、9.34%和5.85%、10.58%、6.41%；花生產(chǎn)量表現(xiàn)為RN45B＞RN30B＞RN15B＞CK＞RN60B。相關(guān)分析表明，花生產(chǎn)量與過氧化氫酶活性、脲酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系；冗余分析表明，土壤細(xì)菌、放線菌、總菌落的生物量與土壤孔隙度、堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性、過氧化氫酶活性呈正相關(guān)關(guān)系，與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中，土壤孔隙度（65.6%）和堿性磷酸酶活性（60.3%）為主要驅(qū)動(dòng)因子。由此可知，減氮配施生物炭能夠改善土壤物理結(jié)構(gòu)和微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤酶活性以及花生產(chǎn)量。總體來說，RN45B處理表現(xiàn)最佳。

關(guān)鍵詞：生物炭；土壤微生物；酶活性；花生；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S565.206；S154.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）17-0260-08

收稿日期：2024-03-11

基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：182102110311）；商丘市科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：153021）。

作者簡(jiǎn)介：趙耀東（1985—），男，河南商丘人，碩士，講師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)與推廣模式研究。E-mail：sqzyzyd@163.com。

花生是我國(guó)第二大油料作物，在保障我國(guó)糧油安全方面發(fā)揮著重要作用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)花生種植面積超過470萬hm2，總產(chǎn)量可達(dá) 1 799萬t［1-2］。氮是花生生長(zhǎng)發(fā)育的必要元素，其含量高低對(duì)花生植株養(yǎng)分累積、運(yùn)輸以及光合作用起關(guān)鍵作用［3］。花生需氮量普遍高于一般農(nóng)作物，合理追施氮肥可改善花生葉片光合性能，增加根系根瘤菌固氮作用，促進(jìn)養(yǎng)分吸收利用，提高花生產(chǎn)量［4］。但大量追施氮肥，不僅造成資源浪費(fèi)、氮肥利用率降低，還會(huì)造成土壤板結(jié)、活性失調(diào)、微生態(tài)環(huán)境惡化、土壤污染加重等問題［5-8］。因此，減氮增效對(duì)提升花生田土地生產(chǎn)力，促進(jìn)花生產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。有研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)根系養(yǎng)分吸收與利用，提高作物產(chǎn)量［9-11］。

生物炭大多由農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)在高溫厭氧條件下裂解而成，含有豐富的官能團(tuán)和陽離子，具有較強(qiáng)的吸附能力，施入土壤中能夠降低根系吸收養(yǎng)分所需的自由能［12-13］。有研究表明，生物炭還田不僅能夠改善土壤物理結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量及pH值，還能夠改善土壤微生態(tài)環(huán)境［14-15］。李娟等的研究表明，長(zhǎng)期配施生物炭有利于促進(jìn)大粒徑團(tuán)聚體形成，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤穩(wěn)定性和抗蝕性［16］。周冉冉等的研究表明，施入生物炭能夠提高土壤酶活性，改善土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)連作土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性［17］。

土壤酶是具有催化能力的活性物質(zhì)，能夠參與土壤中大多數(shù)生物化學(xué)反映過程，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)［18-19］。土壤微生物能敏銳地反映農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤環(huán)境的微小變化，在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和健康土壤構(gòu)建等方面發(fā)揮作用，也是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要指標(biāo)［20-21］。因此，探究不同施肥措施條件下土壤酶活性及微生物菌群變化對(duì)評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量及肥力演變具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于生物炭對(duì)花生的應(yīng)用研究多集中在生理特性及產(chǎn)量方面，關(guān)于生物炭對(duì)花生田土壤物理結(jié)構(gòu)及微生態(tài)環(huán)境變化的影響缺乏深入且系統(tǒng)的研究［22-23］。因此，為提高花生田土地生產(chǎn)力以及保障花生綠色安全生產(chǎn)，本研究通過不同比例減氮配施生物炭，研究不同處理對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、酶活性以及微生物菌群變化的影響，并探討它們之間的關(guān)聯(lián)性，找到適宜的氮肥與生物炭配施比例，旨在為花生綠色安全生產(chǎn)中氮肥與生物炭的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

該試驗(yàn)于2020年10月至2023年10月在河南省商丘市睢陽區(qū)包公廟鎮(zhèn)朱樓村（115°52′ E，35°84′ N）進(jìn)行。試驗(yàn)地位于河南省東部，冬季寒冷干燥，夏季高溫潮濕，四季分明，屬于典型暖溫帶大陸性季風(fēng)季候。年平均溫度約為14.2 ℃，年均降水量約為720 mm，年均日照時(shí)長(zhǎng)約為2 200 h，無霜期約為212 d，供試土壤為黃潮土中壤，基礎(chǔ)土壤（0～20 cm）理化性質(zhì)：土壤容重1.45 g/cm3，孔隙度48.89%，pH值8.07，堿解氮含量48.16 mg/kg，速效鉀含量112.82 mg/kg，速效磷含量54.29 mg/kg。試驗(yàn)區(qū)種植制度為花生—油菜連作。

1.2 供試材料

供試花生品種：冀花4號(hào)。供試油菜品種：中雙9號(hào)。供試化肥：純氮、過磷酸鈣（16% P2O5）、硫酸鉀（50% K2O）。供試生物炭：油菜秸稈（N、P2O5、K2O含量分別為4.26、3.82、6.48 g/kg）在500 ℃厭氧高溫條件下燒制2 h而成。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)按照等量施氮原則分別設(shè)常規(guī)施肥（CK）、減氮15%+低量生物炭（5.28 t/hm2，記為RN15B）、減氮30%+中量生物炭（10.56 t/hm2，記為 RN30B）、減氮45%+高量生物炭（15.84 t/hm2，記為RN45B）、減氮60%+超高量生物炭（ 21.12 t/hm2，記為RN60B）5個(gè)處理，3次重復(fù)，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)長(zhǎng)、寬分別為7、6 m，保護(hù)行3 m。常規(guī)施肥用量：純氮150 kg/hm2，過磷酸鈣600 kg/hm2，硫酸鉀150 kg/hm2。花生種植密度為15萬穴/hm2，生育期每年6月15日至10月8日；油菜種植密度為18萬株/hm2，生育期為每年11月1日至6月1日。處理中磷肥、鉀肥、生物炭以及70%氮肥作為基肥施入，30%氮肥在花生結(jié)莢期進(jìn)行追肥。其他花生管理措施均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)示范進(jìn)行。油菜季不作特殊處理，均按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣進(jìn)行。

1.4 測(cè)試項(xiàng)目與方法

1.4.1 樣品采集

每年花生收獲前1周進(jìn)行土壤樣品采集。利用專業(yè)土鉆通過“S”形取樣法采集 0～20 cm土樣，通過冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室后將樣品分為3部分：一部分置于零下40 ℃冰箱，用于土壤微生物測(cè)定；一部分置于零下4 ℃冰箱，用于測(cè)定土壤酶活性；其他部分用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。每年同時(shí)通過環(huán)刀取0～20 cm土樣，用于土壤容重、孔隙度等指標(biāo)測(cè)定。植株樣品采集：每年在花生收獲時(shí)，測(cè)定小區(qū)內(nèi)全部花生產(chǎn)量，并進(jìn)行公頃折算。

1.4.2 測(cè)定方法

土壤容重、孔隙度測(cè)定均采用環(huán)刀法［24］測(cè)定。蔗糖酶、堿性磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶（CAT）的活性測(cè)定分別采用3，5-二硝基水楊酸比色法、磷酸苯二鈉比色法、苯酚鈉-次氯酸鈉比色法、高錳酸鉀滴定法［25］。微生物菌群采用磷脂脂肪酸法（PLFA）［26］測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與圖表制作，利用DPS 19.05進(jìn)行方差分析與相關(guān)性分析，利用CANOCO 5.0進(jìn)行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 減氮配施生物炭對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)的影響

2.1.1 減氮配施生物炭對(duì)土壤容重的影響

由圖1-A可知，與CK相比，減氮配施生物炭能夠不同程度地降低土壤容重。2022年時(shí)，RN45B、RN60B處理土壤容重較CK分別顯著降低6.04%、5.37%（P<0.05），而不同減氮配施生物炭處理的土壤容重均無顯著變化。各處理土壤容重表現(xiàn)為CK＞RN15B＞RN30B＞RN60B＞RN45B；2023年時(shí)，RN30B、RN45B、RN60B處理的土壤容重較CK分別顯著降低6.62%、7.95%、8.61%；而不同減氮配施生物炭處理中，RN45B、RN60B處理土壤容重較RN15B處理分別顯著降低5.44%、6.12%。各處理土壤容重表現(xiàn)為CK＞RN15B＞RN30B＞RN45B＞RN60B。

2.1.2 孔隙度

由圖1-B可知，與CK相比，減氮配施生物炭能夠不同程度提高土壤孔隙度。2022年時(shí)，不同減氮配施生物炭處理土壤孔隙度較CK提高2.34%～4.16%，但均無顯著性差異，不同減氮配施生物炭處理土壤孔隙度間也均無顯著差異。各處理土壤孔隙度表現(xiàn)為RN60B＞RN45B＞RN30B＞RN15B＞CK。2023年時(shí)，RN45B、RN60B處理土壤孔隙度較CK分別顯著提高5.19%、6.30%，不同減氮配施生物炭處理間土壤孔隙度均無顯著差異。各處理土壤孔隙度表現(xiàn)與2022年一致，均為RN60B＞RN45B＞RN30B＞RN15B＞CK。

2.2 減氮配施生物炭對(duì)土壤酶活性的影響

2.2.1 減氮配施生物炭對(duì)土壤脲酶活性的影響

由圖2-A可知，與CK相比，不同生物炭處理均可提高土壤脲酶活性。2022年時(shí)，RN30B、RN45B、RN60B 處理脲酶活性較CK分別顯著提高8.33%、12.04%、6.48%。不同減氮配施生物炭處理中，RN45B處理的脲酶活性較RN15B、RN60B處理分別顯著提高8.04%、5.22%。各處理土壤脲酶活性表現(xiàn)為RN45B＞RN30B＞RN60B＞RN15B＞CK。2023年時(shí)，與CK相比，RN30B、RN45B處理脲酶活性分別顯著提高7.14%、6.35%。不同減氮配施生物炭處理中，RN30B處理脲酶活性較RN60B處理顯著提高5.47%，其他減氮配施生物炭處理間土壤脲酶活性均無顯著差異。各處理土壤脲酶活性表現(xiàn)為 RN30B＞RN45B＞RN15B＞RN60B＞CK。

2.2.2 減氮配施生物炭對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響

由圖2-B可知，與CK相比，減氮配施生物炭能夠顯著提高土壤堿性磷酸酶活性。2022年時(shí)，不同減氮配施生物炭處理土壤堿性磷酸酶活性較CK顯著提高5.43%～16.28%，而不同減氮配施生物炭處理間，只有RN15B處理顯著低于其他3個(gè)處理。各處理土壤堿性磷酸酶活性表現(xiàn)為RN60B＞RN45B＞RN30B＞RN15B＞CK；2023年時(shí)，不同生物炭處理堿性磷酸酶活性較CK顯著提高7.76%～22.41%，而不同減氮配施生物炭處理中，RN30B、RN45B處理堿性磷酸酶活性顯著高于RN15B、RN60B處理。各處理土壤堿性磷酸酶活性表現(xiàn)為RN45B＞RN30B＞RN60B＞RN15B＞CK。

2.2.3 減氮配施生物炭對(duì)土壤過氧化氫酶活性的影響

由圖3-A可知，與CK相比，減氮配施生物炭能夠不同程度地提高土壤CAT活性。2022年時(shí)，RN30B、RN45B處理土壤CAT活性較CK分別顯著提高7.64%、7.01%，而不同減氮配施生物炭處理間土壤CAT活性均無顯著變化。各處理土壤CAT活性表現(xiàn)為RN30B＞RN45B＞RN60B=RN15B＞CK。2023年時(shí)，RN15B、RN30B、RN45B處理土壤CAT活性較CK分別顯著提高6.08%、8.84%、7.73%，而不同減氮配施生物炭處理中，只有RN30B處理土壤CAT活性顯著高于RN60B處理。各處理土壤過氧化氫酶活性表現(xiàn)為RN30B＞RN45B＞RN15B＞RN60B＞CK。

2.2.4 減氮配施生物炭對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響

由圖3-B可知，與CK相比，減氮配施生物炭能夠不同程度地提高土壤蔗糖酶活性。2022年時(shí)，RN30B、RN45B、RN60B處理土壤蔗糖酶活性較CK分別顯著提高7.44%、10.48%、11.89%，而不同減氮配施生物炭處理中，RN45B、RN60B處理土壤蔗糖酶活性較RN15B處理分別顯著提高5.77%、7.13%。各處理土壤蔗糖酶活性表現(xiàn)為RN60B＞RN45B＞RN30B＞RN15B＞CK。2023年時(shí)，不同減氮配施生物炭處理土壤蔗糖酶活性較CK顯著提高5.03%～18.61%，而不同減氮配施生物炭處理中，RN30B、RN45B處理土壤蔗糖酶活性顯著高于RN15B、RN60B處理。各處理土壤蔗糖酶活性表現(xiàn)為RN45B＞RN30B＞RN60B＞RN15B＞CK。

2.3 減氮配施生物炭對(duì)土壤微生物菌群生物量的影響

由圖4可知，不同施肥處理土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)差異較大。2022年時(shí)，與CK相比，減氮配施生物炭能夠提高土壤細(xì)菌、放線菌以及總菌落的生物量，降低真菌生物量以及真菌生物量/細(xì)菌生物量。其中，RN30B、RN45B、RN60B處理土壤細(xì)菌生物量較CK分別顯著提高7.55%、14.65%、10.42%；各減氮配施生物炭處理放線菌生物量較CK顯著提高10.86%～22.62%；RN45B處理總菌落生物量較CK顯著提高5.25%；各減氮配施生物炭處理真菌生物量、真菌生物量/細(xì)菌生物量分別顯著降低 5.81%～16.46%、9.68%～27.42%。而不同減氮配施生物炭處理中，RN45B處理能夠同時(shí)顯著提高土壤細(xì)菌生物量、總菌落生物量，細(xì)菌生物量較RN15B、RN30B處理分別顯著提高9.21%、6.60%。RN30B處理能夠同時(shí)顯著提高細(xì)菌生物量和放線菌生物量，放線菌生物量較RN15B、RN60B處理分別顯著提高10.61%、9.27%；RN45B處理能最大幅度降低真菌生物量以及真菌生物量/細(xì)菌生物量，真菌生物量顯著低于RN15B、RN60B處理，真菌生物量/細(xì)菌生物量顯著低于其他減氮配施生物炭處理。

2023年時(shí)，各減氮配施生物炭處理土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化與2022年相似。與CK相比，RN30B、RN45B、RN60B處理能夠顯著提高土壤細(xì)菌、放線菌的生物量，各減氮配施生物炭處理均可顯著降低真菌生物量以及真菌生物量/細(xì)菌生物量，不同施肥處理總菌落生物量均無顯著性變化。而不同減氮配施生物炭處理中，RN30B、RN45B、RN60B處理細(xì)菌生物量和放線菌生物量較RN15B處理分別顯著提高6.19%、10.80%、9.34%和5.85%、10.58%、6.41%，RN45B處理真菌生物量以及真菌生物量/細(xì)菌生物量顯著低于RN15B、RN30B處理。

2.4 減氮配施生物炭對(duì)花生產(chǎn)量的影響

由圖5可知，不同施肥處理對(duì)花生產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響。2021年時(shí)，與CK相比，RN30B、RN45B、RN60B處理花生產(chǎn)量分別顯著提高10.32%、8.50%、6.33%，RN15B處理無顯著變化。不同減氮配施生物炭處理中，RN30B、RN45B處理花生產(chǎn)量較RN15B處理分別顯著提高7.09%、5.32%，RN60B處理花生產(chǎn)量與RN15B處理無顯著差異。各處理花生產(chǎn)量表現(xiàn)為RN30B＞RN45B＞RN60B＞RN15B＞CK。2022年時(shí)，RN30B、RN45B處理花生產(chǎn)量較CK分別顯著提高5.64%、14.22%，RN15B、RN60B處理花生產(chǎn)量與CK相比均無顯著差異。不同減氮配施生物炭處理中，RN45B處理花生產(chǎn)量較其他處理顯著提高7.13%～12.70%，其他減氮配施生物炭處理間均無顯著差異。各處理花生產(chǎn)量表現(xiàn)為 RN45B＞RN30B＞RN60B＞RN15B＞CK。2023年時(shí)，與CK相比，RN30B、RN45B處理花生產(chǎn)量分別顯著提高6.13%、8.04%，RN60B處理花生產(chǎn)量較CK降低，但差異不顯著。RN60B處理花生產(chǎn)量顯著低于其他減氮配施生物炭處理。各處理花生產(chǎn)量表現(xiàn)為RN45B＞RN30B＞RN15B＞CK＞RN60B。

2.5 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

由花生產(chǎn)量與土壤容重、孔隙度以及酶活性的相關(guān)性分析結(jié)果（表1）可知，花生產(chǎn)量與土壤CAT活性、脲酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤孔隙度、蔗糖酶活性、堿性磷酸酶活性呈正相關(guān)關(guān)系，與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤容重與孔隙度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與過氧化氫酶活性、脲酶活性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤孔隙度與土壤脲酶活性、脲酶活性、堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、CAT活性呈正相關(guān)關(guān)系，但均未達(dá)顯著水平。不同土壤酶活性間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。由此可見，減氮配施生物炭可通過改善土壤物理結(jié)構(gòu)提高土壤酶活性，進(jìn)而提高花生產(chǎn)量。

為進(jìn)一步探究土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)與土壤物理性質(zhì)及酶活性的相關(guān)性，利用土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)與土壤容重、孔隙度以及酶活性進(jìn)行冗余分析。結(jié)果（圖6）表明，圖6-A、圖6-B能在累積變量73.04%、68.08%水平上解釋減氮配施生物炭處理土壤結(jié)構(gòu)及酶活性對(duì)土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響。其中，土壤細(xì)菌、放線菌以及總菌落的生物量與土壤孔隙度、脲酶活性、堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、CAT活性呈正相關(guān)關(guān)系，與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤真菌生物量、真菌生物量/細(xì)菌生物量與之相反，其中土壤孔隙度（65.6%）和堿性磷酸酶活性（60.3%）為主要驅(qū)動(dòng)因子。圖6中各處理點(diǎn)空間分布較散，表明各減氮配施生物炭處理重復(fù)對(duì)土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生的影響不同。由此可見，減氮配施生物炭在改善土壤物理結(jié)構(gòu)，提高土壤酶活性的同時(shí)，對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化也有較大的影響。

3 討論與結(jié)論

土壤容重、孔隙度能夠反映土壤緊實(shí)狀況，有研究表明，土壤容重及孔隙度的變化能夠?qū)ψ魑锔邓蕷鉄釛l件產(chǎn)生較大的影響［27］。生物炭孔隙結(jié)構(gòu)豐富，具有較強(qiáng)的吸附能力，施入土壤中能夠促進(jìn)小粒徑團(tuán)聚體向大粒徑團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，提高土壤孔隙度，降低土壤容重［28］。本研究發(fā)現(xiàn)，與單施化肥處理相比，減氮配施生物碳能夠提高土壤孔隙度，降低土壤容重，這與楊珂等的研究結(jié)果［29］較為一致。這是因?yàn)樯锾抠|(zhì)地松散且多孔，施入土壤中能夠增加土壤孔隙度，降低土壤容重，且在一定用量范圍內(nèi)，隨著生物炭施入越多，土壤孔隙度越大，容重越小。但也有研究表明，施入生物炭會(huì)降低土壤孔隙度，這可能跟生物炭種類不同有關(guān)，某些機(jī)械強(qiáng)度較低的生物炭易轉(zhuǎn)化為較小顆粒，堵塞了原有的土壤空隙，從而導(dǎo)致土壤孔隙度降低［30］。

施肥、耕作等人為因素會(huì)對(duì)土壤酶活性變化產(chǎn)生較大影響［31］。有研究表明，生物炭較強(qiáng)的吸附能力不僅能夠促進(jìn)酶促反應(yīng)，也能夠吸附保護(hù)酶促反應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)抑制酶促反應(yīng)，從而降低酶活性［15］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，減氮配施生物炭能夠提高土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶活性。其中，在一定減氮比例和生物炭施用量范圍內(nèi)，隨著施入生物炭量增加，土壤酶活性逐漸提高，施用量超過某個(gè)閾值，酶活性會(huì)降低，這與李玥等的研究結(jié)果［32］較為一致。這可能是因?yàn)樯锾枯^強(qiáng)的吸附能力促使大粒徑大團(tuán)聚體形成，使其表面擁有更多的活性位點(diǎn)，利于微生物的大量繁殖，加快生物炭及有機(jī)物料腐解，其足量的反應(yīng)底物又進(jìn)一步刺激土壤微生物分泌更多的酶，從而增強(qiáng)其活性［33］。氮肥減量過多時(shí)，土壤養(yǎng)分含量不足以供應(yīng)植物根系吸收利用，從而造成土壤養(yǎng)分失衡，減少以養(yǎng)分為底物的酶促反映，從而降低土壤酶活性。

土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性對(duì)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化以及根系養(yǎng)分吸收利用能力有較大的影響，有研究表明，土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)及功能的改變是作物減產(chǎn)、肥力下降的重要原因［34］。生物炭會(huì)影響土壤微生物代謝活性，改變其結(jié)構(gòu)比例［35-36］。譚春玲等研究發(fā)現(xiàn)，生物炭利用其自身結(jié)構(gòu)特性可以為微生物代謝活動(dòng)提供良好的生存環(huán)境和碳源底物，進(jìn)而提高微生物代謝活動(dòng)［37］。侯寧等研究發(fā)現(xiàn)，施入生物碳能夠在一定程度上改良和優(yōu)化微生物環(huán)境，提高優(yōu)勢(shì)菌門的多樣性和數(shù)量［38］。本研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減量配施生物炭能夠增加土壤總菌落、細(xì)菌、放線菌的生物量，降低真菌生物量。分析認(rèn)為，施入生物炭改善了土壤物理結(jié)構(gòu)，為微生物代謝活動(dòng)提供了良好的生存環(huán)境以及代謝利用物質(zhì)，提高了某類優(yōu)勢(shì)菌群數(shù)量，改變了菌群結(jié)構(gòu)。其中，RN45B處理細(xì)菌生物量最高，這可能是因?yàn)槭┤氲纳锾颗c化肥比例腐解后更適宜土壤微生物分解與利用。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，減氮配施生物炭能夠提高花生產(chǎn)量，這與施入生物炭改善土壤物理結(jié)構(gòu)、提高土壤酶活性以及改變土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，通過花生產(chǎn)量與土壤容重、孔隙度以及酶活性的相關(guān)性分析結(jié)果也證實(shí)了以上解釋。而土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)與土壤容重、孔隙度以及酶活性進(jìn)行的冗余分析結(jié)果顯示，土壤細(xì)菌、放線菌以及總菌落的生物量與土壤容重、脲酶活性、堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、CAT活性呈正相關(guān)關(guān)系，與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤孔隙度（65.6%）和堿性磷酸酶活性（60.3%）為主要驅(qū)動(dòng)因子。由此表明，減氮配施生物炭在改善土壤物理結(jié)構(gòu)、提高土壤酶活性的同時(shí)，對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化也有較大的影響。綜合土壤結(jié)構(gòu)、酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)以及花生產(chǎn)量可知，RN45B處理表現(xiàn)最優(yōu)。

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