城市有機垃圾熱解生物炭對紫色土氮素特征與微生物群落結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、以城市有機垃圾(OFMSW)為熱解原料生產(chǎn)的生物炭含有豐富的氮素和有機質(zhì)，當添加這種生物炭到氮素營養(yǎng)缺乏的紫色土中時，它也許能夠通過直接引入氮素或者改變土壤理化性質(zhì)來改變土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)，進而影響土壤的氮循環(huán)。為了研究這種生物炭對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤理化特征特別是氮營養(yǎng)元素特征的影響，本研究設計了一個為期12個月的土壤盆栽培養(yǎng)試驗。試驗使用了700℃終溫制得的OFMSW熱解生物炭來改良一種紫色土，共設置了4個處理，生物炭添加量分

2、別為0％、1%、3%和5%(w/w)，并分別命名為0%BC、1%BC、3%BC和5%BC。按試驗設計進行土壤采樣，檢測土壤理化特性變化，并提取土壤DNA，采用高通量測序技術在MiSeq平臺上進行測序，分析土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)。試驗的主要研究結(jié)果及結(jié)論如下：
　　在試驗的前5個月，含炭紫色土的pH略低于不含炭紫色土，但是之后4個處理的pH基本相同，維持在8.0左右；3%和5%的生物炭添加量顯著提高了土壤有機質(zhì)(SOM)和總氮(TN)

3、含量，提高效果隨添加量的上升而增強；供試生物炭降低了紫色土的NH+4-N吸附量，同時提高了土壤中可提取的氨氮和NO-3-N的含量，3%的生物炭添加量具有較好的提升效果，但改良土壤的氨氮和NO-3-N的絕對含量依然較低，仍需使用氮肥補充土壤氮素。
　　培養(yǎng)期間，含炭紫色土和不含炭紫色土擁有不同的細菌群落結(jié)構(gòu)。3%和5%含炭量的紫色土的細菌α-多樣性降低，與硝化和反硝化作用關系比較密切的變形菌門、厚壁菌門和放線菌門的相對豐度也出現(xiàn)了不

4、同程度上升，但當細化到綱時，相同門內(nèi)的各個細菌綱對生物炭的施用做出了不同的響應。5%BC中硝化螺旋菌綱的相對豐度低于其他處理。
　　在屬水平，各菌屬對環(huán)境變化的響應各不相同，典范對應分析(CCA)顯示，能被環(huán)境變量很好解釋的菌屬大致可分為3組：第1組菌屬在試驗后半年的3%BC和5%BC中相對豐度較高，該組菌屬對環(huán)境變化也更為敏感，另外它們的相對豐度正相關于土壤TN、SOM、NO-3-N含量和生物炭添加量。第2組菌屬在1%BC和3%

5、BC中更為豐富，對土壤TN、SOM和NO-3-N含量的變化不敏感，相對豐度正相關于土壤NH+4-N吸附量和環(huán)境溫度；第3組菌屬在試驗前半年的0%BC和1%BC中相對豐度更高，其相對豐度負相關于土壤TN、SOM、NO-3-N、生物炭添加量和環(huán)境溫度，正相關于土壤pH。
　　CCA還顯示，第一和第二排序軸加起來只能解釋細菌屬豐度變化的35.8%，這說明試驗監(jiān)測的環(huán)境變量只能解釋部分細菌群落結(jié)構(gòu)變化，細菌群落結(jié)構(gòu)變化可能還受到其他環(huán)境變