烟秆炭基肥对植烟土壤氮组分及微生物群落结构的影响

摘要：【目的】研究不同用量烟秆炭基肥对植烟土壤氮组分及微生物群落结构的影响，以期为烟秆炭基肥在农 业生产中的应用及植烟土壤氮素固持提供科学依据。【方法】采用田间试验，设对照（CK，不施肥）、烟草专用肥 （F，750 kg/ha）、低量烟秆炭基肥（LBF，525 kg/ha）、中量烟秆炭基肥（MBF，1050 kg/ha）和高量烟秆炭基肥（HBF， 1575kg/ha）共5个处理，其中MBF与F处理的氮（N）、磷（P）、钾（K）养分含量相同。烟叶成熟期采集表层土壤样品测 定土壤氮含量、酶活性及微生物相关指标，分析不同用量烟秆炭基肥处理对土壤有机氮和无机氮含量、土壤氮循环酶 活性及微生物群落结构的影响。【结果】与CK相比，施用烟秆炭基肥显著提高了土壤的全氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮及铵态氮含量（Plt;0.05，下同），且各指标随烟秆炭基肥用量的增加而提高；同等肥力下，与F处理相比，MBF和HBF 处理的全氮含量提高5.41%和7.43%、可溶性有机氮含量提高35.65%和62.45%，颗粒有机氮含量提高26.83%和 37.71%，铵态氮含量提高109.59%和200.65%。与CK相比，LBF、MBF和HBF处理的过氧化氢酶活性分别显著提高22.13%、35.66%和48.43%，脲酶活性分别显著提高37.72%、45.50%和62.08%；与F处理相比，MBF和HBF处理的过氧化氢酶活性分别显著提高21.29%和32.70%，脲酶活性分别显著提高5.33%和17.33%。施用肥料后土壤微生物量氮含 量显著提高，各处理由高到低排序为HBFgt;MBFgt;LBFgt;Fgt;CK，LBF、MBF和HBF处理的微生物量氮含量较F处理分别 提高31.83%、44.32%和59.84%。施用烟秆炭基肥增加了土壤细菌群落丰富度和多样性，且与施用量有关，其中HBF处理的Chao1指数和Shannon指数最高，较CK分别显著提高4.38%和5.92%，较F处理分别显著提高2.68%和3.46%。施 用烟秆炭基肥也影响了细菌群落组成，与CK相比，LBF、MBF和HBF处理的变形菌门（Proteobacteria）相对丰度降低 11.14%～15.16%，放线菌门（Actinobacteria）相对丰度提高6.50%～10.89%，根微菌属（Rhizomicrobium）相对丰度提高 177.00%～203.00%。冗余分析结果表明，土壤全氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮和铵态氮含量及脲酶和过氧化氢酶活 性与放线菌门、单糖菌门（Saccharibacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）呈正相关，与变形菌门、绿弯菌门（Chloroflexi）、硝 化螺旋菌门（Nirospirae）呈负相关。【结论】施用烟秆炭基肥可提高土壤氮组分含量，调节细菌群落结构，以中、高量烟 秆炭基肥处理效果较优。同等肥力下，施用烟秆炭基肥的效果优于烟草专用肥。在实际生产中考虑到生产成本及 施用效果，以中量烟秆炭基肥处理（1050kg/ha）较适合。

关键词：烟秆炭基肥；氮组分；酶活性；微生物群落结构

中图分类号：S154

文献标志码：A

文章编号：2095-1191（2024）04-0932-10

Effects of tobacco stem biochar based fertilizer on nitrogen composition and microbial community structure of tobacco planting soil

LIU Dong-ming1.2， GUO Yu-xuan1.2， TONG Chen-xiao12， WEI Yuan-hui12，

YANG Xi1.2， MAO Yan-ling1.2.3*

（1College of Resources and Environment， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China;

2University Key Lab of Soil Ecosystem， Health and Regulation of Fujian， Fuzhou， Fujian 350002， China; 3Fujian Colleges and University Engineering Research Institute of Conservation amp; Utilization of Natural Bioresources，

Fuzhou， Fujian 350002， China）

Abstract：[Objective ]In order to provide scientific basis for the application of tobacco stem biochar based fertilizer in agricultural production and nitrogen retention in tobacco planting soil， the effects of different amounts of tobacco stem biochar based fertilizer on nitrogen composition and microbial community structure were studied. 【Method】Through the field experiment， five treatments were set up： control （CK， no fertilization）， tobacco special fertilizer （F， 750 kg/ha）， low amount of tobacco stem biochar based fertilizer （LBF，525 kg/ha）， medium amount of tobacco stem biochar based fertilizer （MBF， 1050 kg/ha） and high amount of tobacco stem biochar based fertilizer （HBF，1575 kg/ha）. The contents of nitrogen （N）， phosphorus （P） and potassium （K） treated by MBF and F were the same. Soil nitrogen content， en- zyme activity and microbial related indexes were determined from surface soil samples at the mature stage of tobacco leaves. The effects of different amounts of tobacco stem biochar based fertilizer treatment on soil organic nitrogen and in- organic nitrogen content， soil nitrogen cycling enzyme activity and microbial community structure were analyzed. 【Re- sultJCompared with CK， the contents of total nitrogen， soluble organic nitrogen， particulate organic nitrogen and ammo- nium nitrogen in soil were significantly increased （Plt;0.05， the same below）， and each index increased with the increase of the amount of biochar based fertilizer. Under the same fertility， total nitrogen content increased by 5.41% and 7.43%， soluble organic nitrogen content increased by 35.65% and 62.45%， particulate organic nitrogen content increased by 26.83% and 37.71%， ammonium nitrogen content increased by 109.59% and 200.65% respectively in MBF and HBF treatments compared with F treatment. Compared with CK， catalase activity of LBF， MBF and HBF treatment was sig- nificantly increased by 22.13%， 35.66% and 48.43%， and urease activity was significantly increased by 37.72%， 45.50% and 62.08%， respectively. Compared with F treatment， the catalase activity of MBF and HBF treatments was significantly increased by 21.29% and 32.70%， and urease activity was significantly increased by 5.33% and 17.33%， respectively. Af- ter the application of fertilizers， the soil microbial biomass nitrogen content significantly increased. The order of each treatment was HBFgt;MBFgt;LBFgt;Fgt;CK. The microbial biomass nitrogen content of LBF， MBF， and HBF treatments in- creased by 31.83%， 44.32%， and 59.84% compared to F treatment， respectively. The application of tobacco stem biochar based fertilizer increased the richness and diversity of soil bacterial communities， which was related to the application amount. Among them， the Chaol index and Shannon index of HBF treatment were the highest， significantly increased by 4.38% and 5.92% compared to CK， and significantly increased by 2.68% and 3.46% compared to F treatment， respec- tively. The application of tobacco stem biochar based fertilizer also affected the composition of bacterial communities.Compared with CK， LBF， MBF， and HBF treatments reduced the relative abundance of Proteobacteria by 11.14%-15.16%， increased the relative abundance of Actinobacteria by 6.50%-10.89%， and increased the relative abundance of Rhizomicrobium by 177.00%-203.00%. The redundancy analysis results indicated that the soil total nitrogen， soluble organic nitrogen， ammonium nitrogen， particulate organic nitrogen contents， urease and catalase activities were positively correlated with Actinobacteria， Saccharibacteria and Firmicutes， but negatively correlated with Proteobacteria， Chloroflexi and Nitrospirae. 【Conclusion]Applying tobacco stem biochar based fertilizer can increase soil nitrogen component， regulate bacterial community structure， and the treatment effect of medium and high amounts of tobacco stem biochar based fertilizer is better. Under the same fertility， the effect of applying tobacco stem biochar based fertilizer is better than that of tobacco specific fertilizer. In actual production， considering production costs and application effects， it is more suitable to use a medium amount of tobacco stem biochar based fertilizer treatment （1050 kg/ha）.

Key words： tobacco stem biochar based fertilizer; nitrogen components; enzyme activity; microbial community structure

Foundation items： Central Finance Forestry Technology Promotion Demonstration Project of China （Min 〔2023〕 TG25）; Research Special Fund Project of Fujian Department of Finance （KKY22005XA）; Science and Technology Inno- vation Special Fund Project of Fujian Agriculture and Forestry University （KFB23111A）

0 引言

【研究意义】土壤氮素包括有机氮和无机氮，其 中有机态氮是土壤氮库的主要存在形态，对土壤肥 力、氮素循环及环境保护起重要作用（李玥等， 2017），而植物吸收氮肥则以无机氮形式为主（黄永 东等，2018）。不同形态土壤氮组分在土壤氮循环中 的作用存在差异，微生物群落在土壤氮素的转化过 程中发挥关键作用，影响土壤中氮素的形态和含量 （戚瑞敏等，2019）。目前，我国农业生产中使用的氮肥主要是无机氮，易发生反硝化作用、氨挥发、淋溶和径流损失导致氮肥大量流失，存在土壤供氮能力不足、环境污染等一系列问题。生物炭作为一种新型的土壤改良剂，在农业生产领域已得到广泛应用（何玉亭等，2016；彭红宇等，2022；王志丹等，2022），近年来在植烟土壤改良和烟草品质改善方面也应用较多（聂天宏等，2018；张汴泓等，2022；戴华鑫等，2023）。以生物炭为载体制备而成的生物炭基肥作为一种新型缓释肥料也受到广泛关注（黄永东等，2018；陈懿等，2020；张毅等，2023）。我国是烟草种植大国，每年有大量烟秆产生，以烟秆废弃物为载体制备生物炭基肥，有利于烟草废弃物资源化利用（朱德伦等，2023），且烟秆炭基肥养分含量较高（聂天宏等，2018），含有较多矿质元素，更适用于植烟土壤改良（何玉亭等，2016）。因此，研究烟秆炭基肥对土壤氮组分和微生物群落结构的影响，对于减少氮肥投入、增加土壤固氮能力具有重要意义。【前人研究进展】在土壤中添加生物炭基肥有利于改善土壤环境、提高土壤养分含量和作物品质（汪坤等，2021；张毅等，2023），也可提高土壤酶活性及改善微生物群落结构（常栋等，2018）。李玥等（2017）研究连续定位施用炭基肥对土壤有机氮的影响，结果表明生物炭基肥显著提高了土壤全氮、酸解铵态氮和氨基酸态氮含量，且氮含量随炭基肥施用量的增加而提高。黄永东等（2018）、樊鹏飞等（2020）的研究均表明施用生物炭基肥可提高土壤铵态氮和硝态氮含量。陈懿等（2020）研究表明，施用秸秆炭基肥较常规肥料可显著提升土壤细菌和真菌数量，并对土壤脲酶和过氧化氢酶活性有提升效果。Zhang等（2020）研究表明，添加生物炭基肥可增加土壤细菌丰度，并能提高烟叶品质。胡坤等（2021）研究表明，添加烟秆炭基肥提高了土壤淀粉酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性。吴凤英等（2023）研究2种不同生物炭基肥对土壤碳氮组分及微生物的影响，结果表明二者均能提高土壤碳氮组分含量，并改善微生物群落结构。朱德伦等（2023）研究表明，施用烟秆炭基肥改变了土壤细菌群落结构，土壤细菌Chao1指数降低，Shannon指数升高。吴东等（2023）研究减氮条件下生物炭基肥对土壤养分及微生物的影响，结果表明添加生物炭基肥显著促进烤烟生长，提高了土壤养分含量，改善了土壤功能细菌群落结构。【本研究切入点】目前关于生物炭基肥的研究主要集中在其对土壤养分及作物品质的影响方面，而针对生物炭基肥施用量对土壤无机氮和有机氮组分的影响及氮组分与土壤微生物之间相互关系的研究较少。【拟解决的关键问题】通过施用不同用量烟秆炭基肥，分析植烟土壤氮组分、酶活性及微生物群落结构的变化，探讨烟秆炭基肥对植烟土壤氮组分的影响及氮组分与土壤微生物的相互关系，为烟秆炭基肥在农业生产中的应用及植烟土壤氮素固持提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验于2022年在福建省三明市洋中镇（26°17'3\"N，118°29'12\"E）进行。试验地属中亚热带季风气候，无霜期295d，年均降水量1650mm，年均气 温19.2℃。土壤为水稻土，主要理化性状：pH5.37、 有机质26.36 g/kg、全氮1.45g/kg、全磷1.04 g/kg、全钾 9.85g/kg、碱解氮69.52mg/kg、有效磷159.15mg/kg、速效钾139.18mg/kg。

1.2试验材料

大田试验供试烟草品种为翠碧一号；肥料为烟 草专用肥（N：P2O；：K2O=12：7：22）；烟秆生物炭制备 温度为500℃，保留2h，养分含量：全氮2.2%、全磷0.7%、全钾5.1%。生物炭与硫酸铵（N21%）、磷酸二铵（N18%、P2O546%）和硫酸钾（K2O50%）按烟草专 用肥养分比例混合制成烟秆炭基肥。

1.3试验方法

试验设5个处理：（1）对照（CK），不施肥；（2）烟草专用肥处理（F），施用烟草专用肥750kg/ha；（3）低量烟秆炭基肥处理（LBF），施用烟秆炭基肥525kg/ha；（4）中量烟秆炭基肥处理（MBF），施用烟秆炭基肥1050kg/ha；（5）高量烟秆炭基肥处理（HBF），施用烟秆炭基肥1575kg/ha。其中，MBF与F处理的氮（N）、磷（P）、钾（K）养分含量相同。每处理设置3个面积为13m²的小区。种植前先将生物炭基肥和 烟草专用肥施入土壤，然后在每小区移栽20株生长 良好的烟苗。烟叶成熟期（移栽后100d），以S形法 采集各小区表土层（0～20cm）土壤，混匀后剔除杂 物，将土壤鲜样分为2份，1份用于可溶性有机碳、铵 态氮和硝态氮含量及酶活性和微生物群落结构测定； 另1份土样风干后过筛，用于土壤全氮和颗粒有机 氮含量测定。

1.4测定项目及方法

土壤全氮含量使用高精度碳氮元素分析仪 （美国LECO公司）进行测定；土壤可溶性有机氮含量采用土水比1：10浸提后，用TOC分析仪（日本 SHIMADZU公司）测定；土壤铵态氮和硝态氮含量 采用FLOWSYS流动分析仪（意大利Systea公司）测定；土壤颗粒有机氮含量采用湿筛法，通过5g/L六 偏磷酸钠分散，烘干后用高精度碳氮元素分析仪测 定；土壤微生物量氮含量通过氯仿熏蒸法测定（鲁如 坤，2000）；土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾比色 法测定，土壤脲酶活性采用靛酚比色法测定（关松 荫，1986）。

土壤细菌群落通过16SrRNA高通量测序检测：土壤微生物组总DNA提取采用Power Soil DNA试剂盒（美国Mo Bio Laboratories公司，PCR扩增采用Q5高保真DNA聚合酶（美国New England Biolabs， Inc.公司），利用16S V3～V4区为引物进行PCR扩增，采用1%琼脂糖凝胶电泳进行PCR扩增产物检测，采用凝胶回收试剂盒（美国Axygen公司）对目标片段进行回收。参照电泳初步定量结果，将PCR扩增回收产物进行荧光定量，荧光试剂为Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit，定量仪器为FLx800 Fluoresce Microplate Reader（美国BioTek公司）。通 过Illumina MiSeq PE300进行细菌的高通量测序（北京奥维森基因科技有限公司），使用QIME软件，用UCLUST序列比对工具，获得的序列按97%序列相似度进行归类和操作分类单元（OTU）划分，并选取 每个OTU中丰度最高的序列作为该OTU的代表序 列，细菌的基因数据库采用Greengenes。通过高通量测序测定16S RNA，每个土壤样本测定3个重复。

1.5统计分析

土壤氮组分、土壤细菌丰度采用Excel2019制 表、绘图，土壤酶活性、微生物量氮和细菌多样性采 用Origin 2022绘图，冗余分析使用Canoco5绘图，使用SPSS26.0进行单因素方差分析和SNK法进行 显著性检验。

2结果与分析

2.1不同烟秆炭基肥用量对土壤氮组分的影响

由表1可知，与CK相比，施用不同用量烟秆炭 基肥均可提高土壤全氮及氮组分含量，且随着烟秆 炭基肥施用量增加，土壤全氮及氮组分含量呈逐渐 增加趋势。其中，MBF和HBF处理的全氮含量无显著差异（Pgt;0.05，下同），但二者均显著高于其他处理（Plt;0.05，下同），较CK分别提高12.23%和14.39%，较F处理分别提高5.41%和7.43%；LBF、MBF和HBF处理均较CK显著提高了可溶性有机氮、颗粒有机氮和铵态氮含量；相对于F处理，MBF和HBF 的土壤氮组分均存在显著差异，其中可溶性有机氮 含量分别提高35.65%和62.45%，颗粒有机氮含量分 别提高26.83%和37.71%，铵态氮含量分别提高109.59%和200.65%，而硝态氮含量分别降低44.81% 和32.89%；相对于MBF处理，HBF处理的可溶性有 机氮和铵态氮分别显著提高19.76%和43.44%，而颗 粒有机氮和硝态氮含量无显著差异。同等肥力下， 与F处理相比，MBF处理的有机氮和铵态氮含量均 显著提高，硝态氮含量显著降低。

由图1可看出，施用烟秆炭基肥后，土壤中无机 氮占比随着施用量的增加而提高，LBF、MBF和HBF处理的土壤无机氮占比较CK分别增长1.3、2.0 和3.7倍。

2.2不同烟秆炭基肥用量对土壤酶活性的影响

土壤过氧化氢酶可分解土壤中的过氧化氢，有效防止其对作物根部产生不利影响；脲酶是土壤中重要的氮循环酶之一，有助于将有机氮转化为有效氮。由图2可看出，施用烟秆炭基肥对土壤过氧化氢酶和脲酶活性均表现出促进作用。随着烟秆炭基肥施用量的增加，过氧化氢酶和脲酶活性逐渐提高，不同用量的烟秆炭基肥处理间脲酶活性有显著差异，而过氧化氢酶活性差异不显著。与CK相比，LBF、MBF和HBF处理的土壤过氧化氢酶活性分别显著提高22.13%、35.66%和48.43%，脲酶活性分别显著提高37.72%、45.50%和62.08%。与F处理相比，MBF和HBF处理的土壤过氧化氢酶活性分别显著提高21.29%和32.70%，脲酶活性分别显著提高5.33%和17.33%，而LBF处理的土壤过氧化氢酶和脲酶活性与F处理无显著差异。同等肥力下，与F处理相比，MBF处理显著提高了土壤过氧化氢酶和脲酶活性。

2.3不同烟秆炭基肥用量对土壤微生物量氮含量的影响

由图3可看出，施用肥料后土壤微生物量氮含量显著提高，各处理由高到低排序为 HBFgt;MBFgt;LBFgt;Fgt;CK，且处理间差异均达显著水平。LBF、MBF和HBF处理的微生物量氮含量较F处理分别提高 31.83%、44.32%和59.84%。同等肥力下，与F处理相比，MBF处理微生物量氮含量显著提高。

2.4不同烟秆炭基肥用量对土壤细菌多样性的影响

细菌Chao1指数和Shannon指数反映土壤中细菌的数量和种类，是土壤微生态环境稳定的重要性 指标。由图4可看出，施用烟秆炭基肥后土壤细菌 群落丰富度和多样性相对于CK和F处理有所提高，且与施用量有关，其中HBF处理的土壤细菌Chao1指数和Shannon指数最高，较CK分别显著提高4.38%和5.92%，较F处理分别显著提高2.68%和3.46%。同等肥力下，与F处理相比，MBF处理的Chao1指数和Shannon指数均有所增加，但差异未达 显著水平。

土壤微生物群落Beta多样性常用于比较不同处 理土壤在物种多样性方面的相似程度。由图5可看 出，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）揭示了43.57%的变异，其中PC1贡献率为32.95%；各处理间空间差异明显，LBF、MBF和HBF处理分布在第一象限，相似度较高，而CK和F处理在PC2处离散程度较高，LBF、MBF和HBF处理与CK和F处理存在明显分布差异。同等肥力下，MBF处理与F处理 分散程度较高，差异明显，说明施用烟秆炭基肥能明 显影响土壤微生物群落组成。

2.5不同烟秆炭基肥用量对土壤细菌群落结构的影响

各处理土壤中细菌门水平相对丰度排前10的优势菌群分布如图6所示，从高到低依次为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonade-tes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、单糖菌门（Saccharibacteria）、厚壁菌门（Fir-micutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和俭菌总门（Parcubacteria）。各处理变形菌门相对丰度含量依次为CKgt;LBFgt;Fgt;MBFgt;HBF，且随烟秆炭基肥施用量增加，变形菌门相对丰度逐渐降低，LBF、MBF 和HBF处理的变形菌门相对丰度较 CK降低11.14%～15.16%;3个烟秆炭基肥处理的硝化螺旋菌门和拟杆菌门相对丰度也呈下降趋势，分别下降1.87%～2.17% 和0.14%～0.56%，而放线菌门、单糖菌门和酸杆菌门相对丰度有明显提升，分别提高 6.50%～10.89%、2.54%～3.57%和0.72%～2.76%。同等肥力下，与F处理相比，MBF处理提高了酸杆菌门、芽单孢菌门、绿弯菌门等的相对丰度。

图7为不同处理土壤样品中优势细菌属的相对丰度，从低到高依次为念珠菌固体杆菌属（Candida-tus_Solibacter）、布氏杆菌属（Bryobacter）、水恒杆菌属（Mizugakiibacter）、赭黄嗜盐囊菌属（Haliangium）、罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）、酸杆菌属（Acidibacter）、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）、根微菌属（Rhizomicrobium）。根微菌属在土壤氮循环中起重用作用，LBF、MBF和 HBF处理的相对丰度较CK 提高 177.00%～203.00%;芽单胞菌属具有较强的反硝化功能，LBF、MBF 和HBF处理的相对丰度较CK提高 26.31%～49.31%，其中HBF处理相对丰度最高;酸杆菌属为具有分解蛋白质和摄取环境周围酸性物质的有益菌属，其相对丰度依次为 HBFgt;LBFgt;Fgt;MBFgt;CK;罗思河小杆菌属具备还原 N，O的能力，其相对丰度依次为 Fgt;LBFgt;HBFgt;MBFgt;CK，各处理较CK均有大幅提升。同等肥力下，与F处理相比，MBF处理提高了芽单胞菌属、硝化螺旋菌属等的相对丰度。

2.6 土壤优势细菌门与土壤氮组分及酶活性的冗余分析

图8为环境因子（土壤氮组分、酶活性）与土壤优势细菌门之间的冗余分析结果，红色箭头表示环境因子，蓝色箭头表示土壤细菌。土壤脲酶、可溶性有机氮、铵态氮为排名前3的影响因子，而硝态氮对细菌的影响较小。环境因子与细菌门类之间夹角越小表示两者正相关越显著，夹角越大表示负相关越显著。土壤各氮组分、过氧化氢酶、脲酶与细菌门类间存在显著相关关系，除硝态氮外，其他因子与放线菌门、单糖菌门、厚壁菌门呈正相关，而与变形菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门呈负相关。

3讨论

3.1烟秆炭基肥对土壤氮组分的影响

本研究结果表明，施用烟秆炭基肥提高了土壤全氮、可溶性有机氮、铵态氮和颗粒有机氮含量，且全氮和氮组分含量均随着施用量的增加而提高，同等肥力下施用烟秆炭基肥处理全氮含量高于烟草专用肥处理。分析其原因，一方面可能是炭基肥中的氮以有机氮形式保留在土壤中，而烟草专用肥处理中无机氮可能会流失，生物炭自身具备的养分含量、高碳氮比使得土壤对氮的固持能力提高（Yan et al.，2021）；另一方面，可能也与生物炭对养分的吸附性相关。本研究中，施用烟秆炭基肥后提高了有机氮和铵态氮含量，可能是烟秆炭基肥对植烟土壤理化性质有一定改善作用，其独特的多孔结构能吸附住游离的氮素等养分离子（Spokas et al.，2012）；此外，烟秆的主要成分烟碱与肥料相互作用会减少铵的流失。该结果与樊鹏飞等（2020）研究认为添加生物炭基肥在烤烟生育期内能显著提高土壤铵态氮含量， 以中高添加量提升效果较好的结果相似。本研究 中，烟草专用肥处理的硝态氮含量高于其他处理，可 能与烟草专用肥中富含硝酸盐有关，烟秆炭基肥处 理的土壤颗粒有机氮含量均显著高于烟草专用肥和 对照处理，可能是生物炭能与土壤中的小颗粒形成 大颗粒和复合体，生物炭的孔隙结构为根系分泌和 微生物生长提供了良好条件，有利于土壤和生物炭 颗粒团聚，而土壤团聚体的增加也提高了颗粒有机 氮含量，但其具体原因还需深入研究。

本研究结果表明，无机氮比例随烟秆炭基肥用 量的增加而增加。不同用量烟秆炭基肥处理的土壤 无机氮占比不同，可能与输人的氮含量有关，中量和 高量烟秆炭基肥处理输入的炭基肥量分别是低量烟 秆炭基肥处理的2倍和3倍，可能导致输入土壤中无 机氮相应增加，从而使土壤无机氮占比也相应增加， 也可能是烟秆炭基肥为固氮微生物提供宜居环境和 丰富的碳源和氮源，微生物活性增加，使其更好地发 挥固氮功效。

3.2烟秆炭基肥对土壤微生物量氮和酶活性的影响

土壤微生物量反映土壤生物肥力，代表土壤养分转化、能量传递及氮素矿化和固定过程，对植物吸收和利用氮素起主要作用（赵军等，2016;吴东等，2023）。赵军等（2016）研究表明，添加生物炭基肥处理的微生物量氮含量比对照增加 62.78%。何晓冰等（2023）研究指出，施用炭基肥显著提高了微生物量氮含量，随着氮肥施用量增加，微生物量氮含量也相应增加。本研究也得出相似结果，添加烟秆炭基肥后，土壤微生物量氮显著增加，且随着施用量的增加而增加。烟秆炭具有较高的氮元素，为土壤微生物提供了大量氮源，有利于微生物的生长和繁殖，此外烟秆炭富含钾元素，有利于土壤细菌生长，能有效改善土壤微生物环境，从而提高微生物量。微生物量氮是土壤中活性氮的重要组成部分，同时也是土壤铵态氮、硝态氮及可溶性有机氮氮库相互转化的驱动因素，土壤微生物活动影响土壤氮素循环，驱动土壤氮素的矿化和同化，进而影响土壤有效氮的供应。

土壤酶活性是评价土壤生化活动和养分利用状况的重要指标（Wang and Allison，2019）。过氧化氢酶在某种程度上反映土壤的氧化还原能力（李玥等，2020），脲酶是土壤氮循环重要的水解酶，可反映土壤氮素水平。本研究中，中、高量炭基肥处理的过氧化氢酶和脲酶活性较烟草专用肥处理显著提高，且过氧化氢酶活性随炭基肥用量增加而增强。该结果与李玥等（2020）研究的风沙土在施用炭基肥后，过氧化氢酶活性随施入炭基肥量的增加而提升的结果一致。原因可能是过氧化氢酶参与芳香族有机物如木质素的降解和氧化过程（Wang et al.，2023），炭基肥中富含的有机质为其提供了充足底物，促进过氧化氢酶活性提高。本研究中烟秆炭基肥对脲酶活性的提升效果与Zhang等（2023）的研究结果相似，脲酶活性依赖于有机质水平及微生物活性，而炭基肥为土壤提供了充足的有机质和微生物活动环境，从而提高了脲酶活性。

3.3烟秆炭基肥对土壤微生物群落结构的影响

土壤中添加生物炭基肥后可能会引起土壤理化性质或微生态环境改变，进而影响微生物群落的丰度和多样性（高文慧等，2021）。冯慧琳等（2021）通过田间试验研究了不同炭基肥施用量对细菌群落结构的影响，结果表明施用生物炭基肥显著改善了细菌丰度和多样性。本研究结果表明，烟草专用肥和烟秆炭基肥的添加均在一定程度上影响细菌群落，其原因可能与肥料中外源养分的施入有关，且炭基肥中的生物炭具有多孔结构，使其具备大比表面积和吸附养分的官能团，能为土壤细菌提供良好的生存环境，进而在短期内提高土壤细菌群落多样性（冯慧琳等，2021）。然而也有研究发现施用生物炭基肥会降低土壤细菌多样性，且随着炭基肥施加量的增加先升高后降低（吴东等，2023）。制作生物炭基肥的生物炭和肥料种类不同可能会对土壤细菌多样性的影响效果不同，本研究中所用烟秆炭养分含量高，有利于微生物的生存和繁殖，进而促进了土壤细菌多样性和丰富度提高。

本研究发现，烟秆炭基肥对土壤细菌群落结构产生影响，添加烟秆炭基肥导致变形菌门、硝化螺旋菌门和拟杆菌门相对丰度下降，同时促使放线菌门、单糖菌门和酸杆菌门相对丰度增加。本研究结果与张毅等（2023）研究发现使用生物炭基肥后酸杆菌门减少、拟杆菌门增多的结果相反。硝化螺旋菌门内的硝化细菌可促使亚硝酸盐转化为硝酸盐，进而增加土壤中硝酸根离子的积聚。本研究中，施用烟秆炭基肥后酸杆菌门下的酸杆菌属、变形菌门下罗思河小杆菌属和根微菌属、芽单孢菌门下芽单胞菌属相对丰度有明显提升。罗思河小杆菌属能利用高浓度的硝酸盐维持自身生长，且具备还原N，O的能力，但其还原能力较弱；根微菌属在土壤氮循环和有机质降解过程中发挥重要作用；芽单胞菌属微生物具有固氮的功能。本研究中，细菌群落结构的变化主要受土壤脲酶、可溶性有机氮、铵态氮等环境因素驱动。其原因可能是脲酶能分解尿素，为细菌提供氮源；可溶性有机氮代表土壤中氮素的高活性部分，促进土壤氮循环、提高生产力，进而刺激细菌的繁殖和生长，增加细菌群落数量。施用烟秆炭基肥使土壤有机碳和氮含量提高，进一步加速碳氮循环过程，加强土壤中特定微生物（如放线菌门）活性，有助于难降解有机物质的降解，从而增加土壤养分的可利用性，进而改善土壤养分状况，因此土壤氮组分与放线菌门等呈正相关关系（胡坤等，2021）。

4结论

施用烟秆炭基肥能提高土壤氮组分含量、过氧化氢酶和脲酶活性，改善细菌群落结构，以中、高量（1050 和1575 kg/ha）烟秆炭基肥处理效果较优。在相同肥力水平下，烟秆炭基肥效果优于烟草专用肥。土壤中氮组分与放线菌门、酸杆菌门等氮循环功能菌有关，烟秆炭基肥通过提高土壤氮循环功能菌的丰度来促进氮组分含量提高。在实际生产中考虑到生产成本及施用效果，以中量烟秆炭基肥处理（1050 kg/ha）较适合。

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（责任编辑王晖）