生物炭的合理应用对于改善土壤健康至关重要，已发现将生物炭与有机或无机肥料配施可以减缓无机氮的快速矿化并提高氮利用效率，尤其在沙壤土中效果更加显著。尽管已有大量研究探讨生物炭与肥料结合对沙壤土理化性质改良的影响，但其对土壤微食物网的复杂生物学效应仍知之甚少。
该研究在沙壤土小麦种植系统中进行田间试验，设置了四种处理：单施无机肥（IF）、单施有机肥（OF）、生物炭配施无机施肥（B + IF）和生物炭配施有机肥（B + OF）。旨在阐明生物炭诱导的非生物因子和植物根系变化对土壤微食物网的影响。研究发现，生物炭对土壤微食物网的影响因施肥环境而异。在无机肥条件下，生物炭显著增加了总微生物和总线虫的丰度，但降低了杂食/捕食线虫的生物量。而生物炭与有机肥结合则对总微生物丰度及生物量、总线虫和杂食/捕食线虫的生物量产生了积极影响。
图1 图文摘要
结构方程模型分析表明，生物炭配施无机肥通过直接效应影响微生物和线虫丰度，并通过降低NH₄⁺-N和DOC含量间接影响微生物生物量。生物炭的直接影响主要源于其固有特性，如大孔隙率和高吸附能力，这些特性改善了土壤结构，为土壤微生物和线虫创造了良好的栖息地。生物炭的大孔隙通常直径为10至30μm，适合容纳0.3至3μm的细菌。这些土壤孔隙不仅促进了微生物的生长，还为线虫的运动和捕食提供了支持，从而增加了微生物和线虫的丰度。
图2 在无机施肥 （A） 和有机肥料 （B） 条件下生物炭添加对土壤微食物网的直接和间接影响
相比之下，在生物炭配施有机肥中，根系生物量的增加和土壤 pH 值的降低是微生物丰度变化的最直接驱动因素。根系生物量的显著增加可能导致可溶性物质释放量的增加，增强微生物的利用效率，并提高微生物丰度。同时，pH值的降低使碱性沙壤土为微生物群落创造了更有利的环境。这些发现强调了生物炭的环境依赖性，其对土壤微食物网中的调控途径取决于所用肥料的类型和土壤环境的相关变化，以及植物与微生物间的相互作用。
研究成果以“Synergistic application of biochar with organic fertilizer positively impacts the soil micro-food web in sandy loam soils”为题，发表在土壤与生态学领域国际权威期刊European Journal of Soil Biology上，由中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土有机碳与保护性耕作学科组张士秀研究员和河南大学生物多样性与生态保护学科组赵灿灿副教授等共同完成。研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020401）、国家自然科学基金（32371737,32130066）、中国科学院青年创新青促会项目（2021228）和中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家小组项目（2022QNXZ04）等项目的支持。
论文信息即链接如下：
Zhuang W,Zhao C,Zhang Y et al. Synergistic application of biochar with organic fertilizer positively impacts the soil micro-food web in sandy loam soils. European Journal of Soil Biology,2024,123：103680 https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2024.103680.
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