烟秆生物质炭基肥对烤烟生理...性及土壤主要环境因子的影响_朱德伦.pdf

3期867烟秆生物质炭基肥对烤烟生理特性及土壤主要环境因子的影响朱德伦1，周文瑾2，贾孟1，朱宣全1，杜宇1，王娜1，周鹏1，杨焕文1*，白羽祥1，王戈1*（1云南农业大学烟草学院，云南昆明650201；2云南省烟草公司昆明市公司石林分公司，云南昆明652200）摘要：【目的】初步明确烟秆生物质炭基肥改善烟株生长状况的土壤微生态机制，为烟秆生物质炭基肥的环境效应评估和科学应用提供理论支撑和实践经验。【方法】采用大田试验，以不施用烟秆生物质炭基肥的常规施肥为对照，设3个生物质炭基肥用量（2700、3375和4050 kg/ha）处理。烟株移栽后60 d，测定主要病害发生率和病情指数；移栽后90 d，测定功能叶的最大净光合速率；采烤结束后，采集土壤样品测定理化性质并分析土壤细菌群落结构。【结果】与对照相比，施用不同用量的烟秆生物质炭基肥均可显著提高烟叶净光合速率（P0.05），但烟秆生物质炭基肥处理的土壤细菌Chao1和ACE指数有所降低，Shannon和Simpson指数有所升高，群落结构明显分离。细菌群落物种组成分析显示，厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）和土杆菌属（Geobacter）相对丰度明显上升。方差分解分析和冗余分析结果表明，土壤理化性状与微生物群落密切相关，其中有机质和水解性氮对群落分布贡献度最大。FAPROTAX功能预测结果表明，烟秆生物质炭基肥施用后土壤细菌潜在功能更加丰富和多样。【结论】烟秆生物质炭基肥可通过调节土壤理化性质及改善土壤细菌群落结构和功能对烤烟生长发育产生积极影响，厌氧粘细菌属和土杆菌属可能在其中扮演着重要角色。关键词：烟秆生物质炭基肥；烤烟；生理特性；土壤细菌中图分类号：S572文献标志码：A文章编号：2095-1191（2023）03-0867-10收稿日期：2022-12-25基金项目：国家自然科学基金项目（31860357）；云南省烟草公司科技计划项目（2019530000241029）通讯作者：杨焕文（1962-），https:/orcid.org/0000-0001-8108-1751，教授，主要从事烟草栽培及生理生化研究工作，E-mail：mryang-；王戈（1982-），https:/orcid.org/0000-0003-1826-6803，博士，副教授，主要从事植烟土壤保育研究工作，E-mail：第一作者：朱德伦（1997-），https:/orcid.org/0000-0002-4034-732X，研究方向为烟草生理生化，E-mail：Effects of tobacco straw biochar-based fertilizer on physiologicalcharacteristics of flue-cured tobacco and main soilenvironmental factorsZHU De-lun1，ZHOU Wen-jin2，JIAMeng1，ZHU Xuan-quan1，DU Yu1，WANG Na1，ZHOU Peng1，YANG Huan-wen1*，BAI Yu-xiang1，WANG Ge1*（1Tobacco College，YunnanAgricultural University，Kunming，Yunnan 650201，China；2Shilin Branch，KunmingCompany，Yunnan Tobacco Company，Kunming，Yunnan 652200，China）Abstract：【Objective】To preliminarily identify the soil microecological mechanism of tobacco straw biomass carbon-based fertilizer to improve the growth of tobacco plants，and provide necessary theoretical support and practical experiencefor the environmental effect assessment and scientific application of tobacco straw biochar.【Method】In the field experi-ment，the conventional fertilization without tobacco stalk biochar-based fertilizer was used as the control，and three biochar-based fertilizer treatments were set up（2700，3375 and 4050 kg/ha）.The incidence of major diseases and disease indexwere measured 60 d after transplanting.The maximum net photosynthetic rate of functional leaves was measured 90 dafter transplanting.After roasting，soil samples were collected to determine physical and chemical properties and to analyzesoil bacterial community structure.【Result】Compared with the control，the application of tobacco straw biochar-based南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023，54（3）：867-876ISSN 2095-1191；CODEN NNXAABhttp:/DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2023.03.02254卷南 方 农 业 学 报 8680引言【研究意义】生物质炭基肥是生物质炭在农业领域最成功的应用之一，其将养分保蓄和吸持在富含孔隙及大表面积的生物质炭载体中，既可发挥生物质炭改良土壤的作用，又可提高养分的生物周期和转化，延缓养分释放供应，充分解决秸秆循环利用问题（Sial et al.，2019；赵泽州等，2021），是一种可持续减肥增产、减排增效的有效措施（徐永建等，2012）。我国是世界烟草第一种植大国，在烟草种植过程中，绝大部分的生物学产量将以废弃物形式释放到环境中，处理不当将存在环境污染风险（覃佐东等，2016）。基于此，探索以烟秆废弃物为载体制备生物质炭基肥，有助于实现烟秆废弃物绿色循环利用，对烟草废弃物资源化利用和烟叶可持续生产均具有重要意义。【前人研究进展】目前已有很多不同废弃物来源生物质炭基肥的应用实例，如施用玉米秸秆生物质炭可缓解黄褐土的酸化（吕金岭等，2021）；添加椰壳生物炭有利于提高杧果园土壤养分有效性，改善土壤微生物环境，促进杧果根系生长（范生浓等，2022）；施用稻壳生物炭可改良甘蔗土壤，改变土壤微生物群落结构，增强宿根甘蔗抗梢腐病能力，提高旱坡地宿根甘蔗第4年产量（桂意云等，2022）；芦荻秸秆热解生物质炭基肥可有效降低氨损失率（赵杭等，2022）。近年来，利用烟秆废弃物制备生物质炭基肥的相关研究备受关注，其中，烟秆生物炭在烤烟种植中的应用也逐渐增多。胡坤等（2021）研究表明，烟秆生物质炭基肥可改善薏苡土壤pH，增加土壤有机碳含量，提高土壤酶活性和土壤细菌丰度，改善土壤细菌群落结构。贾孟等（2021）研究表明，施用适宜用量的烟秆生物质炭对中低海拔烟区烤烟产质量、根际土壤理化性质的改良效果最好。陈宇琳等（2022）研究表明，烟秆生物质炭基肥可提高肥料农学利用率，促进烤烟生长，提高烤烟叶绿素及总糖、还原糖、烟碱、钾和总氮含量，降低氯含量。李格等（2022）研究发现，施用少量生物炭（3000 kg/ha）可抑制烟草旺长期和封顶期黑胫病的病株率和病情指数，降低烟草团棵期的金龟虫株率和黄虫虫株率。此外，烟秆生物质炭基肥还可提升土壤细菌和真菌优势菌属种类数量，增加主要参与碳循环相关细菌的相对丰度，促进有机碳循环，提升土壤质量（林瑛，2022；张红雪等，2022）。【本研究切入点】上述前人研究已从不同角度阐述了烟秆生物质炭基肥对土壤理化性状、微生物群落和烟叶产质量的影响，但有关烟秆生物质炭施用对烟株生长的积极影响与土壤理化性质和微生物群落改变的关系尚不明确。【拟解决的关键问题】采用16S rDNA高通量测序等技术，在大田条件下探讨不同烟秆生物质炭基肥施用量对植烟土壤主要环境因子和烟株生理特性的影响，以期初步明确烟秆生物质炭基肥影响下的根际微生态变化及其与烟株生长的关系，为烟秆生物质炭基肥的环境效应评估和科学高效利用提供技术支撑和实践经验。1材料与方法1.1试验地点试验于2021年在云南省石林县大可乡（东经1031432、北纬243610，海拔1643.81 m）进行，试验地属南温带温凉层高原型季风气候。供试土壤为红壤土，基础理化性质：pH 7.84、有机质19.75 g/kg、全氮1.22 g/kg、全磷0.66 g/kg、全钾16.35 g/kg、水解性氮99.00 mg/kg、有效磷43.27 mg/kg、速效钾386.80 mg/kg。1.2试验材料供试烤烟品种为红花大金元，采用漂浮育苗方fertilizer significantly increased the net photosynthetic rate of tobacco leaves（P0.05），but the Chao1 andACE indexes of soil bacteria in the treatment of tobacco straw biochar-based fertilizerwere decreased，and the Shannon and Simpson indexes were increased，and the community structure was obviously sepa-rated.The species composition analysis of bacterial communities showed that the relative abundances of Anaeromyxo-bacter and Geobacter increased greatly.Variance decomposition analysis and redundancy analysis showed that soil physi-cal and chemical properties were closely related to microbial communities，and organic matter and hydrolyzed nitrogencontributed the most to community distribution.FAPROTAX function prediction showed that the potential functions ofsoil bacteria were more abundant and diversified after the application of tobacco straw biochar-based fertilizer.【Conclu-sion】Tobacco straw biochar-based fertilizer may have a positive effect on flue-cured tobacco growth and development byregulating soil physicochemical properties and improving soil bacterial community structure and function，and Anaero-myxobacter and Geobacter may play an important role.Key words：tobacco straw biochar-based fertilizer；flue-cured tobacco；physiological characteristics；soil bacteriaFoundation items：National Natural Science Foundation of China（31860357）；Science and Technology Plan Pro-ject of Yunnan Tobacco Company（2019530000241029）3期869式育苗；烟秆生物质炭基肥质量配比为烟草专用复合肥（N P2O5K2O=16 6 24）2.5%+烟秆生物质炭29.5%+草炭68.0%。1.3试验方法试验以不施用烟秆生物质炭基肥的常规施肥为对照（T0），结合课题组以往试验经验和当地实际情况（贾孟等，2021），设施用2700 kg/ha（T1）、3375kg/ha（T2）、4050 kg/ha（T3）3个生物质炭基肥用量处理。每处理3次重复，共12个小区，小区长10 m、宽2 m，随机区组排列。生物质炭基肥均采用一次性基施；T0处理施用常规烟草专用复合肥0.61 kg，即纯N 35.22 kg/ha、P2O513.21 kg/ha、K2O 52.83 kg/ha；烟秆生物质炭处理确保氮磷钾总体用量和比例与T0处理一致，不足部分用烟草专用复合肥补充，即T1处理补纯N 11.74 kg/ha、P2O54.40 kg/ha、K2O 17.61 kg/ha，T2处理补纯N 5.87 kg/ha、P2O52.20 kg/ha、K2O8.81 kg/ha。其余管理措施按当地优质烟叶生产技术标准进行。1.4测定项目及方法1.4.1土壤理化性质测定采烤结束后，按五点取样法收集各处理土壤样品。取样过程中先将取样点表层杂物去掉，根据土层深度取表层至犁底层的所有耕层土壤，将5个点的土壤充分混合后粉碎，待测土壤理化性质。土壤pH采用水土比为2.5 1的电位法测定，有机质含量采用重铬酸钾容量法外加热法测定，全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用高氯酸硫酸法测定，全钾含量采用氢氟酸高氯酸法测定，水解性氮含量采用半微量滴定法测定，有效磷含量采用0.5 mo1/L NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用1 mol/L NH4OAC浸提火焰光度法测定。1.4.2烤烟光合特性测定烟株移栽后90 d，选取长势均匀一致且受光良好的中部功能叶，于晴天上午9：0011：00，用LI-6400型便携式光合作用测定仪在1500 mol/（m2s）光强下测定功能叶的最大净光合速率（CO2注入值为400 mol/mol，气体流速500 mmol/s，叶温25），每小区随机测定3株。1.4.3烤烟病害发生率和病情指数测定于移栽后60 d，参照GB/T 232222008 烟草病虫害分级及调查方法 测定病害发生率和病情指数，每个病级调查不少于3株。1.4.4土壤细菌群落结构分析采烤结束后，每小区按五点取样法选取3株烟并整株拔起，去除杂草、沙石和根系附着的大块土壤，采用抖动法收集烟株根际须根2 mm范围内土壤，充分混匀后收集装袋。冻存管收集土壤样品5 mL存于液氮中，通过CTAB法提取DNA，1%浓度琼脂糖凝胶电泳用于测定提取的基因组DNA纯度和浓度。取适量的样品放入离心管中，并使用无菌水稀释至1 ng/L。以稀释后的DNA为模板，根据测序区域的选择，使用带Barcode的特异引物；使用高效、高精度聚合酶进行反应。引物对应区域为：16SV41881区，引物515F-806R。充分混匀后使用2%的琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行检测，用热凝胶回收试剂盒回收产品。使用MiSeq进行文库构建和测序验证。将原始数据进行拼接与过滤，基于Operational Taxonomic Units进行Cluster和物种的分类分析，结合原始数据，得到基本分析结果（Bai et al.，2019）。1.5数据处理试验数据利用Excel 2019进行计算整理并作图；各处理间差异性采用SPSS 22.0进行单因素方差分析；在R 4.2.2中，R包（ade4 1.7.19，ggplot2 3.4.0，vegan 2.6.2）进行土壤细菌主坐标分析并作图，R包（ggrepel 0.9.1，ggplot2 3.4.0，vegan 2.6.2）进行环境贡献度分析和冗余分析并作图。通过基迪奥在线分析平台进行FAPROTAX功能预测（https:/ 1烟秆生物质炭基肥用量对烤烟光合特性的影响Fig.1Effects of the amount of tobacco straw biochar-based fer-tilizer on photosynthetic characteristics of flue-cured to-bacco图柱上不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05）Different lowercase letters on the bar indicated significant differenceamong treatments（P0.05，下同），但均显著高于其他处理；T3处理的有机质含量显著高于其他处理；各处理土壤全氮和全钾含量均表现为T3T2T1T0，且T0处理显著低于其他处理。各项土壤理化指标中，以T3处理的土壤有机质和水解性氮含量增幅最大，分别为33.40%和8.24%。2.3烟秆生物质炭基肥用量对烤烟土壤细菌群落结构的影响2.3.1土壤细菌多样性特征由表3可知，各处理的土壤细菌多样性指数无显著差异，但在施用烟秆生物质炭基肥的处理中，土壤细菌Chao1指数和ACE指数均不同程度低于T0处理，土壤细菌Shannon指数和Simpson指数均不同程度高于T0处理。主坐标分析结果（图2）表明，横纵坐标的解释度之和能解释61.02%的变异，且各处理的距离差异明显，其中施用烟秆生物质炭基肥处理的多数样本位于第一、二象限内，T0处理样本位于第三、四象限内，说明施用烟秆生物质炭基肥处理与T0处理在土壤细菌群落组成方面差异明显，施用烟秆生物质炭基肥可改变土壤细菌群落的物种组成。2.3.2土壤细菌群落结构通过对细菌群落物种组成分析，由图3可知，丰度排前10的菌属分别为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、芽孢杆菌属（Bacil-lus）、梭状芽孢杆菌（Clostridium_sensu_stricto_10）、处理TreatmentT0T1T2T3烟草花叶病Tobacco mosaic virus发病率（%）Incidencerate22.940.53b25.810.75a20.680.99c20.100.36c病情指数Diseaseindex13.210.45a14.870.68a11.910.97b11.580.12b气候性斑点病Weather fleck发病率（%）Incidencerate18.690.93a14.460.44c16.540.13b19.020.71a病情指数Diseaseindex12.090.32a8.440.35b9.280.87b12.460.56a赤星病Brown spot发病率（%）Incidencerate6.220.91b7.37072a5.670.95c3.720.89d病情指数Diseaseindex1.460.121.200.251.220.361.490.47黑胫病Black shank发病率（%）Incidencerate28.132.61b30.362.96a26.710.73c23.191.57d病情指数Diseaseindex18.521.24a16.190.84b15.070.14c14.751.21c青枯病Bacterial wilt发病率（%）Incidencerate20.580.35b23.121.68a20.011.54b16.580.83c病情指数Diseaseindex14.090.84a10.791.45b10.470.24b9.650.71b表 1烟秆生物质炭基肥用量对烤烟病害发病率和病情指数的影响Table 1Effects of the amount of tobacco straw biochar-based fertilizer on disease incidence and disease index of flue-cured tobacco同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05）。表3同Different lowercase letters in the same column indicated significant difference among treatments（P0.05）.The same was applied in Table 3指标 IndicatorpH有机质（g/kg）Organic matter全氮（g/kg）Total nitrogen全磷（g/kg）Total phosphorus全钾（g/kg）Total potassium水解性氮（mg/kg）Hydrolysed nitrogen有效磷（mg/kg）Available phosphorus速效钾（mg/kg）Available potassiumT07.960.34b19.732.12c1.330.02c0.580.0116.380.53d89.655.24c39.013.16c348.0719.14aT17.970.28b20.721.89c1.360.11b0.680.0316.780.43c92.087.52b48.003.21a309.5834.46cT28.240.42a22.260.75b1.380.13ba0.680.0117.220.35b95.219.46a44.852.46b295.0528.79dT38.290.16a26.321.83a1.400.04a0.690.0217.730.28a97.0911.53a39.193.97c333.1431.97b表 2烟秆生物质炭基肥用量对土壤理化性质的影响Table 2Effects of the amount of tobacco straw biochar-based fertilizer on soil physical and chemical properties同行数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05）Different lowercase letters after the data in the same row indicated significant difference among treatments（P0.05）处理 TreatmentT0T1T2T3Chao1指数 Chao1 index1753.4961.361679.5244.721722.6820.921706.6517.62ACE指数ACE index1732.2652.21669.5940.051700.5416.941681.145.47Shannon指数 Shannon index6.830.217.130.136.960.227.450.14Simpson指数 Simpson index0.960.010.970.010.960.010.980.01表 3烟秆生物质炭基肥用量对土壤细菌多样性指数的影响Table 3Effects of the amount of tobacco straw biochar-based fertilizer on soil bacterial diversity index3期871戴氏菌属（Dyella）、鞘脂菌属（Sphingobium）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）、土杆菌属（Geobacter）、苯基杆菌（Phenylobacterium）、Candidatus_Koribacter、马赛菌属（Massilia）。其中，相较于常规施肥处理，施用烟秆生物质炭基肥的3个处理中，厌氧粘细菌属的丰度增幅分别达109.08%、103.57%和38.55%，土杆菌属的丰度增幅分别达20.31%、506.29%和191.57%。2.3.3土壤细菌功能预测使用FAPROTAX整合原核功能数据库，结合SILVA的物种注释，构建物种生态功能分类关系，使用功能丰度热图展示样本的生态功能丰度。由图4可知，T0处理主要细菌功能基团为好氧氨氧化（Aerobic ammonia oxidation）、好氧氮氧化（Aerobic nitrite oxidation）、硝化作用（Ni-trification）；T2处理主要细菌功能基团为硫酸盐呼吸（Sulfate respiration）、硫代硫酸盐呼吸（Thiosulfate res-piration）、硫化合物呼吸（Respiration of sulfur com-pounds）；T3处理主要细菌功能基团为甲烷营养（Methanotrophy）、甲醇氧化（Methanol oxidation）、甲基营养（Methylotrophy）、亚硫酸盐呼吸（Sulfite respi-ration）。2.4土壤细菌群落与土壤理化性质间的相互作用关系对土壤细菌菌属与土壤理化性质进行方差分解分析和冗余分析，结果见图5。其中方差分解分析图中数值越大表示环境因子对物种分布影响越大，数值为负表示对物种分布无意义；冗余分析图中箭头表示环境因子，箭头越长表示环境因子对物种分布影响越大。方差分解分析结果表明，土壤pH、有机质、全氮、全钾和水解性氮对细菌物种分布总变异具有较高的解释度，其中，土壤有机质和水解性氮的解释度最高，而土壤全磷、有效磷和速效钾对物种分布无解释度（图5-A）。冗余分析结果表明，土壤pH、有机质、全氮、全钾和水解性氮箭头均较长，与T2和T3处理均在第一、第二象限内，其中，以土壤有机质和水解性氮箭头最长，且RDA1和RDA2总解释度为83.87%，具有较强的解释度（图5-B）。以上结果表明，施用3375和4050 kg/ha烟秆生物质炭基肥后，土壤有机质和水解性氮对土壤细菌物种分布具有较高的解释度，是细菌群落结构发生变化的主要驱动因子。3讨论3.1施用烟秆生物质炭基肥对烤烟光合特性和抗病性的影响本研究结果表明，施用烟秆生物质炭基肥可显著提升烟株净光合速率，降低烟草主要病害发病率，与前人研究结果一致（Xiang et al.，2017；吴迪等，2022）。生物质炭本身含有的营养元素，特别是镁、铁、锰、铜、锌等中微量元素的补充可能直接促进了植株叶绿素合成（陈温福等，2014；Alkharanshen etal.，2021）。同时，生物质炭基肥可通过改善土壤理化性状、改变微生物群落构成和潜在生态功能等方式，营造根系良好生长环境并直接或间接抑制病原菌的入侵（蔡昆争等，2020）。但目前有关生物质炭基肥对病原菌特别是土传病原菌侵染的相关抑制机制尚不明确，有待进一步研究。3.2施用烟秆生物质炭基肥对植烟土壤养分的影响本研究结果表明，施用烟秆生物质炭基肥可显图 2土壤细菌群落主坐标分析结果Fig.2Principal coordinate analysis of soil bacteria community图 3土壤细菌物种丰度Top10Fig.3Soil bacterial species abundance Top100.10-0.1-0.2PCoA2（16.21%）PCoA1（44.81%）-0.200.2T0T1T2T3朱德伦等：烟秆生物质炭基肥对烤烟生理特性及土壤主要环境因子的影响54卷南 方 农 业 学 报 872图 5土壤环境因子与土壤细菌群落的方差分解分析（A）和冗余分析（B）Fig.5Variance decomposition analysis（A）and redundancy analysis（B）of soil environmental factors and soil bacterial communitiesOM：有机质；TN：全氮；TP：全磷；TK；全钾；HN：水解性氮；AP：有效磷；AK：速效钾OM：Organic matter；TN：Total nitrogen；TP：Total phosphorus；TK；Total potassium；HN：Hydrolysed nitrogen；AP：Available phosphorus；AK：Availabl potassium1.51.00.50-0.5-1.0-1.5T0T1T2T316.0014.0012.0010.008.006.004.002.000.00-2.00-4.00-6.00-8.00解释度（%）Explanatory rate环境因子 Environment factorspHOMTNTPTKHNAPAK12.297.919.805.612.46-5.69-4.82-5.77RDA1（58.52%）RDA2（25.35%）2.000.00-2.00T0T1T2T3-2.000.002.00ABpHNHTKTNOMTPAKAPMethanotrophyMethanol oxidationMethylotrophySulfite respirationAcctoclastic methanogenesisMethanogenesis by disproportionation of methy1 groupsMethanogenesis using formateMethanogenesis by CO2reduction with H2Methanogenesis by reduction of methy1 compounds with H2Hydrogenotrophic methanogenesisMethanogenesisSulfur respirationDark sulfite oxidationArsenate detoxificationAerobic ammonia oxidationAerobic nitrite oxidationNitrificationSulfate respirationThiosulfate respirationRespiration of sulfur compounds图 4FAPROTAX功能丰度热图Fig.4FAPROTAX function abundance heatmap3期873著改变植烟土壤的理化性质，随着烟秆生物质炭基肥施用量的增加，土壤有机质和水解性氮含量增加。生物质炭热解易产生大量类腐殖质酸等有机物促进土壤腐殖质数量及结构改变，进而影响土壤有机质含量（Lin et al.，2012；Uchimiya et al.，2013）。此外，生物质炭其表面活跃的酚羟基、羧基等官能团可吸附利用铵态及硝态氮离子，减少氮素损失，土壤理化性质的变化为土壤固氮细菌提供了良好的生长繁殖条件，进一步提升了土壤水解性氮含量（Mandal etal.，2016；张萌等，2019）。3.3施用烟秆生物质炭基肥对植烟土壤细菌群落结构的影响本研究结果表明，施用烟秆生物质炭基肥可改变土壤微生物群落结构。Shannon指数和主坐标分析结果表明，施用烟秆生物质炭基肥可提升植烟土壤细菌物种分配均匀度，且与常规施肥土壤存在较大物种差异。土壤细菌群落结构的差异导致功能基团表达的差异化（Ye and Thomas，2001；Panke-Buisseet al.，2014），有研究表明施用生物质炭基肥可促进土壤氮循环（Rondon et al.，2007），然而本研究的FAPROTAX功能预测结果表明，施用烟秆生物质炭基肥后，土壤细菌好氧氨氧化（Aerobic ammonia oxi-dation）、好氧氮氧化（Aerobic nitrite oxidation）、硝化作用（Nitrification）丰度较低，氮循环相关功能被抑制。究其原因，一方面可能是由于烟秆生物质炭基肥可改变土壤固氮酶基因nifH、氨单加氧酶基因amoA等基因表达（王翰琨等，2022）；另一方面可能是由于烟秆生物质炭基肥释放多酚、单宁、乙烯等硝化抑制化合物抑制土壤硝化细菌活性，使NH+-N富集于生物质炭表面阻碍氮气产生（Berglund et al.，2004；Deluca et al.，2006；Zhang et al.，2020）。因此，施用烟秆生物质炭基肥可提升土壤细菌群落固氮能力，抑制土壤细菌硝化作用，阻碍土壤氮循环，但同时也利于植烟土壤氮素积累。此外，烟秆生物质炭基肥还可提升土壤细菌硫化物代谢和甲基氧化反应功能基团丰度，硫化物代谢产生H2S与重金属结合可降低重金属污染（幸颖等，2007；刘冬秀，2015）；甲醇、甲醛、甲酸、二氧化碳依次进行氧化的过程中，甲烷得到氧化，促进土壤温室气体甲烷减排。土壤微生物群落结构和功能的差异化源于优势菌群对生态位的竞争（Brussaard et al.，2007；黄伟等，2021）。本研究中，相较于常规施肥处理，施用烟秆生物质炭基肥的土壤厌氧粘细菌属丰度增幅分别达109.08%、103.57%和 38.55%，土 杆 菌 属 丰 度 增 幅 分 别 达20.31%、506.29%和191.57%。这2种优势菌属均具有氮化酶基因簇（nidBHDKEN），其中，土杆菌属可参与碳分解与固定代谢、甲烷代谢等多个过程，还可将有机物氧化与硝酸盐异化还原成氨耦合（刘璐等，2022），2种菌属较高的固氮活动（Masuda et al.，2020）破坏土壤氮循环平衡，导致土壤细菌无较高丰度的氮循环功能。此外，厌氧粘细菌属是典型的厌氧型细菌，可产生H2S（吴根福和高海春，2017），与本研究中施用炭基肥土壤具有较高丰度硫化物代谢功能结果相一致；土杆菌属参与甲烷代谢过程会增加甲基氧化的剧烈程度，与本研究施用炭基肥土壤具有较高丰度的甲基氧化、甲烷代谢功能结果相一致。因此，厌氧粘细菌属和土杆菌属成为烟秆生物质炭基肥施用土壤中的优势菌属，可能对土壤固氮作用、减少重金属污染作用、减少温室气体排放作用具有重要影响。3.4施用烟秆生物质炭基肥对植烟土壤微生态环境因子的影响本研究中方差分解分析和冗余分析结果指出，土壤pH、有机质、全氮、全钾和水解性氮对土壤细菌群落具有显著相互作用关系，其中，土壤有机质作为陆地生态系统中最大的碳库（Schmidt et al.，2011），为微生物活动提供充足的碳源（Liu et al.，2014，2015；Wang et al.，2017），土壤水解性氮作为土壤氮循环的主要产物与底物，为土壤微生物提供充足的氮源（林伟等，2020）。施用烟秆生物质炭基肥后，有机质和水解性氮含量增幅最大，对土壤细菌物种分布的解释度最高，这种土壤微生态环境因子间的相互作用可驱动土壤招募有益细菌以抵抗胁迫。如拟南芥根系分泌的三羧酸循环中间产物L-苹果酸（MA）以剂量依赖的方式选择性招募有益的枯草芽孢杆菌FB17（Bieger et al.，2014），酸性土壤通过招募潜在有益的根瘤菌缓解土壤酸化来增加对青枯病的抑制作用（Zhang et al.，2022）。本研究中，厌氧粘细菌属和土杆菌属可能被招募成为优势菌属，进而影响到土壤系统固氮功能、硫化物代谢、甲烷代谢。2种菌属调节植烟土壤养分，降低土壤重金属污染和温室气体排放，营造良好的土壤微生态环境，提升了烟株对氮素及有机化合物的吸收利用，改善了烟叶品质，增强了抗病性。基于此，本研究认为，