Ralstonia生物炭菌剂对重金属污染菜地土壤细菌群落结构及氮磷钾碳含量的影响

摘要

为阐明西红柿秸秆生物炭及Ralstonia生物炭菌剂（Ralstonia-inoculated biochar）对蔬菜种植园土壤细菌群落多样性和养分含量的影响，以盆栽种植芥菜为研究对象，盆栽土为菜地土壤和重金属复合污染土壤，分别设置重金属污染、西红柿秸秆生物炭和Ralstonia生物炭菌剂的共13种不同处理，每个处理3个重复，在芥菜收获期测定不同处理下土壤的细菌群落结构、差异菌群数量和氮磷钾碳含量等，探究西红柿秸秆生物炭和Ralstonia生物炭菌剂对菜地土壤优势细菌丰度、外源菌Ralstonia存活和土壤供肥能力的影响，以及改善重金属复合污染菜地土壤的能力。结果表明：西红柿秸秆经过高温碳化得到热解生物炭和水热生物炭在性质和官能团方面差异较大，均能与Ralstonia菌体固定化制备成Ralstonia生物炭菌剂；西红柿秸秆生物炭+Ralstonia有效提高菜地土壤的细菌丰富度，增加优势菌Proteobacteria（门水平，47.92%～72.44%）和Rhodanobacter（属水平，24.11%～51.18%）的相对丰度，并提高差异菌群数量（8～12个）和维持外源菌Ralstonia长期存活（0.32%～1.23%）；与此同时，Ralstonia生物炭菌剂增加菜地土壤的碱解氮（7.53%～35.44%）、硝态氮（1.57%～22.24%）、有效磷（1.46%～50.04%）、速效钾（1.03%～6.57%）和有机炭（129.20%～239.45%），并减少铵态氮残留（19.69%～49.45%）；与单施西红柿秸秆生物炭（热解生物炭和水热生物炭）或Ralstonia相比，Ralstonia生物炭菌剂高效改善菜地土壤及重金属复合污染土壤的细菌群落结构和氮磷钾碳含量，并能缓解西红柿秸秆生物炭或Ralstonia对菜地土壤细菌菌群生长的抑制。综上，Ralstonia西红柿秸秆生物炭菌剂兼具不同类型西红柿秸秆生物炭和外源菌Ralstonia的优点，能有效改善菜地土壤及重金属复合污染土壤的细菌丰富度、优势菌丰度、差异菌群数量和氮磷钾碳含量，对促进西红柿秸秆资源化利用和改良蔬菜种植园土壤肥力具有重要的应用潜力。

关键词

罗尔斯通氏菌 / 外源菌固定化 / 西红柿秸秆生物炭 / 重金属复合污染 / 细菌群落结构 / 菜地土壤养分