微生物群落结构作用

高碳含量、孔隙丰富的生物质炭为微生物生长发育和繁殖提供了充足空间，减少了生存竞争压力，增加了微生物多样性。大量研究表明，添加生物质炭会影响土壤中微生物数量、种类和群落结构，驱动了养分（如碳、氮、磷等）循环，更利于作物对土壤养分的吸收利用。生物质炭添加通过改变土壤氨氧化类细菌群落结构影响氮循环。如在酸性土壤中，稻田土壤施加碱性水稻秸秆生物质炭后，土壤中氨氧化细菌丰度显著增加，氨氧化古菌生长受抑制。氨氧化类细菌是硝化反应中氨氧化环节的重要执行者，氨氧化作用是硝化反应的限速环节，其进程决定了硝化程度乃至整个氮循环。生物质炭对氨氧化细菌和氨氧化古菌的影响，促进了硝化反应中将铵氧化为亚硝酸盐的环节（亚硝化作用），直接或间接促进了土壤中氮循环。研究结果表明，生物质炭添加影响土壤中支撑碳和氮循环的微生物的相对丰度，调节土壤氮循环，减少了N2O排放。同样，生物质炭添加通过改变土壤微生物群落的结构，影响碳、磷循环。研究表明，生物质炭可促进溶磷细菌生长，利于土壤中难溶性磷向可溶性磷转化，增加土壤中可利用磷含量，增强肥力；通过增加能作用于难降解碳化合物的细菌种群数量调节土壤碳通量。如热单孢菌科、鞘氨醇单孢菌科、酸热菌科、地衣菌科、链孢素囊科和纤维单胞菌科的微生物的增加能促进多种碳化合物分解为土壤微生物的碳源；生物质炭对孢子囊内科和杆菌科微生物生长的促进影响无机磷的生物利用度。因此，改变土壤中不同功能微生物的数量和群落结构是生物质炭影响土壤碳、氮、磷循环的重要作用机制之一。