2025, Vol. 46
2. 河南省农业资源与环境重点实验室，郑州 450002
2. Henan Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment, Zhengzhou 450002, China
生物炭是将废弃的生物质资源在无氧或少氧条件下高温热解炭化后形成的固体产物[1]，具有富碳、高孔隙率、表面积大和稳定性强等特点[2]. 近年来，生物炭在土壤改良、固碳及污染物修复方面的应用受到广泛关注[3, 4]. 然而，热解炭化后的生物炭为粉末状，在运输、施用以及储存上都有一定的困难，且自身矿质养分含量低[5]. 生物质炭基肥是以生物质炭为基质，通过添加氮、磷、钾等一种或几种营养元素，采用化学方法和（或）物理方法混合制成的肥料[6]. 炭基肥能够提高肥料利用率，减轻地下水污染和水体富营养化，以及温室气体排放等一系列环境危害，而且当养分释放到土壤中后，生物炭还可以发挥其土壤改良剂的作用[7].
炭基肥是化肥提质增效的重要发展方向[8]. 炭基肥能够提高养分在土壤中的滞留时间，从而提高土壤肥力. 生物炭具有丰富的孔隙结构和极强的吸附性能，能够固持添加的肥料养分. 此外，通过包膜制粒可直接形成一道物理屏障[9]. 土壤酶活性可以反映土壤微生物的活性，代表土壤中物质代谢的旺盛程度，较多的研究显示施用炭基肥提高了土壤酶活性[10, 11]. 土壤微生物是土壤生态系统中重要的组成部分，在维持生态系统物质转化、养分循环以及能量流动过程中发挥着关键作用[12, 13]. 由于土壤微生物对环境变化的敏感性，土壤微生物的群落结构、组成和多样性可作为评价土壤质量和肥力的重要指标[14]. 真菌是土壤中最为丰富的微生物之一，是农田生态系统中主要的分解者，在土壤能量流动、养分循环转化和控制作物病害等方面具有重要作用[15, 16]. 炭基肥施用对农田土壤真菌群落变化的影响开展了少量研究. 高文慧等[17]在安徽大豆农田的研究发现，炭基肥施用对土壤细菌丰度没有显著影响，但明显改变了土壤真菌群落结构，土壤真菌门水平优势菌门无显著性差异. 刘威帆等[18]在宁夏旱区玉米田研究发现，施用炭基肥显著提高土壤脲酶和蔗糖酶活性，显著增加了变形菌门和放线菌门相对丰度，降低了酸杆菌门相对丰度. 由于不同区域气候、土壤环境及作物的差异，炭基肥施用对土壤真菌群落的影响存在较大差异. 土壤理化性质等环境因子是导致土壤真菌群落变化的重要因素[19~21]，通过土壤酶活性、土壤理化性质、作物产量及土壤真菌群落的关系分析能进一步明确土壤真菌群落及各因素变化的内在机制.
小麦和玉米是华北重要的粮食作物，产量分别占全国的60%和40%[22]. 炭基肥对本区域农田土壤环境和作物产量的影响还未见报道. 本研究在河南北部冬小麦-夏玉米轮作种植区设置田间定位试验，研究炭基肥施用4 a后土壤理化性质、土壤酶活性、土壤真菌群落组成及作物产量的变化及其相互关系，以期为本区域粮田炭基肥的合理利用提供评价依据.
1 材料与方法 1.1 试验点概况本试验设置于河南省新乡市原阳县祝楼乡. 试验区气候属暖温带大陆性季风气候，年平均气温14℃，2020年试验点全年降雨量572 mm. 试验地土壤类型为砂壤质潮土，基础土壤理化性质为：ω（有机质）8.29 g·kg-1，ω（全氮）0.56 g·kg-1，ω（全磷）0.69 g·kg-1，ω（全钾）19.6 g·kg-1，土壤pH值8.51.
1.2 试验设计本试验开始于2018年10月冬小麦季，试验地种植模式为冬小麦和夏玉米轮作. 冬小麦和夏玉米均设置4个处理，分别为：不施肥（CK），小麦玉米生长期不施肥；高量施氮（N1），小麦季和玉米季氮肥施用量（以N计）均为270 kg·hm-2，磷肥施用量（以P2O5计）90 kg·hm-2、钾肥施用量（以K2O计）60 kg· hm-2；优化施氮（N2），小麦和玉米季氮肥施用量（以N计）均为225 kg·hm-2，磷肥和钾肥施用量和高氮处理相同；施用生物炭基肥（TF），炭基肥氮、磷、钾养分量和优化施氮相同. 施用炭基肥为炭基复合肥，氮、磷（P2O5）和钾（K2O）养分含量分别为15%、15%和10%，由水稻秸秆生物炭、复合肥等材料制作而成，由南京勤丰生物质新材料公司提供. 小麦季和玉米季炭基肥施用量相同. 炭基肥作为基肥施用量为400 kg·hm-2，小麦和玉米拔节期追施尿素（以N计）135 kg·hm-2，炭基肥施用基肥磷钾养分含量与N1和N2相同. N1和N2所用化肥分别为尿素、磷酸一铵和氯化钾，氮肥分为基肥和追肥两次施用，基追比2∶3，磷钾肥均作为基肥一次性施用. 小麦品种为郑麦369；玉米品种为德单5号. 每个处理设置3次重复，小区面积40 m2. 小麦季基肥在播种前撒施，然后翻耕，耙平后播种. 夏玉米播种为免耕直播，基肥为播种后随灌溉施入. 小麦拔节期追施氮肥，撒施后灌溉；玉米季追肥为拔节期随灌溉施入. 小麦10月下旬播种，6月初收获. 玉米6月初播种，10月上旬收获.
1.3 样品采集及测定小麦成熟后，每个试验小区采集7.2 m2样品，脱粒后晒干测产. 玉米成熟后，每个小区收获9.6 m2玉米，脱粒晒干后称重. 2022年夏玉米收获后每个试验小区采集0~20 cm土壤样品，每个小区采集5点，混合均匀后，分出一份鲜样测定土壤脲酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性. 分出部分样品放超低温冰箱，待测土壤微生物. 剩余土壤样品晾干，然后测定土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量. 土壤pH采用玻璃电极法测定；土壤全氮采用凯氏法测定；土壤全磷采用钼锑抗分光光度法测定；土壤全钾采用火焰光度计法测定；土壤有机碳采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；土壤有效磷采用钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计测定. 土壤脲酶活性采用靛酚比色法测定；土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤β-葡萄糖苷酶采用96孔酶标板荧光分析法测定[23, 24].
1.4 微生物群落的测定微生物群落的测定由上海美吉生物医药有限公司测定.
DNA抽提和PCR扩增：采用E.Z.N.A.® soil DNA kit（Omega Bio-tek，Norcross，GA，U.S.）试剂盒进行微生物群落总DNA抽提，使用1%的琼脂糖凝胶电泳检测DNA的提取质量，使用NanoDrop2000测定DNA浓度和纯度；使用ITS1F（5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2R（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）对ITS基因ITS1可变区进行PCR扩增，扩增程序如下：95℃预变性3 min，27个循环（95℃变性30 s，55℃退火30 s，72℃延伸30 s），然后72℃稳定延伸10 min，最后在4℃进行保存（PCR仪：ABI GeneAmp® 9700型）. PCR反应体系为：5×TransStart FastPfu缓冲液4 μL，2.5 mmol·L-1 dNTPs 2 μL，上游引物（5 μmol·L-1）0.8 μL，下游引物（5 μmol·L-1）0.8 μL，TransStart FastPfu DNA聚合酶0.4 μL，模板DNA 10 ng，ddH2O补足至20 μL. 每个样本3个重复.
Illumina MiSeq测序：将同一样本的PCR产物混合后使用2%琼脂糖凝胶回收PCR产物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen Biosciences，Union City，CA，USA）进行回收产物纯化，2%琼脂糖凝胶电泳检测，并用QuantusTMFluorometer（Promega，USA）对回收产物进行检测定量. 利用Illumina公司的MiSeq PE300平台进行测序.
1.5 数据处理与分析数据处理及作图采用excel软件和Origin软件，数据显著性检验采用SPSS 20.0软件分析，不同处理之间采用单因素方差（one-way ANOVA）分析，运用多重比较（Duncan）检验其显著性（P＜0.05）. 图表中不同字母表示不同处理数值差异达5%显著水平. 通过美吉生物云平台研究土壤理化性质对真菌群落结构的影响，通过FUNGuild对土壤真菌营养型进行分析. 利用R语言（3.4.4）进行产量、土壤理化性质、酶活性及土壤真菌群落的随机森林重要性分析.
2 结果与分析 2.1 不同施肥处理对土壤理化性质的影响不同施肥处理土壤pH值在8.92~9.07之间（表 1），施用炭基肥土壤pH值最低. TF处理较N1和N2处理显著提高了土壤有机碳含量13.7%和10.9%（P＜0.05），CK处理的土壤有机碳含量最低. N1和N2处理土壤有机碳含量无显著性差异. TF土壤全氮含量比N2和N1分别高8.0%和2.4%. N1土壤硝态氮含量显著高于其它3个处理，TF土壤硝态氮含量比N2降低10.7%. 不同处理土壤全磷和全钾含量无显著性差异. 施用炭基肥土壤速效钾含量比N2高26.3%.
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表 1 不同施肥处理对土壤理化性质的影响1） Table 1 Effects of different fertilization treatments on soil physicochemical properties |
2.2 不同施肥处理对土壤酶活性的影响
不施肥土壤脲酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性明显降低（表 2）. 施用炭基肥土壤脲酶活性比优化施氮显著提高31.5%（P＜0.05）. 高量施氮土壤脲酶活性比优化施氮高24.2%. TF处理土壤蔗糖酶活性比N1处理显著提高23.2%，比N2处理高13.9%；高量施氮土壤蔗糖酶活性略低于优化施氮. 炭基肥分别比高量施氮和优化施氮提高土壤β-葡萄糖苷酶活性22.0%和12.6%. 优化施氮比高量施氮土壤β-葡萄糖苷酶活性提高8.3%.
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表 2 不同施肥处理对土壤酶活性的影响1） Table 2 Effect of different fertilization treatments on soil enzyme activity |
2.3 不同施肥处理土壤真菌群落特征、影响因素及群落功能变化 2.3.1 不同施肥处理对土壤真菌群落α多样性的影响
α多样性可以反映微生物群落的丰富度和多样性，本研究选取反映菌群多样性的6个指数（表 3）. 每个处理Coverage指数均为1，说明测定结果能够真实代表样品中微生物的真实情况. 施用炭基肥土壤真菌Ace指数、Shannon指数、Chao指数和Sobs指数比N1和N2处理均有所提高，提高比率2.0%~5.7%. 施用炭基肥土壤真菌Simpson指数有所降低. 不同处理土壤真菌α多样性没有显著性差异.
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表 3 不同施肥处理对土壤真菌群落α多样性的影响1） Table 3 Effect of different fertilization treatments on the α diversity of soil fungal communities |
2.3.2 不同施肥处理土壤真菌群落门水平组成
不同施肥处理土壤真菌群落相对丰度前4位菌门分别为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）、未被分类的真菌门（unclassified_k__Fungi）和担子菌门（Basidiomycota），平均相对丰度分别为74.8%、8.3%、6.9和6.4%（图 1）. 其它6种菌门为壶菌门（Chytridiomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）、捕虫霉门（Zoopagomycota）、芽枝霉门（Blastocladiomycota）、罗兹菌门（Rozellomycota）和梳霉门（Kickxellomycota），相对丰度较低. 不施肥子囊菌门和被孢霉门相对丰度降低，未被分类的真菌门相对丰度则显著高于其它处理（P＜0.05）. TF处理子囊菌门相对丰度分别比N1和N2处理提高6.78%和0.6%，担子菌门相对丰度分别降低30.0%和8.88%. TF处理被孢霉门和壶菌门相对丰度分别比N2处理提高16.3%和7.0%.
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图 1 不同施肥处理土壤真菌群落门水平上的相对丰度 Fig. 1 Relative abundance of soil fungal communities at the phylum level under different fertilization treatments |
图 2展示了不同处理相对丰度前10位的菌属，相对丰度前5位的菌属分别为瓶毛壳属（Lophotrichus）、被孢霉属（Mortierella）、unclassified_k__Fungi、葡萄穗霉属（Stachybotrys）和小孢拟棘壳孢属（Pyrenochaetopsis），平均相对丰度分别为8.1%、8.0%、6.9%、5.9%和3.5%. TF处理瓶毛壳属相对丰度分别比N1和N2处理降低8.6%和7.9%. 被孢霉属相对丰度N1处理最高，TF处理次之. 葡萄穗霉属相对丰度以CK处理最高，其次是N2处理. TF处理小孢拟棘壳孢属相对丰度比N1处理显著提高72.4%（P＜0.05），比N2处理提高17.0%. Fusicolla属相对丰度以不施肥处理最高，其次是TF处理. N2处理和TF处理镰刀菌属（Fusarium）相对丰度分别比N1降低35.7%和14.5%. Neocosmospora属和枝顶孢霉属（Acremonium）相对丰度均以N2处理最高，其次是TF处理. 其它菌属相对丰度较高，占总丰度的49.5%~53.8%.
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图 2 不同施肥处理土壤真菌群落属水平上的相对丰度 Fig. 2 Relative abundance of soil fungal communities at the genus level under different fertilization treatments |
在门水平上，对不同处理土壤真菌群落组成与土壤酶及理化因子进行相关分析作出热图（图 3）. 子囊菌门与土壤蔗糖酶存在显著正相关. 被孢霉门与土壤脲酶和β-葡萄糖苷酶显著正相关（P＜0.05），与脲酶相关达极显著水平（P＜0.01）. 未被分类的真菌门与土壤脲酶显著负相关. 土壤有机碳和罗兹菌门及未被分类的真菌门存在显著的负相关. 土壤全磷与捕虫霉门显著正相关、与罗兹菌门显著负相关. 土壤硝态氮和未被分类的真菌门存在显著的负相关关系. 土壤pH、全氮、全钾、有效磷和速效钾与土壤真菌群落门之间无显著相关.
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1.pH，2.TK，3.TN，4.AP，5.TP，6.AK，7. β-葡萄糖苷酶，8.SOC，9.蔗糖酶，10.土壤硝态氮，11.脲酶；*表示P＜0.05，**表示P＜0.01 图 3 土壤真菌群落相对丰度与环境因子相关分析热图 Fig. 3 Heatmap of the correlation analysis between relative abundance of soil fungal communities and environmental factors |
对不同施肥模式的土壤真菌群落结构、土壤理化性质和土壤酶活性进行RDA分析（图 4）. RDA1和RDA2分别解释了土壤真菌群落变异的78.2%和11.4%，两轴共解释89.6%土壤真菌群落变异. 土壤全氮、有机碳和硝态氮是土壤真菌群落组成变化的主要理化因子，土壤全磷和pH对真菌群落的影响较小. 土壤脲酶和蔗糖酶对土壤真菌群落的影响较大，β-葡萄糖苷酶影响相对较小. 土壤有机碳、全氮、硝态氮、全磷、有效磷和速效钾与土壤脲酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶存在正相关关系，而土壤pH和3种土壤酶存在负相关. 土壤全钾与土壤有机碳和全氮之间存在负相关.
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不同颜色或形状的点表示不同环境或条件下的样本组；红色箭头表示数量型环境因子，环境因子箭头的长短可以表示环境因子对于物种数据的影响程度（解释量）的大小；环境因子箭头间的夹角代表正、负相关性（锐角：正相关；钝角：负相关；直角：无相关性） 图 4 不同施肥处理真菌群落（门水平）和环境因子关系的RDA排序 Fig. 4 RDA ranking of fungal community (phylum level) and environmental factors under different fertilization treatments |
通过FUNGuild对不同处理真菌的营养方式进行分析（图 5）. 腐生营养型真菌丰度最高，不同处理相对丰度为42.4%~50.0%. 腐生营养菌相对丰度以不施肥最高，其次是优化施氮，高量施氮最低. 施用炭基肥提高了病理-腐生-共生营养型土壤真菌的相对丰度，TF处理分别比N1和N2处理高15.7%和7.1%. 施用炭基肥共生营养型土壤真菌相对丰度分别比N1和N2处理显著降低60.9%和30.0%. 土壤真菌未定义营养型相对丰度也较高，不同处理相对丰度17.6%~19.5%.
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图 5 不同施肥处理土壤真菌营养方式的相对丰度 Fig. 5 Relative abundance of soil fungal nutritional modes under different fertilization treatments |
2021年和2022年不施肥冬小麦和夏玉米产量相比于施肥处理均显著降低（P＜0.05）（表 4）. 小麦产量以N1处理最高，2个年度的趋势相同. TF处理小麦产量也表现较好，仅次于N1处理，N2处理小麦产量在3个施肥处理中最低，2个年度施用炭基肥冬小麦产量比优化施氮平均提高3.6%. TF处理夏玉米产量最高，其次是高氮处理，2个年度趋势相同. TF处理夏玉米产量比N2平均提高7.2%. 不同施肥处理小麦和玉米产量没有显著性差异.
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表 4 不同施肥处理冬小麦和夏玉米产量1）/kg·hm-2 Table 4 Yield of winter wheat and summer maize under different fertilization treatments/kg·hm-2 |
2.5 不同因素对作物产量响应比的重要性
利用随机森林模型对作物产量与土壤理化因子、酶和土壤真菌群落组成之间的关系进行重要性分析，筛选出7个对作物产量较重要的因子（图 6）. 通过比较各变量因素的重要性可知，影响作物产量的最重要因素是土壤真菌多样性Simpson指数，其次是土壤脲酶活性. 未分类的真菌门和属对作物产量的重要性也较高. 土壤真菌属中的葡萄穗霉属和瓶毛壳属是对作物产量影响较大的属类. 土壤真菌门中的罗兹菌门对作物产量的影响也较大.
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图 6 影响作物产量的主要土壤酶及微生物重要性 Fig. 6 Importance of major soil enzymes and microorganisms affecting crop yield |
生物炭基肥在土壤改良及降低氮素损失方面表现出一定的作用. 炭基肥可显著减缓酸化茶园土壤酸性，提高土壤养分有效性，促进茶树对氮、钾和镁的吸收，提高茶叶产量和品质[25]；炭基肥可以提高蜜柚果园酸性土壤pH，减少土壤交换性酸，大幅度降低交换性铝含量，同时提升土壤CEC和盐基饱和度，进而提高蜜柚产量[26]. 土柱模拟试验研究发现，炭基缓释肥的添加可累计降低NH4+-N和NO3--N淋溶量12.5%和13.6%[27]. 本研究表明，在华北冬小麦和夏玉米轮作种植模式下，连续施用炭基肥显著提高土壤有机碳含量，同时提高土壤全氮含量，炭基肥施用对农田土壤碳氮固存具有积极意义. 本研究与胡坤等[28]在福建南平烟田研究发现施用800 kg·hm-2生物炭基肥提高土壤有机碳含量10.2%结果相近. 通过盆栽试验发现，炭基肥提高土壤有机碳含量，随着添加生物炭数量的增加，土壤有机碳含量线性增加[29]. 炭基肥施用后土壤硝态氮含量有所降低，在生产中应该考虑其缓释性和土壤无机氮供应的平衡，从而满足作物高产所需要的土壤硝态氮供应. 本研究发现，长期施用炭基肥对于冬小麦和夏玉米产量的提高有积极意义，夏玉米季的增产效果更好. 炭基肥的生物炭对养分具有吸持作用，在作物生长后期还会释放部分养分以便满足植株对养分的持久需求，起到一定缓释效果，有利于作物的生长[30].
土壤酶驱动着土壤生态系统的物质代谢和能量流动，酶活性的高低代表着土壤养分周转速率的快慢，是指示土壤微生物活性的重要指标[31]. 土壤中脲酶起到促进氨和二氧化碳生成的作用，进而促进根系生长，提高根系活力，促进土壤养分的吸收；蔗糖酶能反映土壤呼吸强度，提供植物所需营养，进而促进作物生长；土壤β-葡萄糖苷酶与土壤碳转化密切相关[32, 33]. 本研究在华北冬小麦夏玉米轮作农田连续施用炭基肥显著提高了土壤脲酶活性，土壤蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性略有提高，与宁夏春玉米田的研究结果相近，施用炭基肥土壤脲酶活性显著提高59.4%，土壤蔗糖酶活性则有所降低[34]. 高量施氮提高了土壤脲酶活性，而土壤蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性则有所降低. 随机森林模型结果表明，土壤脲酶活性与作物产量的关系较高.
3.2 炭基肥施用土壤真菌群落的变化及影响因素微生物群落多样性是土壤生态功能的基础，一般认为多样性越高，生态系统越稳定，土壤越健康[35]. 本研究发现，河南北部潮土区小麦-玉米轮作农田连续施用炭基肥提高了土壤真菌Ace、Shannon、Chao和Sobs指数，与高文慧等[17]在大豆农田施用生物炭基肥提高了土壤真菌群落Chao1、Ace和Shannon指数结果相似，不同处理之间差异并不显著. 炭基肥对土壤真菌群落多样性指数的提高可能是其为土壤带来了更多的碳源[36, 37]. 本研究真菌群落以子囊菌门和被孢霉门相对丰度最高，与刘子涵等[38]在陕西春玉米农田研究结果相似，土壤真菌群落相对丰度以子囊菌门最高，其次为担子菌门. 本研究发现，施用炭基肥土壤真菌子囊菌门、被孢霉门和壶菌门相对丰度增加，担子菌门相对丰度减少. 子囊菌门为腐生菌，作为复杂化合物的重要分解者，对于农田植物残体和秸秆分解具有重要作用[39]. 被孢霉门是有益菌种，可补充氮素，溶磷，有机碳，能促进植株生长，提高作物抗病性[40]. 壶菌门的数量与高碳含量有较大相关性，该菌种可以分解植物残体，为土壤提供有机颗粒，加强土壤养分循环[41]. 生物炭基肥制作的前体材料有生物炭，炭基肥在改变土壤微生物方面和生物炭可能具有一些相似的性质. 陈哲等[42]在麦田研究发现，连续11 a施用生物炭12 t·a-1显著提高了土壤真菌群落Chao1和Ace多样性指数. 郭晓雯等[43]在西北棉田研究发现，施用棉花秸秆生物炭增加子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和球囊菌门的相对丰度，分别增加3.93%、14.41%、3.08%和17.13%，降低壶菌门相对丰度5.80%，与本研究结果有相似的地方，也存在差异.
本研究发现，土壤真菌排名前3的菌属为瓶毛壳属、被孢霉属和unclassified_k__Fungi属. 土壤优势真菌属在不同的研究中差异较大，谭小敏等[44]在宁夏玉米田研究发现，土壤优势真菌属为枝孢菌属（Cladosporium）、毛壳菌属（Chaetomium）和unclassified_p_Ascomycota属；新疆灰漠土棉田研究发现，土壤优势菌属为赤霉菌属（Gibberella），毛壳菌属（Chaetomium）和Sarocladium[45]. 炭基肥和优化施氮降低了镰刀菌属丰度，镰刀菌属有致病范围广和致病能力强的特点[46]，从而有利于降低作物病害发生，保障作物高产. 冗余分析表明，土壤全氮、有机碳和硝态氮是土壤真菌群落变化的主要环境因子，这与其它一些研究发现土壤有机碳、全氮是影响农田土壤真菌群落结构主要环境因子的结果类似[47~49]. 炭基肥施用显著提高了土壤脲酶活性，土壤脲酶与被孢霉门、未被分类的真菌门存在显著的相关关系. 本研究发现，腐生菌在土壤真菌营养型的相对丰度占比最高，与靳海洋等[50]在河南潮土的研究结果相似. 施用炭基肥和优化施氮相比于高量施氮提高了土壤真菌腐生营养型相对丰度. 腐生营养型真菌被认为是土壤有机物质的重要分解者[51]，在耕地土壤中富集高活性和高生物量的腐生营养型真菌对提高农业可持续性具有重要作用[52]. 炭基肥可能通过减少养分流失及缓慢释放，提高养分的利用效率，提高微生物活性，进而影响作物的生长[53, 54]. 通过随机森林模型明确了土壤真菌群落对产量贡献较大的因子，炭基肥表现出的增产作用可能与其增加了土壤有益菌相对丰度及改善了土壤真菌群落功能有关.
4 结论（1）施用生物炭基肥4 a后有效提高了河南北部潮土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤有机碳和全氮含量，土壤硝态氮含量有所降低. 炭基肥施用显著提高了土壤脲酶活性，提高了土壤蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性.
（2）炭基肥施用比优化施氮提高了土壤真菌子囊菌门、被孢霉门和壶菌门相对丰度，降低了担子菌门相对丰度. 在属水平上，炭基肥施用比优化施氮降低了瓶毛壳属相对丰度，提高了小孢拟棘壳孢属相对丰度. 施用炭基肥和优化施氮比高量施氮均降低了镰刀菌属相对丰度.
（3）炭基肥和优化施氮相比于高量施氮提高了土壤真菌腐生营养型相对丰度.
（4）土壤有机碳、全氮和硝态氮是影响土壤真菌群落的主要环境因子. 作物产量的主要影响因子为土壤真菌Simpson指数和土壤脲酶活性.
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