煤炭科学技术

作者：张瑜耘, 马静, 周皓月, 康楷, 骆占斌, 陈浮,

关键词：生物炭, 复垦土壤, 有机碳组分, 碳库管理指数, 固碳潜力,

有机碳周转率和稳定性是土壤固碳机制的核心。生物炭添加会改变土壤环境，从而改变微生物群落的结构和功能，对土壤固碳功能与碳库动态产生深远影响。采用盆栽模拟试验，利用高通量测序和结构方程模型等技术方法，探究生物炭添加对东部平原采煤沉陷农田复垦土壤碳组分、碳库管理指数及碳循环功能基因的影响，寻找复垦土壤固碳增汇的可行路径。结果表明：① 生物炭添加显著提高总有机碳（Total Organic Carbon, TOC）及颗粒有机碳（Particulate Organic Carbon, POC）质量分数，与添加量成正比，且5.0%玉米秸秆生物炭（Corn Straw Biochar, CB）处理组土壤TOC质量分数增加约139.4%，POC质量分数增幅尤为显著，高达259.2%。不同的生物炭添加量对土壤微生物量碳（Microbial Biomass Carbon, MBC）影响有差异，低添加量表现为促进作用，高添加量作用明显分化，其中CB处理组对MBC影响显著，1.0%添加量时增幅最大，高达274.15 mg/kg。但对溶解性有机碳（Dissolved Organic Carbon, DOC）的影响一直存在显著性差异。② 水稻秸秆生物炭（Rice Straw Biochar, RB）、小麦秸秆生物炭（Wheat Straw Biochar, WB）、玉米秸秆生物炭添加分别提升了复垦土壤碳库管理指数4.7%、4.8%和24.0%。与对照处理组相比，RB、WB和CB处理组的核酮糖−1,5−二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因（Ribulose Bisphosphate Carboxylase Large Subunit Gene, CBBL）绝对丰度显著提高（p<0.05）。不同生物炭添加对颗粒甲烷单加氧酶基因（Particulate Methane Monooxygenase Gene, PMOA）绝对丰度存在显著差异性（p<0.05）。③ 斯皮尔曼相关性分析表明微生物碳量是表征土壤碳库动态的重要因子。生物炭添加显著改变了土壤碳组分与固碳功能基因、碳库管理指数之间的关系，增强了土壤微生物群落与固碳功能基因、碳库管理指数之间的相关性和紧密度，其中CB处理最为显著。④ 生物炭添加改变复垦土壤理化特征，从而影响土壤碳组分和土壤酶活性，并最终影响土壤碳库动态。同时，可能影响微生物群落结构和功能，从而改变固碳功能基因丰度，并对土壤碳库动态进行调控。研究成果揭示了生物炭添加对复垦土壤碳组分、微生物群落功能与碳库动态的调适及机制，为采煤沉陷农田复垦土壤固碳增汇提供科学依据。

来源：2026年第3期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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