生物炭因其独特的理化性质能够提高土壤碳氮矿化速率及改善土壤微生态环境，因此探索生物炭调控土壤微生态环境与土壤酶活及其作用机制对改善土壤质量具有重要意义。采用大田试验方式研究不同生物炭施用水平0(CK2)、0.6(T1)、0.9(T2)、1.2(T3)和1.5(T4)t·hm-2以及完全空白对照(CK1：不施任何肥料和生物炭)对土壤养分、土壤酶活和细菌群落结构的影响。结果表明，生物炭施用后土壤容重降低，pH值、速效磷、速效钾、有机质含量和碳氮比均升高，较CK2处理提高的范围分别为0.32%~5.83%、14.09%~23.16%、0%~38.70%、7.49%~14.16%和4.06%~10.13%。随着生物炭用量的增加，4个土壤酶活性均呈现先升高后降低的趋势；蔗糖酶(INV)、脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)和中性磷酸酶(NPH)分别较CK2处理提高的范围为63.73%~.37%、.52%~.03%、12.98%~23.59%和60.84%~.71%。与此相对应的细菌多样性显著提升，尤其是增加了芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和变形菌门(Proteobacteria)等促生菌的丰度；减少酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)的丰度。相关性分析表明土壤碳氮比是影土壤酶活性的关键影响因素，且土壤酶活又与细菌多样性存在显著的正相关关系；上述4种土壤酶活与芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度呈现极显著正相关关系(P0.01)，其中CAT是影响细菌群落结构的关键因子。本研究揭示了生物炭对土壤酶活及微生物菌落影响作用机制，为生物炭调控土壤酶体系和微生态生物学环境提供了理论依据。
土壤微生物是土壤酶的重要来源，土壤中所有的生物化学反应都有土壤酶的参与，土壤酶会影响土壤微生物数量及其群落结构。因此，生物炭施用后根际土壤研究重点之一就是土壤微生物与土壤酶活之间的关系。目前已有大量研究表明施用生物炭能够影响土壤酶活及土壤微生物多样性。Oleszczuk等的研究通过将生物炭添加到蔬菜地土壤中发现，生物炭能够保护土壤酶且会提高大部分酶的活性。生物炭对不同土壤酶活性的影响是不同的，许云翔等的研究发现施用6a生物炭后土壤脲酶活性增加量最大能达到36.5%，土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加，过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性均降低。如今生物炭对细菌的影响已有大量报道，如Xu等的研究发现经过生物炭处理后土壤细菌多样性增加，且与生物炭添加量呈正相关。对于生物炭影响土壤细菌的原因，Lehmann等的研究认为土壤中添加生物炭能够促进细菌与其他菌根形成共生体，改善土壤生态系统中的细菌多样性；同时Ameloot等的研究发现生物炭能够为土壤细菌提供一个舒适的栖息环境，因此而刺激土壤细菌功能和群落多样性发生变化；也有研究指出生物炭影响土壤微生物的活性和群落结构是由于生物炭可以改变微生物定殖栖息地的理化性质。基于此Nielsen等提出微生物群落的转变可以与添加生物炭后养分周转和利用的变化相结合。
生物炭在应对农业发展、环境污染、气候变化和能源危机等方面具有重要的潜力。生物炭施用的土壤修复方式能够影响土壤肥力变化的发展方向与程度，而以土壤酶活及土壤微生物特征为代表的土壤生物学肥力又是揭示土壤变化规律和演变趋势的重要指标。目前的研究多聚焦于生物炭对土壤酶活和微生物多样性的影响等方面，但对于土壤酶活与细菌门类的相关关系及其作用机制研究鲜见报道。基于此，本研究通过田间试验，分析了不同生物炭添加量对土壤酶活、土壤细菌群落多样性、细菌门类的影响及其三者之间的相关性，通过探索施用生物炭后驱动土壤微生态变化的机制，以期为土壤保育和根际微生物定向调控提供科学依据。
1材料与方法
1.1研究地点
本试验于年2—10月于福建省南平市邵武市沿山镇进行，该烟区为烟稻轮作，土壤类型为水稻土，其基本理化性质(0~20cm表层土壤)为：pH值6.29、有机质18.67g·kg-1、速效磷21.34mg·kg-1、速效钾.56mg·kg-1和全氮0.19g·kg-1。供试烤烟品种为K，由福建省南平市邵武市公司提供。试验生物炭为花生壳原料，由河南省生物炭工程技术研究中心提供。生产工艺条件如下：在~°C条件下低氧、连续炭化20min制得，粉碎后过10目筛，其基本理化性质为：比表面积16.71m2·g-1、容重0.21g·cm-3、pH8.65、全碳.10g·kg-1和全氮2.30g·kg-1。
1.2试验设计与处理
本试验共设5个不同生物炭施用水平：0t·hm-2(CK2)、0.6t·hm-2(T1)、0.9t·hm-2(T2)、1.2t·hm-2(T3)、1.5t·hm-2(T4)和1个完全空白对照(CK1：不施任何肥料和生物炭)，每个处理设3次重复，随机区组排列。每个处理均常规施肥：其中烟草专用肥kg·hm-2、芝麻饼肥kg·hm-2、钙镁磷肥kg·hm-2、氢氧化镁.5kg·hm-2、硝酸钾kg·hm-2和硫酸钾kg·hm-2，氮磷钾比例为1:0.78:2.87。起垄前，所有物料于起垄前1d条施，施用生物炭后，将其他物料混匀后撒施于生物炭上。植烟行距1.2m，株距0.5m，试验地四周设保护行，田间栽培管理按当地优质烟叶生产技术规范进行。
1.3土壤取样
在烟草移栽75d时，根据5点取样法确定取样点，每个处理确定6个取样点即每个重复设2个取样点，用铲子将烟株周围的10cm的土壤挖至30cm的深度，切割土壤中烟株的任何侧根，挖出烟株整个根部。将根球放入盆中，摇动根部用铲子从根部去除土壤，将采集盆中的土壤分成两部分，一部分将采集盆中无碎块的土壤5~10g，除植物根、动物残骸及其他杂质，混匀过2mm筛，保存在10mL无菌离心管中，用干冰保存送往上海欧易生物科技有限公司，对采集的土壤样品进行微生物多样性检测。另一部分将采集盆中的土壤放入密封袋中，常温避光条件下风干、磨细和过筛，进行土壤样品分析。
1.4土壤理化性质及酶活性分析
测定方法参照文献，有机质测定采用重铬酸钾氧化法;速效磷测定采用0.5mol·L-1NaHCO3浸提钼锑抗比色法；速效钾测定采用0.5mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度法；pH值测定采用pH酸度计，土壤酶活测定使用科铭生物公司提供的试剂盒，土壤物理特性使用土壤温湿度测量仪。
1.5土壤微生物测定分析方法
采用DNA抽提试剂盒对样本的基因组DNA进行提取，之后利用琼脂糖凝胶电泳检测DNA的纯度和浓度，以稀释后的基因组DNA为模板，根据测序区域的选择，用带有barcode的特异引物扩增16SV3~V4区。引物序列为F(5-TACGGRAGGCAGCAG-3)和R(5-AGGGTATCTAATCCT-3)；Takara公司的TakaraExTaq高保真酶进行PCR扩增，确保扩增效率和准确性。PCR产物使用电泳检测，检测后使用磁珠纯化，纯化后作为二轮PCR模板，并进行二轮PCR扩增，并再次使用电泳检测，检测后使用磁珠纯化，纯化后对PCR产物进行Qubit定量。根据PCR产物浓度进行等量混样，并上机测序。
使用Trimmomatic软件对原始双端序列进行去杂。去杂参数为：检测并截去模糊碱基N；并采用滑窗法检查平均碱基质量，当质量低于20时，截取前面高质序列。去杂后的双端序列利用FLASH软件进行。测序数据进行预处理生成优质序列之后，采用Vsearch软件，根据序列的相似性，将序列归为多个OTUs。参数为序列相似度大于或等于97%被归为一个OTUs单元。使用QIIME软件包的挑选出各个OTUs的代表序列，并将所有代表序列与数据库进行比对注释。
1.6数据分析
采用MicrosoftExcel分析数据，方差分析采用最小显著性差异(leastsignificantdifference)法用DPS7.0软件分析处理数据，热图分析根据物种或样本间丰度的相似性进行聚类，用R软件的vegan包绘图。主成分分析(principal