餐廚垃圾生物炭、炭基肥對種植芥菜土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響

黃家慶，葉 菁，陳 彪，翁伯琦，王義祥*

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350013；2.福建省紅壤山地農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，福建 福州 350013；3.福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)工程技術研究所，福建 福州 350003）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市餐廚垃圾在人們集中居住程度較高的城市生活小區(qū)呈現(xiàn)暴發(fā)式增長，據(jù)估計餐廚垃圾占有機廢棄物產(chǎn)生量的70%～80%，占生活垃圾產(chǎn)生量的40%～60%，餐廚垃圾因易腐爛變質(zhì)而易引起環(huán)境污染[1-2]。同時，餐廚垃圾含有的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉等有機質(zhì)，大量元素（氮、磷和鉀）和微量元素可作為再生資源加以利用[1-5]，而且來源豐富、價格便宜。目前餐廚垃圾厭氧堆肥、填埋和焚燒的處理方式[6-8]，已不能適應節(jié)能減排和可再生資源循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展要求。餐廚垃圾含有的蛋白質(zhì)、纖維、糖類和脂肪是制備生物質(zhì)炭的良好材料[9-10]，所制備的生物炭材料可以在農(nóng)業(yè)上廣泛應用[11]。張新旺等[12]研究發(fā)現(xiàn)在450℃熱解溫度和熱解時間1 h制備的餐廚垃圾生物質(zhì)炭有較好的吸附效果并且能循環(huán)再生。而且高溫處理可以有效殺滅病原菌和消除腐敗氣味，還能將大量元素和微量元素留下來[12-13]，可作為制備高品質(zhì)土壤調(diào)理劑或炭基肥料的理想原料之一。

目前，以農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈、畜禽糞便等為原料制備有機肥、炭基肥以及改良土壤的研究已有不少報道，但利用餐廚垃圾制備生物炭或炭基肥用于土壤改良或培肥的研究還少見報道。尤其近年來生物炭基肥作為一種以生物炭為基質(zhì)，與有機、無機肥料配制而成的新型肥料，也作為土壤調(diào)理劑應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，逐漸受到農(nóng)業(yè)與環(huán)保領域的廣泛關注。炭基肥在改善土壤理化性質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤微生物活性、提高植物對養(yǎng)分的利用效率以及減少土壤中養(yǎng)分流失等方面的研究也不斷增加[14-16]，但炭基肥應用效果受到生物炭原料種類、炭基肥制備方法和炭肥配合比的影響[17-18]。對餐廚垃圾制備的生物炭及其炭基肥性能如何仍缺乏了解。本研究基于餐廚垃圾制備的生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥等，利用種植芥菜盆栽試驗比較研究不同肥料施用下土壤理化性質(zhì)和細菌群落結(jié)構(gòu)的變化，旨在為餐廚垃圾肥料化利用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

餐廚垃圾取自福清某生活垃圾處理廠。在密閉無氧的環(huán)境下，餐廚垃圾在450℃高溫下裂解1 h制備成餐廚生物炭。餐廚生物炭含有22.80%有機碳和3.74%全氮（表1）。

表1 餐廚垃圾和餐廚生物炭的養(yǎng)分組成

1.2 試驗設計

試驗土壤為菜園土壤（pH 6.16），取自福州市郊蔬菜種植園。試驗以盆栽方式進行，共設計6個處理，即不施肥、施用化肥、有機肥、餐廚生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥，每個處理重復4次（表2）。除了不施肥處理外，其它5個處理的氮用量（N 200 mg·kg-1）均保持一致。菜園土壤裝盆前將石塊、不能粉碎的塊狀土和植物殘體剔除，自然風干后充分混勻，過10 mm篩后裝盆。以每盆2 kg的量稱取到托盤，再加入相應的肥料成分，混勻后裝入直徑21 cm和高18 cm的花盆。在自然環(huán)境的溫室中陳化2周后，每盆種2株芥菜苗。將所有盆栽芥菜全部移到菜園中，在自然條件生長，但菜園頂部需要遮雨，防止雨水落入盆中。澆水和管理與大田蔬菜生產(chǎn)一致，但不與其它蔬菜混種。在移苗后第15、30、45、60和75 d，利用自制的圓筒形金屬土鉆（直徑2 cm）分別采集盆栽的新鮮土壤，在每盆相隔一定距離下隨機采集4個土芯（四分法采集土壤樣品），在第75 d采集的土壤樣品用于細菌DNA的提取。

表2 各個施肥處理的簡稱和成分配比

1.3 土壤理化性質(zhì)測定

采集的新鮮土壤去除碎石和植物根莖后混勻和過5 mm篩，放在-20℃冰箱備用。電子天平稱取土壤溶于ddH2O，測pH的水土浸提比為2.5∶1，測土壤電導率（EC）的水土浸提比為5∶1[15]，在搖床（25℃，180 r·min-1）振蕩60 min，靜止30 min后取上清液測土壤pH和電導率，所用儀器分別是 Mettler Toledo SevenCompact TM pH meter（S210，Aldrich）和Mettler Toledo FiveEasy Plus（FE30K，Aldrich）。10 g土壤溶于100 mL 1 mol·L-1KCl，在搖床（25℃，180 rpm）振蕩60 min，先用普通定性濾紙過濾，過濾液再用0.45 μm微孔濾膜（M2637-M0.45 μm-100EA，aladdin）抽真空過濾，采用水浸提島津TOC儀SHIMADZU TOC-V CPH（OCT-1，Japan）測定土壤可溶性有機碳（DOC）和可溶性總氮（DON）[16]。

1.4 土壤細菌群落的測序分析

土壤細菌DNA的提取和PCR擴增：用土壤細菌DNA提取試劑盒（EMP10-0050，朗司）提取土壤細菌的總DNA，瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop 超微量紫外分光光度計測試合格后，根據(jù)細菌的16S rRNA基因通用引物338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）進行PCR擴增16S rRNA基因V3～V4區(qū)的片段。PCR反應體 系（50 μL）：2×Phanta Max Buffer 25 μL，dNTPs 1 μL，引物（10 μmol/L）各2 μL，DNA Polymerase 1 μL，DNA模板 1 μL（＜50 ng），ddH2O 18μL；PCR反應程序：預變性95℃ 5 min；95℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 60 s，32個循環(huán)；72℃ 5 min；4℃保存。用2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測合格后送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司（https：//www.i-sanger.com/），進行基于Illumina MiSeq平臺的高通量測序和分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有土壤細菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分析均基于上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司所提供的云服務平臺（https：//cloud.majorbio.com/）進行，文中提到的數(shù)據(jù)分析方法和軟件參考其官方網(wǎng)站提供的資料和分析說明。以“按最小樣本序列數(shù)”抽平數(shù)據(jù)處理，以mothur version v.1.30.1（http：//www.mothur.org/）計算多樣性指數(shù)（Alpha-diversity），UPGMA非加權(quán)組平均法計算樣本層級聚類，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）比較數(shù)據(jù)多組間差異。使用non-parametric factorial Kruskal-Wallis（KW）sum-rank test和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）進行LEfSe（linear discriminant analysis effect size）分析。土壤細菌原始序列已經(jīng)提交至NCBI SRA（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/），登錄號為PRJNA644150。數(shù)據(jù)分析用SPSS 23.0或者Excel 2019，圖表繪制用Excel 2019或OriginPro 2017 SR2。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理芥菜產(chǎn)量的變化

NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處 理 的 芥菜鮮樣平均重量分別為73.23、206.83、192.83、188.88、227.90和232.01 g·株-1（圖1A）。與NF處理相比，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的每株芥菜鮮樣增加幅度分別達到64.59%、62.03%、61.23%、67.87%和68.44%。65～75℃烘干96 h后，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的芥菜干樣平均重量分別為10.28、22.23、20.80、19.18、23.40和26.90 g·株-1（圖1B）。與NF處理相比，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的每株芥菜干樣平均重量增加幅度達到53.77%、50.60%、46.41%、56.09%和61.80%。不同的肥料處理能增加芥菜的產(chǎn)量，尤其是餐廚生物炭和其與無機化肥或者有機肥的組合增加芥菜的產(chǎn)量最為明顯。

圖1 不同肥料處理下芥菜產(chǎn)量的變化

2.2 不同肥料對土壤pH的影響

菜園土壤添加不同的肥料后，較NF處理，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤pH均下降（圖2），分別下降0.31、0.25、0.35、0.25和0.14。其中，餐廚生物炭（pH 5.19）處理下降的幅度最大，達到0.35；但BOF處理的土壤pH僅下降0.14。在 第75 d時，較NF處 理，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤pH分別下降0.32、0.03、0.34、0.21和0.17。在芥菜生長75 d后，BOF處理的土壤pH也僅下降0.17。基于餐廚生物炭和含有機質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機肥處理并沒有加劇菜園土壤的酸化。

圖2 不同肥料處理對土壤pH的影響

2.3 不同肥料對土壤電導率的影響

土壤電導率（EC）表示土壤浸出液中陽離子和陰離子的總量，反映土壤鹽分的狀況。CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤EC初始值分別為312.51、254.60、291.28、402.40和384.25 μS·cm-1，而NF處理的土壤EC初始值僅為76.35 μS·cm-1。CF、OF、KB、BCF和BOF處 理 的 土 壤EC初始值較NF處理分別增加236.16、178.25、214.93、326.05和307.9 μS·cm-1?？梢缘贸?，BCF和BOF處理的土壤EC初始值在所有處理中達到最大值，而且較NF處理，土壤EC增加的值也最大。同時，BCF和BOF處理較NF、CF、OF和KB處理，土壤EC增加的幅度分別達到81.03%、22.34%、36.73%、27.61%和80.13%、18.67%、33.74%、24.19%。隨著芥菜的生長，CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤EC均呈現(xiàn)快速下降的趨勢（圖3）。在芥菜生長的第75 d，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤EC分別是23.46、24.92、33.03、6.02、22.22和26.72 μS·cm-1，較各個處理的土壤EC初始值，下降幅度分別達到69.28%、92.03%、87.03%、84.20%、94.48%和93.05%。可以得出，BCF和BOF處理的土壤EC下降幅度大于NF、CF、OF和KB處理。

圖3 不同肥料處理對土壤電導率的影響

2.4 不同肥料對土壤DOC和DON的影響

土壤可溶性有機碳（DOC）和可溶性總氮（DON）含量是反映土壤肥力的重要參數(shù)。添加化肥、有機肥、餐廚生物炭及其制備的肥料能有效提高菜園土壤的DOC和DON含量。NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的初始土壤DOC含量分別為113.53、117.73、157.66、122.87、121.32和138.30 mg·kg-1。CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DOC含量分別比NF處理增加了3.57%、27.99%、7.61%、6.42%和17.91%；OF和BOF處理增加土壤DOC含量的幅度最大（圖4A）。隨著芥菜的快速生長，所有處理的土壤DOC含量均出現(xiàn)下降的趨勢。第75 d時，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DOC含量分別下降40.52%、44.59%、53.86%、48.21%、45.60%和56.54%；較NF、CF、OF、KB和BCF處理，BOF處理的土壤DOC含量下降幅度最大。

NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的初始土壤DON含量分別為158.43、204.48、176.83、163.67、195.75和177.20 mg·kg-1；CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DON含量分別比NF處理提高22.52%、10.40%、3.20%、19.07%和10.59%。隨著芥菜的生長，所有處理的土壤DON含量均呈現(xiàn)快速下降的趨勢（圖4B）。第75 d時，NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理的土壤DON含量較初始值分別下降92.79%、90.67%、89.87%、89.47%、91.70%和91.30%。CF、OF、KB、BCF和BOF處 理 的 初始土壤DON含量和下降的幅度基本相同。

圖4 不同肥料處理對土壤DOC和DON的影響

2.5 土壤細菌群落的組成及其變化分析

在門（Phylum）水平上，菜園土壤的細菌有Proteobacteria（40.37%，為此菌的相對豐度，下 同）、Actinobacteria （20.31%）、Acidobacteria（14.99%）、Chloroflexi （8.20%）、Bacteroidetes（5.26%）、Gemmatimonadetes（3.23%）、Firmicutes（1.56%）、Rokubacteria（1.64%）、Verrucomicrobia（1.05%）和Cyanobacteria（0.86%），合計達到97.47%。其中Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes這5個細菌共占89.19%，是菜園土壤在門水平上的優(yōu)勢細菌。層級聚類分析結(jié)果（圖5）顯示，KB、BCF和BOF處理的細菌群落優(yōu)先聚合在一起（紅色的虛線矩形框表示），說明餐廚生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥的細菌種群結(jié)構(gòu)類似。較NF處理，Actinobacteria和Bacteroidetes在KB、BCF和BOF處理的占比分別上升至25.51%、29.44%、24.41%和7.93%、7.08%、6.06%；Proteobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimonadetes則分別下降至40.35%、32.83%、37.44%，11.18%、12.05%、13.79%，5.75%、8.83%、8.11%和1.81%、2.01%、1.77%。

圖5 門水平上菜園土壤細菌的層級聚類樹和相對豐度

在屬（Genus）水平上，菜園土壤的細菌有Subgroup_6（7.66%），Sphingomonas（7.25%）、Lysobacter（2.98%）、Arthrobacter（2.55%）、Gemmatimonadaceae（2.37%）、Gaiella（2.31%）、Massilia（2.18%）、Roseiflexaceae（2.04%）、RB41（2.04%）、Xanthobacteraceae（1.97%）等?？梢宰R別的細菌占55.15%，不能識別的細菌（others）占44.84%（圖6）。Sphingomonas、Lysobacter、Arthrobacter、Gemmatimonadaceae、Gaiella、Massilia、Roseiflexaceae和Xanthobacteraceae是菜園土壤屬水平可識別的優(yōu)勢細菌。較NF處 理，Arthrobacter和Massilia在KB、BCF和BOF的占比分別上升至4.87%、9.89%、6.58%和3.69%、3.19%、2.21%；Sphingomonas、Gemmatimonadaceae、Gaiella和Roseiflexaceae則分別下降至5.49%、3.16%、6.86%，1.06%、1.13%、1.26%，0.09%、1.18%、1.44%和0.97%、1.43%、1.07%。

圖6 屬水平上菜園土壤細菌的群落組成和相對豐度

2.6 不同施肥處理土壤細菌種群的差異分析

菜園土壤細菌Arthrobacter（2.55%）、Flavobacterium（0.63%）、Gaiella（2.31%）和Roseiflexaceae（2.05%）在NF、CF、OF、KB、BCF和BOF處理間有顯著差異（P＜0.05），并且均是屬水平上豐度較高的可識別優(yōu)勢細菌（圖7）。菜園土壤添加肥料處理能使部分可識別優(yōu)勢細菌產(chǎn)生顯著差異，并且在不同的施肥處理下，其平均值百分比也表現(xiàn)出差異。

圖7 在屬水平上用單因素方差分析優(yōu)勢細菌在不同處理間的差異

2.7 土壤細菌群落的多樣性分析

Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)反映細菌群落的多樣性。Shannon指數(shù)越大，細菌群落多樣性越高，而Simpson指數(shù)越小，細菌群落多樣性越高。從Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)的變化可知，細菌的多樣性在添加不同肥料后均出現(xiàn)下降，但BOF處理的細菌多樣性均大于CF、OF、KB和BCF處理，增加的幅度分別為11.04%、5.94%、4.17%和3.83%（Shannon指數(shù)），較NF處理下降的幅度為2.31%。Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)顯示，細菌的豐富度僅在化肥處理出現(xiàn)下降，而OF、KB、BCF和BOF處理的細菌豐富度均出現(xiàn)增加，并且BOF處理的細菌豐富度增加幅度最大，較NF、CF、OF、KB和BCF處理增幅分別達到11.39%、12.00%、8.27%、7.59%和7.21%（Chao1指數(shù)）。6個處理的細菌種群覆蓋率均達到98.02%以上，基本覆蓋了菜園土壤的細菌種群（表3）。菜園土壤施用肥料能影響土壤細菌的多樣性和豐富度，而基于餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物的炭基有機肥對菜園土壤細菌多樣性和豐富度的促進作用大于化肥、有機肥、餐廚生物炭和炭基復混肥處理。

表3 不同肥料處理的土壤細菌多樣性分析

2.8 土壤差異細菌群落的豐度分布

LEfSe分析是對樣品按照不同的分組條件進行線性判別分析（LDA），實現(xiàn)多個樣品分組之間的比較，找出對樣品產(chǎn)生顯著性差異影響的細菌群落[19-20]。進化分枝樹以不同顏色節(jié)點表示對組間差異存在顯著影響的細菌類群；淡黃色節(jié)點表示對組間差異無顯著影響的細菌類群（圖8）。LDA分析圖（線性回歸分析）顯示有顯著作用的細菌類群，LDA分值越大，細菌豐度對差異效果影響越大（圖9）。以NF、KB、BCF和BOF處理作為研究對象，分析基于餐廚生物炭制備的肥料對菜園土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響。屬水平下進行的LEfSe 分析圖顯示不同組間差異存在顯著影響的細菌類群在BOF處理中數(shù)量最多（粉紅色節(jié)點）；分類單元LDA值大于3的差異指示細菌數(shù)量，NF處理有2個，KB處 理 有5個，BCF處 理 有6個，而BOF處理高達18個。BOF處理差異貢獻最大的指示細菌有8個（LDA＞3.50）：Ensifer、Cytophagales、Devosia、Devosiaceae、Microscillaceae、Microvirga、Caulobacteraceae和Caulobacterales，其中Microvirga（0.69%）、Ensifer（0.61%）、Devosia（0.29%）和Devosiaceae（0.29%）屬于可識別豐度較高的細菌。炭基有機肥施用于菜園土壤能顯著增加差異指示細菌個數(shù)，從而增加土壤細菌的豐度。

圖8 餐廚生物炭及其炭基有機肥菌類群的LEfSe進化分枝環(huán)形圖

圖9 LDA線性判別分析圖（LDA＞3.00）

3 討論

3.1 餐廚生物炭、炭基肥對菜園土壤理化性質(zhì)的影響

生物炭通過自身的特性和吸附交換作用改變土壤的電導率、pH和通氣性等理化性質(zhì)[21-22]?？扇苄杂袡C碳和可溶性總氮是土壤有機質(zhì)的重要組成部分和衡量土壤肥力的重要指標，其含量直接影響土壤肥力的高低，土壤不同的利用方式可導致土壤有機碳的變化，進而影響土壤養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化[23-24]。土壤pH、可溶性有機碳和可溶性總氮可能受施肥種類的影響。因此，需要研究化肥、有機肥、餐廚生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥處理對菜園土壤pH、電導率、可溶性有機碳和可溶性總氮的影響，以及基于餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物的炭基肥是否可以提升菜園土壤的肥力。菜園土壤的pH為6.16，屬于酸性程度較低的土壤。較不施肥處理，化肥、有機肥、餐廚生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥處理的pH均出現(xiàn)下降（下降范圍0.14～0.35），使菜園土壤變得更加酸化。但在所有處理中，炭基有機肥處理對菜園土壤酸化的影響最小，其pH初始值僅下降0.14，在芥菜生長到第75 d也只下降0.17，并不加劇菜園土壤的酸化。炭基復混肥和炭基有機肥處理的土壤電導率值最大，分別達到402.4和384.25 μS·cm-1，較化肥、有機肥和餐廚生物炭處理增加幅度分別達到28.76%、58.05%、38.15%和22.95%、50.91%、31.91%；到芥菜生長75 d時，炭基復混肥和炭基有機肥處理的土壤電導率下降幅度達到94.48%和93.05%，超過化肥、有機肥和餐廚生物炭處理的92.03%、87.03%和84.20%?；诓蛷N生物炭和含有機質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機肥可顯著增加菜園土壤鹽分離子的總量。隨著芥菜的生長，土壤電導率值出現(xiàn)快速下降，并在75 d后下降到接近不添加任何肥料的水平，說明炭基復混肥和炭基有機肥處理的鹽分離子在芥菜生長過程中發(fā)揮著作用。與化肥、餐廚生物炭和炭基復混肥處理相比，有機肥和炭基有機肥處理的可溶性有機碳增加幅度分別達到33.91%、28.31%、29.95%和17.47%、12.56%、13.99%。炭基復混肥和炭基有機肥處理較餐廚生物炭處理可溶性總氮增加了19.60%和8.26%。炭基有機肥處理能增加菜園土壤可溶性有機碳和可溶性總氮的含量。隨著芥菜的生長，土壤可溶性有機碳和可溶性總氮含量呈現(xiàn)快速下降趨勢，在60～75 d后接近不添加任何肥料處理的水平，下降的幅度分別達到45.59%、56.54%和91.71%、91.31%。說明炭基復混肥和炭基有機肥處理增加的可溶性有機碳和可溶性總氮在芥菜生長過程中發(fā)揮著作用。從土壤電導率、可溶性有機碳和可溶性總氮含量的增加和隨著芥菜的生長而大幅度下降可以看出，基于餐廚生物炭和含有機質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機肥可提升菜園土壤的肥力水平。

3.2 餐廚生物炭、炭基肥對菜園土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響

生物炭可通過改變土壤的理化性質(zhì)，從而改善土壤微生物的生存環(huán)境[25]和影響土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)[26-27]。菜園土壤添加生物炭能顯著提高土壤微生物的豐富度和均勻度[19-20]，其中細菌的數(shù)量有明顯增幅[28-29]。花生殼生物炭施用于種植小白菜的菜園土壤可改變土壤pH、土壤酶活性和細菌群落結(jié)構(gòu)[30]。但生物炭對菜園土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用與生物炭類型、土壤性質(zhì)和與何種物質(zhì)混合有密切的關系[31]。因此，需要研究以化肥、餐廚生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基肥對菜園土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響。Shannon指數(shù)和Chao1指數(shù)的數(shù)值顯示，與化肥、有機肥、餐廚生物炭和炭基復混肥處理相比，炭基有機肥處理增加的細菌多樣性和豐富度幅度分別達到11.04%、5.94%、4.17%、3.83% 和12.01%、8.28%、7.59%、7.21%。較其它添加肥料處理，炭基有機肥處理增加細菌多樣性和豐富度的幅度均最大。餐廚生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥處理的細菌種群相類似，但菜園土壤差異指示細菌的數(shù)量，炭基有機肥處理高達18個，大幅超過餐廚生物炭處理的5個和炭基復混肥處理的6個。炭基有機肥處理獲得的菜園土壤差異指示細菌豐度顯著超過餐廚生物炭和炭基復混肥處理?；诓蛷N生物炭和農(nóng)業(yè)廢棄物的炭基有機肥處理對菜園土壤細菌多樣性和豐富度增加幅度超過餐廚生物炭和炭基復混肥處理，對菜園土壤細菌的群落結(jié)構(gòu)影響更大。

3.3 餐廚生物炭、炭基肥對芥菜產(chǎn)量的影響

田間試驗顯示，施入花生殼生物炭可增產(chǎn)蔬菜（上海青、油麥菜和生菜）產(chǎn)量7.9%～96.5%，連續(xù)種植多茬蔬菜后，蔬菜產(chǎn)量仍增加18.7%，生物炭在蔬菜種植上具有增產(chǎn)作用[32]。有機肥+生物炭可促進菜心生長，增加蔬菜產(chǎn)量和改善菜薹品質(zhì)，有機菜田配施生物炭可促進蔬菜的生長和增加菜心株高、葉片數(shù)和葉圍面積[33]。餐廚生物炭（KB）單獨添加到菜園土壤，與其它處理相比（除了對照組NF），芥菜的產(chǎn)量（鮮樣重和干樣重）均是最低值。餐廚生物炭能增加芥菜的產(chǎn)量，但增加的幅度不如無機肥和有機肥處理。BCF和BOF芥菜的產(chǎn)量均是最高。BCF和BOF處理組鮮樣平均重量高于其它處理組，增幅達到3.28%～6.64%。BCF和BOF處理組干樣平均重量明顯高于化肥（CF）、有機肥（OF）和KB處理，增幅高達8.13%～9.68%。餐廚生物炭與肥料（無機化肥和有機肥）的組合，不但可以改善單獨添加餐廚生物炭時芥菜產(chǎn)量增幅較低，并且有效增加芥菜的生物有效量（干樣重）。餐廚生物炭與肥料的復配處理可增加芥菜產(chǎn)量，對種植芥菜具有應用價值。

4 結(jié)論

基于餐廚生物炭和含有機質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備的炭基有機肥的施用不僅可以提高芥菜的產(chǎn)量，而且可以增加土壤可溶性有機碳和可溶性總氮的含量，有利于提高菜園土壤的肥力。

餐廚生物炭、炭基復混肥和炭基有機肥處理土壤細菌群落結(jié)構(gòu)類似，但炭基有機肥較餐廚生物炭和炭基復混肥，不僅整體上提高了菜園土壤細菌多樣性和豐富度，還能大幅增加菜園土壤差異指示細菌的數(shù)量，對菜園土壤細菌生長具有更強的促進作用。

利用化肥、餐廚生物炭和含有機質(zhì)的農(nóng)業(yè)廢棄物制備肥料，并在菜園土壤種植芥菜，需要同時提升土壤肥力和增加土壤細菌豐度時，炭基有機肥處理更具優(yōu)勢。