Field-aged biochar enhances soil organic carbon by increasing recalcitrant organic carbon fractions and making microbial communities more conducive to carbon sequestration

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作者
Huijie Zheng,Deyan Liu,Xia Liao,Yuncai Miao,Ye Li,Junjie Li,Junji Yuan,Zengming Chen,Weixin Ding
出处
期刊:Agriculture, Ecosystems & Environment [Elsevier BV]
卷期号:340: 108177-108177 被引量:57
标识
DOI:10.1016/j.agee.2022.108177
摘要

Biochar has been widely proposed for carbon (C) sequestration, but its residual effects on soil organic C (SOC) accumulation and microbial characteristics are unknown. Herein, we investigated the content and components of organic C, and the abundance and community characteristics of microbes in a fluvo-aquic soil, after 4 years of biochar application at rates of 3, 6 and 12 t ha−1. Biochar application increased the contents of SOC and recalcitrant organic C fraction by 11.02–22.13 % and 18.41–32.31 % at 6 and 12 t ha−1, respectively, and the increased proportion for recalcitrant organic C fraction was greater than that for SOC. Among C functional groups, aryl C content was increased by 26.50–95.41 % at all rates, compared with 23.83–56.73 % for phenolic C at 6 and 12 t ha−1, and both increases were higher than that for SOC. Biochar application decreased bacterial abundance by 9.25–35.77 %, and altered bacterial community structure by increasing the relative abundance of Chloroflexi phylum, members of which have a low C mineralisation rate and strong C fixation ability. Dissolved organic C was the most critical factor of bacterial abundance and community structure. By contrast, 12 t ha−1 biochar application decreased fungal diversity by 12.45 %, and altered fungal community structure by increasing the relative abundances of Sordariomycetes and Tremellomycetes classes, both of which favoured SOC formation. The C/N ratio was the most important variable affecting fungal diversity and community structure. Overall, our results suggest that field-aged biochar, especially at a high-dose rate, accelerates organic C accumulation by increasing aryl and phenolic C functional groups of recalcitrant organic C fractions and shifting microbial communities more conducive to C sequestration in the fluvo-aquic soil.
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