以城市有机垃圾(OFMSW)为热解原料生产的生物炭含有丰富的氮素和有机质,当添加这种生物炭到氮素营养缺乏的紫色土中时,它也许能够通过直接引入氮素或者改变土壤理化性质来改变土壤的微生物群落结构,进而影响土壤的氮循环。为了研究这种生物炭对土壤微生物群落结构和土壤理化特征特别是氮营养元素特征的影响,本研究设计了一个为期12个月的土壤盆栽培养试验。试验使用了700°C终温制得的OFMSW热解生物炭来改良一种紫色土,共设置了4个处理,生物炭添加量分别为0%、1%、3%和5%(w/w),并分别命名为0%BC、1%BC、3%BC和5%BC。按试验设计进行土壤采样,检测土壤理化特性变化,并提取土壤DNA,采用高通量测序技术在Mi Seq平台上进行测序,分析土壤的微生物群落结构。试验的主要研究结果及结论如下:在试验的前5个月,含炭紫色土的p H略低于不含炭紫色土,但是之后4个处理的p H基本相同,维持在8.0左右;3%和5%的生物炭添加量显著提高了土壤有机质(SOM)和总氮(TN)含量,提高效果随添加量的上升而增强;供试生物炭降低了紫色土的NH+4-N吸附量,同时提高了土壤中可提取的氨氮和3NO-N-的含量,3%的生物炭添加量具有较好的提升效果,但改良土壤的氨氮和3NO-N-的绝对含量依然较低,仍需使用氮肥补充土壤氮素。培养期间,含炭紫色土和不含炭紫色土拥有不同的细菌群落结构。3%和5%含炭量的紫色土的细菌α-多样性降低,与硝化和反硝化作用关系比较密切的变形菌门、厚壁菌门和放线菌门的相对丰度也出现了不同程度上升,但当细化到纲时,相同门内的各个细菌纲对生物炭的施用做出了不同的响应。5%BC中硝化螺旋菌纲的相对丰度低于其他处理。在属水平,各菌属对环境变化的响应各不相同,典范对应分析(CCA)显示,能被环境变量很好解释的菌属大致可分为3组:第1组菌属在试验后半年的3%BC和5%BC中相对丰度较高,该组菌属对环境变化也更为敏感,另外它们的相对丰度正相关于土壤TN、SOM、3NO-N-含量和生物炭添加量。第2组菌属在1%BC和3%BC中更为丰富,对土壤TN、SOM和3NO-N-含量的变化不敏感,相对丰度正相关于土壤NH+4-N吸附量和环境温度;第3组菌属在试验前半年的0%BC和1%BC中相对丰度更高,其相对丰度负相关于土壤TN、SOM、3NO-N-、生物炭添加量和环境温度,正相关于土壤p H。CCA还显示,第一和第二排序轴加起来只能解释细菌属丰度变化的35.8%,这说明试验监测的环境变量只能解释部分细菌群落结构变化,细菌群落结构变化可能还受到其他环境变量的影响。各环境变量对菌属相对丰度变化的解释量排序如下:TN(16%)>生物炭添加量(15.8%)>SOM(15.7%)>NH+4-N吸附量(13.3%)>p H(11.5%)>3NO-N-(10.3%)。