【目的】生物碳具有丰富的微孔结构,可以贮存水分和养分,为微生物提供了良好的生存环境,直接影响土壤微生物群落组成和功能。不同生物质原料、制备条件下获得的生物碳在结构、理化特性也存在很大差异。本研究以棉花秸秆、玉米芯棒、鸡粪为原料制备不同类型的生物碳,探讨生物碳施用对滴灌棉田土壤微生物群落结构、功能及组成多样性变化的影响,为生物碳的合理应用提供理论依据。【方法】研究采用田间小区试验,包括不同生物碳用量和生物碳类型试验。(1)生物碳用量试验设置5个处理:对照(CK),施棉花秸秆6(S1)、12 t hm-2(S2),施棉花秸秆生物碳2.25(B1)、4.5t hm-2(B2);棉花秸秆和棉花秸秆生物碳采用等碳量施用。每个处理设置2个施氮(N)水平:0、300kg hm-2(N0、N300表示)。(2)不同类型生物碳试验共设置5个处理:对照(CK),棉花秸秆6 t hm-2(ST),棉花秸秆碳2.25 t hm-2(CS),玉米芯碳2.25 t hm-2(CC),鸡粪碳2.25 t hm-2(CM)。【主要结果】(1)施用棉秆和棉秆生物碳均可增加棉花干物质重和吸氮量。在不施氮肥条件下(N0),生物碳低用量处理(B1)棉花干物质重和吸氮量最高,其次是生物碳高用量(B2)和秸秆高用量处理(S2),秸秆低用量处理(S1)最低;在施氮肥条件下(N300),生物碳处理(B1、B2)棉花干物质重与S2处理无显著差异,而氮素吸收量显著高于S2处理。B1、B2和S2处理棉花产量差异不大,均显著高于S1和CK。氮肥利用率表现为B2、B1>S2>S1、CK。(2)施用棉秆生物碳显著提高土壤碳转化相关酶活性(b-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶);B2处理土壤芳基酰胺酶和谷氨酰胺酶活性较CK分别提高18.7%和39%。土壤微生物群落对碳源底物(碳水化合物、氨基酸类、多聚物类、羧酸类)的利用能力随着棉秆生物碳用量增加而增加。B2处理显著改变微生物群落结构组成,土壤微生物总磷酸脂肪酸(PLFA)含量较CK增加27%,革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌、丛枝菌根真菌和放线菌PLFA含量均显著增加。(3)不同生物碳类型处理土壤微生物群落碳代谢功能多样性(AWCD)表现为棉杆碳(CS)、玉米芯碳(CC)>棉花秸秆(ST)>鸡粪碳(CM)>对照(CK)。与CK相比,CS和CC处理显著改变土壤微生物群落功能代谢结构,而ST和CM处理对土壤微生物群落功能代谢结构影响较小。(4)施用棉花秸秆(ST)和三种生物碳(CS、CC、CM)改变土壤微生物群落结构,丛枝菌根真菌PLFA含量增加,腐生菌真菌PLFA含量降低。其中,CS和CC处理土壤微生物群落结构组成相似,显著增加土壤微生物总PLFA含量以及革兰氏阴性菌和放线菌PLFA含量。(5)棉花秸秆(ST)和三种生物碳(CS、CC、CM)显著增加土壤细菌丰富度ACE指数,其中CM处理最高;而对OUT丰富度,多样性指数(Shannon指数和Simpson指数)和丰富度指数Chao均无显著影响。(6)不同处理土壤细菌群落在门的分类水平上的优势细菌类群为Proteobacteria(变形菌门),Actinobacteria(放线菌门),Acidobacteria(酸杆菌门)。其中,ST对变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和Bacteroidetes(拟杆菌门)这四组菌类群影响较大,而生物碳(CS、CC、CM)对前三组菌类群影响较大。ST显著改变土壤细菌的群落结构组成,其次是CC和CM处理,而CS对土壤细菌群落影响较小。棉花秸秆和三种生物碳改变土壤中特殊微量功能菌群的相对丰度。纤维素分解细菌(Cellulomonas,Cellvibrio)在ST和生物碳(CS、CC、CM)处理显著增加;硝化细菌Nitrosospira(亚硝化螺菌属)和Nitrospira(硝化螺菌属)在CC和CM处理显著增加,而在ST和CS处理降低;固氮细菌Rhizobacter(根瘤杆菌属)和Rhizobium(根瘤菌属)在三种生物碳处理显著增加,Mesorhizobium(中慢生根瘤菌属)在CC处理显著提高。ST处理增加固氮细菌Rhizobium(根瘤菌属)、Bradyrhizobium(慢生根瘤菌属)、Mesorhizobium(中慢生根瘤菌属)。【结论】施用生物碳提高土壤碳氮转化相关的酶活性和微生物群落对碳源底物的利用能力,改变土壤微生物群落结构组成,尤其是施用高用量生物碳(棉花秸秆生物碳4.5 t hm-2)作用更明显。棉花秸秆碳、玉米芯碳和鸡粪碳均显著改变土壤微生物群落代谢功能多样性和结构组成,增加土壤纤维素分解细菌、硝化细菌及固氮细菌等特殊微量功能菌属的相对丰度。