枸杞连作障碍已成为制约我国西北干旱和半干旱地区枸杞产业可持续发展的主要问题之一,严重影响了区域农村经济发展和农民增收。探索枸杞连作障碍的改良措施,对于维持枸杞产业可持续发展具有重要意义。研究表明,生物炭具有调节土壤pH、维持土壤养分和促进微生物群落功能及多样性等作用,已广泛用于土壤改良。但目前就生物炭在缓解枸杞连作障碍中的作用效果和机制仍不清楚。本研究以稻壳生物炭为材料,通过温室和田间实验相结合的方法研究了施加生物炭对枸杞生长和连作土壤生物及非生物特征的影响,揭示生物炭在调节枸杞-土壤负反馈过程中的作用及机理,并对生物炭缓解枸杞连作障碍的应用前景进行了评价。本文的主要研究结果如下:1、在温室条件下,枸杞连作地土壤施加生物炭的最佳浓度为2%。在该浓度下,施加生物炭处理促进四周龄枸杞幼苗地上鲜重增加25.4%～34.0%,但明显降低部分连作样地中幼苗的成活率。与对照相比,田间条件下连续施加两年生物炭(15 t·hm-2)促进田间枸杞树苗地径增加17.4%。这些结果说明施加生物炭能够部分促进连作地中枸杞的生长,但促生作用有限。2、温室条件下,生物炭处理增加连作枸杞地土壤速效磷含量、降低硝态氮和铵态氮含量。酶活性分析发现生物炭促进土壤脲酶和纤维素酶活性,但抑制蔗糖酶、酸性磷酸酶和脱氢酶活性。对土壤有机碳的分析发现,生物炭短期处理促进高有机质土壤中碳的矿化,而诱导低有机质土壤中碳的积累。土壤微生物底物利用谱的分析表明,生物炭处理显著促进枸杞幼苗根际土壤微生物对L-精氨酸、α-D-乳糖、D-葡糖胺酸和L-α-磷酸甘油的利用,抑制对吐温80的利用。这些结果说明,生物炭短期处理能够改变连作枸杞地土壤速效氮、磷的含量,驱动土壤酶活性和微生物代谢活性发生变化。3、扩增子测序结果表明,温室条件下生物炭短期处理导致枸杞幼苗根际细菌和非根际真菌群落α多样性降低,但不影响土壤微生物群落结构。在门水平,施加生物炭促进部分样地变形菌门的相对丰度,而抑制部分样地放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和拟杆菌门的相对丰度。对优势属的分析发现,溶杆菌属、沉积岩杆菌属、Devosia、Noviherbaspirillum的比例受生物炭影响而在部分样地中明显降低。ITS2的测序结果表明,镰孢菌属、赤霉菌属、链格孢属、瓶毛壳属和枝葡萄孢属是连作枸杞地土壤中的优势属(相对丰度大于1%)。其中,镰孢菌属的相对丰度高达38.3%～52.4%。施加生物炭能够诱导镰孢菌属、赤霉菌属、刺盘孢属和枝葡萄孢属等植物病原菌在连作土壤中富集。结合温室条件下生物炭处理对枸杞幼苗死亡率的促进作用,这些结果说明施加生物炭可能通过干扰益生菌群(如芽孢杆菌属、溶杆菌属和沉积岩杆菌属等)对植物病原真菌的拮抗能力,导致病原菌在连作土壤中进一步富集,进而增加土传病害发生几率。4、田间条件的实验结果表明,施加生物炭显著提高连作枸杞地土壤pH、降低土壤铵态氮含量,促进土壤纤维素酶活性但抑制土壤脱氢酶活性,这些结果与室内实验一致。PCoA分析表明,施加生物炭改变了枸杞地土壤细菌和真菌的群落结构,但不影响微生物群落α多样性。土壤中变形菌门和子囊菌门的相对丰度在施加生物炭后显著增加。在属水平,生物炭处理显著促进镰孢菌属、金孢属以及根霉菌属在连作土壤中积累。相关性分析表明,镰孢菌属和根霉菌属的相对丰度变化均与纤维素酶显著正相关,与脱氢酶显著负相关。这些结果进一步证实施加生物炭能够诱导镰孢菌属等枸杞病原菌在连作土壤中增殖,可能提高枸杞土传病害发生风险,因此不适用于缓解枸杞连作障碍。5、结合室内和田间实验结果发现,室内和田间条件下生物炭对连作枸杞地土壤理化性质、土壤酶活和部分土壤微生物群落的影响和作用高度一致,说明室内实验可以部分取代田间实验用于研究多年生植物连作障碍形成的机制,这对于缩短多年生植物连作障碍机制的研究期限、加快缓解措施的开发具有重要借鉴意义。