生物炭对土壤微生物特性影响的研究进展

生物炭是在低氧条件下生物质经过热裂解得到的含碳丰富的产品,可提高土壤酸碱度,具有保水保肥及改善土壤微生物特性等功能。综述了生物炭对土壤微生物生物量、微生物群落结构及土壤酶活性的影响,多数研究表明:生物炭的碱性性质及多孔性质提供了适宜微生物生长的微环境,从而增加了土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮等的含量; 生物炭含有的营养物质及多孔性质,促进了土壤中细菌及某些功能菌的生长,但同时生物炭中含有的重金属及多环芳烃等有毒物质对细菌生长存在抑制作用; 相比于土壤细菌,生物炭碳氮比(C/N)高、含大量难降解碳化合物,则有利于土壤真菌生长,并且生物炭具有的较大孔隙度,为真菌菌丝提供了附着位点; 生物炭对微生物的促进作用间接提高了土壤中脱氢酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶等土壤酶活性。因此,未来应进一步探索生物炭与土壤微生物之间的相互作用机理,深入了解生物炭的土壤改良作用,深化对土壤微生物多样性的认识。     

大豆秸秆生物炭对废水中Ni(II)的吸附性能

为了能以更有效更经济的方法去除废水中的Ni(Ⅱ),选用成本低廉的大豆秸秆制备生物炭作为吸附剂,研究了炭化温度、溶液pH、吸附剂投加量、溶液温度、Cd(Ⅱ)质量浓度对吸附效果的影响,得到了最佳的吸附条件,开拓了去除重金属镍的新方法,同时研究了生物炭对Ni(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线。实验表明,大豆秸秆生物炭对Ni(Ⅱ)有较好的吸附性能,Ni(Ⅱ)质量浓度为20mg/L,炭化温度为500℃,pH为7,投加量为0.2g,室温为25℃,Cd(Ⅱ)质量浓度为0为最佳吸附条件。吸附反应符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir模型,25℃时饱和吸附量为14.38mg/L。扫描电镜分析显示,炭化使得秸秆孔道结构增多,表面粗糙程度加剧,比表面积增大,从而提高了吸附性能。     

生物炭对土壤修复的研究进展

我国农业已逐步由粗放型经营转变为集约型经营,绿色低碳模式逐渐成为农业发展的新方向。生物炭是一种新型生物材料,主要以农业废弃物为原材料经高温加工而成,富含碳元素及其他植物所需的微量元素,孔隙结构发达,表面积巨大,对土壤具有修复作用。生物炭的优良性质使其近年来在农业生产和生态环境保护方面得到了广泛应用和关注。重点综述了生物炭对土壤性质（pH和田间持水量）、土壤养分、土壤酶活性以及土壤微生物群落的影响,对国内外研究动态和研究热点进行了简要归纳,通过思考和分析,对生物炭未来的研究方向提出合理建议,以期为今后生物炭的深入研究提供依据。     

水稻秸秆炭对土壤性质和莲藕植株生长的影响

【目的】为了探究水稻秸秆炭对土壤性质和莲藕植株生长的影响,实现水稻秸秆等农业废弃物循环利用,提出一种用于莲藕植株生长的水稻秸秆炭施用方法。【方法】通过盆栽试验,首先探讨了水稻秸秆炭不同热解炭化温度(350、650℃)条件和施用量水平(质量分数分别为0.5%、1%、2%)对土壤化学性质、酶学性质的影响,其次研究了水稻秸秆炭对莲藕植株生长的影响,最后总结出水稻秸秆炭的最佳炭化温度和施用量。【结果】施用水稻秸秆炭能提升土壤pH,650℃水稻秸秆炭2%+化肥处理(G2)相比对照组提高了0.38个单位;水稻秸秆炭的施用也提升了土壤全氮、全磷、有机碳、速效钾含量,350℃水稻秸秆炭2%+化肥处理(E2)相比对照组分别提升了32%、150%、39%和260%;此外,水稻秸秆炭还能提高土壤碱解氮、速效磷等速效养分含量,在G2处理作用下分别提升了2.36倍、17.8倍。土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性在水稻秸秆炭作用下增幅显著,其中土壤脲酶活性在G2处理作用下增加最显著;E2处理对土壤磷酸酶、蔗糖酶活性的提升效果最显著;而土壤过氧化氢酶活性在水稻秸秆炭施用后降低。莲藕立叶叶绿素含量在E2处理作用下得到显著增...     

玉米和小麦秸秆生物炭对土壤重金属污染修复实验研究

为揭示不同秸秆生物炭对土壤中重金属污染修复的效果和机理,文章取矿山附近农田酸性土壤,以质量比5％ 分别施加玉米秸秆生物炭(maize biochar,MBC)和小麦秸秆生物炭(wheat biochar,WBC),并在培养10、25、40、55 d后取样分析土壤物理、化学性质和重金属形态变化,比较2种生物炭对Hg、Cd...     

杨树人工林沼液和生物炭混施对表层土壤活性有机碳的影响

人工林施肥是一种重要的经营管理措施,而近年来沼液的处理与生物炭肥的使用也引起了人们广泛关注。在苏北杨树人工林集中分布区开展了沼液(施用量为0、125、250、375 m³/hm²)和生物炭(施用量为0、40、80、120 t/hm²)交互肥效实验,结果表明:①在所有沼液施肥水平中,生物炭的施用增加了表层土壤的活性有机碳,并提高了土壤微生物生物量碳氮比,使得微生物群落向真菌主导类型发展; ②在所有沼液施肥水平中,生物炭的添加显著提高了表层土壤(0～10 cm)的pH,促进了土壤的氮矿化和硝化作用; ③沼液和生物炭对土壤活性有机碳和pH具有显著的交互效应。因此,沼液和生物炭混施能进一步促进土壤活性有机碳的含量,改良土壤肥力,提高人工林生态系统生产力。     

阿维菌素对土壤微生物的活性影响

对阿维菌素在6种不同浓度下对土壤微生物种群数量及土壤中细菌，放线菌，真菌生长速率进行了研究，结果表明，阿维菌素只有在浓度为125mg.kg^-1以上时对土壤中微生物种微数量及土壤中细菌，放线菌，真菌生长速率有明显的抑制作用。     

生物炭对烤烟生长及烟叶品质的影响

为探明生物炭在洛阳烟区烟叶生产上的应用效果,采用大田试验,研究了生物炭对烟株生长、烟叶经济性状、物理特性和化学成分的影响。结果表明:(1)生物炭处理可促进采烤期烟株生长,表现为移栽后120 d株高增加了11.81 cm,茎围增加了0.74 cm,可采烤叶片数平均增加了1.21片,生育期延长6~17 d;(2)生物炭可以使烟叶均价增加1.10元/kg,上等烟比例增加3.39%,每公顷产值增加1 919.25元;(3)生物炭处理可以显著提高烟叶钾和烟碱含量,提高烟叶填充值和弹性,改变单叶重和叶质重。     

生物炭对镉、铅、锌污染土壤上小白菜生长状况的影响

采用500℃限氧热解制备的玉米秸秆生物炭作为改良剂,通过盆栽实验,研究生物炭对Cd、Pb、Zn复合污染土壤上小白菜生长状况的影响。结果表明,不同质量比生物炭配施量对Cd、Pb、Zn污染土壤上小白菜生物量有明显影响,小白菜干重、鲜重均表现为生物炭配施5%(w/w)>3%(w/w)>0%(w/w)>1%(w/w);在土壤重金属Cd、Pb、Zn污染程度较高时,少量生物炭配施并不能明显改善小白菜生长状况;重金属胁迫对小白菜吸收土壤水分可能有重要影响,同时,5%(w/w)相对于3%(w/w)生物炭配施虽然更有利于改善小白菜生长状况,但大量生物炭配施可能会导致土温升高,蒸发加强,对土壤持水能力产生不利影响。     

生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响

生物炭不仅可以改良土壤理化性质,并且能够帮助土壤长期固碳从而减缓温室气体的排放。以江苏东台杨树人工林土壤为对象,设计4种生物炭添加量CK(0)、T1(40 t/hm²)、T2(80 t/hm²)、T3(120 t/hm²),探究生物炭及其季节动态变化对土壤理化性质、微生物量和碳源代谢的影响。结果表明:生物炭施入降低土壤含水率,却使得土壤pH升高; 生物炭导致土壤微生物量氮(SMBN)下降,并且SMBN具有明显季节动态变化,即冬春偏高、夏秋相对较低; 而生物炭没有明显改变土壤微生物量碳(SMBC),但SMBC季节动态变化明显。高浓度生物炭(T3)显著提高了微生物在Biolog平板上的AWCD(平均单孔颜色变化率),但对碳源代谢多样性影响不显著。主成分分析表明,相比不同的施炭处理,同一处理季节的差异更显著地影响了微生物碳源的代谢模式。     

不同施肥模式对杨树人工林土壤微生物功能多样性的影响

土壤微生物多样性是维持人工林土壤生产力的重要组成部分。为了解不同施肥处理对杨树人工林土壤微生物多样性的影响,以苏北沿海地区8年生杨树人工林为对象开展施肥试验,共设置6种施肥处理:CK(对照)、T1(NPK复合肥)、T2(有机肥)、T3(生物炭)、T4(NPK复合肥+生物炭)、T5(有机肥+生物炭),采用Biolog-Eco法测定了土壤微生物的功能多样性。研究结果表明:①各种施肥处理都不同程度地促进了土壤微生物的生长。T4、T5处理增加了土壤pH、TC(全碳)、TC/TN(全碳氮比),它们的土壤微生物量也显著最高。T3处理可能改变了土壤微生物群落结构。②T2、T3、T4、T5处理都增加了土壤微生物整体活性和碳源利用能力,其中T5处理碳源利用能力显著高于其他处理,而T1处理减弱了微生物碳源利用。③土壤微生物对碳源的利用能力存在季节差异,在不同季节从强到弱依次表现为夏季、春季、秋季、冬季; 生物炭配施有机肥改变了微生物对碳源利用能力的季节动态,表现为春季最高。     

施用稻壳炭对黄棕壤氮磷淋失及微生物生物量碳氮含量的影响

【目的】为减少农田氮磷淋失,提高土壤肥力,探究高孔隙度的稻壳炭在增强黄棕壤对养分元素吸附的特征。【方法】采用室内土柱淋溶试验,研究不同稻壳炭施用量(质量占比分别为0、1%、4%、8%、12%)条件下,黄棕壤总氮(TN)、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)、总磷(TP)、磷酸根(PO^3-₄)及可溶性有机碳(DOC)的淋失变化,并对黄棕壤氮磷养分和土壤微生物生物量的变化进行分析。【结果】随着施用量的增加,稻壳炭对黄棕壤TN、NO^-₃-N、NH⁺₄-N、DOC淋失的抑制效应增强,最佳施用量为12%时,TN、NO^-₃-N、NH⁺₄-N及DOC的淋失量与对照相比分别减少了85.41%、85.16%、92.61%、32.02%; 随其施用量的增加,稻壳炭对黄棕壤中P淋失的抑制效应不显著,TP和PO^3-₄的淋失量反而增加,TN、NO^-₃-N、有效磷(AP)及土壤微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量增高,而NH⁺₄-N含量减少。【结论】稻壳炭可以有效抑制黄棕壤氮素及DOC的淋失,对磷素的淋失抑制效果不显著。     

不同大豆品种对根际土壤微生物群落影响的差异

采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)分析法研究4个大豆品种(台湾75、中黄42、春丰早和六月半)对根际土壤微生物区系的影响。结果发现：尽管不同大豆品种在红壤(黄筋泥土)中的生物量和产量差别很大,但对根际土壤好氧菌、厌氧菌、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、放线菌和原生动物的影响不大;六月半品种显著影响根际土壤真菌PLFA总量,改变了细菌/真菌的比值;与六月半相比,春丰早显著增加了根际微生物群落的多样性、群落的优势种群和均匀度;中黄42显著提高了根际微生物群落优势种群的丰富度;中黄42和台湾75对根际土壤微生物Shannon均匀度的影响也有显著差异;但是4种大豆品种对根际土壤微生物群落的McIntosh和Gini多样性指数没有显著影响。主成分分析结果表明,六月半和中黄42品种对根际微生物的影响差异明显,而春丰早和台湾75变化相近,差异不明显。     

复合微生物肥料替代部分复合肥对花生生长及根际土壤微生物和理化性质的影响

通过田间小区试验,研究了不同比例的复合微生物肥料替代复合肥对花生根际土壤环境及产量的影响。结果显示,与常规施肥（100%复合肥）相比,复合微生物肥料替代量在30%~70%范围内,显著提高了苗期和成熟期花生根际土壤细菌、真菌和放线菌总量,且根际细菌和放线菌数随生育期的推移提高比例逐渐升高,而真菌数的变化趋势与之相反。同时,显著提高了苗期土壤过氧化氢酶、脱氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性,而替代量为50%和70%时降低了土壤脲酶活性,到成熟期不同替代配比均降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,提高了土壤脱氢酶活性,进而降低了苗期和结荚期土壤碱解氮含量而提高了全氮含量,也提高了各生育期土壤有机质和速效钾含量以及结荚期和成熟期土壤有效磷含量。当替代量为50%时,产量提高了5.23%,最终实现了养地增产的效果。     

裸地休闲和春小麦生长条件下土壤微生物量和土壤有机质动态研究

不同作物栽培管理措施对土壤微生物量和土壤有机质对农业持续性耕作的影响非常重要.研究结果表明,各处理间pH、容重和含水量无显著差异.尽管春小麦地的土壤有机碳和微生物碳质量分数比休闲地土壤的高,但是休闲地土壤的全氮、微生物氮、微生物碳的质量分数与有机碳的质量分数的比值与微生物氮与全氮的质量分数却都显著高于春小麦地的.     

黄顶菊入侵不同时间对土壤微生物功能的影响

通过同质园试验,采用Biolog技术比较黄顶菊(Flaveria bidentis)定植不同时间(5年、7年、9年)其与狗尾草根际土壤微生物对碳源的利用能力,分析其功能多样性的变化.结果表明:定植不同时间,黄顶菊与本地植物狗尾草混合种植小区(简称F+S处理)的平均颜色变化率都高于黄顶菊单一种植小区(简称F处理);与其他处理相比,F+S处理的均匀度指数U较高;随着定植时间的延长,F+S处理的均匀度指数U显著增加;F处理的优势度指数D显著增加,其均匀度指数U逐渐下降,并在定植9年时显著小于狗尾草单一种植小区(简称S处理);与其他处理相比,F+S处理促进了土壤微生物对脂类、糖类和氨基酸的吸收,与定植5年和7年相比,定植9年F+S处理的土壤微生物对脂类的利用能力显著提高,对糖类利用能力显著降低.由此可知,黄顶菊入侵后定植不同时间对土壤微生物的功能产生了影响.因此,探究外来植物根际土壤微生物功能随时间变化的一般规律,有助于进一步揭示外来植物的入侵机制.     

铝胁迫对大豆根际土壤酶的影响

研究了铝胁迫对大豆根际4种土壤酶(蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和脲酶)的影响．结果表明，不同铝处理对4种土壤酶都有明显的影响；在高铝胁迫下，4种酶的活性都下降，将大大降低土壤的能力；中等铝处理对4种酶的影响有所不同．3个大豆品种在铝对根际土壤酶影响上存在一定的基因型差异。