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。     

微生物植酸酶对土壤有机磷组分含量及有效性的影响

为提高土壤有机磷素的有效性,并为微生物植酸酶应用于农业生产实践提供理论参考,采用室内培养的方法,研究了不同用量微生物植酸酶菌剂在不同培养时期对土壤有机磷组分含量及有效性的影响.结果表明,添加微生物植酸酶菌剂处理后的土壤活性、中等活性有机磷含量均高于对照,而且与植酸酶菌剂使用量显著相关;其含量随培养时间的延长呈增加趋势,培养至第32d后基本保持平稳;而土壤中稳性和高稳性有机磷含量均低于对照,与植酸酶菌剂使用量显著相关;其含量随培养时间的延长呈减少趋势,培养至第32d后基本保持平稳.添加微生物植酸酶各处理的有机磷总量均低于对照,并随微生物植酸酶添加量的增加而减小;而土壤有效磷含量均高于对照.因此微生物植酸酶可以促进土壤稳定性有机磷向活性有机磷转化,乃至向无机磷转化,从而提高了土壤有机磷素的有效性.     

玉米秸秆还田及腐熟剂对小麦产量、土壤微生物数量和酶活性的影响

通过田间小区试验,研究了玉米秸秆还田配施腐熟剂对土壤理化性状、微生物数量、酶活性及小麦产量的影响。结果显示,与秸秆未还田处理（CK）相比,秸秆还田（T1）和秸秆还田配施腐熟剂处理（T2）显著降低了土壤容重,提高了根际土壤细菌和放线菌数,以及土壤脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性,进而提高了土壤有效养分和有机质含量,最终产量分别显著提高了10.33%和13.46%;此外,T2与CK相比,降低了根际土壤真菌数,提高了土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性,而T1处理的差异不明显。结果表明,秸秆还田可通过改善土壤微生物群落的数量和多样性来调节土壤酶活性和养分含量,优化根际生长环境,促进小麦生长。其中,秸秆还田配施腐熟剂的处理效果最佳,可在北方玉米种植区推广应用。     

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。     

生活污水灌溉对土壤微生物生物量及酶活性的影响

为了研究生活污水灌溉对土壤微生物生物量和酶活性的影响,采用不同污水灌溉量（0,300,600,900,1200,1500m3／（hm。·week））,进行了生活污水杨树林地灌溉试验．结果表明：随着污水灌溉量增加,土壤微生物生物量碳、生物量氮、生物量磷含量增加,多酚氧化酶、尿酶、磷酸酶活性增强,在一定灌溉量达到最大值后,随着灌溉量的增加而降低．较低灌溉量改善了土壤微生物学性质,灌溉量过大,土壤微生物生物量含量与酶活性降低,土壤质量下降．     

生物炭对杨树人工林土壤微生物生物量碳、氮、磷及其化学计量特征的影响

【目的】揭示林分尺度下添加生物炭对土壤微生物生物量碳(SMBC)、土壤微生物生物量氮(SMBN)、土壤微生物生物量磷(SMBP)含量及其化学计量特征的影响,深入了解生物炭对杨树人工林土壤微生物群落结构与功能的影响,系统阐明生物炭调控人工林C、N、P生物地球化学循环的土壤微生物学机理,为在平原地区人工林生态系统中安全推广生物炭固碳增汇技术提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场的杨树人工林为对象,设置生物炭添加量低(T1,40 t/hm²)、中(T2,80 t/hm²)、高(T3,120 t/hm²)3种处理及对照(不添加CK),测定SMBC、SMBN、SMBP含量及其化学计量特征(土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比,即m(SMBC)/m(SMBN)、m(SMBC)/m(SMBP)、m(SMBN)/m(SMBP),文后简写为SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP)在不同处理间的差异,及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①与对照样地相比,3种生物炭添加处理均提高了SMBC、SMBN和SMBP含量。T1、T2、T3处理样地SMBC含量分别为对照样地的1.08、1.15、1.19倍; SMBN含量分别为对照样地的1.12、1.24、1.34倍; SMBP含量分别为对照样地的1.11、1.26、1.41倍; ②T1处理样地的SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP分别为15.7、85.0、5.4,T2处理样地的分别为15.1、78.6、5.2,T3处理样地的分别为14.3、73.3、5.1。与对照相比,3种生物炭添加处理均显著降低了SMBC/SMBN和SMBC/SMBP,且不同处理间差异显著(P<0.05),但仅T2、T3处理显著降低了SMBN/SMBP(P<0.05); ③SMBC、SMBN、SMBP含量均具有显著的季节变异,其中在植物休眠季节(2014年12月及2015年3月),SMBC、SMBN及SMBP的含量均维持在较高水平,而在植物生长的旺盛季节(2015年7月及2015年10月),其含量下降至较低水平,但SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP的季节变化与此完全相反; ④添加生物炭提高了土壤可溶性有机碳、硝态氮、速效磷、全氮和总有机碳含量,增加了土壤pH和含水率,但是降低了土壤密度和铵态氮含量; ⑤相关性分析表明,SMBC含量与土壤可溶性有机碳(DOC)、pH、含水率(SMC)、硝态氮(NO^-₃-N)和速效磷(AP)呈极显著正相关关系(P<0.01),与铵态氮(NH⁺₄-N)呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度、全氮(TN)和总有机碳(TOC)相关性不显著(P≥0.05); SMBN与SMBP的含量表现较为一致,均与DOC、pH、SMC、NO^-₃-N、AP、TN呈极显著正相关关系(P<0.01),与NH⁺₄-N呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度和TOC相关性不显著(P≥0.05)。【结论】添加生物炭能够显著提升SMBC、SMBN、SMBP含量,并有效降低SMBC/SMBN、SMBC/SMBP和SMBN/SMBP,有利于促进土壤微生物对N、P养分的固持与周转,进而改善土壤对N、P养分的供应。研究还发现,研究区杨树人工林生长可能存在N、P养分限制现象。     

秸秆生物炭及秸秆对大豆生长及土壤微生物活性的影响

为了明确不同秸秆利用方式对作物生长及土壤微生物的影响,采用盆栽试验,研究秸秆直接添加和秸秆生物炭添加对大豆生长状况、根际土壤有机碳及微生物群落功能多样性的影响.结果表明:秸秆生物炭添加(MB和WB)能有效提高大豆盛花期地下生物量.秸秆直接添加(M和W)能显著增加大豆花期根际土壤有机碳的含量,玉米秸秆直接添加处理(M)下的有机碳含量最高,为21.15 mg/g.大豆成熟期,秸秆生物炭添加处理(MB和WB)下土壤有机碳含量较空白处理(CK)显著增加,玉米秸秆添加处理(M)下根际土壤有机碳含量显著高于小麦秸秆添加处理(W).不同秸秆利用方式下大豆根际土壤平均颜色变化率(AWCD)随时间延长而增加,MB和WB处理较M和W处理能显著提高成熟期大豆根际土壤AWCD值.因此,可利用秸秆生物炭添加改善大豆根际土壤微生物活性,提高土壤碳贮量.     

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...     

不同水生植物对系统中磷分配的影响

对磷在不同的水生植物系统中的重新分配进行了研究。结果表明,浮水植物（青萍和紫萍）吸收的磷主要来自于上覆水,而沉水植物（黑藻和水花生）吸收的磷直接来自于沉积物。沉积物中的解磷细菌促进了沉积物中的磷向上覆水中释放,从而降低了沉积物中的总磷含量。不同的水生植物处理系统中,沉积物微生物生物量及解磷细菌的数量均有差异,且沉积物的磷含量与解磷菌的数量呈现出一种负相关关系。     

藻类对土壤肥力的影响

通过完全蔽光和正常光照两个对照实验组，研究了光照、植物和藻类3个因子对土壤有机质、有效灰、微生物的影响，由极差分析知，混合藻对有效磷的变化和微生物数量的提高起主导作用。作者认为在80d内，混合藻类是藻类数量和有机质变化的主要原因；80d后，光照起主要的作用，在各处理组中，混合藻和光照的作用都强于植物的作用。土壤藻类对土壤肥力有明显的影响，与高等植物共同作用，对土壤肥力的提高效果明显。     

秸秆还田对半干旱区玉米农田土壤细菌群落结构的影响

为探明吉林省西部半干旱区不同秸秆还田方式对玉米农田土壤细菌多样性及群落结构的影响,采用Illumina Mesiq高通量测序方法,分析比较了传统耕作(CK-NT)与免耕+秸秆覆盖(CS)、旋耕+秸秆还田(RS)以及覆盖-旋耕轮耕(CRS)模式下,农田土壤中微生物群落多样性及群落分布规律,并研究了其与土壤化学性质以及酶活...     

生物覆盖对山地杨树人工林根际土壤磷动态的影响

以山地杨树人工林为对象,研究了不同覆盖量和覆盖材料对杨树根际土壤磷动态的影响.结果表明:覆盖后杨树根际全磷含量随着覆盖量的增加而增加,2.5、5.0、7.5 kg/m2覆盖处理的杨树根际土壤全磷量分别比CK高10.77%、13.85%和52.31%;4种覆盖材料间差异不大,但均大于对照.覆盖能有效提高杨树根际土壤有效磷含量,覆盖量越大,效果越明显;不同覆盖材料对根际土壤有效磷的影响有较明显的差异,对杨树根际土壤磷动态变化的影响与不同覆盖厚度处理结果相似,覆盖以后杨树根际土壤全磷含量及有效磷含量有先下降后上升的趋势.     

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。     

施磷对土壤有效磷含量、吸磷特性及小麦产量的影响

试验研究了不同施磷水平对土体有效磷含量、土壤养分自然供给力、吸磷特性及小麦产量的影响。结果表明，施用磷肥可明显提高表层土壤有效磷含量；底层土壤有效磷含量变化相对明显；增加了土壤组分对有效磷的吸附固定作用，致使磷的有效性降低，明显促进冬小麦的生长发育，提高小麦产量；同时作物生产力的提高对磷肥施用的依赖性增强。     

秸秆还田对土壤主要微生物数量、酶活性及细菌群落结构、多样性的影响

秸秆还田能够增加土壤的有机质和提高土壤的肥力,并且减少秸秆焚烧带来的大气污染和土壤污染.土壤中的微生物是土壤生态系统的重要组成部分,既参加有机质的分解,又参与腐殖质的形成.研究了玉米秸秆覆盖和深埋2种还田方式对土壤生态系统中主要微生物数量、细菌群落结构、多样性及土壤酶活性的影响.结果 表明:秸秆还田使土壤中细菌、放线菌...     

纳米银对小麦秸秆还田土壤中酶活性及微生物群落功能多样性的影响

采用室内培养的方式,设置空白对照组（无添加,CK）、土壤＋小麦秸秆组（SW）、土壤+小麦秸秆+纳米银组（AgSW）,探究纳米银对秸秆还田农田土壤的呼吸作用,碳循环相关酶包括过氧化物酶、多酚氧化酶和纤维素酶的活性,微生物群落功能多样性的影响。结果显示：与CK组相比,添加小麦秸秆的SW组提升了土壤呼吸速率,使CO₂累计释放量增加了9.9%;与SW组相比,添加纳米银的AgSW组抑制了土壤呼吸作用,CO₂累计释放量减少36.8%,同时3种酶活性显著降低,过氧化物酶、多酚氧化酶和纤维素酶的活性可分别最高降低25.1%、27.1%和14.3%;微生物群落水平生理特征(CLPP)分析结果发现,纳米银显著降低了微孔板平均孔颜色变化率（与SW组相比下降了73.8%）和微生物多样性与丰富度。研究认为纳米银通过抑制土壤酶与微生物活性改变了土壤有机质分解的生态学过程,使微生物群落功能多样性降低。     

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。     

水稻秸秆-猪粪生物炭对黑麦草修复铀污染土壤的影响与机制

以水稻秸秆和猪粪为材料,采用限氧控温法在400℃下制备生物炭,并分析其理化性质。通过盆栽实验,考察了不同配比的生物炭对黑麦草富集铀的影响及铀胁迫下黑麦草的生理生化响应规律。实验结果表明,混合生物炭的碱性随水稻秸秆含量的增加而增强,而生物炭的灰分随水稻秸秆含量的增加而减少。混合生物炭对黑麦草富集铀和转运铀的效果有较显著的提高,根部的铀富集效果明显优于茎叶部。水稻秸秆与猪粪质量配比为1∶1的混合生物炭效果最好,在土壤铀质量浓度为5mg/kg时,黑麦草对铀的富集量达746.79 mg/kg,比未施加生物炭的黑麦草提高了47.61%。施加混合生物炭后,黑麦草体内的丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量明显减少,可溶性蛋白和光合色素含量增加,说明混合生物炭能有效缓解铀胁迫下黑麦草的逆境伤害程度和重金属迫害性,对植物生长及铀的富集有良好的促进作用。     

薇甘菊入侵对土壤微生物生物量和土壤呼吸的影响

在野外实验样地中选取了薇甘菊入侵程度不同的4个样地,测定了土壤理化因子、土壤微生物生物量(C、N、P)以及土壤基础呼吸和基质诱导呼吸等指标的变化.结果表明,薇甘菊入侵后土壤微生物生物量(C、N、P)显著增加,土壤呼吸加快,土壤代谢熵(qCO2)下降,改善了入侵地土壤的养分供应状况,这可能是薇甘菊入侵成功的一个重要原因.     

生物炭对镉污染土壤中紫花地丁的生长及生理生态的影响

该文选用玉米秸秆生物炭,通过盆栽模拟在镉污染土壤中施加生物炭并栽培紫花地丁(Viola philip-pica),研究生物炭不同施加量对紫花地丁生长及生理生态的影响.研究结果表明:在室内培养45 d后,在未施加生物炭的镉污染土壤中,紫花地丁的株高、鲜质量和叶绿素含量等指标随镉在土壤中质量分数的增加而显著降低(P<0.0...