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。     

生物炭在土壤污染修复中的潜在作用

生物炭作为土壤改良剂和污染物吸附剂能够改良受重金属污染的土壤,因此受到国内外学者的普遍关注。在国内外研究生物炭改良土壤应用的基础上,概述了生物炭可影响土壤的理化性质和土壤污染物的稳定性,以及生物炭在土壤中可改变重金属的迁移转化行为和微生物群落的行为及其潜在作用,这对未来生物炭的大规模推广应用提供了参考,具有重要的现实意义。     

施用生物炭对旱作花生生长和产量构成及土壤酶活性的影响

在豫西丘陵旱作区,通过田间试验,研究了生物炭对旱作花生生长、产量构成及土壤酶活性的影响。研究结果表明:与对照组相比,施用生物炭(20 t·hm~(-2))显著提高了花生开花期、结荚期和成熟期土壤酶活性,土壤蔗糖酶活性分别提高了22.6%、17.9%和17.8%,脲酶活性分别提高了17.3%、6.6%和17.6%,过氧化氢酶活性分别提高了16.0%、18.6%和9.1%。施用生物炭增强了花生的根系功能,显著提高了不同生育时期花生根体积、主根长、单株根瘤质量、固氮酶活性及根系活力,开花期和结荚期花生单株根瘤质量分别提高了26.7%和12.0%,固氮酶活性分别提高了30.5%和42.7%,根系活力分别提高了21.8%和15.5%。施用生物炭促进了花生地上部分的生长,增加了花生的株高、分枝数、叶绿素含量和净光合速率,开花期、结荚期和成熟期花生叶片净光合速率比对照组分别提高了12.6%、9.9%和22.2%。施用生物炭也影响了花生的产量构成,显著提高了花生的荚果产量、籽粒产量和百果质量,分别比对照组提高了13.0%、16.5%和8.0%。     

碱性Cd污染农田原位稳定化修复研究

围绕碱性农田重金属Cd污染原位稳定化修复技术,通过实验室小试筛选出以椰壳生物炭为核心材料的稳定剂应用于修复重金属Cd污染的碱性土壤,并进一步探究了施加稳定剂对于小麦生长的影响.研究结果表明,随着稳定剂施加量的增加重金属Cd钝化效果显著增加,在施加量为2%时,椰壳生物炭对土壤有效态Cd钝化率达到99.08%,远高于木质生物炭、硅肥以及钙镁磷肥.稳定化修复后,土壤中Cd由生物可利用性较高的形态向稳定的结合态转化,降低土壤环境风险.此外椰壳生物炭的施加还可以促进小麦生长,降低小麦体内Cd含量,稳定剂施加量为1.5%时,与对照组相比小麦根中Cd含量降低64.31%,地上部Cd含量降低69.60%.本研究筛选的椰壳生物炭作为稳定剂不仅能够实现Cd污染碱性农田的持效性修复,还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力,促进小麦生长,为以后该技术在我国北方大面积重金属污染碱性农田的修复及规模化应用提供支持.     

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。     

生物炭和堆肥联合修复重金属和有机物污染土壤的研究进展

生物炭和堆肥可以有效的减少有机废物的容积,适用于土壤修复,被认为是高效的废物管理策略。本文综述了在生物炭和堆肥联合修复重金属污染土壤过程中两者的相互作用。在堆肥过程中,添加生物炭可以改变堆肥过程中的物理化学变化,微生物群落和结构,有机质的腐殖化过程以及恶臭气体的释放。同时,生物炭的添加改变了堆肥过程中营养元素的含量和土壤阳离子交换容量以及有机质含量,进而影响微生物的活性。另一方面,生物炭在堆肥化过程中,其物理化学性质和表面官能团发生了改变。生物炭和堆肥的相互作用增强了污染土壤的修复效果。基于以上内容,文章进一步探讨了该领域未来研究的重点,以期对复合型污染土壤修复方面的工作提供参考。     

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.     

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。     

利用藻、菌、草治理沙化土地的研究

土壤是岩石经风化作用并在生物因素的参与下形成的．这一过程的始发动力是以蓝藻为主的固氮微生物或微型生物．它们首先利用成土母质中的无机盐生长繁殖,从而为成土母质提供氮源和能源．在原始土壤成土过程的初期,其组成物质中的有机质主要是藻类和菌类等的残遗物及其所分泌的黏液和酶。     

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。     

低含量Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际微生物群落的影响*

采用Biolog Eco微生物分析法,分析了土壤盆栽试验条件下低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值每kg干土350 mg(土壤pH>7.5)的Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际土壤微生物群落的影响特征.结果表明:土壤Pb含量低于国家土壤环境基准值时,会显著影响Cd对冬小麦幼苗根际土壤微生物碳源利用率、代谢功能多样性指数及群落结构的影响特征,主要表现为土壤低含量Pb增强了Cd对微生物利用不同碳源能力的抑制效应,同时亦加强了Cd对微生物代谢功能多样性指数的影响特征;冬小麦幼苗根际土壤微生物代谢功能多样性指数与根系分泌物酚酸和简单糖类之间的相关性特征在低含量Pb-Cd处理与Cd处理之间明显不同,且相关方向和显著性水平均发生了明显变化.     

污染土壤微生物生态学研究

随着工业化的发展,化学制剂的大量使用,土壤污染已成为新世纪破坏环境、影响人类健康的主要问题之一。土壤微生物生态学是研究土壤微生物与土壤环境以及其他生物关系的学科。由于土壤微生物在土壤养分循环、生物过程方面的重要作用,着重介绍了微生物生态学各项指标和测定方法,讨论了该学科在污染土壤监测、评价、治理等方面的服务意义以及存在的问题和发展前景。     

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...     

蚓粪及其生物炭农用对土壤-蔬菜系统中Cu/Zn阻控效应差异

为开发蚓粪资源化利用新途径和有效防控土壤重金属迁移风险,以牛粪源蚓粪(CV)为原材料制备蚓粪基生物炭(CVC),并将其施用于种植油麦菜的Cu/Zn污染土壤,研究蚓粪及其生物炭对油麦菜生长、Cu/Zn含量及土壤中Cu/Zn有效性变化的影响.结果表明:蚓粪及其生物炭施用均可有效促进油麦菜的生长并降低其可食部位和根系中的Cu/Zn含量,且以蚓粪生物炭5%添加水平下的阻控效果最佳;同时,蚓粪生物炭较之蚓粪可以更为有效降低土壤有效态Cu、Zn含量及其生物有效性系数,且5%蚓粪生物炭添加水平下对土壤中Cu/Zn有效性的降低效应更加明显.因此,可以利用蚓粪生产生物炭用于菜地土壤重金属污染迁移风险的有效阻控.     

生物质炭对杨树人工林土壤微生物群落的影响

研究不同温度制备的生物质炭对杨树人工林土壤微生物群落结构和酶活性影响的差异,探究土壤pH、微生物群落结构及其酶活性之间的关系,为深入研究生物质炭对土壤碳循环的影响提供参考。     

国外农业微生物学研究动向概述

农业微生物或称土壤微生物,在国外研究已有近百年历史,研究内容也很广泛,包括与农业及土壤有关的细菌、放线菌、藻类、真菌的研究。在近十余年来,国外对农业及土壤微生物的研究取得一些新进展。目前主要的研究动向有下列各方面:一、固氮微生物的研究——包括各种自生固氮菌、根瘤菌、固氮藻类的研究,主要研究各种固氮微生物的生态特性及制成各种固氮菌剂、根瘤菌剂、混合菌剂及培养固氮藻类,施于土壤中,以提高土壤肥力,增加作物产量。对非豆科植物如木麻黄、赤杨等的根瘤,及菌     

玉米不同生长时期潮土固氮细菌nifH基因的丰度和多样性

为了探究潮土环境下植物生长对土壤固氮细菌群落结构和数量的影响,采集中国北方潮土玉米不同生长时期的根际和非根际土壤,利用荧光定量PCR和末端片段长度多态性分析方法,研究了北方潮土玉米不同生长时期固氮细菌nif H基因丰度和多样性的变化.结果表明,根际土和非根际土固氮细菌nif H基因丰度随玉米生长时期的推进均呈现先升高后降低的趋势,乳熟期最高,根际土的在拔节期最低,而非根际土的在完熟期最低.相关分析结果表明,土壤有机质是驱动土壤固氮细菌nif H基因丰度变化的关键因子,非根际土固氮细菌nif H基因丰度同时受含水量的显著影响.根际土和非根际土固氮细菌优势种群结构在玉米各生长时期均相同,但所占比例有所差异.PCA分析也表明,土壤固氮细菌群落结构受玉米生长时期和土壤采样区域的影响均不显著.玉米不同生长时期土壤固氮细菌nif H基因的Shannon指数变化明显,根际土和非根际土均呈先增高后降低的趋势,根际土的在抽雄期最高,拔节期最低,非根际土的在乳熟期最高,完熟期最低;不同生长时期间的Evenness指数则无显著差异,且根际土和非根际土之间也没有显著差异.RDA分析结果显示,土壤硝态氮含量对固氮微生物群落结构有显著影响.     

喀斯特石漠化山地退化土壤生态修复研究进展

喀斯特山地特殊的地质地貌和气候特点导致其土壤发育缓慢、土层浅薄、水土流失严重,在人为活动干扰下极易退化形成石漠化景观。笔者分析了喀斯特石漠化成因与治理措施,喀斯特山地土壤特点及存在的问题,总结了喀斯特山地退化土壤不同类型修复技术和修复措施对土壤理化性质及微生物特性的改良作用,并通过收集相关文献数据,采用Meta统计分析方法,比较和分析了生物炭、化肥、有机肥、化肥有机肥混施、生物炭基肥、生物覆盖和生物结皮等不同措施对喀斯特退化土壤物理性质、土壤水分、土壤侵蚀、土壤肥力、土壤微生物群落结构组成和类群多样性的影响差异和作用机理。总结认为:喀斯特山地土壤生态系统是植被恢复的重要基础,改善土壤质量是提升喀斯特植被生态修复成效的主要技术措施之一。施用生物炭和生物结皮技术可降低土壤容重,增加土壤孔隙度和保水性能,具有显著的土壤改良效应;施用生物炭和生物炭基肥对土壤肥力的改良效应更为显著;生物覆盖技术可显著降低土壤侵蚀量。今后应在不同区域喀斯特山地退化土壤生态修复关键限制因子辨识、土壤改良集成技术对喀斯特退化土壤的生态修复效果、新型生物炭基菌肥研发、土壤固碳增汇技术等领域开展进一步研究。     

农田土壤重金属污染钝化修复技术研究进展

由于人类工业活动使得稳定存在于地壳中的重金属进入土壤环境,通过生物富集作用威胁人类健康.土壤重金属钝化修复的目的是降低重金属生物有效性和环境毒性,并改善土壤生态系统的功能.本文介绍了农田土壤重金属钝化修复的机理,阐述了土壤pH、氧化还原电位、阳离子交换当量、有机质、植物种类等关键因子在土壤重金属钝化修复过程中的影响.对目前较受重视的重金属钝化剂(石灰、粉煤灰、有机肥、生物炭)在修复过程中的应用、潜在风险和长效性进行讨论,并对今后的相关研究做出展望.     

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。