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基本參數(shù)

生物炭與微生物作用對土壤養(yǎng)分的調(diào)控

氮、磷、鉀作為土壤養(yǎng)分中的基本營養(yǎng)物質(zhì),是評估土壤肥力的重要指標(biāo), 微生物的生長代謝活動是土壤營養(yǎng)元素循環(huán)的主要推動力。研究發(fā)現(xiàn),生物炭可提高固氮菌、解磷菌、解鉀菌等功能微生物的豐度,從而使氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素利用率得到顯著提高。氮素是地球上含量最高的化學(xué)元素,也是植物生長必需的營養(yǎng)元素, 但土壤氮素?fù)p失嚴(yán)重, 影響著全球的環(huán)境質(zhì)量、糧食安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。提出在土壤中施用生物炭是一種減少土壤氮素?fù)p失、提高氮肥利用率的方法.生物炭除自身含有氮素、能吸附土壤中氮元素等特性, 還能通過土壤微生物的氮素固持作用, 轉(zhuǎn)化土壤氮素形態(tài), 提高氮素利用率。研究表明, 施加生物炭能提高土壤碳氮比(C/N), 限制土壤微生物的氮素轉(zhuǎn)化和反硝化, 對土壤NH4+和NO3具有顯著的持留作用。如在濱海鹽堿土中施用500℃的小麥秸稈生物炭后, 固氮菌群落豐度及其固氮能力顯著提高。在菜田中施用600℃的玉米秸稈生物炭不僅增加了氨氧化古菌、氨氧化細(xì)菌及自生固氮菌的豐度, 優(yōu)化了氨氧化微生物的群落結(jié)構(gòu), 還提高了土壤的總氮、硝態(tài)氮、氨態(tài)氮的含量。土壤磷素的作物利用率較低, 未被利用的磷素容易隨地表徑流進(jìn)入表層水體, 引起水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題。生物炭的施用能提高土壤磷含量及其有效利用率。一方面, 一些生物炭本身含有較高的有效磷, 可作為傳統(tǒng)磷肥的替代品；另一方面, 生物炭還可通過對磷的吸附、解吸以及調(diào)節(jié)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)等作用改變土壤中磷的循環(huán)和有效性。如玉米秸稈生物炭的施用可增強(qiáng)巨大芽孢桿菌、曲霉菌、歐文氏菌等解磷微生物的豐度與活性, 它們可通過分泌有機(jī)酸、磷酸酶和植酸酶將土壤中的有機(jī)磷和難溶性無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為可被作物吸收利用的有效態(tài)磷。由于原料緊缺、施用不合理等因素, 土壤缺鉀也是土壤肥力喪失的一大原因。與土壤磷類似, 除了生物炭中鉀的直接貢獻(xiàn)作用外, 生物炭還可通過刺激微生物活性提高土壤有效鉀含量。玉米秸稈生物炭可以提高土壤中膠質(zhì)芽孢桿菌、環(huán)狀芽孢桿菌和土壤芽孢桿菌等硅酸鹽解鉀菌的豐度和活性, 這些微生物可通過分泌有機(jī)酸來加速礦物晶體的溶解, 實(shí)現(xiàn)對含鉀礦物的解鉀作用, 從而增加土壤中有效鉀含量。同時, 目前生物炭與微生物聯(lián)用技術(shù)受到越來越多的重視, 將生物炭作為載體接種固氮菌、解磷菌、解鉀菌等功能微生物, 可顯著提高土壤養(yǎng)分。如小麥秸稈生物炭與枯草芽孢桿菌的聯(lián)合施用可顯著提高砂壤土中有效磷、速效鉀的養(yǎng)分含量, 從而提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。在種植辣椒的黃壤中施加接種了叢枝菌根真菌的玉米秸稈生物炭, 辣椒根部氮、磷、鉀的含量相較于單施用叢枝菌根真菌的對照組含量提高74.04%、106.42%和 78.82%。生物炭與微生物的共同作用可顯著提升氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的有效利用率, 對土壤肥力的改良具有積極作用。生物炭與微生物聯(lián)用技術(shù)可有效改良土壤肥力, 提高生物炭和微生物肥在土壤肥力改良方面的發(fā)展?jié)摿Α?/span>