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基本參數(shù)

生物炭為土壤微生物提供棲息地與養(yǎng)分

目前, 大部分研究者認為, 生物炭能夠提高微生物豐度的重要原因之一是其多孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的比表面積, 為土壤微生物提供了適宜的棲息地。其發(fā)現(xiàn)亞馬遜黑土(最早發(fā)現(xiàn)生物炭的土壤)中的微生物豐度比其相鄰的土壤高出25%, 推測這與生物炭的多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。土壤細的平均尺寸為1~4μm, 真菌的平均尺寸為2~64μm, 喜棲息于土壤孔隙中或附著于土壤顆粒表面。生物炭按其孔徑的大小將其分為大孔隙(50 nm)、小孔隙(2 nm)和微孔隙(0.9nm)3 種類型, 通常來說, 木質(zhì)類生物炭具有豐富的大孔隙, 適宜大部分土壤細菌和真菌的定殖, 同時大孔隙對土壤的通氣性和保水性都有積極作用, 也為微生物提供了適宜的生存條件。例如, 松木生物炭具有大量直徑在5~10μm的孔隙, 且保留了其生物質(zhì)植物細胞的導(dǎo)管和篩管結(jié)構(gòu), 有利于孔隙之間的相互連接及氧氣輸送, 在土壤環(huán)境中為細菌和真菌等微生物定居提供了良好的居住條件。通過電子掃描顯微鏡(SEM)觀察到玉米秸稈生物炭具有粗糙的表面和豐富的多孔結(jié)構(gòu), 使得接種的大部分假單胞菌能夠黏附于生物炭顆粒表面, 一些較小尺寸(2μm)的菌體定居于孔隙中。此外, 生物炭的強吸附及固定能力能夠使微生物在降雨、地表徑流的作用下不易被沖走, 減少了自然條件下土壤微生物的損失。

同時, 生物炭本身富集了許多營養(yǎng)元素, 其可作為養(yǎng)分來源為微生物提供氮、磷、鉀等以及生物質(zhì)原材料中具有的微量元素。如玉米秸稈生物炭中含有豐富的速效鉀和速效磷, 低溫(≤400 ℃)動物糞便生物炭富含氮、硫、鈣和鎂等營養(yǎng)元素, 這些營養(yǎng)元素能夠跟隨生物炭的施用一同進入土壤環(huán)境, 被微生物、植物吸收利用。生物炭還含有大量陰離子和羥基、羧基、羰基等含氧官能團, 使其表現(xiàn)出較大的陽離子交換能力(CEC), 其施用也能增大土壤的 CEC, 如 20t?hm?2的木質(zhì)生物炭可使土壤的CEC提高3倍左右, CEC的提升可增大土壤對養(yǎng)分的持有能力以支持微生物活動。綜上, 生物炭不僅能通過其豐富的孔 隙結(jié)構(gòu)為土壤微生物提供良好的生存空間, 還能直接或間接地為土壤微生物提供氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)。