生物质炭对土壤微生物的影响

张超瑜

（苏州大学医学院，江苏苏州215123）

在自然生态环境中土壤是十分关键的构成部分，土壤微生物则是推动土壤中有机物质分解的蛋白质。土壤微生物大部分都来自于植物根系与动物的分泌，会直接参与土壤中有机物质的转变，并推动土壤中各类生物化学反应的出现，在生态系统物质循环中扮演着十分重要的角色。在现代农业生产中，为了促进作物对土壤养分的有效吸收，通常会向土壤中添加相应的物质与肥料。众多实践结果显示，在土壤中适当添加生物质炭能够在一定程度上改善土壤的持水容量、养分吸收容量、土壤微生物活性等，所以，生物质炭在现代农业生产中得到了广泛推广[1]。

1 生物质炭

生物质炭指的是生物质原料在厌氧或绝氧前提下进行热裂解、炭化，除去产生二氧化碳、可燃性气体、挥发性油类等物质外，还可以生成一种高富含碳的固态物质。由于生物质原料及其生成环境的差异，会导致生物质炭的性质发生极大转变。例如，高温条件下生成的生物质炭，具有较高的灰分及表明碱度，有助于提升土壤pH值；而低温条件下生成的生物质炭，具有较为松弛的碳结构及较高的活性，有助于提升土壤肥力。生物质炭凭借其丰富的微孔结构，有助于增加表层土壤孔隙度，缩减容重。该种结构可促进植物根系生长，进一步加快作物地上部分的生长进度，达到提高作物产量的目的。生物质炭中含有P、Ca、Mg、K等养分元素，并以碳酸盐、氧化物等不同形式存在，所以溶于水后呈碱性，并且其pH值与裂解温度呈正相关关系，因而生物质炭可用于改良酸性土壤。

2 生物质炭对土壤微生物的影响

2.1 对土壤微生物生物量的影响

近年来，土壤受污染的事件时有发生，例如，在重金属污染下，土壤微生物生物量会显著降低，土壤中微生物量会随着土壤pH值、有机质、全磷等含量的降低而降低，而生物质炭有助于提升土壤中有机质的含量。相关研究结果得出，水稻、玉米两种秸秆生物质炭均可提升土壤微生物量的碳含量，并且土壤微生物量碳含量与生物质炭制备温度呈正相关关系，但与生物质炭添加量则呈负相关关系[2]。形成这一局面的原因可能是秸秆炭有着比木质炭更大的孔隙及表面积，可存储更多的营养物质，进而可为微生物提供更为丰富的养分及更加良好的生存环境。因此，生物质炭对土壤微生物生物量的影响较为复杂，可能与生物质炭制备条件、土壤类型、生物质炭添加量等密切相关。

2.2 对土壤微生物活性的影响

作为物质系统的一种量度，代谢熵与土壤微生物活性呈现出十分明显的负相关关系，也就是代谢熵越低土壤微生物活性越高，土壤质量也越优质。有研究人员通过向土壤中分别加入0.5%、1.0%的生物质炭，结果得出代谢熵随生物质炭的增多而明显降低，与此同时，加入0.5%、1.0%生物质炭的土壤，经培养一定时间后土壤微生物代谢熵显著低于未添加生物质炭的土壤[3]。由此表明，生物质炭对土壤微生物活性的影响既与生物质炭添加量有关，还与添加时间存在一定关联。有研究人员分别在水稻土壤、菜地土壤、森林土壤中加入生物质炭，结果得出生物质炭可在不同程度上促进三种土壤的呼吸作用，影响微生物的整体活性。由此表明，土壤类型也是土壤微生物活动的一项影响因素。

2.3 对土壤微生物群落结构的影响

相关学术人员针对不含生物质炭和含生物质炭的土壤中微生物群落种类进行一系列研究。结果显示：含生物质炭的土壤种类与微生物种类大多相同，并且与不含生物质炭土壤中的微生物种类存在显著差异，这表明生物质炭会影响土壤微生物群落分布特征[4]。还有研究人员研究了生物质炭对土壤中腐殖质、pH值以及腐殖质中微生物群落生长率的影响，得出加入生物质炭可提升微生物群落的呼吸代谢速率，促进微生物对基质的有效利用，进一步提高土壤肥力。

3 结语

伴随科学技术的不断发展，先进技术的不断推广，土壤微生物的研究方法得变得越来越成熟、完善，且趋于多样化。但当前多集中于对土壤微生物多样性特定方面的研究，难以全面呈现土壤微生物的转变特征。因此，相关人员必须要革新思想观念，推进对培养、基于生物标志物、分子生物学技术等方法的交叉应用，以促进更为全面充分地研究微生物的功能、结构等的多样性。