生物質(zhì)炭對土壤微生物的影響

張超瑜

（蘇州大學醫(yī)學院，江蘇蘇州215123）

在自然生態(tài)環(huán)境中土壤是十分關鍵的構(gòu)成部分，土壤微生物則是推動土壤中有機物質(zhì)分解的蛋白質(zhì)。土壤微生物大部分都來自于植物根系與動物的分泌，會直接參與土壤中有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并推動土壤中各類生物化學反應的出現(xiàn)，在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中扮演著十分重要的角色。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了促進作物對土壤養(yǎng)分的有效吸收，通常會向土壤中添加相應的物質(zhì)與肥料。眾多實踐結(jié)果顯示，在土壤中適當添加生物質(zhì)炭能夠在一定程度上改善土壤的持水容量、養(yǎng)分吸收容量、土壤微生物活性等，所以，生物質(zhì)炭在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛推廣[1]。

1 生物質(zhì)炭

生物質(zhì)炭指的是生物質(zhì)原料在厭氧或絕氧前提下進行熱裂解、炭化，除去產(chǎn)生二氧化碳、可燃性氣體、揮發(fā)性油類等物質(zhì)外，還可以生成一種高富含碳的固態(tài)物質(zhì)。由于生物質(zhì)原料及其生成環(huán)境的差異，會導致生物質(zhì)炭的性質(zhì)發(fā)生極大轉(zhuǎn)變。例如，高溫條件下生成的生物質(zhì)炭，具有較高的灰分及表明堿度，有助于提升土壤pH值；而低溫條件下生成的生物質(zhì)炭，具有較為松弛的碳結(jié)構(gòu)及較高的活性，有助于提升土壤肥力。生物質(zhì)炭憑借其豐富的微孔結(jié)構(gòu)，有助于增加表層土壤孔隙度，縮減容重。該種結(jié)構(gòu)可促進植物根系生長，進一步加快作物地上部分的生長進度，達到提高作物產(chǎn)量的目的。生物質(zhì)炭中含有P、Ca、Mg、K等養(yǎng)分元素，并以碳酸鹽、氧化物等不同形式存在，所以溶于水后呈堿性，并且其pH值與裂解溫度呈正相關關系，因而生物質(zhì)炭可用于改良酸性土壤。

2 生物質(zhì)炭對土壤微生物的影響

2.1 對土壤微生物生物量的影響

近年來，土壤受污染的事件時有發(fā)生，例如，在重金屬污染下，土壤微生物生物量會顯著降低，土壤中微生物量會隨著土壤pH值、有機質(zhì)、全磷等含量的降低而降低，而生物質(zhì)炭有助于提升土壤中有機質(zhì)的含量。相關研究結(jié)果得出，水稻、玉米兩種秸稈生物質(zhì)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與生物質(zhì)炭制備溫度呈正相關關系，但與生物質(zhì)炭添加量則呈負相關關系[2]。形成這一局面的原因可能是秸稈炭有著比木質(zhì)炭更大的孔隙及表面積，可存儲更多的營養(yǎng)物質(zhì)，進而可為微生物提供更為豐富的養(yǎng)分及更加良好的生存環(huán)境。因此，生物質(zhì)炭對土壤微生物生物量的影響較為復雜，可能與生物質(zhì)炭制備條件、土壤類型、生物質(zhì)炭添加量等密切相關。

2.2 對土壤微生物活性的影響

作為物質(zhì)系統(tǒng)的一種量度，代謝熵與土壤微生物活性呈現(xiàn)出十分明顯的負相關關系，也就是代謝熵越低土壤微生物活性越高，土壤質(zhì)量也越優(yōu)質(zhì)。有研究人員通過向土壤中分別加入0.5%、1.0%的生物質(zhì)炭，結(jié)果得出代謝熵隨生物質(zhì)炭的增多而明顯降低，與此同時，加入0.5%、1.0%生物質(zhì)炭的土壤，經(jīng)培養(yǎng)一定時間后土壤微生物代謝熵顯著低于未添加生物質(zhì)炭的土壤[3]。由此表明，生物質(zhì)炭對土壤微生物活性的影響既與生物質(zhì)炭添加量有關，還與添加時間存在一定關聯(lián)。有研究人員分別在水稻土壤、菜地土壤、森林土壤中加入生物質(zhì)炭，結(jié)果得出生物質(zhì)炭可在不同程度上促進三種土壤的呼吸作用，影響微生物的整體活性。由此表明，土壤類型也是土壤微生物活動的一項影響因素。

2.3 對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

相關學術人員針對不含生物質(zhì)炭和含生物質(zhì)炭的土壤中微生物群落種類進行一系列研究。結(jié)果顯示：含生物質(zhì)炭的土壤種類與微生物種類大多相同，并且與不含生物質(zhì)炭土壤中的微生物種類存在顯著差異，這表明生物質(zhì)炭會影響土壤微生物群落分布特征[4]。還有研究人員研究了生物質(zhì)炭對土壤中腐殖質(zhì)、pH值以及腐殖質(zhì)中微生物群落生長率的影響，得出加入生物質(zhì)炭可提升微生物群落的呼吸代謝速率，促進微生物對基質(zhì)的有效利用，進一步提高土壤肥力。

3 結(jié)語

伴隨科學技術的不斷發(fā)展，先進技術的不斷推廣，土壤微生物的研究方法得變得越來越成熟、完善，且趨于多樣化。但當前多集中于對土壤微生物多樣性特定方面的研究，難以全面呈現(xiàn)土壤微生物的轉(zhuǎn)變特征。因此，相關人員必須要革新思想觀念，推進對培養(yǎng)、基于生物標志物、分子生物學技術等方法的交叉應用，以促進更為全面充分地研究微生物的功能、結(jié)構(gòu)等的多樣性。