生物質炭對土壤微生物的影響

張超瑜

（蘇州大學醫學院，江蘇蘇州215123）

在自然生態環境中土壤是十分關鍵的構成部分，土壤微生物則是推動土壤中有機物質分解的蛋白質。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的轉變，并推動土壤中各類生物化學反應的出現，在生態系統物質循環中扮演著十分重要的角色。在現代農業生產中，為了促進作物對土壤養分的有效吸收，通常會向土壤中添加相應的物質與肥料。眾多實踐結果顯示，在土壤中適當添加生物質炭能夠在一定程度上改善土壤的持水容量、養分吸收容量、土壤微生物活性等，所以，生物質炭在現代農業生產中得到了廣泛推廣[1]。

1 生物質炭

生物質炭指的是生物質原料在厭氧或絕氧前提下進行熱裂解、炭化，除去產生二氧化碳、可燃性氣體、揮發性油類等物質外，還可以生成一種高富含碳的固態物質。由于生物質原料及其生成環境的差異，會導致生物質炭的性質發生極大轉變。例如，高溫條件下生成的生物質炭，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炭，具有較為松弛的碳結構及較高的活性，有助于提升土壤肥力。生物質炭憑借其豐富的微孔結構，有助于增加表層土壤孔隙度，縮減容重。該種結構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，達到提高作物產量的目的。生物質炭中含有P、Ca、Mg、K等養分元素，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，因而生物質炭可用于改良酸性土壤。

2 生物質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、全磷等含量的降低而降低，而生物質炭有助于提升土壤中有機質的含量。相關研究結果得出，水稻、玉米兩種秸稈生物質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炭制備溫度呈正相關關系，但與生物質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炭更大的孔隙及表面積，可存儲更多的營養物質，進而可為微生物提供更為豐富的養分及更加良好的生存環境。因此，生物質炭對土壤微生物生物量的影響較為復雜，可能與生物質炭制備條件、土壤類型、生物質炭添加量等密切相關。

2.2 對土壤微生物活性的影響

作為物質系統的一種量度，代謝熵與土壤微生物活性呈現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，土壤質量也越優質。有研究人員通過向土壤中分別加入0.5%、1.0%的生物質炭，結果得出代謝熵隨生物質炭的增多而明顯降低，與此同時，加入0.5%、1.0%生物質炭的土壤，經培養一定時間后土壤微生物代謝熵顯著低于未添加生物質炭的土壤[3]。由此表明，生物質炭對土壤微生物活性的影響既與生物質炭添加量有關，還與添加時間存在一定關聯。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炭，結果得出生物質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構的影響

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

3 結語

伴隨科學技術的不斷發展，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，難以全面呈現土壤微生物的轉變特征。因此，相關人員必須要革新思想觀念，推進對培養、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、結構等的多樣性。