土壤微生物碳素利用效率研究进展
土壤有机碳分类及其研究进展1
土壤有机碳( SOC)是土壤学和环境科学研究的热点问题之一，土壤有机碳库的动态平衡直接影响着土壤肥力的保持与提高，进而影响土壤质量的优劣和作物产量的高低，因而土壤有机碳的变化最终会影响土壤乃至整个陆地生态系统的可持续性。
土壤有机碳包括活性有机碳和非活性有机碳。
土壤活性有机碳是指在一定的时空条件下，受环境条件影响强烈的、易氧化分解的、对植物和微生物活性影响比较高的那一部分土壤碳素。
根据测定方法和有机碳组分不同,土壤活性有机碳又表述为溶解性有机碳（DOC：dissolved organic carbon）、水溶性有机碳（water-soluble organic carbon）、微生物生物量碳（MBC：Microbial biomass carbon）、轻组有机碳和易氧化有机碳，可在不同程度上反映土壤有机碳的有效性和土壤质量。
国外研究进展国外对土壤有机碳的研究开始较早, 在20世纪60年代, 就有学者开始进行全球土壤有机碳总库存量研究。
但早期对土壤有机碳库存量的估算大都是根据少数土壤剖面资料进行的。
如1951年Rubey根据不同研究者发表的关于美国9个土壤剖面的有机碳含量, 推算出全球土壤有机碳库存量为710 Pg。
1976年Bohn利用土壤分布图及相关土组( soil association)的有机碳含量, 估计出全球土壤有机碳库存量为2946Pg。
这两个估计值成为当前对全球土壤有机碳库存量的上下限值。
20世纪80年代，由于研究全球碳循环与气候、植被及人类活动等因素之间相互关系的需要,统计方法开始被应用于土壤有机碳库存量的估算。
如Post等在Holdridge生命带模型基础上，估算了全球土壤碳密度的地理分布与植被及气候因子之间的相互关系，提出全球1m 厚度土壤有机碳库存量为1 395 Pg。
20世纪90年代以来, 随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS) 和全球定位系统(GPS) 技术的发展, 为土壤有机碳研究提供了新的方法和手段。
生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展
生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展生物炭是一种由生物质在无氧或低氧环境下热解而成的固碳材料。
它具有具有孔隙结构、高比表面积和良好的化学稳定性等特点，因此被广泛应用于土壤改良和碳固定领域。
下面将对生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展进行探讨。
首先，生物炭作为土壤改良剂可以提高土壤质量，增强土壤水分保持能力和肥力。
研究表明，生物炭可以增加土壤水分保持能力，减少土壤中的水分蒸发和流失。
它的孔隙结构可以增加土壤孔隙度，改善土壤通气性和保水性，提高土壤肥力和作物产量。
此外，生物炭还可以吸附和保持土壤中的营养物质，如氮、磷、钾等，减少营养物质的流失，提高土壤肥力。
因此，生物炭在土壤改良方面的应用有助于固碳并提高土壤质量。
其次，生物炭可以降低甲烷和氧化亚氮等温室气体的排放。
研究发现，生物炭可以吸附和稳定有机物质，使其不易分解为甲烷等温室气体的前体物质。
此外，生物炭还可以提高土壤中的微生物活性，促进土壤中的硝化和反硝化过程，从而减少氧化亚氮的产生和排放。
因此，生物炭在减少温室气体排放方面具有潜力。
此外，生物炭还可以延缓土壤有机碳的分解和氧化过程，将其长期储存在土壤中。
研究发现，生物炭具有较高的化学稳定性，可以在土壤中长期存在。
它的孔隙结构可以保护生物质和有机质免于微生物分解，延缓有机碳的氧化过程。
此外，生物炭具有很长的生命周期，可以将固定的碳长期储存在土壤中，有效减少大气中的二氧化碳浓度。
总之，生物炭作为一种固碳材料，在土壤固碳方面具有广泛的应用潜力。
它可以改善土壤质量和水分保持能力，减少温室气体排放，延缓有机碳的分解和氧化过程。
然而，生物炭的应用还面临一些问题，如生产成本高和施用量的确定等。
因此，还需要进一步的研究来解决这些问题，并推动生物炭在土壤固碳方面的更广泛应用。
土地利用变化对土壤有机碳的影响研究进展
土地利用变化对土壤有机碳的影响研究进展作者：马玉霞来源：《环境与发展》2014年第03期摘要研究土地利用变化对土壤有机碳及其动态变化规律，有助于掌握全球气候变化与土地利用变化之间的关系。
本文分别从土地利用及其管理方式变化的角度，综合阐述了土地利用变化对土壤有机碳的影响过程与机理。
关键词土地利用方式土壤有机碳温室效应中图分类号 X14文献标识码 A文章编号1007-0370（2014）03-0064-04Abstract： Studying the effect of land use change on soil organic carbon and its dynamic change rules，help to grasp the relationship between global climate change and the land use change. By literature review，this paper summarizes major research progresses on the effects of land use change on SOC，explaining the process and mechanism of SOC change induced by changes of land use and land management. Key words： Land use；Soil organic carbon；Greenhouse effect土壤碳库是大气碳库的3.3倍，生物碳库的4.5倍，是陆地生态系统最大的碳库[1- 2]，也是最活跃的碳库之一。
土壤碳可分为有机碳（SOC）和无机碳（SIC）。
无机碳相对稳定，而有机碳则与大气频繁地进行着二氧化碳交换，与大气进行活性交换的SOC约占陆地生态系统碳的2/3[3]，所以SOC的变化将会影响大气CO2浓度，进而改变全球碳循环[4]。
土壤微生物生物量碳研究综述
土壤微生物生物量碳研究进展综述黎荣彬（广东省岭南综合勘察设计院）摘要：土壤微生物量碳是土壤碳素转化的重要环节，也是土壤有效碳库的重要组成部分。
本文从土壤微生物量碳的影响因素、测定、周转以及土壤微生物量碳与土壤有机碳的关系四个方面综述了土壤微生物生物量碳的研究进展。
同时，为国内今后这方面的研究重点及发展方向提供了参考。
关键词：土壤微生物量碳；周转；土壤有机碳土壤微生物生物量碳(简称土壤微生物量C)是指土壤中体积<5000μm3活的和死的微生物体内C的总和。
土壤微生物量C在土壤C库中所占比例很小，一般只占土壤有机碳全量的1%-4%[1]，但对土壤有效养分而言，却是一个很大的供给源和库存[2]。
目前国内外对微生物生物量碳与土壤肥力的关系方面已有大量报道，并把土壤微生物量C视为土壤肥力变化的重要指标之一[3-5]。
本文综述了国内外土壤微生物量C的研究进展，为促进国内土壤微生物量C的研究提供参考依据。
1 土壤微生物量C的含量及影响因素我国土壤微生物量C变幅为42.0-2064.0 kg/hm2，占土壤有机碳的2.0 %-4.0 %，与国外报道结果接近[6]。
研究表明，环境条件、施肥措施以及土地利用方式均会影响土壤微生物量C的数量[4、5]。
刘守龙[7]等研究发现，稻田土壤微生物量C含量及其在土壤有机C 中所占的比例普遍明显高于在旱作土壤测定的结果，表明稻田土壤对土壤微生物量的维持能力较强，另外，不同类型稻田的土壤微生物量C含量及其对施肥的反应存在很大的差异。
朱志建[8]等研究了四类森林植被下土壤微生物量C含量，从平均值看是：常绿阔叶林>马尾松林>毛竹林>杉木林，而且阔叶林下土壤微生物明显高于其它三种林分。
李香真[9]等对蒙古高原土壤微生物量C含量的研究发现，草甸草原和典型草原土壤的较高，荒漠草原土壤的较低。
此外，张蕴薇[10]等研究不同放牧强度下土壤微生物量C含量的情况，结果表明，重牧区土壤微生物量C含量仅为轻牧区的一半，停止放牧后，微生物量C含量大幅度下降。
生物炭对土壤肥力、作物产量及品质的影响研究
生物炭对土壤肥力、作物产量及品质的影响研究摘要：所谓生物炭，主要是在厌氧或无氧条件下，经过低温热解，生物材料会形成一类具有孔隙率发达、性质稳定、含有碳素、比表面积较大等特点的固态多功能材料。
将生物炭应用在土壤中，可改善土壤结构、增加土壤养分、强化蓄肥保水力，使植物菌根更好的生长，最终可达到作物品质及产量提升的目的。
鉴于此，文章详细论述了生物炭对土壤肥力及作物产量和品质的影响，以期对业界人士有所参考与借鉴，最终能够为农业更好的发展助力。
关键词：生物炭；土壤肥力；作物产量；品质；影响前言：将生物炭应用在土壤改良中，不但能够改善土壤结构，也会使土壤养分含量获得更好提升，确保植物菌根的稳固健康生长，切实实现农作物产量与品质的提升。
如今，业界人士也在深入开展对生物炭的有关研究工作，相信在未来的农业发展中，一定会广泛的应用生物炭。
1生物炭对土壤养分的影响生物炭对土壤容重和孔隙度的影响与土壤团聚体的形成有关。
大量实验证明，生物炭中的醌基等官能团及其多孔性可使土壤团聚体的结构得以有效改善，且生物炭的性质与施加量均会使改善效果受到影响。
比如，生物炭粒径的大小会影响生物炭、微生物及土壤彼此间的互相作用效果，粒径粗的生物炭能够使大团聚体延缓形成，将生物炭加入到质地黏重的土壤中，一般会使大团聚体含量增加，同时也会使微团聚体含量降低。
与此同时，若生物炭施加量低或土壤和生物炭反应时间短时，那么会使团聚体的分布及稳定性得不到有效调节，将适量的生物炭长期施加在特定的土壤中，会显著提升土壤团聚体的形成过程，最终可有效提高其稳定性。
生物炭中有很多矿质营养元素，比如钙、钾、氮、磷等，这部分矿质营养元素能够有效提高土壤养分，同时也可保证生产力的提高。
生物材料通过低温热解后可得到生物炭，其中含有很高的碳元素，且碳氮比与钾含量等也非常高，然而，磷与氮的含量却很少，一旦温度不断增加，其中的碳含量会显著降低，其中的钾、磷和氮的含量则会增加，与此同时，PH值也会得到提升。
生物炭对酸性土和盐碱土改良效果的研究进展
生物炭对酸性土和盐碱土改良效果的研究进展姜井军，郭瑞，陈伶俐(淮安市农业技术推广中心，江苏淮安 223001)摘要:我国酸性土和盐碱土面积大，类型多样，分布广泛，且存在着退化现象。
随着农业生产集约化水平不断提高，化肥大量使用和全球气候变化的影响，我国土壤酸化和盐碱化程度呈现加重趋势。
生物炭(Biochar)因具有特殊的理化性状，可用于酸性土和盐碱土的改良。
本文在介绍生物炭特性基础上，重点总结和论述了生物炭对酸性土和盐碱土的改良效果及机制的研究进展，提出了生物炭在上述领域的研究展望，以期为酸性和盐碱土壤改良利用提供依据。
关键词:生物炭;酸性土壤;盐碱土壤;改良;展望1 前言我国的酸性土面积约2.04×108 hm2，盐碱土面积约3.5×108 hm2，分别约占全国耕地面积的21%和36%，分布广泛，类型多样。
土壤酸化或土壤盐碱化本身是一个非常缓慢的自然过程。
但近几十年来，为了养活众多的人口，我国农业生产的集约化程度不断提高，在单位土地面积上投入的化肥尤其是氮肥数量越来越大，加上全球气候变暖的影响，使得土壤酸化和盐碱化进程呈加速趋势。
土壤酸化容易导致土壤环境质量和健康质量的降低，同时往伴随着盐基离子耗竭与养分淋失，造成土壤保蓄能力下降，从而对湖泊水体富营养化、水质变劣等起到推波助澜的作用;而对于盐碱化土壤，它们的盐分含量高，有机质含量低，容易削弱植物的蒸腾作用，抑制植物生长，甚至导致植物枯亡。
盐碱化不但造成了资源的破坏和农业生产的巨大损失，而且还对生物圈和生态环境构成威胁。
随着世界人口增长和土地退化的加速，世界各国高度重视酸性土和盐碱土改良、开发利用及保护。
目前，施用石灰石或白云石被认为是防止土壤酸化同时也是提高养分含量的有效方法，此法在世界上获得广泛应用，其优点是可以较为快速地缓解或消除土壤酸化及其影响，但其副作用亦不容忽视，特别是会导致土壤有机质含量的下降，同时，大量使用石灰会增加农业生产成本并消耗宝贵的矿产资源;另一种常见方法是施用生理碱性肥料，一般是施用硝酸钾、草木灰，但硝酸钾极易淋失，在化肥用量过多和氮素过量的情形下，施用硝酸钾并不适宜，而产生草木灰要焚烧秸秆，这不符合生态环保原则。
土壤有机碳库的分类及其研究进展
土壤有机碳库(SOCP)的库容量巨大,其微小的变化会在很大程度上影响大气中二氧化碳的浓度,因此SOCP在全球碳循环中起着重要作用[1]。
土壤有机碳（SOC）是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。
其有机碳总贮量约在1 400~1 500 Pg 之间[1（] 1 Pg=1015 g），是陆地植被碳库的2~3 倍，大气碳库的2 倍多，其较小幅度的变动都会引起大气中CO2浓度变化，进而影响全球气候变化。
土壤有机碳库分为两部分：活泼碳和不活泼碳。
其中不活泼碳约占土壤总有机碳库的25%甚至更高[2]，这部分不活泼的碳具有较长的周转时间（千年以上）。
国外好多文献把土壤有机碳库分为三部分：活跃碳库（active carbon pool），缓效性碳库（slow carbon pool）和惰性碳库（passive carbon pool）。
其中，土壤活性有机碳指在一定的时空条件下，受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化，其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素，大约是土壤活生物量的2~3倍；缓效性碳库包含难分解的植物和较稳定的微生物，而惰性碳库是那些化学性质和物理性质都稳定的部分[3]。
土壤有机碳库是陆地生态系统长期光合作用和分解作用动态平衡的结果因此凡是影响生态系统光合和呼吸过程的因子如气候、地形、土壤质地等都将控制着土壤有机碳库的动态变化[4]。
放牧、围封、土地利用变化等人为因素会导致土壤有机碳的动态变化[5]。
夏海勇等研究秸秆添加量对黄潮土和砂姜黑土有机碳库分解转化和组成的影响规律，结果表明: 秸秆添加越多, 碳库活度便越高, 越有利于有机物料分解, 降低腐殖化系数; 黏粒含量越高, 有机物料的分解受阻, 腐殖化系数便越高[6]。
对大兴安岭区域研究发现，土壤有机碳含量近似于土壤有机质含量的分布趋势，也和土层厚度有一定关系[7]。
生物炭的制备及其应用研究进展
生物炭的制备及其应用研究进展生物炭的制备及其应用研究进展一、引言近年来，生物炭作为一种新型的碳材料，受到了广泛关注。
它由天然有机材料经过高温热解或气化而得到，具有极高的炭含量和特殊的微观孔结构。
生物炭具有许多优异的性质和广泛的应用前景，特别是在环境修复、土壤改良和能源储存等方面表现出了巨大的潜力。
本文将重点介绍生物炭的制备方法以及其在不同领域的应用研究进展。
二、生物炭的制备方法目前，生物炭的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法三种。
物理法的制备过程是将天然有机材料进行高温热解或气化，在缺氧或有限氧条件下进行。
常用的物理法包括煅烧、炭化和热解等方法。
化学法的制备过程是将天然有机材料进行化学反应或处理，如酸处理、氢化还原或热裂解等。
生物法的制备过程是利用微生物将有机废弃物分解为生物炭，常用的方法包括厌氧发酵和好氧堆肥等。
三、生物炭的应用领域1. 环境修复生物炭可作为一种有效的环境修复材料，能够吸附和固定重金属离子、有机污染物和有害气体等。
其特殊的微观孔结构和大表面积使得其具有良好的吸附能力和固定能力。
生物炭在土壤中的应用可以有效减少土壤中的污染物含量，并提高土壤质量，从而增加农作物的产量和质量。
2. 土壤改良生物炭作为土壤改良剂，可以改善土壤结构、调节土壤酸碱度和提高土壤保水能力。
其微观孔结构可以增加土壤孔隙度，促进土壤通气和排水，提高农作物的根系生长。
同时，生物炭还能吸附土壤中的营养元素，缓释给植物吸收，提高土壤肥力和农作物的产量。
3. 能源储存生物炭作为一种新型的能源材料，具有较高的碳含量和良好的燃烧性能。
其应用于能源储存领域可以用作燃料电池的电极材料、电容器的电极材料和锂离子电池的负极材料等。
生物炭的使用可以提高能源转换效率、减少能源的消耗，并对环境产生较小的影响。
四、生物炭的未来发展方向尽管目前生物炭已经在环境修复、土壤改良和能源储存等领域取得了一定的应用效果，但仍然存在一些问题和挑战。
其中包括生物炭的制备成本较高、应用技术仍不成熟、产品质量参差不齐等。
生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展
生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展一、概述生物炭，一种由生物质在缺氧或完全缺氧的条件下经高温热解产生的富含碳素的固态物质，近年来在环境、农业、能源等多个领域引起了广泛关注。
其独特的物化特性，如高孔隙度、大比表面积和优异的吸附性能，使得生物炭在土壤改良、污水处理、大气净化、能源储存等方面展现出巨大的应用潜力。
随着对生物炭研究的深入，改性生物炭的概念也应运而生。
改性生物炭是在原始生物炭的基础上，通过物理、化学或生物等手段，进一步优化其性能，拓宽其应用领域。
本文旨在综述生物炭及其改性产物的制备方法，以及它们在农业、环境保护、能源储存和材料科学等领域的应用研究进展，以期为生物炭的进一步开发利用提供科学依据。
1. 生物炭与改性生物炭的定义与特性生物炭（Biochar）是一种由生物质在缺氧或低氧条件下经过热解或气化等热转化过程生成的炭化材料。
它具有丰富的孔隙结构和优良的吸附性能，是一种重要的环境材料和能源载体。
生物炭的主要成分是碳，除此之外还含有氢和氧等元素，这些元素的含量取决于热裂解方法和炭化最终温度，而与原料类型关系不大。
随着炭化温度的升高，生物炭中碳元素的含量增加，而氢和氧的含量则相应降低。
改性生物炭则是在生物炭的基础上，通过物理、化学或生物方法进行改性处理，以进一步改善其吸附性能、提高其对特定污染物的去除能力或赋予其新的功能特性。
改性生物炭的制备方法多种多样，包括酸处理、氧化处理、还原处理、热处理、负载金属或纳米颗粒等。
生物炭及改性生物炭具有多种优良特性，如高比表面积、丰富的孔隙结构、良好的吸附性能、稳定性强、环境友好等。
这些特性使得生物炭及改性生物炭在农业、环保、能源等领域具有广泛的应用前景。
例如，在农业领域，生物炭可以用于土壤改良，提高土壤保水保肥能力，促进作物生长在环保领域，生物炭及改性生物炭可以用于污水处理、废气处理、固废处理等，有效去除污染物，提高环境质量在能源领域，生物炭可以作为可再生能源的载体，用于生产生物燃气、生物油等。
生物炭对土壤微生物群落的影响及作用机制研究
生物炭对土壤微生物群落的影响及作用机制研究
生物炭是一种由有机材料经过热解而得到的炭质固体材料。
近年来，
生物炭被广泛应用于农业领域，用于改善土壤质量、提升农作物产量和保
护环境。
研究发现，生物炭可以对土壤微生物群落产生显著影响，并且在
土壤中发挥重要的作用。
首先，生物炭对土壤微生物群落的影响主要体现在调节微生物的数量
和组成。
研究表明，生物炭可以显著增加土壤中的微生物数量，特别是土
壤中的真菌数量。
这是由于生物炭具有高比表面积和孔隙结构，可以提供
大量的微生物生长空间，促进微生物的繁殖。
此外，生物炭还可以通过吸
附和解毒作用，减轻土壤中的重金属和有机污染物对微生物的毒性，进一
步促进微生物的生长。
研究还发现，生物炭的应用也可以改变土壤微生物
的组成，促进优势微生物的生长，抑制病原微生物的繁殖。
总的来说，生物炭对土壤微生物群落的影响是多方面的，并且其作用
机制也较为复杂。
研究表明，生物炭的应用可以显著改变土壤微生物群落
的数量和组成，促进有益微生物的生长，减轻土壤中的污染物对微生物的
毒性，进而提高土壤质量和农作物产量。
然而，对于生物炭对土壤微生物
群落的具体影响机制，还有一些问题需要进一步研究，例如其中关键的微
生物群落结构变化、微生物代谢产物的组成及其对土壤生态系统功能的影
响等，这些研究将有助于更好地理解生物炭对土壤微生物群落的作用机制，为其在农业生产和环境保护中的应用提供科学依据。
生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展
生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展唐行灿;陈金林【摘要】生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质.生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳库周转相关的生物地球化学循环过程.生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条件有关,各研究结论并不一致.一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力.然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率.在综述生物炭对土壤本身有机碳分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2015(042)013【总页数】8页(P153-160)【关键词】生物炭;土壤有机碳;土壤微生物【作者】唐行灿;陈金林【作者单位】南京林业大学生物与环境学院,江苏南京210037;南京林业大学生物与环境学院,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】S154生物炭是生物质在相对低温（＜700℃）条件下限氧热解制备的高度芳香化、富含碳元素的黑色固体物质。
生物炭技术为废弃物处理、固碳减排、土壤生态系统功能改善提供了一条新途径。
由于具有高度芳香化结构，生物炭较其他形式的有机添加剂具有更强的抵抗土壤微生物降解的稳定性。
施加生物炭可以改善土壤持水、透气性和土壤团聚体结构，增加酸性土壤pH值［1］。
施加生物炭还能增加贫瘠土壤中养分的生物有效性，原因如下：（1）生物炭的灰分中含有一定量的可溶性营养元素；（2）具有较高阳离子交换量的生物炭通过吸附作用降低了土壤营养元素的淋溶；（3）施加生物炭抑制了土壤氮素通过氨挥发和反硝化作用以气体方式损失；（4）生物炭中含有的易变有机碳组分的分解可释放一定量的养分；（5）施加生物炭为微生物提供了良好的栖息地，增加微生物对氮、磷、硫等元素的固持能力。
“双碳”背景下生物炭的土壤减排固碳研究进展
“双碳”背景下生物炭的土壤减排固碳研究进展许海超１，杨静利２＊， 叶汉毅３， 张颖３（１．三门县生态环境保护行政执法队，浙江 三门 ３１７１００；２．三门县生态安全工作中心， 浙江 三门 ３１７１００；３．三门县环境保护监测站，浙江 三门 ３１７１００）摘要：气候变暖是全球性的环境问题，通过生物炭提高土壤固碳是控制温室气体的重要方法之一。
生物炭具有性质稳定、含碳量高、比表面积大、孔隙率高等特点，能够减少土壤温室其他排放，增强土壤固碳能力，提高土壤利用效率，在缓解温室效应方面展现出了巨大的潜力。
研究综合前人研究成果，介绍生物炭的制备方法，评述生物炭的特性，阐明生物炭在减少温室气体排放、增加土壤碳汇方面的作用机理及影响因素，展望生物炭在土壤固碳减排领域的未来。
关键词：生物炭；温室气体；减排固碳 引言近年来，气候变暖已经成为世界性的环境性问题。
２０１９年，联合国气候行动峰会提倡，“到２０２９年减少４５％的温室气体排放，到２０５０年实现‘净零排放’”。
２０２０年，我国提出“碳达峰、碳中和”的工作目标。
土壤固碳是指通过结合大气中已经存在的二氧化碳然后将其转化为一种稳定的含碳化合物，并将其长期储存在土壤中，是实现“双碳”目标的重要途径之一，被广泛关注和应用。
目前，土壤碳库碳储量２．７×１０４亿ｔ，是大气碳库的３倍、生物碳库的４．５倍。
据估计，全球１ｍ深土壤含碳量增加０．４％就可以抵消当前ＣＯ２的净排放，因此必须发挥土壤固碳作用，提升碳汇增量。
生物炭由于其特殊的结构和性质，从而将生物质中不稳定的有机碳转化为稳定生物炭，施入土壤可以提高土壤中碳的含量，改善土壤性质，减少二氧化碳、甲烷和氮氧化物等气体的产生和排放，是一种有效的固碳减排措施［１］，可有效的实现土壤“碳封存”，达到固碳减排的目的。
本文回顾了生物炭的研究历史，评述生物炭的特性，阐明生物炭在减少温室气体排放、增加土壤碳汇方面的作用机理及影响因素，以期在“双碳”背景下为生物炭应用于土壤减排固碳的进一步研究提供理论基础和科学依据。
土壤微生物碳素利用效率研究进展
土壤微生物碳素利用效率研究进展摘要：微生物多少种多样，土壤微生物碳素利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳(C)转化为自身生物量C的效率，也称为微生物的生长效率。
土壤微生物CUE是生态系统C循环中的重要生理生态学参数，影响着生态系统的C固持、周转、土壤矿化以及温室气体排放等过程。
在全球环境变化背景下，认识土壤微生物CUE 的变异及其影响机制，对于更好的认识生态系统C循环过程及其对全球变化的响应具有重要意义。
概述了CUE的定义及其测定方法，重点综述和分析土壤微生物CUE的变异及影响因素取得的研究进展。
基于现有研究的分析得出，土壤微生物CUE通常表示为微生物的生长与吸收的比值，分为基于微生物生长速率、微生物生物量、底物吸收速率和底物浓度变化等方法进行测定。
土壤微生物CUE在0. 2-0. 8的范围内变化，这种变异主要受到来自热力学、生态环境因子、底物养分质量和有效性、化学计量平衡以及微生物群落组成的影响。
今后土壤微生物CUE的研究应加强对微量代谢组分的定量分析，生物和环境要素交互影响的调控机理解析，以及微生物动态生理响应过程的碳循环模型优化。
关键词：碳素利用效率;土壤微生物;变异引言土壤是地球的皮肤，是陆地表面能够生长植物的疏松层。
土壤学是科学研究领域的最后前沿之一，土壤生物学是土壤学研究领域的前沿。
土壤是地球上生物多样性的最大储库，微生物是土壤生物多样性体现的主要表现形式。
依据土壤的定义，其本质属性是能为植物提供养分，即植物营养功能，土壤微生物在土壤为植物提供养分过程中起着关键作用。
据粗略估计，在养分贫瘠的自然土壤上，至少2万个植物种类的生存离不开土壤微生物，约72%植物离不开菌根真菌，约25% 植物离不开固氮菌。
土壤微生物是陆地生态系统植物多样性和生产力的重要驱动者，地上部植物生长和地下微生物之间有着密切联系。
可以想象，假如没有土壤微生物，很多自然土壤可能会是“不毛之地〃。
1土壤微生物多样性微生物的多样性，可以从其特征上进行划分，主要有分为四种，分别是功能，结构，遗传以及物种多样性四个方面进行分析。
土壤活性有机碳的研究进展
土壤活性有机碳的研究进展郑红【摘要】土壤活性有机碳（Soil active organic carbon）是陆地生态系统的重要组成成分,在陆地碳循环研究中具有非常重要作用。
土壤活性有机碳的组分为：微生物有机碳、溶解性有机碳、矿化有机碳、易氧化有机碳和轻组有机碳等。
主要综述了代表很大比例土壤有机碳库的土壤活性有机碳的表征、分组及影响土壤活性有机碳周转的主要因素,如水分、湿度、温度、季节和土地利用方式等。
%Soil active organic carbon,as a main component of terrestrial ecosystem,plays a very important role in terrestrial soil carbon cycle.The active organic carbon in soil involved microbial biomass carbon,dissolved organiccarbon,mineralizable carbon,oxidizable carbon,and light fraction.This paper summarized characteristics and significance of Soil active organic carbon,which represented a high proportion of soil organic carbon pool,primary factors of the influencing Soil active organic carbon turnover,Based on this,season,humidity,land use,etc.【期刊名称】《中国林副特产》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P90-94)【关键词】活性有机碳;分组;表征;影响因素【作者】郑红【作者单位】东北林业大学,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】S153.62陆地生态系统碳循环占全球碳收支的主导地位。
生物炭对土壤环境质量的影响研究进展
生物炭对土壤环境质量的影响研究进展作者：刘术新李汉美丁枫华来源：《甘肃农业科技》2020年第03期摘要：连作障碍是导致土壤质量降低的重要原因之一。
文章综述了生物炭对土壤肥力和环境质量的影响效应及其机制。
生物炭凭借其特殊的结构和理化性质影响着土壤的理化性状，对减少土壤养分流失、提高肥料利用率、消减有机污染和农药残留、抑制污染物富集、降低污染物生物有效性等具有积极作用。
生物炭在设施栽培和果园连作中能有效缓解连作障碍，在提高土壤微生物群落多样性和酶活性方面有巨大潜力，应加强其在土壤连作障碍治理及其可持续性利用方面的研究。
关键词：生物炭;土壤;连作障碍中图分类号：S154.3 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2020）02-0084-08Abstract：In yellow river irrigation areas of middle Gansu province，effects of different water supply conditions on yield and water production effect of processed potato cultivar Atlantic were studied. The results showed that yield of processed potato was significantly increased by increasing irrigation quantity and times from squaring period to flowering period;On the basis of adequate water supply in flowering stage， increased irrigation quantity moderately from final flowering period to mature period， it is beneficial to improve potato yield and water use efficiency. Under the condition of water and fertilizer integration， the suitable water management mode of processed potato cultivar Atlantic is that irrigated water volume was 2 400 m3/hm2 and irrigated 16 times from squaring period to flowering period， irrigated water volume was 900 m3/hm2 and irrigated 6 times from final flowering period to mature period. Under this water management mode， the number of tubers per plant and the weight of tubers increased significantly， which increased by 2.02%～16.91% compared with other treatments， and the commercial property of potato tubers was relatively optimized.Key words：Water and fertilizer integration;Processing potato;Atlantic;Yield;Water use efficiency随着集约化种植程度的不断提高，作物連作以高投入和高产出带来的以土传病害和自毒效应为主的连作障碍问题日益凸显。
土壤有机碳稳定机制研究进展
结果与讨论
结果表明，土壤团聚体对有机碳的稳定机制具有重要影响。一方面，土壤团 聚体可以通过物理固定作用将有机碳牢固地吸附在土壤颗粒上，从而提高有机碳 的稳定性。另一方面，土壤团聚体还可以为微生物和酶提供丰富的生物栖息地， 促进有机碳的生物降解和循环利用。
然而，有机碳的稳定性反过来又会影响土壤团聚体的形成和稳定性。一方面， 有机碳可以提供植物所需的养分，促进植物生长和根系发育，从而有利于土壤团 聚体的形成和稳定。另一方面，有机碳也可以通过微生物的作用产生多种有机物 质，如多糖、核酸等，这些物质可以促进土壤颗粒的团聚作用，进而提高土壤团 聚体的稳定性。
二、土壤有机碳稳定机制研究现 状
随着全球气候变化和土壤资源保护意识的提高，土壤有机碳稳定机制的研究 日益受到。目前，研究者们已经在不同类型和性质的土壤中开展了大量研究，探 讨了影响有机碳稳定性的因素和作用机制。此外，研究者们还利用各种先进的分 子生物学技术和地统计学方法揭示了土壤有机碳在空间和时间上的变异特征及其 与环境因素的相互关系。
各种方法具有各自的优势和局限性。实验室分析法可以控制实验条件、方便 操作，但实验结果可能受到实验室环境与真实土壤环境差异的影响；地统计学方 法能够揭示土壤有机碳的空间变异特征，但需要足够的数据支撑；分子生物学方 法可以从微观角度探讨微生物与有机碳之间的关系，但可能受到土壤中微生物多 样性和功能的影响。
四、土壤有机碳稳定机制应用前 景
土壤有机碳稳定机制的研究在农业生产、环境保护等领域具有广泛的应用前 景。例如，通过了解和提高土壤有机碳的稳定性，有助于采取措施提高农田生产 力、增加作物产量；同时，对于保护和改善生态环境、减缓温室气体排放等方面 也具有重要的实践价值。
此外，随着科学技术的发展，土壤有机碳稳定机制的研究将有望为解决全球 气候变化、土地资源保护等重大问题提供科学依据和技术支撑。因此，开展深入、 系统的土壤有机碳稳定机制研究具有重要的理论和实践意义。
生物炭应用技术研究
生物炭应用技术研究随着科学技术的发展，生物炭作为一种新型材料，其独特的性质和广泛的应用逐渐受到人们的。
生物炭是由生物质经过热解或气化制得的炭素材料，具有多孔性、高比表面积和良好的吸附性能。
本文将详细探讨生物炭的应用技术研究，希望为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1、生物炭的概念和特点生物炭是以生物质为原料制备的一种炭素材料，其制备过程主要涉及热解或气化。
生物炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积，这使得它具有优异的吸附性能和反应活性。
此外，生物炭还具有来源广泛、可再生、可生物降解等优点，使其在多个领域具有广泛的应用前景。
2、生物炭在环保领域的应用生物炭在环保领域具有重要作用。
作为一种高效的吸附剂，生物炭可用于水中重金属离子和有机污染物的去除。
同时，生物炭还可以用于土壤修复，改善土壤环境，提高土壤肥力。
研究表明，生物炭可以提高土壤中微生物的活性，促进土壤营养元素的循环利用。
3、生物炭在医学领域的应用生物炭在医学领域也有着广泛的应用。
生物炭具有优异的生物相容性和生物可降解性，可用于药物载体、组织工程和再生医学等领域。
以生物炭为载体的药物制剂，可以提高药物的生物利用度和疗效，降低不良反应。
同时，生物炭在肿瘤治疗、伤口愈合和骨组织工程等方面也有着重要的应用。
4、生物炭在工业领域的应用在工业领域，生物炭也具有广泛的应用。
由于生物炭具有较好的吸附性能和反应活性，可作为一种高性能的吸附剂和催化剂。
在化工、能源、水处理等领域，生物炭可用于有毒有害物质的去除、废水处理、能源生产等方面。
同时，生物炭还可用于制备高分子材料、纳米材料等领域。
5、生物炭与其他相关技术的比较与其他相关技术相比，生物炭具有其独特的优势。
例如，与活性炭相比，生物炭具有更高的比表面积和孔隙结构，吸附性能更为出色。
同时，生物炭的制备成本低廉，可再生，具有更好的环境友好性。
与合成炭相比，生物炭具有更好的生物相容性和生物可降解性，更适用于医疗、环保等领域。
生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展
生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展梁慧，李如美，朱钰晓，刘同金，李瑞娟，房锋∗㊀（山东省农业科学院植物保护研究所，山东济南２５０１００）摘要㊀土壤中重金属和有机物污染既造成巨大经济损失，又严重威胁人类健康㊂生物炭作为来源广泛㊁制备简单，比表面积大㊁表面官能团丰富㊁孔隙结构发达的材料，被广泛应用于农业㊁生态修复和环境保护领域㊂从生物炭的来源与制备工艺㊁对污染物的吸附机理㊁影响因素以及在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状等方面进行了综述，同时对生物炭材料在土壤污染修复中的研究重点进行了展望，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考㊂关键词㊀生物炭；重金属；有机物；土壤修复中图分类号㊀Ｘ５３㊀㊀文献标识码㊀Ａ㊀㊀文章编号㊀０５１７－６６１１（２０２４）０６－００１７－０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０５１７－６６１１．２０２４．０６．００４㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＢｉｏｃｈａｒｆｏｒＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌａｎｄＩｎｏｒｇａｎｉｃＰｏｌｌｕｔａｎｔｉｎＳｏｉｌＬＩＡＮＧＨｕｉ，ＬＩＲｕ⁃ｍｅｉ，ＺＨＵＹｕ⁃ｘｉａｏｅｔａｌ㊀（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｌａｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２５０１００）Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｓｏｉｌｎｏｔｏｎｌｙｃａｕｓｅｓｈｕｇｅｅｃｏｎｏｍｉｃｌｏｓｓｅｓ，ｂｕｔａｌｓｏｓｅｒｉｏｕｓｌｙｔｈｒｅａｔｅｎｓｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍ⁃ｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｒｉｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｒｅ⁃ｍｅｄｉａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｇ⁃ｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆ⁃ｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｒｉｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｂｉｏｃｈａｒ；Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；Ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ；Ｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ基金项目㊀山东省农业科学院农业科技创新工程项目（ＣＸＧＣ２０２１Ｂ１３）㊂作者简介㊀梁慧（１９８４ ），女，山东泰安人，助理研究员，博士，从事污染修复与农产品安全研究㊂∗通信作者，副研究员，从事农药科学使用与残留检测㊁作物病虫草害综合防控研究㊂收稿日期㊀２０２３－０４－２４㊀㊀随着现代工农业生产的快速发展，大量的无机㊁有机类污染物进入土壤环境中㊂根据２０１４年公布的全国土壤污染状况调查［１］，受无机（镉㊁砷㊁铅等）和有机物（滴滴涕㊁多环芳烃等）污染的耕地面积约占全国耕地总面积的１／５，直接导致了严重的粮食污染与减产，造成了巨大的经济损失㊂重金属㊁农药㊁抗生素及多环芳烃是无机和有机类污染物的典型代表，来源广泛且能在土壤中长期存在㊂由于常具有致突变㊁致畸㊁致癌效应和较高的生物累积性，这些土壤污染物的扩散不仅会破坏生态平衡㊁污染环境，还可以通过食物链途径危害人体健康㊂因此，重金属和有机物污染土壤的修复引起了众多研究者的关注㊂土壤中施用生物炭能够改善土壤环境，降低环境风险，并能提高粮食产量，因而生物炭技术受到广泛关注㊂生物炭原料来源丰富，制备工艺相对简单，具有比表面积大㊁含氧官能团丰富㊁孔隙结构发达㊁导电性良好等特点［２－３］，可作为一种经济高效的吸附剂用于治理土壤中的无机和有机污染物㊂该研究对生物炭的来源与制备工艺㊁与土壤中重金属和有机污染物的作用机理进行了综述，总结了生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考㊂１㊀生物炭的来源及制备工艺生物炭通常由生物质在缺氧或限氧情况下，经高温热解产生，是一类多孔㊁稳定㊁芳香度高㊁富含碳素的固态物质［４］㊂由于其具有较高的化学稳定性㊁优异的吸附能力和良好的环境相容性等特点，被视为一种性能优良的土壤污染修复材料［５］㊂生物炭来源广泛，根据原料来源不同，主要有植物源生物炭（木头㊁树叶㊁秸秆㊁稻壳等生物炭）㊁动物源生物炭（动物粪便生物炭）和污泥生物炭㊂研究发现，原料来源㊁制备条件对生物炭的理化性质及吸附能力影响显著㊂一般来说，植物源生物炭的比表面积更大，吸附性能和重金属固定性能更高，而动物粪便生物炭含有更多的钙㊁磷㊁钾等微量元素［６］㊂除高温热解外，生物炭还可由水热法碳化制得㊂水热碳化是在相对较高（２ １０ＭＰａ）的压力下，将生物质在热水（１８０ ２８０ħ）中转化为生物炭的方法㊂与热解生物炭相比，水热生物炭表面含有更多的含氧官能团和阳离子交换量，对土壤污染物具有更好的吸附性能［７］㊂２㊀生物炭修复土壤污染的机理２．１㊀生物炭修复重金属污染土壤的机理㊀生物炭孔隙结构发达，比表面积大，阳离子交换量高，并含有丰富的含氧基团［８］，对重金属污染土壤有良好的修复效果㊂大量研究表明，生物炭对重金属污染土壤的修复机理较为复杂，主要通过物理吸附㊁静电吸引㊁离子交换㊁表面络合㊁共沉淀等多种途径稳定重金属，实现土壤中重金属的钝化［９］㊂安徽农业科学，Ｊ．ＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃ．Ｓｃｉ．２０２４，５２（６）：１７－２０㊀㊀㊀物理吸附主要是通过范德华力将重金属吸附在生物炭表面或分散进孔隙中，因此生物炭的吸附能力受其孔隙结构和比表面积制约㊂原料来源㊁制备工艺对生物炭的孔隙结构和比表面积有着重要的影响㊂Ｎｚｅｄｉｅｇｗｕ等［１０］研究表明，５００ħ下热解，秸秆生物炭的比表面积为３．２ｍ２／ｇ，动物粪便生物炭为９．７ｍ２／ｇ，而锯末生物炭可达４３．０ｍ２／ｇ；并且，生物炭表面的官能团丰度也随着热解温度的升高而降低㊂Ｃａｏ等［１１］研究了不同热解温度下制备的牛粪生物炭，发现生物炭的比表面积随热解温度的升高而增大，在高温下热解制得的生物炭比低温时的微孔数量和比表面积都要大得多，而在低温生物炭却含有更多的含氧官能团，这与Ｎｚｅｄｉｅｇｗｕ等［１０］的研究发现一致㊂Ｚｈａｎｇ等［１２］测试了不同热解温度生物炭对Ｐｂ的固定能力，发现７００ħ制得的生物炭是４００ħ的９倍㊂生物炭表面所带电荷与带相反电荷的重金属离子之间的静电吸引是生物炭固定重金属的另一重要机制㊂静电吸引机理主要依赖于生物炭的ｚｅｔａ电位和土壤ｐＨ，生物炭的ｚｅｔａ电位通常为负值，表明生物炭表明带负电荷，因此容易与带正电荷的重金属离子（Ｈｇ２＋㊁Ｐｂ２＋㊁Ｃｄ２＋㊁Ｃｒ３＋等）发生静电吸附；然而土壤ｐＨ较低易引起官能团质子化而致使生物炭带正电，此时生物炭对阴离子具有较强的静电引力，如ＨＡｓＯ２－４㊁Ｃｒ２Ｏ２－７和Ｓｂ（ＯＨ）－６等更容易被吸附［１３］㊂生物炭表面的离子与含相同电荷的重金属离子进行交换从而固定重金属的过程即为离子交换㊂离子交换能力与生物炭表面官能团的性质㊁离子半径及带电性质紧密相关［１４］㊂研究表明，采用枣籽生物炭吸附Ｃｕ（Ⅱ）和Ｎｉ（Ⅱ），离子交换可占Ｃｕ（Ⅱ）㊁Ｎｉ（Ⅱ）总吸附量的６９％和７２％，同时同样电荷量的Ｎａ＋㊁Ｋ＋㊁Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋被释放出来［１５］㊂周雅兰等［１６］在污泥生物炭对Ｃｄ（Ⅱ）的吸附研究中，发现溶液中Ｎａ＋㊁Ｋ＋㊁Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋浓度随Ｃｄ（Ⅱ）初始质量浓度的增加而增加，说明Ｃｄ（Ⅱ）的去除是通过离子交换实现的㊂生物炭表面的羟基㊁羰基㊁羧基等含氧基团可与土壤中的重金属离子发生络合作用，形成金属配合物㊂Ｗａｎｇ等［１７］研究发现，在吸附Ｃｒ（Ⅵ）后玉米秸秆生物炭的Ｃ―Ｃ／Ｃ―Ｈ㊁Ｃ―Ｏ―Ｃ及Ｏ＝Ｃ―Ｏ等键含量发生了不同程度的改变，说明表面络合对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附起着重要的作用㊂同样的，莫官海等［１８］在去除Ｕ（Ⅵ）时，吸附后的生物炭羟基㊁羧基等基团出现峰位迁移，验证了生物炭表面的含氧基团与重金属发生了络合反应㊂生物炭中的ＣＯ２－３㊁ＰＯ３－４㊁ＳＯ２－４㊁ＯＨ－等矿物组分易与重金属阳离子结合形成不溶于水的沉淀物，促进重金属的吸附和固定［１９］㊂例如，稻秆生物炭中ＣＯ２－３的Ｃ２Ｏ２－４和可与Ｐｂ分别形成Ｐｂ３（ＣＯ３）２（ＯＨ）２和ＰｂＣ２Ｏ４沉淀，是固定Ｐｂ的主要机制［２０］㊂研究发现，生物炭表面的酚羟基也能够促进重金属形成共沉淀，以提高重金属的固定效率［２１］㊂２．２㊀生物炭修复有机物污染土壤的机理㊀土壤中的有机污染物主要有农药㊁抗生素和多环芳烃等，生物炭主要通过静电吸引㊁孔隙填充㊁π－π相互作用㊁分配作用和氢键等途径去除土壤中有机污染物［２２］㊂与吸附重金属离子类似，孔隙结构㊁比表面积和表面官能团也是影响生物炭对有机污染物吸附的重要因素㊂研究表明，增大比表面积㊁提高含氧基团的丰度后，稻壳生物炭对四环素的吸附量提升了１倍，且主要是π－π相互作用增强引起的［２３］；而提高污泥生物炭的孔隙率，能够有效降低空间位阻效应，增强孔隙填充作用从而促进对四环素的吸附［２４］㊂Ｚｈｅｎｇ等［２５］认为，质子化作用能够有效增强有机污染物与生物炭表面负电荷的静电吸引，因此生物炭经酸处理改性后，对莠去津的吸附能力得到显著提升㊂低温热解制备的生物炭对有机污染物的吸附多是分配作用，而高温热解生物炭则是表面静电吸附和分配作用共同作用［２６］㊂Ｃｈｅｎ等［２７］探讨了多环芳烃在松叶生物炭上的吸附机理，当热解温度较低时，生物炭中无定形的有机质含量丰富，对多环芳烃的吸附以分配作用为主；当热解温度升高，生物炭中芳香碳结构增多，表面静电吸附起主导作用㊂氢键是指氢原子与电负性大的原子之间以共价键结合，低温热解生物炭或水热生物炭表面含有较多的极性官能团，易与含极性官能团的有机污染物形成氢键，一般来说，生物炭表面的羟基中的氢为供体，有机物氮和氧为受体［２８］㊂Ｔａｎ等［２９］通过改性增加玉米秸秆生物炭表面的含氧官能团，阿特拉津与生物炭之间的π－π相互作用和Ｈ键作用得到增强，因而提升了对阿特拉津的吸附能力㊂除了吸附土壤污染物外，生物炭的应用还可显著改善土壤质量㊁提高土壤肥力和持水能力，同时有利于提升土壤微生物的种群数量和丰度，促进微生物对有机污染物的降解［３０］㊂３㊀生物炭在修复土壤污染领域中的应用现状生物炭用于修复土壤重金属污染已开展了大量的研究和应用㊂Ｂｉａｎ等［３１］将小麦秸秆生物炭施用在水稻田中，有效地固定了重金属镉，减少了水稻植株中的Ｃｄ含量，因而水稻呈现更好的生长态势㊂Ｍｏｏｒｅ等［３２］开展鸡粪生物炭固定铜离子的田间试验，发现土壤中施加５％的鸡粪生物炭时，９０％的可交换态铜能够得到有效固定；同时，该课题组研究发现，当生物炭的施用量为２０ｔ／ｈｍ２时，土壤中Ｃｄ含量最多可降低８９％，而用量为１０ｔ／ｈｍ２时最多只降低了６２％㊂因此，重金属的固定效果与生物炭的投加量有关㊂Ｇａｏ等［３３］制备的玉米秸秆生物炭可使土壤中可提取态Ｃｄ含量降低９１％，并有效缓解了Ｃｄ对植物生长的胁迫；对浸出前后生物炭的分析表明，钝化机理以离子交换和表面络合为主㊂Ｇｕｏ等［３４］提出，花生壳生物炭的施用使土壤有机质含量得到显著提升，土壤碱解氮（Ｎ）㊁速效磷（Ｐ）㊁速效钾（Ｋ）含量明显提高；同时，土壤中脲酶㊁磷酸酶㊁过氧化氢酶㊁蔗糖酶的活性，以及土壤中细菌㊁放线菌和真菌的数量都有明显的增加；研究还发现，施用花生壳生物炭降低了土壤中Ｃｒ的有效性，与对照组相比，不同处理下的根部和地上部分的Ｃｒ含量均有所降低㊂目前，生物炭用于修复土壤重金属污染的研究相对较８１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年多，而用于修复土壤有机物污染的研究相对较少，但呈逐年递增的趋势㊂Ｄｅｎｇ等［３５］采用热解法制得木薯生物炭，并开展对除草剂阿特拉津的吸附研究㊂结果表明，生物炭对阿特拉津的吸附量随着投加量增大而增大，当投加量增加到５％时，阿特拉津在木薯生物炭上的吸附量高达２４６ｍｇ／ｋｇ㊂因此，生物炭对土壤中除草剂有显著的固定作用，能够有效减少阿特拉津在土壤中的淋溶和迁移，进而降低除草剂在土壤中的浓度，修复土壤污染㊂同样，Ｓｐｏｋａｓ等［３６］的研究也证明，当土壤中的锯末生物炭含量达到５％时，可明显增加对乙草胺等除草剂的吸附，减少其淋溶和径流损失；同时研究结果还表明，锯末生物炭具有抗微生物降解的能力，是一种有效的固碳方式㊂李桂荣等［３７］开展生物炭与黑麦草联合修复Ｃｄ－芘复合污染土壤研究，发现当黑麦草种植密度合适，并投加适量的生物炭时，能够有效降低土壤中Ｃｄ和芘的含量，同时，土壤微生物群落的丰富度也得到显著提升㊂随着研究的深入，如吸附位点少㊁吸附能力有限等不足束缚了生物炭的进一步应用；但经过物理㊁化学或生物方法改性后，其孔隙体积㊁比表面积㊁表面官能团的种类和数量以及理化性质都有较大的改变㊂大量研究表明，改性后的生物炭具有更强的吸附能力和土壤修复能力㊂表１中列举了部分不同改性方法处理后的生物炭对土壤污染物的吸附情况，由表１可知，改性生物炭的吸附能力和土壤修能力得到极大的提升，但提升效果随污染物和改性方式的不同而有所差异㊂表１㊀不同改性方法生物炭对土壤污染物的吸附Ｔａｂｌｅ１㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｂｙｂｉｏｃｈａｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ序号Ｎｏ．原料Ｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ热解温度Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅʊħ改性方法Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ污染物Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ效果Ｅｆｆｅｃｔ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ１松木６００氯化锰Ｐｂ２＋吸附速率提高１８倍［３８］２坚果壳６００氧化铁Ｃｄ２＋吸附量增加１０倍［３９］３玉米秸秆５００硫化钠Ｈｇ２＋吸附能力增强７６．９５％［２９］４稻壳５００聚乙烯亚胺Ｃｒ６＋吸附能力增强１８倍［４０］５木屑５００硫酸＋硝酸Ｃｕ２＋吸附能力增强８倍［４１］６稻壳４５０ ５００甲醇四环素吸附量增加１倍［２３］７玉米秸秆５００氢氧化钾阿特拉津吸附能力增强４６．３９％［２９］８稻壳５００磁性氧化铁菲吸附量可达９７．６ｍｇ／ｇ［４２］９坚果壳５００硝酸盐菲吸附能力增强１．９倍［４３］４㊀结论综述了生物炭的来源与制备工艺，总结了生物炭对土壤中重金属㊁有机物等污染物的去除机理，以及生物炭在土壤污染修复中的应用现状㊂生物炭在土壤修复中的应用，既可固定土壤中的污染物，又可提升土壤微生物的种群数量和丰度，改善土壤质量㊂总体来看，生物炭在土壤污染修复中发挥着越来越重要的作用㊂首先，生物炭用于土壤污染修复的研究大多处于实验室阶段，实际应用还有待开展；其次，多数研究局限于单一污染物的修复，对土壤复合污染的情况研究较少，机理难以明确；最后，生物炭的长期影响和负面影响也需受到重视㊂参考文献［１］环境保护部，国土资源部．全国土壤污染状况调查公报［Ｊ］．国土资源通讯，２０１４（８）：２６－２９．［２］ＹＡＡＳＨＩＫＡＡＰＲ，ＫＵＭＡＲＰＳ，ＶＡＲＪＡＮＩＳ，ｅｔａｌ．Ａｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｂｉｏｅｃｏｎｏｍｙ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｐｏｒｔｓ，２０２０，２８：１－１５．［３］ＬＩＵＺＧ，ＺＨＡＮＧＦＳ．Ｒｅｍｏｖａｌｏｆｌｅａｄｆｒｏｍｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｂｉｏｃｈａｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉ⁃ａｌｓ，２００９，１６７（１／２／３）：９３３－９３９．［４］ＨＡＭＩＤＹ，ＴＡＮＧＬ，ＳＯＨＡＩＬＭＩ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｔｏｒｅｄｕｃｅｃａｄｍｉｕｍｐｈｙｔｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｆｏｏｄｃｈａｉｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６６０：８０－９６．［５］ＷＥＢＥＲＫ，ＱＵＩＣＫＥＲＰ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２０１８，２１７：２４０－２６１．［６］宗大鹏，田稳，李韦钰，等．农林废弃物生物炭钝化典型土壤重金属的机制研究进展［Ｊ］．生态毒理学报，２０２３，１８（１）：２３２－２４５．［７］ＨＵＦＦＭＤ，ＫＵＭＡＲＳ，ＬＥＥＪＷ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｉｎｅｗｏｏｄ，ｐｅａｎｕｔｓｈｅｌｌ，ａｎｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｍａｓｓｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｐｒｏｄｕｃｅｄｖｉａｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１４，１４６：３０３－３０８．［８］ＭＡＮＤＡＬＳ，ＳＡＲＫＡＲＢ，ＢＯＬＡＮＮ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｃｈｒｏｍａｔｅｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｓｂｙｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１７，１８６：２７７－２８４．［９］ＱＩＮＰ，ＷＡＮＧＨＬ，ＹＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ｂａｍｂｏｏ⁃ａｎｄｐｉｇ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｒｅ⁃ｄｕｃｅｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｅｓｏｆｄｉｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ，ｃａｄｍｉｕｍ，ａｎｄｌｅａｄｆｒｏｍｃｏ⁃ｃｏｎ⁃ｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０１８，１９８：４５０－４５９．［１０］ＮＺＥＤＩＥＧＷＵＣ，ＡＲＳＨＡＤＭ，ＵＬＡＨＡ，ｅｔａｌ．Ｆｕｅｌ，ｔｈｅｒｍａｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅ⁃ｐｙｒｏｌｙｚｅｄｂｉｏｃｈａｒｓｄｅｐｅｎｄｏｎｆｅｅｄｓｔｏｃｋｔｙｐｅａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，３２０：１－１１．［１１］ＣＡＯＸＤ，ＨＡＲＲＩＳＷ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄａｉｒｙ⁃ｍａｎｕｒｅ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｐｅｒｔｉ⁃ｎｅｎｔｔｏｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅｉｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，１０１（１４）：５２２２－５２２８．［１２］ＺＨＡＮＧＪＺ，ＨＯＵＤＹ，ＳＨＥＮＺＴ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｃｅｓｓｉｖｅｉｍｐｒｅｇｎａ⁃ｔｉｏｎ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＭｇＯ⁃ｃｏａｔｅｄｗａｔｅｒ⁃ｍｅｌｏｎｒｉｎｄｂｉｏｃｈａｒａｎｄｉｔｓｌｅａｄｒｅｍｏｖａｌｃａｐａｃｉｔｙ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅ⁃ｓｅａｒｃｈ，２０２０，１８３：１－７．［１３］ＬＹＵＰ，ＬＩＬＦ，ＨＵＡＮＧＸＹ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄＣａＭｇＡｌｌａｙｅｒｅｄｄｏｕｂｌｅ⁃ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｈｉｇｈ⁃ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｒｅ⁃ｍｏｖａｌｏｆＡｓ（ＩＩＩ）ａｎｄＣｄ（ＩＩ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔ，２０２２，８２３：１－１４．［１４］黄安香，杨定云，杨守禄，等．改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展［Ｊ］．化工进展，２０２０，３９（１２）：５２６６－５２７４．［１５］ＭＡＨＤＩＺ，ＹＵＱＪ，ＥＬＨＡＮＡＮＤＥＨＡ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｎｉｃｋｅｌａｎｄｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙｄａｔｅｓｅｅｄｄｅｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，６（１）：１１７１－１１８１．［１６］周雅兰，周冰．Ｆｅ浸渍污泥生物炭对含Ｃｄ（Ⅱ）废水的吸附性能研究［Ｊ］．工业水处理，２０２１，４１（５）：８０－８５．９１５２卷６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀梁慧等㊀生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展［１７］ＷＡＮＧＫ，ＳＵＮＹＢ，ＴＡＮＧＪＣ，ｅｔａｌ．ＡｑｕｅｏｕｓＣｒ（ＶＩ）ｒｅｍｏｖａｌｂｙａｎｏ⁃ｖｅｌｂａｌｌｍｉｌｌｅｄＦｅＯ－ｂｉｏｃｈａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｒｏｌｅｏｆｂｉｏｃｈａｒｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｃａｐａｃｉｔｙｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０２０，２４１：１－１１．［１８］莫官海，谢水波，曾涛涛，等．污泥基生物炭处理酸性含Ｕ（Ⅵ）废水的效能与机理［Ｊ］．化工学报，２０２０，７１（５）：２３５２－２３６２．［１９］ＹＡＮＧＸ，ＺＨＡＮＧＳＱ，ＪＵＭＴ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｃｈａｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｓ，２０１９，９（７）：１－２５．［２０］ＴＡＮＺＸ，ＬＩＮＣＳＫ，ＪＩＸＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｔｕｒｎｉｎｇｂｉｏｃｈａｒｔｏｆｉｅｌｄｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄｓｏｉｌｅｃｏｌｏｇｙ，２０１７，１１６：１－１１．［２１］ＥＬ⁃ＳＨＡＦＥＹＥＩ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆＺｎ（Ⅱ）ａｎｄＨｇ（Ⅱ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｎａｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓｓｏｒｂｅｎｔｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｒｉｃｅｈｕｓｋ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１７５（１／２／３）：３１９－３２７．［２２］ＡＮＡＥＪ，ＡＨＭＡＤＮ，ＫＵＭＡＲＶ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｂｉｏｃｈａｒｅｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇｆｏｒｓｏｉｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｃｈｅｍｉｃａｌｍｉｘｔｕｒｅｓ：Ｒｅｍｅｄｉａ⁃ｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔ，２０２１，７６７：１－２５．［２３］ＪＩＮＧＸＲ，ＷＡＮＧＹＹ，ＬＩＵＷＪ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｅｔｒａｃｙｃｌｉｎｅｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｂｙｍｅｔｈａｎｏｌ⁃ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｊｏｕｒｎａｌ，２０１４，２４８：１６８－１７４．［２４］ＴＡＮＧＬ，ＹＵＪＦ，ＰＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｄｓｏｒｂｅｎｔ：Ａｌｋａｌｉ－ａｃｉｄｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｂｉｏｃｈａｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅｆｏｒａｑｕｅｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｊｏｕｒｎａｌ，２０１８，３３６：１６０－１６９．［２５］ＺＨＥＮＧＷ，ＧＵＯＭＸ，ＣＨＯＷＴ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒｅｅｎｗａｓｔｅｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｔｗｏｔｒｉａｚｉｎｅｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１８１（１／２／３）：１２１－１２６．［２６］ＰＩＧＮＡＴＥＬＬＯＪＪ，ＸＩＮＧＢＳ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｌｏｗｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｏｎａｔｕｒａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９６，３０（１）：１－１１．［２７］ＣＨＥＮＢＬ，ＹＵＡＮＭＸ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏ⁃ｃａｒｂｏｎｓｂｙｓｏｉｌａｍｅｎｄｅｄｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｏｉｌｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，２０１１，１１（１）：６２－７１．［２８］ＫＥＥＲＴＨＡＮＡＮＳ，ＲＡＪＡＰＡＫＳＨＡＳＭ，ＴＲＡＫＡＬＬ，ｅｔａｌ．Ｃａｆｆｅｉｎｅｒｅｍｏｖ⁃ａｌｂｙＧｌｉｒｉｃｉｄｉａｓｅｐｉｕｍｂｉｏｃｈａｒ：Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，２０２０，１８９：１－１２．［２９］ＴＡＮＧＣ，ＳＵＮＷＬ，ＸＵＹＲ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｍｅｒｃｕｒｙ（Ⅱ）ａｎｄａｔｒａｚｉｎｅｂｙｂｉｏｃｈａｒ，ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｓａｎｄｂｉｏｃｈａｒｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｉｎａｑｕｅ⁃ｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２１１：７２７－７３５．［３０］ＺＨＡＮＧＧＸ，ＧＵＯＸＦ，ＺＨＵＹＥ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｉｏｃｈａｒｓｏｎｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｈｉｆｔ，ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｂｉｏ⁃ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｉｎｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｇｅｏｄｅｒｍａ，２０１８，３２８：１００－１０８．［３１］ＢＩＡＮＲＪ，ＪＯＳＥＰＨＳ，ＣＵＩＬＱ，ｅｔａｌ．Ａｔｈｒｅｅ⁃ｙｅａｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｏｎｆｉｒｍｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｄｍｉｕｍａｎｄｌｅａｄｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１４，２７２：１２１－１２８．［３２］ＭＯＯＲＥＦ，ＧＯＮＺÁＬＥＺＭＥ，ＫＨＡＮＮ，ｅｔａｌ．Ｃｏｐｐｅｒｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｂｉｏｃｈａｒａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙａｂｕｎｄａｎｃｅｉｎｍｅｔａｌ⁃ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１６／６１７：９６０－９６９．［３３］ＧＡＯＸ，ＰＥＮＧＹＴ，ＺＨＯＵＹＹ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍｆｅｒｒｉｔｅｂｉｏｃｈａｒｏｎｔｈｅｃａｄｍｉｕｍｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｉｎａｃｉｄｉｃｓｏｉｌａｎｄｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｐａｃｋｏｉ（ＢｒａｓｓｉｃａｃｈｉｎｅｎｓｉｓＬ．）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１９，２５１：１－９．［３４］ＧＵＯＸＦ，ＪＩＱ，ＲＩＺＷＡＮＭ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｆｏｌｉａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍｏｎｔｈｅｕｐｔａｋｅａｎｄｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｈｒｏｍｉｕｍｉｎＩｐ⁃ｏｍｏｅａａｑｕａｔｉｃａｉｎｃｈｒｏｍｉｕｍ⁃ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌｓａｆｅｔｙ，２０２０，２０６：１－１２．［３５］ＤＥＮＧＨ，ＦＥＮＧＤ，ＨＥＪＸ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔｓｔｏｓｏｉｌｏｎｔｈｅｍｏｂｉｌｉｔｙｏｆａｔｒａｚｉｎｅｕｓｉｎｇｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓｏｉｌｔｈｉｎ⁃ｌａｙｅｒｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，９９：３８１－３９０．［３６］ＳＰＯＫＡＳＫＡ，ＫＯＳＫＩＮＥＮＷＣ，ＢＡＫＥＲＪＭ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｗｏｏｄｃｈｉｐｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｉｎａＭｉｎｎｅｓｏｔａｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００９，７７（４）：５７４－５８１．［３７］李桂荣，陈富凯，贾胜勇，等．茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉－芘复合污染修复的影响［Ｊ］．河南农业科学，２０２０，４９（９）：５１－６１．［３８］ＷＡＮＧＬ，ＷＡＮＧＹＪ，ＭＡＦ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｒｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉ⁃ｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｕｓｅｄｆｏｒｒｅｍｏｖａｌｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６６８：１２９８－１３０９．［３９］ＴＲＡＫＡＬＬ，ＶＥＳＥＬＳＫÁＶ，ŠＡＦＡＲ㊅ÍＫＩ，ｅｔａｌ．Ｌｅａｄａｎｄｃａｄｍｉｕｍｓｏｒｐ⁃ｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｎｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２０３：３１８－３２４．［４０］ＭＡＹ，ＬＩＵＷＪ，ＺＨＡＮＧＮ，ｅｔａｌ．Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒａｄ⁃ｓｏｒｂｅｎｔｆｏｒｈｅｘａｖａｌｅｎｔｃｈｒｏｍｉｕｍｒｅｍｏｖａｌｆｒｏｍｔｈｅａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，１６９：４０３－４０８．［４１］ＹＡＮＧＧＸ，ＪＩＡＮＧＨ．Ａｍｉｎｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄａｄ⁃ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓｆｒｏｍｓｙｎｔｈｅｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１４，４８：３９６－４０５．［４２］ＧＵＯＷ，ＷＡＮＧＳＪ，ＷＡＮＧＪＫ，ｅｔａｌ．Ｓｏｒｐｔｉｖｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃａｎｄｎｏｎ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃｒｉｃｅｈｕｓｋ⁃ｄｅ⁃ｒｉｖｅｄｂｉｏｃｈａｒｓ［Ｊ］．Ｒｏｙａｌｓｏｃｉｅｔｙｏｐｅｎｓｃｉｅｎｃｅ，２０１８，５（５）：１－１１．［４３］ＹＡＮＧＸＮ，ＣＨＥＮＺＦ，ＷＵＱＨ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｄｅｇｒａｄａ⁃ｔｉｏｎｉｎｒｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｎｉｔｒａｔｅ［Ｊ］．Ｓｃｉ⁃ｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１８，６１９／６２０：６００－６０５．０２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年。
碳纳米材料在农业环境改良中的应用进展
碳纳米材料在农业环境改良中的应用进展随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，农业生产对环境的要求也越来越高。
许多地区的土壤质量下降，水资源受到污染，影响了农业的持续发展。
寻找一种能够改善农业环境的材料变得尤为重要。
碳纳米材料因其独特的结构和优异的性能，在农业环境改良中展现出了巨大的应用潜力。
本文将就碳纳米材料在农业环境改良中的应用进展进行探讨。
一、碳纳米材料在土壤改良中的应用1. 提高土壤肥力碳纳米材料因其大比表面积和丰富的官能团，能够吸附土壤中的有害物质，如重金属离子、农药残留等，从而改善土壤肥力。
研究表明，将碳纳米材料与有机肥料混合施用于土壤中，可以显著提高土壤肥力，增加作物产量。
2. 促进土壤微生物活性土壤微生物是维持土壤生态系统平衡的重要组成部分，对土壤肥力的形成和维持起着至关重要的作用。
碳纳米材料可以作为土壤微生物的载体，提高微生物在土壤中的存活率和活性，促进土壤养分的循环利用，降低化肥的使用量，减少化肥对环境的污染。
3. 减少土壤侵蚀土壤侵蚀是目前全球面临的一个严重问题，严重影响着农业的持续发展。
碳纳米材料具有优异的抗水解性和抗氧化性能，可以作为土壤稳定剂，减少水土流失，保护耕地资源，改善土壤环境。
1. 水质净化农业生产过程中使用的化肥、农药等会对地下水、地表水造成严重污染，传统的水质净化方法存在着效率低、成本高等问题。
而碳纳米材料具有大比表面积和丰富的官能团，能够高效吸附水中有害物质，如重金属离子、农药残留等，从而起到净化水质的作用。
2. 水资源保护水资源的浪费和污染一直是困扰着人类社会的难题。
而碳纳米材料的出现为水资源保护提供了新的思路。
将碳纳米材料应用于农田渗漏液的处理中，既可以减少水资源的浪费，又能够净化渗漏液，降低对地下水的污染。
1. 农药载体传统的农药在使用过程中存在着易挥发、易残留、低利用率等问题，不仅对环境造成污染，也对人体健康造成威胁。
而将农药包裹在碳纳米材料表面，可以提高农药的稳定性和利用率，减少农药对环境的影响。
土壤有机碳分类及其研究进展
土壤有机碳( SOC)是土壤学和环境科学研究的热点问题之一，土壤有机碳库的动态平衡直接影响着土壤肥力的保持与提高，进而影响土壤质量的优劣和作物产量的高低，因而土壤有机碳的变化最终会影响土壤乃至整个陆地生态系统的可持续性。
土壤有机碳包括活性有机碳和非活性有机碳。
土壤活性有机碳是指在一定的时空条件下，受环境条件影响强烈的、易氧化分解的、对植物和微生物活性影响比较高的那一部分土壤碳素。
根据测定方法和有机碳组分不同,土壤活性有机碳又表述为溶解性有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳、轻组有机碳和易氧化有机碳，可在不同程度上反映土壤有机碳的有效性和土壤质量。
国外研究进展国外对土壤有机碳的研究开始较早, 在20世纪60年代, 就有学者开始进行全球土壤有机碳总库存量研究。
但早期对土壤有机碳库存量的估算大都是根据少数土壤剖面资料进行的。
如1951年Rubey根据不同研究者发表的关于美国9个土壤剖面的有机碳含量, 推算出全球土壤有机碳库存量为710 Pg。
1976年Bohn利用土壤分布图及相关土组( soil association)的有机碳含量, 估计出全球土壤有机碳库存量为2946Pg。
这两个估计值成为当前对全球土壤有机碳库存量的上下限值。
20世纪80年代，由于研究全球碳循环与气候、植被及人类活动等因素之间相互关系的需要,统计方法开始被应用于土壤有机碳库存量的估算。
如Post等在Holdridge生命带模型基础上，估算了全球土壤碳密度的地理分布与植被及气候因子之间的相互关系，提出全球1m 厚度土壤有机碳库存量为1 395 Pg。
20世纪90年代以来, 随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS) 和全球定位系统(GPS) 技术的发展, 为土壤有机碳研究提供了新的方法和手段。
3S技术被应用于区域或全球土壤有机碳库存量大小、有机碳密度的空间分布差异等方面的研究。
发达国家已在区域尺度上开展了相关研究工作。
如俄罗斯在1B250万土壤分布图上建立了土壤碳空间数据库，计算出俄罗斯0~ 20 cm、0~ 50 cm和0~100 cm等不同土层有机碳库存量，估计出俄罗斯土壤有机碳库存总量为34211 Pg，无机碳库存总量为11113 Pg，土壤总碳库存量为45314 Pg，并绘制了俄罗斯0~ 100 cm土层无机碳库存量分布图。
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2.1生物量法
在陆地生态系统，例如土壤中，通常基于微生物生物量的变化计算CUE。添加标记的活性有机碳作为底物进行室内培养，结合氯仿熏蒸法测定微生物生物量的变化。该方法简单，可操作性强，是一种常用的标准方法。但是，由于在较短时期内难以捕捉微生物群落的生长及维持呼吸，该方法在短期内所测定的活性标记物转化为生物量的速率并不完全等同于微生物的生长速率，而更多的是群落的吸收速率，因此存在高估CUE的现象。
2.3土壤微生物碳素利用率的变异性
在自然生态系统中，土壤微生物CUE并非常数。在理想状态下，微生物只进行有机物同化并完全同化底物，那么碳素利用率为1。但是微生物的生长始终伴随着呼吸代谢消耗，在热力学限制下，微生物的最大CUE(CUEmax)小于1。微生物的实际生长受自身化学计量平衡的调控，表现为CUE随着必需元素(E)的吸收效率、微生物的C∶E比和最优生长C∶E比阈值的变化而变化。当氮素吸收效率AN=1，土壤微生物CUE在C:N比阈值TEＲC:N为15时可接近于最大CUE(CUEmax≈0．6);随着TEＲC:N增加到30，土壤微生物CUE则降到CUEmax的1/2(CUEmax/2≈0．3)。在实际土壤环境中，AN通常小于1，因此微生物实际CUE难以达到CUEmax。从ATP生成、电子传递和能量转化3个不同途径测定的结果表明，受到热力学限制，微生物的实际最大CUE约为0．6。
2.4土壤微生物对土壤磷循环的影响
不同于氮，植物带走的磷只能通过施肥或活化土壤本身的磷来补充。虽然土壤总磷含量较高，但是磷在土壤中移动性差及易被土壤固定，仅0．1%土壤总磷对植物有效。从植物营养角度考虑，土壤磷循环主要包括磷的吸附和解吸、微生物固磷和分解、有机磷矿化等三个过程。解吸土壤吸附态磷是提高土壤磷有效性的常用方法。据估计，解磷细菌占实验室可培养细菌的40%左右，有些解磷菌属于根际促生菌。根系分泌物能够提高土壤解磷菌的活性，增加土壤磷的供应。在温室和田间条件下，接种解磷菌均提高了植物吸磷能力。微生物能将无机磷转化为微生物磷，即磷的微生物固定。土壤微生物也能够快速分离植物残体和有机质中的磷，合成为微生物磷。土壤微生物磷占土壤总磷约2%—10%，有时候甚至超过了植物体磷含量。
土壤微生物碳素利用效率研究进展
摘要：微生物多少种多样，土壤微生物碳素利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳(C)转化为自身生物量C的效率，也称为微生物的生长效率。土壤微生物CUE是生态系统C循环中的重要生理生态学参数，影响着生态系统的C固持、周转、土壤矿化以及温室气体排放等过程。在全球环境变化背景下，认识土壤微生物CUE的变异及其影响机制，对于更好的认识生态系统C循环过程及其对全球变化的响应具有重要意义。概述了CUE的定义及其测定方法，重点综述和分析土壤微生物CUE的变异及影响因素取得的研究进展。基于现有研究的分析得出，土壤微生物CUE通常表示为微生物的生长与吸收的比值，分为基于微生物生长速率、微生物生物量、底物吸收速率和底物浓度变化等方法进行测定。土壤微生物CUE在0．2—0．8的范围内变化，这种变异主要受到来自热力学、生态环境因子、底物养分质量和有效性、化学计量平衡以及微生物群落组成的影响。今后土壤微生物CUE的研究应加强对微量代谢组分的定量分析，生物和环境要素交互影响的调控机理解析，以及微生物动态生理响应过程生物培养基种类繁多，总数庞大，但在分离“未培养微生物”的研究中犹显不足。针对不同的微生物对能量、营养和理化条件的需求也不同(包括各因子的种类和浓度不同)，现有培养基经过适当的优化改造可以用于新的微生物的分离培养。如对传统培养基进行稀释，已经成功地分离出一些新的微生物。采用1/100浓度的营养肉汤培养基、延长培养时间以及与超声波处理样品相结合的方式，从土壤样品中分离出了多个门类的新的微生物。采用优化培养条件包括稀释培养基的方法，也从农田土壤和食木白蚁的肠道中分离到放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的新成员。在对于其他土壤的微生物分离研究中，这项策略也被广泛运用。培养基稀释法能够取得成功的原因可能在于低浓度的营养使微生物在生长初期不会产生大量的、自身难以调节的过氧化物、超氧化物和羟基自由基等毒性氧物质，而这些物质快速、过量的积累恰恰是许多微生物不可培养的重要原因。通过对环境样品的特性、微生物生态关系和其他生长相关因素的综合考虑，研究人员重新设计的生长培养基和新开发的培养策略也成功地运用至新种微生物的分离培养当中。
1土壤微生物多样性
微生物的多样性，可以从其特征上进行划分，主要有分为四种，分别是功能，结构，遗传以及物种多样性四个方面进行分析。但是选择研究的方法，可以分为两类，第一是常规的研究方法，第二则是环境转录组学等技术。依据想要试验的具体情况，选择合适的试验方法，可以保证试验的结果更加的准确和精准。在对土壤的微生物进行检测的时候，可以发现多样性与微生物的菌落等结构有着直接的关系，而且其多样性，也代表了微生物在演化的过程之中，对环境的适应性的调整和改变，保证了微生物的生长、繁殖和发育，也是保证地球土壤进行有序循环的主要办法。由于土壤微生物的物种很多，所以在研究的过程之中，需要对微生物进行定义，然后进行试验，这样便于试验。而且测试多样性的时候，指标的要求也是很高的，同时也是很复杂的。目前主要研究三类，第一是群落内部的多样性，第二则是群落间的多样性，第三则是地理区域。通过这三个指标进行分析，可以了解到，通过不同的指标检测，可以发现群落数量与生物种类的比例，以及在土壤周围出现异质性的时候，微生物的具体反映，这是主要的研究指标和内容。
关键词：碳素利用效率;土壤微生物;变异
引言
土壤是地球的皮肤，是陆地表面能够生长植物的疏松层。土壤学是科学研究领域的最后前沿之一，土壤生物学是土壤学研究领域的前沿。土壤是地球上生物多样性的最大储库，微生物是土壤生物多样性体现的主要表现形式。依据土壤的定义，其本质属性是能为植物提供养分，即植物营养功能，土壤微生物在土壤为植物提供养分过程中起着关键作用。据粗略估计，在养分贫瘠的自然土壤上，至少2万个植物种类的生存离不开土壤微生物，约72%植物离不开菌根真菌，约25%植物离不开固氮菌。土壤微生物是陆地生态系统植物多样性和生产力的重要驱动者，地上部植物生长和地下微生物之间有着密切联系。可以想象，假如没有土壤微生物，很多自然土壤可能会是“不毛之地”。