生物炭及菌根对土壤改良和植物生产的作用

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1、生物炭及菌根对土壤改良和植物生产的作用摘要：Biochar是bio-charcoal的缩写，中文译为生物炭、生物质炭、生物质焦，是指生物有机材料（生物质）在缺氧及低氧环境中经热裂解后的固体产物，大多为粉状颗粒。生物炭作为一种碳的稳定形式，在土壤改良，植物増产等方面表现出较大应用潜力。菌根作为植物根系和真菌所建立的共生体，是生物界中最为广泛的一种互惠共生现象。这一系统的形成能够有效增加植物的抗逆性以及对营养的吸收，全面改善植物的生长状况，因此也是目前研宄热点。文章在以前人研宄成果为基础，总结了菌根及生物炭在土壤改良以及植物生产中的作用。文章最

2、后还提出了对菌根和生物炭研宄的展望。S字：菌根生物炭植物营养土壤改良作物产量互作1、生物炭的概念及理化特性生物炭是指巾含碳a丰富的生物质，在相对较低的温度（＜7oo"c）和无氧或者限氧的条件下热解而得到一种炭化物质。基本材料相当广泛，包拈木材，秸秆，家畜粪便，动物骨骼甚至部分城市垃圾12］。生物炭由于材料的不同性质也有所不同。JayneH.Windeatt等人利用作物残渣制成生物炭，对其特性进行分析。结果发现，在相同的裂解温度下，不同材料来源的生物炭产量变化从28%-39%,平均含碳量在51%,PH伉6.1-11.6,养分含量高的原料经过裂

3、解聚集的大量元素的含量也相对较高m。生物炭的主要元素组成包括碳、氢、氧和灰分（包拈钾、钙、钠、镁、硅等），含碳量在50%以上。生物炭具有多孔性，比表而积大，容重小，吸水和吸气能力强，带负电荷多，阳离子交换量（CEC）大，一般呈碱性。同时巾于碳是以稳定芳香环不规则层叠堆积存在，因此具有更高的生物化学稳定性。生物炭的环境功能主要是由.其理化性质所决定13］。2、生物炭与土壤虽然生物炭在种子萌发，植物生长和粮食增产方而都有促进作用，但其更重要的是作为土壤调节剂和操纵营养元素转化。而值得重视的是生物炭对土壤的影响是随着土壤本身及植被类型在变化的，强

4、调生物炭一土壤之间的交互关系。2.1土壤物理性质生物炭由于其具有非常多而密集的微孔，因而密度远远比比土壤小，生物炭的应用，可以减小土壤容重，提高土壤孔隙度，可以保持更多的水分、空气和养分，进而影响植物根系及土壤微生物的活动。因此生物炭可用于改善砂质土壤的保水能力［3,41。2.2土壤化学性质生物炭屮碱性金属离子氧化物（Ca2+，Mg2+和K+）进入土壤后，土壤可溶Al3+浓度的降低，发现酸性土壤PH值升高，对碱性土壤作用不显著。因此生物炭对酸性土壤的改良以及喜碱作物的生长有积极意义。生物炭不但本身可以作为一种肥料，同时也增加了养分供应，超出

5、了施肥效应。可能原因有如K两个假设：(1)营养元素被物理地固定在非结晶碳合物的适宜的孔隙中；(2)缓慢的生物氧化产生羧基，结合到生物炭结构上缩合的芳香族主链的末端，从而提高阳离子交换能力(CEC)15101.2土壤微生物微生物的活动与土壤性质有密切的关系。一方而生物炭表而带有部分易分解的碳源和氮源，以供微生物的生长和繁殖。另一方而生物炭的众多细微小孔，储存水分和养分，可为微生物提供栖息的微环境。然而大部分研究结果强调生物炭在植物增产方而的效果，对生物炭-植物生长的合并增益效应对微生物的促进作用知之甚少，比如常见的根瘤菌。EdithC.Ham

6、mer•等人的研究结果表明，丛枝菌根真菌将生物炭作为物理增长基质以及营养源。丛枝菌根真菌的菌丝伸入到植物根系难以进入的空隙屮，从屮间调解植物从生物炭中吸收磷。1.3土壤重金属污染和有机污染物生物炭具有较大的比表而积和微孔结构，表而官能团丰富，能对重金属和有机污染物产生吸附作用，从而降低污染物的生物有效性和环境风险。于等［6］研宂表明，添加生物炭可吸附土壤中的毒死蜱和虫蝴威等农药，从而降低农药在土壤中的残余。添加木炭土壤空隙水中Cu和As浓度升高，而zn、Cd浓度降低。木炭的添加使空隙水中浓度降低10倍，且使PAHs(多环芳烃)浓度降低，并使

7、大分子、高毒性PAHs浓度下降50%以上［7］。20%酸活化生物炭增加了Norfoll和SanJoaquin土壤对Cu2+的吸附能力m。3、生物炭与植物营养生物炭本身含有一定量的营养物质，而且生物炭能改良土壤性质，促进祖物对土壤营养的吸收，从而在一定的情况下，生物炭对植物有增产的作用。单施生物炭对作物产量的促进作用主要表现在极贫瘠或严重返化的土壤。较多的情况下，在第一季有降低作物产量的现象。张万杰以菠菜为供试作物幵展盆栽试验，研宄了生物质炭与氮肥配施对菠菜产:W:、组织中硝酸盐含S及养分(氮磷钾)含量的影响。生物质炭设3个水平：C0(0g-

8、kg-1),C5(5g*kg-l)和CIO(10g*kg-l)，氮素3个水平分别为NO(0mg*kg-l)、N1(90mg*kg-l)和N2(120mg*kg-l)。试验结果表明