BIOCHAR | 生物炭改良盐碱土壤对微生物营养限制与碳利用效率的影响：基于生态酶C:N:P化学计量的见解
2025-06-03 17:23
摘要
生物炭施用已知可以改善土壤质量、增强养分生物有效性和增加碳固存，但其在盐碱土壤中对生态酶活性和化学计量关系的影响尚不明确。该研究探讨了生物炭改良对盐碱土壤中微生物化学计量、营养限制和碳利用效率的影响。研究比较了两种类型的生物炭——酸改性生物炭（pH 2.3）和碱性生物炭（pH 8.8），其施用浓度分别为1%、2%和5%。结果表明，碱性生物炭在较高施用浓度下增加了酶促C:N化学计量，而酸改性生物炭则在较低施用浓度下减少了C:N化学计量。两种生物炭均减少了酶促C:P和N:P化学计量；碱性生物炭使微生物代谢由氮限制转为磷限制，而酸改性生物炭在2%和5%的施用浓度下缓解了氮限制。此外，碱性生物炭在1%和2%浓度下减少了微生物的碳限制并提高了碳利用效率，而酸改性生物炭未见此效应。在相同施用浓度下，碱性生物炭的微生物碳利用效率始终高于酸性改性生物炭。这些发现表明，生物炭对土壤微生物过程的影响依赖于生物炭原料类型，其表面吸附特性、养分供应、pH值和石灰化效应差异推动了土壤性质、微生物群落动态和植物生长的变化。本研究为优化盐碱土壤中的养分循环和碳固存提供了新见解，展示了生物炭在可持续土壤管理中的潜力。
亮点
1：碱性生物炭增强了C/P获取酶的活性；酸性改性生物炭则减少了N获取酶的活性。
2：碱性生物炭使微生物的养分限制从氮转向磷；酸改性生物炭则在2%和5%的施用量下缓解了氮限制。
3：碱性生物炭在1%和2%的施用量下降低了微生物的碳限制并提高了碳利用效率（CUE），；酸改性生物炭未见此效果。
结论
1：尽管两种生物炭均对微生物养分动态产生影响，但碱性生物炭在提升微生物碳利用效率方面优于酸改性生物炭。
2：碱性生物炭使微生物的养分代谢限制从氮转向磷，而酸改性生物炭在较高施用量（2%和5%）时缓解了氮限制。
3：碱性生物炭因其较高的活性碳含量和较低的表面吸附能力，缓解了微生物的碳限制并增强了养分循环。
4：生物炭通过其对土壤性质、微生物群落和植物性状的间接作用调节了土壤的生化响应。
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