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研 究 背 景
近日，华中农业大学微量元素研究中心养分调控与资源高效利用团队在生物炭/微量元素复合材料改良盐碱土方面的研究中取得新进展，该工作探究了铁改性生物炭对不同深度盐碱土壤的改良效应及微生物群落的响应，为新型生物炭材料在改良盐碱地中的应用提供了基础，该研究成果发表在土壤科学领域知名期刊Pedosphere。
土壤盐碱化是广泛存在于干旱和半干旱地区的主要土壤退化主要形式之一。盐碱土壤较高的pH值和盐分含量导致土壤结构恶化、肥力降低，从而严重阻碍了农业生产和可持续发展。生物炭因其对土壤肥力和物理结构的积极影响而被认为是一种有前景的盐碱土壤改良剂。然而，一些研究报告称生物炭的碱性导致施用于盐碱土壤后无明显效果甚至加剧盐碱化。因此，应用改性生物炭是提高生物炭改良盐碱地效果的一种新方法。近年来，铁改性生物炭对养分、重金属和有机污染物的吸附能力受到了广泛关注，而其在盐碱土壤的改良作用需要进一步阐明。此外，土壤微生物是土壤系统的重要组成部分。但目前尚不清楚添加铁改性生物炭后，盐碱土壤中的微生物群落如何对土壤环境的变化做出反应。
研 究 内 容
该研究基于土柱培养试验（图1），探索了铁改性生物炭对盐碱土壤化学性质的改良效果以及细菌群落沿深度梯度的响应。
图1 土柱设计示意图
结果表明，施用1%的铁改性生物炭（FB）在降低土壤盐分、增加有机质含量和酶活性方面表现出了比原始生物炭更好的作用。但铁改性生物炭的改良效果在表层土和底层土之间存在差异。施用1%FB后，表层土壤中胞外酶活性显著增加，底土中盐基阳离子含量减少。同时，研究结果阐明了水溶性盐向下运移引起的细菌群落组成沿土壤深度梯度的显著变化。在所有处理中，更多的嗜盐微生物在底层土壤中富集，如拟杆菌（Bacteroidetes）和奇球菌（Deinococcus）。此外，由于铁改性生物炭改善了土壤化学性质，几种有益细菌（如α变形菌、鞘氨醇单胞菌和Pontibacter）的丰度在1%FB处理中显著增加。本研究为生物炭/微量元素复合材料在改良盐碱地方面的应用提供了一种新策略。
图2 铁改性生物炭对不同深度盐碱土壤改良的改良作用
华中农业大学微量元素研究中心博士研究生王吉元为论文第一作者，姜存仓教授为通讯作者，Muhammad Riaz副教授，博士研究生Saba Babar、Zeinab Eldesouki、李宇轩、王响玲和夏晓阳参与了该研究。本研究得到国家自然科学基金（42167042），国家重点研发计划项目（2023YFD1700204）和国家重点研发计划项目（2023YFD1900904）资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.pedsph.2024.07.001
精 彩 回 顾
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