生物炭對東北大豆不同生育期根際黑土環境的影響

丁俊男 王慧 李鑫 來永才 劉明

摘要?為探討施用生物炭對東北大豆不同生育期內黑土理化性質和土壤微生物數量的影響，研究不同用量生物炭T0（0?kg/hm2）、T1（350?kg/hm2）、T2（750?kg/hm2）、T3（1?500?kg/hm2）對東北黑土土壤有機質、pH、堿解氮、有效磷、速效鉀、土壤酶（脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶和磷酸酶）、土壤團聚體、有機碳（總有機碳、水溶性有機碳、微生物量碳和易氧化碳）和微生物量的影響。結果表明，土壤施加生物炭可提高大豆不同生育期土壤有機質的含量，其中T3處理提高土壤有機質含量29.32%;生物炭對大豆成熟期土壤pH有一定改良作用;堿解氮在大豆生育期內逐漸下降，且含量均大于對照;生物炭對大豆開花期和成熟期土壤有效磷的提高有顯著作用;生物炭對土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖轉化酶和磷酸酶活性影響較大，整體上提高了這4種土壤酶的活性;生物炭可提高黑土土壤聚團體的穩定性及積累黑土土壤中總有機碳、水溶性有機碳、微生物量碳和易氧化碳，且土壤中細菌和真菌總數顯著增加。綜上所述，生物炭施用后對東北黑土土壤的理化性質有顯著影響，這些環境因子的改變驅動了土壤中微生物數量的變化。

關鍵詞?生物炭;黑土土壤;酶活性;土壤團聚體;土壤微生物

中圖分類號?S565.1?文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2021）03-0170-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.046

Abstract?In?order?to?discuss?the?effects?of?biochar?application?on?physicochemical?properties?and?microbial?populations?of?black?soil?in?Northeast?China?at?different?soybean?growth?stages，the?effects?of?biochar?on?the?change?of?soybean?biomass?and?soil?organic?matter，pH?value，available?nitrogen，available?phosphorus，rapidly?available?potassium，soil?enzymes?（urease，catalase，invertase，and?phosphatase），soil?aggregates，organic?carbon?（total?organic?carbon，watersoluble?organic?carbon，microbial?carbon，oxidizable?carbon），and?microbial?biomass?of?black?soil?in?northeastern?China?were?studied.Black?soil?with?different?amounts?of?biochar?were?used?including?T0?（0?kg/hm2），T1?（350?kg/hm2），T2?（750?kg/hm2），and?T3?（1?500?kg/hm2）.The?results?showed?that?the?application?of?biochar?in?black?soil?could?increase?the?content?of?organic?matter?at?different?soybean?growth?stages，of?which?the?T3?treatment?improve?the?organic?matter?content?by?29.32%，and?the?biochar?had?an?improved?effect?on?the?pH?value?of?soil?at?the?harvest?time;the?available?nitrogen?decreased?gradually?during?the?soybean?growth?period，and?the?contents?of?which?were?larger?than?those?in?the?control?group.The?biochar?also?significantly?increased?the?available?soil?phosphorus?in?the?flowering?and?harvesting?periods?of?soybean.In?addition，the?biochar?greatly?influenced?the?activity?of?catalase，urease，invertase，and?phosphatase?in?soil，and?the?activity?of?these?four?enzymes?improved.The?biochar?could?improve?the?stability?of?black?soil?aggregates，accumulation?of?total?organic?carbon，watersoluble?organic?carbon，microbial?carbon?and?oxidizable?carbon?in?black?soil，and?also?increase?the?total?number?of?bacteria?and?fungi?in?the?soil.Higher?application?of?biochar?significantly?increased?soybean?yields.In?summary，the?application?of?biochar?had?a?significant?influence?on?the?physicochemical?properties?of?black?soil?in?northeastern?China，and?the?changes?of?the?above?environmental?factors?also?caused?changes?in?the?number?of?the?microorganisms?in?the?soil.

Key?words?Biochar;Black?soil;Enzyme?activities;Soil?aggregate;Soil?microbiology

生物炭（biochar）是農作物秸稈、枯枝落葉和其他材料等在高溫缺氧條件下熱裂解形成的穩定富碳產物[1-2]。其在農業上的應用引起廣泛關注，由于具有較高pH、較大比表面積、高度多孔性和較強陽離子交換吸附能力等優良特性，其在土壤耕性改良、肥力提升及污染修復等方面具有很大潛力。生物炭可有效改善土壤的物理結構和肥力水平，對作物的生長和產量的提高起到良好的促進作用[3]。研究表明生物炭可促進東北地區酸性和堿性土壤中有機質、全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀等生物學活性從而提高土壤養分[4-5]。土壤團聚體是土壤基本結構單元，可在一定程度上用來反映土壤養分存儲、通透性能[6];其可作為土壤有機碳重要的載體。土壤有機碳具有貯存植物生長所需的養分、提供土壤微生物合成有機質活動能量和維持團聚體穩定等重要作用[7]，目前對于生物炭對黑土土壤團聚體穩定性及有機碳積累影響的研究較少。筆者研究生物炭對大豆不同生育期內土壤性質的持續性影響，旨在為東北黑土改良提供理論支持。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

供試生物炭：生物炭是將秸稈、花生殼等農林廢棄生物質在亞高溫和缺氧條件下熱解得到的穩定富碳產物，圓柱狀顆粒，購于遼寧金和福農業科技有限公司，pH?8.69。

供試大豆：所選品種為綏農35，由黑龍江省農業科學院耕作栽培研究所大豆室提供。

供試土壤：土壤為典型黑土類型，其基本理化性質為pH?6.62、全氮1.6?g/kg、堿解氮0.42?g/kg、有效磷?0.03?g/kg、速效鉀?0.22?g/kg和有機質?31.2?g/kg。2018年6月8日至10月2日，分別于豆苗期、開花期和成熟期采集長期定位的生物炭各處理大豆根際土。首先獲得整株植物，輕輕抖落根系，去掉表土（0～5?cm），再用清潔的毛刷輕輕刷取附著在根表面的土壤，此為根際土。用無菌的封口袋密封，置于冰盒中帶回實驗室，研磨過1?mm篩后備用。

1.2?試驗設計

試驗于2018年6月在黑龍江省農業科學院哈爾濱國家農業科技園大豆種植試驗區進行，環境平均溫度為22.7?℃，相對濕度為60%。采用小區試驗，每個小區面積100?m2（10?m×10?m），施加生物炭參照谷思玉等[8]的試驗方法并略加修改，試驗設不添加生物炭對照組（T0）、生物炭施入量350?kg/hm2?（T1）、生物炭施入量750?kg/hm2?（T2）、生物炭施入量1?500?kg/hm2（T3），每個處理3次重復?，各處理小區隨機排列組合。生物炭與土壤充分混勻后人工施入，人工點播大豆種子，株距0.2?m，行距0.5?m。田間常規施肥管理，氮肥（尿素40?kg/hm2）、磷肥（磷酸二銨76?kg/hm2）、鉀肥（氯化鉀28?kg/hm2），定期澆水，病蟲害管理按常規進行。

2018年6—10月，分別于豆苗期、開花期和成熟期采集各處理根際土。首先獲得整株植物，輕輕抖落根系，去掉表土（0～5?cm），再用清潔的毛刷輕輕刷取附著在根表面的土壤，此為根際土。用無菌的封口袋密封，置于冰盒中帶回實驗室，研磨后過1?mm篩，用于土壤理化性質和酶活性測定。

1.3?測定項目與方法

1.3.1?土壤理化性質。

土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法;土壤pH測定采用水土比（2.5∶1.0）浸提，用臺式pH計（上海雷磁PHSJ-3F）測定;土壤速效氮的測定采用堿解-擴散法;土壤速效磷的測定用NaHCO3-鉬銻抗比色法;土壤速效鉀的測定采用NaOH熔融，火焰光度法;脲酶測定采用苯酚鈉比色法[9]。

1.3.2?酶活性。

脲酶測定采用苯酚鈉比色法;過氧化氫酶測定采用高錳酸鉀滴定法;蔗糖酶測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法;磷酸酶測定采用磷酸苯二鈉比色法[10]。

1.3.3?土壤微生物數量。土壤微生物培養基的制備，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基（牛肉膏5?g、蛋白胨10?g、NaCl?5?g、瓊脂18?g、加蒸餾水至1?000?mL，pH?7.0～7.2），真菌采用馬丁氏培養基（蛋白胨5.0?g、KH2PO4?3.0?g、MgSO4·7H2O?1.5?g、葡萄糖20.0?g、瓊脂18.5?g、孟加拉紅33?mg、氯霉素0.1?g、蒸餾水1?000?mL），放線菌采用改良高氏1號培養基（KNO3?1.0?g、FeSO4·7H2O?10?mg、K2HPO4?0.5?g、可溶性淀粉20.0?g、MgSO4·7H2O?0.5?g、NaCl?0.5?g、瓊脂18.0?g、3%重鉻酸鉀溶液3.3?mL、加蒸餾水至1?000?mL，pH?7.2～7.4）。所有培養基均需在高壓滅菌鍋121?℃下滅菌20～30?min。

無菌環境下取根際土壤10?g，放入裝有90?mL高溫滅菌的蒸餾水的三角瓶中，28?℃恒溫振蕩（120?r/min）20～25?min，以便土壤中微生物細胞充分分離，該溶液為10-1土壤懸液;取上述土壤懸液體1?mL，加9?mL無菌水，此為10-2土壤懸液，以此類推，制成10-4、10-5、10-6、10-7和10-8等一系列土壤懸液供涂布平板用。采用平板涂布法分離土壤中的細菌、真菌、放線菌，平板培養結束后，選取細菌和放線菌的菌落在20～200的培養皿、真菌的菌落在10～100的培養皿進行計數，計算3次重復的平均值。

1.3.4?土壤機械穩定性團聚體及有機碳。土壤機械穩定性團聚體的測定采用濕篩法，將不同生物炭處理的原狀土壤過8?mm篩，然后放入孔徑自上而下分別為?5、2、1?和?0.25?mm?的套篩中進行篩分，將水緩慢地沿桶壁加入潤濕、浸泡20?min后豎直振蕩30?min，振蕩完畢后收集每級篩層的土壤團聚體，每級團聚體分別轉移至鋁盒中，烘干后至恒重，每次篩分200?g左右的土樣，將獲得粒級為>5.00、>2.00～5.00、>1.00～2.00、0.25～1.00?和<0.25?mm?的團聚體分別稱重[11]，最后計算每級團聚體的質量分數。按Van?Bavel[12]的方法計算團聚體平均重量直徑（MWD）。土壤總有機碳含量、水溶性碳含量和微生物量碳含量的測定采用重鉻酸鉀-外加熱法[10，13];易氧化碳含量的測定采用高錳酸鉀氧化法[14]。

1.4?數據分析

采用?Duncan檢驗?（P<0.05）分析差異顯著性，統計軟件為?SPSS?17.0。

2?結果與分析

2.1?生物炭對黑土土壤有機質含量的影響

土壤有機質是土壤的重要組成部分，是土壤肥力的重要指標。生物炭對土壤有機質含量的影響見圖1。由圖1可知，生物炭對大豆不同生育期內土壤有機質含量均有明顯的影響，大豆整個生育期內處理組土壤有機質含量均高于對照組。土壤有機質含量T1、T2和T3處理分別比對照組T0提高了14.14%、21.99%和29.32%，可見生物炭處理對土壤有機質含量的積累具有一定的促進作用，改善了土壤的養分環境，對大豆的營養生長也起到了積極作用。

2.2?生物炭對黑土土壤pH的影響?生物炭對土壤pH的影響見圖2。由圖2可知，施加生物炭對大豆各生育期有明顯的影響，其中大豆苗期土壤pH的變化表現為T3>T2>T0>T1，T2和T3處理pH分別比處理組T0提高了1.69%和2.03%;開花期時隨著生物炭施加量的增加土壤pH也隨之增大，土壤pH變化表現為T3>T2>T1>T0，處理組T1、T2和T3的pH分別比處理組T0提高了0.5%、1.67%和5.69%，可見施加生物炭能夠提高土壤pH;生物炭的施加能夠明顯增加土壤pH，T3處理組與T0處理組差異顯著，土壤pH提高了11.6%，由此可見較高施炭量50?t/hm2水平對大豆成熟期的土壤pH有一定的改良作用。

2.3?生物炭對黑土土壤堿解氮含量的影響

土壤堿解氮能反映土壤一段時期內氮素的供應情況，與作物生長關系密切。生物炭施用對大豆不同生育期內土壤堿解氮含量的影響見圖3。由圖3可知，土壤堿解氮含量在大豆生育期內呈逐漸下降趨勢。大豆苗期時，土壤堿解氮含量隨著生物炭施加量的增加而隨之增大，變化趨勢為T3>T2>T1>T0;開花期和成熟期時土壤堿解氮變化趨勢相同，均為T2>T3>T1>T0，各生物炭處理組堿解氮含量均大于對照組，可見生物炭處理對黑土土壤堿解氮水平有促進作用。

2.4?生物炭對黑土土壤有效磷含量的影響?生物炭對黑土土壤有效磷含量的影響見圖4。由圖4可知，生物炭處理組土壤有效磷含量在大豆各生育期內均高于對照組。大豆苗期生物炭處理組土壤有效磷含量較對照組分別提高了4.1%、19.83%和32.08%，且T3處理組與對照組T0差異顯著;開花期和成熟期生物炭對土壤有效磷含量的提高作用顯著，生育后期，生物炭能夠使土壤有效磷保持在一個較高的水平，可見生物炭的施加可以改善作物土壤的磷素營養狀況。

2.5?生物炭對黑土土壤速效鉀含量的影響

生物炭對大豆生育期內土壤速效鉀含量的影響見圖5。由圖5可知，總體來看施加生物炭對土壤速效鉀含量的積累具有促進作用，大豆苗期時生物炭處理對土壤速效鉀含量的變化表現為T3>T2>T0>T1，較低生物炭的施加土壤速效鉀含量略有下降;大豆開花期時隨著生物炭量的增加速效鉀含量隨之增大;成熟期時生物炭T3處理分別比T0、T1和T2處理速效鉀含量增加了18.63%、16.91%和6.14%，可見較高的生物炭施入對土壤速效鉀有明顯的積累作用。

2.6?生物炭對土壤酶活性的影響

研究表明生物炭能在一定程度提高土壤中養分的有效性，而養分有效性的提高與土壤中酶活性密切相關[15]，土壤酶是表征土壤生產力和土壤質量水平的一個重要生物指標[16]。由表1可知，生物炭處理的大豆根際土壤中脲酶和磷酸酶活性均顯著高于對照組處理;生物炭T1、T2和T3處理組脲酶活性分別高于T0對照組14.29%、36.59%和74.31%，T2和T3與其他處理差異顯著（P<0.05），較高生物炭施加后的脲酶活性增強說明植物不能利用的復雜含氮化合物轉化為可利用無機氮化合物增多，提高了土壤中氮肥利用率[17]。生物炭處理的土壤過氧化氫酶活性變化與脲酶相同，其中，T3處理組過氧化氫酶活性較對照T0處理組高66.75%，2組處理差異達顯著水平（P<0.05），說明生物炭施入方式促進了土壤過氧化氫酶活性的提高，氧化作用增強，促進了過氧化氫的分解，減少了對植物根系的毒害作用。隨著施炭量的增加蔗糖酶活性也隨之增大，但蔗糖酶活性在施炭與不施炭處理間差異不顯著（P>0.05）。

2.7?生物炭對黑土土壤團聚體組成機械穩定性的影響?生物炭對土壤團聚體組成機械穩定性的影響見圖6。由圖6可知，生物炭改變了試驗區黑土土壤機械穩定性團聚體組成，T1和T3處理下黑土土壤<0.25?mm的小團聚體明顯增加;T0和T1生物炭處理組黑土土壤相對較大的團聚體較T2和T3處理組土壤明顯降低，其中T0處理組>5.00?mm的團聚體較T3處理組降低了16.39%，而<2.00?mm的各級團聚體隨著生物炭量的增加均有不同程度的減小;T2和T3處理組黑土土壤>5.00?mm?和>2.00～5.00?mm團聚體明顯增加，且其比例也明顯高于T1和T0處理組。T3處理顯著增加平均重量直徑（MWD），與各處理組相比分別提高了1.12、1.09和1.08倍，表明施入生物炭量50?t/hm2能夠在一定程度上提高黑土團聚體穩定性。

2.8?生物炭對黑土土壤有機碳變化的影響

由圖7可知，隨著施入生物炭量的增大黑土土壤總有機碳、水溶性有機碳、微生物量碳和易氧化碳各活性有機碳組分的含量均明顯增大。生物炭T3處理組總有機碳、水溶性有機碳、微生物量碳和易氧化碳含量明顯高于其他處理，其含量分別為T0處理組的1.30、1.39、1.42和1.09倍，可見生物炭對黑土土壤有機碳具有貯存積累作用。

2.9?生物炭對土壤微生物量的影響

生物炭處理對土壤微生物量的影響見表2。由表2可知，生物炭對土壤微生物量的積累具有明顯作用，這與土壤中微生物數量有較大的關系。施加生物炭后土壤中微生物總量顯著增加。其中，土壤細菌受生物炭的影響最大，根際土壤中細菌數量占微生物總量的92.42%～95.53%，放線菌數量次之，真菌數量最少。生物炭T1和T2處理組根際土壤中細菌所占比例降低，但放線菌和真菌的比例增加，放線菌比例分別比對照提高46.98%和41.37%，真菌比例分別比對照提高了49.02%和33.33%;T3處理組中細菌和真菌的數量最大，但放線菌數量較T2降低，微生物總數分別較T2、T1和T0處理組提高了35.57%、124.14%和156.76%，細菌所占的比例最大，但放線菌和真菌的比例略有降低，研究發現經高施用量生物炭（6?000?kg/hm2）處理過的棕壤土大豆田，在大豆成熟期細菌數量增長94.9%，真菌數量減少1.26倍[18]。土壤中細菌與真菌數量比值越大，土壤中有機物質向無機物質轉化的越多。生物炭處理根際細菌數量能加速對氮素的分解和轉移，說明大豆生育期內施加生物炭處理增加了土壤可利用的氮素營養。

3?討論

生物炭具有吸附水分和儲存養分的功能，可有效增加土壤中有機質含量，同時其顆粒表面具有巨大的表面積及多孔性也可顯著提高土壤微生物的數量和活性，進而能夠調節多種元素在土壤中的循環[19]。土壤有機質由復雜的微生物和土壤物理化學轉化過程而來，其數量和質量是表征土壤質量的重要指標，是供應植物營養生長的重要養分物質[20-21]。該研究表明生物炭在大豆生育期內可有效增加土壤有機質含量，生物炭具有吸附并緩慢釋放土壤中養分的作用，從而促進大豆生育期內的營養生長;較高生物炭的施入50?t/hm2對土壤有機質含量具有明顯的促進作用。研究表明生物炭對不同地區、質地的土壤有機質含量具有較大影響，郭大勇等[22]通過0.1?mol/L鹽酸浸泡、淋洗等方式對生物炭改良，在堿性土壤中施用負載鐵鹽的生物炭后增強了玉米對養分吸收利用，增加了玉米的生物量和農藝性狀等指標，同時堿性土壤有機質也顯著提高;曾愛等[23]在小麥分蘗期、返青期、拔節期和抽穗期施用生物炭，土壤有機碳含量和相關肥力指標隨生物炭量增加而顯著提高。土壤中施入生物炭會增加土壤中復雜的芳香族化合物，這些化合物是土壤有機質形成的主要物質，同時生物炭顆粒具有復雜的表面結構能夠吸附養分，在土壤中充分作用后其表面鈍化產生保護基質，增加土壤有機質的氧化穩定性，促進土壤有機質的積累[24-25]。氮、磷和鉀素是植物生長發育所必需的元素，生物炭可提高土壤對硝態氮、銨態氮?、磷、鉀等養分的吸附[26-27]。該試驗結果表明生物炭對大豆苗期和開花期土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的影響顯著;大豆成熟期時較高生物炭能夠保持土壤堿解氮、有效磷和速效鉀在一個較高的水平，可見生物炭的施加可以改善作物土壤的營養狀況。

該研究結果表明生物炭的施入可明顯增加大豆生育期內黑土土壤的pH。研究顯示生物炭的施入會影響土壤的pH[28]，Nocak等[29]指出采用高溫無氧條件較低溫條件產生的生物炭能更好地提高土壤pH。生物炭具有多孔性質，能夠吸持如鉀、鈉、鈣、鎂等鹽基離子，從而降低土壤的交換性氫離子和鋁離子水平;土壤酸堿度是由鹽基離子所支配的，而生物炭具有更高的鹽基離子，可作為酸性土壤理想的改良劑[30]。

該研究結果表明生物炭顯著增強了土壤脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性，但對蔗糖酶活性無顯著影響。土壤酶可起到催化土壤中生物化學反應，其活性反映了土壤中各種生物化學過程的強度和方向，對改善土壤理化性質和維持生態平衡具有重要作用[31]。土壤動物、植物根系和微生物的分泌物都是土壤酶的主要來源，生物炭可影響生物化學過程中反應底物的吸附，有助于酶促反應的進行而提高土壤酶活性，也可通過對酶分子的吸附對酶促反應結合位點形成保護從而阻止酶促反應的進行[32-33]。周震峰等[34]研究施用不同水平的生物炭對土壤酶活性的影響，結果表明，生物炭和酶本身具有的復雜結構性可使過氧化氫酶活性呈先抑后揚的趨勢。土壤中脲酶活性的增強可能是由于大豆根瘤菌對氮素的固定作用引起的，脲酶是參與土壤氮素循環的重要水解酶，其主要功能是催化土壤中尿素的水解，可表征土壤氮素供應強度;過氧化氫酶活性的升高可能是因為添加生物炭改善了土壤環境，為微生物的生長繁殖提供了良好的條件，有利于土壤微生物代謝，從而提高了土壤酶活性[35];土壤pH隨生物炭施用顯著升高，可能間接地導致了蔗糖酶活性的增強;磷酸酶可促進有機磷化合物的分解，影響土壤磷的礦化和利用，磷酸酶活性是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標，Lu等[36]通過研究華中平原鹽堿土中土壤酶活性，發現生物炭促進了土壤堿性磷酸酶活性，與該研究結果相一致。在大豆不同生育期內，生物炭添加后土壤酶活性變化也不一致，這可能與不同時期內土壤微生物和養分變化有關。

該研究結果表明長期定位試驗生物炭改變了試驗區黑土土壤機械穩定性團聚體組成，提高黑土土壤團聚體的穩定性，其中T3處理的團聚體平均重量直徑均顯著高于其他處理。生物炭可提高不同質地土壤團聚體的穩定性，研究結果顯示生物炭高施入量200?g/kg和30?t/hm2可提高南方紅壤和磚紅壤土壤水穩性團聚體的穩定性[37-38];生物炭和秸稈配施化肥可提高黃褐土團聚體穩定性并逐年促進有機碳積累[39]?;侯曉娜等[40]采用生物炭和秸稈混施后可提高砂姜黑土土壤團聚體的穩定性，其中單施生物炭后粒級在0.053～0.250?mm團聚體含量顯著增加，分析原因可能與生物炭制備原料采用源白木屑、工藝或培養時間等因素有關，土壤粒級變化分布呈“V”字型。研究表明生物炭可提高黑土中土壤有機碳的含量，但有機碳含量的增幅與土壤中的有機質含量有關，孟雨田等[41]研究表明施加玉米秸稈生物炭可增加低有機質黑土土壤（TOC?10.92?g/kg）中有機碳的含量，且施用2.5%的生物炭可顯著增加土壤中有機碳和水溶性碳的含量，易氧化碳和微生物碳含量隨著時間的延續和施碳量增加呈先增加后逐漸減少的趨勢，表明生物炭本身的多空性質促進了土壤有機碳和易氧化碳的含量，但在試驗施加后期生物炭加快了微生物的分解速度并具有一定的殺菌功效抑制了微生物碳含量的增長。該試驗中黑土土壤中的總有機碳、易氧化碳、微生物量碳和水溶性碳含量隨著施碳量的增加而增加，與前人研究結果相一致[42-43]。

該研究中真菌占微生物總數比例顯著降低，土壤中細菌與真菌數量比值越大，土壤中有機物質向無機物質轉化的越多。根際細菌數量能加速對氮素的分解和轉移，說明生物炭增加了土壤可利用的氮素營養。生物炭能夠吸附土壤中的營養物質，同時其多孔的特性可為土壤中的微生物提供棲息場所，這是生物炭初期能夠提高土壤微生物數量和活性的原因[44-45]。豆科作物的生物固氮作用增加了土壤中的氮營養，能夠為土壤微生物提供更多的氮源[46]。

4?結論

在該試驗濃度設置范圍內，生物炭有效提高黑土土壤中有機質含量29.32%;對土壤?pH?有一定的改良作用;同時對土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀的含量有顯著提高作用，整體上增強了土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖轉化酶和磷酸酶的活性，這些環境因子的改變驅動了土壤中微生物數量的變化。該試驗結果表明生物炭對東北黑土土壤具有明顯的改良效果。

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