宁夏大学农学院顾欣教授团队在《环境科学》（2025年第46卷第4期）发表题为“生物炭影响耕地土壤微生物的研究进展”的论文，并被选为期刊封面文章。
生物炭因具备提高耕地土壤肥力、促进土壤碳封存和土壤污染物吸附等功能而备受关注。土壤微生物在维持土壤结构、营养循环、生态平衡和植物健康方面发挥重要作用。添加生物炭作用于耕地土壤和植物，其复杂关系网中都有土壤微生物的参与。
本文梳理了生物炭对耕地土壤微生物的影响，可分为直接和间接两类作用。生物炭能直接为土壤微生物提供栖息环境和养分、改变酶活性、影响信号通讯，且其中的多环芳烃等组分不利于微生物生存和代谢。另一方面，生物炭还能通过改善土壤理化性质，如孔隙度、酸碱度、团粒结构和容重等，刺激植株生长、改变根系分泌状况和富集有害物质等间接作用于土壤微生物。同时，生物炭对耕地土壤微生物的代谢活动和群落结构影响复杂，其影响趋势与生物炭的原材料性质、加工工艺和施用量等因素密切相关。据此，作者提出了制备成本低、潜在危害少和综合效益高的生物炭产品建议和未来研究方向，为生物炭的耕地土壤生态调控研究提供依据。
生物炭对土壤微生物的影响是多种作用叠加的综合效应
生物炭与土壤微生物研究领域尚有较大的研究空间
近年来，生物炭相关论文的发表量逐年增加。然而截止2022年，涉及“生物炭+土壤微生物”主题的研究仅占13.46%，在2018～2022年相关研究比例仅为1.75%。
生物炭直接影响土壤微生物
生物炭可通过多种途径直接作用于土壤微生物，其效果与原料性质及加工工艺密切相关。一方面，生物炭发达的孔隙结构能为微生物提供栖息空间，其含有的碳、氢、氮及钾、磷等元素可直接供能，表面官能团还能吸附养分，间接供微生物利用。同时，生物炭会改变土壤酶活性，并通过吸附信号分子干扰微生物间的通讯。另一方面，生物炭可通过吸附或沉淀降低重金属毒性，改性生物炭效果更优；但热解过程中产生的多环芳烃（PAHs）、稳定自由基（EPFRs）等物质可能抑制微生物生长，不同原料、热解温度下生物炭的毒性差异显著。
生物炭改善土壤特性间接影响土壤微生物
生物炭通过优化土壤理化性质间接调控土壤微生物。其多孔结构可提高土壤孔隙度、持水性，降低容重，促进土壤团聚体形成，为微生物创造适宜微环境。同时，生物炭能提升土壤阳离子交换量（CEC）和pH值，增加有机碳及速效氮、钾等养分，进而提高微生物生物量与菌群丰度。不同原料生物炭改善效果不同，如花生壳生物炭降低土壤堆积密度，桉树皮生物炭增加钙、镁含量。但当前研究多为短期实验，且区域差异较大，需进一步开展时空尺度上的广泛探索。
生物炭作用于植物根系间接影响土壤微生物
生物炭通过调控植物根系代谢与根分泌物，间接影响土壤微生物。研究发现，生物炭可改变植物激素水平，如提高脱落酸和吲哚乙酸含量，降低细胞分裂素水平，促进根系生长与氨基酸分泌；进而影响根际微生物群落功能，如提升非根际土壤丙酮酸代谢、ABC转运体功能及碳固定途径等相关微生物活性。然而，受研究方法限制，现有工作多针对作物单一生长阶段、局部根系或特定化合物层面，尚无法全面、实时地监测根分泌物变化。未来需发展土壤原位监测技术，结合分子检测法，深入揭示微生物对根分泌物的响应规律。
生物炭对土传病原菌防控的影响
生物炭可从调控致病菌与生防微生物两方面防控土传病害。对致病菌而言，生物炭或直接抑制其增殖，或通过改善土壤性质、富集有益菌间接降低病害，但施用量控制至关重要，如1%棉秆炭可能反而增加病原菌数量。对于生防微生物，生物炭可作为良好载体，凭借其多孔结构与养分供给能力，促进生防菌定殖与活性提升。然而，目前研究多集中于小规模盆栽实验，缺乏对“病原菌-生防菌-作物-土壤”互作机制的深入解析，未来仍需开展大规模田间实验。
宁夏大学农学院硕士研究生白艳为论文第一作者，顾欣教授为通讯作者。
该研究获得国家自然科学基金项目(42367016)、宁夏自然科学基金重点项目(2023AAC02019)、农业高质量发展和生态保护科技创新示范项目(NGSB-2021-10-01)的资助。
全文链接：https://www.hjkx.ac.cn/hjkx/ch/html/20250458.htm
白艳, 苏小粉, 顾欣, 张昱, 杨嘉妮, 王新谱. 生物炭影响耕地土壤微生物的研究进展[J]. 环境科学, 2025, 46(4): 2600-2610.
BAI Yan, SU Xiaofen，GU Xin, ZHANG Yu, YANG Jiani, WANG Xinpu. Research progress on the effect of biochar addition on soil microorganisms in cultived land[J]. Environmental Science, 2025, 46(4): 2600-2610.
