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基本參數(shù)

生物炭對(duì)土壤氮循環(huán)相關(guān)微生物的影響

與土壤硝化作用及反硝化作用相關(guān)的微生物會(huì)受到土壤環(huán)境改變帶來的影響，進(jìn)而影響土壤N2O的排放。硝化作用中，主要是由氨氧化細(xì)菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）來完成氨（NH3）的氧化過程，并控制產(chǎn)生N2O。在土壤中添加生物炭會(huì)通過提高土壤 pH 值進(jìn)而引起土壤中氨氧化細(xì)菌豐度的增加，從而提高土壤的硝化速率。生物炭的多孔性使其具有強(qiáng)大的吸附能力，酚類化合物等被生物炭吸附后，促進(jìn)了硝化細(xì)菌的增長(zhǎng)，從而間接促進(jìn)了土壤的硝化作用。

反硝化作用中，作為反硝化細(xì)菌的功能標(biāo)志物硝酸還原酶基因（narG），主導(dǎo)著將NO3?催化還原為NO2?的過程，由亞硝酸還原酶催化的亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氧化物（NO2? → NO）是最關(guān)鍵步驟，該過程最為重要的功能標(biāo)記基因?yàn)閚irK和nirS基因。由一氧化二氮還原酶催化的N2O還原成N2的過程也被認(rèn)為十分重要，抑制該過程的進(jìn)行將有利于氧化亞氮的產(chǎn)生，該過程功能標(biāo)記基因?yàn)閚osZ基因。研究反硝化過程中產(chǎn)生的N2O/N2的比例及其影響因素，是解決土壤N2O排放對(duì)生物炭施加響應(yīng)機(jī)制的關(guān)鍵，并可為提高土壤氮素利用率和減少土壤N2O排放提供必要的理論依據(jù)。有研究認(rèn)為生物炭含有一些堿性灰分，可以抑制反硝化硝酸還原酶、亞硝酸還原酶和促進(jìn)一氧化二氮還原酶的活性，從而減少N2O的產(chǎn)生。有研究表明，影響反硝化作用的主要因素是有機(jī)質(zhì)以及硝酸鹽含量而不是氧氣含量，這是由于許多微生物具有周質(zhì)型硝酸鹽還原酶（Nap）的緣故。硝化作用以及反硝化作用常常發(fā)生耦合作用，二者共同影響了N2O的排放。與此同時(shí)，參與反硝化作用的種類繁多，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有80多個(gè)屬的細(xì)菌和部分古菌、真菌和放線菌都參與反硝化作用。

此外，生物炭還可通過其它途徑來影響土壤微生物活動(dòng)和土壤N2O排放。生物炭可為固氮微生物提供生長(zhǎng)繁殖的有利條件，從而進(jìn)一步誘發(fā)氮固定。對(duì)于有機(jī)質(zhì)高、氮素充足的土壤應(yīng)該使用制作溫度比較高的惰性生物炭，這樣的土壤主要靠生物炭自身的性質(zhì)來減少土壤N2O的排放。生物炭由于自身生產(chǎn)以及材料的原因，也可能產(chǎn)生一些對(duì)土壤有害的物質(zhì)，從而抑制硝化和反硝化作用。