微生物-生物炭改良盐碱土互作机制研究进展

Research progress on microbial-biochar interaction mechanisms in saline-alkali soil improvement

摘要

目的 系统梳理微生物与生物炭改良盐碱土的研究进展，阐明协同作用机制，识别潜在风险，为技术系统化构建与风险管控提供理论依据。 方法 基于文献计量方法，系统综述微生物与生物炭协同改良盐碱土的研究进展与发展趋势，重点解析其在物理结构构建、化学环境调节及生物功能强化等方面的协同机制，并进一步探讨“材料-菌种-环境-管理”协同调控中可能存在的盐分输入与微生物竞争等潜在风险。 结果 该联合策略通过生物炭提供物理庇护与电子传递通道、微生物介导盐分转化与代谢反馈，协同提升土壤功能，可显著降低盐碱土壤电导率，提高作物产量，并增强氮循环相关功能基因的丰度。 结论 微生物-生物炭联合技术是一种绿色、可持续的盐碱地治理策略，其协同机制涉及物理、化学与生物多维度作用，在实验室与田间试验中均表现出良好的应用潜力。未来应围绕组合优化、机理深化、区域适配与技术融合等方向开展研究，推动该技术的标准化与规模化应用。

Abstract

Objective The progress on microbial-biochar interaction mechanisms in saline-alkali soil improvement was systematically reviewed， in order to elucidate the mechanisms of synergistic effects， and identify potential risks， and provide a theoretical basis for the systematic development and risk management of this technology. Methods Using the bibliometric method， this study systematically reviews the research progress and development trends in the synergistic improvement of saline-alkali soil using microorganisms and biochar. It focuses on analyzing their synergistic mechanisms in physical structure construction， chemical environment regulation， and biological function enhancement. Furthermore， potential risks in the ‘material-strain-environment-management’ synergistic regulation， such as salt input and microbial competition， are discussed. Results This combined approach provides physical shelter and electron transfer channels through biochar， along with microbial-mediated salt transformation and metabolic feedback， thereby synergistically enhancing soil functions. It can significantly reduce the electrical conductivity of saline-alkali soil， increase crop yield， and enhance the abundance of functional genes associated with the nitrogen cycle. Conclusion The microbial-biochar combined technology is a green and sustainable strategy for saline-alkali land management. Its synergistic mechanisms involve multi-dimensional physical， chemical， and biological effects， demonstrating promising application potential in both laboratory and field experiments. Future efforts should continue to focus on combination optimization， mechanism elucidation， regional adaptation， and technology integration to promote the standardized and large-scale application of this technology.

Graphical abstract

关键词

微生物 / 生物炭 / 互作机制 / 协同改良 / 盐碱地

Key words

microorganisms / biochar / interaction mechanism / synergistic improvement / saline-alkali land

文献参数： 张少华， 赵欣鑫， 杨凯， 等.微生物-生物炭改良盐碱土互作机制研究进展［J］.水土保持通报，2026，46（2）：441-452. Citation:Zhang Shaohua， Zhao Xinxin， Yang Kai， et al. Research progress on microbial-biochar interaction mechanisms in saline-alkali soil improvement ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation，2026，46（2）：441-452.

盐碱地是一类因土壤盐分过度富集而抑制植物正常生长的退化生态系统^［1］，其形成过程受自然与人为因素共同驱动（图1）^［2］。全球盐碱地面积约1.38×10⁹ hm²，占陆地总面积10%以上，主要分布于澳大利亚、中亚等干旱地区。在中国，盐碱地主要分布在西北干旱区、松嫩平原和滨海地区，约占农田面积的25%^［3］。研究表明，除蒸发强烈与排水不畅等传统因素外，干旱区地下水矿化度升高与毛管水上升速率加快，低渗透性土壤质地下盐分迁移行为的变化，农业中过量施用氮肥和钠盐对阳离子交换平衡的干扰，均成为加剧土壤盐碱化的关键机制^［4］。这些过程导致土壤团聚体结构破坏、有机质流失及氮、磷、钾等养分循环障碍，最终形成以高Na⁺/Ca²⁺比，碱性增强和微生物群落结构退化为特征的退化系统^［5-6］。因此，改良盐碱土壤，不仅需降低表土盐分，更要修复结构，调控碳氮循环，重建功能微生物群落。

传统的物理与化学改良措施虽在短期内可缓解盐分胁迫，但普遍存在可持续性差和生态兼容性低的问题^［7］。深挖渗沟、客土回填等物理措施往往伴随有机质和矿物质流失且成本较高^［8-11］；磷石膏等化学调理剂虽能中和土壤pH并促进盐分淋洗，却可能引发二次盐渍化或破坏团聚结构^［12-14］。相比之下，生物改良方法依托功能微生物与植物根际互作，具有更好的系统性与环境友好性，但其应用仍面临菌剂存活率低、田间响应慢等问题^［15-17］。近年来，生物炭因其高比表面积、多孔结构及丰富官能团，被认为是一种同时具备物理改良和生态调控能力的理想材料^［18］。研究表明，经矿物掺杂或表面官能化改性的生物炭可显著提高土壤阳离子交换量，抑制Na⁺与Cl⁻活性，并有效提升土壤持水能力与作物养分利用效率。对甘肃省白银市典型盐碱土的研究表明，施用5%稻壳生物炭，经过180 d培养即可使土壤电导率降低14.2%，并将土壤阳离子交换量提高83.3%^［19-20］。微生物-生物炭联合使用是一种新型土壤改良技术。生物炭为功能微生物（如固氮菌、解磷菌和植物根际促生菌等）提供良好的栖息地与代谢界面，而微生物通过分泌有机酸和胞外多糖增强生物炭对盐离子和养分的固持能力，共同促进土壤pH调节，有机质积累及团聚体形成^［21］。已有田间试验表明，施用矿物改性生物炭并接种促生微生物，可使盐碱地作物产量提高50%以上，同时显著提升硝化、固氮等功能基因丰度，优化氮素转化途径^［22-23］。然而，目前对不同菌株-生物炭组合的长期效应、微生物群落动态演变及碳-氮循环耦合机制缺乏系统与量化的研究，制约了该技术的大规模应用。

本研究基于Web of Science和中国知网数据库对2018—2024年文献进行系统检索与筛选，通过制定严格的去重与分级筛选标准，并辅以引用频次与期刊影响力等多维度评估，以核心文献集作为分析基础，揭示该领域全球研究格局与发展趋势。重点阐释微生物-生物炭在物理结构构建、化学环境调节与生物功能强化3个层面的协同效应，深入探讨孔隙定殖选择性与微生物间直接电子传递等微观机制，进而构建“材料-菌种-环境-管理”四维调控框架，系统评估盐分输入与微生物竞争等潜在风险并提出相应对策。同时，融合文献计量与微观机制阐释，揭示跨尺度互作过程，提出四维调控策略，系统辨析生物炭类型与土壤质地的差异化响应机制，旨在为盐碱地绿色修复提供理论支撑与精准实践路径。

1 研究方法

本研究以“微生物协同生物炭改良盐碱地”为主题，基于Web of Science核心数据库 （WOS）和Chinese National Knowledge Infrastructure （CNKI）数据库，结合可视化分析软件VOSviewer，分析近年来国内外微生物协同生物炭改良盐碱地研究领域的现状、热点分布及发展趋势。WOS核心数据库检索式设为TS=（“bioactive carbon” or “bio carbon” or “biochar” or “bio charcoal” or “biological activated carbon” or “biological carbon” or “biomass” or “charcoal”）and TS=（“microorganism” or “microbe” or “microbiology” or “microbial” or “bacteria” or “germ” or “tiny organism”） and TS=（“alkali saline” or “alkali soil” or “alkaline land” or “alkaline soil” or “alkali saline soil” or “alkali salinity” or “coastal saline soil” or salin* or alkali* or “salt affected land” or “salt alkali soil” or “salt alkaline soil” or “salty soil” or “seashore saline land”），CNKI数据库检索式设为SU=（盐碱地+盐碱土壤+土地盐碱化+盐渍土+滨海盐土） * （修复+改善+治理+恢复）。通过制定严格的去重、标题/摘要及全文三级筛选标准，并依据引用频次、期刊影响力及研究深度等多维度指标，从初始检索文献中遴选出本领域的核心文献。检索时间跨度为2018—2024年，共检索到3 533篇英文文献和1 187篇中文文献（图2a）。分析表明，关于盐碱地改良领域国内外研究的文献年发文量呈现逐年上升趋势，WOS （图2b）年度发文量逐年攀升，2021年后增长斜率明显加大，饼图显示中国发文占比最大，美国、印度等次之。同时累计被引近年快速抬升，显示该议题已进入高关注与高扩散阶段。近3 a中国与部分亚洲国家的增长更为显著，说明应用导向与工程化课题（如盐碱地改良、生物炭与微生物联合调控）在亚洲农业-环境场景中快速拓展。CNKI国内年度发文亦稳步上升，并在2021年后出现阶梯式放大（图2c）。

采用VOSviewer软件分析Web of Science核心数据库 （WOS），绘图设置关键词最低出现频率为20，得到352个高频关键词（图3a，3b），设置CNKI数据库关键词最低出现频率为5，得到97个高频关键词（图3c，3d）。

综合WOS与CNKI数据库的关键词共现与时间演化结果可以看出，盐碱地治理与生物炭-微生物相关研究经历了由理化改良措施与生态机制探索，逐步发展到材料功能化、微生物群落调控及区域综合治理的演进过程。研究热点主要涵盖土壤有机质转化与碳氮循环、生物炭改性与土壤质量提升、植物-微生物互作及盐胁迫缓解机制以及废弃物资源化与能源转化。早期研究偏重土壤理化性质与改良剂应用，中期逐渐转向生物炭与植物修复结合，近年则聚焦于PGPR等功能微生物、区域尺度生态治理（如黄河流域）及废弃物能源化利用。

值得注意的是，尽管生物炭在盐碱地改良中发挥着积极作用，然而部分研究指出其存在潜在负面效应，例如生物炭制备过程中可能携带的多环芳烃、重金属等污染物若未经充分处理，易对土壤生态系统造成二次伤害；此外，过量施用高pH值生物炭可能进一步加剧碱性土壤的碱化问题。另一方面，生物炭对不同类型的盐碱土壤存在显著差异化响应，在黏性土壤中，生物炭主要通过改善团粒结构、提高孔隙度缓解板结；而在砂质土壤中，则侧重增强保水保肥能力，但其对盐分离子的吸附固定效果可能因土壤质地而异，这一差异在当前研究中尚未得到系统评估，未来需结合土壤与离子特异性进行精细化的调控。

对比中外研究差异，国际研究强调机理探索与跨学科拓展，关注微生物过程、生物炭功能化及清洁能源转化；而国内研究则突出工程措施与区域战略结合，体现出应用导向与政策驱动特征。未来研究将沿着“材料功能化—微生物精准调控—区域综合治理—碳中和战略衔接”的路径持续深化，展现出由基础研究到工程实践的多维度融合趋势。

2 盐碱地的生物改良机理

微生物改良盐碱地的作用机制涉及对土壤理化性质的调节、植物生长的促进以及植物抗逆性的增强等方面。常用的微生物改良手段包括施用微生物菌剂、微生物肥料，或通过构建复合微生物群落实现协同改良^［24］。微生物菌剂通过多途径改善盐碱土壤环境与作物生长条件^［25］，其核心机制是通过固氮和有机质分解提高氮及可溶性磷、钾含量，将难溶性矿物转化为可吸收养分，并分泌有机酸、多糖及生长促进物质，降低土壤盐碱度、增强有机质积累和改善结构稳定性^［26］。部分耐盐碱功能菌（如固氮菌和溶磷菌）不仅能够优化土壤养分供应，还可与植物根系形成互利共生体系，增强植物在盐胁迫条件下的养分吸收与抗逆能力，进而有效促进作物生长并推动盐碱土壤的生态修复^［27］。耐盐碱功能菌株通过多维度协同机制构建起高效生态适应体系，例如，Halomonas和Bacillus等耐盐菌可利用Na⁺/H⁺逆向转运蛋白系统，实现胞内离子稳态，并分泌胞外多糖固定根际Na⁺；解磷菌Pseudomonas则通过分泌有机酸中和碱性离子、活化磷素；而固氮菌与蓝藻能显著提升土壤氮含量。在土壤结构方面，耐盐真菌Aspergillus等可通过其代谢产物及菌丝网络促进团聚体形成并提升阳离子交换量。表1系统总结了这些功能微生物的核心作用机制及其代表性菌株。此外，微生物-植物互作还能协同激活植物的抗氧化酶系统，构建起从离子平衡到生态改良的多级防护体系（图4）。

基于此，微生物改良已从依赖传统分离筛选，发展为结合宏基因组学直接解析不可培养微生物的耐盐基因簇（如nhaA， otsA），并开始利用CRISPR/Cas等基因编辑手段定向强化菌株的盐碱耐受性与定殖效率，从而显著提升了生物改良的精准性与有效性。

3 生物炭改良盐碱地效应机制与微生态调控途径

3.1 生物炭的特性及其改良机制

生物炭是通过在缺氧条件下热解动植物残体制得的碳质材料，其孔隙结构和比表面积受制备方法和原料的影响^［33］。热解温度从300 ℃升至700 ℃，可使木质生物炭的比表面积从约50 m²/g急剧增大至300 m²/g以上，同时微孔容积增加逾5倍。然而，高温虽能提升孔隙率，却减少了表面羧基等酸性官能团，并增加了灰分中CaO， MgO等碱性组分（灰分含量由5%增至20%以上），导致生物炭pH值升高^［34-35］。高比表面积和孔隙率有利于改善土壤通气性与保水能力；丰富的表面官能团（如羟基、羧基，含量可达1.5~4.5 mmol/g）赋予其调节土壤pH和离子交换的能力（CEC可达10~50 cmol/kg）；所含的K， Ca， Mg， P等矿质元素（总量可达100 g/kg）可补充土壤养分。此外，其自身具有一定的导电性，可作为天然电子导体，为土壤微生物间的直接电子传递提供通道，从而显著增强微生物群落的代谢效率与协同作用^［36］。在改良过程中，生物炭通过孔隙结构改善土壤通气性和透水性，其表面官能团（如羧基和酚羟基）可通过吸附交换氢离子或氢氧根离子以调节土壤pH值。它还能吸附钠离子等阳离子，降低土壤盐分；同时解吸钾、铵等养分离子，实现缓释供肥；并可固定磷元素，减少流失，在作物生长过程中逐步释放^［37］。以往研究指出，生物炭在一定浓度范围内增加了土壤养分含量，提高了根际土壤酶活性，改变微生物群落结构与代谢，促进微生物与植物相互作用，缓解盐碱胁迫^［38］。

生物炭改良盐碱地主要通过物理、化学与生物三重机制协同作用。在物理层面，生物炭具备高比表面积与丰富孔隙，可显著优化土壤结构，提升通气性与保水能力；化学机制表现为缓冲土壤pH值、提高阳离子交换容量，并促进有机质积累，从而改善土壤养分环境；生物作用机制是生物炭为微生物提供了良好的栖息环境和营养来源，增加了微生物的数量和多样性，改善微生物的群落结构，增加了土壤酶活性，有助于作物的吸收利用。

3.2 生物炭的生态风险与改性调控策略

常规生物炭在盐碱地改良方面可能具有一定局限性。例如，碱性生物炭的使用可能导致土壤pH值进一步升高，加剧碱化，影响微生物信号传递，降低NH₄⁺，Fe， Mn， Zn等养分的有效性，甚至活化某些重金属（如Cr），增加生态风险；若灰分中含可溶性盐（如K⁺，Na⁺）^［39］，还可能加重盐渍化。其次，生物炭作为外源添加物，其应用潜藏多维生态风险，对微生物生态安全的扰动值得关注。首先，生物炭自身可能是污染物的载体，若原料为畜禽粪便、污泥等，其在热解过程中易富集重金属（如Cu，Cd）^［40］；制备温度与控制条件不当也可能形成多环芳烃、环境持久性自由基等有机污染物，直接对土壤微生物产生毒害，抑制其活性并导致群落结构向耐污型演替^［41］。其次，生物炭的输入可能改变土壤中现有污染物的环境，例如低温生物炭因溶解性有机碳含量较高，可能通过竞争络合或解吸作用，活化土壤中原有的重金属（如Cu， Cd），增强其对微生物的胁迫。此外，生物炭虽能固持盐分离子，但其强吸附性也可能“锁闭”土壤中农药、抗生素等有机污染物，干扰土著微生物的降解过程，抑制氮磷循环相关功能基因的表达。在生态层面，外源功能菌剂的引入虽旨在强化修复功能，但可能与土著微生物在养分、生态位上形成激烈竞争，过度优势定殖可能导致本地物种多样性下降与微生物网络结构失衡。在砂型盐碱地中，生物炭可能破坏土壤团聚结构，增强风力侵蚀，吸附有限养分造成竞争，甚至微小颗粒迁移可能带来地下水污染风险。

总体而言，应选择低温制备的中性或低pH生物炭，控制施用量，并配合有机肥或酸性改良剂使用^［42］。相比之下，改性生物炭在盐碱地改良中展现出更大优势。经酸改性后，生物炭的pH值可从10.0降至6.5~7.5；负载铁氧化物等改性方法能将其对Na⁺的吸附容量从20 mg/g提升至50 mg/g^［43］。相较于普通生物炭，磁性生物炭能额外使盐碱土壤的淋溶速率提高15%~25%，阳离子交换容量提升10%~20%，进而更显著地促进作物生长^［44］。未来需综合考虑更多潜在影响因素以提升生物炭改良盐碱土壤的效果。

生物炭改性可以通过精准调控其表面性质，从而引导微生物群落组装与功能表达。表2中，不同改性策略各具特点，酸/氧化改性通过增加含氧官能团和降低pH值，为微生物创造适宜定殖的化学环境；金属/矿物负载在增强盐离子吸附的同时，其导电性提升，促进了微生物间的电子传递；物理活化通过大幅增加比表面积，主要从物理空间维度优化微生物栖息环境；而生物改性则通过预负载功能菌株实现“精准接种”。这些方法通过物理富集、化学趋化与能量代谢等多维度协同，共同驱动微生物群落的定向组装，最终实现土壤生态功能的精准提升。

3.3 微生态调控与抑盐机理

生物炭的孔隙结构不仅是物理栖息地，更是一个复杂的微生态环境，直接影响着微生物的群落结构、空间分布和功能。生物炭的多孔结构可以通过微观界面互作，精准调控微生物的定殖与代谢。生物炭的孔径分布（微孔<2 nm，介孔2~50 nm，大孔>50 nm）构成了第一道物理选择屏障。细菌细胞通常介于0.2~2 μm之间，无法进入微孔和大部分介孔，主要定殖于大孔和部分较大的介孔中^［45］。这种尺寸匹配性决定了生物炭的孔隙结构对微生物群落具有选择性富集作用。其大孔和介孔凭借尺寸匹配效应和表面粗糙度为微生物提供物理锚定点与抵御环境胁迫的微庇护所，SEM图像清晰地呈现了微生物在孔隙内部的富集现象（图5）。另外，巨大的比表面积可有效吸附营养物质及信号分子，形成局部“营养热点”，同时其导电性介导了微生物间的直接电子传递，显著增强代谢效率^［46-47］。因此，生物炭不仅是微生物的物理栖息地，更是调控群落结构与功能活性的微生态反应器。

微生物分泌的胞外多糖（EPS）通过物理阻塞与化学作用双重机制抑制盐分迁移。其高分子凝胶网络可有效堵塞土壤毛细管和生物炭孔隙，阻隔水分上行路径。

在分子层面，EPS富含的羧基（-COOH）、羟基（-OH）等负电官能团通过离子交换（如Na⁺与H⁺/Ca²⁺交换）和络合作用特异性吸附Na⁺，将其固定于生物膜基质中。同时，EPS增加土壤溶液黏度，减缓盐分扩散。这种微观层面的物理封堵与分子固定协同作用，有效破坏了盐分随水分上升的毛细通道，从根本上抑制了表土盐分积累^［48］。

4 微生物-生物炭协同改良体系的构建与应用

4.1 协同增效的多维度互作机制

微生物协同生物炭改良盐碱地主要涉及物理结构改善、化学环境调节、生物功能强化等作用机制（图6）。

（1） 物理结构改善。生物炭的多孔结构为微生物提供栖息空间，可缓解高盐、高pH对微生物的直接胁迫；生物炭增强土壤透气性和保水性，改善微环境，促进微生物的生长和活动；生物炭表面负载的有机碳可作为缓释碳源，支持寡营养型微生物生长，丰富土壤微生物群落组成。

（2） 化学环境调节。生物炭通过表面官能团吸附Na⁺，Cl⁻等离子，降低土壤溶液渗透压和电导率。若生物炭原料本身含有大量可溶性盐（如畜禽粪便、污泥等）或呈强碱性，则短期内可提升土壤盐度和pH，存在加剧盐碱化的风险，故需依据土壤本底性质审慎选择原料与施用量。生物炭的碱性可中和酸性盐碱土，或通过吸附作用缓解强碱性土壤的负面影响。生物炭负载的有机碳和矿质养分逐步释放，可与微生物代谢协同提升土壤肥力^［49］。

（3） 生物功能强化。功能微生物（如耐盐根瘤菌、解磷菌、产胞外多糖菌等）通过固氮、溶磷、分泌有机酸等作用，促进盐分淋洗和养分活化；外源功能菌群的引入可能与土著微生物发生养分和生态位竞争，但生物炭所提供的多样化微栖息域有助于缓和此类竞争，促进共生与功能互补，驱动群落向有益方向演替^［50］。生物炭的导电性可介导微生物间的直接电子传递。有研究表明^［51-52］，生物炭可通过激活群体感应信号（AHLs总量提升约2.7倍）显著强化种间电子传递过程，具体表现为促进胞外聚合物分泌（TEPS从31.51 g/L增至52.41 g/L）并增强其电子交换能力（INT-ETS活性提升约21%），同时富集电活性菌群如Geobacter（相对丰度从2.21%增至4.91%）和Methanosaeta（从54.69%增至55.60%），从而系统优化胞外呼吸过程，加速还原性代谢反应（如反硝化、硫酸盐还原），此外，生物炭可促进微生物分泌EPS，并通过其高分子凝胶网络堵塞土壤毛细管，物理阻隔盐分随水分上行，同时EPS富含的羧基、羟基等官能团通过离子交换与络合作用特异性吸附并固定Na⁺，使根际游离钠离子浓度显著降低，有效抑制表土盐分积累。这些协同作用可显著降低土壤中盐分和毒素的浓度，结合生物炭对土壤保水保肥能力的改善效应，有效增强了植物-微生物共生系统的稳定性与生态功能。

4.2 关键影响因素与四维调控策略

微生物协同生物炭改良盐碱地的效果受多种关键因素调控（图7）。

（1） 生物炭特性。木质类生物炭孔隙率高，盐分含量低，利于吸附盐分和微生物定殖；秸秆类生物炭矿质养分丰富但孔隙易塌陷，需改性提升稳定性；低温生物炭吸附能力强，高温生物炭稳定性高但吸附能力较差；酸/碱改性或负载纳米材料可增强生物炭离子交换能力。原料选择是控制盐分引入风险的关键，宜选用低盐木质原料，避免使用粪肥、污泥等高盐物料。

（2） 微生物种类与活性。需根据具体环境选用特定功能菌种，如高盐环境选用嗜盐菌，耐盐菌和固氮菌需与土壤类型匹配；外源功能菌与土著微生物的共生、竞争关系直接影响修复进程，可通过配施有机肥缓解初期养分竞争，并选用本土化功能菌剂提升定殖成功率，需动态监测与评估。

（3） 土壤环境与气候条件。硫酸盐型盐碱土宜采用Fe³⁺改性生物炭联合硫酸盐还原菌，氯化物型盐碱土需用阴离子交换树脂改性生物炭；干旱区生物炭可保水，但应避免深层施用；季风区生物炭可延缓盐分表聚，但需防止菌剂流失。实现高效的微生物-生物炭协同改良，需建立“材料-菌种-环境-管理”四维调控体系：原料适配，根据盐碱类型选择生物炭原料与改性方法；功能强化，开发耐盐基因工程菌与智能响应型生物炭；精准施用，结合物联网传感器网络实时监测土壤参数，指导精准施用；风险管控，建立健全生物炭-微生物制剂的生态安全标准。

4.3 应用现状与发展趋势

微生物协同生物炭改良盐碱地在不同区域已展现出良好效果。在中国滨海地区，采用真菌衍生生物炭联合耐盐细菌，显著提升了根际微生物多样性、酶活性及植物生化指标，有效促进了盐碱地修复进程^［53］；在中国亚热带地区，微生物改性生物炭与矮竹联用显著改善了土壤酸碱度、盐分和养分，优化了微生物群落结构，同时提升了植物抗氧化能力和生物量，促进了盐碱土改良和植物生长^［54］；同时，土著功能菌与生物炭的结合显著提升了土壤肥力，其中生物炭有效促进了微生物定殖，协同效应突出^［55］。在印度，稻秸生物炭结合细菌-蓝藻固定技术有效改善了土壤理化性质（如磷酸盐溶解性、电导率、pH值、总有机碳含量等），强化了改良效果^［56］。此外，生物炭与化学药剂的组合修复可调节土壤pH、电导率，促进土壤团聚体形成，提升土壤氮磷含量及酶活性，有助于改善微生物群落结构，促进作物健康生长^{［21，57］}。

微生物协同生物炭改良盐碱地技术已有较多应用研究，但其改良效能的长期稳定性及相关技术仍需进一步优化。未来的发展趋势主要集中在以下几个方面。

（1） 优化组合与定制化方案。深入探究不同微生物菌株、生物炭原料及制备工艺（如改性处理）对改良效果的影响，开发针对特定盐碱类型（如硫酸盐型、氯化物型）和环境条件的定制化改良方案。

（2） 协同机理深化。深入研究微生物与生物炭在微观尺度的互作机制，包括孔隙定殖选择性、电子传递过程及其对土壤微生物群落结构与功能基因（如氮循环相关基因）的影响，从分子层面完善理论框架。

（3） 推动区域适配与技术融合。开展多区域、多类型盐碱地的田间验证与适用性评价，推进该技术与植物修复、智慧农业（如精准灌溉与土壤监测）等体系的集成，推动盐碱地治理从单一修复向综合利用（如安全农产品生产与生态养殖）转型。

5 结论

微生物-生物炭联合改良技术是一种绿色、可持续的盐碱地治理策略，通过整合微生物的代谢活性与生物炭的物理化学特性，可显著提升土壤改良效果。一方面，生物炭的多孔结构和优良吸附性能可有效改善土壤理化环境；另一方面，功能微生物通过代谢活动驱动盐分转化与养分循环过程。二者协同作用不仅可以改善土壤结构与微生态功能，还能显著提升土壤肥力并促进植物生长，该技术在实验室与田间试验中均表现出良好的应用潜力。然而，需注意生物炭的潜在负面效应，如原材料来源及热解条件可能导致生物炭中残留重金属或多环芳烃等污染物，施用量过高可能影响土壤透气性与微生物活性；此外，生物炭在黏性土壤中可能加剧排水障碍，而在砂质土壤中则因吸附力强导致养分滞留，影响作物利用。微生物-生物炭联合改良技术仍面临菌剂稳定性不足、成本控制及长期生态风险不确定等挑战。

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基金资助

陕西省自然科学基础研究计划项目“微生物矿化介导地下水铁锰砷自固定机理研究”(2024JC-YBQN-0255)

陕西省秦创原引用高层次创新创业人才项目(QCYRCXM-2023-062)

陕西理工大学科学研究资助项目(SLGRCQD019)

陕西省科技创新团队项目(2025RS-CXTD-040)