蓝藻-竹基生物激发子与生物炭协同构建大豆自维持氮循环及减排增效机制研究

《Bioresource Technology》：Cyanobacterial biochar and cyanobacteria-bamboo growth elicitors for establishing a self-sustaining nitrogen cycle in soybean

本综述创新性地利用酸水解技术将蓝藻与竹粉转化为生物激发子（CGE/CBGE），结合蓝藻生物炭（CB）构建自维持氮循环系统。研究证实CBGE改性处理（LZBF）显著提升土壤全凯氏氮（TKN）、稳定有机碳（SOC），富集固氮菌（Bradyrhizobium）并同步上调反硝化与固氮基因，实现化肥替代与减排增效，为农业废弃物资源化提供新策略。

　　

Section snippets

CGE制备

蓝藻污泥（含水率90.56%；粗蛋白40.45%；藻多糖5%；粗脂肪0.26%；灰分9.6%）取自无锡藻水分离站预脱水设施。在配备电加热套的硼硅酸盐反应器中，将污泥含水率调节至98%（w/w）后进行酸热水解：初始添加草酸（2%，v/v）将pH调至0.8，后续操作详见方法部分。

植物营养素

持续的营养输入是维持土壤生态平衡的重要机制（Liu et al., 2025）。表2对比展示了CGE与CBGE的主要营养组分，包括全凯氏氮（TKN）、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^?-N）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）及有机质含量。CBGE的总营养浓度（58.02 g·kg^?1）显著高于CGE（30.87 g·kg^?1）。作为豆科作物的关键宏量元素，氮素精准调控植株生理代谢与产量形成。

Conclusions

在碳中和目标紧迫的背景下，农林废弃物的战略级资源化亟需新技术路径。本研究开创性将CBGE与CB协同应用于部分化肥替代。CGE与CBGE中的含氮有机物和生物刺激素被CB有效吸附。LZBF处理使TKN提升22.7%，同时稳定了土壤有机碳（SOC）和腐殖质水平。更重要的是，所有处理均同步上调了反硝化与固氮功能基因，构建了自维持氮循环网络，而LZBF最强效抑制了人畜植物病原菌相关基因。