施肥是一种重要的土壤改良措施，能够改善土壤物理结构、调整化学性质、优化土壤微生物群落结构，从而满足植物的养分需求。然而，过度施肥或不合理使用肥料，会降低养分利用效率，引发严重的环境问题，这一现象已逐渐受到世界各国的关注。氮磷钾是作物生长所必需的元素，大量的氮磷钾肥被用于生产中。然而，传统肥料存在养分释放快、流失严重等问题，难以满足植物生长的需求。为了克服常规肥料的缺点，生物炭基缓释肥的研制与优化受到全球的关注。与传统肥料相比，炭基缓释肥释放养分的速率低，延长了植物吸收养分的有效性，并减少了养分向环境中的流失，具有显著优势。
基于此，本研究通过耦合生物炭、木醋液和芽孢杆菌，创制了一种新型生物炭基菌肥，解析了其养分缓释特性，阐明了炭基菌肥施用后土壤微生物群落结构的变化规律。研究结果表明，新型炭基菌肥含有丰富的-OH等基团，可有效提升氮磷钾养分的缓释效果。其中，当木醋液和芽孢杆菌以1：1的比例添加至生物炭中时，可显著提升土壤微生物群落结构的多样性。该研究结果为林业废弃物的高值化利用和炭基菌肥的实际应用提供了理论基础。
相关研究结果以题为“Modified biochar-immobilized Bacillus spp. for the release of nutrients and its response to soil microbial community activity and structure”（https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120466）发表于《Industrial Crops and Products》（中科院一区Top期刊， IF=5.6）。我所成洁助理研究员为第一作者，刘蕾副研究员为通讯作者，孙启武研究员参与并指导研究工作。该研究得到“十四五”国家重点研发计划专题“杉木人工林生态化学计量与养分均衡调控技术（2023YFF1304404）”和国家自然科学基金青年科学基金“微生物介导的耦合改性生物炭基肥对温室气体的减排效应及机理（42407194）”的支持。（成洁、刘蕾/林业所）
图1. 生物炭基微生物肥料的合成工艺
图2. 芽孢杆菌改性生物炭对土壤养分释放和土壤微生物群落的影响