微生物对环境变化的响应十分敏感,极易受到温度及湿度变化、土壤复杂成分及酸碱性、土传微生物的竞争与原生动物捕食作用等的不利环境条件的影响,从而造成微生物制剂生产和应用过程中菌体生长代谢不稳定、存活期短、有效活菌数量低、应用持效时间短等问题,大大限制了实际推广应用。据最近研究表明,生物炭具有含碳量丰富、质量轻、多孔等特性,可以有效改变土壤质地、结构、密度、粒径分布及阳离子交换量等理化特性,能够增强土壤水分和养分的保持能力,是一种良好的土壤改良剂。本文以棉花秸秆为原料在400℃和600℃下高温热解制备生物炭,并用于负载枯草芽孢杆菌SL-13,探究了生物炭对菌体生长的影响,并通过不同条件的优化,得到了生物炭负载枯草芽孢杆菌SL-13的最佳条件,研究了生物炭微生物菌剂对菌体的释放效果以及菌体在生物炭中存活的时间。通过盆栽实验明确了生物炭基枯草芽孢杆菌SL-13菌剂对植物的促生效果,并通过测定土壤理化性质确定了生物炭微生物菌剂对土壤的改良效果。主要的研究成果如下:通过在液体牛肉膏培养基中添加生物炭来提高枯草芽孢杆菌SL-13的繁殖速度,傅里叶红外光谱分析(FTIR)表明,生物炭对枯草芽孢杆菌SL-13的主要吸附方式是物理吸附。扫描电镜(SEM)图像显示生物炭呈管状结构,并且管状结构的孔道在10μm左右,菌体完全能够进入至生物炭中,满足负载菌体的条件。随着生物炭颗粒尺寸的减小,细菌在生物炭上的吸附量会随之增加。生物炭中的枯草芽孢杆菌SL-13的存活数量在120 d后依然能维持在10~6 CFU/g。同时也得出生物炭基微生物菌剂对细菌具有一定的缓释效果,并且延长细菌的存活,因此生物炭是枯草芽孢杆菌SL-13较好的负载载体。通过上述最佳条件获得生物炭基枯草芽孢杆菌SL-13菌剂,并研究其对辣椒生长和土壤理化性质的影响。盆栽实验结果表明,生物炭基枯草芽孢杆菌SL-13菌剂显著提高了(P<0.05)辣椒种子的发芽率,提高了辣椒的干重、鲜重、叶片数量、叶片面积、叶绿素含量和可溶性糖含量,促进了辣椒根系的发育。由此可以说明生物炭基枯草芽孢杆菌SL-13菌剂对辣椒具有良好的促生效果。生物炭微生物制剂改善了土壤的容重(BW)、pH值和电导率(EC),提高了土壤的持水量(WHC)、有机质含量(OM)和阳离子交换量(CEC),并且减缓了盆栽土中速效氮和速效磷的降低,土壤理化性质的变化表明生物炭基微生物菌剂改善了土壤质地,并使土壤环境更有利于植物的生长。由此可以得出,生物炭基微生物菌剂中的生物炭不仅具有改良土壤,而且能够提高植物促生菌的性能,因此,生物炭微生物菌剂可以促进植物生长和改善土壤环境,是一种具有应用前景的环保材料。