本研究在中国东北黑土区开展了为期6年的田间试验，探讨了一次性施用不同用量生物炭（0、15.75、31.5、47.25 t ha⁻¹）对土壤溶解性有机质（DOM）荧光特性及微生物群落结构的影响。研究采用三维荧光光谱-平行因子分析（EEM-PARAFAC）和高通量测序技术，系统分析了生物炭对DOM组分、荧光特征、微生物多样性及其相互关系的影响。结果表明，中等用量（31.5 t ha⁻¹）生物炭显著提高了DOM的腐殖化程度和芳香性，增强了土壤微生物群落的α和β多样性，优化了以变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）为主导的共生网络，促进了DOM转化和养分循环；而高用量（47.25 t ha⁻¹）则对微生物群落的稳定性产生负面影响。结构方程模型（SEM）进一步揭示，生物炭通过调控DOM荧光特性和微生物群落动态，间接提高了作物产量。本研究为优化黑土区生物炭施用量、提升农业效益并规避生态风险提供了科学依据。

图文摘要

01

一次性施用31.5 t ha⁻¹生物炭最有利于促进DOM腐殖化、增强微生物多样性与网络稳定性。

02

生物炭通过调控DOM荧光特性与微生物群落结构，间接提升作物产量，其中变形菌门与酸杆菌门在关键DOM转化过程中发挥核心作用。

03

过量施用生物炭（47.25 t ha⁻¹）会破坏微生物群落平衡，降低系统稳定性，提示需科学优化施用量以避免潜在生态风险。

前期的研究表明，生物炭可以调控水稻土的甲烷（CH₄）排放。然而，生物炭的导电性影响水稻土产甲烷作用的机制仍不清楚。本研究通过混合不同比例的石墨烯制备了具有不同导电性的生物炭。结果表明，在水稻土体系中添加导电生物炭，可以通过提高电子传递速率（ETR），增加CH₄产量；CH₄产量与ETR之间存在显著的正相关关系。去除水稻土中的DOM后的电化学实验表明，生物炭通过促进DOM的电子传递增强了水稻土的ETR。生物炭和蒽醌-2,6-二磺酸盐（AQDS，电化学活性DOM的模型物质）的电化学实验进一步证实，生物炭增强了AQDS的ETR，与上述结论相一致。本研究阐明了对生物炭对淹水稻田中产甲烷过程的影响机制，为优化生物炭在水稻土中的应用提供了科学指导。

图文摘要

将酒糟高附加值资源化利用有利于推动中国白酒产业的可持续发展，并减少相关的环境风险。本文以酒糟为原料，通过碳化、KOH蚀刻、水蒸气活化等工艺制备了AC-SiO₂复合吸附材料，用于吸附白酒生产异常过程中的苯甲醛，以改善白酒的香气和品质。实验结果表明，KOH刻蚀可以有效去除酒糟炭中的SiO₂，并使碳基质暴露，有利于进一步的水蒸气活化，进而使得AC-SiO₂的比表面积提高至1213.0 m²/g。水蒸气活化在SiO₂上引入了Si–OH/Si–H键，在碳表面引入了–OH/–COOH基团，并提高了吸附剂的石墨化程度。优化工艺（KOH浓度为24.8 wt%，水蒸气用量为57.8 mL，活化温度为748 ℃）后制得的AC-SiO₂对苯甲醛的去除率为68.7%。AC-SiO₂对苯甲醛的高效去除是由于AC和SiO₂组分的协同作用，使苯甲醛优先吸附在AC-SiO₂界面上：其中，碳基质通过π-π堆积与苯甲醛中苯环平面作用，而SiO₂表面的Si–OH基团则通过氢键与苯甲醛的醛基作用。本研究不仅为白酒资源利用提供了新思路，也为提升白酒质量提供了理论支撑和技术支撑，对促进白酒产业的绿色可持续发展具有重要意义。

图1   图文摘要

图2 （A）不同活化温度下KOH浓度和水蒸气用量对AC-SiO₂吸附剂的苯甲醛去除性能影响的响应面图；（B）AC-SiO₂的优化制备工艺及其对苯甲醛的吸附性能

图3 （A-E）苯甲醛弱相互作用可视化分析及AC-SiO₂吸附位点分析；

（F）吸附机理

01

KOH可以去除酒糟炭中的SiO2，增加了AC-SiO2的孔隙结构，为水蒸气活化提供了通道，进一步增大了AC-SiO2的比表面积和微孔体积。

02

水蒸气活化可在酒糟炭的C和SiO2表面引入含氧官能团，使AC-SiO2吸附剂的亲水性增强。

03

优化工艺后制得的AC-SiO2在模拟白酒和真实白酒中对苯甲醛去除率分别为68.7%和85.5%，5次循环吸附后去除率仍保持在63.4%以上。

04

AC-SiO2对苯甲醛的高效去除是由于AC和SiO2组分的协同作用，使苯甲醛优先吸附在AC-SiO2界面上。