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The Improved Remediation Effect of the Combined Use of Earthworms with Bacillus subtilis-Loaded Biochar in Ameliorating Soda Saline–Alkali Soil

  • Z. Liu
  • Y. Huang
  • Q. Li
  • L. Zhang
  • Zhenke Liu
  • Z. Zhang
  • Y. Chen
2025 - Microorganisms
Palavras-chave: Solo salino-alcalino sódico, biochar impregnado com Bacillus subtilis, frações de carbono do solo, enzimas-chave do solo, comunidade microbiana do solo
Termos de indexação: Biorremediação, condicionadores de solo, concentração de carbonatos, estresse oxidativo, áreas degradadas
 

Resumo

O pH elevado, o Na⁺ e as concentrações de (CO₃²⁻ + HCO₃⁻) são as principais características do solo sódico-salino-alcalino. As estratégias atuais para a melhoria do solo sódico-salino-alcalino geralmente envolvem o uso combinado de esterco bovino e palha de milho, a adição de biocarvão (BC) e a inoculação de Bacillus subtilis (BS). Neste estudo, o biocarvão carregado com B. subtilis (BSC) foi preparado usando uma técnica de adsorção. Foi conduzido Um experimento de incubação, os tratamentos foram os seguintes: solo sódico-salino-alcalino alterado com palha de milho e esterco bovino (T1), que foi usado como controle; T1 suplementado com minhocas (T2); e T2 suplementado com BS (T3), BC (T4) ou BSC (T5). Após 60 dias de incubação, o T5 mostrou a redução mais significativa nas concentrações de pH, ESP e (HCO₃⁻ + CO₃²⁻), com reduções de 0,24 unidades, 3,26% e 120 mg kg⁻¹, respectivamente, em comparação com o tratamento T1. O conteúdo de ácido húmico do solo, potássio disponível e nitrogênio disponível e as atividades de β-glicosidase e urease foram mais altos no T5, aumentando 33,5%, 70,1%, 26,1%, 19,0% e 17,9%, respectivamente. A análise de sequenciamento microbiano revelou que a abundância de Bacillus em T3 foi maior durante os primeiros 45 dias (2,51–3,65%), enquanto a abundância de Bacillus em T5 atingiu o pico de 3,22% após os 60 dias de incubação. O solo cultivado por 60 dias nos experimentos foi então usado para o plantio de alfafa. T5 mostrou a maior biomassa aérea e peroxidase de alfafa, aumentando 30,1% e 73,1%, respectivamente, em comparação com T1. Este estudo demonstrou que o carregamento em biocarvão é benéfico para a sobrevivência de B. subtilis no solo sódico-salino-alcalino. Quando materiais orgânicos tradicionais são usados, a combinação de minhocas e biocarvão carregado com B. subtilis alivia significativamente as restrições do solo sódico-salino-alcalino.

 

Abstract

High pH, Na+, and (CO32-+HCO3-) are the primary characteristics of soda saline-alkali soil. Current strategies for ameliorating soda saline-alkali soil often involve the combined use of cow manure and maize straw, the addition of biochar (BC), and the inoculation of Bacillus subtilis (BS). In this study, B. subtilis-loaded biochar (BSC) was prepared using an adsorption technique. An incubation experiment was conducted. The treatments were as follows: soda saline-alkali soil amended with maize straw and cow manure (T1), which was used as a control; T1 supplemented with earthworms (T2); and T2 supplemented with BS (T3), BC (T4), or BSC (T5). After a 60-day incubation, T5 showed the most significant reduction in pH, ESP, and (HCO3- + CO32-) concentrations, with reductions of 0.24 units, 3.26%, and 120 mg kg-1, respectively, compared to the T1 treatment. The content of soil humic acid, available potassium, and available nitrogen and the activities of β-glucosidase and urease were highest in T5, increasing by 33.5%, 70.1%, 26.1%, 19.0%, and 17.9%, respectively. Microbial sequencing analysis revealed that the Bacillus abundance in T3 was highest during the first 45 days (2.51-3.65%), while the Bacillus abundance in T5 peaked at 3.22% after the 60-day incubation. The soil that was cultivated for 60 days in the experiments was then used for planting alfalfa. T5 showed the highest alfalfa aboveground biomass and peroxidase, increasing by 30.1% and 73.1%, respectively, compared with T1. This study demonstrated that loading onto biochar is beneficial for the survival of B. subtilis in soda saline-alkali soil. When traditional organic materials are used, the combination of earthworms and B. subtilis-loaded biochar significantly alleviates the constraints of soda saline-alkali soil.

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