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基本參數

生物質炭為土壤微生物生長提高豐富的碳源，適宜環境和更多生存空間，對微生物物種組成、群落結構及群落功能等產生影響，土壤微生物參與或承擔了土壤中氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等生化反應過程，尤其時土壤養分的吸收、轉化和循環。生物質炭的施加直接或間接影響土壤微生物活動：（1）生物質炭可為土壤微生物生長繁殖提供適宜的水、氣、熱等環境條件，增強微生物附著，降低淋洗，且可提高部分微生物活性，增強有益微生物生長和代謝能力，間接增強土壤肥力，土壤微生物數量和種類的增加改善了土壤中菌落的組成和多樣性，進一步改善土壤微生態。（2）生物質炭中的高碳成分及鉀、鈣、鈉、磷等成分為微生物提供額外碳源和其他必要元素，促進土壤中各類參與養分循環的功能微生物生長繁殖，有助于改善土壤養分狀態。

施加生物炭可影響土壤中微生物組成及其酶活性，減少土壤中養分流失，促進氮、磷等向有效態轉化，利于植物吸收。以甘蔗渣為原料的生物質炭除了增加土壤中的微生物含量、氮含量外，脲酶和脫氫酶活性也顯著提高，促進了土壤中尿素分解成氨和脫氫反應進行。秸稈生物質炭以0、2.5%、5%的3種不同質量比添加到鎘污染土壤種，結果發現生物質炭添加顯著增強了土壤中碳循環酶、脲酶、磷酸酶、氧化還原酶的活性，在外加鎘時，添加量2.5%比添加量為0和5%時，土壤綜合酶指數分別高出16.26%及28.57%。但是各類酶的敏感度存在差異，在鎘污染土壤種生物質炭的施加最敏感的熒光素二乙酸酯水解酶及蛋白酶，而對生物質炭添加量反應最顯著的為磷酸酶。

土壤中物質和能量的吸收、轉化和利用主要通過微生物介導的系列生物化學反應完成。土壤酶是由動植物活體和微生物分泌或殘體分解而來，參與土壤中各種生化反應，如土壤腐殖質組分的合成與分解，有機物、動植物和微生物殘體的水解與轉化以及土壤中氧化還原反應。土壤酶活性反映了土壤中生化反應的活躍程度及土壤質量和養分循環狀態。生物質炭可顯著影響土壤中參與碳、氮、磷等養分循環的多種酶和微生物活性。研究表明，生物質炭添加顯著提高了土壤中的脲酶和過氧化氫酶活性，前者的酶促反應影響了土壤有機態氮向有效態氮轉化，后者影響過氧化氫分解，降低生物毒性，促進微生物代謝活動，進而增加了土壤中速效養分含量，提高土壤肥力。賀超卉等[83]研究發現，在褐土中施加生物質炭可增強還原氧化亞氮的細菌活性，促進完全反硝化。鄭慧芳等[62]研究發現，施用生物質炭增加了土壤 pH，提高了堿性磷酸酶和溶磷細菌活性，抑制了酸性磷酸酶活性，進而促進土壤中磷素的轉換和利用，使土壤中有機碳、總氮、總磷、有效磷等含量顯著提高。一方面，因生物質炭具保水保熱功能，能為生化反應提供更有利水熱條件；孔隙中的空氣為好氧反應提供了充足氧氣，一定程度上抑制了厭氧反應進行。另一方面，生物質炭對反應底物的吸附便于酶結合，利于酶促反應進行，提高了酶活性。此外，生物質炭通過改變土壤 pH 影響酶和微生物的活性，在黃土土壤中按 0、1%、3%和5%施加的 300 和 600 ℃下制得的油菜秸稈，生物炭脲酶、過氧化氧酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、脫氫酶、多酚氧化酶和蛋白酶的活性受土壤 pH 影響較明顯，呈酸化抑制、堿化激活規律。然而，如果生物質原料含過量重金屬，重金屬會富集在熱解制備的生物質炭中，引起土壤 PAHs 含量增加。當施加的生物質炭中引入過多的重金屬或 PAHs 等物質時，反而會對土壤中的酶和微生物產生一定毒害，抑制養分循環。