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生物炭，又可称为生物质炭或生物焦，是由生物质在不完全燃烧情况下，高温裂解形成的一种富含碳元素、多空隙的固体物质。生物质随着温度和升温速度的变化，其热裂解产生的生物炭在数量、组成和结构都存在一定的差异。在温度相对较低时，生成过程只蒸发出部分的水、一氧化碳和氧气，生物炭中含碳量和一些营养元素含量较高，可提高土壤肥力。当加热温度提高时，生物质中的化学键会发生重排，最终生成的生物炭中C、N含量较少，同时会生成一些不容易降解的多环芳烃[4-6]。相较于低温产出的生物炭，温度高的条件下生成的生物炭拥有较大的比表面积，经常被用来作为吸附的材料，同时产生的生物炭芳香化严重，对于抵抗微生物的分解具有很好的作用[7]。
生物炭能够在一定能够程度上改善土壤的理化性质。首先，生物炭具有多孔结构和非常大的比表面积，具有较强的保水能力和营养物质吸附能力。生物炭施入土壤后，减少了土壤的容积密度，增强了土壤保水能力，其多孔结构也为土壤微生物提供了提供良好的生境。此外，生物炭的黑色表面能够吸收更多的热量加速微生物的生长和提高酶活性[8]。其次，生物炭具有较高的pH值，能够有效的改善酸性土壤的重金属污染程度，并且具有很大的阳离子交换量 [9-10]。生物炭的添加往往会显著的提高土壤pH值和CEC值，继而能减少土壤中重金属有效性，减少毒害作用。
另一方面，生物炭的添加还会关系到土壤微生物活性的变化。炭的比表面积和孔隙结构能为微生物提供了栖息地，此外生物炭对营养元素的吸附能力也为栖息在生物炭表面的微生物提供了直接的物质来源[11]。生物炭修复土壤的同时能提高土壤容积密度、pH、通气性和土壤基质内的营养物质。这些土壤理化性质的改变为微生物提供了多样化的空间和环境，有利于提高微生物丰度和活性。生物炭对土壤有益影响间接的为微生物提供更好的生境[12-13]。
生物炭由于其低廉的成本和广泛的材料来源，以及优良的钝化重金属能力和炭储备能力，大量应用于温室气体减排、污染土壤修复以及土壤改良等方面[14]。此外，重金属污染区土壤，往往土壤贫瘠，保水性差，重金属含量高，植被恢复困难。通过生物炭添加，能增加土壤肥力，改善土壤结构，固化重金属，利于植被恢复[15]。通过研究生物炭的添加对土壤理化性质和土壤微生物群落结构的影响研究，对生物炭修复重金属污染土壤的实际应用提供一定的理论和实践基础[16]。
1 材料与方法
1．1 试验材料
1．1．1 供试土壤
从南京市汤山地区菜地取0-20cm表层土壤，剔除动植物尸体及硬石子，自然风干，过2mm筛，分别用镉处理土壤，镉处理浓度：0、2、30mg/kg，干湿交替5次。
1．1．2 供试生物炭
本次试验选取两种生物炭，分别是污泥炭和秸秆炭，都是由实验室提供。
1．1．3 实验试剂
0.1mol/LNaNO3溶液、0.136mol/L重铬酸钾—硫酸(K2Cr2O7－H2SO4)溶液、0.01mol/LFeSO4溶液、0.1N高锰酸钾溶液、0.18mol/L NaOH溶液、0.11mol/L醋酸溶液、30%过氧化氢溶液、甲苯、20%蔗糖溶液、10%尿素溶液、浓硫酸、33%碘化钾溶液、25%NaCl溶液、0.1N硫代硫酸钠溶液、苯酚钠溶液、0.01mol/L盐酸溶液、0.01mol/L氯化钙溶液、1mol/L乙酸钠、1mol/L乙酸铵、99%乙醇
1．1．4 实验仪器
离心机Centrifuge 5804 R型、分光光度计、pH计、恒温摇床,源^自#751^文~论`文]网[www.751com.cn、烘箱、水浴锅、石墨消煮炉、火焰原子吸收光谱仪
1．2 实验设计