生物炭施入对镉污染土壤酶活性的影响

酶活性是土壤肥力和质量的指标之一，在土壤养分循环中起重要作用，其活性与植物生长密切相关。脲酶是促进土壤中氮素转化的酶。过氧化氢酶可直接改变重金属离子价态以实现重金属解毒。蔗糖酶和纤维素酶是催化碳循环的酶。本研究表明，CK处理中番茄土壤中酶活性（脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和纤维素酶活性）均显著降低，而添加生物炭的处理，可消除镉对酶活性的抑制作用，并使各个酶活性显著提高。重金属镉因其高毒性会损伤细胞和使土壤微生物死亡，同时镉也会与酶巯基反应，或与底物发生螯合反应，产生与底物的竞争性抑制，进而导致酶活性下降。而生物炭可以吸附固定土壤中的镉，与重金属镉形成络合化合物，进一步降低了有效态镉含量和生物可利用度，从而减轻镉对土壤微生物的毒害作用。研究表明在镉污染土壤中添加 2%生物炭提高了过氧化氢酶活性，减少植物组织细胞膜的破裂。同时，生物炭因其自身的巨大比表面积及丰富的孔隙结构，为微生物提供良好的栖息环境，促进微生物的生长。此外，生物炭通过自身的多孔结构和较强的吸附性能，可以吸附酶促反应底物，为土壤酶提供更多的结合位点，进而提高土壤酶活性。生物炭还可通过促进水分保持，增加了土壤的孔隙度来增强酶活性。研究表明施入生物炭增加了土壤稳定的碳组分，调节了土壤水肥平衡，为酶促反应提供了充足的底物和良好的条件，进而提高了土壤酶活性。同时，pH 和土壤阳离子交换能力的提高也对酶活性有积极的影响。因此，酶活性的增强与土壤 pH 的增加，土壤养分的淋失减少及由于施用生物炭降低了镉的生物可利用度有关。此外，研究表明 1%生物炭能明显提高脲酶和过氧化氢酶活性，而 5%生物炭则使酶活性降低，主要是因为高比率的生物炭对土壤微生物产生有害影响。研究表明与 1%生物炭相比，3%生物炭显著提高了土壤的脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性，本研究结果也证实了上述的观点。在本研究中，施用生物炭确实对土壤酶活性起促进作用，但是 3%生物炭处理的土壤酶活性提高效果最为显著，表明土壤中添加 3%生物炭为较适宜的添加量。