【正文】 土壤微生物量，土壤中的微生物群落組成結(jié)構(gòu)和土壤酶活性會有明顯的變化[15]。同時，研究發(fā)現(xiàn)添加生物炭后，微酸性土壤和堿性土壤中的微生物量碳含量能夠得到提升[8]。但也有研究表面，在土壤中添加生物炭會明顯地減少土壤微生物量碳含量，但對其氮含量影響不明顯[16]。與此同時，在土壤中添加生物炭會對菌根真菌產(chǎn)生積極的影響，使菌根真菌的豐度有所增加，促進(jìn)菌根真菌對植物根部的侵染[17]。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國是個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)廢棄資源豐富，但對生物炭的研究相對于國外起步較晚，尤其是生物炭關(guān)于對施用有機(jī)肥土壤中重要酶活性影響的方面。國內(nèi)也有做過關(guān)于生物炭的類似研究，發(fā)現(xiàn)在土壤中施用生物炭后土壤微生物量碳水平得到了顯著提高，且其對土壤微生物量碳的影響隨生物炭的施用量增加而增大[11]。與此同時，也有深入細(xì)化地研究：在土壤中施用生物炭可對玉米、小麥等作物產(chǎn)生積極的影響，能夠增加土壤中主要微生物的數(shù)量[12]；但在土壤中施用高量（5%)生物炭對植物生長可能會有抑制作用[19]。但目前中國關(guān)于生物炭在土壤酶影響方面的研究，所做的實驗是相對較少，主要還是針對國外所做的成果進(jìn)行研究和歸納。中國在生物炭對土壤酶活性影響的研究還有很大的空白需要去填補(bǔ)。 研究的目的與意義測定不同量生物炭對施用有機(jī)肥的磚紅壤中重要酶活性的變化情況，探索適量生物炭對磚紅壤中重要酶活性的積極影響。 研究的意義近幾年，生物炭作為新型環(huán)保類資源引起廣泛關(guān)注，在改良土壤、減排溫室氣體和修復(fù)受污染環(huán)境等方面都有著相當(dāng)大的應(yīng)用潛力。目前生物炭在環(huán)境、生態(tài)等領(lǐng)域作用機(jī)理的基礎(chǔ)研究方面鮮有報道，還缺少大規(guī)模試驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的支持，在土壤生境中的地位與作用方面的研究才剛剛起步，具體的作用機(jī)理與貢獻(xiàn)還不清楚，尤其是在國內(nèi)，亟待加強(qiáng)生物炭在土壤方面的基礎(chǔ)理論和研究技術(shù)，拓寬研究領(lǐng)域。本文以水稻秸稈為原材料制成生物炭，探索不同量生物炭對施用有機(jī)肥的磚紅壤中重要土壤酶活性的影響，為生物炭在農(nóng)業(yè)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)過程中的應(yīng)用提供理論依，為深入研究生物炭對土壤酶的影響提供參考。 研究內(nèi)容與技術(shù)路線 研究內(nèi)容本次實驗研究生物炭對施用有機(jī)肥土壤重要酶活性的影響，因此將實驗分為三個方面進(jìn)行，每個方面分為5組進(jìn)行，每組重復(fù)三次。土壤預(yù)培養(yǎng)時間共計50天，在培養(yǎng)開始后的第10天、第20天、第35天、第50天分別測定實驗土壤中重要酶活性的變化情況。第一方面：測定在不同量生物炭下土壤過氧化氫酶活性的變化情況。通過向預(yù)培養(yǎng)的不同組土壤中注入等量的H2O2溶液，采用滴定法，計算培養(yǎng)液中剩余H2O2量，測定不同時刻土壤中過氧化氫酶活性的變化情況。第二方面：測定在不同量生物炭下土壤脲酶活性的變化情況。通過向預(yù)培養(yǎng)的不同組土壤中注入等量的尿素溶液并都加入檸檬酸緩沖液和甲苯。在恒溫條件下培養(yǎng)5h。通過銨氮生成法計算培養(yǎng)液中尿素含量，測定不同時刻土壤中脲酶活性的變化情況。第三方面：測定在不同量生物炭下土壤蔗糖酶活性的變化情況。通過向預(yù)培養(yǎng)的不同組土壤中注入等量的蔗糖溶液并都加入磷酸緩沖液和甲苯。在恒溫條件下培養(yǎng)24h。通過3,5二硝基水楊酸比色法計算培養(yǎng)液中葡萄糖含量，測定不同時刻土壤中蔗糖酶活性的變化情況。整合三方面的實驗數(shù)據(jù)，通過Excel作圖，研究在不同量生物炭下施用有機(jī)肥土壤中重要酶的活性情況，探索生物炭對土壤和土壤酶產(chǎn)生積極影響的最適量。23分組注入尿素溶液、檸檬酸緩沖液、甲苯培養(yǎng)50天，定時補(bǔ)水，在第350天測定酶活性變化分組注入蔗糖溶液、磷酸緩沖液、甲苯取液顯色數(shù)據(jù)測定及處理37℃恒溫中培養(yǎng)24h測定土壤蔗糖酶活性滴定分組注入H2O2測定過氧化氫酶活性測定土壤脲酶活性原料制備水稻秸稈烘干、粉碎、制炭、過篩磚紅壤風(fēng)干、過篩有機(jī)肥烘干、粉碎、過篩分組培養(yǎng)土壤中加入2%有機(jī)肥和5%生物炭土壤中加入2%有機(jī)肥和2%生物炭純土壤培養(yǎng)，不加有機(jī)肥，不加生物炭土壤中加入2%有機(jī)肥，不加生物炭土壤中加入2%%生物炭38℃恒溫下培養(yǎng)5h取液顯色數(shù)據(jù)測定及處理分析數(shù)據(jù)，篩選單位土壤最適生物炭施用量 技術(shù)路線2 實驗部分 實驗材料的準(zhǔn)備實驗主要研究添加不同量水稻秸稈生物炭對施用有機(jī)肥料的土壤中重要酶（蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶）活性的影響。因此，采集三亞常見的新鮮廢棄水稻秸稈，經(jīng)過進(jìn)一步的處理制作本實驗的生物炭并做好密封保存以備后續(xù)實驗進(jìn)行。有機(jī)肥？整個實驗涉及到的土壤為磚紅壤，該種土壤質(zhì)地偏砂且粘重，粘粒含量高達(dá)60%以上，呈酸性至強(qiáng)酸性反應(yīng)，海南經(jīng)濟(jì)作物地區(qū)主要為磚紅壤地區(qū)，便于實驗進(jìn)行。 生物炭的制備將采集后的水稻秸稈在6070℃條件下恒溫烘干12小時，烘干后的水稻秸稈通過粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。把馬弗爐調(diào)整到500℃，將粉碎后的水稻秸稈粉碎干粉放入鐵盒中，放入馬沸爐中加熱分解。當(dāng)馬弗爐中溫度升高到指定溫度開始計時，2h后停止加熱，將鐵盒取出并自然冷卻到室溫。用粉碎機(jī)粉碎生物炭，生物炭粉碎干粉過60目篩，在塑封袋中儲存?zhèn)溆谩?有機(jī)肥的處理將有機(jī)肥料在6070℃條件下恒溫烘干，通過粉碎機(jī)粉碎，過60目篩，在塑封袋中儲存?zhèn)溆谩?土壤的處理方法將采集回來的土壤風(fēng)干，過2mm土壤篩，儲存?zhèn)溆谩?實驗方法 生物炭對土壤過氧化氫酶活性影響測定 實驗設(shè)置實驗使用一種土壤（磚紅壤），設(shè)置三個實驗組（低生物炭組：培養(yǎng)一定量的土壤，含有一定量的有機(jī)肥和少量的生物炭；中生物炭組：培養(yǎng)等量的土壤，含有等量的有機(jī)肥和中量（2%)的生物炭；高生物炭組：培養(yǎng)等量的土壤，含有等量的有機(jī)肥和高量（5%)的生物炭），一個純土壤組（添加等量土壤但不添加任何有機(jī)肥和生物炭），一個無生物炭組（添加等量土壤和有機(jī)肥但不添加任何生物炭），每組實驗重復(fù)3次，共35n個樣。實驗共采集生物炭樣本1種，所以本實驗共351=15個樣。實驗需要重復(fù)3次。 土壤預(yù)培養(yǎng)實驗將所需土壤的含水量調(diào)整到約田間持水量的60%（一般加水量為土壤量的15%到20%之間，以不粘結(jié)但很濕潤為準(zhǔn)），將土壤容器用塑料薄膜封蓋以免水分過快損失，將塑料薄膜用針扎一些小孔，以保持氣體流通，保證土壤重要酶的活性。每隔3天，補(bǔ)水一次。按照各要求處理，將一定量土壤、所需有機(jī)肥及生物炭混勻，做好補(bǔ)水（即補(bǔ)充所加入的干燥有機(jī)肥和生物炭所需的水量），放入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行培養(yǎng)。 溶液配制酶促反應(yīng)試劑的配制：準(zhǔn)確量取1ml的30%H2O2溶液，放入100ml的容量瓶中，稀釋至100ml，并定溶。雙氧水在常溫下易分解成H2O和O2，故該溶液需要現(xiàn)配現(xiàn)用。 處理設(shè)置及檢測在實驗開始前，測定預(yù)培養(yǎng)土壤的過氧化氫酶活性，代表土壤酶活性的初始值。在培養(yǎng)開始后的第10天、第20天、第35天、第50天測定土壤過氧化氫酶活性。純土壤組處理：培養(yǎng)一定量的純土壤，不加任何有機(jī)肥和生物炭。稱取5g土壤，置于150ml三角瓶中，%過氧化氫。破碎大顆粒后，密封處理，室溫下振蕩培養(yǎng)。無生物炭組處理：培養(yǎng)等量的土壤，含有2%的有機(jī)肥培養(yǎng)，不加生物炭。稱取5g土壤，置于150ml三角瓶中，%過氧化氫。破碎大顆粒后，密封處理，室溫下振蕩培養(yǎng)。低生物炭組處理：培養(yǎng)等量的土壤，含有2%%的生物炭。稱取5g土壤，置于150ml三角瓶中，%過氧化氫。破碎大顆粒后，密封處理，室溫下振蕩培養(yǎng)。中生物炭組處理：培養(yǎng)等量的土壤，含有2%的有機(jī)肥和2%的生物炭。稱取5g土壤，置于150ml三角瓶中，%過氧化氫。破碎大顆粒后，密封處理，室溫下振蕩培養(yǎng)。高生物炭組處理：培養(yǎng)等量的土壤，含有2%的有機(jī)肥和5%的生物炭。稱取5g土壤，置于150ml三角瓶中，%過氧化氫。破碎大顆粒后，密封處理，室溫下振蕩培養(yǎng)。對照組處理：取一個空白三角瓶，不加入土壤，%過氧化氫，作為對照。密封處理，室溫下振蕩培養(yǎng)。，做如下處理：培養(yǎng)結(jié)束后，立即向各三角瓶中注入5ml mol/L的硫酸終止反應(yīng)，過濾。取濾液，用對照組做標(biāo)準(zhǔn)H2O2含量，測定各實驗組H2O2含量。過氧化氫酶活性采用單位時間（min或h）單位質(zhì)量土樣催化分解的H2O2的質(zhì)量（mg）衡量，單位為mg/(gh)。 注意事項實驗需每隔1周采用重量法測定含水量并補(bǔ)充水分1次，使各處理的含水量保持一致。實驗不能及時測定的土壤樣品在4℃保存，可認(rèn)為土壤酶活性和微生物學(xué)