土壤酶和土壤细菌能够参与土壤生态系统中各个重要的生物地球化学过程,对重金属的污染比较敏感。它们对土壤重金属污染的响应,可以反映土壤环境的生态健康水平。生物炭由于本身的特性对重金属的吸附固定能力较强,可用于缓解土壤重金属污染。本研究利用三种湿地植物制备生物炭,利用溶液和土壤两种环境下的重金属吸附和固定效果选取生物炭的最佳制备条件,并分析了不同植物生物炭对土壤微生物生态环境的影响,将两者的研究结果结合后,综合比较挑选出更具有代表性的的芦苇生物炭,添加到重金属污染土壤中,探讨了铅镉污染胁迫下生物炭添加对土壤酶活性和细菌群落的影响,为芦苇生物炭作为湿地土壤重金属污染的修复材料的可行性提供了依据。主要研究结论如下:(1)生物炭具有明显的孔径和微孔结构,随着热解温度和时间的增加,产率下降,pH值增加,比表面积增大,表面微孔数目增多,表面官能团的含量下降。生物炭对重金属离子的吸附率随着热解温度和热解时间的增加而增大。盐地碱蓬生物炭对重金属的吸附率最大。两种重金属共存会发生竞争吸附行为。生物炭先促进了土壤中Pb从有效态向残渣态的转化,随后体现了一定程度对Pb的活化效果;另一方面,生物炭的添加促进了土壤中Cd离子的有效性。(2)不同生物炭和重金属对酶活性的多向影响导致生物炭在缓解重金属对酶活性抑制效应上的作用有限。单一 Pb对脲酶有显著的抑制作用,对蔗糖酶有“低促高抑”的效应,Cd对蔗糖酶有显著的抑制作用,对脲酶有“低促高抑”的效应,Pb对过氧化氢酶有显著的抑制作用。铅镉交互作用对土壤过氧化氢酶的影响极显著,且Pb占主导地位。生物炭添加处理显著提高了土壤蔗糖酶活性,但对脲酶的影响未达到显著水平,芦苇和盐地碱蓬生物炭对过氧化氢酶呈现出低促高抑的效应,柽柳生物炭显著抑制了土壤过氧化氢酶活性。重金属污染条件下,芦苇生物炭的添加缓解了重金属对脲酶活性的抑制作用,生物炭添加量是影响土壤蔗糖酶活性的主导因素;生物炭对过氧化氢酶活性影响不显著。(3)生物炭添加缓解重金属对细菌的抑制作用很大程度上取决于生物炭和重金属的种类以及两者在土壤中的浓度水平。供试土壤中优势细菌种群为酸杆菌门,放线菌门和拟杆菌门。铅镉复合污染下,低浓度Pb增加了细菌的丰度和多样性,并且使土壤中具有耐受Pb的细菌比例增加,高浓度的Pb使土壤细菌的丰度和多样性指数均降低。生物炭添加处理条件下,湿地土壤细菌中优势的门包括变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门。芦苇生物炭的添加增加了土壤细菌种类数和多样性指数,高添加量的盐地碱蓬生物炭显著降低了土壤细菌种类数和多样性指数。生物炭种类的差异对土壤细菌群落结构的影响较大,其次是添加量的差异。低浓度生物炭对土壤细菌群落结构的影响极小;芦苇生物炭更好地保持了原土中土壤细菌群落结构。芦苇生物炭添加到重金属污染湿地土壤中,土壤细菌优势门类主要有变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门等。芦苇生物炭在低浓度重金属污染时,增加了细菌的丰度和多样性指数,缓解了重金属对细菌的抑制作用,重金属达到中高浓度时效果不显著。在生物炭存在的条件下,土壤细菌的丰度和多样性均随着重金属浓度的增加而降低,体现出重金属对土壤细菌的毒害作用。重金属浓度的差异对土壤细菌群落结构的影响较大,其次是芦苇生物炭添加量的差异。低浓度重金属和低添加量的芦苇生物炭对土壤细菌群落产生的影响极小。(4)对芦苇生物炭添加敏感响应的关键细菌种类在不同污染背景(有无重金属污染)土壤中存在显著差异。未污染的湿地土壤中,芦苇生物炭的添加处理间差异主要体现在α变形菌、δ变形菌、厚壁菌门和芽单胞菌门等;在重金属铅镉影响下,芦苇生物炭处理间差异主要体现在γ变形菌、拟杆菌门、蓝藻细菌门和厚壁菌门等。