本文中土壤微生物整体活性用微平板每孔颜色平均变化率（AWCD）描述。土壤微生物群落功能多样性用Shannon指数、Simpson指数与Mc Intosh指数表征。实验数据的方差分析和主成分分析均用SPSS（19）软件完成，Excel（2007）绘图。具体数据处理公式详见于表1.
2 结果与分析
2.1 不同处理下土壤团聚体微生物群落活性的变化
AWCD是温育时间内Biolog每板的平均颜色变化率，能够反映土壤微生物的活性、生理功能多样性，它在时间维度上的变化可表征微生物的平均活性[15].如图1所示，不同处理不同粒径团聚体土壤微生物AWCD值均随着温育时间延长而增加，表明不同处理下各粒径团聚体中土壤微生物碳源利用能力随时间的延长而增强。从时间维度上看，不同处理下各团聚体AWCD值4h之前接近0,碳源几乎未被利用；4~24h之间增长缓慢，碳源利用率低；24~120h时间段内快速增长变化明显，碳源被大幅度利用；120h增长趋于平缓，碳源利用能力逐渐减弱。土壤微生物的整体代谢活性与AWCD值的增长速率呈极显着的正比例关系，24~120h时间段内，碳源利用率强，微生物活性最强。各粒径团聚体中4种处理的碳源利用率均呈B2.5>B10>CK>B0的规律，重金属Cd污染致使土壤微生物碳源利用单一、利用能力弱，微生物代谢活性降低，施入生物质炭的2个处理组碳源利用能力增强，微生物代谢活性得到提升并高于了CK空白对照组，尤其是B2.5处理组生物质炭对土壤微生物活性影响显着。不同处理下6种大小不同粒径的团聚体碳源利用能力从强到弱依次为：>5mm（10.55）团聚体、2~1mm（10.42）团聚体、<0.25mm（10.18）团聚体、5~2mm团聚体（8.50）、1~0.5mm（6.26）团聚体、0.5~0.25mm（5.00）。5~1mm大团聚体与<0.25mm的微团聚体中土壤微生物碳源代谢活性远远高于1~0.25mm团聚体，特别是在>5mm、2~1mm 2个粒径团聚中碳源代谢活性达到峰值。<0.25mm的微团聚体中B0处理组AWCD值增长最缓慢，与其余3个处理组相比微生物代谢活性差异明显。
2.2 不同处理下土壤团聚体微生物多样性指数的变化
Shannon多样性指数是研究群落物种丰富度的综合指标，Simpson指数较多反映了群落中最常见的物种优势度，Mc Intosh指数则是群落中物种均一性的度量[16]文中利用3种多样性指数，在各土壤团聚体中培养时间段内AWCD值较稳定的120h的数据基础上分析土壤微生物群落功能多样性。由表2可知，首先，各粒径团聚体中微生物的Shannon、Simpson、Mc Intosh 3种多样性指数值4种处理均呈现B2.5>B10>CK>B0的规律。方差分析也显示，添加生物质炭的2个处理组与单加Cd对照处理组之间差异显着，表明重金属Cd毒害作用迫使土壤微生物丰度降低，群落常见物种受到限制，物种均一性遭到破坏，而生物质炭的施 入 对微生物 的 多样性具 有 提升作用，B2.5处理组的作用效果尤为显着。其次，各处理下3种多样性指数值均在5~1mm、<0.25mm粒 径 团 聚 中 高，1~0.25mm粒 径 团 聚 体 中 低。>5mm、5~2mm、2~1mm、1~0.5mm、0.5~0.25mm、<0.25mm 6种不同粒径团聚体中，添加生物质炭的2个处理组与单加Cd的B0对照组相比，Shannon指 数 分 别 上 升 了24.62%, 34.30%,58.41%,52.88%,46.76%,131.25%;Simpson指数分别上升了24.44%,20.00%,36.11%,39.68%,44.07%,73.73%;Mc Intosh指 数 分 别 上 升 了32.68%,35.74%,86.36%,87.15%,84.73%,135.52%.由此可得出，生物质炭对Cd污染土壤中微生物多样性的提升作用随着团聚体的粒径的减小呈波动上升的趋势，<0.25mm微团聚体中提升作用最为突出；从整体角度出发，它使Cd污染土壤中微生物群落物种的均一度发生了显着变化，群落物种的丰富度也得到一定的提升，但生物质炭对群落中常见的微生物物种影响甚微。
2.3 不同处理下土壤团聚体微生物碳源利用特征变化
根据ECO板上31种碳源的结构与化学性质，将其分为6大类碳源化合物[17]:糖类7种；羧酸类9种；胺类2种；氨基酸类6种；聚合物类4种；其他类3种。对培养120h 6类碳源化合物的AWCD值进行分析。结果如图2所示，首先，各粒径土壤团聚体中微生物对6类碳源化合物利用率4种处理也呈B2.5>B10>CK>B0的规律。显而易见，重金属Cd抑制土壤微生物对各类碳源化合物的利用，生物质炭对Cd污染土壤微生物碳源利用能力具有恢复效应，2.5%生物质炭添加量的恢复效果最明显，甚至还有一定的提升作用。这吻合于土壤微生物整体代谢活性，功能多样性指数的分析结果。其次，各处理下土壤微生物6类碳源利用强度的峰值现于5~1mm、<0.25mm粒径团聚体中，谷值现于1~0.25mm粒径团聚体中。
由图3显示，土壤团聚体中4个处理在PC轴上分异明显且团聚体粒径大小不同4个处理坐标位置也不同。5~0.25mm土壤团聚体B0和CK 2个处理组离散距离近，可得，单施Cd处理组与空白对照组的碳源利用能力相似，而<0.25mm土壤团聚中B0与其余3个处理组离散距离都远，说明B0与B2.5、B10、CK处理组之间碳源利用能力差异显着。各粒径团聚体中，B0与B2.5、B10的距离都远，表明，Cd胁迫下土壤微生物碳源利用能力减弱，生物质炭的施入具有一定程度的提升作用。
纵观土壤微生物6大类碳源利用率从高到低依次为：聚合物类（24.57%）、其他类（20.82%）、糖 类（19.42%）、 氨 基 酸 类（17.54%）、 羧 酸 类（10.02%）、胺类（7.63%）。说明，聚合物类为多数团聚体中微生物代谢的优势碳源类群，羧酸类、胺类为2类劣势代谢类群。其中，与单加Cd的B0对照组相比，土壤团聚体中生物质炭大幅提高了胺类、羧酸类、糖类、聚合物类、氨基酸类碳源化合物的微生物利用能力，分别是B0组的4倍、3倍、3倍、3倍、2倍；而其他类化合物仅是B0组的1倍。可见，除其他类化合物外，生物质炭显着提升其余5类化合物利用能力，从相反视角来看，重金属Cd刺激了土壤微生物利用其他类化合物。土壤团聚体粒径大小不同，生物质炭输入对Cd污染土壤中6大类碳源化合物的微生物利用能力是具有选择性的提升，<0.25mm团聚体生物质炭添加后微生物对胺类、糖类、羧酸类、聚合物类、氨基酸类、其他类的利用能力分别是B0组的6倍、4倍、4倍、3倍、3倍、1倍，超出了6类碳源化合物提升的平均水平，表明生物质炭对<0.25mm粒径团聚体中碳源化合物的利用率提升作用最显着。
