论文总字数：17090字
目 录
摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1材料与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.1试验材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.2试验设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.3分析与测定方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.4数据处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.1生物炭及凹凸棒石对蔬菜生物量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.2生物炭及凹凸棒石对蔬菜镉含量及盆栽土壤有效镉含量的影响．．．．．．．．．．．．．．5
2.2.1生物炭及凹凸棒石对蔬菜镉含量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.2.2生物炭及凹凸棒石对盆栽土壤有效镉含量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.2.3蔬菜镉含量与盆栽土壤有效镉含量的相关性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2.3生物炭及凹凸棒石对蔬菜地上部养分含量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.3.1生物炭及凹凸棒石对蔬菜全氮含量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.3.2生物炭及凹凸棒石对蔬菜全磷含量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.4生物炭及凹凸棒石对盆栽土壤养分含量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.4.1生物炭及凹凸棒石对盆栽土壤pH的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.4.2生物炭及凹凸棒石对盆栽土壤有机质的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.4.3生物炭及凹凸棒石对盆栽土壤碱解氮的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.4.4生物炭及凹凸棒石对盆栽土壤有效磷的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
3讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
4结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
生物炭和凹凸棒石对蔬菜营养元素和镉吸收的影响
罗晶晶
，China
Abstract：Using pakchoi and amaranth as testing plants and selecting chicken manure biochar, maize straw biochar, peanut shell biochar, low grade attapulgite and high quality attapulgite as additive, a pot experiment was conducted to investigate the effect of biochar and attapulgite on nutrient element and Cd uptake of vegetables. The results showed that biochar and attapulgite improved the growth of vegetables well. Compared with CK2, Cd concentrations of pakchoi and amaranth under chicken manure biochar, maize straw biochar, peanut shell biochar and low grade attapulgite significantly decreased by 57.0%～75.4% and 33.4%～66.9%, respectively. In addition, compared with CK2, biochar and attapulgite markedly reduced the available Cd contents in pakchoi soil and amaranth soil by 21.4%～39.5% and 33.1%～70.6% respectively. And biochar significantly increased soil organic matter and available P contents. Therefore, biochar and attapulgite was beneficial to improve the growth of vegetables, inhibit Cd uptake of vegetables and remedy Cd contaminated in soil, in which chicken manure biochar was best to reduce Cd uptake of vegetables.
Key words：biochar; attapulgite; pakchoi; amaranth; Cd contaminated soil; nutrient element of vegetables; Cd uptake
镉是土壤中常见的污染物，其污染情况受到越来越多的关注。镉在土壤中具有较强的移动性并且易被植物富集，可通过食物链进入人体，从而威胁人类健康。工业“三废”和含镉的农业生产投入品以及人类对自然环境的破坏等是土壤镉污染的重要来源[1]。目前我国菜地土壤受镉污染情况严重，其超标率高达24.1%[2]；随着经济、生活水平的提高人们对蔬菜的需求量持续增加。因此，如何降低镉在蔬菜内的积累成为现代农业蔬菜生产的焦点之一。
生物炭及凹凸棒石可作为修复土壤镉污染的钝化剂。生物炭是生物质在部分或完全缺氧的条件下经过热解而形成的一类性质稳定并且富含碳素和孔隙结构的固体物质，并且具有比表面积大，高度芳香化，负电荷多，官能团丰富等性质[3]。生物炭可提高土壤pH和土壤养分的有效性以及对作物有一定的增产作用，并且对土壤中的重金属污染物有钝化作用，因此，在土壤的污染治理方面具有巨大潜力[4-5]。凹凸棒石是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，良好的离子交换性能和吸附性能使其广泛应用于农业及环保等行业[6]。目前，生物炭及凹凸棒石在农业生产和环境保护方面的作用都得到了一定的研究和应用。在生物炭及凹凸棒石对土壤养分及土壤镉污染修复的影响方面，武玉等[7]研究表明，施入土壤中的生物炭可减轻污染物在根际土壤中的运移。Laird等[8]研究表明，试验土壤经过生物炭改良后其总氮和有机碳含量显著增加，同时土壤样品中可提取态的P，K，Mg和Ca也有所增加。张晶等[9]研究发现，在模拟镉污染土壤上还田的油菜秸秆炭和玉米秸秆炭相比较，油菜秸秆炭对土壤镉净吸附量是玉米秸秆炭的2倍，表明油菜秸秆炭具有更高的吸附能力。陈展祥等[10]研究发现，在镉污染土壤中施加凹凸棒石可显著降低有效态镉含量。并且，李婧等[11]研究表明，在凹凸棒石的作用下土壤养分全量没有发生显著变化。而且研究表明不同原料热解制备的生物炭对镉的吸附特性及镉污染的修复效果存在差异。曹美珠等[12]发现以甘蔗叶、木薯杆、水稻秸秆和蚕沙等四种生物质为原料制备的生物炭中，水稻秸秆炭和蚕沙炭能更有效地吸附镉。在生物炭及凹凸棒石对植物吸收镉的影响方面，王艳红等[13]采用盆栽试验，发现稻壳基生物炭可以作为土壤改良剂达到减轻土壤镉污染对蔬菜的毒害并改善土壤养分状况的目的。王林等[14]的研究结果与之一致，生物炭不仅可以促进油菜生长，还可以显著降低油菜地上部的镉含量。与生物炭相同，凹凸棒石可有效抑制镉污染土壤上的生菜及小白菜对镉的富集，减少蔬菜体内的镉含量[10-11]。
虽然目前关于生物炭对土壤镉污染修复、土壤养分和植物吸收镉等方面有了一定的研究成果，但生物炭类型繁多，其对农业生产和土壤修复的影响均存在差异，因此，还需要进一步比较不同来源生物炭对土壤镉的钝化效果及对蔬菜镉吸收的影响。鉴于此，本文以小白菜和苋菜为对象，研究了玉米秸秆、花生壳和鸡粪来源的生物质炭及凹凸棒石对蔬菜生长及氮磷含量的影响，并分析了这些生物质炭及凹凸棒石对土壤有效镉及蔬菜镉的影响，以期为拓宽农业废弃物的再利用范围，改善土壤养分状况，促进蔬菜安全生产供理论依据。
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