生物炭对植物生长发育及镉吸收的影响

摘要

近年来，随着城市化和工农业的快速发展，土壤、水体和大气的重金属污染日益加剧。我国一些粮食、蔬菜及药用植物种植区正遭受重金属污染的巨大威胁，镉污染问题尤为严重，镉超标事件时有发生，直接危害人体健康。食用药用植物与人类生活及健康关系十分密切，因此，研究蔬菜、药用植物在重金属污染环境中的安全生产及污染治理具有重要的科学价值和现实意义。生物炭(Biochar)具有众多优良特性，以往研究表明生物炭可影响土壤中重金属的形态和迁移行为，在土壤改良和污染修复上优势显著，但在生产上能多大程度上降低重金属污染、应用潜力及如何应用，目前还不够清晰。
　　为评价生物炭对蔬菜、药用植物的生长和减轻重金属污染的作用，分析生物炭的最佳使用量，本研究分别选用根菜类萝卜(Raphanus sativus L.)和叶菜类小青菜(Brassica chinensis L.)、水生多用途植物荷花'太空莲36'(Nelumbo nucifera'Taikong Lian36')和陆生药用植物丹(Salvia miltiorrhiza Bunge)为材料，添加五个炭土重量比的不同粒径生物炭到人工镉污染的土壤中进行盆栽实验，主要结果如下：
　　(1)添加生物炭可明显促进圆萝卜和小青菜、荷花和丹参的生长发育，其叶片长势明显优于对照，株高和鲜重都有显著增加(P<0.05)，有效地减少了镉造成的胁迫伤害。生物炭对植物根冠比的影响明显且存在一定规律：添加生物炭更有利于促进圆萝卜根的膨大和小青菜叶的生长；显著增加荷花地下部的生长和莲藕膨大。这说明土壤添加生物炭在一定程度上提高了植物主要食用部分的产量。植物生长不受生物炭的粒径大小影响，但同添加比例存在显著联系。
　　(2)添加镉使4种植物产生明显的生理胁迫，但是添加生物炭的不同比例对镉胁迫的缓解作用不显著。尤其是荷花和丹参，可能由于添加的镉浓度不足以产生严重胁迫，两种植物对镉都表现出一定的耐受力。生物炭的比例梯度及粒径对实验植物的生理影响无明显规律。
　　(3)添加生物炭可使镉污染土壤中生长的圆萝卜地下部分、小青菜地上部分的镉含量分别减少81.21％、83.04%，使荷藕、荷梗、荷叶镉含量分别减少68.51%、81.41%、54.66%，丹参根和叶的镉含量分别减少43.63%、52.81%；降低4种植物体内镉的富集系数；除荷花外，生物炭可抑制另外3种植物体内的镉由地下部分向地上部分转运，从而减少镉在植物可食用部分的富集。
　　(4)土壤添加4mg/kg镉离子时，两种蔬菜的最佳加炭量均为10%；添加3mg/kg镉离子时，两种药用植物的最佳加炭量均为20%。此两比例的生物炭不仅能明显促进相应植物的生长，缓解重金属产生的生理胁迫，还可显著降低植物体内的重金属含量，使植物达到可食用标准，为生物炭作为一种基质治理重金属污染和提高食用药用植物生产的安全性提供科学的理论依据和实践参考。

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第一章 绪论

1.1 重金属污染概述

1.2 生物炭概述

1.3蔬菜、药用植物重金属污染及相关研究进展现状

1.4 本研究的意义、目标和路线

1.5 本章小结

第二章 生物炭对圆萝卜和小青菜生长发育及吸收重金属镉的影响

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

2.5 本章小结

第三章 生物炭对荷花和丹参生长发育及吸收重金属镉的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 主要结论

4.2 创新点

4.3研究展望

参考文献

致谢

附录A