富硅生物炭对红壤性稻田土壤镉形态及水稻镉吸收与转移的影响

摘要

【目的】农田土壤Cd污染已成为突出的环境问题,Cd污染修复技术备受关注。研究富硅生物炭对红壤性稻田土壤镉形态含量及水稻镉吸收、累积与转移的影响,旨在为富硅生物炭对镉污染农田修复提供科学依据。【方法】以南方镉污染的红壤性水稻土为研究对象,采用盆栽试验,在等量氮磷钾养分投入条件下,以不添加生物炭的处理为对照(CK),研究不同添加量(0.2%和0.4%)的低硅(BW3)和高硅(AH、AB)含量的3种不同类型生物炭对土壤镉形态含量及水稻产量、生物量和镉吸收、累积的影响。【结果】添加富硅生物炭,土壤中可交换态和还原态镉占比均降低,而可氧化态和残渣态镉占比均增加。水稻各部位镉含量由大到小依次为根、秸秆和籽粒。与CK相比,生物炭的添加显著降低了水稻各部位镉含量,其中以添加0.4%高硅生物炭AB的处理降低效果最为明显,比CK降低了66.85%(P<0.05);秸秆镉的含量变化规律与籽粒变化趋势基本一致;根系镉的含量在两种施加量水平下,由大到小均表现为CK、BW3、AH和AB,且差异显著(P<0.05)。添加富硅生物炭提高了水稻产量、秸秆和根系生物量。在两种施加量水平下,籽粒产量、秸秆生物量、根系生物量均表现为低硅生物炭(BW3)和高硅生物炭(AH、AB)间差异显著(P<0.05)。相较于CK,添加富硅生物炭显著降低了水稻镉富集系数(BCF),降幅为14.52%~36.32%。转移系数TF1(根部到秸秆)和TF2(根部到籽粒)变化规律大致相似。无论是高量还是低量添加富硅生物炭,TF1和TF2均显著小于CK处理(P<0.05),降幅分别为50.64%~57.39%、48.87%~56.05%和31.39%~47.67%、29.06%~45.34%。【结论】添加富硅生物炭能改变镉污染农田土壤镉形态含量,降低镉的生物有效性,从而减少水稻对镉的吸收;同时,还能够提高水稻生物量和籽粒产量。综上所述,富硅生物炭可以作为镉污染农田修复的一种调理剂,尤其是以高硅生物炭效果最好。