《河南农业大学学报》2023年第57卷第3期刊载了河南农业大学林学院朱秀红、张梦霄、崔明康、张龙冲、朱文瑾、孙珑之和茹广欣的研究论文——“不同生物炭种类和用量对镉胁迫下小麦幼苗光合特性和镉积累的影响”。该研究由国家自然科学基金项目(31400367)、 河南省教学名师项目(21XM0413)和 大学生创新训练项目(202210466005)资助。责任编辑周奕臻。
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目前，中国耕地土壤环境质量堪忧，重金属污染问题比较突出，其中，镉（Cd）的超标率最高。小麦是中国重要的粮食作物，非常容易积累镉。植物吸收土壤中的镉，积累在体内达到一定的水平，就会产生毒害作用，包括减弱光合能力，降低作物生物量，引发减产，并通过富集作用最终损害人体健康。施用钝化剂吸附重金属广泛用于农田重金属的修复，减少重金属在食物链上的传递。
生物炭是有潜力的土壤改良剂，它不仅可以有效改善土壤结构，增加土壤养分和微生物多样性，还可以吸附重金属。生物炭影响植物的光合特征，进而影响植物的生物量、根系活力及抗氧化酶活性。生物炭能够减少小麦植株对于镉的吸收和富集。然而泡桐生物炭在降低镉污染中的具体效果和施用量问题，目前还没有明确的答案，应用效果也尚未可知。本研究通过盆栽试验，以泡桐生物炭为钝化剂，以商业生物炭为对照，探究不同生物炭类型和不同施用量对镉污染土壤中小麦幼苗生长状况及镉富集和转运特征的影响，为泡桐生物炭的应用提供理论依据。
供试土壤采集自河南省新乡市某处镉污染农田土壤。供试小麦品种为百农307。供试生物炭分别为500 ℃泡桐生物炭（PB，自制）、玉米秸秆生物炭（CB）和竹炭（BC）。盆栽试验共设置了10个处理，分别为不添加生物炭(CK)、添加1%生物炭、添加5%生物炭、添加10%生物炭，记为CK、PB1%、PB5%、PB10%、CB1%、CB5%、CB10%、BC1%、BC5%、BC10%。试验周期为30 d。
每个处理中随机选取3株小麦幼苗，测定长势参数，包括株高、叶面参数和光合作用参数。测定干物质量，测定小麦幼苗Cd含量，计算富集系数和转运系数。
结果表明，施用生物炭整体上提高了小麦幼苗的各项生长指标，但PB10%处理相较于对照组降低了株高、根长、地上干质量和总生物量；施用泡桐生物炭降低了Cd污染土壤中小麦幼苗的光合速率，在5%施用量下可以显著提升小麦幼苗的二氧化碳体积分数和气孔导度；玉米秸秆生物炭在1%施用量下可以显著提升小麦幼苗的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，在10%施用量下，显著提升小麦幼苗的蒸腾速率；施用竹炭时净光合速率蒸腾速率气孔导度与对照组无显著差异，但是显著降低了二氧化碳体积分数；PB10%处理时显著降低了小麦幼苗地上Cd含量，不同处理均增加了小麦幼苗地下部位Cd含量。玉米秸秆生物炭提高了富集系数，但是3种生物炭的施用都降低了转运系数。
合理施用生物炭会促进Cd污染土壤中小麦幼苗的生长。施用泡桐生物炭未显著改变小麦幼苗Cd富集系数，但所有施用量均显著降低了小麦幼苗Cd转运系数，因此认为泡桐生物炭具有修复Cd污染农田土壤的潜力，且10%的施用量下效果最好。
作者简介：
朱秀红，河南农业大学林学院教授，全国林业和草原教学名师、河南省教学名师，国家一流课程负责人，河南省精品课程负责人，环境科学专业负责人。主要从事森林植被修复、生态环境保护等方向研究，主持参与国家自然科学基金面上项目、国家公益性行业专项、十二五科技支撑、国家林业和草原局、河南省科技厅等科研项目多项，以第一作者发表论文40余篇，主编国家林草局高等教育十三五规划教材1部，副主编及参编专著7部，获河南省科技进步二等奖2项，三等奖1项，国家发明专利2项。
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