1、近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染的問(wèn)題引起極大的關(guān)注。對(duì)重金屬污染的農(nóng)田進(jìn)行改良、修復(fù)，提高農(nóng)產(chǎn)品安全顯得必要且緊迫。已有研究表明，將秸稈、畜禽糞便等固體廢棄物通過(guò)熱裂解制備成生物質(zhì)炭后施入土壤可有效降低土壤中重金屬的有效性并減少作物對(duì)重金屬的吸收。然而，由于土壤條件、生物質(zhì)炭類型、重金屬種類及作物種類的差異，不同研究之間生物質(zhì)炭對(duì)植物重金屬吸收的影響程度有很大差別。為了提高生物質(zhì)炭對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)效果，在更大程度上降低作物對(duì)重金屬

2、的吸收，以提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性，本文首先通過(guò)搜集已發(fā)表的文獻(xiàn)資料，運(yùn)用整合分析(Meta-analysis)的方法從總體上評(píng)估了生物質(zhì)炭對(duì)土壤重金屬(Cd、Pb、Cu、Zn及類金屬元素As)有效性、植物重金屬吸收及土壤主要性質(zhì)(pH、有機(jī)碳、CEC等)的影響;并分析了不同土壤性質(zhì)(pH、有機(jī)碳和質(zhì)地等)，不同生物質(zhì)炭（來(lái)源、性質(zhì)、用量）及不同植物類型對(duì)生物質(zhì)炭降低植物重金屬吸收效應(yīng)的影響。在整合分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)田間試驗(yàn)重點(diǎn)研究了小麥秸稈

3、生物質(zhì)炭對(duì)不同品種水稻Cd吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累的影響;以及小麥秸稈生物質(zhì)炭對(duì)小麥、玉米籽粒中Cd和Pb積累的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.整合分析結(jié)果表明，生物質(zhì)炭處理顯著提高了土壤pH值、有機(jī)碳、CEC、EC等，平均增加幅度分別為9％、69％、123％及93％。生物質(zhì)炭能顯著降低土壤中有效態(tài)Cd、Pb、Cu及Zn的含量，平均降幅分別為52％、46％、29％和36％;而生物質(zhì)炭顯著增加了土壤中有效態(tài)As的含量，平均增幅為64％。生

4、物質(zhì)炭施入土壤后，植物體內(nèi)Cd、Pb、Cu及Zn的濃度平均分別降低了38％、39％、25％及17％。盡管生物質(zhì)炭增加了土壤中有效態(tài)As的含量，但植物體內(nèi)As的濃度整體上是顯著降低的，平均降幅為12％。
　　2.生物質(zhì)炭對(duì)植物吸收重金屬的影響效應(yīng)會(huì)受到土壤條件，生物質(zhì)炭性質(zhì)、用量及植物類型等因素的影響，對(duì)不同種類重金屬的影響也不同?？傮w來(lái)說(shuō)，在酸性土壤中施用生物質(zhì)炭，植物體內(nèi)Cd和Pb的降低幅度較大，Cu和As則相反。在砂性土壤中施

5、用生物質(zhì)炭，植物體內(nèi)Cd、Pb和As的降低幅度較大。土壤有機(jī)碳含量越高，施用生物質(zhì)炭后植物體內(nèi)Cd、Pb、Cu、Zn和As的降低幅度越大。
　　3.畜禽糞便制備的生物質(zhì)炭比其他原料制備的生物質(zhì)炭能更大幅度地降低植物體內(nèi)Cd和Pb的濃度，降低幅度分別為73％和65％;污泥生物質(zhì)炭對(duì)植物吸收Cd的影響不顯著，不確定性較大;除此之外，其他來(lái)源的生物質(zhì)炭（秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)炭、木炭及綠色廢棄物生物質(zhì)炭等）均能有效降低Cd、Pb及Cu在

6、植物體內(nèi)的積累;不同原料生物質(zhì)炭對(duì)植株吸收Z(yǔ)n及As的影響并不一致，農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)炭和綠色廢棄物生物質(zhì)炭能顯著降低植物體內(nèi)Zn的濃度，綠色廢棄物生物質(zhì)炭和污泥炭能顯著降低植物體內(nèi)As的含量。生物質(zhì)炭的pH越高，植物體內(nèi)Cd、Cu和Zn的下降幅度越大，但是對(duì)Pb影響不大，對(duì)As有相反的影響。在一定施用范圍內(nèi)，生物質(zhì)炭用量越高，植物體內(nèi)重金屬的下降幅度越大。
　　4.施用生物質(zhì)炭能顯著降低植物不同部位（地上部、地下部以及可食部位、不

7、可食部位）重金屬的含量。其中，植物地上部Cd的下降幅度顯著大于地下部，植物可食部分As的含量顯著降低，不可食部分無(wú)顯著變化。除個(gè)別植物類型外，生物質(zhì)炭總體上能顯著降低不同類型植物體內(nèi)的Cd、Pb和Cu的含量;而不同類型植物體內(nèi)Zn及As濃度的變化并不一致;不同類型植物體內(nèi)重金屬濃度的變化存在顯著差異。此外，在土壤重金屬含量較高和生物質(zhì)炭本身重金屬含量較低的條件下，施用生物質(zhì)炭對(duì)降低植物重金屬吸收的效果較好。
　　5.連續(xù)兩年的田間

8、試驗(yàn)表明，施用20和40 t ha-1小麥秸稈生物質(zhì)炭可持續(xù)提高水稻土的pH值、有機(jī)碳并降低有效態(tài)Cd的含量;40tha-1生物質(zhì)炭效果更佳，連續(xù)四個(gè)水稻季土壤中CaCl2浸提態(tài)Cd的濃度與對(duì)照相比分別降低了70％、85％、54％和43％。施用生物質(zhì)炭顯著降低了Cd從水稻根向莖的轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)降低了20-80％。施用生物質(zhì)炭或采用低Cd積累品種均能顯著降低水稻籽粒中Cd的濃度，除第一季外，在后面三個(gè)水稻季中生物質(zhì)炭處理均顯著降低了不同水

9、稻品種籽粒中Cd的濃度，最大降幅分別為61％、86％及57％;秈型常規(guī)稻籽粒中Cd的濃度要低于對(duì)應(yīng)的秈型雜交稻。施用生物質(zhì)炭后，低積累品種籽粒中Cd的降幅要大于高積累品種。在兩個(gè)晚稻季中，生物質(zhì)炭結(jié)合低Cd積累品種水稻籽粒中Cd的濃度降低了69-80％，降幅大于單獨(dú)施用生物質(zhì)炭或者單獨(dú)種植低積累品種。
　　6.生物質(zhì)炭顯著降低了水稻土中有效態(tài)Zn的含量(35-91％)，而水稻籽粒中Zn的濃度卻沒(méi)有顯著變化。秈型雜交稻籽粒中Cd的濃

10、度顯著高于秈型常規(guī)稻，但前者籽粒中Zn的濃度卻顯著低于后者，秈型常規(guī)稻籽粒的Cd/Zn比更低，其食用安全性更高。施用生物質(zhì)炭后部分水稻品種籽粒中的Cd/Zn比與對(duì)照相比降低了31-85％。生物質(zhì)炭配合低Cd吸收品種能更有效降低水稻籽粒的Cd/Zn比（降幅在72-80％之間），從而更有效地提高稻米的食用安全。
　　7.連續(xù)兩個(gè)作物季的田間試驗(yàn)表明，與對(duì)照相比，在旱地土壤中施用生物質(zhì)炭后，小麥和玉米季土壤容重均顯著降低(18-29％)

11、，土壤有機(jī)碳含量顯著增加(45-218％);土壤pH和EC僅在第一季（小麥季）顯著增加，在玉米季與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。生物質(zhì)炭施用對(duì)小麥、玉米產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響。生物質(zhì)炭顯著降低了小麥、玉米季不同污染程度土壤中有效態(tài)Cd和Pb的含量，并降低了小麥籽粒中Cd和Pb的濃度（最大降幅分別為21％和43％）;但生物質(zhì)炭對(duì)玉米籽粒中Cd和Pb的濃度無(wú)顯著影響。玉米籽粒中Cd和Pb的含量顯著低于小麥籽粒，且處于國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全范圍之內(nèi)

12、。
　　綜上所述，生物質(zhì)炭在顯著改善土壤性質(zhì)、增加作物產(chǎn)量的同時(shí)，能有效降低土壤中不同重金屬的有效性(As除外)和重金屬在作物體內(nèi)的積累，從而有利于農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn);而田間試驗(yàn)的結(jié)果也表明生物質(zhì)炭的上述效應(yīng)具有可持續(xù)性。但是需要注意的是，生物質(zhì)炭鈍化土壤重金屬、降低作物吸收的效果在不同作物品種、不同作物種類、不同土壤條件下有很大不同;而且還受生物質(zhì)炭本身的性質(zhì)以及不同重金屬種類和含量的影響。在應(yīng)用生物質(zhì)炭治理土壤重金屬污染時(shí)要綜合