众多研究表明生物炭输入土壤可以钝化重金属从而降低植物对重金属的吸收,然而其钝化效果因生物炭类型,土壤理化特性不同而有差异。本研究通过盆栽试验,选择园林绿化废弃物、桑枝、肉桂枝三种生物质来源450ºC制备的生物炭为改良剂材料,按3%的用量水平输入到受Cd和Pb复合污染的三种类型土壤(Udult,Udept,Ustalf)中,进一步验证了不同生物炭对不同类型土壤中重金属植物有效性消减效应的差异性。
结果表明,对于Udult类型土壤(pH4.9,采自韶关),空白和施用肉桂枝生物炭及桑枝生物炭处理,蔬菜均在苗期死亡,而施用了园林废弃物生物炭处理的蔬菜可以正常生长。对于Ustalf和Udept土壤,园林废弃物和桑枝生物炭均显著促进了蔬菜的生长。在Udult,Ustalf和Udept三种土壤中,与对照相比施用园林废弃物生物炭对土壤有效Cd含量降低量分别为26%、16%和9%。在Udept类型土壤中,三种生物炭均有效降低了蔬菜Cd含量,且效果类似,而对蔬菜Pb含量影响不大。在Ustalf类型土壤中,三种生物炭均有效降低了蔬菜中Cd含量,其效果顺序为桑枝生物炭≈园林废弃物生物炭>肉桂生物炭,园林废弃物生物炭和肉桂生物炭有效降低了蔬菜中Pb含量,肉桂枝生物炭降低蔬菜中Pb含量效果不显著。
分析认为,450ºC条件下制备的园林废弃物生物炭具有高碱性,高灰分含量,和较高的N、P、K养分含量;450ºC条件下制备的桑枝生物炭具有超高的有效磷含量(1.56 mg/kg)和较高的pH、N、K含量,因而这两种生物炭具有很好的钝化重金属和提升土壤质量的潜力,无论在酸性土壤和中性土壤中,均能有效降低土壤中重金属的活性,从而降低蔬菜对重金属的吸收,同时增加土壤N和P含量。对于酸性重金属污染土壤,园林废弃物生物炭改良效果最出色。
进一步的主成分分析表明生物炭中有效磷含量和土壤pH是控制重金属生物炭有效性和植物吸收的关键因素。所以,在应用生物炭改良重金属污染土壤时,了解生物炭制备条件,来源及特性以及土壤理化性质十分的重要。
本研究以“Biochar and soil properties limit the phytoavailability of lead and cadmium by Brassica chinensis L. in contaminated soils”为题在线发表于生物炭研究领域国际权威期刊BIOCHAR。此项工作主要由广东省农业科学院农业资源与环境研究所环境化学团队完成,第一作者为该团队博士后Albert博士,广东省农科院资环所刘忠珍和广东省农科院作物研究所黄振瑞为共同通讯作者,Massey University的 Paramsothy Jeyakumar,西南大学的黄先智,佛山科技大学的王海龙等也参与了该研究工作。本研究得到广东省农科院新兴团队项目(202120TD),广东省农业科学院院长基金项目 (BZ201903, BZ202001) 等项目资助。
表1 肉桂枝、园林废弃物、桑枝在450ºC温度下制备的三种生物炭的理化性质
图1. 三种生物炭输入三种土壤中,蔬菜地上部和根部的Pb含量
图2. 三种生物炭输入三种土壤中,蔬菜地上部和根部的Cd含量
论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s42773-021-00126-x
BIOCHAR于2019年3月创刊,期刊编委会由生物炭领域世界知名专家组成,沈阳农业大学陈温福院士担任主编,美国阿肯色大学李延斌教授和沈阳农业大学孟军教授担任执行主编,中国农业大学张福锁院士、中国林业科学研究院蒋剑春院士、韩国高丽大学Yong Sik Ok教授、德国伍珀塔尔大学Jörg Rinklebe教授、佛山科学技术学院王海龙教授、美国马萨诸塞大学邢宝山教授共同担任副主编。
期刊涵盖农业科学、环境科学、材料科学等领域,下设生物炭制备、生物炭材料、生物炭与可持续农业、生物炭与生态环境、生物炭与气候变化、生物炭与农村发展等栏目,接收综述、观点、原创研究、快报、短评等文章。
创刊至今,BIOCHAR坚持高水平、国际化、严标准的办刊策略,得到了国内外同行学者的广泛认可。2020年7月,期刊成功入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目,并先后被Scopus以及SCI等多家国际知名数据库收录。BIOCHAR作为全球第一本生物炭领域期刊,将为推动相关学科发展起到积极的作用,并将有助于我国相关领域的国际影响力的提升。
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