稻壳生物炭改良对土壤生物化学、养分循环及甜菜根植物功能特性的影响：一种可持续的土壤改良方法

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Response of Rice-husk Biochar Amendment on Soil Biochemistry, Nutrient Cycling and Functional Characterization of Beet Root Plants: A Sustainable Way of Soil Engineering

农业土壤重金属污染通过生物炭改良可显著降低植物吸收，改性生物炭（KMnO4处理）效果最佳，使Cd、Zn等重金属有效性分别降低79%、70%，同时提升微生物多样性、增加甜菜生物量15 t/ha，并通过HR-MS检测到Pantothenic acid等有益物质。

　　

摘要

由于未经处理的废水用于灌溉，农业土壤受到重金属（Cd、Cr、Ni、Zn、Cu、Co和Pb）的污染，这对环境质量和食品安全构成了严重威胁。生物炭作为一种土壤改良剂，可用于减少土壤中重金属被植物吸收的程度。简单生物炭（SB）是指通过生物质热解未经任何额外处理而获得的原始生物炭；而改性生物炭则是通过高锰酸钾（KMnO?）进行化学处理，以增强其表面性能和金属结合能力的生物炭。本研究探讨了这两种形式的生物炭如何影响土壤中重金属的固定作用，并限制植物对它们的吸收。结果表明，改性生物炭在减少重金属可利用性方面效果最佳，分别使Cd、Zn、Ni、Co、Cr、Pb和Cu的浓度降低了79%、70%、75%、60%、66%、58%和56%。此外，生物炭的施用还降低了甜菜根可食用部分中有毒重金属的含量，使其低于安全限值。Biolog EcoPlate分析显示，改性生物炭显著增强了微生物多样性。简单生物炭和改性生物炭均促进了甜菜植株生物量的增加，其中每公顷施用15吨改性生物炭时生物量最高。此外，生物炭处理显著降低了植株根部和茎部中Cd、Zn、Ni、Co、Cr、Pb和Cu的浓度。高分辨率质谱（HR-MS）分析发现，施用改性生物炭的甜菜植株中含有大量的泛酸、吡哆醇和甜菜红素。主成分分析表明，生物炭（尤其是改性生物炭）在减少植物对重金属吸收的同时，增强了微生物活性和养分有效性。这种策略可能是减少食物链污染、提供优质食品产品的可持续方法。