近年来,土地重金属污染问题已成为当今土壤污染问题中污染面积较广、危害严重的环境问题之一。就污染情况而言,我国约1.5亿亩的重金属污染土壤,微量超标的轻度污染所占比例更高。由于人多地少,污染农田不能采用休耕修复的技术进行治理,原位钝化修复技术作为一项行之有效的土壤重金属污染修复技术,由于简单、快捷和经济高效等特点受到广泛关注。中度和轻度污染农田土壤修复后,单位面积粮食(水稻)产量可以提高10%以上,修复治理后的土壤具有巨大的利用价值。本文以镉砷超标农田土壤为主要研究对象,利用本课题组制备的一种对重金属具有良好去除效果的改性生物炭(ABC/NZVI),通过温室盆栽实验,研究在水稻不同生长期(分蘖、拔节、齐穗、成熟),改性生物炭对土壤镉、砷形态及植物吸收镉砷规律的影响,探讨生物炭材料对土壤中镉砷的钝化效果,明确材料对砷镉超标土壤的调控效应,为镉砷超标农田安全生产提供新途径。主要研究发现如下:1、改性生物炭能够提高土壤pH,降低土壤中镉的生物可利用态含量,促进镉向残渣态转化,减少水稻籽粒对镉的富集。改性生物炭对砷在土壤中的形态影响虽然不大,但却能够减少砷在水稻植株中的富集,处理组水稻茎叶部砷含量相比对照降低了47.8%,这意味着水稻植株对土壤中砷的富集不完全与土壤中的形态有关,重金属在土壤中的形态只能说明其迁移及浸出能力。进一步分析表明,植株重金属含量还与水稻根表的铁膜密切相关。改性生物炭能促进水稻根表铁膜的产生,降低镉和砷经根系向植物地上部迁移的能力,使得水稻籽粒中的镉和砷含量降低。2、改性生物炭能提高土壤肥力,实验组水稻土壤中有效氮含量比对照组提高1.5%(分蘖期)和1.7%(成熟期),同时水稻茎叶和籽粒氮含量分别提高47.2%、42.1%。同一种处理,微生物α、β多样性指数在水稻生长的分蘖期和成熟期存在差异,说明水稻根际微生群落会随着生长期转变。改性生物炭对某些特定种群相对丰度影响较大,在同一时期,与对照组相比,由于改性生物炭的加入分蘖期Geobacter属丰度增加了175%,Nitrososphaera属分蘖期和成熟期分别降低61%、33%,由于Nitrososphaera属是氨氧化相关微生物,改性生物炭使其受到抑制与改性生物炭提高土壤有效氮以及水稻组织氮含量之间可能存在联系。此外改性生物炭对其他理化因子也有影响,可以针对性地改变土壤某些理化指标,从而改善水稻根际环境,尤其是提高土壤中氮利用率方面有较大潜力。