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在前期实地调研和取样分析的基础上,以陕西关中地区的典型设施菜田种植区-咸阳、杨凌和宝鸡受重金属镉(Cd)、铅(Pb)污染的土壤为研究对象,深入研究了重金属Cd、Pb在土壤中各赋存形态的变化特征及不同形态对作物吸收Cd、Pb的贡献、影响重金属Cd、Pb在土壤中形态分布的关键土壤肥力因子；通过室内培养试验,以设施番茄为研究对象,从植株个体水平、细胞水平,探讨了风化煤、草炭和生物炭对设施菜田重金属Cd、Pb污染土壤修复的可行性及作用机理。获得的主要研究结果如下：(1)咸阳、杨凌和宝鸡的设施菜田土壤中Pb的分布规律一致：残渣态(68.56%～75.71%)>铁锰氧化物结合态(13.51%～15.92%)>有机结合态(8.02%～11.79%)>碳酸盐结合态(1.86%-3.81%)>交换态(0.00%～0.03%)；Cd主要以碳酸盐态和铁锰氧化物结合态两种形态存在,占总量的50%以上,其次是有机结合态,残渣态和交换态所占比例较低。(2)咸阳、杨凌和宝鸡设施番茄果实中的Cd累积量主要取决于土壤中Cd交换态和Cd碳酸盐结合态的比例；在杨凌和宝鸡设施种植区,番茄果实Cd累积量与土壤Cd残渣态呈强负相关关系。(3)土壤中速效磷、速效钾和碱解氮是影响重金属Cd交换态和Cd碳酸盐结合态的关键正因子；土壤pH和阳离子交换量是影响Cd交换态的关键负因子。土壤中Pb形态分布与土壤肥力因子的相关性在不同地区呈现不同规律。(4)风化煤降低了Pb单一和Cd、Pb复合污染对番茄植株的胁迫作用,并通过提高叶片SOD活性,增强番茄植株对Cd胁迫的抗逆能力;草炭降低了Pb单一和Cd、Pb复合污染对番茄植株的胁迫作用,并通过提高叶片SOD活性,增强番茄植株对Cd胁迫的抗逆能力；生物炭通过提高叶片SOD活性来增强番茄植株对Cd胁迫修复作用,通过提高叶片POD活性来增强番茄植株对Pb单一和Cd、Pb联合胁迫的修复作用。(5)重金属Cd、Pb对番茄植株有较强的毒害作用。风化煤、草炭和生物炭保证了番茄叶片细胞的基本形念和结构完整,降低了Cd、Pb对番茄植株的损伤,均对Cd、Pb污染中番茄植株有修复作用,风化煤和草炭的修复效果优于生物炭。(6)风化煤、草炭和生物炭对土壤Cd、Pb具有良好的固定作用,并抑制了番茄地上部对Cd、Pb的累积；番茄Cd含量与土壤中Cd交换态含量呈极显著正相关关系(P<0.01),番茄Pb含量与Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态三者之和呈极显著正相关关系(P<0.01)。说明风化煤、草炭和生物炭可通过降低土壤中Cd、Pb高活性态比例,以减少植株对Cd、Pb的累积。综合来看,咸阳、杨凌和宝鸡设施菜田中,Cd主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态存在,Pb主要以残渣态形式存在,而番茄植株果实中Cd的累积量主要与土壤中Cd交换态和Cd碳酸盐结合态的含量相关。通过室内培养试验发现,风化煤、草炭和生物炭通过改变土壤pH值和对重金属的固定(吸附、络合)作用,降低了土壤中Cd、Pb高活性态比例,进而减少了植物对Cd、Pb的累积,可以作为重金属Cd、Pb污染土壤的有效修复剂。