随着城市化和工业化进程的加快,土壤重金属污染特别是镉(Cd)的污染日趋严重,已成为突出的环境问题。生物炭(Biochar,BC),因其具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,较强的离子交换能力和丰富的表面含氧官能团,从而对重金属具有较强的吸附能力和较大的吸附容量,有效降低重金属的活性,减小其生物毒性。因此,加强生物炭在土壤重金属污染修复治理中的应用研究具有重要的理论和现实意义。本研究选用广西特色农业废弃物甘蔗叶、木薯杆、水稻秸秆和蚕沙为原材料在500℃限氧条件下制备生物炭,采用电镜扫描、元素分析和Boehm滴定定量分析等方法对不同生物炭进行表征,研究不同原材料制备的生物炭之间的性质差异。开展实验室培养试验,研究不同培养时间(0d、15 d、30 d、45 d)条件下,生物炭施入潮土、水稻土和赤红壤三种土壤(Cd浓度5 mg·kg-1)中对重金属Cd化学形态的影响。选择钝化效果较好的蚕沙和水稻秸秆生物炭开展玉米盆栽实验,评估生物炭对土壤Cd的钝化效果,探讨生物炭修复重金属污染土壤的可行性。主要研究结果如下：1)四种生物炭均具有较高的pH值、阳离子交换量、有机碳含量和丰富的含氧官能团,根据元素分析可知其同时也具有较大的表面极性和亲水性,从而使这四种生物炭具备了良好的重金属吸附特性。其中蚕沙生物炭的pH值(10.36)、阳离子交换量(71.59 cmol·kg-1)和含氧官能团(4.7mmol·g-1)明显高于其它三种生物炭,但有机碳含量(342.00 g·kg-1)偏低,是最高有机碳含量的54.3%。甘蔗叶生物炭的pH值(8.87)、阳离子交换量(27.85 cmol ·kg-1)和含氧官能团(1.83mmol·g-1)最低,而有机碳含量最高,为629.88 g·kg-1。2)四种生物炭均能有效降低土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd的含量,增加可氧化态Cd和残渣态Cd的含量,钝化效果明显。不同生物炭对三种类型土壤中Cd的钝化效果均表现为：蚕沙生物炭>水稻秸秆生物炭>木.薯杆生物炭>蔗叶生物炭；同种生物炭对不同类型土壤中Cd的钝化效果存在显著差异,所研究的四种生物炭均对潮土中Cd的钝化效果最好,其次是水稻土,对赤红壤中Cd的钝化效果相对较差。培养结束(45 d)时,与对照相比,在潮土中添加蚕沙生物炭后,土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了62.39%,可还原态Cd含量降低了24.73%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别升高了178.95%和216.76%。3)四种生物炭均能通过表面直接吸附和改变土壤性质(pH值、阳离子交换量、总有机碳含量)从而改变土壤中Cd的化学形态两种方式钝化土壤中的Cd。四种生物炭显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和总有机碳含量,且在本实验条件下,土壤pH值和阳离子交换量与弱酸可提取态Cd和可还原态Cd呈显著负相关,与可氧化态Cd和残渣态Cd呈显著正相关；而总有机碳含量与Cd的化学形态的相关性不明显。4)在Cd污染的水稻土中添加蚕沙生物炭和水稻秸秆生物炭显著提高了玉米植株的株高和鲜重,减少了玉米植株中重金属Cd的累积,降低了其生物富集系数,抑制植株根部Cd向地上部转运。与未添加生物炭处理相比,添加0.5%的蚕沙生物炭和水稻秸秆生物炭时,玉米植株根部Cd含量分别下降27.78%和16.67%,富集系数分别下降了19.63%和9.11%；添加1%的蚕沙生物炭和水稻秸秆生物炭时,玉米植株根部Cd含量分别下降50.00%和33.33%,富集系数分别下降了24.77%和13.56%。随着生物炭添加量的增加,修复效果更加明显,并且添加蚕沙炭的Cd污染土壤修复效果较水稻秸秆炭好。综上所述,生物炭对重金属Cd污染土壤的修复效果明显,生物炭能有效阻碍土壤中Cd向植物体系的迁移,降低其对植物的毒害作用。本文所研究的四种生物炭对Cd污染的三种类型土壤的修复实验中,蚕沙生物炭对Cd污染潮土的钝化修复效果最好。