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生物炭是有机物料在缺氧或绝氧的条件下高温裂解而形成的高度芳香化碱性物质。由于其较大的比表面积和丰富的官能团,对重金属污染物具有较强的吸附能力,在重金属污染治理方面有很大的应用潜力,已成为土壤重金属污染修复的研究热点。2013至2014年间,在苏仙区镉超标农田开展了晚稻-早稻-晚稻连续三季田间小区试验,研究了麻秆炭和蔗渣炭及其与石灰、高温炉渣等配合施用,阻控水稻吸收累积镉、锌、铜的效应与作用机理,主要结果如下: 1.麻秆炭、蔗渣炭、石灰和炉渣单施及其配施显著影响土壤pH(p<0.05),三季水稻分别以石灰+炉渣+麻秆炭、炉渣+蔗渣炭、石灰+炉渣+蔗渣炭效果最好,提高1.52、0.95、0.84个单位。钝化处理显著降低土壤有效态Cd、Zn含量(p<0.05),三季水稻分别以炉渣+蔗渣炭、石灰+炉渣+蔗渣炭、石灰+炉渣效果最好,土壤有效态Cd含量分别降低93.2%、73.3%和81.4%。钝化剂对土壤pH和有效态Cd、Zn持续效果较好,随年限延长存在减弱。 2.钝化剂施用对水稻的产量均无显著影响(p>0.05),对2014年晚稻(湘晚籼12号)的生物量有增加效果,单施炉渣和石灰+炉渣+麻秆炭配施效果显著(p<0.05),分别增加了45.8%和47.1%。 3.钝化剂施用显著降低水稻植株Cd含量(p<0.05)。2013年晚稻(Y两优7号)和2014晚稻(湘晚籼12号)糙米Cd含量以石灰+炉渣+麻秆炭效果最好,分别降低58.3%和73.3%,2014年早稻(湘早籼32号)以石灰+炉渣+蔗渣炭效果最显著,使糙米Cd含量降到国家标准(0.2mg/kg)以下,降幅达72.9%。稻草、稻壳Cd含量降低效果与糙米相类似。三者配施对水稻植株降Cd效果最佳,但其之间的交互作用均不显著。钝化剂对水稻植株Zn含量的影响与Cd类似,但其降幅相对较小,对植株Cu含量无显著影响(p>0.05)。 4.各处理土壤pH与有效态Cd含量呈显著负相关(R2>0.64,p<0.01),有效态Cd含量与水稻地上部Cd含量呈显著正相关(R2>0.40,p<0.01)。相关性分析结果表明,钝化剂施用后土壤pH升高是土壤有效态Cd含量降低的重要原因,进而导致水稻Cd吸收量减少,但对Cd在水稻地上部位的分配无明显影响。钝化剂施用后的pH变化虽然使土壤有效态Zn含量降低,但对水稻Zn吸收影响相对较小,而对Cu则基本无影响。 综上,生物炭基复合钝化剂可用于Cd污染稻田的钝化修复,且不会对水稻的Cu和Zn营养产生明显的影响,但不适于Cu或Zn污染稻田的修复。