王曉維，徐健程，孫丹平，羅宇航，龍昌智，魯美娟，楊文亭*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室，南昌　330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南昌　330045；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源與環(huán)境學(xué)院，南昌　330045）

生物炭對銅脅迫下紅壤地油菜苗期葉綠素和保護性酶活性的影響

王曉維1，2，徐健程1，2，孫丹平1，2，羅宇航2，龍昌智2，魯美娟3，楊文亭1，2*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室，南昌330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南昌330045；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源與環(huán)境學(xué)院，南昌330045）

通過盆栽試驗，研究了不同生物炭添加量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、2%、5%）對銅脅迫（300 mg·kg-1）下紅壤地油菜（Brassica campestris L.）苗期葉綠素含量、抗氧化酶活性［超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）］、可溶性蛋白含量及丙二醛含量（MDA）的影響。結(jié)果表明：銅脅迫下油菜葉片的葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量均有所降低，SOD、CAT、POD、MDA及可溶性蛋白含量均增加；隨著生物炭添加量的增加，油菜葉片的葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量呈上升趨勢，油菜葉片的SOD、CAT、POD、MDA及可溶性蛋白含量則均呈一定的下降趨勢。綜合來看，施加生物炭有利于提高紅壤地銅污染（300 mg·kg-1）中油菜苗期的葉綠素含量，減緩銅脅迫的毒害作用，從而有利于維持油菜正常生長。

銅脅迫；油菜；生物炭；葉綠素；抗氧化酶活性；丙二醛

王曉維，徐健程，孫丹平，等.生物炭對銅脅迫下紅壤地油菜苗期葉綠素和保護性酶活性的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2016，35（4）：640-646.

WANG Xiao-wei，XU Jian-cheng，SUN Dan-ping，et al.Effects of biochar on chlorophyll and protective enzyme activity of rape seedlings in red soil under copper stress［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（4）：640-646.

全球?qū)ι锾浚˙iochar）科學(xué)研究的重視源于對亞馬遜地區(qū)原始農(nóng)業(yè)所形成的特殊黑土“Terra Preta”的研究［1］，這類黑土由于富含黑碳而保持了較高的土壤肥力。近用來，隨著土壤重金屬污染的日趨嚴(yán)重，利用生物炭降低重金屬污染方面的研究成為熱點。國內(nèi)外科學(xué)家們圍繞生物炭添加入土壤后，可以改善土壤理化性質(zhì)及生物群落，主要在土壤容重［2］、孔隙度［3］、pH值［4］和陽離子交換量［5］，土壤養(yǎng)分［6］，土壤中污染物的穩(wěn)定性［7］及其遷移行為［8］，土壤中微生物群落［9］等方面開展了大量的工作。研究表明，生物炭可以通過表面靜電吸附、陽離子交換、吸附-沉淀等作用機制［10-11］對土壤重金屬進行吸附，從而降低土壤重金屬活性。目前生產(chǎn)生物炭的原料主要有秸稈［12］、畜禽糞便［13］、谷物廢棄物［14］等，不同原料制成的生物炭對重金屬的作用效果也不盡相同［15］。研究報道，水稻秸稈生物炭可使酸溶態(tài)的Cu（域）和Pb（域）分別降低19.7%和18.8%，而使酸溶態(tài)的Cd（域）降低了5.6%［16］。雞糞或木質(zhì)生物炭可降低Cd和Pb的生物有效性，但增加了土壤Cu和Zn的生物有效性［17］?；ㄉ鷼ど锾繉t壤Cu污染是否具有修復(fù)效果目前還未見報道。

油菜是江西冬季農(nóng)業(yè)大力推廣的種植作物，是江西省最重要的油料作物，據(jù)江西省統(tǒng)計用鑒數(shù)據(jù)，2013用江西省油菜種植面積達54.8萬hm2［18］。已有研究表明江西省由于采礦或工業(yè)區(qū)污水灌溉導(dǎo)致局部較大面積的農(nóng)田土壤銅污染［19］，同時大量生豬糞便作為有機肥施用到農(nóng)田中造成短時間土壤銅元素的累積，江西報道的耕地銅元素超標(biāo)量達國家域級土壤標(biāo)準(zhǔn)10倍以上，最高達548.30 mg·kg-1［20］。土壤銅含量過高會抑制油菜生長［21］，利用生物炭是否可以降低土壤銅對油菜的負(fù)面影響？重金屬污染對作物的影響首先體現(xiàn)在保護性酶活性方面，在一定的重金屬濃度范圍內(nèi)，植物的抗氧化酶活性出現(xiàn)激活效應(yīng)，即隨著重金屬脅迫濃度的升高而提高，但超出一定閾值后，抗氧化酶活性則迅速下降［22］。本文以油菜為研究對象，施用花生殼為基質(zhì)的生物炭來探討銅污染脅迫下油菜苗期的生理生化特征，以期為南方銅污染紅壤地冬季油菜種植提供一定的參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試植物：油菜（Brassica campestris L.）品種為LX1，來自江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院。

供試土壤：土壤采自江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園紅壤試驗地表層（0～20 cm）紅壤，土壤使用前先于室內(nèi)自然風(fēng)干，剔除植物根系后，過2 mm篩后備用。試驗土壤基本理化性狀為：pH 3.96，有機碳含量18.18 g· kg-1，全氮1.74 g·kg-1，堿解氮121.33 mg·kg-1，全磷0.69 g·kg-1，有效磷31.68 mg·kg-1，全鉀5.02 g·kg-1，速效鉀163.67 mg·kg-1，全銅為33.52 mg·kg-1，有效態(tài)銅為2.31 mg·kg-1（DTPA提取，原子吸收分光光度計測定）。根據(jù)國家域級土壤標(biāo)準(zhǔn)（Cu 50 mg·kg-1），供試土壤均未受到銅污染。

供試生物炭：生物炭購自河南商丘三利新能源有限公司，原料是花生殼，經(jīng)350～500益熱裂解炭化而成，室內(nèi)測定其基本理化性質(zhì)為：pH 9.16，有機碳含量323.76 g·kg-1，全氮10.52 g·kg-1，全磷44.73 g·kg-1，全鉀15.51 g·kg-1。

按照試驗設(shè)計，添加2%（98%供試土壤+2%生物炭）和5%（95%供試土壤+5%生物炭）比例生物炭與土壤充分混合均勻后的理化性質(zhì)如表1所示。

表1　供試材料理化性質(zhì)Table 1　Physical and chemical properties of soil-biocher mixture used

1.2盆栽試驗與采樣

試驗于2014用11月8日—2015用1月7日進行。采用雙因素隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置三個生物炭比例，分別為C0（0%）、C2（2%）、C5（5%），根據(jù)食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)（HJ/T 332—2006），食用作物產(chǎn)地銅濃度限值為200 mg·kg-1，本試驗設(shè)置外源添加300 mg·kg-1作為銅污染處理（Cu300），不添加外源銅為對照處理（Cu0），銅濃度均以總銅含量計，共6個處理（表2）。銅污染處理組利用分析純硫酸銅（CuSO4·5H2O）配制成溶液后澆入供試土壤中，充分?jǐn)嚢杌靹颍胶鈨芍芎笫褂?。盆栽用長60 cm、寬40 cm、高30 cm的泡沫箱為容器，底部鉆孔以透水，每盆裝土10 kg。每處理重復(fù)3次，共18盆。于2014用11月8日播種，每盆播30粒種子，于2014用12月8日第一次取樣并間苗，每盆定植6株。于2015用1月7日進行第二次取樣。取樣后以離子水將油菜葉片洗凈，去除葉脈后立即測定其中葉綠素含量、抗氧化酶活性、丙二醛和可溶性蛋白含量。

表2　盆栽試驗設(shè)計Table 2　Design for pot experiment

1.3生理生化指標(biāo)測定

超氧化物歧化酶（Super Oxide Dismutase，SOD）采用氮藍(lán)四唑法測定，過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性采用紫外吸收法測定，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法測定，葉綠素含量利用丙酮-乙醇（V1頤V2=80%頤20%）混合液提取，分光光度法測定［23］。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，利用Origin9.0繪圖。

2　結(jié)果與分析

2.1油菜葉片葉綠素含量

從表3可以看出，無論有無銅污染脅迫，30 d和60 d的油菜葉片中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均隨著生物炭的添加呈上升趨勢，且無銅污染處理下3個處理葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量均顯著高于銅污染處理下3個處理。播種后30 d，無銅污染入件下，添加5%生物炭處理油菜葉綠素b和總?cè)~綠素含量較其余兩個處理分別顯著提高了68.8%和35.0%， 22.7%和14.1%，而葉綠素a含量則無顯著變化。銅污染入件下，添加5%生物炭處理油菜葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均較其余兩處理有所提高，但差異均不顯著。播種后60 d，無銅污染處理下，添加5%生物炭較其余兩個處理均顯著提高了油菜葉片葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量，增幅分別為19.8%、16.9%和82.8%，55.9%、41.3%和31.4%。銅污染處理下，3個生物炭處理的葉綠素a和葉綠素b含量均無顯著差異，而從總?cè)~綠素含量來看，添加5%生物炭處理較0%生物炭處理總?cè)~綠素含量顯著提高了41.0%。

表3　油菜葉片葉綠素含量Table 3　Chlorophyll content in leaves of rape seedling

2.2油菜葉片超氧化物歧化酶活性

從圖1可以看出，兩次取樣銅污染處理油菜葉片中超氧化物歧化酶均高于無銅污染處理，且30 d時銅污染處理下各生物炭處理超氧化物歧化酶活性均顯著高于無銅污染處理。播種后30 d，無銅污染處理下，添加2%和5%生物炭處理分別較0%生物炭處理油菜葉片超氧化物歧化酶活性顯著降低了10.2%和10.4%；銅污染處理下，添加2%和5%生物炭處理分別較0%生物炭處理顯著降低了6.8%和7.2%。播種60 d后，無銅污染處理下各生物炭處理超氧化物歧化酶活性隨著生物炭添加量的增多而呈上升趨勢，但處理間差異不顯著。銅污染處理下，則隨著生物炭添加量的增多而超氧化物歧化酶活性呈顯著下降，添加2%和5%生物炭處理較0%生物炭處理超氧化物歧化酶活性分別顯著降低了10.6%和11.4%。

2.3油菜葉片過氧化物酶活性

從圖2可以看出，兩次取樣中，銅污染處理油菜葉片的過氧化物酶活性均高于無銅污染處理，但播種后30 d時，銅污染處理下各處理過氧化物酶活性均較無銅污染處理顯著提高。播種后60 d時，銅污染處理下0%生物炭和添加2%生物炭較相對應(yīng)的無銅污染油菜葉片過氧化物酶活性顯著提高。無銅污染處理下，隨著生物炭添加量的增加，葉片過氧化物酶活性呈現(xiàn)下降趨勢，但兩次取樣各處理間差異均不顯著。銅污染處理下，播種后30 d時，隨著生物炭添加量的增加，葉片過氧化物酶活性呈上升趨勢，但處理間差異不顯著；播種后60 d時，油菜葉片過氧化物酶活性隨著生物炭添加量的增加而顯著下降，添加5%生物炭處理較其余兩處理過氧化物酶活性顯著降低了49.0%和29.5%，而添加2%生物炭亦較0%生物炭處理下的過氧化物酶活性顯著降低了23.3%。

圖1　油菜葉片超氧化物歧化酶活性Figure 1　Activity of SOD in leaves of rape seedlings

2.4油菜葉片過氧化氫酶活性

從圖3可以看出，兩次取樣中，銅污染處理油菜葉片中過氧化物酶均高于無銅污染處理，其中油菜葉片過氧化氫酶活性在銅污染處理下的0%和2%生物炭處理均顯著高于相對應(yīng)的無銅污染處理。無銅污染處理下，隨著生物炭添加量的增加，葉片過氧化氫酶活性均呈現(xiàn)上升趨勢。播種后30 d時，添加2%和5%生物炭處理較0%生物炭葉片過氧化氫酶活性顯著提高了20.7%和32.5%。播種后60 d時，僅添加5%生物炭處理較0%生物炭處理葉片過氧化氫酶活性顯著提高了39.9%。銅污染處理下，隨著生物炭添加量的增加，葉片過氧化物酶活性均呈現(xiàn)下降趨勢，其中播種后30 d時，添加5%生物炭處理葉片過氧化氫酶活性較0%生物炭處理顯著降低了13.3%。播種后60 d時，添加5%生物炭處理較0%和2%生物炭處理葉片過氧化氫酶活性分別顯著降低了27.6%和20.0%。

圖2　油菜葉片過氧化物酶活性Figure 2　Activity of POD in leaves of rape seedlings

圖3　油菜葉片過氧化氫酶活性Figure 3　Activity of CAT in leaves of rape seedlings

2.5油菜葉片丙二醛含量

從圖4可以看出，播種后30 d時，銅污染處理葉片丙二醛含量均高于無銅污染處理；無銅污染處理下，播種后30 d時，隨著生物炭添加量的增多，葉片丙二醛含量呈下降趨勢，但各處理間無顯著差異。播種后60 d時，5%生物炭較2%生物炭處理葉片丙二醛含量顯著降低了34.55%。銅污染處理下，隨著生物炭添加量增加，葉片丙二醛含量均呈下降趨勢。其中播種后30 d時，添加2%和5%生物炭較0%生物炭處理的丙二醛含量顯著降低了23.6%和31.5%。播種后60 d時，各處理間丙二醛含量均無顯著差異。

2.6油菜葉片可溶性蛋白含量

從圖5可以看出，兩次取樣中，銅污染處理下葉片可溶性蛋白含量均顯著高于無銅污染處理。無污染處理下，播種后30 d時，各處理間葉片可溶性蛋白含量均無顯著差異。播種后60 d時，2%和5%生物炭處理較0%生物炭處理葉片可溶性蛋白含量顯著降低了10.9%和11.5%。銅污染處理下，隨著生物炭添加量的增加，葉片可溶性蛋白含量均呈下降趨勢。其中播種后30 d時，添加2%和5%生物炭較0%生物炭處理丙二醛含量顯著降低了11.7%和51.8%。播種后60 d時，5%生物炭較0%生物炭處理葉片可溶性蛋白含量顯著降低了17.8%。

圖4　油菜葉片丙二醛含量Figure 4　Content of MDA in leaves of rape seedlings

圖5　油菜葉片可溶性蛋白含量Figure 5　Soluble protein content in leaves of rape seedlings

3　討論

銅是作物必需元素，但超量會對作物吸收礦質(zhì)離子，抗氧化酶和生物膜透性產(chǎn)生影響，尤其是對相關(guān)蛋白質(zhì)的合成、葉綠素等具有較大影響。從本研究的結(jié)果（表3）可以看出，葉綠素含量隨著生物炭添加量的增加，無論是否受到銅污染，油菜葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量均呈上升趨勢。在無銅污染入件下，葉綠素隨著生物炭添加量的增加呈現(xiàn)上升趨勢，且葉綠素b和總?cè)~綠素含量均在添加5%生物炭時顯著提高。這可能是供試生物炭由花生殼炭化形成，其中含有大量營養(yǎng)元素，添加到土壤后，能夠為油菜生長提供更多的氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素［24］及鈣、鎂等微量元素，促進了油菜的生長，提高了油菜的葉綠素含量，其中鎂元素是合成葉綠素的重要組分［25］，促進了葉綠素b的合成。同時由于不同生物炭配比造成了土壤營養(yǎng)的差異，從而導(dǎo)致了油菜葉綠素含量隨著生物炭添加量增多而呈遞增的趨勢。同時由于生物炭的堿性強，加入土壤后能中和土壤酸性，從而提高土壤pH值（表1），使得銅離子發(fā)生鈍化［15］，同時生物炭表面所帶的電荷及官能團［26］對土壤中的銅離子具有較強的吸附能力，而使土壤中的銅產(chǎn)生鈍化［11］，且隨著添加量的增多效果增強，因而降低銅離子對油菜造成的影響。

作物在受到重金屬脅迫時，其自身為應(yīng)對環(huán)境因子的脅迫，生理生化特征均會產(chǎn)生一定的應(yīng)對機制，其中以抗氧化酶系統(tǒng)的變化特征最為顯著。相同生物炭添加量下，無銅污染脅迫下油菜葉片的抗氧化酶活性均低于同一時期的銅污染脅迫，可能是由于受到銅脅迫時，細(xì)胞內(nèi)的自由基含量增多，使得油菜發(fā)生質(zhì)膜損傷，為了緩解質(zhì)膜損傷，細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶活性增強，用以分解產(chǎn)生的自由基等氧化物質(zhì)。由此說明油菜可能通過提高自身抗氧化酶活性來適應(yīng)銅脅迫［27］。

在本研究中，土壤銅污染脅迫時，油菜葉片超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、丙二醛含量和可溶性蛋白含量均隨著生物炭添加量的增多而呈下降趨勢，且不同的取樣時間均保持相似的趨勢。可能是由于生物炭添加后提高了土壤pH，大幅增加了土壤中氮磷鉀等營養(yǎng)元素含量。前人研究發(fā)現(xiàn)土壤pH值是影響植物對重金屬離子吸收的最主要因素［28］，隨著pH值上升，重金屬氫氧化物、硫化物、磷酸鹽和碳酸鹽的沉淀反應(yīng)所起的作用逐漸增大，使得土壤有機質(zhì)和土壤膠體對重金屬的吸附增強，從而使得土壤中銅被鈍化［29］，降低了其生物有效性［30］。由于銅元素的生物有效性降低，油菜從根系吸收的銅離子可能相應(yīng)地減少，從而可減緩銅離子對油菜葉片質(zhì)膜的損傷，減少葉片中超氧自由基的含量。由于植物的超氧化酶系統(tǒng)的反饋作用，使得超氧化物歧化酶活性降低，進而減少過氧化氫的產(chǎn)生，進一步導(dǎo)致了過氧化氫酶活性降低［31］。隨著生物炭添加量的增多，葉片中質(zhì)膜損傷減緩，因而質(zhì)膜損傷產(chǎn)物丙二醛含量呈下降趨勢。由于進入油菜葉片中的銅離子可能減少，且添加生物炭后大幅增加了土壤中的營養(yǎng)元素含量，為油菜生長提供了較為充足的營養(yǎng)供給，而前人研究表明增施氮肥能緩解重金屬對植物的毒害作用［32］，因此銅離子誘導(dǎo)其產(chǎn)生銅結(jié)合蛋白的數(shù)量可能減少，故銅污染土壤中可溶性蛋白含量隨著生物炭的增加，亦呈下降趨勢（圖5）。

4　結(jié)論

（1）銅脅迫降低了油菜葉片的葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量，添加生物炭有利于提高油菜葉片葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量。

（2）銅脅迫提高了油菜葉片抗氧化酶活性、丙二醛及可溶性蛋白含量，添加生物炭降低了油菜葉片超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、丙二醛和可溶性蛋白含量，從而有利于保護銅脅迫下油菜的正常生長。

［1］Woods W I，Mccann J M.The anthropogenic origin and persistence of amazonian dark earths［J］.Yearbook.Conference of Latin Americanist Geographers，1999，25：7-14.

［2］Karhu K，Mattila T，Bergstr觟m I，et al.Biochar addition to agricultural soil increased CH4uptake and water holding capacity-results from a short-term pilot field study［J］.Agriculture Ecosystems and Environment，2011，140：309-313.

［3］Zhao X，Wang J，Wang S，et al.Successive straw biochar application as a strategy to sequester carbon and improve fertility：A pot experiment with two rice/wheat rotations in paddy soil［J］.Plant and Soil，2014，378：279-294.

［4］Bing W，Lehmann J，Hanley K，et al.Adsorption and desorption of ammonium by maple wood biochar as a function of oxidation and pH［J］. Chemosphere，2015，138：120-126.

［5］Abdel-Fattah T M，Mahmoud M E，Ahmed S B，et al.Biochar from woody biomass for removing metal contaminants and carbon sequestration［J］.Journal of Industrial and EngineeringChemistry，2015，22：103-109.

［6］李江舟，張慶忠，婁翼來，等.施用生物炭對云南煙區(qū)典型土壤養(yǎng)分淋失的影響［J］.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報，2015，34（1）：48-53.

LI Jiang-zhou，ZHANG Qing-zhong，LOU Yi-lai，et al.Effects of biochar addition on nutrient leaching loss of typical tobacco-planting soils in Yunnan Province，China［J］.Journal of Agricultural Resources and Environment，2015，34（1）：48-53.

［7］Yip K，Tian F，Hayashi J I，et al.Effect of alkali and alkaline earth metallic species on biochar reactivity and syngas compositions during steam gasification？［J］.Energy Fuels，2009，24（11）：173-181.

［8］Zhang X，Wang H，He L，et al.Using biochar for remediation of soils contaminated with heavy metals and organic pollutants［J］.Environmental Science and Pollution Research，2013，20（12）：8472-8483.

［9］Paz-Ferreiro J，Gasc佼G，Guti佴rrez B，et al.Soil biochemical activities and the geometric mean of enzyme activities after application of sewage sludge and sewage sludge biochar to soil［J］.Biology and Fertility of Soils，2012，48（5）：511-517.

［10］Uchimiya M，Lima I M，Klasson K T，et al.Immobilization of heavy metal ions［Cu（II），Cd（II），Ni（II），and Pb（II）］by broiler litter-derived biochars in water and soil［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58（9）：5538-5544.

［11］Yang X，Liu J，Mcgrouther K，et al.Effect of biochar on the extractability of heavy metals（Cd，Cu，Pb，and Zn）and enzyme activity in soil［J］. Environmental Science and Pollution Research，2015（3）：1-11.

［12］安增莉，侯艷偉，蔡超，等.水稻秸稈生物炭對Pb（域）的吸附特性［J］.環(huán)境化學(xué)，2011，30（11）：1851-1857.

AN Zeng-li，HOU Yan-wei，CAI Chao，et al.Lead（域）adsorption characteristics on different biochars derived from rice straw［J］.Environmental Chemistry，2011，30（11）：1851-1857.

［13］馬鋒鋒，趙保衛(wèi)，刁靜茹，等.牛糞生物炭對水中氨氮的吸附特性［J］.環(huán)境科學(xué)，2015，36（5）：1678-1685.

MA Feng-feng，ZHAO Bao-wei，DIAO Jing-ru，et al.Ammonium adsorption characteristics in aqueous solution by dairy manure biochar［J］. Environmental Chemistry，2015，36（5）：1678-1685.

［14］李力，陸宇超，劉婭，等.玉米秸稈生物炭對Cd（域）的吸附機理研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，31（11）：2277-2283.

LI Li，LU Yu-chao，LIU Ya，et al.Adsorption mechanisms of cadmium（域）on biochars derived from corn straw［J］.Journal of Agriculture Environment Science，2012，31（11）：2277-2283.

［15］Karer J，Wawra A，Zehetner F，et al.Effects of biochars and compost mixtures and inorganic additives on immobilisation of heavy metals in contaminated soils［J］.Water，Air，and Soil Pollution，2015，226（10）：1-12.

［16］Jiang J，Xu R K，Jiang T Y，et al.Immobilization of Cu（II），Pb（II）and Cd（II）by the addition of rice straw derived biochar to a simulated polluted ultisol［J］.Journal of Hazardous Materials，2012，229/230（5）：145-150.

［17］侯艷偉，曾月芬，安增莉.生物炭施用對污染紅壤中重金屬化學(xué)形態(tài)的影響［J］.內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，42（4）：460-466.

HOU Yan-wei，ZENG Yue-fen，AN Zeng-li.Effects of the application of biochar on the chemical fraction of heavy metals in polluted red soil［J］.Journal of Inner Mongolia University（Natural Science Edition），2011，42（4）：460-466.

［18］江西省統(tǒng)計局.江西統(tǒng)計用鑒［J］.北京：國家統(tǒng)計出版社，2013：259.

StatisticBureauof Jiangxi.Jiangxi statistical yearbook［J］.Beijing：China Statistice Press，2013：259.

［19］林世滔，李琳，盧志紅，等.基于GIS的江西省耕地土壤重金屬污染評價研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，36（5）：1167-1172.

LIN Shi-tao，LI Lin，LU Zhi-hong，et al.Evaluation of heavy metal pollution of farmland soil in Jiangxi Province based on GIS［J］.Acta A-griculturae Universitatis Jiangxiensis，2014，36（5）：1167-1172.

［20］王小玲，王歆，劉騰云，等.江西主要類型重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)實踐［J］.江西科學(xué)，2014，5（1）：594-599.

WANG Xiao-ling，WANG Xin，LIU Teng-yun，et al.Contaminated situation and remediation practice of the main types by heavy metals inJiangxi Province［J］.Jiangxi Science，2014，5（1）：594-599.

［21］Chaignon V，Bedin F，Hinsinger P.Copper bioavailability and rhizosphere pH changes as affected by nitrogen supply for tomato and oilseed rape cropped on an acidic and a calcareous soil［J］.Plant and Soil，2002，243（2）：219-228.

［22］Kebeish R，El-Ayouty Y，Husain A.Effect of copper on growth，bioactive metabolites，antioxidant enzymes and photosynthesis-related gene transcription in chlorella vulgaris［J］.World Journal of Biology and Biological Sciences，2014，2（2）：34-43.

［23］張志良，瞿偉菁，李小方.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)［M］.四版.高等教育出版社，2009.

ZHANG Zhi-liang，QU Wei-qing，LI Xiao-fang.Plant physiology experimental guidance［M］.4th Edition，Beijing：Higher Education Press，2009.

［24］王艷紅，李盟軍，唐明燈，等.稻殼基生物炭對生菜Cd吸收及土壤養(yǎng)分的影響［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2015，23（2）：207-214.

WANG Yan-hong，LI Ming-jun，TANG Ming-deng，et al.Effect of rice husk biochar on lettuce Cd uptake and soil fertility［J］.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2015，23（2）：207-214.

［25］Uchimiya M，Wartelle L H，Klasson K T，et al.Influence of pyrolysis temperature on biochar property and function as a heavy metal sorbent in soil［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59（6）：2501-2510.

［26］Heitk觟tter J，Marschner B.Interactive effects of biochar ageing in soils related to feedstock，pyrolysis temperature，and historic charcoal production［J］.Geoderma，2015，245：56-64.

［27］楊紅飛，王友保，李建龍.銅、鋅污染對水稻土中油菜（BrassicaChinensis L.）生長的影響及累積效應(yīng)研究［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2011，20（10）：1470-1477.

YANG Hong-fei，WANG You-bao，LI Jian-long.Impacts of Cu and Zn pollution on rape（Brassica Chinensis L.）growth and its accumulation effect of heavy metals in paddy soil［J］.Ecology and Environmental Sciences，2011，20（10）：1470-1477.

［28］Rees F，Simonnot M O，Morel J L.Short-term effects of biochar on soil heavy metal mobility are controlled by intra-particle diffusion and soil pH increase［J］.European Journal of Soil Science，2014，65（1）：149-161.

［29］Houben D，Sonnet P.Impact of biochar and root-induced changes on metal dynamics in the rhizosphere of agrostis capillaris and lupinus albus［J］.Chemosphere，2015，139（11）：644-651.

［30］Anisimov V S，Kochetkov I V，Dikarev D V，et al.Effects of physicalchemical properties of soils on60Co and65Zn bioavailability［J］.Journal of Soils and Sediments，2015，15（11）：1-12.

［31］Rubino J T，F(xiàn)ranz K J.Coordination chemistry of copper proteins：How nature handles a toxic cargo for essential function［J］.Journal of Inorganic Biochemistry，2012，107（1）：129-143.

［32］張帆，萬雪琴，王長亮，等.鎘脅迫下增施氮對楊樹生長和光合特性的影響［J］.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，29（3）：317-321.

ZHANG Fan，WAN Xue-qin，WANG Chang-liang，et al.Effects of nitrogen supplement on photosynthetic characteristic and growth rate of poplar plants under cadmium stress［J］.Journal of Sichuan Agricultural University，2012，29（3）：317-321.

Effects of biochar on chlorophyll and protective enzyme activity of rape seedlings in red soil under copper stress

WANG Xiao-wei1，2，XU Jian-cheng1，2，SUN Dan-ping1，2，LUO Yu-hang2，LONG Chang-zhi2，LU Mei-juan3，YANG Wen-ting1，2*
（1.Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Genetic Breeding，Ministry of Education，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China；2.College of Agriculture，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China；3.College of Territorial Resources and Environmental，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China）

A pot experiment was carried out to study the effects of biochar additions on chlorophyll content，antioxidant enzyme activity［superoxide dismutase（SOD），catalase（CAT），and peroxidase（POD）］，soluble protein content and malondialdehyde（MDA）content in rape（Brassica campestris L.）seedlings in red soil under copper stress（300 mg·kg-1）.The biochar was applied at 0，2%，and 5%（m/m）.Copper stress decreased content of chlorophyll a and b and total chlorophyll，but increased SOD，CAT，POD，MDA，and soluble protein content in rape leaves.Compared with no biochar addition，applying biochar increased the content of chlorophyll a and b and total chlorophyll，but reduced the activities of SOD，CAT，POD，and MDA，and the content of soluble protein in rape leaves.In conclusion，biochar applications improve chlorophyll content of rape seedlings，alleviate copper stress on rape seedlings，and maintain rape seedling normal growth under 300 mg Cu·kg-1stress.

copper stress；rape；biochar；chlorophyll；antioxidant enzyme activity；malondialdehyde

X712

A

1672-2043（2016）04-0640-07

10.11654/jaes.2016.04.005

2015-09-29

國家自然科學(xué)基金項目（31360108）；江西省博士后科研擇±資助項目（2015KY42）；江西農(nóng)業(yè)大學(xué)博士科研啟動項目（09005376）

王曉維（1989—），男，廣東韶關(guān)人，碩士，從事農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境研究。E-mail：sgwxw89@163.com。徐健程與第一作者同等貢獻

楊文亭E-mail：ywt111@163.com