李衍亮 ，黃玉芬 ，魏 嵐 ，黃連喜 ，黃 慶 ，許桂芝 ，劉忠珍 *

施用生物炭對重金屬污染農(nóng)田土壤改良及玉米生長的影響

李衍亮1，2，3，黃玉芬1，2，魏 嵐1，2，黃連喜1，2，黃 慶1，2，許桂芝1，2，劉忠珍1，2*

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣州 510640；2.農(nóng)業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用與耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；3.東莞理工學(xué)院生態(tài)環(huán)境與建筑工程學(xué)院，廣東 東莞 523808）

為了解生物炭的農(nóng)業(yè)環(huán)境效應(yīng)，采用大田試驗(yàn)，研究了不同生物炭施用量（0、5、10、20、30 t·hm-2）對韶關(guān)仁化縣礦區(qū)周邊重金屬污染農(nóng)田土壤理化性質(zhì)、玉米（粵甜9號）生長狀況、產(chǎn)量及重金屬累積等的影響。結(jié)果表明：與對照（CK）相比，生物炭顯著提高土壤pH值和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其提升幅度隨施用量的增加而升高，而土壤陽離子交換量隨施用量的增加先升高后降低；生物炭施加量達(dá)到30 t·hm-2時(shí)，土壤速效鉀含量是CK處理的3.1倍，但不同生物炭施用量對土壤堿解氮含量的影響沒有顯著性差異；不同用量生物炭均能降低土壤Pb和Cd的含量，降低幅度分別為11.3%和23.9%。各處理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米葉和玉米稈中的累積。當(dāng)施用量為20 t·hm-2時(shí)，玉米粒中Pb的含量降低幅度達(dá)49.4%，Cd的降低幅度達(dá)45.4%；生物炭對玉米的增產(chǎn)效果隨施用量的增加而增加，分別為CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。綜上所述，生物炭通過提高土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量，實(shí)現(xiàn)了對南方酸性土壤的改良，對玉米產(chǎn)量具有促進(jìn)作用，可降低污染土壤重金屬的生物有效性。

生物炭；重金屬；土壤改良；玉米；產(chǎn)量

我國耕地土壤質(zhì)量退化明顯，土壤環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，南方土壤特別是廣東礦區(qū)土壤重金屬污染尤為突出[1]。2016年5月31日，國務(wù)院發(fā)布了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，確定通過十項(xiàng)措施來防治土壤污染，簡稱“土十條”。迄今為止，尚缺乏成熟的能被大規(guī)模推廣應(yīng)用的污染土壤修復(fù)或治理技術(shù)，主要原因是缺乏價(jià)格低廉且效果顯著的綠色修復(fù)材料。生物炭（Biochar）屬于黑炭（Black carbon）范疇的一種，具有多種環(huán)境效益，比如改良土壤肥力[2]、碳庫中的“增匯減排”作用[3-4]、環(huán)境污染修復(fù)[5]等，并且可用于制備生物炭的原材料來源廣泛，這使得其在農(nóng)業(yè)和環(huán)境中具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來成為土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)表明，我國每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)廢棄物超過40億t，其中農(nóng)作物秸稈高達(dá)7億t，利用高溫裂解炭化技術(shù)制成生物炭后還田，是一種變廢為寶的新途徑，其市場潛力及應(yīng)用前景巨大[6]。

生物炭影響農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境中重金屬[7]、農(nóng)藥[8]和氮磷[9]的形態(tài)分布、遷移轉(zhuǎn)化、生物有效性及生態(tài)效應(yīng)等均已被廣泛報(bào)道。研究表明，生物炭作為“鈍化劑”輸入受污染土壤可顯著降低土壤中Cd、Pb等金屬離子的遷移性[10]，同時(shí)，生物炭作為一種肥料緩釋載體[11]，會(huì)直接影響作物的生長和產(chǎn)量，但是已報(bào)道的結(jié)果往往大相徑庭，這與土壤類型和生物炭的種類密切相關(guān)[12]。當(dāng)前有關(guān)生物炭對作物生長及產(chǎn)量影響的研究大多基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和條件不同的盆栽實(shí)驗(yàn)，故結(jié)論存在不一致性[13]。

本試驗(yàn)選擇廣東省韶關(guān)市仁化縣礦山周邊重金屬污染農(nóng)田土壤為研究對象，在土壤中施用不同量棕櫚絲生物炭，分析不同量生物炭施用對土壤基本理化性狀、玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，以及降低作物對重金屬富集的效果，確定最佳的生物炭用量，為受礦區(qū)重金屬污染的土壤環(huán)境治理提供一種低廉環(huán)保的修復(fù)技術(shù)手段，也為生物炭的農(nóng)用意義提供科學(xué)的理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)研究地點(diǎn)位于廣東省韶關(guān)市仁化縣董塘鎮(zhèn)某礦區(qū)重金屬中度污染農(nóng)田。董塘鎮(zhèn)地處粵北山區(qū)，整個(gè)地形四面山地，中間小盆地，以丘陵山地為主，屬丹霞山風(fēng)景名勝區(qū)。地理位置為東經(jīng)113°30′～114°02′，北緯 24°56′～25°27′，冬春冷，夏秋熱，年平均氣溫為19.6℃，氣候?yàn)橹衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均降雨量為1665 mm。農(nóng)業(yè)種植以水稻、花生和玉米為主。

1.2 供試材料

1.2.1 土壤

試驗(yàn)前采集農(nóng)田表層土壤（0～15 cm），風(fēng)干，研磨，分別過2 mm篩和0.25 mm篩，用于分析土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮和陽離子交換量（CEC）等理化性質(zhì)，同時(shí)測定土壤中有效態(tài)鎘（Cd）和鉛（Pb）等重金屬含量[14]，結(jié)果見表 1。

1.2.2 生物炭

表1 供試材料基本理化性質(zhì)Table 1 Basic properties of test materials

生物炭由廣州中殼炭業(yè)有限公司提供，原材料棕櫚絲經(jīng)過高溫（550℃）裂解制備生成實(shí)驗(yàn)所用的棕櫚絲生物炭。其基本理化性質(zhì)見表1，可見有機(jī)碳含量高達(dá) 421.3 g·kg-1，pH 值為 10.12。

1.2.3 玉米品種

試驗(yàn)選用種植玉米品種為“粵甜9號”，由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照試驗(yàn)?zāi)康墓苍O(shè)5個(gè)處理，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，總共15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為20 m2（10 m×2 m）。生物炭施用量分別為0、5、10、20、30 t·hm-2，試驗(yàn)處理編號分別為 T1～T5，T1 為不施生物炭的對照（CK）。每個(gè)小區(qū)種植玉米2行，行距60 cm，株距30 cm，于2015年4月2日播種，每穴種子2粒，定苗1株，至2015年7月2日收獲，生長周期為3個(gè)月。種植玉米前一個(gè)月，先將生物炭按試驗(yàn)設(shè)置的用量均勻施于小區(qū)農(nóng)田土壤表層，并使用農(nóng)業(yè)翻耕機(jī)在耕作層翻耕土壤使生物炭材料和土壤充分混勻，老化平衡一個(gè)月后播種。作物栽培管理措施保持與正常生產(chǎn)一致，適時(shí)進(jìn)行殺蟲、除草和澆水。玉米幼苗期每666.7 m2施尿素6 kg、氯化鉀4 kg，生長中期分兩次施肥，第一次每666.7 m2施尿素5 kg、氯化鉀3 kg，在抽雄前7～10 d進(jìn)行第二次施肥，每666.7 m2施尿素7 kg、氯化鉀4 kg。玉米收獲后分別測定不同處理的玉米產(chǎn)量、株高和葉片的凈光合速率等指標(biāo)，以及不同處理間玉米各部位（玉米粒、玉米芯、玉米葉和玉米稈）中的重金屬累積量；同時(shí)采集每個(gè)小區(qū)土壤樣品，分別測定土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、CEC和養(yǎng)分等指標(biāo)。

1.4 分析方法

pH值以電位測定法測定，土壤pH按照水∶土=2.5∶1，生物炭 pH 按照水∶炭=10∶1 進(jìn)行測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化容量法測定，土壤有機(jī)碳通過土壤有機(jī)質(zhì)及其換算系數(shù)1.724轉(zhuǎn)化得到；陽離子交換量采用乙酸鈉浸提火焰光度計(jì)法測定；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用0.5 mol·L-1的NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，土壤速效鉀采用1 mol·L-1的NH4OAc浸提-火焰光度計(jì)法。生物炭的C元素含量使用元素分析儀測定（德國Elementar公司Vario ELⅢ）。

植物樣品Cd和Pb含量分析采用HNO3-HClO4消煮，土壤樣品有效態(tài)Cd和有效態(tài)Pb含量分析采用0.1 mol·L-1HCl浸提，然后利用原子吸收光譜儀（美國PerkinElmer公司AA800）測定。

株高按照從地面至玉米植株捋直后最高點(diǎn)的高度來測量。于玉米收獲期，選擇晴天上午的10：00—11：00之間，每小區(qū)選取3株生長均勻的玉米葉片，利用LI-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀和SPAD-502型葉綠素計(jì)，測定玉米葉片凈光合速率。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用 SPSS 18（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）和SigmaPlot 12.0（Systat Software Inc.，San Jose，CA，USA）進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，用Student′s t檢驗(yàn)確定兩種處理之間的差異性。此外，用單因子（One-way）、雙因子（Twoway）或三因子（Three-way）變異數(shù)分析（ANOVA）和鄧肯多范圍測試（Duncan′s Multiple Range Test）確定處理之間的顯著性差異，當(dāng)P<0.05時(shí)表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 生物炭對土壤pH和有機(jī)質(zhì)的影響

土壤pH值是土壤的重要理化屬性，直接影響重金屬在農(nóng)田系統(tǒng)中的移動(dòng)性和有效性。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的重要指標(biāo)，在改良土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤通氣性和透水性，增加土壤保肥能力以及為植物提供營養(yǎng)等諸多方面發(fā)揮著重要作用[15]。施用棕櫚絲生物炭后，各處理土壤的pH值均有所提高，且提高的幅度隨生物炭用量的增加而增大，相對于不施用生物炭的T1處理（CK，pH=4.67），pH值最低增加了0.42個(gè)單位（5 t·hm-2，T2），而最高增加達(dá) 0.92 個(gè)單位（30 t·hm-2，T5），T2、T3和 T4的 pH 值均有所提升，但 T3和T4處理間差異不顯著（圖1）。生物炭本身灰分中富含各種氫氧化物和碳酸鹽等堿性物質(zhì)[16]，故大多生物炭偏堿性，施入土壤能有效提高土壤的pH值。施用生物炭后，土壤有機(jī)質(zhì)的提升變化趨勢與pH變化趨勢類似，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨生物炭施用量的增加而增加，T1與 T3、T4與 T5處理呈顯著（P<0.05）增加，從最低的3.06%提高至5.08%，當(dāng)施用量為30 t·hm-2生物炭（T5）時(shí)，其土壤有機(jī)質(zhì)含量是對照的1.66倍（圖1）。土壤有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)是隨時(shí)間而消耗，故土壤需要有外來的有機(jī)質(zhì)補(bǔ)給以維持其基本生產(chǎn)力。生物炭本身富含大量的烷氧基、芳基等穩(wěn)定芳香化合物和部分不穩(wěn)定脂肪族化合物，進(jìn)入土壤后對土壤有機(jī)質(zhì)形成直接的補(bǔ)充作用。例如，在土壤中添加300℃制備的生物炭，培養(yǎng)112 d后發(fā)現(xiàn)，土壤總有機(jī)碳含量從6.94 g·kg-1顯著提升至 10.25 g·kg-1，而進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加源于生物炭輸入所攜帶的穩(wěn)定組分所產(chǎn)生的直接貢獻(xiàn)[17]。此外，生物炭的添加有利于形成并提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，從而減少了土壤有機(jī)質(zhì)的淋失[18]。生物炭作為新型的土壤調(diào)理劑，尤其適宜對我國南方酸性土壤進(jìn)行改良。這與已有的研究結(jié)果是一致的[19]。

圖1 生物炭對土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量的影響Figure 1 Influence of biochar additions on soil pH and organic matter content

土壤有機(jī)碳作為土壤質(zhì)量和功能的核心，被認(rèn)為是影響土壤肥力和作物產(chǎn)量高低的決定性因子[20]。為了進(jìn)一步了解生物炭添加對原有土壤性狀的影響，我們將生物炭的施用量與土壤有機(jī)碳含量進(jìn)行相關(guān)性分析（圖2）。由圖2可知，生物炭施用量和土壤有機(jī)碳呈很好的正相關(guān)關(guān)系（R2＝0.977 9），生物炭施用量為30 t·hm-2時(shí)，土壤有機(jī)碳含量比不施用生物炭時(shí)提高了66.12%，究其原因可能與本試驗(yàn)所用生物炭的有機(jī)碳含量高達(dá)42.13%有關(guān)。

2.2 生物炭對土壤CEC的影響

圖2 生物炭施用量與土壤有機(jī)碳含量的相關(guān)關(guān)系Figure 2 Correlation between biochar additions and soil organic carbon content

土壤陽離子交換量是衡量和評價(jià)土壤保肥能力的重要指標(biāo)之一。在本試驗(yàn)中，施用生物炭顯著提高了耕層土壤的陽離子交換量，最高值是T4處理的5.26 cmol·kg-1，比 CK 處理提高了 10.74%（圖 3）。土壤膠體表面的可變電荷受土壤pH的影響極大，生物炭作為土壤改良劑添加到土壤中，通過改變土壤pH值和土壤有機(jī)質(zhì)而引起土壤CEC的變化。研究發(fā)現(xiàn)，隨著生物炭滯留土壤時(shí)間的延長，其表面在生物氧化和非生物氧化共同作用下，會(huì)形成更多的含氧官能團(tuán)，增加其表面電荷量，導(dǎo)致土壤CEC值的升高[21]。然而，生物炭由于材料的不同以及制備溫度的差異，其施入土壤后對土壤CEC的影響還有待進(jìn)一步研究。

圖3 生物炭對土壤CEC的影響Figure 3 Influence of biochar additions on soil CEC

2.3 生物炭對土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物炭的多孔特性能截留更多的養(yǎng)分，施入土壤后通過緩解土壤養(yǎng)分流失來影響?zhàn)B分在土壤中的含量。生物炭施用對土壤有效磷和速效鉀含量的改變各不相同。研究發(fā)現(xiàn)，各處理生物炭均能提高土壤有效磷的含量，當(dāng)施用量為10 t·hm-2時(shí)，生物炭對土壤有效磷的提高效果最好，T2、T4、T5處理之間差異并不明顯。土壤速效鉀含量的提升則隨生物炭的增加而增加，當(dāng)施用量達(dá)到30 t·hm-2時(shí)，速效鉀含量是CK處理的3.1倍，達(dá)到292.70 mg·kg-1（圖4）。相對于種植玉米前采集的原土，未施用生物炭處理（CK）土壤速效鉀含量也有所提升，可能是田間管理常規(guī)施肥所致。土壤堿解氮含量最高的是T2處理，達(dá)到164.50 mg·kg-1，而最低為T4處理的140.00 mg·kg-1，不同生物炭施用量對土壤堿解氮含量的影響并不顯著。生物炭特別是植物來源的生物炭含有豐富的鉀元素，本試驗(yàn)所使用的生物炭速效鉀含量高達(dá)3 416.95 mg·kg-1，施用于土壤中顯著提高了土壤速效鉀含量。

圖4 生物炭對土壤養(yǎng)分的影響Figure 4 Fffect of biochar additions on soil nutrients

2.4 生物炭對植物吸收重金屬的影響

不同用量生物炭處理均能降低土壤有效鉛和有效鎘的含量，降低幅度最為明顯的是T4處理，有效鉛由 CK 的 352.7 mg·kg-1降低為 312.9 mg·kg-1，而有效鎘由 CK 的 5.44 mg·kg-1降低為 4.14 mg·kg-1，降低幅度分別為11.3%和23.9%。而對于作物地上部，各處理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米葉和玉米稈中的累積，以最重要的可食部分玉米粒為例，當(dāng)施用量為20 t·hm-2時(shí)（T4），玉米粒中Pb的含量為0.39 mg·kg-1，相對于 CK 處理的 0.77 mg·kg-1，降低幅度高達(dá)49.4%；玉米粒中Cd的含量為0.59 mg·kg-1，相對于CK處理的1.08 mg·kg-1，降低幅度高達(dá)45.4%。雖然根據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《食品中污染物限量》（GB 2762—2012）的要求（鉛≤0.2 mg·kg-1；鎘≤0.1 mg·kg-1），各處理玉米粒重金屬含量均超標(biāo)，但兩種常見重金屬Pb和Cd含量比CK處理降低的幅度均接近一半，說明生物炭有利于減少重金屬在植物體內(nèi)的輸送和積累。

圖5和圖6分別為Pb和Cd在玉米地上各部位的分布，對于Pb而言，更多地富集于玉米稈中，其次為玉米葉。T2～T5各處理隨生物炭用量的增加，玉米地上部Pb的總含量呈降低趨勢，但是T2處理比CK更容易富集Pb。而對于Cd來說，更容易富集的部位是玉米葉，其次為玉米稈，生物炭處理后玉米均不容易富集Cd，T5處理Cd的總含量僅為CK的46.33%。不管是Pb還是Cd，其在最重要的可食部位玉米粒中的含量均最少。生物炭富含各種官能團(tuán)，在添加到土壤中后，會(huì)與土壤中的Pb和Cd結(jié)合，降低其可移動(dòng)性和生物有效性。另外，生物炭的堿性屬性也會(huì)提升土壤的pH，從而影響Pb、Cd的水解平衡，使這些金屬離子通過絡(luò)合、沉淀等作用被固定下來[22-23]。因此，通過向重金屬污染土壤中施入生物炭，可以增強(qiáng)土壤的吸附性能，消減土壤環(huán)境中重金屬向水體和生物體遷移的能力，降低其生物有效性，不失為一種快捷有效的土壤改良與環(huán)境治理手段。

圖6 生物炭處理對玉米Cd含量的影響Figure 6 Effect of biochar additions on Cd content of maize

2.5 生物炭對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

施用生物炭后，各處理對玉米收獲期葉片的凈光合速率、玉米株高和玉米產(chǎn)量均有促進(jìn)效應(yīng)，且總體隨生物炭施用量的增加而增加。生物炭施用量為5、10、20、30 t·hm-2時(shí)，其株高分別為 158.89、189.89、192.00、207.22 cm，比CK處理分別提高了15.1%、37.5%、39.0%和50.1%。凈光合速率反映植物在單位時(shí)間內(nèi)積累的有機(jī)物的量，從表2可知，高生物炭用量處理，其凈光合速率顯著高于低生物炭用量處理和CK處理。生物炭處理對玉米產(chǎn)量的影響最為明顯，不同生物炭用量均能顯著增加玉米的產(chǎn)量，且其增產(chǎn)效果隨用量的增加而增加，T2～T5生物炭處理后，玉米產(chǎn)量分別為CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。當(dāng)施用量達(dá)到20 t·hm-2以上時(shí)，T4和T5處理對玉米的增產(chǎn)效應(yīng)并無顯著性差異，考慮到經(jīng)濟(jì)成本，施用量在20 t·hm-2左右為宜。

表2 生物炭對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響Table 2 Influence of biochar on growth and yield of maize

3 結(jié)論

（1）生物炭顯著提高了土壤 pH值和有機(jī)質(zhì)含量，其提升幅度隨施用量的增加而升高；土壤CEC隨生物炭施用量的增加先升高后降低。生物炭施用量為30 t·hm-2時(shí)，土壤速效鉀含量是CK處理的3.1倍，不同生物炭處理對土壤堿解氮含量的影響不顯著。

（2）不同生物炭施用量均能降低土壤和玉米植株中Pb和Cd含量，當(dāng)施用量為20t·hm-2時(shí)，玉米粒中Pb的含量降低幅度達(dá)49.4%，Cd的降低幅度達(dá)45.4%。

（3）生物炭對玉米的增產(chǎn)效果隨施用量的增加而增加，5、10、20、30 t·hm-2處理的產(chǎn)量分別為 CK 的1.75、6.16、8.84倍和 8.90倍。

（4）生物炭通過提高土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量，實(shí)現(xiàn)了對南方酸性土壤的改良，對玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量均有促進(jìn)作用?？紤]到污染程度、經(jīng)濟(jì)成本以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求，應(yīng)該因地制宜地選擇合適的生物炭種類和施用量。

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Impacts of biochar application on amelioration of heavy metal-polluted soil and maize growth

LI Yan-liang1,2,3,HUANG Yu-fen1,2,WEI Lan1,2,HUANG Lian-xi1,2,HUANG Qing1,2,XU Gui-zhi1,2,LIU Zhong-zhen1,2*
（1.Institute of Agricultural Resources and Environment,Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Guangzhou 510640,China;2.Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer in South Region,Ministry of Agriculture;Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation,Guangzhou 510640,China;3.School of Environment and Civil Engineering,Dongguan University of Technology,Dongguan 523808,China）

In the present study,a field trial was adopted to study the effect of biochar application at different concentrations（0,5,10,20 t·hm-2and 30 t·hm-2） on the physicochemical properties of the heavy metal-polluted farmland soil near mining areas in Renhua,Shaoguan,China.In addition,we investigated the impacts of biochar on the growth and yield of maize（Yuetian 9）as well as on the accumulation of heavy metals in the crops.The results indicated that the addition of biochar significantly elevated the soil pH and organic matter fractions compared with the CK treatments,and the rate of increase was positively related to the amount of biochar applied.Conversely,the cation exchange capacity of soil first increased and then decreased with an increase in the amount of biochar applied.When the biochar application amount was 30 t·hm-2,the content of available potassium in soil was approximately 3.1 times of that in the CK treatments;however,the ad－dition of different amounts of biochar showed no significant impact on the content of hydrolysable nitrogen in soil.The soil contents of Pb and Cd reduced by 11.3%and 23.9%,respectively,regardless of the application amount of biochar.A significant reduction was observed in the accumulation of Pb and Cd in the grain,cob,leaf,and stalk of maize in all biochar treatments.When the biochar application amount was 30 t·hm-2,the contents of Pb and Cd in maize grain decreased by 49.4%and 45.4%,respectively.With the application of 5,10,20 t·hm-2and 30 t·hm-2biochar,the maize yields were 1.75,6.16,8.84 times and 8.90 times higher than that in CK treatment,respectively,indicating that the maize yields increased with an increase in the amount of biochar applied.Overall,the application of biochar ameliorated the acidified soil in Southern China by increasing its pH and organic matter content,subsequently promoting the yield of maize and reducing the bioavailability of heavy metals in contaminated soils.

biochar;heavy metal;soil improvement;maize;yield

X53

A

1672-2043（2017）11-2233-07

10.11654/jaes.2017-0522

李衍亮，黃玉芬，魏 嵐，等.施用生物炭對重金屬污染農(nóng)田土壤改良及玉米生長的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（11）：2233-2239.

LI Yan-liang,HUANG Yu-fen,WEI Lan,et al.Impacts of biochar application on amelioration of heavy metal-polluted soil and maize growth[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（11）：2233-2239.

2017-04-10 錄用日期：2017-08-10

李衍亮（1982—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槲廴疚锃h(huán)境行為研究與治理。E-mail：lee8338@126.com

*通信作者：劉忠珍 E-mail：lzzgz2001@163.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41571313，41401353，41401575）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（SQ2017YFNC060046）；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014A020216018，2016A020210034，2017A020203001，2017B020203002）；有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（OGL-201506）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41571313，41401353，41401575）；The National Key Research and Development Program of China（SQ2017YFNC060046）；Department of Science and Technology of Guangdong Province（2014A020216018，2016A020210034，2017A020203001，2017B020203002）；The State Key Laboratory of Organic Geochemistry Grant Program（OGL－201506）