摘要：【目的】探究KOH改性煙稈生物炭對(duì)鉛（Pb）、鎘（Cd）復(fù)合污染土壤中烤煙Pb、Cd吸收的影響，以期為利用煙稈生物炭改良重金屬污染土壤及降低烤煙重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)提供參考?！痉椒ā吭囼?yàn)采用盆栽方式模擬Pb、Cd復(fù)合污染植煙土壤環(huán)境，設(shè)Pb、Cd復(fù)合污染濃度（PC）與生物炭用量（T）2個(gè)因素。Pb、Cd污染濃度分別為0和0 mg/kg（PCO）、30和500 mgkg（PC1）、60和1000mg/kg（PC2）;改性煙稈生物炭用量（炭/土質(zhì)量比）分別為0（T0）、2%（T1）和4%（T2）;共9個(gè)處理。移栽后60 d取樣，測(cè)定不同處理的煙株干物質(zhì)積累量、Pb和Cd含量及積累量，計(jì)算Pb、Cd富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。【結(jié)果】復(fù)合污染水平（PC1和PC2）下，施用改性煙稈生物炭會(huì)降低煙株干物質(zhì)積累量，且降低幅度隨改性煙稈生物炭施用量的增加而增大。同一污染水平下，隨著改性煙稈生物炭施用量增加，煙株各器官的Pb、Cd含量顯著降低（Plt;0.05，下同），其中，PCIT2處理煙株根、莖、葉的Pb含量較PCIT0處理分別降低75.60%、46.17%、66.63%，Cd含量分別降低82.29%、74.97%、77.67%;PC2T2處理煙株根、莖、葉的Pb含量分別較PC2T0處理降低56.96%、62.90%、69.83%，Cd含量分別降低76.80%、70.84%、59.13%。施用改性煙稈生物炭后，煙株中Pb和Cd的積累量、富集系數(shù)也均呈降低趨勢(shì)，其中，PC1T2處理的煙株P(guān)b和Cd總積累量較PC1TO處理分別顯著降低71.54%和83.90%，富集系數(shù)分別顯著降低64.35%和72.32%;PC2T2處理的煙株P(guān)b和Cd總積累量較PC2TO處理分別顯著降低68.13%和77.49%，富集系數(shù)分別降低41.23%和25.71%。在一定的污染水平下，施用改性煙稈生物炭能抑制Pb和Cd從土壤向煙株根系的轉(zhuǎn)移能力，其中，PCIT2處理Pb和Cd的TF±較PCITO處理分別顯著降低68.00%和76.44%，PC2T2處理Pb和Cd的TF概較PC2T0處理分別顯著降低37.93%和45.55%【結(jié)論】在Pb、Cd復(fù)合污染植煙土壤中施用KOH改性煙稈生物炭能抑制煙株對(duì)Pb、Cd的吸收，有效降低煙株體內(nèi)Pb、Cd含量及積累量，緩解Pb、Cd復(fù)合污染對(duì)煙株的毒害作用。

關(guān)鍵詞：改性煙稈生物炭；鉛、鎘復(fù)合污染；烤煙；鉛、鎘吸收

中圖分類號(hào)：S572文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-1191（2024）02-0460-08

Effects of KOH modified tobacco stalk biochar on lead and cad-mium absorption in flue-cured tobacco in lead and cadmium composite polluted soil

CHEN Ju-ting'，MAO Yun2，YANG Jia-hao'，WANG Jing'，BI qing-wen3，LIANG Kai-lin'，YU Xin-miao'，ZHANG Qian'，ZHAO Ben'，YE Xie-feng'*

（'Tobacco Science College，HenanAgricultural University/National Tobacco Cultivation and Physiology and Bioche-mistry Research Centre/Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry，Zhengzhou，Henan 450046， China;2XiangxiAutonomous Prefecture Company，Hunan Tobacco company，Xiangxi，Hunan 416000，China; Hubei Tobacco Industry Limited Company，Wuhan，Hubei 430040，China）

Abstract：[Objective]The purpose of the study was to explore the effects of KOH modified tobaco stalk biochar on lead（Pb）and cadmium（Cd）absorption of flue-cured tobaco in Pb and Cd compsite polluted soil，in order to provide reference for using tobacco stalk biochar to improve soil polluted by heavy metals and reduce the risk of flue-cured to-bacco heavy metal pollution.【Method】The experiment was conducted in pots to simulate the compsitepollution of Pb and Cd in tobacco-planting soil environment.Two factors，the compsite pollution concentration of Pb and Cd（PC）and the amount of biochar（T），were set.The concentrations of Pb and Cd were 0 and 0 mg/kg（PC0），30 and 500 mg/kg（PC1），and 60 and 1000 mg/kg（PC2），respectively.The amount of modified tobacco stalk biochar（carbon/soil mass ra-tio）was 0（T0），2%（T1）and 4%（T2）.There were nine treatments.Samples were taken 60 d after transplanting，and the dry matteraccumulation，Pb and Cd contents and accumulative amounts of tobaco plants under different treatments were measured，and the enrichment coefficient and transport coefficient of Pb and Cd were calculated.【Result】Under the compsite pollution level（PCl and PC2），the application of modified tobacco stalk biochar could reduce the dry matter ac-cumulation of tobacco plants，and the reduction amplitude increased with the increase of the application amount of modi fied biochar.Under the same pollution level，Pb and Cd contents in all organs of tobacco plants were significantly de-creased with the increase of application amount of modified tobacco stalk biochar（Plt;0.05，the same below）.Among them，Pb contents in roots，stems and leaves of tobacco plants treated with PC1T2 were decreased by 75.60%，46.17%and 66.63%respectively compared with PCITO treatment.Cd contents decreased by 82.29%，74.97%and 77.67%respec-tively.Compared with PC2TO treatment，Pb contents in roots，stems andleaves of tobacco plants treated with PC2T2 were decreased by 56.96%，62.90%and 69.83%respectively，and Cd contents were decreased by 76.80%，70.84%and 59.13%，respectively.After the application of modified tobacco stalk biochar，Pb and Cd accumulation and enrichment coefficient in tobacco plants also showed adecreasing trend.Compared with PCITO treatment，the total Pb and Cdaccu-mulation of tobacco plants in PC1T2 treatment was significantly reduced by 71.54%and 83.90%，and the enrichment co-efficient was significantly reduced by 64.35%and 72.32%respectively.Compared with PC2TO treatment，the total accu-mulation of Pb and Cd of tobacco plants were significantly decreased by 68.13%and 77.49%respectively，and the enrich-ment coefficients were decreased by 41.23%and 25.71%respectively.At acertainpollution level，the application of modi fied tobacco stalk biochar could inhibit the transfer ability of Pb and Cd from soil to the root system of tobacco plants Among them，theTFilro of Pb and Cd under PCIT2 treatment were significantly reduced by 68.00%and 76.44%com-pared with PCITO treatment respectively.The TFi of Pb and Cd in PC2T2 treatment were significantly reduced by 37.93%and 45.55%compared with PC2TO treatment respectively.【Conclusion】Application of KOH modified tobacco stalk biochar in Pb and Cd composite polluted tobacco-planting soil can inhibit the absorption of Pb and Cd by tobacco plants，effectively reduce the content andaccumulation of Pb and Cdin tobacco plants，and alleviate the toxic effect of Pb and Cd compsite pollutionon tobacco plants.

Key words：modified tobacco stalk biochar;lead and cadmium compsite pollution;flue-cured tobacco;lead and cadmium absorption

Foundation items：National Natural Science Foundation of China（41907076）;Project of Key Laboratory of To-bacco Cultivation in TobaccoIndustry（30800665）

0引言

【研究意義】土壤重金屬污染不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，還通過(guò)食物鏈危害人體健康，已引起人們普遍關(guān)注（Berglund et al.，2000;Hart et al.，2001）。據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)以重金屬為代表的無(wú)機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%，其中土壤鉛（Pb）、鎘（Cd）點(diǎn)位超標(biāo)率分別為1.5%和7.0%（邵佳等，2022），土壤重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻。生物炭一般呈堿性，具有較大的孔隙度和比表面積，還含有大量酚羥基、羧基等含氧官能團(tuán)（Lin et al.，2013）。眾多研究表明，生物炭能提高土壤對(duì)重金屬的吸附和轉(zhuǎn)化能力，降低重金屬有效性，促進(jìn)重金屬污染土壤的修復(fù)，但修復(fù)效果與制備材料、熱解溫度、添加比例等密切相關(guān)（徐亮等，2021;彭紅宇等，2022;朱秀紅等，2023）。我國(guó)每年因種植煙草產(chǎn)生數(shù)量龐大的煙稈，而煙稈直接焚燒會(huì)污染環(huán)境，煙稈還田也會(huì)增加煙田病害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)（徐亮等，2021）。因此，研究如何利用煙稈生物炭高效修復(fù)重金屬污染煙田土壤，不僅可保護(hù)環(huán)境，也有利于培養(yǎng)健康植煙土壤。【前人研究進(jìn)展】生物炭在煙葉生產(chǎn)中的應(yīng)用是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。葉協(xié)鋒等（2015）研究表明，生物炭能增加烤后煙葉中K+和Cl-含量，從而改善評(píng)吸質(zhì)量；適量施用生物炭不僅可降低土壤有效態(tài)Cd含量，提高土壤全碳、易氧化活性有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、有機(jī)碳礦化速率、土壤碳庫(kù)活度、碳庫(kù)活度指數(shù)和土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，也能降低污染土壤中所種植烤煙的Cd含量，降低煙株對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)及葉片對(duì)Cd的富集系數(shù)（葉協(xié)鋒等，2017）。周涵君等（2018）研究表明，在Cd污染土壤上施用煙稈生物炭能使土壤中可被植物吸收利用的有效態(tài)Cd轉(zhuǎn)化為潛在的無(wú)效態(tài)Cd，從而達(dá)到修復(fù)土壤及減輕Cd對(duì)作物的毒害。張紅雪等（2022）研究表明，煙稈生物炭能增加土壤不同形態(tài)鉀含量，促進(jìn)煙草生長(zhǎng)發(fā)育及光合作用能力提升，增強(qiáng)煙草對(duì)鉀素的吸收積累。戴華鑫等（2023）研究表明，施用煙稈生物炭能提升貴州植煙黃棕壤的土壤養(yǎng)分、細(xì)菌群落豐富度及多樣性，對(duì)改善煙田土壤微生態(tài)具有積極作用，還有利于提高烤煙農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)。但傳統(tǒng)生物炭存在對(duì)污染物吸附容量不足等缺點(diǎn)，限制了其大面積推廣應(yīng)用。為進(jìn)一步提高生物炭的吸附性能，通常需進(jìn)行改性處理（董雙快等，2016;張學(xué)慶等，2017;孫彤等，2020;施玲芳等，2023），金屬離子負(fù)載改性、酸堿改性和磁性納米改性等改性方法較常見（孫彤等，2020）。Uchimiya等（2012）對(duì)棉花殼炭進(jìn)行3：1的H?SO?/HNO?改性處理，發(fā)現(xiàn)改性后棉花殼生物炭比表面積減小、含氧官能團(tuán)增加，對(duì)重金屬離子的吸附效果顯著增加。董雙快等（2016）利用FeCl?·6H?O制備改性棉花秸稈生物炭，結(jié)果表明改性后棉花秸稈生物炭可降低土壤中水溶態(tài)砷（As）含量，促使結(jié)合態(tài)As向殘?jiān)鼞B(tài)As轉(zhuǎn)化。張學(xué)慶等（2017）將H?PO?改性牛糞生物炭施入Pb、鉻（Cr）復(fù)合污染土壤進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)改性牛糞生物炭能促使Pb、Cr從弱酸提取態(tài)向殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)變，降低重金屬污染危害。利用酸堿或負(fù)載金屬離子改性獲得的生物炭具有較強(qiáng)的吸附性能，且操作簡(jiǎn)單、成本低廉，在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中顯示出巨大的應(yīng)用潛力（于曉娜等，2017;王晟等，2021）。【本研究切入點(diǎn)】目前雖已有不少關(guān)于煙稈生物炭應(yīng)用的研究（周涵君等，2018;張紅雪等，2022;戴華鑫等，2023），但關(guān)于改性生物炭，尤其是改性煙稈生物炭對(duì)植煙土壤及烤煙中重金屬污染改善的研究非常有限，如何利用改性煙稈生物炭緩解土壤重金屬污染仍值得深入研究?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】利用KOH改性煙稈生物炭，通過(guò)盆栽試驗(yàn)?zāi)MPb和Cd復(fù)合污染植煙土壤環(huán)境，設(shè)不同復(fù)合污染水平和改性煙稈生物炭用量處理，探究KOH 改性煙稈生物炭對(duì)Pb和Cd復(fù)合污染土壤中烤煙Pb和Cd吸收的影響，以期為利用煙稈生物炭改良重金屬污染土壤及降低烤煙重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

煙稈生物炭購(gòu)自貴州金葉豐農(nóng)業(yè)科技有限公司，在450℃低氧條件下制作，pH為8.42。改性生物炭所用KOH購(gòu)自濟(jì)南騰博化工有限公司，工業(yè)級(jí)，純度≥90%。將煙稈生物炭與3 mol/L KOH按照重量比1：1混勻，攪拌后置于搖床中震蕩12 h，105℃烘干24 h，自然冷卻，研磨后過(guò)100目篩。改性后煙稈生物炭的pH為12.90，K+含量為183.73 g/kg，比表面積為1.5055 m2/g，總孔容為0.004704 cm3/g，平均孔徑為12.557 nm。

烤煙品種為云煙87。植煙土壤取自重慶市武隆區(qū)煙田0～20 cm土壤，過(guò)5mm篩；土壤pH 4.66，總Pb含量為28.1279 mg/kg，總Cd含量為0.2513 mg/kg，速效鉀含量為153.34 mg/kg，有效磷含量為36.86 mg/kg，堿解氮含量為62.43 mg/kg，全氮含量為1.35 g/kg，有機(jī)碳含量為12.67 g/kg

1.2試驗(yàn)方法

于2022年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)開展盆栽試驗(yàn)。起壟后，將上沿徑38 cm、底徑25cm、高度31 cm的塑料盆置于壟溝內(nèi)，每盆裝土20 kg，行株距為120 cm×50 cm，再將壟溝封土。試驗(yàn)設(shè)Pb、Cd復(fù)合污染濃度（PC）與生物炭用量（T）2個(gè)因素。Pb、Cd復(fù)合污染濃度設(shè)3個(gè)水平：Pb、Cd濃度均為0 mg/kg（PC0），Pb、Cd濃度分別為500和30 mg/kg（PC1），Pb、Cd濃度分別為1000和60 mg/kg（PC2）。改性煙稈生物炭用量按炭/土質(zhì)量比設(shè)3個(gè)水平：0（T0）、2%（T1）和4%（T2）。試驗(yàn)共9個(gè)處理（表1）。

各處理氮、磷、鉀肥用量相同，每盆施純氮4g（折合83.08 kg/ha），N：P?O?：K?O=1：2：3。肥料一次施完，不再追肥。外源Pb和Cd分別用Pb（NO?）和Cd（NO?）?提供。將KOH改性煙稈生物炭、外源Pb和Cd與土壤混勻，加水至田間持水量的60%，15 d后再進(jìn)行煙苗移栽，移栽時(shí)間為2022年5月18日。每處理重復(fù)18次。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1樣品采集移栽后60d左右，分別從各處理選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的煙株，將其根、莖、葉分開，于105℃殺青后在75℃烘干至恒重，分別稱量干物質(zhì)積累量，并待測(cè)Pb、Cd含量。

1.3.2指標(biāo)測(cè)定樣品按GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》進(jìn)行灰化，然后按GB 5009.12—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測(cè)定》和GB 5009.15—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測(cè)定》，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定煙株各部位Pb和Cd含量，并計(jì)算相應(yīng)重金屬積累量、富集系數(shù)（BCF）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）（葉協(xié)鋒等，2017;朱秀紅等，2023）。

重金屬積累量=重金屬含量×干物質(zhì)積累量

BCF=Ct/Cs

式中，BCF代表煙株煙株某一部位或整株對(duì)Pb、Cd的富集系數(shù)，Ct代表煙株某一部位或整株的Pb、Cd含量，Cs代表土壤的Pb、Cd含量。

TFx-y=Cy/Cx

式中，TFx-y代表Pb和Cd從x到y(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)；x和y分別代表土壤—煙草系統(tǒng)的某一部分；Cx、Cy分別代表x和y中的Pb和Cd含量。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

采用WPS 2023進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及差異顯著性檢驗(yàn)，采用Origin 2021進(jìn)行繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1改性煙稈生物炭對(duì)煙株干物質(zhì)總積累量的影響

由圖1可看出，在無(wú)污染水平（PC0）下，各處理煙株的干物質(zhì)總積累量差異不顯著（Pgt;0.05，下同）;在復(fù)合污染水平（PC1和PC2）下，施用改性煙稈生物炭會(huì)降低煙株干物質(zhì)積累量，且降低幅度隨改性煙稈生物炭施用量的增加而增大。

2.2改性煙稈生物炭對(duì)煙株P(guān)b和Cd含量的影響

由表2可知，無(wú)污染水平（PCO）下，不同改性煙稈生物炭處理間煙株各器官Pb和Cd含量無(wú)顯著差異；在復(fù)合污染水平（PC1和PC2）下，施用改性煙稈生物炭處理煙株各器官Pb和Cd含量均顯著低于未施用改性煙稈生物炭處理（Plt;0.05，下同），且均為改性煙稈生物炭T2水平的Pb和Cd含量最低。與PC1TO處理相比，PC1T2處理根系的Pb和Cd含量分別降低75.60%和82.29%，莖的Pb和Cd含量分別降低46.17%和74.97%，葉的Pb和Cd含量分別降低66.63%和77.67%;與PC2T0處理相比，PC2T2處理根系的Pb和Cd含量分別降低56.96%和76.80%，莖的Pb和Cd含量分別降低62.90%和70.84%，葉的Pb和Cd含量分別降低69.83%和59.13%。由此可知，在復(fù)合污染土壤中，施用改性煙稈生物炭可明顯減少煙株各器官的Pb和Cd含量，且整體對(duì)根系Pb和Cd含量的降低效果相對(duì)較好。

2.3改性煙稈生物炭對(duì)煙株P(guān)b和Cd積累量的影響

由表3可知，無(wú)污染水平（PC0）下，不同改性煙稈生物炭處理間煙株各器官Pb和Cd積累量差異均不顯著;在復(fù)合污染水平（PC1和PC2）下，施用改性煙稈生物炭處理煙株各器官的Pb和Cd積累量均低于未施用改性煙稈生物炭處理，且以改性煙稈生物炭T2水平的Pb和Cd積累量最低，除PC1TO與PC1T1處理的根部Pb和Cd積累量、PC2T1與PC2T2處理的莖部Cd積累量差異不顯著外，其他處理間根、莖、葉的Pb和Cd積累量差異均達(dá)顯著水平。同一污染水平下，隨著改性煙稈生物炭施用量增加，煙株體內(nèi)Pb和Cd的總積累量逐漸降低，其中，PC1T2處理Pb和Cd的總積累量較PCITO處理降低71.54%和83.90%，PC2T2處理Pb和Cd的總積累量較PC2T0處理降低68.13%和77.49%。由此可知，施用KOH改性煙稈生物炭能有效減少?gòu)?fù)合污染下煙株體內(nèi)的Pb和Cd累積量，從而緩解Pb和Cd污染對(duì)煙株生長(zhǎng)的影響。

2.4改性煙稈生物炭對(duì)煙株P(guān)b和Cd富集系數(shù)的影響

由表4可知，無(wú)污染水平（PCO）下，不同處理間根部的Pb富集系數(shù)差異不顯著，而PCOT2處理莖、葉和整株的富集系數(shù)均顯著高于PCOT0和PCOT1處理；在復(fù)合污染土壤中，PC1水平下各處理根、莖、葉的Pb富集系數(shù)表現(xiàn)為PC1TOgt;PC1T1gt;PCIT2，PC2水平下根、莖、葉的Pb富集系數(shù)均以PC2T2處理最低。煙株整株富集系數(shù)的變化趨勢(shì)基本與各器官富集系數(shù)變化趨勢(shì)一致。同一污染水平下，PCIT1和PC1T2處理的整株P(guān)b富集系數(shù)較PC1TO處理顯著降低16.62%和64.35%，PC2T2處理的整株P(guān)b富集系數(shù)較PC2TO處理顯著降低41.23%，而PC2T1處理的整株P(guān)b富集系數(shù)則較PC2T0處理顯著升高9.47%。由此可知，施用適當(dāng)用量的KOH改性煙稈生物炭有利于降低煙株對(duì)Pb的富集能力。

由表4可知，無(wú)污染水平（PCO）下，隨著改性煙稈生物炭用量增加，煙株各器官及整株的Cd富集系數(shù)無(wú)明顯變化規(guī)律，其中PCOT2處理根、葉和整株的Cd富集系數(shù)顯著低于PCOT0處理。在復(fù)合污染處理中，PC1水平時(shí)，煙株根、莖、葉和整株的Cd富集系數(shù)均表現(xiàn)為PC1TOgt;PCITlgt;PC1T2，各處理間根、葉和煙株的Cd富集系數(shù)均差異顯著，與PC1T0處理相比，PCIT1和PCIT2處理的整株Cd富集系數(shù)分別顯著降低45.51%和72.32%;PC2水平時(shí)，隨著改性煙稈生物炭用量增加，煙株各器官Cd富集系數(shù)的變化不一致，但根系與整株富集系數(shù)表現(xiàn)為PC2TOgt;PC2Tlgt;PC2T2，與PC2T0處理相比，PC2T1和PC2T2處理的整株Cd富集系數(shù)分別降低9.88%和25.71%，但差異未達(dá)顯著水平。由此可知，施用適當(dāng)用量的KOH改性煙稈生物炭后能降低煙株對(duì)Cd的富集能力，但在Cd污染嚴(yán)重的環(huán)境中，這種緩解作用會(huì)被減弱。

綜上所述，在一定的污染條件下，施用適當(dāng)用量的KOH改性煙稈生物炭能降低煙株對(duì)Pb和Cd的富集能力，進(jìn)而減輕Pb和Cd復(fù)合污染對(duì)煙株生長(zhǎng)的危害。

2.5改性煙稈生物炭對(duì)Pb和Cd在土壤—煙草系統(tǒng)中轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

由表5可知，無(wú)污染水平（PC0）下，各處理Pb的TF土壤根差異不顯著，而TF根地上部隨改性煙稈生物炭施用量的增加而升高，各處理差異顯著。在復(fù)合污染PC1水平時(shí)，Pb的TF土壤根隨改性煙稈生物炭施用量的增加而逐漸降低，PCIT1和PCIT2處理的TF±壤根較PC1TO處理分別顯著降低16.00%和68.00%;而Pb的TF根-地上部隨改性煙稈生物炭施用量的增加而升高。在復(fù)合污染PC2水平時(shí)，Pb的TF土壤隨改性煙稈生物炭施用量的增加呈先升后降變化趨勢(shì)，PC2T2處理的TF壤較PC2T0處理顯著降低37.93%;Pb的TF根-地上部隨改性煙稈生物炭施用量的增加而逐漸降低，但處理間差異不顯著。可見，在復(fù)合污染土壤中，施用KOH改性煙稈生物炭對(duì)抑制煙草根系從土壤中吸收Pb有一定作用，但在無(wú)污染（PC0）或輕度污染（PC1）土壤中，KOH改性煙稈生物炭反而能促進(jìn)Pb從煙株根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)。

由表5還可看出，無(wú)污染水平（PC0）下，PCOT2處理Cd的TF土壤根顯著低于PCOT0和PCOT1處理，TF根地上部隨著改性煙稈生物炭施用量的增加呈先降后升變化。在復(fù)合污染處理中，Cd的TF土壤根隨著改性煙稈生物炭施用量的增加而逐漸降低，PC1T1和PC1T2處理的TF土壤根較PC1T0處理分別顯著降低44.42%和76.44%，PC2T1和PC2T2處理的TF土填根較PC2T0處理分別顯著降低30.89%和45.55%;但不同污染水平下的TF根.地上部整體有升高趨勢(shì)。可見，在復(fù)合污染土壤中施用KOH改性煙稈生物炭能抑制煙草根系從土壤中吸收Cd，但一定程度上促進(jìn)了Cd從煙株根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。

綜上所述，土壤污染程度不同，施用KOH改性煙稈生物炭對(duì)Pb和Cd在土壤—煙草系統(tǒng)中轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響也存在差異，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)土壤重金屬污染程度適當(dāng)控制KOH改性煙稈生物炭的施用量。

3討論

研究表明，在超過(guò)一定濃度的Pb和Cd復(fù)合污染土壤環(huán)境下，植物的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)受抑制和毒害，且毒害作用隨著Pb和Cd濃度的增加而增大（葉協(xié)鋒等，2017），而施加生物炭能明顯緩解Pb和Cd復(fù)合污染對(duì)作物的影響（趙明柳等，2016）。周涵君等（2018）研究表明，在Cd污染土壤種植烤煙時(shí)，施加生物炭后煙株各器官干物質(zhì)積累量顯著增加。但本研究發(fā)現(xiàn)，在Pb和Cd復(fù)合污染土壤種植烤煙時(shí)，施加KOH改性煙稈生物炭后煙株各器官干物質(zhì)積累量降低。分析其原因：第一可能與改性煙稈生物炭堿性過(guò)強(qiáng)有關(guān)，導(dǎo)致煙草前期生長(zhǎng)發(fā)育受到影響（鄧小華等，2020）;第二可能是由于本試驗(yàn)所用生物炭（過(guò)100目篩）顆粒過(guò)細(xì)，導(dǎo)致前期對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響；第三可能是Pb和Cd復(fù)合污染對(duì)煙株的毒害作用大于單一重金屬污染，使用改性生物炭減輕重金屬毒害的難度增加（Houben et al.，2013）。但本研究結(jié)果表明，在Pb和Cd復(fù)合污染土壤中施加KOH改性煙稈生物炭后，煙株體內(nèi)Pb和Cd含量顯著降低，總積累量及富集系數(shù)也明顯降低，土壤中Pb和Cd向煙株根系的轉(zhuǎn)運(yùn)能力受到一定程度抑制，且施加量越多，對(duì)Pb和Cd從土壤向根轉(zhuǎn)運(yùn)的抑制作用越強(qiáng)。表明KOH改性煙稈生物炭對(duì)復(fù)合污染土壤中Pb和Cd的調(diào)控依然有效，但需根據(jù)具體污染情況確定其使用方法及適宜施用量。

植煙土壤中重金屬含量不同，對(duì)烤煙中重金屬積累分布的影響也存在差異，烤煙種植時(shí)應(yīng)選擇重金屬含量較低的土壤，以防止重金屬在烤煙中累積（吳玉萍等，2008）。本研究中，在不同污染程度的土壤施用改性煙稈生物炭，對(duì)重金屬在土壤—煙草系統(tǒng)中轉(zhuǎn)運(yùn)的影響也不同；施用KOH改性煙稈生物炭對(duì)抑制煙草根系從土壤中吸收Pb和Cd有一定作用，但有促進(jìn)Pb和Cd從煙株根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)，尤其在重度污染（PC2水平）土壤中，生物炭對(duì)煙草從土壤中吸收Pb、Cd的能力和Pb、Cd在煙株各器官間轉(zhuǎn)移能力的抑制作用減弱。有研究表明，Pb對(duì)Cd在煙株中的積累表現(xiàn)為協(xié)同作用，能促進(jìn)煙株對(duì)Cd的吸收（米艷華等，2012）。這可能也是本研究中改性煙稈生物炭對(duì)Cd在煙株體內(nèi)轉(zhuǎn)移的抑制作用不如對(duì)Pb轉(zhuǎn)移的抑制作用強(qiáng)的原因。在Pb和Cd復(fù)合污染的土壤環(huán)境中，應(yīng)進(jìn)一步探究?jī)?yōu)化生物炭的施用量和施用方式，以保證其對(duì)Pb和Cd轉(zhuǎn)移的抑制效果。

本研究采用盆栽方式模擬Pb和Cd復(fù)合污染植煙土壤，探討KOH改性煙稈生物炭對(duì)烤煙重金屬吸收的影響，但該方式與實(shí)際大田環(huán)境存在一定差異，且影響土壤中重金屬的因素較多，試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生偏差。此外，試驗(yàn)所用KOH改性煙稈生物炭存在堿性過(guò)強(qiáng)、目數(shù)過(guò)細(xì)等問(wèn)題，也可能會(huì)對(duì)應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。因此，今后應(yīng)結(jié)合烤煙生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，優(yōu)化改性生物炭施用技術(shù)，更精準(zhǔn)把控改性生物炭施用量，加強(qiáng)改性煙稈生物炭對(duì)重金屬污染中土壤—植株生態(tài)系統(tǒng)的綜合效應(yīng)研究和評(píng)估，以期達(dá)最佳應(yīng)用效果。

4結(jié)論

施用KOH改性煙稈生物炭對(duì)煙株根系從土壤中吸收Pb和Cd具有一定的抑制作用，可有效降低煙株體內(nèi)Pb和Cd含量及積累量，緩解Pb和Cd復(fù)合污染對(duì)煙株的毒害作用。

參考文獻(xiàn)（References）：

戴華鑫，梁太波，李彩斌，羅貞寶，關(guān)羅浩，鐘帥，翟振，邊文杰，黃衛(wèi)，張艷玲.2023.煙稈生物炭還田對(duì)植煙黃棕壤養(yǎng)分、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與功能的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，54（2）：476-487.[Dai HX，Liang TB，Li CB，Luo ZB，Guan LH，Zhong S，ZhaiZ，BianWJ，Huang W，Zhang YL.2023.Effects oftobacco-stalk biochar returning on soil nutrients，the structure and functioning of bacterialcommu-nities in tobacco-planting yellow-brown fields[J].Journal of Southen Agriculture，54（2）：476-487.]doi：10.3969j.issn.2095-1191.2023.02.016.

鄧小華，向清慧，劉勇軍，田峰，彭德元，王振華，彭曙光，張龍輝.2020.施用改良劑對(duì)山地土壤pH和烤煙生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量的效應(yīng)[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，34（7）：1568-1577.[Deng XH，XiangQH，LiuY J，Tian F，Peng DY，WangZ H，Peng SG，Zhang LH.2020.Effects of amendments application on mountain soil pH，growth and yield and quality of flue-cured tobacco[J].Journal of Nuclear Agricultural Scien-ces，34（7）：1568-1577.]doi：10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1568.

董雙快，徐萬(wàn)里，吳福飛，閆翠俠，李典鵬，賈宏濤.2016.鐵改性生物炭促進(jìn)土壤砷形態(tài)轉(zhuǎn)化抑制植物砷吸收[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，32（15）：204-212.[Dong SK，Xu WL，Wu FF，Yan CX，Li DP，Jia HT.2016.Fe-modified biochar improving transformation ofarsenic form in soil and inhibi-ting its absorption of plant[J].Transactions of the Chinese Society of AgriculturalEnginering，32（15）：204-212.]doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.15.028.

米艷華，陸琳，鄒炳禮，王樹會(huì)，徐照麗，雷麗萍.2012.土壤—烤煙系統(tǒng)重金屬?gòu)?fù)合污染的交互作用及其相關(guān)分析[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，24（1）：154-157.[MiYH，Lu L，Zou BL，WangSH，XuZL，Lei LP.2012.Interaction and correla-tion of heavy metal compound pollution in soil-flue-cured tobacco system[J].Acta Agriculturae Jiangxi，24（1）：154-157.]doi：10.19386/j.cnki.jxnyxb.2012.01.045.

彭紅宇，聶兆君，劉紅恩，李暢，秦世玉，張玉鵬，劉亥揚(yáng)，許嘉陽(yáng)，趙鵬.2022.施用低溫生物炭對(duì)土壤鎘、鉛生物有效性的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，38（6）：1524-1531.[PengH Y，Nie ZJ，Liu HE，LiC，QinSY，ZhangYP，Liu HY，Xu JY，Zhao P.2022.Effect of low temperature biochar application on the bioavailability of cadmium and lead in soil[J].Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，38（6）：1524-1531.]doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2022.06.010.

邵佳，趙遠(yuǎn)來(lái)，馮琰玉，潘洋，于金珠，秦華，陳俊輝.2022.生物質(zhì)炭對(duì)長(zhǎng)期鉛鎘復(fù)合污染土壤微生物群落豐度及活性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，41（1）：66-74.[Shao J，Zhao YL，F(xiàn)eng YY，Pan Y，Yu JZ，Qin H，Chen JH.2022.Effects of biochar on microbial community abun-danceand activity in long-tern Pb and Cd contaminated soils[J].Journal of Agro-Environment Science，41（1）：66-74.]doi：10.11654/jaes.2021-0478.

施玲芳，張潤(rùn)花，謝言蘭，黃興學(xué)，曹秀鵬，周國(guó)林.2023.硫改性生物炭鎘鉛吸附機(jī)制及其對(duì)油麥菜的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，52（2）：84-93.[Shi LF，Zhang RH，Xie YL，Huang XX，Cao XP，Zhou GL.2023.Mechanism of cadmium-lead adsorption of sulfur-modified biochar and its effect on lettuce[J].Journal of Henan Agricultural Scien-ces，52（2）：84-93.]doi：10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.02.010.

孫彤，李可，付宇童，馬文艷，謝廈，孫約兵.2020.改性生物炭對(duì)弱堿性Cd污染土壤鈍化修復(fù)效應(yīng)和土壤環(huán)境質(zhì)量的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，40（7）：2571-2580.[Sun T，LiK，F(xiàn)u YT，Ma WY，Xie X，Sun YB.2020.Effect of modi-fiedbiochar onimmobilization remediation of weakly alka-line Cd-contaminated soil and environmental quality[J]ActaScientiaeCircumstantiae，40（7）：2571-2580.]doi：10.13671/j.hjkxxb.2019.0502.

王晟，馮翔，李兵，郭林，曹坤，劉鵬.2021.多種鐵改性和未改性生物炭對(duì)模擬地下水中六價(jià)鉻的去除[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），51（1）：247-255.[Wang S，F(xiàn)eng X，L B，Guo L，Cao K，Liu P.2021.Removal of hexavalent"chromium from simulated groundwater by variety of iron-modified and unmodified biochars[J].Journal of Jilin Uni-versity（Earth Science Edition），51（1）：247-255.]doi：10.13278/j.cnki，jjuese.20190207.

吳玉萍，楊虹琦，徐照麗，鄧建華.2008.重金屬鎘在烤煙中的累積分配[J].中國(guó)煙草科學(xué)，29（5）：37-39.[WuYP，Yang HQ，Xu ZL，Deng JH.2008.Accumulatiom and distributiom of cadmium in flue-cured tobacco[J].Chinese Tobacco Science，29（5）：37-39.]doi：10.13496/j.issn.1007-5119.2008.05.012.

徐亮，于曉娜，李雪利，王悅霖，宋佳倩，葉協(xié)鋒，盧劍.2021.不同熱解溫度制備的煙稈生物炭理化特征分析[J].土壤通報(bào)，52（1）：75-81.[Xu L，Yu XN，LiXL，Wang YL，SongJQ，Ye XF，Lu J.2021.Physico-chemical characteri-stics of biochars prepared by pyrolysis of tobacco-stalk""under different temperatures[J].Chinese Journal of Soil Science，52（1）：75-81.]doi：10.19336/j.cnki.trtb.2020050701.

葉協(xié)鋒，李志鵬，于曉娜，牛瑜德，李先鋒，管賽賽，宗勝杰，孟琦.2015.生物炭用量對(duì)植煙土壤碳庫(kù)及烤后煙葉質(zhì)量的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，21（5）：33-41.[Ye XF，LiZ P，YuXN，Niu YD，Li XF，Guan SS，Zong SJ，Meng Q 2015.Effect of biochar application rate on quality of flue-cured tobacco leaves andcarbon pool in tobaccogrowing soil[J].Acta Tabacaria Snica，21（5）：33-41.]doi：10.16472/j.chinatobacco.2014.546.

葉協(xié)鋒，周涵君，于曉娜，張曉帆，付仲毅，馬靜，秦炎鶴，韓秋靜，徐敏.2017.生物炭對(duì)弱堿性土壤烤煙Cd吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)富集特征的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，23（5）：65-72.[Ye XF，Zhou HJ，Yu XN，Zhang XF，F(xiàn)u ZY，Ma J，Qin YH，Han QJ，Xu M.2017.Effects of biochar onCd absorp-tion and transporting enrichment characteristics of tobacco grown in weak alkaline soil[J].Acta Tabacaria Sinica，23（5）：65-72.]doi：10.16472/j.chinatobacco.2017.058.

于曉娜，張曉帆，李志鵬，周涵君，付仲毅，孟琦，葉協(xié)鋒.2017.熱解溫度對(duì)花生殼生物炭產(chǎn)率及部分理化特性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，51（1）：108-114.[Yu XN，Zhang XF，Li ZP，Zhou HJ，F(xiàn)u ZY，Meng Q，Ye XF.2017.Pyrolysis temperature on the peanut-shell-biochar production rate and some physical and chemical properties[J].Journal ofHenan Agricultural University，51（1）：108-114.]doi：10.16445/j.cnki.1000-2340.2017.01.019.

張紅雪，吳鳳英，陳宇琳，何崢旋，朱巧蓮，毛艷玲.2022.煙稈生物炭對(duì)土壤不同形態(tài)鉀含量及煙草光合特性的影響[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），51（4）：468-477.[Zhang HX，Wu FY，Chen YL，He ZX，Zhu QL，Mao Y""L.2022.Effects of tobacco stem-derived biochar on diffe-rent formsofsoil potassium and photosynthetic characteri-stics of tobacco[J].Journal of Fujian Agriculture and Fo-restry University（Natural Science Edition），51（4）：468-477.]doi：10.13323/j.cnki.j.fafu（nat.sci.）.2022.04.004.

張學(xué)慶，費(fèi)宇紅，田夏，李亞松.2017.磷改性生物炭對(duì)Pb、Cd"復(fù)合污染土壤的鈍化效果[J].環(huán)境污染與防治，33（9）：1017-1020.[Zhang XQ，F(xiàn)ei YH，Tian X，LiY S.2017.Thepassivation effect of Pb，Cd composite polluted soil by phosphorus-modified biochar[J].Environmental Pollutionamp;Control，33（9）：1017-1020.]doi：10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.09.017.

趙明柳，唐守寅，董海霞，李葒葒，吳竹麟，黃俊星，王果.2016.硅酸鈉對(duì)重金屬污染土壤性質(zhì)和水稻吸收Cd Pb Zn的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，35（9）：1653-1659.[Zhao ML，Tang SY，Dong HX，LiHH，Wu ZL，Huang JX，Wang G.2016.Effects of sodium silicate on soil pro-perties and Cd，Pb and Zn absorption by rice plant[J]Journal of Agro-Environment Science，35（9）：1653-1659.]doi：10.11654/jaes.2016-0288.

周涵君，馬靜，韓秋靜，秦焱鶴，程昌新，王勇，葉協(xié)鋒.2018.施用生物炭對(duì)土壤Cd形態(tài)轉(zhuǎn)化及烤煙吸收Cd的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，38（9）：3730-3738.[Zhou HJ，Ma J，Han QJ，Qin YH，Cheng CX，Wang Y，Ye XF.2018.Effects of biochar addition on the soil Cd fraction and the absorption of Cd by tobacco[J].Acta Scientiae Circum-stantiae，38（9）：3730-3738.]doi：10.13671/j.hjkxxb.2018.0116.

朱秀紅，張夢(mèng)霄，崔明康，張龍沖，朱文瑾，孫瓏之，茹廣欣.2023.不同生物炭種類和用量對(duì)鎘脅迫下小麥幼苗光合特性和鎘積累的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，57（3）：404-412.[Zhu XH，Zhang MX，Cui MK，Zhang LC，Zhu WJ，Sun LZ，Ru GX.2023.Effects of different bio-char types and dosages on photosynthetic characteristics and cadmium accumulation in wheat under cadmium stress[J].Journal of Henan Agricultural University，57（3）：404-412.]doi：10.16445/j.cnki.1000-2340.20230111.001.

Berglund M，Akesson A，Bjellerup P，Vahter M.2000.Metal-bone interactions[J].Toxicology Letters，112-113：219-225.doi：10.1016/s0378-4274（99）00272-6.

Hart BA，Potts RJ，Watkin RD.2001.Cadmium adaptation in the lung-a double-edgedsword？[J].Toxicology，160（1-3）：65-70.doi：10.1016/s0300-483x（00）00436-4.

Houben D，Evraed L，Sonnet P.2013.Beneficial efects of bio-char application to contaminated soils on the bioavailabi-lity of Cd，Pb and Zn and the biomass production of rape-seed（Brassica napus L.）[J].Biomassamp;Bioenergy，57（11）：196-204.doi：10.1016/j.biombioe.2013.07.019.

Lin Y，Munroe P，Joseph S，Ziolkowski A，Zwieten L，Kimber S，Rust J.2013.Chemical and structural analysis of enhanced biochars：Thermally treated mixtures ofbiochar，chicken litter，clay and minerals[J].Chemosphere，91（1）：35-40.doi：10.1016/j.chemosphere.2012.11.063.

Uchimiya M，Bannon DI，Wartelle LH.2012.Retention of heavy metals by carboxyl functional groups of biochars in small arms range soil[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，60（7）：1798-1809.doi：10.1021/jf2047898.

（責(zé)任編輯 王暉）