施用秸稈生物炭和雞糞對(duì)鎘脅迫下玉米生長(zhǎng)及鎘吸收的影響

悅飛雪，李繼偉，王艷芳，劉 領(lǐng)

（河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023）

隨著工業(yè)化、農(nóng)業(yè)化的集約發(fā)展，大量有毒重金屬通過(guò)各種方式被排放到土壤、水體、大氣中，嚴(yán)重污染了人類(lèi)和動(dòng)植物賴(lài)以生存的環(huán)境，土壤重金屬污染尤為突出[1-2]。鎘（Cd）是土壤重金屬污染的重要元素，也是對(duì)動(dòng)、植物毒性較大的一種元素[3]。土壤中的Cd過(guò)量不僅導(dǎo)致植物深受Cd污染的毒害，而且通過(guò)食物鏈途徑給人類(lèi)健康帶來(lái)巨大的危害[4]。因此，為了保證土壤質(zhì)量安全和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，修復(fù)土壤重金屬Cd污染變得尤為重要。

生物炭應(yīng)用于土壤重金屬修復(fù)已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。生物炭是農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)在缺氧條件下高溫裂解形成的富碳產(chǎn)物，其具有孔隙結(jié)構(gòu)豐富、比表面積大、理化性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)[5]。生物炭的特殊結(jié)構(gòu)、高的表面負(fù)電荷密度、大量的含氧功能基團(tuán)，能夠吸附固定重金屬離子[6-7]。李力等[8]研究表明生物炭表面具有含氧官能團(tuán)和π共軛芳香結(jié)構(gòu)，提供了較多的重金屬離子吸附和交換位點(diǎn)，具有較強(qiáng)的重金屬Cd吸附能力。高瑞麗等[9]研究表明水稻秸稈生物炭施入Cd復(fù)合污染的土壤中室內(nèi)培養(yǎng)，促進(jìn)了有效態(tài)Cd向氧化態(tài)Cd轉(zhuǎn)化。因此，生物炭對(duì)土壤中的重金屬有很高的吸附容量。研究表明生物炭由于其含有營(yíng)養(yǎng)成分較少導(dǎo)致促進(jìn)植物生長(zhǎng)能力有限，但能夠固持養(yǎng)分，減少水溶性營(yíng)養(yǎng)離子的遷移和淋失[10]。

有機(jī)肥料中含有大量植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)膠體，并產(chǎn)生許多膠黏物質(zhì)，使土壤顆粒膠結(jié)起來(lái)變成穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，極大增加土壤吸附表面，提高土壤保水、保肥和透氣性[11-12]，還能夠降低重金屬的有效性[13]。周利強(qiáng)等[14]研究表明施用菜籽餅和豬糞均能緩解重金屬對(duì)水稻的毒害作用，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，顯著增加地上部生物量和籽粒產(chǎn)量，降低糙米中重金屬濃度。喬莎莎等[15]研究表明施用牛糞可以不同程度地緩解Cd脅迫對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響，延緩小麥根系衰老，最終使小麥產(chǎn)量增加，籽粒中的Cd含量降低。因此，選取有機(jī)肥作為土壤改良劑不僅可以提高土壤養(yǎng)分，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，還可以通過(guò)改變重金屬在土壤中的形態(tài)分布從而降低其生物有效性，減少作物對(duì)重金屬的吸收。

盡管許多研究表明生物炭和有機(jī)肥單獨(dú)作為土壤改良劑應(yīng)用對(duì)土壤重金屬修復(fù)具有良好效應(yīng)，然而二者聯(lián)合應(yīng)用的報(bào)道較少。研究表明生物炭和有機(jī)肥結(jié)合能夠有效降低土壤中水溶性重金屬Cd、Zn含量[16]，但生物炭與有機(jī)肥聯(lián)合施用對(duì)植物吸收重金屬的影響機(jī)制仍不十分清楚。雞糞是我國(guó)常用的有機(jī)肥料之一，因此，探討生物炭和雞糞混合來(lái)改良土壤對(duì)修復(fù)重金屬污染具有很大潛力。本研究采用盆栽Cd模擬試驗(yàn)，探究秸稈生物炭和雞糞對(duì)Cd脅迫下玉米生長(zhǎng)、抗氧化酶活性及其對(duì)Cd吸收的影響，旨在為重金屬污染的土壤修復(fù)和農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2016年在河南科技大學(xué)農(nóng)場(chǎng)隔雨棚中進(jìn)行（34°61′N(xiāo)，112°42′E）。供試土壤采自河南科技大學(xué)農(nóng)場(chǎng)小麥田0～20 cm耕層，質(zhì)地為黏壤土；土壤過(guò)2 mm篩后風(fēng)干備用，基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。供試生物炭材料為購(gòu)買(mǎi)于河南商丘三利新能源有限公司的小麥秸稈生物炭（于450℃條件下小麥秸稈限氧熱解制成），基本理化性質(zhì)：pH為10.4，比表面積為8.92 m2·g-1，有機(jī)碳為52.2%，全氮為5.9 g·kg-1，全磷為0.89 g·kg-1，全鉀為23.2 g·kg-1。供試腐熟干雞糞購(gòu)買(mǎi)于洛陽(yáng)啟禾生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司，基本理化性質(zhì)：pH為6.8，有機(jī)碳含量為41.6%，全氮為24.3 g·kg-1，全磷20.5 g·kg-1，全鉀為34.3 g·kg-1。供試玉米（Zea mays L.）品種為“科大16”。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of tested soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：（1）CK：對(duì)照（不施用添加劑）；（2）LB：生物炭添加量為20 g·kg-1土壤；（3）HB：生物炭添加量為40 g·kg-1土壤；（4）LM：雞糞添加量為20 g·kg-1土壤；（5）HM：雞糞添加量為40 g·kg-1土壤；（6）BM：雞糞和生物炭添加量各20 g·kg-1土壤。將各處理土壤與改良劑混合均勻裝入塑料盆中（盆口直徑20 cm，高25 cm），每盆凈重4 kg。每個(gè)處理8個(gè)重復(fù)，共計(jì)48盆，隨機(jī)排列于隔雨棚中。

為了模擬中度Cd污染脅迫水平（依據(jù)我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995），通過(guò)向盆中添加Cd（CH3COO）2溶液的方法使土壤Cd污染水平為8 mg·kg-1。土壤經(jīng)吸附沉淀兩個(gè)月后，于2016年5月10日播種，每盆預(yù)先播種2粒，待出苗后每盆定苗1株，植株定期定量澆水，期間不進(jìn)行肥料投入。玉米播種后45 d選擇各處理中的4個(gè)重復(fù)，測(cè)定Cd脅迫下玉米葉片的生理指標(biāo)。80 d后測(cè)定各處理剩余4個(gè)重復(fù)玉米的株高，并整株收獲。植株按根、莖、葉三部分分離，認(rèn)真清洗干凈后放入烘箱中，先在105℃殺青30 min，再在70℃烘干48 h至樣品恒質(zhì)量，稱(chēng)取各部分干質(zhì)量，并計(jì)算干物質(zhì)生物量。烘干的植物組織用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)篩裝于塑料封口袋中保存，用于測(cè)定各部位的Cd含量。采集植物根際的土壤樣品0.5 kg，自然風(fēng)干、過(guò)篩，用于測(cè)定土壤中有效態(tài)Cd含量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 植物生理指標(biāo)

丙二醛（Malondiadehyde，MDA）和抗氧化酶活性的測(cè)定：取0.5 g新鮮葉片，加液氮充分研磨后，用2 mL 10%三氯乙酸溶液提取丙二醛。加入2 mL含1%PVP的0.1 mol·mL-1磷酸緩沖液（pH 5.5～8.8），于4℃下13 000 r·min-1離心20 min，所得上清液即為酶粗提液[17]。

MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）法：取提取液2 mL，加2 mL 0.6%的TBA溶液，放入具塞試管混勻，將混合液于沸水浴上反應(yīng)15 min，迅速冷卻后再離心，取上清液測(cè)定450、532、600 nm波長(zhǎng)下的吸光度，同時(shí)測(cè)定空白。按以下公式計(jì)算：

超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）測(cè)定采用氮藍(lán)四唑還原法[18]：以每單位時(shí)間內(nèi)抑制光化還原50%的氮藍(lán)四唑（NBT）為1個(gè)酶活單位（U），以樣品蛋白質(zhì)含量計(jì)算酶活性。

過(guò)氧化物酶（Peroxidase，POD）測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[19]：以每分鐘A470增加0.01為1個(gè)酶活單位（U），以樣品蛋白質(zhì)含量計(jì)算酶活性。

過(guò)氧化氫酶（Catalase，CAT）活性采用紫外吸收法測(cè)定[20]：酶活性用每分鐘A240減少0.01的酶量為1個(gè)酶活單位（U），以樣品蛋白質(zhì)含量計(jì)算酶活性。

1.3.2 植物中Cd含量

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5 g各部位植物樣品置于消煮管中，優(yōu)級(jí)純HNO3-HClO4（4∶1）消煮后，采用原子吸收分光光度法（VARIAN AA240）測(cè)定。

1.3.3 土壤指標(biāo)

土壤有效態(tài)Cd含量的測(cè)定：有效態(tài)Cd采用DT?PA溶液（DTPA-CaCl2-TEA體系，6 mol·L-1HCl調(diào)節(jié)pH為7.3）提取，稱(chēng)取5.00 g土樣，過(guò)2 mm篩，置于150 mL離心管中，用移液管取DTPA 20 mL，在250次·min-1的水平振蕩器上恒溫25℃振蕩2 h，過(guò)濾，取上清液，采用原子吸收分光光度計(jì)（VARIAN AA240）測(cè)定土壤有效態(tài)Cd含量[21]。

pH值測(cè)定：采用pH計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司，雷磁pHS-3C）進(jìn)行測(cè)定，水土比為2.5∶1。

1.3.4 富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)計(jì)算

玉米Cd的生物富集系數(shù)（Bio-concentration fac?tor，BCF）和生物轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（Translocation factor，TF）計(jì)算如下[22]：

式中，C地上部分是玉米地上部分所有組織Cd的總積累量與地上部組織總生物量的比值，mg·kg-1；C土壤是土壤中的Cd含量，mg·kg-1。富集系數(shù)越大，表示玉米積累重金屬能力越強(qiáng)。

式中，C地上部分是玉米地上部分所有組織Cd的總積累量與地上部組織總生物量的比值，mg·kg-1。C根是玉米根中的Cd含量，mg·kg-1。轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)越高，表示重金屬?gòu)母哭D(zhuǎn)運(yùn)到地上的能力越強(qiáng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析采用Excel 2007，處理間多重比較采用SPSS 17.0，作圖采用Origin 9.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)玉米株高和生物量的影響

由圖1可知，與對(duì)照相比，添加生物炭和雞糞均顯著增加Cd脅迫下玉米的株高和生物量，表現(xiàn)為：HM＞BM＞LM＞HB＞LB＞CK，以HM處理對(duì)玉米生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)最佳，BM處理次之。與對(duì)照相比，在HM、BM處理下玉米的株高分別增加59.7%和43.6%，生物量分別增加72.5%和58.3%。就生物炭和雞糞的施用量對(duì)玉米生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)而言，表現(xiàn)為40 g·kg-1處理大于20 g·kg-1處理。就生物炭和雞糞兩種添加類(lèi)型對(duì)玉米生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)而言，表現(xiàn)為施用雞糞處理大于生物炭處理。

2.2 對(duì)玉米葉片MDA含量和抗氧化酶活性的影響

圖1 施用生物炭和雞糞不同處理對(duì)鎘脅迫下玉米株高（A）和生物量（B）的影響Figure 1 Effects of different treatments with biochar and chicken manure addition on plant height（A）and biomass（B）of maize under Cd stress

由圖2A可知，與對(duì)照相比，不同生物炭和雞糞處理均顯著降低Cd脅迫下玉米葉片中MDA含量（P＜0.05），表現(xiàn)為：HM＜BM＜LM＜HB＜LB＜CK，以HM處理對(duì)降低玉米葉片中的MDA含量效果最佳，BM處理次之。HM、BM處理使玉米葉片中的MDA含量分別較對(duì)照降低47.0%和44.4%。就生物炭和雞糞的施用量對(duì)玉米的MDA含量降低效應(yīng)而言，表現(xiàn)為施用量高的效果好。就生物炭和雞糞兩種添加類(lèi)型對(duì)玉米葉片中的MDA含量降低效應(yīng)而言，表現(xiàn)為施用雞糞處理效果好于生物炭處理。

如圖2所示，與對(duì)照相比，不同生物炭和雞糞處理均顯著增加Cd脅迫下玉米葉片中的SOD（圖2B）、POD（圖2C）、CAT活性（圖2D）（P＜0.05），均表現(xiàn)為：HM＞BM＞LM＞HB＞LB＞CK，其中以HM處理對(duì)提高玉米葉片抗氧化酶活性效果最好，玉米葉片SOD、POD、CAT活性分別較對(duì)照提高48.4%、69.4%、81.9%；提高玉米葉片抗氧化酶活性效果較好的是BM處理，玉米葉片SOD、POD、CAT活性分別較對(duì)照提高39.4%、61.1%、68.4%；HM和BM處理之間對(duì)提高POD活性和CAT活性未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），LM和HB處理之間對(duì)提高SOD活性未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。這表明施用40 g·kg-1雞糞處理對(duì)提高玉米的抗氧化能力效果最佳。

2.3 對(duì)玉米根、莖、葉Cd吸收的影響

圖2 施用生物炭和雞糞不同處理對(duì)鎘脅迫下玉米葉片MDA含量（A）、SOD活性（B）、POD活性（C）和CAT活性（D）的影響Figure 2 Effects of different treatments with biochar and chicken manure addition on MDA content（A）and the activities of SOD（B），POD（C），CAT（D）under Cd stress

由圖3可知，玉米根、莖、葉重金屬Cd含量總體表現(xiàn)為：根＞莖＞葉，說(shuō)明Cd進(jìn)入玉米植株體內(nèi)后主要富集在根部。不同生物炭和雞糞處理均顯著降低玉米根、莖、葉重金屬Cd含量（P＜0.05），表現(xiàn)為：BM＜HB＜HM＜LB＜LM＜CK。對(duì)根而言，HB、HM處理之間差異顯著（P＜0.05），LB、LM處理之間則無(wú)顯著差異（P＞0.05）；對(duì)莖而言，LB、LM處理之間差異顯著（P＜0.05），HB、HM處理之間則無(wú)顯著差異（P＞0.05）；對(duì)葉而言，葉中不同處理之間差異均顯著（P＜0.05）。其中，降低重金屬Cd含量效果最好的是BM處理，根、莖、葉Cd含量分別較對(duì)照降低46.9%、49.3%、63.9%。就生物炭和雞糞的施用量對(duì)降低玉米組織中Cd含量的效應(yīng)而言，表現(xiàn)為40 g·kg-1處理大于20 g·kg-1處理。就生物炭和雞糞兩種添加類(lèi)型對(duì)降低玉米組織中重金屬Cd含量的效應(yīng)而言，表現(xiàn)為施用生物炭處理大于雞糞處理。說(shuō)明生物炭降低根、莖、葉Cd含量效果優(yōu)于雞糞，而生物炭和雞糞等量復(fù)配處理降低根、莖、葉Cd含量效果最佳。

2.4 對(duì)土壤pH值和有效態(tài)Cd含量的影響

由圖4A可知，施加生物炭可顯著升高土壤pH，與對(duì)照相比增幅分別為0.33和0.54。施加雞糞可顯著降低土壤pH，與對(duì)照相比降幅分別為0.12和0.23。由于添加的生物炭pH為10.4呈堿性，與土壤混合后會(huì)升高土壤pH，添加的雞糞pH為6.7呈酸性，與土壤混合后會(huì)降低土壤pH，而生物炭與雞糞等量混合施用生物炭起主導(dǎo)作用，與對(duì)照相比提高了土壤pH，但未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

圖4B表明，相比于對(duì)照，不同生物炭和雞糞處理均顯著降低土壤有效態(tài)Cd含量（P＜0.05），其中，LB、HM處理之間無(wú)顯著差異（P＞0.05），BM處理降低土壤Cd活性的效果最好，HB處理次之。與對(duì)照相比，BM、HB處理分別降低土壤有效態(tài)Cd含量61.1%和51.7%。就生物炭和雞糞的施用量對(duì)降低土壤有效態(tài)Cd含量的效應(yīng)而言，表現(xiàn)為40 g·kg-1處理大于20 g·kg-1處理。就生物炭和雞糞兩種添加類(lèi)型對(duì)降低玉米組織中重金屬Cd含量的效應(yīng)而言，表現(xiàn)為施用生物炭處理大于雞糞處理。說(shuō)明生物炭降低土壤中的有效態(tài)Cd含量效果優(yōu)于雞糞，而生物炭和雞糞等量復(fù)配處理降低土壤中的有效態(tài)Cd含量效果最佳。

2.5 對(duì)玉米Cd富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

由圖5A可知，相比于對(duì)照，不同生物炭和雞糞處理均顯著降低玉米Cd的富集系數(shù)，表現(xiàn)為：BM＜HB＜HM＜LB＜LM＜CK。其中，HB和HM處理之間對(duì)降低玉米Cd的富集系數(shù)無(wú)顯著差異（P＞0.05）。BM處理對(duì)降低玉米Cd的富集系數(shù)效果最好，HB、HM處理次之。BM、HB、HM處理使玉米Cd的富集系數(shù)分別較對(duì)照降低57.2%、47.0%、41.4%。

圖3 施用生物炭和雞糞不同處理對(duì)玉米根（A）、莖（B）、葉（C）中Cd含量的影響Figure 3 Effects of different treatments with biochar and chicken manure addition on Cd contents of root（A），stem（B）and leave（C）in maize

由圖5B可知，相比于對(duì)照，不同生物炭和雞糞處理均顯著降低玉米Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（P＜0.05），表現(xiàn)為：HM＜BM＜HB＜LB＜LM＜CK。其中，LM處理對(duì)降低玉米Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)效果最差，其余處理之間對(duì)降低玉米Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

3 討論

圖4 施用生物炭和雞糞不同處理對(duì)土壤pH（A）和有效態(tài)Cd含量（B）的影響Figure 4 Effects of different treatments with biochar and chicken manure addition on soil pH value（A）and available Cd contents（B）

重金屬脅迫下植物的生長(zhǎng)和生理特性會(huì)受到明顯影響，施用土壤改良劑能夠減輕重金屬對(duì)植物的毒害作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[23]。本研究表明施用秸稈生物炭和雞糞不同處理均顯著增加玉米的株高和生物量。這與劉阿梅等[24]Cd脅迫下施用不同粒徑生物炭降低蔬菜中重金屬積累、促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)和代允超等[25]施入雞糞增加小白菜生物量的研究結(jié)果一致。Cd脅迫下植物體內(nèi)自由基增多，損傷細(xì)胞膜系統(tǒng)從而造成氧化脅迫，MDA是膜脂過(guò)氧化作用的重要產(chǎn)物，被用作細(xì)胞膜損傷程度的指標(biāo)[17]。SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)ROS清除系統(tǒng)的保護(hù)酶，它們的協(xié)同作用可以防御活性氧自由基對(duì)細(xì)胞膜的傷害，減輕膜脂過(guò)氧化程度，降低Cd脅迫對(duì)植物細(xì)胞造成的傷害[17，26]。本研究表明，施用生物炭和雞糞不同處理均能降低MDA含量，提高SOD、POD和CAT活性。生物炭能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高抗氧化能力的原因可能是其本身特有的多孔結(jié)構(gòu)，含有礦質(zhì)養(yǎng)分能夠保水保肥，改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤微生物活性[27]。雞糞可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高抗氧化能力的原因可能是雞糞含有大量營(yíng)養(yǎng)成分，可以提高土壤的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，改善土壤理化性狀，能夠明顯增加土壤養(yǎng)分、增強(qiáng)土壤微生物活性[16]。本研究還發(fā)現(xiàn)施用雞糞處理對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高玉米的抗氧化能力效果優(yōu)于施用生物炭處理，其中以40 g·kg-1雞糞處理效果最優(yōu)，可能的原因是雞糞含有的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)多于生物炭，改善土壤肥力效果明顯優(yōu)于生物炭。

圖5 施用生物炭和雞糞不同處理對(duì)玉米Cd富集系數(shù)（A）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（B）的影響Figure 5 Effects of different treatments with biochar and chicken manure addition on BCF（A）and TF（B）of Cd in maize

施用生物炭和雞糞對(duì)降低重金屬活性具有良好效果，本研究表明施用生物炭和雞糞不同處理均顯著降低玉米根、莖、葉Cd含量，富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，土壤有效態(tài)Cd含量。生物炭降低植物Cd含量的原因可能是其多孔性結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的表面吸附能力能夠吸附土壤中重金屬，從而影響重金屬的遷移，降低Cd的生物有效性[28]。雞糞能夠降低植物Cd含量的原因可能是其富含大量有機(jī)質(zhì)，施入土壤后經(jīng)微生物分解會(huì)產(chǎn)生大量的腐植酸，這些腐植酸含有豐富的官能團(tuán)，如-COOH、-OH、-C=O、-NH2以及-SH等，對(duì)Cd離子有較強(qiáng)的螯合或絡(luò)合作用，可以形成不溶性腐植酸Cd螯合物，進(jìn)而使重金屬Cd鈍化，顯著降低Cd的生物有效性，阻控Cd向玉米中轉(zhuǎn)移[29]。本研究還發(fā)現(xiàn)生物炭降低玉米組織中Cd含量和土壤有效態(tài)Cd含量效果優(yōu)于雞糞，這可能是因?yàn)殡u糞主要通過(guò)絡(luò)合重金屬和增大植物生物量，產(chǎn)生“稀釋”效應(yīng)來(lái)降低植物體內(nèi)重金屬Cd濃度[30]，而生物炭不僅能夠通過(guò)其特殊結(jié)構(gòu)吸附重金屬Cd改善土壤理化性質(zhì)，阻控重金屬Cd向植物組織中轉(zhuǎn)移，還能夠提高土壤pH值（圖4A），通過(guò)堿化土壤來(lái)降低重金屬Cd的有效性[6-7]。

生物炭和有機(jī)肥混合施用促進(jìn)作物生長(zhǎng)和降低重金屬活性已有一些研究，如王林等[31]研究表明施用生物炭和雞糞土壤改良劑可顯著提高油菜產(chǎn)量，降低油菜地上部Cd含量，降低土壤有效態(tài)Cd含量，生物炭和雞糞復(fù)配處理降低效果最佳，最大降低率為72.0%。本研究發(fā)現(xiàn)生物炭和雞糞等量復(fù)配處理對(duì)降低玉米組織中Cd含量和土壤中有效態(tài)Cd含量效果優(yōu)于單施雞糞或者生物炭。這可能是因?yàn)橐环矫嫔锾亢碗u糞混合后能夠改變彼此的理化性質(zhì)，生物炭的表面能夠被雞糞中的腐植酸和微生物氧化，而生物炭不僅能夠促進(jìn)雞糞中的腐植酸形成，還能夠?yàn)殡u糞中的微生物提供良好的生存環(huán)境[32-33]；另一方面雞糞的施加彌補(bǔ)了生物炭自身養(yǎng)分不足的缺陷，二者結(jié)合延長(zhǎng)了肥料養(yǎng)分的釋放期，延緩了肥料養(yǎng)分在土壤中的釋放，有效提高肥料利用率，持續(xù)提供土壤肥力[34]，改變土壤理化性質(zhì)如總有機(jī)碳、陽(yáng)離子交換能力、pH等，從而降低土壤中Cd的活性，阻控Cd向玉米轉(zhuǎn)移，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，降低重金屬Cd含量[33，35]。

4 結(jié)論

（1）施用秸稈生物炭和雞糞均能顯著增加Cd脅迫下玉米的株高和生物量，顯著增加玉米葉片SOD、POD、CAT活性，顯著降低MDA含量，其中以施加40 g·kg-1雞糞效果最佳。

（2）施用生物炭和雞糞的不同處理均顯著降低玉米根、莖、葉中Cd的含量，也顯著降低土壤中的有效態(tài)Cd含量以及玉米重金屬Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。

（3）綜合來(lái)看，生物炭和雞糞等量復(fù)配對(duì)降低玉米組織中Cd含量和土壤中有效態(tài)Cd含量效果優(yōu)于單一施用生物炭或者雞糞，因此建議生物炭和雞糞混合配施對(duì)玉米生長(zhǎng)和降低玉米Cd吸收效果更好，而何種復(fù)配比例更有利于促進(jìn)玉米生長(zhǎng)和降低Cd吸收，仍需要進(jìn)一步探究。