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针对重金属污染导致土壤退化,农作物产量和品质降低,恶化水文环境以及危及人类健康和生命等突出问题。本研究拟选用矿区污染场地土壤作为重金属污染土样,以生物质炭作为土壤改良剂,以香根草作为重金属污染修复植物,搭建室内盆栽培养系统。通过研究添加生物质炭与种植香根草对矿区污染土壤重金属形态和含量、香根草生理生化特性、土壤微生物活性以及土壤微生物群落结构的影响。探讨生物质炭与香根草联合应用于重金属污染土壤修复的可行性。以期为合理利用生物质炭协同植物措施修复重金属污染土壤提供理论基础和实践指导。试验共设置10个处理:矿区土(K)、矿区土+1%生物质炭(KC1)、矿区土+2%生物质炭(KC2)、矿区土+4%生物质炭(KC3)、矿区土+10%生物质炭(KC4)、矿区土+香根草(KG)、矿区土+1%生物质炭+香根草(KGC1)、矿区土+2%生物质炭+香根草(KGC2)、矿区土+4%生物质炭+香根草(KGC3)和矿区土+10%生物质炭+香根草(KGC4)。主要研究结果如下:(1)单施生物质炭可以有效改良重金属污染土壤理化性质。与对照K相比,KC3和KC4处理土壤pH分别增加了21.91%和55.87%。处理KC1、KC2、KC3和KC4与对照K相比土壤SOC分别增加了5.57%、13.18%、13.05%和16.91%,土壤TN分别增加了2.86%、3.18%、6.81%和2.86%。单施生物质炭可以钝化土壤中重金属污染物。与对照K相比,施炭处理土壤中酸溶态和可还原态重金属Cd、Pb、Cu和Zn含量均有显著降低,可氧化态和残渣态重金属Cd、Pb、Cu和Zn含量均显著增加。单施生物质炭会提高重金属污染土壤微生物活性,与对照K相比,KC1和KC4处理土壤基础呼吸强度显著增加了20.07%和12.45%。处理KC1、KC2、KC3和KC4土壤微生物量碳与对照K相比分别增加了22.75%、11.93%、29.70%和50.59%。施炭处理对污染土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶活性均表现出一定的促进作用,对重金属污染土壤微生物群落结构无显著性影响,各处理间土壤微生物PLFAs含量及微生物多样性无显著性差异。(2)添加生物质炭可以显著促进重金属污染土壤中香根草茎叶光合作用和生物量。与对照处理KG相比,处理KGC3和KGC4香根草茎叶生物量显著增加了12.70%和16.93%。添加生物质炭会降低有效态重金属含量,缓解重金属污染物对香根草的生物毒性。与对照相比,施炭处理可以有效降低香根草根系内重金属Cd、Cu和Zn含量,但对重金属Pb含量无显著性影响。处理KGC1、KGC2、KGC3和KGC4与对照KG相比,香根草茎叶内MDA含量和分别降低了36.01%、29.59%、32.54%和48.24%、香根草根系内MDA含量分别降低了16.23%、11.18%、27.46%和24.51%。添加生物质炭可以显著降低重金属污染土壤中香根草根系抗性酶活性,与对照KG相比,处理KGC1、KGC2、KGC3和KGC4香根草根系SOD活性分别降低了11.53%、16.97%、47.40%和61.33%,香根草根系POD活性分别降低了35.59%、25.81%、55.36%和75.35%。(3)种植香根草可以有效降低污染土壤中重金属含量。与处理K相比,处理KG土壤中重金属Cd、Pb、Cu和Zn分别降低了49.09%、27.53%、26.61%和58.27%。香根草配施生物质炭对重金属污染土壤中Cd、Cu和Zn的去除率无显著规律性影响,对土壤中重金属Pb的去除有一定的促进作用。与处理KG相比,处理KGC4土壤Pb含量显著降低了31.42%。香根草配施生物质炭对污染土壤微生物活性有一定的促进作用。与对照处理KG相比,处理KGC4土壤基础呼吸强度显著增加了22.16%。处理KGC1和KGC4土壤微生物量碳含量与对照KG相比显著增加了52.47%和24.66%。香根草配施生物质炭处理对污染土壤中FDA水解酶、脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶活性均有显著促进作用。香根草配施生物质炭能有效提高重金属污染土壤中微生物类群含量及PLFAs总量。与对照处理KG相比,处理KGC1、KGC2和KGC4土壤微生物PLFAs总量分别增加了28.97%、5.74%和16.02%。香根草配施不同剂量生物质炭对土壤中革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真核微生物、放线菌、丛枝菌根真菌和真菌PLFAs含量均有不同程度的促进作用。综上所述,添加生物质炭能有效改良土壤理化性质,钝化土壤中重金属污染物,降低重金属污染物对香根草的胁迫作用,利于污染土壤中香根草生理生长,提高重金属污染土壤修复效果,因此将生物质炭与香根草联合应用于重金属污染土壤修复具有一定的可行性。