改性酒糟生物炭对紫色土壤镉形态及水稻吸收镉的影响

作者：肖乃川; 王子芳; 杨文娜; 谢永红; 代文才; 高明^*

来源：环境科学, 2023, 1-17.

DOI：10.13227/j.hjkx.202306216

• 镉污染
• 紫色土
• 改性酒糟生物炭
• 土壤-水稻系统
• 镉积累

生物炭及改性生物炭已被广泛应用于重金属污染农田土壤修复领域。为探寻经济有效的镉(Cd)污染酸性紫色土壤修复改良材料，将酒糟制成酒糟生物炭(DGBC)，并用纳米二氧化钛(Nano-TiO2)对其改性，制得两种改性酒糟生物炭TiO2/DGBC和Fe-TiO2/DGBC，采用水稻盆栽试验研究不同生物炭和不同施用量(1%、3%、5%)处理对土壤理化性质、养分含量、Cd赋存形态与生物有效性、水稻生长与Cd富集的影响。结果表明：①施用DGBC显著提高了酸性紫色土pH、CEC和养分含量，且TiO2/DGBC和Fe-TiO2/DGBC效果更好。②DGBC和改性DGBC使土壤Cd形态由可溶态向难溶态转变，残渣态Cd相较对照增加了1.22%～18.46%。土壤Cd生物有效性显著降低，DGBC、TiO2/DGBC和Fe-TiO2/DGBC分别使有效态Cd降低11.81%～23.67%、7.64%～43.85%和19.75%～55.82%。③施用DGBC和改性DGBC提高了水稻产量，DGBC、TiO2/DGBC和Fe-TiO2/DGBC在3%添加量时水稻产量最高，分别为30.60、37.85和39.10g·pot-1，是对照的1.13、1.40和1.44倍。水稻各部位Cd含量显著降低，施用3种生物炭时水稻籽粒ω(Cd)分别为0.24～0.30、0.16～0.26和0.14～0.24 mg·kg-1，TiO2/DGBC在5%、Fe-TiO2/DGBC在3%和5%添加量时，水稻籽粒ω(Cd)低于0.2mg·kg-1，符合国家食品中污染物限量标准(GB 2762-2022)。总的来看，Nano-TiO2改性DGBC通过自身的吸附作用和影响土壤Cd形态分布有效降低了土壤Cd生物有效性，从而降低了水稻对Cd的吸收，同时促进了水稻生长，提高水稻产量。是一种具有潜在应用前景的Cd污染土壤修复改良材料。研究结果可以为Cd污染酸性紫色土农田修复和农业安全生产提供科学依据。

• 单位
  西南大学; 重庆市农业科学院