竹炭在旱地更能促進沙柳對重金屬鎘鋅的積累

　　近日，中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所（以下簡稱亞林所）生態修復團隊在《生物炭》（BIOCHAR）發表研究論文，該研究比較了重度污染條件下竹炭對沙柳生長及重金屬積累的影響，揭示了在淹水和非淹水條件下竹炭對沙柳積累重金屬的差異化影響機制。該研究為生物炭強化木本植物修復重金屬重度污染土壤提供了理論依據，同時為淹水/非淹水的重金屬污染土壤修復策略選擇提供了科學依據。

　　以農林廢棄物為原材料通過熱解及水熱法制備的生物炭，通過吸附、沉淀等直接作用以及提升土壤pH等間接作用降低土壤重金屬生物可利用性，從而降低植物/作物組織中重金屬的含量。目前的研究大多針對重金屬輕中度污染土地使用生物炭實現農產品的安全生產開展，而對不同水分條件下竹炭輔助木本植物修復重金屬重度污染土壤的效果及影響機制尚不清楚。開展生物炭—木本植物—重金屬的相互作用研究，對重金屬重度污染土壤的安全利用及金屬礦區污染土壤的植被恢復具有重要的理論意義與實踐價值。

　　研究人員添加3%的竹炭到鎘和鋅重度污染的弱堿性土壤中，選擇一年生的沙柳插條扦插并培養2個月，期間保持正常的土壤水分，然后開展為期2個月的淹水和非淹水處理，之后收獲植物組織和土壤樣品，比較土壤淹水/非淹水條件下竹炭對沙柳積累重金屬的影響，并探討了相關機制。

　　研究結果表明，竹炭和淹水能夠分別顯著降低土壤中重金屬的生物有效性。竹炭在非淹水（94.20%）和淹水（32.73%）條件下均能顯著增加柳葉片中鎘的濃度，而對根部中的濃度影響較小；竹炭在非淹水時能顯著提高葉片中鋅濃度（47.43%），但在淹水時作用不顯著。

　　與不添加竹炭的對照組相比，非淹水條件下竹炭顯著促進了沙柳中鎘和鋅從根部向地上部分的運輸，分別提高轉運系數達68.85%和102.27%，并增加了沙柳對鎘（52.53%）和鋅（28.52%）的總積累量，而促進作用在淹水處理下并不明顯。

　　竹炭提高沙柳富集轉運重金屬效率的機理主要是通過改良土壤環境（包括營養含量、重金屬毒性、土壤酶活性和土壤微生物群落構成等）、提高沙柳的生命活動（蒸騰作用和呼吸作用等）及對重金屬的耐性和轉運能力，增加植物體內的重金屬積累量，最終實現修復效率的提高。主成分分析結果表明，淹水時竹炭對沙柳富集轉運重金屬的影響顯著降低。

　　該研究得到了國家自然科學基金和中國林業科學研究院基本科研業務費的資助。論文第一作者為亞林所在讀博士研究生李曉剛，通訊作者為陳光才研究員。