黄酮强化生物炭通过缓解镉铜毒性促进大麦生长与土壤修复的协同机制研究

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Flavones-Fortified Biochar Enhances Barley (Hordeum Vulgare L.) Growth and Productivity by Ameliorating Cadmium and Copper Toxicity

本研究针对农田土壤镉(Cd)和铜(Cu)污染威胁粮食安全的问题，探索了黄酮强化生物炭这一创新材料在缓解大麦重金属胁迫中的应用。研究发现，3%黄酮强化生物炭处理能显著提升大麦各部位生物量、光合参数及抗氧化酶(CAT/SOD)活性，同时降低植株对铜的吸收，并增强土壤酶活性。该研究为重金属污染土壤的修复和可持续农业发展提供了新策略。

　　

农田土壤遭受镉(Cadmium, Cd)和铜(Copper, Cu)等重金属污染，严重危及食品安全与环境质量。因此，开发高效的土壤修复技术至关重要。本研究探索了一种创新方法——应用黄酮强化生物炭来缓解大麦(Hordeum vulgare L.)所承受的重金属胁迫。

该研究制备了黄酮强化生物炭，它结合了原始生物炭的特性与黄酮的独特功能。研究重点考察了原始生物炭及黄酮强化生物炭对土壤营养品质的改善作用以及对铜和镉毒性的缓解效果。

结果表明，与对照组相比，施用3%的黄酮强化生物炭能显著增加大麦的地上部分、根系、籽粒和谷壳的干重。同时，该处理还显著提升了植株的光合速率、蒸腾作用水平、气孔导度、细胞间CO₂浓度以及叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)的含量。更重要的是，3%黄酮强化生物炭通过将过氧化氢酶(Catalase, CAT)和超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)的活性分别提高70.1%和59.9%，有效减轻了植物的氧化损伤。此外，植株地上部分、根系、籽粒和谷壳中的铜浓度分别下降了50.1%、47.2%、70.1%和54.1%。收获后的土壤分析显示，添加3%黄酮强化生物炭使土壤中的脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性分别提升了50.3%、120.1%和75.3%。

综上所述，黄酮强化生物炭是一种有效的土壤修复方法，既能净化受有害镉、铜污染的土壤，又能增强土壤肥力。黄酮与生物炭的协同效应为提高作物抗逆性和耐受胁迫能力提供了一个前景广阔的解决方案，为发展可持续农业实践提供了新的见解。