利用生物炭改善暴露于工业废水和运河水中的Lactuca sativa（生菜）的形态生理特性和抗氧化防御机制

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Utilizing Biochar to Enhance Morphophysiology and Antioxidative Defense Mechanisms in Lactuca sativa(lettuce) Exposed to Industrial Wastewater and Canal Water

本研究通过盆栽实验，探究 sugarcane bagasse (SBC)、maize-pith (MBC) 和 acacia wood (WBC) 3%生物炭对灌溉水污染（工业废水/IW 和渠道水/CW）下生菜形态生理特性及抗氧化机制的影响。结果表明生物炭显著促进生菜生长（如株高70%↑、鲜重66%↑），降低土壤及叶片中重金属含量，并抑制 CAT、POD 酶活性异常升高，证实生物炭能有效缓解污染对植物的不利影响，为可持续土壤修复提供策略。

　　

摘要

由于工业废水和运河水的污染，灌溉用水的污染程度日益严重，这对植物健康和食品安全构成了严重威胁。本研究探讨了生物炭（3%甘蔗渣（SBC）、玉米芯（MBC）和相思树木材生物炭（WBC）作为土壤改良剂，在减轻工业废水（IW）和运河水（CW）对Lactuca sativa（生菜）形态生理特征和抗氧化防御机制的不良影响方面的潜力。实验采用了盆栽法，用工业废水和运河水灌溉生菜，并分别添加了生物炭和不添加生物炭的情况。对水、土壤、生物炭的理化性质、植物生长参数、光合色素以及抗氧化酶活性进行了分析。理化分析结果显示，工业废水中的重金属含量高于运河水，但超过了联合国粮食及农业组织（FAO）规定的允许限值。结果表明，未添加生物炭的工业废水对生菜的生长、光合色素和抗氧化防御机制产生了不利影响。统计数据显示，添加3%甘蔗渣生物炭的处理组在株高（70%）、根长（86%）、植株鲜重（66%）、植株干重（64%）和叶片面积（70%）等方面表现出显著更高的生长指标，同时抗氧化酶（过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性降低了56%和61%，而这些酶在氧化应激条件下通常会升高。而添加3%相思树木材生物炭的处理组在工业废水条件下，叶绿素a（80%）、叶绿素b（87%）、总叶绿素（57%）和类胡萝卜素（82%）的含量均显著高于运河水处理组。此外，两种灌溉水源下土壤中的镉、铅、铬和锌浓度均有所降低，这些元素在生菜可食用组织中的积累也减少了。研究结果表明，生物炭通过改善植物的形态生理特征和增强抗氧化酶的调节作用，有效减轻了工业废水和运河水对生菜的不良影响。生物炭改良剂可作为提高植物在受污染环境中适应能力的可持续策略。

图形摘要