小麦秸秆衍生生物炭缓解砷植物毒性和生态风险并调节污染土壤中向日葵植株的营养状况与生理性能

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Wheat Straw-Derived Biochar Alleviates Arsenic Phytotoxicity, Ecological Risk and Regulates Nutrient Status and Physiological Performance of Sunflower Plants in Contaminated Soil

　　

摘要

本研究旨在评估不同土壤污染水平下砷（As）对向日葵植株的植物毒性，并评估生物炭在砷固定化及缓解砷污染土壤中向日葵植株胁迫方面的有效性。向日葵植株在控制条件下生长于人工添加三个砷水平（20、40 和 60 mg kg?1）的土壤中，分别添加和不添加 1%（w/w）秸秆衍生生物炭改良剂。评估了植株生长参数、生理特性、营养状况、砷的吸收与转运，以及生态和健康风险指数，以评估生物炭在减轻砷诱导毒性方面的有效性。结果表明，土壤中的砷导致植株生理和生长显著恶化，向日葵植株的生理和农艺特性较未污染对照组分别降低了多达 62.8% 和 62.5%。生物炭的应用显著减少了砷对向日葵植株的抑制作用，与未改良对照组相比，农艺、生理和化学特性分别提高了多达 31.9%、39.4% 和 35.2%。生物炭有效地固定了土壤中的砷，与相应的对照组相比，生物炭改良处理中的砷修复效果高出 30.0-55.8%。此外，转运系数（< 1）显示，添加生物炭后，砷从向日葵植株根部到地上部分的转运量有所下降。这些发现表明，生物炭在固定土壤中不同水平的砷、减少植物对其吸收方面具有巨大潜力，同时还能促进砷污染土壤中向日葵植株的生产力并降低癌症风险，突显了其作为管理和修复土壤砷污染、缓解植物非生物胁迫的一种有前景且环境友好的改良剂的关键作用，有助于解决生态系统健康和粮食安全问题。

图文摘要