生物炭和丛枝菌根真菌对铅胁迫下玉米生长的影响.pdf

摘要

随着工业化和城镇化的快速发展，污水灌溉、生活垃圾、汽车尾气等会造成严重的

土壤铅污染。土壤中的铅会随着食物链和食物网向人体富集，给人们的健康带来很大的

潜在危害，预防和减轻土壤铅污染已刻不容缓。近年来，生物炭凭借着其独特的理化性

质和价格低廉以及环境友好的特征，在土壤铅污染修复上展现出了良好的潜力。丛枝菌

根真菌（arbuscularmycorrhizalfungi,AMF）可以与宿主植物共生，促进植物生长并提高

铅的耐受性。然而生物炭和丛枝菌根真菌在土壤铅污染修复中的协同效应以及对铅胁迫

下植物生长的影响机制还不是很清晰。因此本研究以常见的农作物玉米作为供试植物，

以硝酸铅作为外源污染物，通过测量土壤、植物和微生物的各项指标来揭示生物炭和丛

枝菌根修复铅污染土壤的作用机制。主要研究结果如下：

（1）在铅胁迫下，玉米营养元素的积累（P、K、Ca等）、株高、茎粗、叶片数和

生物量均有下降。铅污染显著降低了AMF侵染率的22.89%，并且土壤真菌、细菌和微

生物总生物量均有减少。

（2）在对土壤养分的影响上，生物炭添加显著降低了土壤铵态氮和硝态氮的浓度，

显著提高了速效磷的浓度。在对玉米生长的影响上，生物炭添加显著提高了玉米的株高、

茎粗、叶片数、生物量和营养元素的积累。在无铅添加处理中，生物炭施用显著增加了

玉米根系的生物量的1218.75%和根冠比的92.63%。不论是否添加铅，生物炭添加均显

著降低了AMF的侵染率。生物炭添加还显著降低了土壤中CaCl2和DTPA可提取的铅

浓度，并且显著降低了土壤中弱酸可提取态铅的23.87%，却显著提高了可氧化态铅的

10.50%。同时，生物炭添加显著降低了玉米地上铅含量的51.36%、根系铅含量49.53%

以及铅富集系数的46.91%。

（3）AMF接种显著降低了土壤硝态氮浓度，显著提高了土壤碱性磷酸酶的浓度。

而且，AMF接种显著提高了玉米的株高、茎粗、叶片数与生物量，还提高了玉米对养

分元素的吸收和叶绿素的含量。AMF接种还显著降低了土壤中CaCl2和DTPA可提取的

铅浓度，并且接种后玉米地上铅的浓度显著降低了42.58%，根系铅浓度显著降低了

30.61%，铅的富集系数显著降低了35.79%。

（4）生物炭和AMF联合施用显著降低了土壤铵态氮、硝态氮和中性磷酸酶含量，

I

显著增加了速效磷的含量。在对玉米生长的影响上，生物炭和AMF联合施用显著提高

了玉米的株高、茎粗、叶片数、生物量以及地上部分的K、Ca、Mg、Mn含量。在铅胁

迫下，生物炭和AMF联合施用减少了叶片中丙二醛和过氧化氢的积累，且显著降低了

超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的浓度，却提高

了抗坏血酸过氧化物酶（APX）的浓度。生物炭和AMF联合施用还显著降低了土壤中

CaCl2和DTPA可提取的铅浓度，并且土壤中弱酸可提取态的铅显著降低了13.08%，残

渣态铅显著提高了12.15%。此外，生物炭和AMF的联合施用显著降低了玉米地上部分

铅浓度的45.30%和转移系数的70.86%，但显著提高了玉米根系铅浓度的80.87%。

综上所述，铅对玉米的毒害主要表现在玉米生物量、光合色素以及养分元素吸收的

减少。同时它还扰乱了玉米的抗氧化机制，减少了土壤微生物的生物量。生物炭和AMF

的添加均减少了玉米体内的铅含量，降低了铅对玉米的毒害。虽然生物炭和AMF的联

合施用在改善土壤养分状况，促进玉米生长和缓解铅毒害上有着良好的作用，但效果并

不如单独施加生物炭，这可能是因为生物炭添加提高了土壤速效磷含量，而较高的速效

磷含量限制了玉米通过与AMF共生来获取更多益处。

关键词：生物炭，丛枝菌根真菌，铅污染，玉米

II

目录

摘要I

ABSTRACTIII

目录VII

1绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究进展1

1.2.1铅污染对土壤理化性质和玉米生长的影响1

1.2.2