重金屬脅迫下生物炭和間作對(duì)刨花潤楠生長及根系形態(tài)的影響

郭雄飛

(1.西華師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 四川 南充 637000;2.西華師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)研究所, 四川 南充 637000; 3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 廣州 510642)

土壤重金屬污染是全球關(guān)注的一個(gè)重要環(huán)境問題。重金屬在土壤中的流動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)安全造成嚴(yán)重的威脅[1-2]，作為植物的非必需元素，當(dāng)植物從土壤中吸收的重金屬量到達(dá)一定程度時(shí)，會(huì)受到傷害阻礙根系的伸長及對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，減緩植物的生長發(fā)育[3]。因此，緩解土壤重金屬污染及其對(duì)植物的影響已成為生態(tài)修復(fù)的重要任務(wù)之一。

生物炭具有較大的比表面積，較高的pH值和陽離子交換量[4-6]，可增加土壤中重金屬的靜電吸附量。眾多研究表明，生物炭不僅可以通過提高土壤pH值降低重金屬的生物可利用性[7]，還可通過土壤中陽離子吸附作用減少重金屬遷移率[8-9]。此外，生物炭可以改變重金屬的賦存形態(tài)[10]，降低土壤中可交換態(tài)重金屬濃度[11-13]，減少植物對(duì)重金屬的吸收[14-15]，并且固持土壤養(yǎng)分，提高作物產(chǎn)量[16]。

間作豆科植物有助于提高不同層級(jí)的光和熱能利用效率，促進(jìn)作物的生長發(fā)育和干物質(zhì)積累[17]。由于地下根系間的相互作用，間作可能會(huì)影響鄰近植物對(duì)部分重金屬元素生物可利用度[18]。望江南(Cassiaoccidentalis)是一種具有很強(qiáng)的耐旱、耐貧瘠能力及適應(yīng)性的豆科草本植物。耐受性強(qiáng)的豆科是金屬尾礦等污染區(qū)生態(tài)修復(fù)的優(yōu)選物種之一[19]，其本身固氮能力強(qiáng)，生物量大，有利于吸收土壤中礦質(zhì)營養(yǎng)，還可作為綠肥[20]。據(jù)記載，望江南分布廣泛，即便在貧瘠的礦區(qū)仍可正常生長，對(duì)多種重金屬的均有一定的富集能力[21-23]，降低重金屬對(duì)其鄰居植物的毒害，適于間作種植[23]。

刨花潤楠(Machiluspauhoi)是一種中國特有的珍稀樹種，屬國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物。其木材、樹皮和種子都具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得大力推廣種植[24-25]。此外，刨花潤楠苗期喜陰，而望江南生長速度較快，冠幅大，若將兩者間作，除了減緩重金屬對(duì)刨花潤楠的毒害，還可為其遮擋陽光，創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境。目前，有關(guān)刨花潤楠的研究主要集中在其苗木培育與造林上，較少涉及其對(duì)重金屬脅迫的適應(yīng)性及根系形態(tài)的研究。有關(guān)生物炭和間作聯(lián)合改良土壤及對(duì)重金屬脅迫下刨花潤楠的促生效應(yīng)的研究更為罕見。本研究利用望江南作為護(hù)理植物，生物炭作為土壤改良劑，探討重金屬脅迫下生物炭和間作望江南對(duì)刨花潤楠苗期生長動(dòng)態(tài)、根系形態(tài)、干物質(zhì)積累、土壤碳氮養(yǎng)分含量的變化，以期生物炭和間作望江南減少土壤重金屬對(duì)目標(biāo)樹種刨花潤楠的毒害，同時(shí)促進(jìn)刨花潤楠的生長。旨在為污染土地生態(tài)修復(fù)和刨花潤楠在輕度污染的地區(qū)的推廣提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試生物炭 供試生物炭為市售的蘋果木生物炭。制備過程為廢棄的果樹樹干、枝條，在無氧條件下熱裂解產(chǎn)生。將蘋果樹枝碎成小塊后，在80℃下充分干燥，然后充滿氮?dú)庠诹呀鉅t中(溫度設(shè)定在450℃并維持2～8 h)進(jìn)行無氧熱解。最后，?；鹄鋮s至室溫。磨細(xì)過3 mm篩。得到的生物炭pH值10.3，C，H，N，O的總含量分別為72.38%，2.62%，1.19%，23.81%。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量分別為0.52，1.86 mg/kg。

1.1.2 供試基質(zhì)

(1) 供試污泥。試驗(yàn)污泥采集于廣州市污水處理廠。將污泥樣品在70℃下干燥24 h，過2 mm篩。

(2) 供試土壤。土壤取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)樹木園林地0—20 cm表層。清除石塊和植物碎片，在室溫下干燥，用塑料錘錘碎后，過2 mm篩。取少量土壤樣本過1.5 mm篩后用于土壤理化特性及重金屬含量分析。

(3) 供試基質(zhì)。用于盆栽試驗(yàn)的基質(zhì)為供試土壤和污泥的混合物，土壤與污泥按照4∶1(w/w)比例混合。其基本理化性質(zhì)見表1。

1.1.3 供試植物 以刨花潤楠及望江南作為供試植物。刨花潤楠幼苗購于廣東省韶關(guān)市仁化縣董塘鎮(zhèn)苗圃。望江南種子由本實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院農(nóng)場(chǎng)，釆用盆栽試驗(yàn)(花盆高16.4 cm，上部直徑17.1 cm，底部直徑13.2 cm)，根據(jù)生物炭施用量和種植模式的不同，設(shè)置兩因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。每盆裝土壤和污泥的混合基質(zhì)2.5 kg，分別設(shè)置對(duì)照CK(0 g)：不施用生物炭；T1：施用1%(30 g)生物炭；T2：施用4%(60 g)生物炭；T3：8%(120 g)生物炭4種處理(T1，T2，T3分別代表下文所指低濃度、中濃度和高濃度生物炭)，將培育基質(zhì)和生物炭充分混合均勻。設(shè)置刨花潤楠單作和刨花潤楠+望江南間種2種種植模式(C和CM分別代表下文所指單作與間作種植模式)，各處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。每種種植模式12盆，共24盆。

表1 供試基質(zhì)的基本性質(zhì)

將望江南種子用10%的H2O2消毒后，用蒸餾水徹底沖洗。然后，在間作處理中，每盆選取6顆大小相似、飽滿的望江南種子播種，并移栽2株大小一致(平均高度為5 cm，平均冠幅為4 cm)且生長活力相近的刨花楠幼苗，等望江南種子萌發(fā)后進(jìn)行間苗，每盆留下2株最健康的望江南植株。單作處理在每盆中移栽2株刨花潤楠幼苗。試驗(yàn)周期為4個(gè)月，在整個(gè)試驗(yàn)中每隔3 d給植物澆水,保持各盆栽光照、溫度和土壤濕度等環(huán)境條件一致。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

生長指標(biāo)的測(cè)定：從播種后第2周開始，試驗(yàn)期間測(cè)定2種幼苗第42天、第80天、第124天的株高。

根系形態(tài)測(cè)定：試驗(yàn)苗生長4個(gè)月后，將整個(gè)植株苗木挖出，用蒸餾水將根系沖洗干凈。以植物根頸處為界限將植株分為地上部和根系，用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)分析根系長度、直徑、面積、體積、根尖記數(shù)等根系形態(tài)參數(shù)，同時(shí)自動(dòng)確定根的連接數(shù)、關(guān)系角等，可單獨(dú)自動(dòng)分析主根或任意一支側(cè)根的長度和分叉數(shù)等。

生物量測(cè)定：將掃描后的根系，及地上部莖葉用吸水紙小心擦拭干凈至植物表面無水分殘留，分根莖葉3部分分別稱其鮮生物量，然后放置105℃殺青30 min，至80℃烘箱中干燥至恒重，然后測(cè)根莖葉干生物量。

土壤總有機(jī)碳(TOC)、全氮(TN)測(cè)定：采用總有機(jī)碳分析儀(Elementar 30，德國)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010，IBM SPSS Statistics 19和Sigmaplot 12.5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和制圖，用Duncan進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭和間作對(duì)土壤碳氮養(yǎng)分含量的影響

生物炭和間作處理下土壤總有機(jī)碳、總氮和碳氮比的變化如圖1所示。從種植方式來看，單一間作處理下，與單作相比，總有機(jī)碳含量和總氮含量均略微下降，碳氮比則略有增加，總體來看，土壤總有機(jī)碳含量、總氮含量和碳氮比變化不顯著(p<0.05)。單一生物炭處理下，與對(duì)照相比，土壤總有機(jī)碳含量、總氮含量和碳氮比均增加，且增加幅度隨生物炭施用量的增加而增大，T1，T2，T3處理下，與對(duì)照相比，總有機(jī)碳含量分別增加27.56%，86.84%，191.66%；總氮含量分別增加6.63%，23.98%，25.00%；碳氮比分別增加20.55%，55.60%，133.51%。間作條件下施加生物炭對(duì)土壤總有機(jī)碳、總氮含量及碳氮比的影響與單作條件下一致，均隨生物炭施用量的增加而增加。

圖1 不同處理下土壤總有機(jī)碳、總氮、碳氮比

2.2 生物炭和間作對(duì)刨花潤楠及望江南生長動(dòng)態(tài)變化

生物炭和間作處理對(duì)刨花潤楠和望江南3個(gè)不同生長時(shí)期的植株高度的影響如圖2所示，第42天時(shí)，就種植方式來看，各生物炭處理下間作刨花潤楠與單作刨花潤楠株高均無顯著性差異(p>0.05)。2種種植模式下施加生物炭對(duì)刨花潤楠的植株高度也均無顯著性影響(p>0.05)，但施加生物炭對(duì)間作望江南的植株高度則有顯著的促進(jìn)作用(p<0.05)，且T1，T2，T3處理下望江南植株高度分別比對(duì)照高出19.63%，4.02%，4.02%。望江南植株高度顯著高于刨花潤楠。

圖2 不同處理下2種植物第42天、第80天、第142天株高

第80天時(shí)，與第42天類似，就種植方式來看，各生物炭處理下間作對(duì)刨花潤楠植株高度也均無顯著性影響(p>0.05)，但與第42天不同的是，2種種植方式下施加生物炭對(duì)刨花潤楠植株高度均有顯著的促進(jìn)作用(p<0.05)，單作條件下，各生物炭單一處理(T1，T2，T3)下刨花潤楠植株高度相比對(duì)照(CK)分別增加21.40%，19.63%，17.15%。間作條件下聯(lián)合各生物炭處理(T1，T2，T3)相比單一間作處理刨花潤楠植株高度分別增加23.06%，24.86%，13.91%，且無論哪種種植方式，3個(gè)濃度生物炭處理下其植株高度間的差異不顯著(p>0.05)。

隨生物炭施加用量的升高，間作望江南植株高度表現(xiàn)為先增加后減低，T1處理下望江南植株高度達(dá)最大，相比CK增加15.93%，T2和T3處理下望江南植株高度相比CK差異不顯著(p>0.05)，分別增加3.77%，1.74%。望江南植株高度顯著高于刨花潤楠，且第80天時(shí)2種植物間株高差異比第42天時(shí)更大。

第124天時(shí)，各生物炭處理下，間作對(duì)刨花潤楠植株高度的影響比第42天和第80天時(shí)顯著，單一間作處理下，刨花潤楠植株高度相比單作增加3.04%。就生物炭效應(yīng)來看，隨生物炭施用量增加，刨花潤楠植株高度表現(xiàn)先增后降，相比CK，T1，T2處理下分別增加23.18%，34.63%，T3處理下相比CK則降低0.88%。復(fù)合處理下，間作與T1復(fù)合處理相比CK、間作單一處理和T1單一處理分別增加34.54%，30.58%，9.23%。間作與T2復(fù)合處理相比CK、間作單一處理和T2單一處理分別增加38.37%，34.29%，2.78%。間作與T3復(fù)合處理相比CK、間作單一處理和T3單一處理分別增加23.30%，19.66%，24.39%。同樣，生物炭也顯著增加間作望江南植株高度，T1，T2，T3處理下，相比CK，其植株高度分別增加31.73%，28.64%，30.43%。

2.3 生物炭和間作對(duì)刨花潤楠及望江南生物量的影響

生物炭和間作對(duì)刨花潤楠及望江南根系和地上部干重的影響如圖3所示，與不施用生物炭相比，單獨(dú)施加生物炭(T1，T2，T3處理)增加了刨花潤楠根系干重53.70%～64.8%。就種植方式來看，間作望江南對(duì)刨花潤楠對(duì)根系干重的促進(jìn)作用不顯著(p>0.05)，間作條件下刨花潤楠根系干重相比單作增加3.70%。間作條件下，施加生物炭后，刨花潤楠根系干重則相比單一間作處理增加了46.4%～67.8%，望江南根系干重相比不施加生物炭處理增加27.12%～39.63%。

與對(duì)照相比，間作望江南種植配施生物炭極顯著增加刨花潤楠根系生物量(p<0.05)，且其促進(jìn)作用均高于生物炭及間作單一處理。其中，各復(fù)合處理中，間作與T3復(fù)合處理相比對(duì)照(CK)對(duì)刨花潤楠根系干重增加幅度最大，達(dá)81.48%。

與不施用生物炭相比，單一施加生物炭(T1，T2，T3處理)增加了刨花潤楠地上部干重23.4%～64.8%。就種植方式來看，間作望江南對(duì)刨花潤楠地上部干重略有促進(jìn)作用，單一間作處理下，刨花潤楠植株地上部干重相比單作增加6.31%。間作條件下，施加生物炭后，刨花潤楠地上部干重則相比單一間作處理增加了15.25%～109.3%，望江南地上部干重則相比單一間作處理增加了17.19%～19.03%。

圖3 不同處理下2種植物根系和地上部干重

與對(duì)照相比，間作望江南種植配施生物炭極顯著增加刨花潤楠地上部生物量(p<0.05)，且其促進(jìn)作用均高于生物炭及間作單一處理。其中，各復(fù)合處理中，間作與T3復(fù)合處理相比對(duì)照(CK)對(duì)刨花潤楠地上部干重增加幅度最大(122.52%)。

2.4 生物炭和間作對(duì)刨花潤楠及望江南根系形態(tài)的影響

單作條件下刨花潤楠根系參數(shù)見表2。單一生物炭處理時(shí)，低施用量生物炭顯著增加根系形態(tài)各參數(shù)(p<0.05)。高施用量生物炭處理下，相比于CK，根系各形態(tài)參數(shù)變化不明顯，部分參數(shù)略有降低。T1處理下，相比對(duì)照，刨花潤楠根系各形態(tài)參數(shù)明顯上升，總根長、表面積、體積、平均直徑、根尖數(shù)和分叉數(shù)增加比例分別為32.71%，46.02%，72.39%，6.25%，12.31%，53.25%。與T1處理相比，T2處理除降低刨花潤楠根尖數(shù)18.38%，其他各參數(shù)與T1處理相近，總根長、表面積、體積、平均直徑和分叉數(shù)增加比例分別為31.64%，39.19%，35.01%，4.17%，55.89%。生物炭施加用量較高時(shí)(T3處理)，與對(duì)照相比，刨花潤楠根系表面積、體積、平均直徑和根尖數(shù)分別增加4.03%，35.09%，10.42%，0.42%，總根長和分叉數(shù)則分別降低12.46%和4.90%。

間作條件下，刨花潤楠和望江南根系形態(tài)參數(shù)見表3。對(duì)比表2和表3，單一間作處理下，與對(duì)照相比，刨花潤楠根系根尖數(shù)下降9.42%，其他各形態(tài)參數(shù)略有增加，但不顯著，總根長、表面積、體積、平均直徑和分叉數(shù)增加比例分別為5.87%，8.78%，53.22%，60.42%，35.63%。

復(fù)合處理時(shí)，在間作和T1復(fù)合處理下，與對(duì)照、單一間作處理及單一生物炭(T1)處理相比，刨花潤楠各根系參數(shù)增加幅度分別為：總根長(37.36%，3.50%，29.74%)，表面積(49.95%，2.69%，37.84%)，體積(129.16%，32.93%，49.57%)，根尖數(shù)(15.70%，3.03%，27.73%)和分叉數(shù)(61.12%，5.14%，18.80%)。其根系平均直徑與對(duì)照、單一間作處理相比則分別增加35.42%，7.45%，與單一生物炭(T1)處理相比則下降15.58%；在間作和T2復(fù)合處理下，與對(duì)照、單一間作處理及單一生物炭(T2)處理相比，刨花潤楠各根系參數(shù)增加幅度分別為：總根長(62.94%，23.77%，53.90%)、表面積(76.67%，26.93%，62.41%)、體積(84.75%，36.84%，20.58%)、根尖數(shù)(22.01%，49.48%，34.69%)、分叉數(shù)(104.28%，31.04%，50.62%)，其參數(shù)平均直徑則變化不明顯；間作和T3復(fù)合處理與間作和T2的復(fù)合處理刨花潤楠根系形態(tài)變化不明顯。

由表3可以看出，生物炭對(duì)望江南根系形態(tài)的影響與刨花潤楠一致，均顯著增加了其根系各形態(tài)參數(shù)，且一定范圍內(nèi)，隨其生物炭處理施用量的增大(T1增加到T2)，望江南根系參數(shù)增加幅度也加大。當(dāng)生物炭處理施用量增加到T3時(shí)，其根系形態(tài)參數(shù)與T1相近。T1，T2和T3處理下，與對(duì)照相比，望江南根系各形態(tài)參數(shù)增加幅度分別為：總根長(12.31%，19.08%，17.30%)，表面積(15.04%，16.96%，33.86%)，體積(12.79%，41.20%，25.19%)，平均直徑(15.00%，21.00%，1.00%)，根尖數(shù)(9.86%，50.33%，46.62%)和分叉數(shù)(1.09%，1.74%，20.33%)。

表2 單作條件下生物炭對(duì)刨花潤楠幼苗根系形態(tài)參數(shù)的影響

注：同列中不同的字母表示差異顯著(p<0.05)，下表同。

表3 間作條件下生物炭對(duì)刨花潤楠及望江南幼苗根系形態(tài)參數(shù)的影響

2.5 土壤碳氮含量與刨花潤楠幼苗生物量及根系形態(tài)的相關(guān)性分析

對(duì)2種種植模式下土壤碳氮含量、刨花潤楠生物量和根系形態(tài)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析(表4)，土壤碳氮含量與刨花潤楠根生物量、地上生物量和根系長度、根系投影面積、表面積、體積、平均直徑間都顯著正相關(guān)(p<0.05)，說明保持土壤碳氮養(yǎng)分有利于刨花潤楠根系的擴(kuò)建和干物質(zhì)積累。除連接數(shù)、根尖數(shù)、分叉數(shù)，根生物量和地上生物量與其他各根系形態(tài)參數(shù)間均呈顯著或極顯著正相關(guān)，根系形態(tài)參數(shù)間均顯著或極顯著正相關(guān)。說明根系形態(tài)參數(shù)的增加均可促進(jìn)刨花潤楠根系及地上部生物量的增大。

表4 土壤碳氮含量與刨花潤楠幼苗生物量及根系形態(tài)指標(biāo)之間相關(guān)性分析

注：*和**分別表示在0.05，0.01水平上顯著相關(guān)(雙邊)。

3 討 論

本研究中間作望江南可影響刨花潤楠根際的土壤碳氮含量，基本特征是間作望江南降低了刨花潤楠根際土壤氮含量，增加了碳氮比，但未達(dá)顯著性水平(p<0.05)。施加生物炭也可增加土壤碳氮養(yǎng)分含量及碳氮比，并隨著生物炭施用量增加而顯著增加。這與其他研究結(jié)論一致[26]，且生物炭與間作聯(lián)合互作具有增效作用?？赡苁巧锾繛楣痰峁┴S富的碳源和適宜的生境，增強(qiáng)固氮細(xì)菌活性，有利于固氮菌固氮[27]，另外,生物炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和靜電吸附力,對(duì)土壤中氮、磷等養(yǎng)分離子有較強(qiáng)的吸附能力[28]。養(yǎng)分的缺乏是限制尾礦等含重金屬污染的土壤中植物生長的重要因子[29]，并且，碳氮養(yǎng)分含量高能著降低重金屬對(duì)植物生長的毒害，促進(jìn)植物生長[30-31]，兩者互作對(duì)固持碳氮養(yǎng)分具有顯著增效作用。

在重金屬脅迫下,植物的正常生理代謝受到影響,其根伸長受到抑制,生長緩慢，生物量減少[32-33]。研究表明，鋅鉻復(fù)合脅迫下，其中Zn達(dá)到125 mg/kg，Cr達(dá)到100 mg/kg時(shí)水稻的干物質(zhì)量就顯著降低[34]。刨花潤楠和望江南均能在含有重金屬的基質(zhì)中生長，表明刨花潤楠和望江南對(duì)土壤重金屬的毒害均有一定的耐性，但前期生長緩慢，表明重金屬對(duì)2種植物的生長有一定的阻礙作用，隨著生長時(shí)間的延長，各處理中2種植物長勢(shì)間的差異逐漸顯現(xiàn)。眾多研究表明，生物炭和間作在一定程度上可促進(jìn)植物的生長發(fā)育[35-36]。本研究中，從刨花潤楠和望江南株高生長情況來看，在所選定的3個(gè)生長時(shí)期(第42天、第80天、第124天)中，生長初期(第42天)各處理間2種植物的株高差異不明顯，其中生長速度較快的望江南在施加生物炭的處理下株高較大，2種種植模式下的刨花潤楠株高在施加生物炭處理下均略高于對(duì)照，但差異未達(dá)顯著性水平(p>0.05)，對(duì)比單作與間作2種種植模式，刨花潤楠株高也無顯著差異(p>0.05)。隨著生長時(shí)間的延長，不同生物炭處理下刨花潤楠和望江南株高間的差異逐漸增大，生物炭對(duì)2種植物的促生效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。在第124天，生物炭顯著增加單作和間作條件下的刨花潤楠株高，并且隨施加用量的升高均表現(xiàn)為先增后降，生物炭施用量為T2處理時(shí)株高最大，而3個(gè)施用量生物炭處理下望江南株高無顯著差異(p>0.05)，但與對(duì)照相比，均顯著增加。以上結(jié)果說明，生長初期生物炭對(duì)植物的生長影響不顯著，這與生長初期，土壤中養(yǎng)分充足，生物炭通過固持土壤養(yǎng)分而發(fā)揮促進(jìn)植物生長的效果不明顯有關(guān)。有相關(guān)研究顯示，生物炭對(duì)有機(jī)質(zhì)含量較低土壤的增產(chǎn)效果顯著，但對(duì)有機(jī)質(zhì)含量高的土壤作用則不明顯[37]，并且，生長初期，植株小，根系發(fā)育不完善，而間作對(duì)鄰近植物生長發(fā)育的影響在一定程度上也依賴于根系間的相互作用及根系分泌物的影響[38]，因此生長初期，2種種植模式下刨花潤楠株高也無顯著差異(p>0.05)。而在植物生長的中后期，隨著基質(zhì)中養(yǎng)分的減少，因生物炭具有養(yǎng)分固持功能，且生物炭可降低土壤重金屬有效性，減緩重金屬對(duì)植物的毒害，適量生物炭可促進(jìn)植物的生長，但施加濃度過高時(shí)促生作用不明顯，甚至抑制其生長，生物炭施用量小于T3時(shí)，2種種植模式下隨生物炭濃度的增加刨花潤楠株高也隨之增加，但生物炭施用量增加到T3處理時(shí)，其株高小于T1，T2甚至對(duì)照處理。這與其他學(xué)者得出的大量的生物炭處理會(huì)抑制植物生長甚至導(dǎo)致減產(chǎn)的研究結(jié)論一致[37,39]。

并且，植物生長中后期根系逐漸發(fā)達(dá)，施加生物炭處理相比于未施生物炭土壤固持了更多的養(yǎng)分，更有利植物根系吸收，望江南逐漸生長，可吸收土壤重金屬，減緩重金屬對(duì)鄰近目標(biāo)植物的毒害[40]，這與王吉秀等[41]研究得出的重金屬脅迫下，間作小花南芥可增加玉米分根條數(shù)、根表面積和根密度的結(jié)論也一致。同時(shí)，生長中后期的望江南的生物固氮功能也逐漸增強(qiáng)，促進(jìn)其根系擴(kuò)展與發(fā)育，因間作導(dǎo)致的根系間的相互作用加強(qiáng)，不同種植模式下刨花潤楠的株高差異也逐漸加大。從本研究中不同處理下刨花潤楠的株高變化情況及根系形態(tài)參數(shù)情況就可看出，生物炭處理下刨花潤楠總根長、表面積、體積、根尖數(shù)均有所增加，且T2處理比T1處理增加幅度更大。生物炭和間作復(fù)合處理與對(duì)照、間作單一處理和生物炭單一處理相比，刨花潤楠根系形態(tài)各參數(shù)增加的幅度均較大。本研究中生物炭和間作互作對(duì)刨花潤楠促生效應(yīng)可能源于2個(gè)方面，一是直接影響：生物炭可固持土壤養(yǎng)分，改良土壤，降低了土壤重金屬生物有效性，減少對(duì)植物的毒害。二是間接影響：間作條件下生物炭促進(jìn)根系的生長發(fā)育，進(jìn)而加強(qiáng)了望江南根系與刨花潤楠根系間相互作用，間作效應(yīng)增強(qiáng)，且望江南作為護(hù)理植物，可吸收土壤中重金屬，生物炭也可降低其有效性，兩者均減緩了重金屬對(duì)刨花潤楠的毒害，其固氮遮陰等生態(tài)功能也有利于刨花潤楠的生長發(fā)育。生物炭與間作復(fù)合處理相比各自單一處理對(duì)2種植物促生長作用更顯著。

生物炭和間作對(duì)刨花潤楠及望江南根系生物量的影響與對(duì)根系形態(tài)的影響基本一致，總體上，一定施用量范圍內(nèi)隨生物炭施用量的增加，兩種植物生物量越大，根系形態(tài)各參數(shù)也越大，并且與單一處理相比，復(fù)合處理下，刨花潤楠生物量也更大。

選擇適當(dāng)?shù)闹参锓N類，利用對(duì)重金屬耐性較強(qiáng)的植物或超積累植物與目標(biāo)植物間作時(shí)，超積累植物自身吸收積累重金屬含量增加，而與其間作目標(biāo)植物吸收積累重金屬含量降低，重金屬毒害作用緩解，其生物量增大，如此形成的間套作復(fù)合種植體系，同時(shí)可施用土壤改良劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤的邊修復(fù)邊生產(chǎn)的高效修復(fù)模式，不僅修復(fù)了污染土壤，也使得地力退化的污染土壤中進(jìn)行植被恢復(fù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成為可能，對(duì)環(huán)境的破壞程度較小，達(dá)到環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)雙贏，不失為一條土壤修復(fù)的新途徑。

4 結(jié) 論

生物炭與間作互作可促進(jìn)刨花潤楠生長發(fā)育, 有利于增加土壤碳氮養(yǎng)分，促進(jìn)刨花潤楠及望江南根系形態(tài)的擴(kuò)建及干物質(zhì)積累;生物炭與間作望江南互作具有明顯的保肥增產(chǎn)效應(yīng),優(yōu)于單施生物炭及單一間作種植。并且生物炭在適量的濃度下施用時(shí)其促生效應(yīng)最佳。