生物炭與氮肥配施對(duì)石灰土辣椒Cd吸收累積的影響

柴冠群，劉桂華，羅沐欣鍵，王 麗，秦 松，范成五

（貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所，貴州 貴陽(yáng) 550006）

辣椒是世界上產(chǎn)量最大的調(diào)味型蔬菜，中國(guó)辣椒年種植面積約2.13×106hm2，種植面積和總產(chǎn)量分別占世界辣椒面積的35%和總產(chǎn)量的46%[1]，貴州種植面積居全國(guó)第一，約占全國(guó)辣椒種植面積的27.25%[2]。貴州是我國(guó)典型碳酸鹽巖地區(qū)，以往研究表明，以碳酸鹽巖為代表的沉積巖發(fā)育地區(qū)土壤普遍存在地球化學(xué)異常的鎘（Cd）高背景現(xiàn)象[3?4]。蔡大為等[5]利用貴州省454 431 個(gè)耕地表層土壤樣品Cd 含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，貴州省耕地土壤Cd 背景值為0.40 mg/kg，遠(yuǎn)高于全國(guó)土壤Cd 算數(shù)平均值（0.097 mg/kg）[6]，且高于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618－2018）中農(nóng)用地土壤Cd 風(fēng)險(xiǎn)篩選值（0.3 mg/kg）[7]。在土地資源緊缺、Cd地質(zhì)高背景的貴州耕地上種植辣椒，可能會(huì)存在辣椒果實(shí)Cd 超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，影響辣椒產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，最終影響貴州辣椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，亟需尋求經(jīng)濟(jì)可行的辣椒果實(shí)Cd消減技術(shù)。

生物炭由于具有相對(duì)較大的比表面積、較高的pH 值和陽(yáng)離子交換量（Cation exchange capacity，CEC）、豐富的礦質(zhì)元素（K、Ca、Mg、Na 等）和官能團(tuán)（如羧基、酚基、羥基、羰基等），能夠通過(guò)吸附、沉淀、離子交換、絡(luò)合等作用，降低土壤Cd 的活性[8]。植物根系吸收不同形態(tài)氮肥時(shí)，能夠改變土壤酸堿度，從而影響土壤Cd 活性，例如吸收NH4+時(shí)會(huì)釋放H+到土壤，增強(qiáng)土壤Cd 生物有效性，而吸收NO3-時(shí)，H+會(huì)隨之吸收，以維持土壤酸堿平衡，從而降低土壤Cd生物有效性，土壤中施用尿素會(huì)因脲酶的水解而導(dǎo)致土壤pH 值升高，降低土壤Cd 活性[9?10]。將生物炭作為載體與化學(xué)肥料混合制成炭基肥成為近些年新型肥料的研究熱點(diǎn)。楊永鋒等[11]研究表明，施用高炭基肥能夠顯著提高烤煙經(jīng)濟(jì)性狀和品質(zhì)；YAO 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，施用小麥秸稈炭基肥可使青椒產(chǎn)量和維生素C 含量分別提升45%、17%；MACCARTHY 等[13]發(fā)現(xiàn)，在稻田施用炭基肥，土壤有機(jī)碳含量可提高32%；PUGA 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)田土壤中施用高生物炭含量的炭基肥能夠顯著增加土壤碳氮固持，減少CH4和N2O 的排放；喬志剛等[15]通過(guò)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小麥秸稈炭基肥處理使青椒氮素農(nóng)學(xué)利用率顯著提高24.98 kg/kg。以往多圍繞改善作物產(chǎn)量品質(zhì)和提高肥料利用率與土壤保肥能力等方面開(kāi)展研究，鮮見(jiàn)關(guān)于生物炭與不同形態(tài)氮肥配施對(duì)土壤Cd修復(fù)效果的報(bào)道。

以往辣椒果實(shí)Cd消減技術(shù)多是關(guān)于Cd低累積品種篩選[16]、葉面阻控[17]或原位鈍化[18]等，通常需要增加勞動(dòng)成本，或因Cd低累積作物適宜范圍的局限性不能被廣泛推廣，而開(kāi)發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)辣椒增產(chǎn)與果實(shí)Cd 含量降低的炭基肥能夠節(jié)約勞力和物資投入成本，對(duì)辣椒綠色生產(chǎn)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。有研究表明，生物炭與肥料的配比是影響其應(yīng)用效果的主要因素。王智慧等[19]研究發(fā)現(xiàn)，肥炭比為8∶2和7∶3時(shí)，炭基肥對(duì)玉米產(chǎn)量和土壤性狀提升效果最優(yōu)；SHI 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，肥炭比為1∶1 時(shí)，有利于促進(jìn)土壤氮循環(huán)微生物功能群落形成。因此，擬選取碳酸鹽巖發(fā)育的Cd安全利用類(lèi)石灰土，以貴州朝天椒遵辣9 號(hào)為對(duì)象，研究玉米秸稈生物炭與不同形態(tài)氮肥[（NH4）2SO4、KNO3與CH4N2O]配施比例對(duì)朝天椒產(chǎn)量及其吸收累積Cd的影響，以期為辣椒專(zhuān)用炭基肥的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤取自貴州省普定縣0～20 cm 耕層土壤，其基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）[7]，試驗(yàn)土壤中Cd 含量介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值與風(fēng)險(xiǎn)管制值之間，為Cd安全利用類(lèi)石灰土。供試?yán)苯菲贩N為遵辣9號(hào)，辣椒苗購(gòu)自貴州省遵義市綏陽(yáng)縣黔旺辣椒種植農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作社。供試生物炭是以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站長(zhǎng)期施用有機(jī)肥處理的玉米秸稈為原料制備而成的生物炭[21]，其pH 值為9.73，Cd 含量為0.08 mg/kg。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)Tab.1 Basic physical and chemical properties of the tested soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019 年4—10 月在貴州省土壤肥料研究所溫室大棚開(kāi)展，通過(guò)盆栽根袋試驗(yàn)開(kāi)展研究，試驗(yàn)設(shè)計(jì)12 個(gè)處理，5 次重復(fù)，隨機(jī)排列，具體見(jiàn)表2。每盆施入的N、P2O5、K2O 分別為180、100、150 mg/kg，其中氮肥（N）分別以分析純（NH4）2SO4（銨態(tài)氮，AN）、CH4N2O（酰胺態(tài)氮，UN）、KNO3（硝態(tài)氮，NN）加入，磷、鉀肥以過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀、KNO3加入，生物炭（B）施用量按氮肥用量的1、1.5、2、2.5 倍添加，即分別為180、270、360、450 mg/kg。生物炭與肥料均一次性施入土壤，將其與5 kg 過(guò)5 mm 尼龍篩的風(fēng)干土充分混勻。取3 kg 混合物裝入根袋（孔徑48 μm，直徑×高=18 cm×25 cm），置于PVC 試驗(yàn)盆（直徑×高=30 cm×25 cm）中央，剩余的裝在根袋外。選取長(zhǎng)勢(shì)良好、大小一致、五葉一心的辣椒幼苗移栽入根袋，每盆移栽1 株，用去離子水澆灌，保持土壤田間持水量為60%。

表2 不同處理生物炭與氮肥施用量Tab.2 Application amount of biochar and nitrogen fertilizer in each treatment

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 樣品采集與處理 辣椒樣品采集與處理：以辣椒果實(shí)轉(zhuǎn)紅為統(tǒng)一采收標(biāo)準(zhǔn)，共采集4 次。辣椒各部位采摘后及時(shí)用去離子水清洗干凈，并用吸水紙將其表面擦干。最后一次采集果實(shí)的同時(shí)采集辣椒根、莖與葉，辣椒果實(shí)鮮樣在冷凍干燥機(jī)（FD-1A-50，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）冷凍干燥備用，其余部位在電熱鼓風(fēng)干燥箱（UP-GZ-9140AT，四川優(yōu)浦達(dá)科技有限公司）中，105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱(chēng)量辣椒各部位干質(zhì)量，用三維震擊式球磨儀（TJS-325，天津市東方天凈科技發(fā)展有限公司）將辣椒各部位粉碎后保存?zhèn)溆谩?/p>

土壤樣品采集與處理：最后一次采集果實(shí)的同時(shí)，用不銹鋼剪刀將根袋剪開(kāi)，輕輕抖動(dòng)根部，用毛刷采集根系上附著的土壤即為根際土，風(fēng)干后，用研缽研磨過(guò)0.15 mm孔徑尼龍篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 樣品分析 辣椒各部位Cd 含量檢測(cè)：按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》（GB 5009.268—2016）的方法進(jìn)行，辣椒各部位Cd 含量均采用HNO3-HClO4（體積比4∶1）消解，稀HCl 定容，電感耦合等離子質(zhì)譜儀（Elan 9000型，美國(guó)珀金埃爾默股份有限公司）測(cè)定，用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)［GBW（E）100348］進(jìn)行質(zhì)控，Cd 的標(biāo)樣回收率為97.24%～104.32%，全程做空白試驗(yàn)。

根際土pH值與有效Cd含量檢測(cè)：土壤pH值按照魯參考文獻(xiàn)[15]中的方法進(jìn)行，采用電位法測(cè)定，土水比1∶2.5；土壤有效Cd 含量按照《土壤8 種有效態(tài)元素的測(cè)定》（HJ804—2016）中的方法進(jìn)行，采用DTPA 浸提法浸提、電感耦合等離子質(zhì)譜儀（Elan 9000型，美國(guó)珀金埃爾默股份有限公司）測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

辣椒各部位Cd 轉(zhuǎn)運(yùn)效率（TF）=辣椒目標(biāo)部位Cd 含量/辣椒起始部位Cd 含量[22]；辣椒某部位Cd 累積量=辣椒該部位Cd含量×辣椒該部位干質(zhì)量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2010 軟件進(jìn)行計(jì)算處理，運(yùn)用SPSS 20進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析，采用Pearson雙側(cè)檢驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Sigmaplot 14.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒生物量的影響

由表3可知，同一氮肥形態(tài)條件下，辣椒果實(shí)干質(zhì)量隨生物炭用量的增加而增加，氮肥形態(tài)與生物炭用量對(duì)果實(shí)干質(zhì)量均有極顯著影響，氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)其無(wú)顯著影響。同一生物炭用量條件下，施用硝態(tài)氮處理果實(shí)干質(zhì)量顯著大于銨態(tài)氮處理，其中NNB2.5處理辣椒果實(shí)干質(zhì)量最大，為37.68 g/盆。另 外，UNB2、UNB2.5、NNB1.5、NNB2處理辣椒果實(shí)干質(zhì)量分別為34.65、35.79、34.82、36.22 g/盆，均與NNB2.5差異不顯著。氮肥形態(tài)、生物炭用量及其二因素的交互作用對(duì)辣椒葉干質(zhì)量均無(wú)顯著影響。氮肥形態(tài)、生物炭用量及其二因素的交互作用對(duì)辣椒莖干質(zhì)量均有極顯著影響，施用銨態(tài)氮時(shí)，辣椒莖干質(zhì)量隨生物炭用量增加而降低；施用酰胺態(tài)氮或硝態(tài)氮時(shí)，辣椒莖干質(zhì)量隨生物炭用量增加而增加。NNB2.5處理辣椒莖干質(zhì)量最大，為18.14 g/盆。氮肥形態(tài)、生物炭用量及其二因素的交互作用對(duì)根干質(zhì)量均有極顯著影響，同一生物炭用量條件下，施用硝態(tài)氮處理根干質(zhì)量顯著大于銨態(tài)氮處理，其中NNB2.5處理根干質(zhì)量最大，為6.92 g/盆。綜上，NNB2.5處理辣椒果實(shí)、葉、莖與根干質(zhì)量均最大。

表3 生物炭與氮肥配施不同處理辣椒不同部位的生物量（干質(zhì)量）Tab.3 Biomass of different parts of pepper in each treatment under simultaneous application of biochar and nitrogen fertilizer（dry weight）

2.2 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒根際土pH值與有效Cd含量的影響

由表4 可知，不同形態(tài)氮肥及其與生物炭用量配施的交互作用對(duì)辣椒根際土pH值有極顯著影響，生物炭用量對(duì)其無(wú)顯著影響。同一生物炭用量條件下，酰胺態(tài)氮處理根際土pH 值整體上最高，其中UNB2處理根際土pH值最高，為7.55。生物炭用量及其與氮肥形態(tài)的交互作用對(duì)辣椒根際土有效Cd含量無(wú)顯著影響，不同形態(tài)氮肥對(duì)其有極顯著影響。銨態(tài)氮處理根際土有效Cd 含量整體上最高，ANB1.5與ANB2處理根際土有效Cd 含量均為0.33 mg/kg。酰胺態(tài)氮處理根際土有效Cd含量整體上最低，其中UNB2處理根際土有效Cd 含量為0.22 mg/kg。綜上，UNB2處理根際土pH值最高，有效Cd含量最低。

表4 生物炭與氮肥配施不同處理辣椒根際土pH值與有效Cd含量Tab.4 pH value and available Cd content of pepper rhizosphere soil in each treatment under simultaneous application of biochar and nitrogen fertilizer

2.3 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒Cd吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

2.3.1 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒Cd 吸收的影響由圖1 可知，就果實(shí)Cd 含量而言，氮肥形態(tài)、生物炭用量及氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)果實(shí)Cd 含量均有顯著影響。ANB1處理果實(shí)Cd 含量最高，為0.049 mg/kg，UNB2處理果實(shí)Cd 含量最低，為0.032 mg/kg，兩者存在顯著差異，但均低于《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）限量標(biāo)準(zhǔn)（<0.05 mg/kg）。就莖Cd 含量而言，氮肥形態(tài)、生物炭用量及氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)莖Cd 含量均無(wú)顯著影響。UNB2處理莖Cd 含量最低，為0.423 mg/kg。就葉Cd 含量而言，氮肥形態(tài)、生物炭用量對(duì)葉Cd 含量均有顯著影響，氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)葉Cd 含量無(wú)顯著影響。UNB2處理葉Cd 含量最低，為0.926 mg/kg。就根Cd含量而言，氮肥形態(tài)及氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)根Cd含量均有顯著影響，生物炭用量對(duì)根Cd 含量無(wú)顯著影響。銨態(tài)氮處理，根Cd 含量隨生物炭用量的增加而增加；硝態(tài)氮處理，根Cd含量隨生物炭用量的增加而降低，NNB2處理根Cd含量最低，為2.255 mg/kg。UNB2處理與NNB2差異不顯著，為2.554 mg/kg。綜上，UNB2處理辣椒不同部位Cd含量較低。

圖1 生物炭與氮肥配施不同處理辣椒植株不同部位的Cd含量Fig.1 Cd content in different parts of pepper plant in each treatment under simultaneous application of biochar and nitrogen fertilizer

2.3.2 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒不同部位Cd 轉(zhuǎn)運(yùn)的影響 由表5可知，就整體而言，TF果/莖（莖向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的效率）>TF果/葉（葉向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的效率）>TF果/根（根向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的效率），說(shuō)明果實(shí)中Cd含量主要來(lái)源于辣椒地上部營(yíng)養(yǎng)器官再分配；TF葉/根（根向葉轉(zhuǎn)運(yùn)Cd 的效率）>TF莖/根（根向莖轉(zhuǎn)運(yùn)Cd 的效率）>TF果/根（根向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)Cd 的效率），說(shuō)明根吸收的Cd 首先向葉轉(zhuǎn)運(yùn)，其次為莖，最后為果實(shí)。就不同處理而言，氮肥形態(tài)、生物炭用量及二者的交互作用對(duì)TF果/莖均無(wú)顯著影響。生物炭用量及其與不同形態(tài)氮肥配施的交互作用對(duì)TF果/葉均無(wú)顯著影響，氮肥形態(tài)對(duì)其有顯著影響，同一生物炭用量條件下，施用銨態(tài)氮TF果/葉最大。氮肥形態(tài)及其與生物炭用量的交互作用對(duì)TF果/根均有極顯著影響，生物炭用量對(duì)其無(wú)顯著影響，同一生物炭用量條件下，施用銨態(tài)氮處理TF果/根最小。氮肥形態(tài)及其與生物炭用量的交互作用對(duì)TF莖/根均有極顯著影響，生物炭用量對(duì)其無(wú)顯著影響，除B1外，同一生物炭用量條件下，施用銨態(tài)氮處理TF莖/根最小。氮肥形態(tài)及其與生物炭用量的交互作用對(duì)TF葉/根均有極顯著影響，生物炭用量對(duì)其無(wú)顯著影響，同一生物炭用量條件下，施用銨態(tài)氮處理TF葉/根最小。綜上，TF果/根、TF莖/根與TF葉/根與生物炭用量無(wú)關(guān)，和氮肥形態(tài)及其與生物炭用量的交互作用有關(guān)；同時(shí)，銨態(tài)氮處理TF果/根、TF莖/根與TF葉/根均最低。

表5 生物炭與氮肥配施不同處理辣椒植株不同部位的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Tab.5 Cd transport coefficient in different parts of pepper plant in each treatment under simultaneous application of biochar and nitrogen fertilizer

2.4 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒Cd累積與分配的影響

2.4.1 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒Cd 累積的影響由圖2可知，氮肥形態(tài)、生物炭用量及氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)果實(shí)Cd 累積量均有顯著影響。同一生物炭用量條件下，施用銨態(tài)氮辣椒果實(shí)Cd 累積量均最低，施用硝態(tài)氮辣椒果實(shí)Cd 累積量均最大。施用酰胺態(tài)氮，隨生物炭用量的增加，果實(shí)Cd 累積量先降低后升高。氮肥形態(tài)與生物炭用量對(duì)莖Cd累積量均有顯著影響，氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)其無(wú)顯著影響，施用硝態(tài)氮，隨生物炭用量的增加，莖Cd 累積量增加；施用銨態(tài)氮，隨生物炭用量的增加，莖Cd 累積量減少。氮肥形態(tài)對(duì)葉Cd累積量有顯著影響，生物炭用量及其與氮肥形態(tài)的交互作用對(duì)葉Cd累積量均無(wú)顯著影響。除B1外，同一生物炭用量條件下，施用硝態(tài)氮，葉Cd累積量均最高。此外，UNB2處理葉Cd 累積量最低。氮肥形態(tài)、生物炭用量及氮肥形態(tài)與生物炭用量的交互作用對(duì)根Cd 累積量均無(wú)顯著影響。施用銨態(tài)氮，根Cd累積量隨生物炭用量增加而增加。

圖2 生物炭與氮肥配施不同處理辣椒植株不同部位的Cd累積量Fig.2 Cd accumulation in different parts of pepper plant in each treatment under simultaneous application of biochar and nitrogen fertilizer

2.4.2 生物炭與氮肥配施對(duì)辣椒Cd 分配的影響

由圖3 可知，不同處理在辣椒果實(shí)、莖、葉與根中Cd分配率分別為21.11%～32.20%、11.14%～26.08%、12.64%～21.27%、30.10%～55.05%，辣椒Cd主要分配在根和果實(shí)。酰胺態(tài)氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮處理辣椒果實(shí)Cd 分配率分別為28.76%、27.66%、28.55%；酰胺態(tài)氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮處理辣椒根Cd 分配率分別為36.74%、39.67%、36.14%。

圖3 生物炭與氮肥配施不同處理辣椒植株不同部位的Cd分配Fig.3 Cd distribution in different parts of pepper plant in each treatment under simultaneous application of biochar and nitrogen fertilizer

2.5 果實(shí)Cd含量影響因素相關(guān)性分析

由表6 可知，果實(shí)Cd 含量與莖Cd 含量呈顯著正相關(guān)，與葉Cd含量呈極顯著正相關(guān)，與根際土pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)；莖Cd 含量與葉Cd 含量呈顯著正相關(guān)，與根Cd含量呈極顯著正相關(guān)；葉Cd含量與根Cd 含量呈顯著正相關(guān)；根Cd 含量與根際土有效Cd含量呈極顯著正相關(guān)，與根際土pH 值呈極顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明根從土壤中吸收Cd 后，主要向莖、葉中轉(zhuǎn)運(yùn)，果實(shí)Cd含量主要來(lái)自莖、葉Cd的再分配。

表6 辣椒果實(shí)Cd含量影響因素相關(guān)性分析Tab.6 Correlation analysis of factors affecting Cd content in pepper fruit

3 結(jié)論與討論

我國(guó)秸稈資源豐富，每年生成量約為9.8億t[23?24]，秸稈碳化制成生物炭，不僅可解決秸稈綜合利用的問(wèn)題，而且可以實(shí)現(xiàn)固碳減排，改善土壤生態(tài)環(huán)境，提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)，是一項(xiàng)符合山地農(nóng)業(yè)實(shí)際需求的重要技術(shù)措施。本研究中，辣椒果實(shí)生物量隨生物炭用量的增加而增加，B2.5（生物炭450 mg/kg）辣椒果實(shí)生物量整體上最大，這可能是因?yàn)樯锾烤哂械V質(zhì)元素豐富、多孔和比表面積大等特點(diǎn)，可提供作物生長(zhǎng)所必需的元素（K、Ca、Mg 等），促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成，改善土壤水分和養(yǎng)分的保留能力，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量[25]。氮是影響作物光合作用最關(guān)鍵的礦質(zhì)元素，改善氮素供應(yīng)有利于光合作用的提高和干物質(zhì)積累[26]。本研究中，施用銨態(tài)氮辣椒果實(shí)生物量顯著低于硝態(tài)氮，其中NNB2.5處理辣椒果實(shí)干質(zhì)量最大，為37.68 g/盆，這可能是因?yàn)槔苯穼?duì)NO3--N的吸收有明顯的偏好，屬于喜硝態(tài)氮蔬菜[27]；另外可能是生物炭抑制NH4+向NO3-的轉(zhuǎn)化，辣椒所需N 素供應(yīng)不足，造成減產(chǎn)[28]。說(shuō)明生物炭與硝態(tài)氮肥配施對(duì)辣椒果實(shí)的增產(chǎn)效果明顯，可作為辣椒專(zhuān)用炭基肥制備的原料。

生物炭一般呈堿性，具有相對(duì)較大的比表面積和陽(yáng)離子代換量、豐富的礦質(zhì)元素（K、Ca、Mg、Na等）和官能團(tuán)（如羧基、酚基、羥基、羰基等），可以通過(guò)改良土壤酸堿性、吸附、沉淀等途徑降低土壤Cd的生物有效性[8，21]。但在本研究中，生物炭對(duì)辣椒根際土pH 值和有效Cd 含量均無(wú)顯著影響，這可能是因?yàn)楸狙芯恐羞x擇的土壤為石灰土，pH 值為7.42。pH 值是影響土壤Cd 生物有效性的重要因素，本研究中的生物碳pH 值為弱堿性，對(duì)辣椒根際土pH 值無(wú)顯著影響，故而對(duì)其有效Cd含量影響不顯著。本研究中根際土有效Cd含量與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（-0.628**），施用不同形態(tài)氮肥能直接或間接改變土壤酸堿度，促進(jìn)土壤Cd的形態(tài)轉(zhuǎn)化和生物有效性的變化[9?10，29]。本研究中，銨態(tài)氮處理整體上pH值最低，有效Cd 含量最高，酰胺態(tài)氮處理pH 值最高，有效Cd含量最低，進(jìn)一步驗(yàn)證了前人的觀點(diǎn)。

KASHIWAGI 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，稻米中Cd 含量主要來(lái)自于莖、葉Cd 的再分配；XIN 等[31]也發(fā)現(xiàn)，辣椒果實(shí)Cd 含量主要來(lái)自莖、葉的轉(zhuǎn)運(yùn)而非根部吸收。本研究中，辣椒根吸收的Cd主要向地上部營(yíng)養(yǎng)器官（莖、葉）轉(zhuǎn)運(yùn)，而果實(shí)Cd 主要來(lái)自于莖、葉的轉(zhuǎn)運(yùn)。果實(shí)Cd 含量相關(guān)性分析結(jié)果也表明，果實(shí)Cd 含量與莖、葉Cd 含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與根Cd含量相關(guān)性不大，進(jìn)一步說(shuō)明辣椒果實(shí)Cd來(lái)自地上部營(yíng)養(yǎng)器官中Cd 的再分配，與前人研究結(jié)論相一致[22，31]。不同處理中，UNB2處理果實(shí)、葉與莖中Cd含量最低，分別為0.032、0.926、0.423 mg/kg，這可能是因?yàn)樯锾颗c尿素配施促進(jìn)了脲酶的水解[32]。本研究中，360 mg/kg（B2）為生物炭適宜用量，UNB2處理根際土pH 值最高、有效Cd 含量最低，辣椒果實(shí)Cd 含量最低，其果實(shí)干質(zhì)量為34.65 g/盆，與NNB2.5處理果實(shí)干質(zhì)量（37.68 g/盆）差異不顯著，同時(shí)考慮硝態(tài)氮肥成本遠(yuǎn)高于尿素，因此，推薦尿素與生物炭作為Cd 污染石灰土辣椒安全生產(chǎn)碳基專(zhuān)用肥研發(fā)的原料。此外，本研究?jī)H針對(duì)石灰土開(kāi)展了相關(guān)研究，未發(fā)揮出生物炭調(diào)控pH 值的作用，應(yīng)進(jìn)一步在酸性土壤上開(kāi)展相關(guān)研究。

綜上，在Cd 安全利用類(lèi)石灰土上，UNB2（180 mg/kg 酰胺態(tài)氮與360 mg/kg 生物炭配施）處理果實(shí)Cd含量最低，為0.032 mg/kg，低于《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）限量標(biāo)準(zhǔn)（<0.05 mg/kg），且果實(shí)產(chǎn)量可達(dá)34.65 g/盆。辣椒果實(shí)Cd含量主要來(lái)自地上部營(yíng)養(yǎng)器官（莖、葉）的再分配，Cd在辣椒根中的累積分配最多。