土施生物炭對(duì)盆栽草莓鎘積累及果實(shí)品質(zhì)的影響

摘 要 為探究生物炭添加量對(duì)草莓鎘積累及果實(shí)品質(zhì)的影響，在鎘污染土壤中添加不同比例的生物炭進(jìn)行草莓盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在鎘污染土壤中添加生物炭后，土壤鎘含量低于不添加生物炭的CK，土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、速效磷含量及速效鉀含量均高于CK；相較CK，在鎘污染土壤中添加生物炭的處理草莓葉片鎘含量、根系鎘含量、果實(shí)鎘含量均有不同程度的降低；與CK相比，在鎘污染土壤中添加生物炭的處理草莓果實(shí)可滴定酸含量、糖含量、硝酸鹽含量下降，糖酸比、可溶性固形物含量、維生素C含量上升。由此可見(jiàn)，在鎘污染土壤中添加生物炭，可抑制草莓鎘積累，且提升草莓果實(shí)品質(zhì)，其中以按照土壤質(zhì)量4%的比例添加生物炭處理效果最好。

關(guān)鍵詞 生物炭；草莓；鎘；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S634.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.001

鎘能通過(guò)植物體積累最終富集到人體之中，并對(duì)人體產(chǎn)生危害[1]。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)田鎘污染已經(jīng)十分嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)對(duì)于農(nóng)田鎘污染治理的研究十分必要。生物炭通過(guò)表面吸附、絡(luò)合、互換離子等多種途徑對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行固定，降低其生物有效性與遷移性[2]。陳樂(lè)等研究發(fā)現(xiàn)，生物炭不僅能顯著降低土壤有效態(tài)鎘含量，還能有效抑制水稻對(duì)鎘的吸收，證明生物炭在土壤鎘污染治理方面具有很大潛力[3]?；诖耍圆葺疄檠芯繉?duì)象，研究不同施用量的生物炭對(duì)鎘污染土壤理化性質(zhì)的影響，以及對(duì)草莓鎘積累和果實(shí)品質(zhì)的影響，以期為草莓栽培地土壤鎘污染治理提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年9月至2023年2月在浙江省蘭溪市進(jìn)行。試驗(yàn)地0～20 cm耕層土壤pH值為5.21、有機(jī)質(zhì)含量為24.16 g·kg-1、堿解氮含量為115.59 mg·kg-1、速效磷含量為15.78 mg·kg-1、速效鉀含量為88.87 mg·kg-1、全鎘含量為2.79 mg·kg-1，屬鎘污染土壤。

1.2 供試材料

供試草莓品種為紅顏，于2022年9月5日定植盆培；供試生物炭由浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

草莓盆栽試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，分別以盆土（試驗(yàn)地土壤）質(zhì)量（每盆土質(zhì)量為5 kg）的0%（CK）、1%（1BC）、2%（2BC）、3%（3BC）及4%（4BC）的比例向盆土中添加油菜秸稈生物炭，每個(gè)處理50盆草莓，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

于草莓定植150 d后，測(cè)定各處理草莓盆栽土pH值、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量及有效鎘含量。其中，采用電位法測(cè)定土壤pH值；采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用半微量凱氏定氮法測(cè)定土壤堿解氮含量；采用雙酸浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷含量；采用冷硝酸浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定土壤速效鉀含量；采用原子吸收光譜法測(cè)定土壤有效鎘含量[4-5]。

于草莓定植150 d后，每重復(fù)隨機(jī)選取3株草莓，取草莓植株頂部自下數(shù)葉片3片，將葉片密封包裝放入帶有冰袋的泡沫箱，拿回實(shí)驗(yàn)室后將葉片取出洗凈，采用原子吸收光譜法測(cè)定草莓葉片鎘含量；每重復(fù)隨機(jī)選取3株草莓，取草莓植株根系，清洗干凈后放入自封袋中，拿回實(shí)驗(yàn)室采用原子吸收光譜法測(cè)定草莓根系鎘含量。

于草莓定植150 d后，摘取成熟度、大小均勻一致，無(wú)機(jī)械損傷和病蟲(chóng)害的健康草莓果實(shí)用于品質(zhì)測(cè)定，測(cè)定指標(biāo)包括可溶性固形物含量、可滴定酸含量、糖含量、硝酸鹽含量、維生素C含量及鎘含量。其中，采用PAL-1型數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定草莓果實(shí)可溶性固形物含量；采用堿測(cè)定法測(cè)定草莓果實(shí)可滴定酸含量；采用ATAGO愛(ài)拓手持糖度儀測(cè)定草莓果實(shí)糖含量；采用紫外分光光度法測(cè)定草莓果實(shí)硝酸鹽含量；采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定草莓果實(shí)維生素C含量；采用原子吸收光譜法測(cè)定草莓果實(shí)鎘含量[6]。

1.5 數(shù)據(jù)分析及處理

利用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，利用SPSS 20.0軟件分析數(shù)據(jù)，利用GraphPad Prism 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加生物炭對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

由表1可知，與CK相比，2BC、3BC、4BC處理均顯著提高了土壤pH值，分別提高了0.92、1.44、1.73；與CK相比，2BC、3BC、4BC處理均顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，分別提高了8.49%、11.63%、14.07%；與CK相比，3BC、4BC處理均顯著提高了土壤堿解氮含量、速效磷含量及速效鉀含量，3BC、4BC處理土壤堿解氮含量分別比CK提高了17.00%、20.75%，3BC、4BC處理土壤速效磷含量分別比CK提高了9.95%、13.62%，3BC、4BC處理速效鉀含量分別比CK提高了57.12%、70.32%。由此可見(jiàn)，按照土壤質(zhì)量4%的比例添加生物炭對(duì)土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、速效磷含量及速效鉀含量提升效果最好。

2.2 添加生物炭對(duì)土壤有效鎘含量的影響

由圖1可知，3BC、4BC處理土壤有效鎘含量相較CK均顯著下降，特別是4BC處理能顯著降低土壤有效鎘含量，效果最好。

2.3 添加生物炭對(duì)草莓鎘吸收積累的影響

由圖2可知，在土壤中添加生物炭后可顯著降低草莓對(duì)鎘的積累。

相較CK，1BC、2BC、3BC、4BC處理草莓葉片鎘含量分別降低了16.88%、46.75%、75.97%、83.77%；1BC、2BC、3BC、4BC處理草莓根系鎘含量分別降低了16.24%、31.98%、57.36%、67.01%；1BC、2BC、3BC、4BC處理草莓果實(shí)鎘含量分別降低了25.73%、54.41%、65.44%、88.24%。由此可見(jiàn)，按照土壤質(zhì)量4%的比例添加生物炭，對(duì)草莓鎘積累抑制效果最好。

2.4 生物炭添加對(duì)草莓果實(shí)品質(zhì)的影響

由表2可知，與CK相比，1BC、2BC、3BC、4BC處理草莓果實(shí)可滴定酸含量、糖含量、硝酸鹽含量下降，糖酸比、可溶性固形物含量、維生素C含量上升。相比CK，4BC處理草莓果實(shí)可滴定酸含量下降了0.26個(gè)百分點(diǎn)，糖含量下降了3.11個(gè)百分點(diǎn)，糖酸比提升了25.61%，可溶性固形物含量提升了1.11個(gè)百分點(diǎn)，維生素C含量提升了7.98%，硝酸鹽含量下降了46.67%。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加生物炭可以在一定程度上改善鎘污染土壤栽培草莓果實(shí)品質(zhì)，其中以按照土壤質(zhì)量4%的比例添加生物炭處理效果最好。

3 結(jié)論與討論

在鎘污染土壤中添加生物炭，可有效提高土壤pH值并降低土壤有效鎘含量。前人研究結(jié)果表明，土壤有效鎘含量與土壤pH值呈極顯著（p＜0.01）負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與此次研究結(jié)果相似[7]。生物炭對(duì)鎘具有一定吸附性，原因可能是生物炭呈堿性，有利于促進(jìn)土壤中氫氧根離子等的形成，促使鎘通過(guò)絡(luò)合、沉淀等作用被有效固定在土壤中，進(jìn)而減少了作物對(duì)鎘的吸收積累[8]。此外，生物炭表面存在-OH、-COOH、C=C及N—C=O等含氧官能團(tuán)，對(duì)于土壤重金屬具有吸附性，從而抑制重金屬在作物體內(nèi)的積累[9]。

此次研究發(fā)現(xiàn)，向鎘污染土壤中添加不同比例的生物炭，可在不同程度上降低草莓鎘含量，提高草莓果實(shí)可溶性固形物含量和維生素C含量，這與蔣欣梅等的研究結(jié)果相似[10]。劉麗媛等研究發(fā)現(xiàn)，將生物炭添加到土壤后，通過(guò)提高土壤pH值，降低了土壤重金屬有效性，抑制了作物對(duì)鎘的積累，進(jìn)而提高了作物品質(zhì)和產(chǎn)量，該結(jié)論也與此次研究結(jié)果一致[11]。

總的來(lái)說(shuō)，向鎘污染土壤中添加4%生物炭后，可促進(jìn)鎘污染土壤養(yǎng)分循環(huán)，提高鎘污染土壤的養(yǎng)分利用效率，從而提升土壤肥力，降低土壤有效鎘含量，抑制草莓對(duì)鎘的吸收積累，進(jìn)而提升草莓的品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王耀晶，付田霞，蘇瑛，等.鎘脅迫下硅對(duì)草莓生長(zhǎng)及生理特性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（12）：2335-2339.

[2] 殷武平，袁祖華，彭瑩，等.生物炭有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)莧菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)和氮素利用率的影響[J].中國(guó)瓜菜，2023，36（6）：77-83.

[3] 陳樂(lè)，詹思維，劉夢(mèng)潔，等.生物炭對(duì)不同酸化水平稻田土壤性質(zhì)和重金屬Cu、Cd有效性影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2020，34（1）：358-364.

[4] 張金彪，黃維南，柯玉琴.草莓對(duì)鎘的吸收積累特性及調(diào)控研究[J].園藝學(xué)報(bào)，2003（5）：514-518.

[5] 李科，李志軍.土壤農(nóng)化分析方法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[6] 包蔚，徐樺，朱曉蕓，等.紫外分光光度法快速測(cè)定綠葉菜中硝酸鹽含量的技術(shù)步驟優(yōu)化[J].上海農(nóng)業(yè)科技，2024（1）：32-34.

[7] 趙凱麗，王伯仁，徐明崗，等.我國(guó)南方不同母質(zhì)土壤pH剖面特征及酸化因素分析[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2019，25（8）：1308-1315.

[8] 曾慶陽(yáng)，熊振宇，張書(shū)揚(yáng)，等.改性木屑和稻殼生物炭對(duì)土壤鎘形態(tài)和水稻鎘吸收的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，46（4）：1066-1075.

[9] 周涵君，韓秋靜，馬靜，等.生物炭對(duì)紅壤和褐土中鎘形態(tài)的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2019，25（3）：433-442.

[10] 蔣欣梅，薛冬冬，于錫宏，等.玉米秸稈生物炭對(duì)鎘污染土壤中小白菜生長(zhǎng)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，36（4）：1000-1006.

[11] 劉麗媛，李柯衡，賈永霞，等.生物炭對(duì)小白菜鎘鉛積累及品質(zhì)的影響[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，42（1）：111-117.

（責(zé)任編輯：劉寧寧）