1。3。2 生物炭作为土壤重金属污染改良剂的优势

生物炭本身的优良特性能够提高土壤孔隙度和表面积、离子交换能力、pH 值，降低土壤容重，增强保水保肥能力，为土壤微生物生长与繁殖提供良好的环 境，并增强微生物的活性、减少土壤养分的淋失、促进养分的循环，这些是其促 进植物生长发育的主要原因[32]。生物炭表面可被轻度氧化形成羰基、酚基和醌基 等官能团，从而提高土壤的阳离子交换容量；提高土壤对磷酸根阴离子的保留作 用；生物炭基质可以为微生物提供良好的生存空间，改善微生物的生存环境，增 加土壤微生物活性。生物炭的施用可以显著提高土壤对可溶态重金属（Cu、Cd、 Ni）的固定，特别是对Pb的固定，施用生物炭后Pb的浓度甚至可以低于检测限度[33]。铅具有如此高的转移效率归因于铅和磷酸盐形成了沉淀。陈再明等的实验发现水稻秸秆生物炭在不同热解温度下对Pb的最大吸收量随着温度的上升而增加， 是原秸秆生物质的5～6倍、活性炭的2～3倍[34]。生物炭因具有吸附力强、稳定安 全、成本低廉、容易获得、环境友好等特性，作为土壤改良剂和污染物吸附剂被广泛的研究和应用。其优势主要表现在以下几个方面：（1）生物炭的多孔结构 使其具备很强的吸附能力，降低了重金属在土壤中的可利用性，具有类似稀释或 固定的效应，达到缓解土壤重金属的植物毒性。（2）生物炭片层丰富的含氧官 能团具有很强的静电吸附能力，可以显著提高土壤的阳离子交换能力和土壤pH， 使土壤中重金属离子更有效的迁移，同时还提高了土壤的肥力。（3）生物炭的 稳定多碳、低密度多孔结构使得生物炭具备改善土壤容重和质地、促进土壤微生 物菌落发展，因而间接的促进植物的生长和抗性的获得。（4）增加土壤生物炭 含量对全球碳和氮素的循环也具有重要意义，研究表明在土壤中施用生物炭不但 可以增加土壤的有机质含量，生物炭可以降低土壤的N2O排放的54%，而超过全球 2/3的N2O来自土壤的排放。目前关于生物炭在土壤重金属植物修复方面的研究主 要集中在土壤改良、促进植物生长、对土壤重金属离子的吸附等方面。尽管生物 炭促进植物修复效果得到了大量实验的证实，但是其作用机制仍未得到系统的阐 明，生物炭对土壤土壤重金属的有效性和迁移转化的影响作用机制仍需进一步研 究,而有关生物炭与其他植物修复强化措施的互作效果和机理还少见报道。文献综述

1。4 本研究的意义

桑树种质资源的多样性、桑树生物性状的特殊性、桑树化学成分的丰富性 , 决定了对桑树种质资源利用的多元性。我国是世界上桑树种质资源分布最广泛、 资源拥有量最大的国家 ,蕴藏着巨大的利用潜能。桑树不单在土壤重金属污染的 修复中有作用，桑树的综合利用也越来越多的被开发出来。桑叶是家蚕的唯一饲 料，桑叶用于喂养家蚕是最传统、最直接的利用方式。桑叶含粗蛋白 25%左右、 可溶性糖 12%左右，抗氧化物质丰富，矿物质含量高,其利用价值可以与优质牧 草媲美。桑树的综合利用主要涉及以下方面:(1)桑树经济产物的生态价值。桑叶 的饲料开发，桑根的药用价值，桑树果实桑葚的药用价值。（2）桑树在涵养水 源方面的价值。桑树根系发达，分布较深，4 年生的桑树根系垂直深度有 80cm， 而 15 年生的桑树可达 4m 上，如此一来，桑树可以涵养更多的水土。（3）桑树 在土壤中的修复作用。大量的实验表明桑树在重金属污染如铅、锌、镉等环境下 能良好生长，并且对重金属有一定的富集和吸收改良的作用。随着研究人员的不 断深入研究，未来在重金属污染治理当中桑树的作用会愈加重要。