土施生物炭對盆栽草莓鎘積累及果實品質的影響

摘 要 為探究生物炭添加量對草莓鎘積累及果實品質的影響，在鎘污染土壤中添加不同比例的生物炭進行草莓盆栽試驗。試驗結果表明，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、有機質含量、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，在鎘污染土壤中添加生物炭，可抑制草莓鎘積累，且提升草莓果實品質，其中以按照土壤質量4%的比例添加生物炭處理效果最好。

關鍵詞 生物炭；草莓；鎘；品質

中圖分類號：S634.3 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.001

鎘能通過植物體積累最終富集到人體之中，并對人體產生危害[1]。根據數據統計，我國農田鎘污染已經十分嚴重。因此，加強對于農田鎘污染治理的研究十分必要。生物炭通過表面吸附、絡合、互換離子等多種途徑對土壤中的重金屬進行固定，降低其生物有效性與遷移性[2]。陳樂等研究發現，生物炭不僅能顯著降低土壤有效態鎘含量，還能有效抑制水稻對鎘的吸收，證明生物炭在土壤鎘污染治理方面具有很大潛力[3]?；诖?，以草莓為研究對象，研究不同施用量的生物炭對鎘污染土壤理化性質的影響，以及對草莓鎘積累和果實品質的影響，以期為草莓栽培地土壤鎘污染治理提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022年9月至2023年2月在浙江省蘭溪市進行。試驗地0～20 cm耕層土壤pH值為5.21、有機質含量為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地理與環境科學學院提供。

1.3 試驗設計

草莓盆栽試驗共設5個處理，分別以盆土（試驗地土壤）質量（每盆土質量為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，每個處理50盆草莓，每個處理重復3次。

1.4 測定指標與方法

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

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

于草莓定植150 d后，摘取成熟度、大小均勻一致，無機械損傷和病蟲害的健康草莓果實用于品質測定，測定指標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型數顯糖度計測定草莓果實可溶性固形物含量；采用堿測定法測定草莓果實可滴定酸含量；采用ATAGO愛拓手持糖度儀測定草莓果實糖含量；采用紫外分光光度法測定草莓果實硝酸鹽含量；采用2，6-二氯靛酚滴定法測定草莓果實維生素C含量；采用原子吸收光譜法測定草莓果實鎘含量[6]。

1.5 數據分析及處理

利用Excel軟件處理數據，利用SPSS 20.0軟件分析數據，利用GraphPad Prism 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 添加生物炭對土壤化學性質的影響

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質含量，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，按照土壤質量4%的比例添加生物炭對土壤pH值、有機質含量、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處理草莓果實鎘含量分別降低了25.73%、54.41%、65.44%、88.24%。由此可見，按照土壤質量4%的比例添加生物炭，對草莓鎘積累抑制效果最好。

2.4 生物炭添加對草莓果實品質的影響

由表2可知，與CK相比，1BC、2BC、3BC、4BC處理草莓果實可滴定酸含量、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處理草莓果實可滴定酸含量下降了0.26個百分點，糖含量下降了3.11個百分點，糖酸比提升了25.61%，可溶性固形物含量提升了1.11個百分點，維生素C含量提升了7.98%，硝酸鹽含量下降了46.67%。試驗結果表明，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品質，其中以按照土壤質量4%的比例添加生物炭處理效果最好。

3 結論與討論

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。前人研究結果表明，土壤有效鎘含量與土壤pH值呈極顯著（p＜0.01）負相關關系，這與此次研究結果相似[7]。生物炭對鎘具有一定吸附性，原因可能是生物炭呈堿性，有利于促進土壤中氫氧根離子等的形成，促使鎘通過絡合、沉淀等作用被有效固定在土壤中，進而減少了作物對鎘的吸收積累[8]。此外，生物炭表面存在-OH、-COOH、C=C及N—C=O等含氧官能團，對于土壤重金屬具有吸附性，從而抑制重金屬在作物體內的積累[9]。

此次研究發現，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果相似[10]。劉麗媛等研究發現，將生物炭添加到土壤后，通過提高土壤pH值，降低了土壤重金屬有效性，抑制了作物對鎘的積累，進而提高了作物品質和產量，該結論也與此次研究結果一致[11]。

總的來說，向鎘污染土壤中添加4%生物炭后，可促進鎘污染土壤養分循環，提高鎘污染土壤的養分利用效率，從而提升土壤肥力，降低土壤有效鎘含量，抑制草莓對鎘的吸收積累，進而提升草莓的品質。

參考文獻：

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[10] 蔣欣梅，薛冬冬，于錫宏，等.玉米秸稈生物炭對鎘污染土壤中小白菜生長的影響[J].江蘇農業學報，2020，36（4）：1000-1006.

[11] 劉麗媛，李柯衡，賈永霞，等.生物炭對小白菜鎘鉛積累及品質的影響[J].四川農業大學學報，2024，42（1）：111-117.

（責任編輯：劉寧寧）