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农田重金属污染对土壤-植物系统和人类都具有毒害作用，因此被视作严重的环境问题。尤其是其中的镉污染，其在全世界范围内造成大量农田土壤变为非耕作土壤。因此，降低镉在土壤中的有效性是减少镉在植物中积累的重要手段。施用有机和无机改良剂，是一种便宜且破坏性较小的镉修复技术（原位固定）。本研究采用培养试验和温室盆栽试验研究了稻草生物炭(RSB)，稻壳生物炭(RHB)，玉米秸秆生物炭(MSB)，氢氧化钾改性稻草生物炭，配施沸石和磷矿粉对镉的移动、吸附、形态、浸出特性、生物有效性和植物生长的影响。本研究可为酸性土壤镉污染的修复提供基础理论指导和科学依据。 首先进行培养试验，研究生物炭(BC)，沸石(ZE)和磷酸盐(RP)对污染土壤中镉的固定效果。使用连续提取法、欧洲共同体局连续浸提法(BCR)、美国毒性特征浸出法(TCLP)和硝酸铵提取法测定土壤中重金属的形态。结果表明，施用后钝化剂后土壤pH值增加，BC、ZE和RP施用量为3％时，土壤交换性Cd含量比对照分别降低了29.41％、12％和13％。根据Langmuir等温吸附方程，BC处理土壤对Cd的吸附容量“Qm”从8.38增加到19.85mg.g-1，红外光谱、扫描电镜和zeta电位谱的研究结果表明，在受污染的土壤中，通过吸附的方式，对Cd的固定机理进行了研究。总的来说，与其他处理相比，生物炭取得了更好的结果。 植物盆栽实验，种植空心菜（Ipomoea Aquatic）研究PSB，ZE和RP修复后土壤中Cd植物有效性，并使用CaCl2提取法和TCLP提取法研究Cd移动性的变化。TCLP和CaCl2提取液中Cd的浓度随BC，ZE和RP的增加而降低。BC施用量从1.5％增加到3％，CaCl2提取的Cd比对照降低65.8％-72.9％，TCLP提取的Cd比对照降低31.2％-37.7％。RP施用量从1.5％增加到3％，CaCl2提取的Cd比对照降低53.4％-65.2％，TCLP提取的Cd比对照降低11.7％-19.5％。BC，ZE和RP施用量为1.5％和3％时，空心菜吸收Cd降低22.9％-61.8％。此外，BC，ZE和RP施用后空心菜的抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD))活性下降。总之，RSB是一种安全有效的钝化农业土壤中Cd的钝化剂。 种植大白菜(Brassica chennises L.)研究RSB，RHB和MSB修复后土壤中Cd的有效性，采用CaCl2提取法，TCLP提取法和简单生物有效性提取(SBET)。结果表明，在所有处理中，RSB施用量为3％时效果最显著，促进了酸溶态Cd转化为残渣态，增强了酸性土壤中Cd的稳定性。RSB，RHB和MSB施用量为1.5％和3％时，酸溶态Cd分别下降24％-32％，19.3％-23.4％和22％-27％，残渣态Cd分别增加33.4％-37.7％，32％-35.4％和33％-36.3％。RSB，RHB和MSB施用量为3％时，SBET消化法测得Cd含量比对照分别减少30.5％，20.6％和27.5％;CaCl2提取法得Cd含量比对照分别减少58.4％，39％和46.4％，TCLP提取法得Cd含量比对照分别减少42.85％，32.65％和36.73％。同样，土壤的化学性质随BC施用的增加而显著增加，特别是土壤pH，土壤有机碳(SOC)和土壤NPK含量。所有施用生物炭的土壤微生物生物量（C和N）和无机氮含量(NH4和NO3)均比对照显著增加。总而言之，施用RSB可以有效地固定Cd，降低Cd的生物有效性，减少大白菜对Cd的吸收，减轻食品安全风险。 进行吸附等温线实验，研究KOH改性稻草生物炭和未改性稻草生物炭从溶液中去除Cd的效果。结果表明，未改性稻草生物炭的最高吸附量为12.17mg.g-1，化学改性稻草生物炭对Cd的最高吸附量为41.9mg.g-1，比未改性生物炭的最高吸附量高3倍以上。改性生物炭表面积、孔隙度增加，其表面官能团的改变是吸附Cd量增加的主要原因。生物炭吸附Cd的可能机制主要包括:(1)碱性条件下形成不溶性镉化合物进行表面沉淀;(2)通过FTIR，XRD，SEM和Zeta电位测定，发现生物炭中可交换阳离子（如钙离子）可与镉发生离子交换。 进一步研究改性稻草生物炭(BCK)和非改性稻草生物炭(BC)对镉的溶解性和生物有效性的影响。在镉污染土壤中添加1.5％，3％的BC和BCK，培养60天。通过BCR，TCLP和NH4NO3提取来评估Cd的移动性，通过生物可利用性风险指数(BARI)和SBET技术检测了镉对生物体的影响。结果表明，改性稻草生物炭和未改性稻草生物炭对水稻可溶性Cd含量分别比对照降低40.42％和34.88％，简单生物有效性提取(SBET)的Cd比对照分别降低32.4％和25.2％，也显著降低了TCLP和NH4NO3提取的Cd的含量。改性和未改性的生物炭显著增加了土壤的pH与表面络合能力，从而导致了Cd溶解度和生物有效性/生物可利用性的降低。然而，TCLP浸出Cd与酸溶性Cd的显著降低可能是由于Cd从有效态转变为无效态或残渣态。 总之，在酸性红壤中，碱性物质的应用可以改善受污染土壤的酸度，降低受污染土壤中的Cd迁移率和植物有效性。所有的稻秸秆生物炭处理有效降低了Cd的移动性，增加了土壤的吸附能力。此外，水稻秸秆生物炭可以降低土壤中的Cd溶解度，并减少从植物（水菠菜和白菜）的茎到根的移动。此外，用碱改性水稻秸秆生物炭在水溶液中对Cd进行了更大的吸附，提高了其在土壤中最稳定的形态。碱改性水稻秸秆生物炭的应用在酸性红壤中具有降低Cd的生物利用性，由于其具有较大的表面特性，因而可改善土壤的化学性质，从而降低了食品安全风险。