重金属污染已成为人类健康和环境安全的严重威胁之一。生物炭作为以生物质为原料制备的有机材料,已广泛应用于重金属污染土壤的改良和修复。随着植物修复技术的广泛应用,镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)得到了越来越多的关注。为了研究镉污染土壤中,生物炭改良剂对龙葵积累镉的能力和生长的影响及其机制,在四种镉浓度(0、25、50和100 mg/kg)污染土壤中,添加3种生物炭剂量(0、1%和5%),开展了60天龙葵盆栽试验,研究了生物炭添加对土壤主要理化特性、龙葵生长、龙葵富集能力、可获得性重金属、不同重金属组分、土壤酶活性及土壤微生物群落的影响。本研究的结果将对Cd污染土壤的生物炭与植物修复提供重要的基础理论与实践依据。论文的主要结果如下:(1)生物炭使用和龙葵生长对矿物氮(铵态氮和硝态氮)含量没有显著改变。在相同的重金属浓度背景下,5%生物炭的显著提高了土壤导电率(EC),生物炭的应用使土壤有机碳在50 mg/kg镉浓度的污染土壤中显著提高。施加生物炭后,通过ETPA提取获得的有效态镉的含量显著降低。生物炭的应用使酸易提取态镉和碳酸盐结合态镉的含量降低,而有机物结合态的镉的含量增加。(2)生物炭的应用促进了龙葵的生长。与对照组相比,1%的生物炭剂量显著增加了高镉浓度(50和100 mg/kg)下的龙葵叶片干重。生物炭的施加并没有对龙葵的富集系数(BCF)造成显著影响。虽然在生物炭存在的情况下,50和100 mg/kg的Cd浓度的土壤中龙葵的富集系数升高,但增加并不显著。与富集系数不同,生物炭的应用降低了龙葵的转移系数(TF)。特别是在土壤镉浓度为100 mg/kg时,转移系数(TF)随生物炭施加剂量的增加而降低。在50 mg/kg的镉浓度的土壤中生物炭的添加提高了龙葵地上部中镉含量。(3)对于不同的酶,生物炭施加对其活性的影响不同。在镉浓度为50 mg/kg污染土壤中,与1%生物炭添加剂量相比,5%生物炭的剂量显著增加了41.18%的脲酶的活性。在所有镉污染土壤中,1%的生物炭剂量均能抑制酸性磷酸酶的活性。龙葵根的干重与酸性磷酸酶的活性、BCF呈显著负相关,表明在高镉浓度(50和100 mg/kg)的土壤中,高比例的生物炭应用虽然增加了磷酸酶的活性,土壤中可获得性镉虽然被生物炭固定,但龙葵受到镉的影响,其生长还是受到抑制。在重金属镉污染土壤中放线菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的比例随着生物炭的应用而增加。酸杆菌门(Acidobacteria)随着生物炭的加入而减少。酸杆菌门与土壤酸碱度呈负相关。生物炭的添加并未降低超富集植物龙葵的富集能力,并改善了土壤的部分理化特征。本研究为生物炭在超富集植物龙葵修复镉污染土壤中的应用提供了新的认识。