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大量研究表明,施用生物质炭可以显著降低土壤重金属生物有效性,但受到土壤性质、生物质炭自身特性及施用量,作物类型以及所研究的重金属种类和污染程度等多种因素影响。量化并综合评估施用生物质炭对土壤中重金属的有效性及植物吸收重金属的总体效应,对于生物质炭在修复重金属污染土壤方面具有重要指导意义。本研究收录了截至2018年5月的203篇有关生物质炭修复土壤重金属的有效文献,选取Cd、Pb、Cu和Zn这四种重金属作为研究对象,采用大数据整合分析方法,从土壤性质、生物质炭特性和施用量,以及作物种类等方面,定量分析和评估了施用生物质炭对土壤重金属的有效性,植物对土壤重金属的吸收及土壤部分理化性质的影响。并在整合分析结果的基础上,通过正交试验进一步比较了三种典型因素对土壤Cu和Cd有效性的调控程度。整合分析的主要结果如下:(1)施用生物质炭可以使土壤中有效态Cd、Pb、Cu和Zn平均降低39.26%、59.40%、47.26%和39.97%。砂质土壤有利于有效态Cd和Cu的降低作用,壤质土壤有利于有效态Pb和Zn的降低作用;在偏酸性土壤中,有效态Cd、Pb、Cu和Zn降幅较大;污泥类生物质炭对土壤有效态Cd的降幅最大(78.98%),壳渣类生物质炭对土壤有效态Pb和Zn的降幅最大(70.21%和59.01%),而粪污类生物质炭对土壤有效态Cu的降幅最大(57.23%);随着生物质炭施用量增加,土壤有效态Cd、Pb、Cu和Zn的降幅整体呈递增趋。(2)施用生物质炭降低了土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的弱酸可溶态含量,降幅分别为18.84%、15.58%、28.04%和23.65%,增加了Cd、Pb和Cu残渣态含量,增幅分别为35.98%、18.72%和23.48%。(3)施用生物质炭能明显降低植物中Cd、Pb、Cu和Zn的含量,平均降幅分别为39.16%、30.72%、19.78%和28.16%。粮食作物中Cd、Pb和Cu含量的降幅要高于经济作物的降幅,而粮食作物中Zn含量的降幅却比经济作物的要低。(4)施用生物质炭可以显著增加经济作物和粮食作物的生物量,经济作物生物量的增幅普遍大于粮食作物生物量的增幅,两者平均增幅分别为52.65%和23.07%。(5)施用生物质炭可以显著增加土壤pH值,土壤总有机碳、阳离子交换量以及土壤微生物量碳,且对土壤总有机碳的增加作用最大,随着生物质炭施用量增加,土壤pH值,土壤总有机碳和阳离子交换量总体呈增加趋势。(6)正交试验结果如下:三种因素(生物质炭施用量、土壤pH以及植物种植情况)中,对上层土壤有效态Cu和Cd含量影响最大的是植物种植情况,而对下层土壤有效态Cu和Cd含量影响最大的是土壤pH;降低上层土壤中有效态Cu和Cd的最优处理为:生物质炭施用量为5%,土壤pH为7.11,种植小白菜,降低下层土壤中有效态Cu和Cd的最优处理为:生物质炭施用量为2.5%,土壤pH为6.47,种植紫花苜蓿;在不同pH的土壤中施用生物质炭,能明显增加小白菜和紫花苜蓿的生物量,显著降低小白菜和紫花苜蓿中的Cu含量。