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磷素流失及重金属污染是土壤退化的主要原因之一。在人口增长与资源流失的压力下,如何减少磷素流失,控制重金属污染,提高农田产出及保障粮食安全是当下亟需解决的问题。近年来,生物炭因具有较好的吸附性能,可降低污染物的生态风险,是一种环保、经济且有效的修复材料,是当前环境领域研究的热点。基于此,本研究以猪粪生物炭（Swinemanure-derivedbiochar,MB）、玉米秸秆生物炭（Maize straw-derivedbiochar,SB）和松木生物炭（Pine-derivedbiochar,PB）为材料,通过批量吸附试验分析生物炭对磷（Phosphorus,P）、砷（Arsenic,As）和铬（Chromium,Cr）的吸附效果、机理、及两两的交互作用;并将生物炭应用于水-土壤-水稻体系,探究生物炭施用对P、As、Cr在该体系分配的影响,以及水稻与微生物对生物炭施用的响应,研究生物炭处理下P、As、Cr在水-土壤-水稻系统中的迁移分配规律及驱动因子,探讨生物炭用于治理P、As、Cr复合污染土壤的可能性,对农田可持续发展及土壤修复意义匪浅。主要的研究结果如下:1)生物炭的性质受热解温度及制备原料的影响。随着热解温度的增加,生物炭pH、灰分含量增加,挥发分、阳离子交换量（Cation exchange capacity,CEC）降低;C含量增加,H、O、N元素降低,极性、芳香性、疏水性增强;官能团减少;孔隙度表现出先增加后降低的趋势;有效K、Zn、Fe含量增加,而有效P、Ca、Mg含量降低。与SB和PB相比,MB具有更高的pH、灰分以及P、K、Cu、Fe、Zn含量;与MB与SB相比,PB孔隙结构更明显,C含量更高。整体而言,CEC受温度影响较大;而pH、灰分、矿质元素组成等受生物炭原料影响较大。2)不同原料生物炭对P、As、Cr的吸附能力分别表现为MB<SB=PB（p<0.05）、MB>SB=PB（p<0.05）、MB>SB>PB（p<0.05）。PB700、MB700、MB500 分别对 P、As、Cr有最大吸附值,分别为5.64mg/g、0.3mg/g、6.57mg/g。MB对P的吸附机理主要为静电吸附及官能团络合;SB与PB对P固定的主要机理为灰分共沉淀及静电吸附;生物炭对As的吸附与矿物及灰分含量密切相关;矿物络合是生物炭固定Cr的主要机理。P、As、Cr之间交互作用:P与As会相互竞争吸附位点,降低二者的吸附;As与Cr以原子比0.6:1络合,增加二者的吸附;而P与Cr之间的竞争关系较小。当三者共存时,与单一系统相比,生物炭对P、As、Cr的吸附量分别提高了 9-83%、71-73%、42-91%,表明采用生物炭处理P、As、Cr复合污染系统具有可行性。3)生物炭施用能显著提高土壤有机质（Soil organic matter,SOM）、全氮（Total nitrogen,TN）、速效磷（Availablephosphorus,AP）、全磷（Totalphosphorus,TP）、速效钾（Availablepotassium,AK）含量,降低碱解氮（Availablenitrogen,AN）含量。不同原料制备的生物炭处理下SOM的含量表现为PB>MB>SB（p<0.05）,而N、P、K含量表现为 MB>SB=PB（p<0.05）。相关性分析显示,土壤磷饱和度（DegreeofP saturation,DPS）、CaCl2-Cr含量与结晶态铁含量呈极显著相关关系,表明铁的形态影响P、Cr释放,而CaC12-As与SOM呈显著正相关关系,表明SOM促进As的移动。可见,SOM、铁氧化物在P、As、Cr固持上发挥着重要的作用。4)与对照相比,5%（w/w）的SB处理显著提高了水稻生物量,而5%的PB处理显著降低了生物量,其余各处理差异不显著。生物炭施用降低了叶片丙二醛含量,提高根系还原力。与对照相比,5%的MB处理下根系P含量增加了 43%,根系As含量降低了 93%,表明MB施用对根系P含量的增加可降低对As的吸收。1%和5%的SB处理下茎叶As含量显著降低。5%的PB处理下根系As含量降低了 54%,1%的PB处理下根系Cr含量降低了 97%。茎叶中P、As、Cr含量与Fe呈显著正相关关系,表明几种元素在水稻的转运具有相同的机制。可见,Fe对P、As、Cr在水稻体系的分配具有重要的作用。5)DCB-Fe（二硫代柠檬酸氢钠浸提）与DCB-P、DCB-As、DCB-Cr均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.54、0.66、0.69。孔隙水中Fe含量与孔隙水中As、Cr含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.86、0.79。可见,生物炭施用可通过影响铁膜（Ironplaque,IP）的形成及Fe的循环来影响水稻对P、As、Cr的吸收及水稻的生长。一方面,铁膜的形成可提高对P、As、Cr在铁膜的储存,降低水稻对三者的吸收。另一方面,Fe的移动性增强可降低对As、Cr固定,增加根系对As、Cr吸收。与对照相比,PB处理降低了铁膜含量,降低了对P、As、Cr的缓冲能力,同时提高孔隙水中Fe含量,导致了 As、Cr的释放及毒性,从而抑制水稻生长。6)与对照相比,MB、SB处理下显著提高了土壤微生物多样性指数（Shannon）及丰度指数（Observed species、Chao1）,而PB处理下微生物多样性及丰度指数均降低;在门水平上,生物炭施用提高了放线菌（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌（Chloroflexi）、绿细菌门（Chlorobi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的相对丰度。在属水平上,与对照相比,生物炭施用提高了土壤促生长菌丰度（17-53%）;抑制了解磷菌（33-57%）及铁还原菌（34-57%）的生长,表明生物炭的施用可促进水稻生长,抑制P、Fe的循环。孔隙水Fe含量与地杆菌属（Geobacter）丰度及SOM呈极显著正相关关系,可见地杆菌属（Geobacter）主要参与Fe的循环,影响As与Cr的释放,是控制As、Cr土壤修复的关键因子。其中,SOM参与并刺激Fe的循环过程。因此,抑制铁还原菌,特别是地杆菌属（Geobacter）的生长,降低Fe的还原,可有效降低As、Cr的迁移。