畜禽粪便含有丰富的N、P和K等大量营养元素,是一种重要的有机肥。随着饲料工业和集约化养殖业的发展,为了促进畜禽生长、防止畜禽疾病和提高饲料利用效率等,一些含有Cu和Zn等重金属的饲料添加剂被广泛应用。Cu和Zn等重金属的生物利用效率较低,随畜禽粪便和尿液排出体外,因此畜禽粪便往往含有较高浓度的重金属,此类畜禽粪存在严重的环境问题,通过热解技术可以将畜禽粪便无害化和资源化。本试验研究不同猪粪(P)和谷壳(C)质量配比(P、P:C 3:1、P:C 1:1和P:C1:3)、不同热解温度(300℃、500℃和700℃)和不同热解时间(2h、4h和6h)下制备的猪粪生物炭的理化性质,包括产率、灰分、pH、N含量、P含量、K含量、Cu含量、Zn含量、DTPA-Cu含量、DTPA-Zn含量、DTPA-Zn/T-Zn和DTPA-Cu/T-Cu,明确不同条件下制备的生物炭对猪粪中重金属Cu和Zn的固定作用。其次,通过短期土壤培养试验,研究不同生物炭对土壤理化性质的影响以及生物炭中重金属的释放规律。最后,通过水稻盆栽试验,研究不同生物炭对水稻生长发育、养分吸收和重金属吸收的影响。主要研究结果如下:本试验制备的生物炭呈碱性,产率和灰分含量较高,N含量随着热解温度的增加而减少,P、K、Cu和Zn含量随着热解温度和热解时间的增加而增加。与原料相比,热解能够显著降低猪粪中Cu和Zn的生物有效性,其中300℃和700℃条件下降低效果较好,热解时间对猪粪中Cu和Zn有效性影响不显著,谷壳的添加只有在700℃条件下能够降低Zn的有效性。培养120d时,添加生物炭能显著提高土壤pH值和有机质含量,显著降低土壤电导率(EC值)。与添加原料相比,添加生物炭能降低土壤中Cu的有效性,且300℃和700℃条件下制备的生物炭降低效果较好。与添加原料相比,添加300℃和700℃条件下制备的生物炭对土壤Zn的有效性无显著影响,添加500℃制备的生物炭增加了土壤中Zn的有效性。谷壳的添加只在700℃条件下能降低土壤中Zn的有效性。与对照相比,施用原料和300℃制备的生物炭能显著提高水稻产量,但对水稻前期分蘖产生抑制作用,能显著提高水稻有效分蘖数、叶片SPAD值、干物质积累量。与对照相比,施用500℃和700℃制备的生物炭对水稻产量无显著性影响,对前期分蘖发生有促进作用,但对水稻有效分蘖数,叶片SPAD值、干物质积累无显著影响。与对照相比,施用生物炭及其原料均会增加水稻根系中Cu和Zn含量,且施用生物炭水稻根系中Cu和Zn含量较高。与对照相比,施用原料和生物炭不会显著增加水稻茎叶和籽粒中Cu的含量,施用原料和生物炭均会增加水稻茎叶和籽粒中Zn含量,但施用生物炭水稻茎叶和籽粒中Zn含量相对较小。综合Cu和Zn积累量,Cu和Zn积累量与土壤中Cu和Zn总量的比值得出,水稻吸收的Cu和Zn主要积累在茎叶和籽粒中;与原料相比,施用生物炭能降低Cu和Zn在籽粒中的分配,施用生物炭能显著降低Cu和Zn的生物有效性,以施用500℃和700℃制备的生物炭对Cu和Zn的生物有效性的降低效果最好。