摘 要 为探究生物炭添加量对草莓镉积累及果实品质的影响，在镉污染土壤中添加不同比例的生物炭进行草莓盆栽试验。试验结果表明，在镉污染土壤中添加生物炭后，土壤镉含量低于不添加生物炭的CK，土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量及速效钾含量均高于CK；相较CK，在镉污染土壤中添加生物炭的处理草莓叶片镉含量、根系镉含量、果实镉含量均有不同程度的降低；与CK相比，在镉污染土壤中添加生物炭的处理草莓果实可滴定酸含量、糖含量、硝酸盐含量下降，糖酸比、可溶性固形物含量、维生素C含量上升。由此可见，在镉污染土壤中添加生物炭，可抑制草莓镉积累，且提升草莓果实品质，其中以按照土壤质量4%的比例添加生物炭处理效果最好。
关键词 生物炭；草莓；镉；品质
中图分类号：S634.3 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.001
镉能通过植物体积累最终富集到人体之中，并对人体产生危害[1]。根据数据统计，我国农田镉污染已经十分严重。因此，加强对于农田镉污染治理的研究十分必要。生物炭通过表面吸附、络合、互换离子等多种途径对土壤中的重金属进行固定，降低其生物有效性与迁移性[2]。陈乐等研究发现，生物炭不仅能显著降低土壤有效态镉含量，还能有效抑制水稻对镉的吸收，证明生物炭在土壤镉污染治理方面具有很大潜力[3]。基于此，以草莓为研究对象，研究不同施用量的生物炭对镉污染土壤理化性质的影响，以及对草莓镉积累和果实品质的影响，以期为草莓栽培地土壤镉污染治理提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2022年9月至2023年2月在浙江省兰溪市进行。试验地0～20 cm耕层土壤pH值为5.21、有机质含量为24.16 g·kg-1、碱解氮含量为115.59 mg·kg-1、速效磷含量为15.78 mg·kg-1、速效钾含量为88.87 mg·kg-1、全镉含量为2.79 mg·kg-1，属镉污染土壤。
1.2 供试材料
供试草莓品种为红颜，于2022年9月5日定植盆培；供试生物炭由浙江师范大学地理与环境科学学院提供。
1.3 试验设计
草莓盆栽试验共设5个处理，分别以盆土（试验地土壤）质量（每盆土质量为5 kg）的0%（CK）、1%（1BC）、2%（2BC）、3%（3BC）及4%（4BC）的比例向盆土中添加油菜秸秆生物炭，每个处理50盆草莓，每个处理重复3次。
1.4 测定指标与方法
于草莓定植150 d后，测定各处理草莓盆栽土pH值、有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量、速效钾含量及有效镉含量。其中，采用电位法测定土壤pH值；采用重铬酸钾容量法-稀释热法测定土壤有机质含量；采用半微量凯氏定氮法测定土壤碱解氮含量；采用双酸浸提-钼锑抗比色法测定土壤速效磷含量；采用冷硝酸浸提-火焰光度计法测定土壤速效钾含量；采用原子吸收光谱法测定土壤有效镉含量[4-5]。
于草莓定植150 d后，每重复随机选取3株草莓，取草莓植株顶部自下数叶片3片，将叶片密封包装放入带有冰袋的泡沫箱，拿回实验室后将叶片取出洗净，采用原子吸收光谱法测定草莓叶片镉含量；每重复随机选取3株草莓，取草莓植株根系，清洗干净后放入自封袋中，拿回实验室采用原子吸收光谱法测定草莓根系镉含量。
于草莓定植150 d后，摘取成熟度、大小均匀一致，无机械损伤和病虫害的健康草莓果实用于品质测定，测定指标包括可溶性固形物含量、可滴定酸含量、糖含量、硝酸盐含量、维生素C含量及镉含量。其中，采用PAL-1型数显糖度计测定草莓果实可溶性固形物含量；采用碱测定法测定草莓果实可滴定酸含量；采用ATAGO爱拓手持糖度仪测定草莓果实糖含量；采用紫外分光光度法测定草莓果实硝酸盐含量；采用2，6-二氯靛酚滴定法测定草莓果实维生素C含量；采用原子吸收光谱法测定草莓果实镉含量[6]。
1.5 数据分析及处理
利用Excel软件处理数据，利用SPSS 20.0软件分析数据，利用GraphPad Prism 8.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 添加生物炭对土壤化学性质的影响
由表1可知，与CK相比，2BC、3BC、4BC处理均显著提高了土壤pH值，分别提高了0.92、1.44、1.73；与CK相比，2BC、3BC、4BC处理均显著提高了土壤有机质含量，分别提高了8.49%、11.63%、14.07%；与CK相比，3BC、4BC处理均显著提高了土壤碱解氮含量、速效磷含量及速效钾含量，3BC、4BC处理土壤碱解氮含量分别比CK提高了17.00%、20.75%，3BC、4BC处理土壤速效磷含量分别比CK提高了9.95%、13.62%，3BC、4BC处理速效钾含量分别比CK提高了57.12%、70.32%。由此可见，按照土壤质量4%的比例添加生物炭对土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量及速效钾含量提升效果最好。
2.2 添加生物炭对土壤有效镉含量的影响
由图1可知，3BC、4BC处理土壤有效镉含量相较CK均显著下降，特别是4BC处理能显著降低土壤有效镉含量，效果最好。
2.3 添加生物炭对草莓镉吸收积累的影响
由图2可知，在土壤中添加生物炭后可显著降低草莓对镉的积累。
相较CK，1BC、2BC、3BC、4BC处理草莓叶片镉含量分别降低了16.88%、46.75%、75.97%、83.77%；1BC、2BC、3BC、4BC处理草莓根系镉含量分别降低了16.24%、31.98%、57.36%、67.01%；1BC、2BC、3BC、4BC处理草莓果实镉含量分别降低了25.73%、54.41%、65.44%、88.24%。由此可见，按照土壤质量4%的比例添加生物炭，对草莓镉积累抑制效果最好。
2.4 生物炭添加对草莓果实品质的影响
由表2可知，与CK相比，1BC、2BC、3BC、4BC处理草莓果实可滴定酸含量、糖含量、硝酸盐含量下降，糖酸比、可溶性固形物含量、维生素C含量上升。相比CK，4BC处理草莓果实可滴定酸含量下降了0.26个百分点，糖含量下降了3.11个百分点，糖酸比提升了25.61%，可溶性固形物含量提升了1.11个百分点，维生素C含量提升了7.98%，硝酸盐含量下降了46.67%。试验结果表明，添加生物炭可以在一定程度上改善镉污染土壤栽培草莓果实品质，其中以按照土壤质量4%的比例添加生物炭处理效果最好。
3 结论与讨论
在镉污染土壤中添加生物炭，可有效提高土壤pH值并降低土壤有效镉含量。前人研究结果表明，土壤有效镉含量与土壤pH值呈极显著（p＜0.01）负相关关系，这与此次研究结果相似[7]。生物炭对镉具有一定吸附性，原因可能是生物炭呈碱性，有利于促进土壤中氢氧根离子等的形成，促使镉通过络合、沉淀等作用被有效固定在土壤中，进而减少了作物对镉的吸收积累[8]。此外，生物炭表面存在-OH、-COOH、C=C及N—C=O等含氧官能团，对于土壤重金属具有吸附性，从而抑制重金属在作物体内的积累[9]。
此次研究发现，向镉污染土壤中添加不同比例的生物炭，可在不同程度上降低草莓镉含量，提高草莓果实可溶性固形物含量和维生素C含量，这与蒋欣梅等的研究结果相似[10]。刘丽媛等研究发现，将生物炭添加到土壤后，通过提高土壤pH值，降低了土壤重金属有效性，抑制了作物对镉的积累，进而提高了作物品质和产量，该结论也与此次研究结果一致[11]。
总的来说，向镉污染土壤中添加4%生物炭后，可促进镉污染土壤养分循环，提高镉污染土壤的养分利用效率，从而提升土壤肥力，降低土壤有效镉含量，抑制草莓对镉的吸收积累，进而提升草莓的品质。
参考文献：
[1] 王耀晶，付田霞，苏瑛，等.镉胁迫下硅对草莓生长及生理特性的影响[J].农业环境科学学报，2012，31（12）：2335-2339.
[2] 殷武平，袁祖华，彭莹，等.生物炭有机肥部分替代化肥对苋菜生长、产量、品质和氮素利用率的影响[J].中国瓜菜，2023，36（6）：77-83.
[3] 陈乐，詹思维，刘梦洁，等.生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响[J].水土保持学报，2020，34（1）：358-364.
[4] 张金彪，黄维南，柯玉琴.草莓对镉的吸收积累特性及调控研究[J].园艺学报，2003（5）：514-518.
[5] 李科，李志军.土壤农化分析方法[M].北京：中国农业科学技术出版社，2019.
[6] 包蔚，徐桦，朱晓芸，等.紫外分光光度法快速测定绿叶菜中硝酸盐含量的技术步骤优化[J].上海农业科技，2024（1）：32-34.
[7] 赵凯丽，王伯仁，徐明岗，等.我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析[J].植物营养与肥料学报，2019，25（8）：1308-1315.
[8] 曾庆阳，熊振宇，张书扬，等.改性木屑和稻壳生物炭对土壤镉形态和水稻镉吸收的影响[J].江西农业大学学报，2024，46（4）：1066-1075.
[9] 周涵君，韩秋静，马静，等.生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响[J].植物营养与肥料学报，2019，25（3）：433-442.
[10] 蒋欣梅，薛冬冬，于锡宏，等.玉米秸秆生物炭对镉污染土壤中小白菜生长的影响[J].江苏农业学报，2020，36（4）：1000-1006.
[11] 刘丽媛，李柯衡，贾永霞，等.生物炭对小白菜镉铅积累及品质的影响[J].四川农业大学学报，2024，42（1）：111-117.
（责任编辑：刘宁宁）
