[0001] 本发明涉及果树枝条生物炭制备、甜菜树安全种植，以及利用生物炭改良重金属污染土壤的技术，具体是一种生物碳降低甜菜树吸收重金属铅促进生长的方法。

[0002] 土壤重金属污染是全球面临的一个严峻环境问题，其不仅对生态系统和人类健康构成威胁，还影响土壤的肥力和农作物的安全。重金属一旦进入土壤，将极难降解，并且会通过食物链累积和放大，导致长期而且复杂的生态和健康问题。常见的土壤重金属污染包括铅、汞、镉、铬和砷等元素，这些污染物主要来源于工业活动、农业实践、交通运输和城市发展等。

[0003] 众多土壤重金属污染中，铅污染尤为严重。铅在土壤中的存在不仅直接影响土壤生物的活性，降低土壤肥力，还可能通过植物的吸收进入食物链，最终影响人类健康。铅是一个有毒重金属，能够干扰人体多种生物化学反应，特别是对神经系统和血液循环系统造成损害。铅污染主要来源于工业排放，如矿石开采、金属冶炼和电池生产，以及汽车尾气排放中的铅颗粒。在农业领域，某些化肥和农药也含有铅成分，进一步加剧了土壤中铅的积累。

[0004] 甜菜树（Yunnanopilia longistaminea），一种珍贵的山柚子科多年生灌木或小乔木，主要分布在云南红河流域，是当地高原特色的野生木本蔬菜。甜菜树嫩茎和嫩芽富含多种矿质元素与维生素C，特别是其嫩茎叶中维生素C含量高达56.4mg/100g。此外，其粗脂肪和粗纤维含量也超过一般蔬菜，氨基酸总量达5.98%，并含有具甜味功能的特殊成分艾杜醇。由于嫩枝叶的独特口感和高营养价值，市场需求巨大，价格高达每市斤80‑160元，对提升农民收入具有显著影响。甜菜树因其显著的生态及经济价值和濒危现状，亟需通过人工规模化种植以实现种群恢复和资源保护，确保其可持续利用。同时，作为绿色食品，甜菜树在矿区或重金属污染地种植时可能吸收有害物质，对食品安全构成威胁。因此，减少其重金属吸收、确保种植安全对保护生态具有深远意义。

[0005] 生物炭是一种由有机物质经过高温热解（无氧或低氧环境）制成的碳含量丰富的固体物质。它不仅具有高度的孔隙结构和较大的比表面积，而且拥有良好的化学稳定性和较强的吸附能力。作为一种可持续的土壤改良剂，生物炭在农业、环境保护等领域展现出了广泛的应用潜力。加强生物炭在农林产业上的应用具有现实意义。

[0006] 目前，在现有技术文献中尚未有报道关于利用果树枝条生物碳来降低甜菜树对重金属铅的吸收并促进其生长的方法。

[0023] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实施例，对本发明做进一步详细说明。本发明将生物炭与生物碳视为同义词。

[0024] 利用果树枝条生物碳降低甜菜树吸收重金属铅和促进甜菜树生长的方法，具体步骤是：果树枝条生物炭的制备
将晒干的果树枝条粉碎成3‑5cm的小段；粉碎的果树枝条放入炭化炉后，密封炭化炉、抽真空后充入氮气；按照每分钟10℃的升温速率升温至550℃至600℃（升温约需50分钟至1小时）；使炭化炉维持在550℃以上2小时，使果树枝条充分炭化裂解；炭化裂解完成后，自然降温至常温，取出生物炭备用。生物炭作适当粉碎，便于与土壤混合。
实施例

[0025] 利用果树枝条生物碳降低甜菜树吸收重金属铅和促进生长的盆栽实验，包括以下步骤：（1）土壤采集于中国昆明申请人单位附近大棚(102.809' E, 24.84' N)，深度0‑
30 cm。将这些土壤磨碎、混合，并在阴凉处晾干。最后土壤用5毫米的筛子过筛；
（2）采用在土壤中按照土壤重量（干重）人工添加1000 mg/kg的硝酸铅模拟铅污染；
（3）然后，在模拟土壤中添加1%‑3% (w/w)果树枝条生物碳，充分混匀后得改良土壤，将改良土壤静置耦合60天（期间保持土壤含水量55‑75%）；
（4）取长势、大小相近的一年生甜菜树苗种植在30厘米高× 40厘米宽的花盆中。
每个处理采用完全随机设计(CRD)，组合为（正常土P0、重金属铅土P1，0%生物炭B0、1%生物炭B1、2%生物炭B2、3%生物炭B3），采用两因素共8个组合，3个重复。每根据土壤水分情况进行补水，使土壤含水量保持在持水量的60% (w/w)左右。每盆装15kg土壤，每盆一株甜菜树植物。盆栽放置在温室中，大棚按90%遮光处理，昼/夜温度25/30℃，昼/夜湿度70/90%；
（5）种植3个月后，于上午09:00‑10:00采集该处理甜菜树幼苗顶部鲜叶。将新鲜叶片清洗干净后立即保存在液氮中，然后进行进一步分析。用标尺从根部到幼苗顶部测量植株高度。幼苗被分成叶片、茎和根，清洗后用称量天平分别记录它们的新鲜重量。收获后，每盆取土测定有效铅含量和电导率
（6）测定采集的叶片的生理指标，评价该处理状况下甜菜树生长状态；根、叶、茎中铅含量的测定。

[0026] 本实施例的试验结果如附图1、图2、图3、图4所示。进一步说明如下：图1结果显示土壤电导率展示出随果树枝条生物炭应用从0到3% w/w显著增加。采
后土壤电导率值在P1B3处最高，为5.28 mS/cm，电导率值在P0B0处最低，为2.13 mS/cm。果树枝条生物炭添加量增加至3% w/w时，有效铅含量显著降低。收获后土壤有效铅含量最低为P0B3，为0.18 mg/kg。正常土与铅污染土的铅含量均与生物炭添加量几乎成直线下降。

[0027] 图2为甜菜树根、茎、叶铅含量测定结果。结果表明，在土壤铅水平下，施用不同水平的果树枝条生物炭均显著降低了甜菜树的铅含量。结果表明，甜菜树的铅积累量以根为主，茎叶次之。未添加果树枝条生物炭的P1B0条件下，甜菜树根(8.6 mg/kg)、茎(5.53 mg/kg)和叶(3.61 mg/kg)铅含量最高。然而，添加果树枝条生物炭后，在两种铅水平下种植的甜菜树铅含量均显著降低。P0B3的铅含量最低，分别为根(1.28 mg/kg)、茎(0.79mg/kg)和叶(0.25 mg/kg)。重要的是，在土壤铅水平下，果树枝条生物炭(3% w/w)均能降低甜菜树根、茎和叶的铅积累量。说明在有生物炭干预的条件下，污染土壤种植甜菜树，铅主要向植物的根部转移，铅在茎叶中含量很小，而是被大量阻滞进入。这一结果对于指导甜菜树大规模种植，保障食用安全具有重要意义。

[0028] 图3结果显示，不同水平的果树枝条生物炭(0%、1%、2%和3% w/w)对种植在铅污染土壤中的甜菜树幼苗的生长和生物量产生了显著差异。尽管铅的存在显著降低了甜菜树幼苗的生长，但在重金属铅污染土壤中施用3% w/w的果树枝条生物炭显著提高了甜菜树幼苗的生长和生物量产量。株高和叶片数也有类似的变化趋势。此外，在铅污染的土壤中，不同水平的果树枝条生物炭的添加也显著提高了甜菜树幼苗叶片的相对叶绿素指数。

[0029] 图4结果显示，在两种铅浓度污染土壤中，添加果树枝条生物炭(1%、2%和3% w/w)对甜菜树的抗氧化酶活性都有积极影响。铅污染土壤中不同水平的果树枝条生物炭(1%、2%和3% w/w)显著影响了甜菜树幼苗的丙二醛和脯氨酸含量，在铅污染土壤中，添加果树枝条生物炭显著降低了甜菜树丙二醛含量（注：植物遭受逆境胁迫时会产生大量的超自由基，使膜脂质发生过氧化反应，产生丙二醛）。土壤中铅污染降低了甜菜树叶片可溶性糖和蛋白质含量。然而，添加3% w/w的果树枝条生物炭两种铅水平下土壤中的可溶性糖和蛋白质都显著增加。

[0030] 实验结果显示，当在受重金属污染的土地中使用1%‑3%的果树枝条生物炭时，土壤中可利用的铅含量随着生物炭使用比例的增加而减少。这一降低减轻了对甜菜树的毒性影响，并显著减少了甜菜树各部分组织中重金属铅的累积量。作为稳定的有机改良剂，果树枝条生物炭不仅能够减少重金属的危害，还能促进甜菜树的生长。进一步的研究还发现，向土壤中加入1%‑3%的果树枝条生物炭可以显著促进甜菜树的生长和新鲜生物量的产出，同时大幅降低了甜菜树体内的氧化应激水平，显示出其在甜菜树种植和安全生产上的适用性。

[0031] 本例的实验结果，可用于指导大规模生产性甜菜树的种植，特别是在有铅污染的土地上种植甜菜树的安全生产。

[0032] 本发明所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，本发明不受上述实施1的限制，在不脱离本发明总体思想的前提下，本领域中技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。