土壤中的Cd容易被植物吸收,危害农作物,并直接或间接地威胁人体健康。利用大生物量能源植物木薯(Manihot esculenta Crantz)在重金属污染土壤进行植物修复具有较大的应用潜力,木薯与具有固氮富镉特性的花生(Arachis hypogaea Linn.)间作可充分利用光热水资源,具有良好的间作优势;生物炭和秸秆还田在土壤肥力改良和污染修复中作用效果明显,当前关于生物炭或者秸秆还田对木薯花生间作体系吸收调控土壤Cd的研究鲜见报道。基于此,本论文通过比较华南地区广泛种植的三个高产木薯品种重金属累积差异,筛选高累积重金属的木薯品种,并探讨其与花生间作体系对根区土壤养分和Cd生物有效性及吸收累积的影响;通过室内土壤培养实验,研究生物炭和碎秸秆对旱地红壤理化性质及Cd形态转化的影响;最后通过水泥池小区实验探明生物炭和碎秸秆对木薯花生间作系统中Cd吸收的调控效果,以期在生产上采取合理的措施,实现重金属污染土壤“边生产边修复”,促进农业可持续发展提供科学参考。研究工作主要取得以下结果:1.通过宁西样地和岑村样地的大田小区试验,对三个华南地区常见的木薯品种进行重金属吸收累积差异对比研究,发现华南8号(SC8)产量及各部位的生物量均比华南5号(SC5)和华南205号(SC205)高,尤其是宁西样地SC8公顷产达到了53125kg/hm~2,且各部位Cu、Zn、Cd含量、生物富集系数、累积量均高于其他两个品种,与SC205相比,宁西样地SC8叶部Cd含量和岑村样地SC8茎部Cd含量分别显著提高了150%和83.33%(p<0.05)。宁西样地SC8对Cd的累积量为3.67 mg/株,与SC5和SC205相比分别显著提高了108.52%和77.29%,岑村样地SC8对Cd的累积量为0.97 mg/株,分别显著提高了106.38%和102.08%。因此SC8木薯品种较之SC5和SC205,是更适宜在华南重金属污染地区进行推广种植的品种。2.木薯和花生间作体系的根区土壤速效养分含量高于单作体系,木薯产量高于单作木薯,单位面积产量提高14.1%,土地当量比(LER)大于1,表现出明显的产量间作优势,间作系统中,木薯和花生各部位Cd含量及富集系数均低于单作模式,但累积量高于单作体系,与木薯单作、花生单作相比,木薯与花生间作系统对每公顷土壤Cd的累积量分别提高了10.72%、113.76%,Cd去除当量比(MRER)为1.61,实现了安全高效利用及修复污染土壤目的。3.室内土壤培养实验中,旱地酸性红壤施用生物炭和碎秸秆,提高了土壤pH值、速效养分及有机质含量,与对照组相比,2%、5%、8%生物炭以及半量、全量秸秆施用下,土壤pH值分别提高0.39、0.75、1.15、0.09和0.22个单位,土壤有机质含量分别提高4.13%、8.15%、15.23%、31.54%和49.95%,生物炭和碎秸秆还能增强了土壤脲酶、过氧化氢酶及酸性磷酸酶活性,降低了土壤中Cd弱酸提取态含量。2%、5%、8%生物炭以及半量、全量秸秆施用下,土壤中Cd弱酸提取态含量分别减少了76.81%、79.71%、88.41%、62.32%和75.36%,增加了Cd残渣态含量,使土壤中Cd有效态更多转化为无效态,且生物炭的作用效果要强于碎秸秆处理。因此,在Cd污染土壤施用生物炭和碎秸秆,可以起到土壤肥力改良和土壤污染控制修复的作用。4.木薯与花生间作施加生物炭和碎秸秆可提高土壤根区速效养分和有机质含量,增加植物叶片SPAD值,促进作物生长,与对照组相比,成熟期下,生物炭组和秸秆组花生荚果生物量分别显著提高了112.34%、59.38%(p<0.05),生物炭组木薯根部生物量显著提高了63.54%(p<0.05),说明生物炭和碎秸秆均具有改良土壤、增加作物产量的作用。生物炭处理显著降低土壤有效态Cd含量,减少作物各部位单位Cd含量及对土壤Cd的吸收量,与对照组相比,成熟期生物炭组木薯对Cd的累积量显著降低了53.87%(p<0.05),减少Cd对作物的生态风险,对生产优质安全的农产品具有重要意义。碎秸秆处理在提高作物生物量、降低作物各部位Cd含量的同时,可维持间作系统Cd的累积量,从而实现两种能源植物生态修复及经济效益的整合。综上所述,在木薯与花生间作系统中,施加生物炭和碎秸秆能够改善土壤的理化性质,促进作物生长,并有效降低土壤Cd生物有效性以及木薯和花生各部位Cd含量,以生物炭处理效果最佳。考虑收获作物的后续用途,若以人类食用为目的,建议在木薯花生间作系统中配施生物炭以降低土壤重金属Cd暴露的生态风险,生产优质安全的农产品;若以植物修复为目的,建议在木薯花生间作系统中配施碎秸秆以提高对单位面积土壤Cd的累积量,实现生态修复及经济效益的整合。