生物炭（Biochars,BC）在修复土壤污染等方面表现出自身独特的优势和潜力,已经成为环境领域和农业领域的研究热点之一。但是,生物炭在热解形成的过程中会产生一系列的有毒物质,如有机酸、焦油、多环芳烃等,同时还伴随着重金属等污染物的存在,这些物质残留在生物炭固体中,可能导致生物炭的投入对环境和生物存在一定的潜在危害。铁改性生物炭结合了铁的金属性质和生物炭的性质。因此,本文更进一步分析生物炭与铁改性生物炭对植物种子萌发和幼苗生长的影响,并探讨了这些潜在的毒性机制,从而对生物炭和铁改性生物炭有更全面的认识。本研究采用的生物质为含超标重金属的秸秆,实验对象为常见的水稻杂交种子（天优华占）和甜玉米种子（正甜一号）,探究生物炭对其萌芽和生长的影响。本文得到主要的研究结果为:（1）在不同温度生物炭对植物种子的萌芽影响实验中,发现随着不同温度生物炭浓度的增加,两种植物种子的萌芽情况会呈现倒“U”的趋势,即先上升后下降,说明生物炭中含有丰富的各类元素,为植物种子的萌发提供所需的营养物质。在BC500、BC800高浓度环境时（80.0 t/ha和120.0 t/ha）,两种植物种子的萌发生长出现明显的抑制,甚至萌发率为0,而在BC200的同浓度环境比较下,两种植物种子的萌发生长明显优于BC500和BC800,说明BC500和BC800的毒性显著大于BC200。同时了解到生物炭的热解过程伴随一系列污染物,因此初步推断出生物炭的毒性来源可能是高p H、重金属、多环芳烃类化合物和自由基。（2）在植物苗期实验中,可以明确认识到三种不同温度生物炭的毒性为BC200＜BC500＜BC800,并且通过测量两种植物幼苗的叶部组织和根部组织中一系列抗氧化酶活性发现,BC200的高浓度下的植物组织中各类抗氧化酶活性与对照没有显著的差异或是各指标降低幅度较低,而同高浓度的BC500和BC800环境下植物组织中抗氧化酶活性显著降低甚至完全失活。同时利用测量丙二醛来反映植物组织脂质过氧化程度,发现得出的结果与前述相符,即BC200环境下的植物幼苗能正常生长,而BC500和BC800高浓度环境下不能使植物存活。在培养植物幼苗的期间,还检测培养环境中的p H变化,发现BC200的p H范围为5-7,而BC500和BC800的p H范围达到5-11,但根据相关文献得出植物能生存的p H范围为3-11,且酸性环境更影响植物的生存,因此可以排除生物炭对植物的毒性来源是其高p H。（3）为了更进一步了解到生物炭对植物毒性的来源,比较生物炭及其浸提液对两种植物种子的萌芽影响,发现在浸提液中植物种子的萌发受到一定的抑制,因为生物炭中的重金属和PAHs等污染物具有水溶性,但抑制的效果明显小于生物炭,结合测量的生物炭中各类金属和PAHs的含量,发现其随着生物炭的热解温度升高而成倍降低,这与生物炭对植物种子的毒性结果不一致,因此推断出生物炭的毒性主要来源不是其重金属和PAHs等传统污染物。利用EPR检测生物炭中自由基的含量,发现其中自由基的含量为BC200＜BC500＜BC800,这与前述生物炭的毒性趋势相吻合,因此可以得出生物炭生物炭的毒性主要来源是其中的自由基,通过比较g因子发现生物炭中自由基主要存在类型为以氧为中心和以碳为中心与氧原子相邻的自由基。更进一步以500℃生物炭为测试样品发现生物炭体系中的ROS主要是·OH和·O2-。同时通过染色实验探究其自由基对植物的影响机制,利用伊文思蓝染色实验,结果发现自由基会损伤植物根部细胞膜。（4）比较生物炭与铁改性生物炭对植物的毒性效果,发现铁改性生物炭的毒性大于生物炭,铁改性生物炭在中浓度（20.0～40.0 t/ha）时就能完全抑制种子的萌芽。对比生物炭与铁改性生物炭的表征,铁改性生物炭的XRD图中明显显示铁的存在,TEM图显示出Fe3O4已经渗入完全到铁改性生物炭的表面,与原生物炭良好的杂化。更进一步分析两者自由基的变化,结果发现生物炭中铁的加入,自由基的含量增加但是自由基的类型没有发生变化,·OH有显著的增加,且约为生物炭的两倍,同时发现单线态氧~1O2·在生物炭和铁改性生物炭中的含量很低,不是主要的存在。最后利用伊文思蓝染色发现自由基使植物细胞膜受到损伤,这与前述实验结果相一致,自由基是生物炭的主要毒性来源,自由基的含量增多,对植物的毒性影响越明显。