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多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是指分子中含有两个或两个以上苯环的芳香化合物，是环境中广泛存在的一类典型的持久性有机污染物，也是世界上最早认识的一类化学致癌物。美国环保署(USEPA)列出的优先控制污染物名单中包括16种多环芳烃。PAHs具有远距离迁移性、难降解性和生物累积性。目前，不同耕作模式下PAHs环境行为和环境风险之间的差异比较尚未见报道，而这些都严重威胁着旱地农田和水田土壤的作物安全和生态环境。生物炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强，制备原料来源广泛且环境友好等优点被广泛用于降低环境中PAHs的生物有效性。探究不同耕作模式下生物炭对PAHs在土壤-植物系统中环境行为的作用规律和机制，对于评估生物炭的应用潜力和选择安全的农业耕作模式至关重要。 本文选取南京梅山钢铁厂周边的PAHs长期污染农田土壤作为供试土壤，基于课题组前人研究结果，选取300℃热解而成的玉米秸秆炭(CB300)和700℃热解而成的竹炭(BB700)开展研究。首先分别在好氧和淹水条件下通过土壤培养实验探究两种供试生物炭对PAHs的吸附固定效果，并考察生物炭对土壤微生物群落数量和结构的影响;继而分别模拟旱作、水作、旱-旱连作、水-旱轮作进行胡萝卜和水稻盆栽实验，揭示生物炭对作物中PAHs的富集、土壤中PAHs的残留和生物有效性的作用规律，同时探明作物主要根系分泌物与PAHs的生物有效性的内在关系，研究生物炭对土壤微生物群落的影响等，从而阐明生物炭在不同耕作模式下阻控PAHs向作物迁移累积的作用机制。得出的主要结论如下: (1)分别在好氧和淹水两种条件下培养PAHs长期污染农田土壤，添加适量的CB300或BB700主要通过吸附固定的作用可以有效固定土壤中的低环和高环PAHs，降低污染物的生物有效性。好氧条件下，添加2％CB300、0.5％和2％BB700对∑16PAHs生物有效性的降低率分别达到20％、25％和33％。淹水条件下，相应的降低率依次是16％、16％和28％。此外，好氧环境下土壤微生物，如革兰氏阳性菌、阴性菌、真菌和放线菌的生物量均高于淹水环境。添加2％CB300有助于提高污染土壤中微生物的多样性，显著增加了革兰氏阴性菌的生物量。好氧条件下，环境因子pH对对照组和各处理组中土壤微生物群落结构的差异产生显著影响;淹水条件下，pH和OM对对照组和各处理组中土壤微生物群落结构的差异均产生显著影响。 (2)150天后，添加适量的CB300或BB700可以有效降低胡萝卜块茎中PAHs的富集浓度，尤其是高环PAHs。2％CB300和2％BB700对2(+3)，4，和5(+6)环PAHs富集含量的降低率分别达到42％，58％，63％和21％，29％，55％。非根际土壤中，两种供试生物炭均主要通过吸附固定作用降低了PAHs的生物有效性。根际土壤中PAHs的生物有效性和胡萝卜块茎中PAHs含量之间呈现线性正相关。该区域中，BB700仍然主要通过吸附固定作用实现对PAHs的阻控效果，而CB300则主要通过提高PAHs降解菌（Arthrobacter，Flavobacterium）和PAHs降解功能基因(3-hydroxyanthranilate3，4-dioxygenase，4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase和NADP-dependent aldehyde dehydrogenase)的相对丰度，加快了PAHs的消减和生物有效性的进一步降低。 (3)150天后，2％CB300、0.5％BB700和2％BB700处理组中水稻根部PAHs的富集浓度均发生显著降低，尤其是高环PAHs。BB700处理组土壤中PAHs的残留量显著高于对照组，生物有效性显著低于对照组;而CB300处理组土壤中PAHs的残留和生物有效性均显著低于对照组。同时，低分子量有机酸较易使得CB300处理组土壤中的PAHs发生解吸，从而提高PAHs的生物有效性，却相对较难使得BB700处理组土壤中的PAHs发生解吸。淹水土壤中与PAHs降解相关的细菌、产甲烷菌以及功能基因的相对丰度均在2％CB300处理组中显著提高。以上结果说明，淹水土壤中，BB700主要通过吸附固定作用实现对PAHs的阻控效果;而CB300则主要是通过“吸附-解吸-降解”的方式实现对PAHs的阻控效果。 (4)在上述单季旱作和单季水作的基础上分别进行第二季旱作种植，完成旱-旱连作和水-旱轮作两种耕作模式。两季结果表明，相比于连作，轮作模式下两季种植后胡萝卜块茎中PAHs的富集浓度更高，根际中PAHs的残留浓度和生物有效性也更高。但轮作模式对PAHs在块茎中富集量的阻控效率却高于连作模式（约10％），且添加CB300和BB700能在不同程度上明显缩小不同耕作模式所带来的上述差异，甚至至不再显著。此外，相比于连作模式，轮作模式下，尤其添加2％CB300后，土壤的养分含量等理化性质得到了改善，细菌和真菌群落的多样性、丰富度以及与PAHs降解相关的细菌、真菌、降解基因的相对丰度也发生显著提高。