1. 课题来源与背景：本课题源于国家自然科学基金-青年基金项目《生物炭包膜过氧化钙对番茄酚酸类化感物质的去除机制研究》，项目批准号：（41701341）。番茄是世界上也是我国栽培面积最大的茄果类蔬菜之一。近年来，随着我国种植业结构的调整，番茄的种植面积得到迅猛的增加，尤其是保护地栽培技术的发展，番茄周年连茬种植十分普遍。但番茄是不耐连作的作物，长期连作体系下，会产生一系列土传病害问题，并导致番茄减产达20%-50%，甚至高达70%，因此，连作障碍已成为影响和制约番茄产业发展的主要问题。

    2. 研究目的与意义： 早期研究主要针对番茄连作后出现的土传病害问题开展，主力军是植物保护科研工作者，近年来，研究发现连作障碍的根源在土壤，因此连作障碍问题在土壤学研究中也逐渐被重视，并成为多学科交叉的研究热点。已有研究发现作物分泌的化感自毒物质是导致土壤连作障碍的重要因素之一，连作体系土壤中累积的化感自毒物质对当茬作物和次年作物的生长以及土壤微生物活性具有破坏性的影响。目前，连作障碍是茄果类蔬菜生产面临的重大难题，开发土壤中番茄化感自毒物质的原位去除技术，并明确其作用机制，对解决番茄乃至茄果类蔬菜连作障碍难题具有非常重要的理论意义和实践价值。

    3. 主要论点与论据： 本成果以农业生产亟待解决的连作障碍为问题导向，以去除导致番茄连作障碍的化感自毒物质为切入点，提出通过“生物炭吸附+过氧化钙氧化”的耦合体系实现对土壤化感物质的原位去除这一新思路。项目首先考察了不同生物质原料及热解温度下制备所得生物炭对苯甲酸的吸附性能，结果表明灰分含量较低的植物源生物炭对苯甲酸的平衡吸附量与生物炭比表面积之间存在显著的正相关性（R2=0. 8798），动物源生物炭对苯甲酸的吸附量和灰分之间具有良好的线性关系（R2=0.9420）；进一步以生物炭、过氧化钙和矿物粘结剂为原料，分别使用共混法和包覆法制备生物炭-过氧化钙复合颗粒，结合现代分析表征手段和序批实验，考察复合材料对苯甲酸的吸附-氧化去除行为，结果表明，经过3 h序批反应后，1.5 g/L包覆颗粒和共混颗粒对100 mg/L苯甲酸的去除率分别为82.6%和67.0%。其中包覆法制备所得复合颗粒能更有效地缓冲过氧化钙分解生成的氢氧根离子对溶液pH的影响，从而获得更高的苯甲酸去除率。水培试验结果表明，添加复合颗粒可有效降低栽培介质中苯甲酸浓度，从而减轻酚酸对番茄的生理胁迫，缓解膜脂过氧化作用对番茄根系细胞膜结构的损伤，促进番茄幼苗生长。通过土壤培养试验证实，添加复合颗粒对提高土壤中苯甲酸、阿魏酸和香草酸的去除率具有显著效果。番茄盆栽试验表明复合颗粒可通过提高土壤pH、有机质和碱解氮含量，降低EC和土壤总酚酸含量，选择性促进与番茄产量和品质呈正相关的菌群生长，抑制与产量和品质呈负相关的菌群。通过根际土壤微生态环境的改变，缓解酚酸类化感物质对番茄植株的胁迫作用，从而达到促生、增产、提质的效果。田间小区试验证实，与对照相比，施用复合颗粒可使番茄单株产量和糖酸比分别增加36.6%和39.6%，有效提高番茄产量，改善品质。本项目研究成果对作物连作障碍新型消减技术的研发具有一定的指导意义。

    4. 创见与创新： 本成果的创新之处在于：（1）鉴于传统防治方法的局限性，本项目以彻底去除番茄化感自动物质为目标，提出将生物质炭的吸附性能与过氧化钙的氧化性相耦合，实现对酚酸类化感物质的去除的研究思路，具有一定的创新性和多学科交叉的特色。（2）利用多孔生物质炭为过氧化钙包膜材料制备连作土壤调理剂，即可延长过氧化钙作用时间，又可缓冲反应生成的Ca(OH)2对土壤pH值的影响，使材料具有较好的速效性、长效性和环境友好性。

     5. 社会经济效益，存在的问题： 本成果研发的生物炭-氧化物三元复合颗粒使用技术有望有效克服茄果类蔬菜栽培的连作障碍问题。该技术与传统客土法相比，具有省工省力，节约开支的优点；与土壤熏蒸相比，可避免对作物和操作人员的毒害，具有更好的生态环保性；与微生物调控技术相比具有高效稳定的特点。因此，不仅理论和技术上可行，通过项目实施所形成的连作土壤调理剂制备和使用技术将有广阔的应用前景。通过项目的实施，已完成实验室研发与田间小区试验工作，但是暂未到成果转化阶段。后续将进一步开展应用示范与应用推广工作，促进成果的落地。

    6. 历年获奖情况： 本成果暂无获奖。主要产出为发表论文3篇，参编论文1部，获授权发明专利1件。

     1）Y.T. Tu, Z.P. Peng, J.C. Huang*, X.N. Wu, L.J. Kong, Z.X. Liang, L.X. Yang, Z.J. Lin. Preparation and characterization of magnetic biochar nanocomposites via a modified solvothermal method and their use as efficient heterogeneous Fenton-like catalysts. Ind. Eng. Chem. Res., 2020, 59(5): 1809-1821(IF=3.573)。

    2）涂玉婷, 黄继川, 彭智平*, 吴雪娜, 廖伟杰. 生物炭对酚酸胁迫下番茄生长和土壤微生态的影响, 广东农业科学, 2021, 48(1): 94-103。

     3）涂玉婷，黄继川，吴雪娜，廖伟杰，彭智平*.生物炭-过氧化钙复合颗粒缓解番茄幼苗酚酸化感胁迫效应的研究, 中国农学通报, 2021, 37(8): 39-47 。

    4）论著：刘建峰, 黄继川, 涂玉婷, 彭智平, 林悦欣. 蔬菜设施栽培实用技术, 广东科技出版社, 2018.。

    5）发明专利：涂玉婷, 黄继川, 彭智平, 吴雪娜, 廖伟杰. 一种土壤改良剂及制备方法与应用，专利号：ZL 202010841842.5。