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

涂玉婷，黄继川，吴雪娜，廖伟杰，彭智平

（广东省农业科学院农业资源与环境研究所/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室/农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室，广州510640）

0 引言

连作障碍是指在同一地块连续种植同一种或近缘作物后，即使釆用正常的栽培管理措施，也会出现植株生长发育状况不良、产量下降、品质变差的现象[1]。近年来，随着农业产业化、规模化水平的不断发展，一些耕种区域连作障碍问题日益突显。国内连作障碍危害程度较高的土地占总耕地面积的比例已超过10%，造成了巨大的经济损失，严重制约着农业经济的可持续发展[2]。

作物连作障碍的机理非常复杂，是作物与土壤内部诸多因素和外部因素综合作用的结果。目前已有的研究表明，连作障碍机理可概括为植物的化感自毒作用、土壤生物学环境恶化、土壤理化性状劣化3个方面，而三者之间又是相互关联的[3]。其中，植物化感自毒作用是由根系分泌、地上部淋溶和残体腐解所产生的化感自毒物质在土壤中累积所致。研究表明，高等植物的化感物质主要是酚酸类和萜类，以及少数含氮化合物、聚乙炔和香豆素等次生物质。其中酚酸类化感物质数量比所有其他类型化感物质的总量多，也是研究最多、活性较强的一类化感物质[4]。高浓度的酚酸类化感物质不仅可以通过直接的自毒作用抑制作物的生长，还会选择性地抑制或促进微生物生长，造成土壤微生物群落结构失衡[5]。此外，前人研究还发现酚酸会导致土壤pH下降，并对土壤中养分的转化过程造成负面影响[6]。因此，开发去除连作土壤中化感自毒物质的技术是从根源上解决连作障碍的有效措施。

传统的客土、轮作倒差、药剂处理对防治土传病害、缓解连作障碍有一定效果，但是分别存在操作成本高、适用范围有限、药剂易残留等缺点[7]。近年来，国内外学者将高温碳化制备出的生物质炭材料应用于连作土壤修复研究中。由于生物炭具有丰富的孔隙和很强的吸附性能，对连作土壤理化性质改良、微生物调控及农作物增产提质均表现出良好的效果[2,8]。Atucha等[9]研究表明，在连作土壤中施用20%(v/v)的生物炭，可使桃树地下部和地上部生物量与对照组相比分别增加2.6和0.6倍，显著促进桃树生长并减少再植病的发病率。武春成等[10-11]研究发现，按连作土壤质量比5%施入玉米秸秆生物炭，可使连作土壤pH提高0.56个单位，降低土壤真菌和尖孢镰刀菌数量，提高细菌数量和细菌/真菌比值，改善黄瓜根区土壤微生态环境，促进黄瓜生长和产量的提高。但生物炭吸附并不能彻底去除有机物，只是将其从土壤中转移到生物质炭材料中，一部分滞留在生物质炭中的有机物会通过解吸附过程释放回土壤环境，其对作物正常生长和土壤中的微生物仍存在一定威胁[12]。为实现连作土壤中化感自毒物质的快速彻底去除，本研究将多孔生物炭与化学氧化剂相耦合，通过吸附-氧化协同作用实现对化感自毒物质的有效去除。

在众多化学氧化剂中，过氧化钙具有较高的稳定性和反应速率可控性，被广泛应用于土壤修复领域。过氧化钙与水反应生成H2O2；当溶液中存在Fe2+时，生成的H2O2则可通过Fenton反应释放出高活性和强氧化性的羟基自由基(·OH)，进而实现对环境中难生物降解有机物的有效去除[13]。除作为固体H2O2应用于2,4,6-三硝基甲苯、氯酚、多环芳烃和石油烃等难生物降解的有机污染土壤的原位修复工艺中[14-15]，过氧化钙还可作为水稻种子包衣材料和潜育化稻田土壤改良剂使用[16-17]。但目前关于过氧化钙对酚酸类化感自毒物质的去除研究还未见报道。

将生物炭与过氧化钙以何种形式复合能够有效去除酚酸类化感物质，制备所得的复合材料是否能够有效缓解酚酸类物质对番茄的化感胁迫效应，这些问题将通过本研究获得解析。本研究选取连作障碍问题较严重的番茄作为供试作物，以对番茄具有明显化感效应的苯甲酸[18-19]为模拟化感自毒物质。通过序批试验比较包覆法和共混法制备所得复合颗粒对苯甲酸的去除效果和作用机理。采用水培试验，考察施用复合颗粒对番茄幼苗的农艺性状和生理生化指标的影响，明确生物炭-过氧化钙复合颗粒缓解酚酸类物质对番茄苗期生长抑制作用的效果，以期为克服作物连作障碍提供可靠的科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试番茄品种为‘大丰顺’，为广东番茄产区栽培的主要品种之一。苯甲酸购买自阿拉丁试剂（上海）有限公司。生物炭采用椰壳活性炭，购自广州化学试剂厂。过氧化钙、硫酸亚铁（七水）、色谱级甲醇均购买自上海麦克林生化科技有限公司。所有配制溶液的水均为反渗透-电去离子高纯水，电阻率≥18 MΩ·cm。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 生物炭-过氧化钙复合颗粒的制备与表征 按生物炭:过氧化钙:矿物粘结剂的质量比为20:5:1的比例准确称量各物料2份，其中一份使用包覆法制备生物炭-过氧化钙复合颗粒，另外一份使用共混法进行复合颗粒的制备。包覆法制备复合颗粒时，先将20%的矿物粘结剂与过氧化钙混合均匀，加入适量水后，通过造粒机制成粒径为2 mm左右的过氧化钙球形颗粒，再以此为内核，将生物炭与矿物粘结剂混合粉末通过圆盘造粒机包覆于过氧化钙颗粒表面，将制备所得颗粒于40℃下烘至恒重。共混法制备复合颗粒，需将生物炭、过氧化钙、矿物粘结剂混合均匀，然后加入适量水，充分搅拌获得具有一定粘性的混合物。通过控制颗粒粒径，获得与包覆法制备所得复合颗粒相等数量的球形颗粒。此外按生物炭或过氧化钙与矿物粘结剂质量比为25:1分别制备生物炭颗粒和过氧化钙颗粒。制备所得以上4种颗粒的粒径均为5 mm左右。

采用序批试验测试制备所得复合颗粒对苯甲酸的去除性能。在250 mL具塞锥形瓶中加入100 mL浓度为100 mg/L的苯甲酸溶液和0.15 g左右的颗粒，加入10 mg/L Fe2+(FeSO4·7H2O)做催化剂。将锥形瓶置于恒温振荡器上，于25℃、180 r/min条件下振荡并计时，每隔一定时间取样，用0.22 μm的微孔滤膜去除水中颗粒物，立即使用高效液相色谱测定滤液中苯甲酸和过氧化氢浓度。同步进行不投加Fe2+催化剂的对照试验。

1.2.2 番茄幼苗水培试验 番茄幼苗水培试验于2019年在广东省农业科学院农业资源与环境研究所实验室内进行。将用NaClO表面消毒过的番茄种子催芽后，播于装有草炭和蛭石（体积比1:1）的育苗盘中，待番茄幼苗长到4叶期，挑选生长一致的番茄幼苗，分别用自来水和去离子水冲洗根系，除去根部携带的基质。将洗净的番茄苗根部置于去离子水中过渡12 h，然后放入1/2Hongland营养液中培养，每3天更换一次营养液，培养至六叶一心时，选择长势基本一致的番茄幼苗进行处理。

本研究预试验分别考察番茄幼苗在含有浓度为20、50、100、150、200 mg/L的苯甲酸水培液中的生长情况，结果表明苯甲酸浓度高于100 mg/L会对苯甲酸的生长产生明显抑制作用，因此本研究共设5个番茄苗水培试验处理：（1）营养液对照(CK)；（2）营养液+100 mg/L苯甲酸胁迫处理(T1)；（3）营养液+100 mg/L苯甲酸+1.5 g/L生物炭-过氧化钙复合颗粒(T2)；（4）营养液+100 mg/L苯甲酸+1.2 g/L生物炭颗粒(T3)；（5）营养液+100 mg/L苯甲酸+0.3 g/L过氧化钙颗粒(T4)。每个处理6株，重复3次。将定植好的番茄苗置于人工气候箱中，培养温度为白天28℃、晚上25℃，暗光培养/光照培养=14 h/10 h，光照强度为11000 lx，相对湿度60%。培养10天后对番茄幼苗各项指标进行测定。

1.3 测定项目与方法

制备所得的颗粒的抗压性能通过使用济南试金WEW-600D材料万能试验机进行测定，采用纵向最大变形力值来评价。颗粒的比表面积采用美国康塔Autosorb-iQ全自动物理/化学吸附分析仪进行测试。

溶液中苯甲酸和过氧化氢的测定采用Waters e2695 Alliance高效液相色谱检测，色谱柱为Water Symmetry C18(5.0 μm,4.6 mm×250 mm)，柱温30℃。流动相为0.1%甲酸溶液:甲醇(70:30，v/v)，流速0.8mL/min，进样量为20 μL。苯甲酸和过氧化氢的检测波长分别为225、200 nm。溶液pH采用上海雷磁PHS-3C型pH计进行测量。

番茄幼苗株高（从根颈部到生长点为基准）和主根长采用钢尺测量。用1/10000电子天平称量鲜质量、茎叶鲜重和根部鲜重。

番茄根系活力采用TTC法（氯化三苯基四氮唑法）测定；根系细胞膜相对透性采用电导法测定，以细胞膜相对电导率表示；根系丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定；叶片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性采用NBT还原法测定，过氧化物酶(peroxidase，POD)活性采用愈创木酚法测定[20]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2017进行数据处理，使用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法在P＜0.05水平上进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 复合颗粒性能指标检测

从图1可以看出，制备方法对复合颗粒的外观形貌没有太大影响，2种颗粒的粒径均在5.0 mm左右（表1），制备复合颗粒所用生物炭和过氧化钙粉末的比表面积分别为514.24和35.18 m2/g。经造粒处理所得的4种颗粒与原料相比，比表面积均有不同程度的下降，但2种复合颗粒仍一定程度地保留了生物炭较大比表面积的特性。最大变形力测定结果表明，制备所得4种颗粒的力学性能从大到小依次为过氧化钙颗粒、包覆颗粒、共混颗粒、生物炭颗粒。这可能是由于生物炭具有较大的比表面积，孔隙结构丰富，制备所得颗粒结构较松散，力学性能低于结构更致密的过氧化钙颗粒。而生物炭-过氧化钙复合颗粒的力学介于生物炭颗粒和过氧化钙颗粒之间，且包覆颗粒的最大变形力略高于共混颗粒。

图1 共混法和包覆法制备所得生物炭-过氧化钙复合颗粒

表1 制备所得颗粒的比表面积和最大变形力

每克包覆颗粒和共混颗粒在去离子水中氢氧根离子的释放量随时间的变化曲线如图2所示，同时使用与复合颗粒中等组分含量的粉末状CaO2和颗粒状CaO2作为对比。粉末状CaO2加入去离子水后，溶液pH在前20 min迅速上升，释放出大量氢氧根离子。而添加粘结剂造粒后的颗粒状CaO2、生物炭-CaO2共混复合颗粒和包覆颗粒在去离子水中的氢氧根离子释放速率明显减缓，浸泡3 h后，以上3个体系中氢氧根离子释放总量分别为等含量的CaO2粉末氢氧根离子释放量的11.6%、8.9%和0.9%。可见，使用粘结剂造粒处理可有效降低氢氧根离子的释放速率，并减少释放量。且生物炭包覆造粒处理对减少氢氧根离子释放量的效果最显著，可有效缓冲CaO2分解对水溶液pH的影响。

图2 不同颗粒和过氧化钙粉末在去离子水中OH-释放量随时间的变化情况

2.2 复合颗粒对苯甲酸的去除性能

本研究通过序批试验考察1.5 g/L包覆法和共混法制备所得生物炭-过氧化钙复合颗粒，1.2 g/L生物质炭颗粒和0.3 g/L过氧化钙颗粒在不添加亚铁离子(Fe2+)的情况下，体系对100 mg/L苯甲酸的去除情况。结果表明，经过3 h反应后，包覆颗粒、共混颗粒和生物炭颗粒对溶液中苯甲酸的去除率较接近，分别为32.8%、33.1%和31.7%，而过氧化钙颗粒对苯甲酸的去除率仅为0.5%。说明过氧化钙在无Fe2+存在的情况下对苯甲酸的去除性能极低，复合颗粒在该条件下对苯甲酸去除率主要是由生物炭的吸附作用贡献。

进一步通过序批试验分别考察包覆法和共混法制备所得生物炭-过氧化钙复合颗粒在Fe2+存在的情况下对苯甲酸的去除性能，结果如图3a所示。经过3 h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%。在相同反应条件下，与复合颗粒中等组分含量的生物炭颗粒和过氧化钙颗粒对苯甲酸的去除率仅为32.5%和12.9%。这2个单组分体系对苯甲酸的去除率之和为45.4%，显著低于复合颗粒体系中苯甲酸的去除率。可见，将生物炭与过氧化钙复合对苯甲酸的去除具有协同增效的作用，且包覆法制备所得复合颗粒对苯甲酸的去除性能优于共混颗粒。

图3b为在外源Fe2+存在的情况下，添加4种颗粒的苯甲酸溶液pH随反应时间的变化情况。由于在反应过程中，苯甲酸氧化降解成小分子有机酸和过氧化钙分解生成氢氧化钙2个反应均会影响溶液pH，溶液的pH存在一定的波动现象。反应3 h后，复合颗粒体系的溶液pH显著低于过氧化钙颗粒体系，且添加包覆颗粒的溶液pH最低，为4.68。这与2种颗粒在水中的氢氧根离子释放性能测定的试验结果一致。

图3 不同处理苯甲酸去除率和溶液pH随反应时间的变化情况

综合复合颗粒理化性质表征结果，选用包覆法制备所得复合颗粒用于番茄苗水培试验。经过10天培养后，对照CK的水培液pH 6.54，添加苯甲酸胁迫的T1处理组水培液pH 5.70，添加复合颗粒、生物炭颗粒、过氧化钙颗粒的处理水培液分别为pH 6.01、7.16、9.89。添加复合生物炭的水培系统中苯甲酸的去除率可达68.5%。

2.3 不同处理对番茄幼苗生长指标的影响

由表2可知，单独施用苯甲酸的T1处理与CK相比，生物量减少38.46%，根重和茎叶鲜重分别减少53.1%和36.3%，均达差异显著水平。添加生物炭-过氧化钙复合颗粒(T2)、生物炭颗粒(T3)和过氧化钙颗粒(T4)处理的番茄幼苗生物量较T1处理分别增加48.0%、28.2%和6.8%。其中添加生物炭-过氧化钙复合颗粒处理(T2)的番茄植株单颗生物量最接近CK。在根重和茎叶鲜重2个指标上，T2处理分别比T1处理增加83.0%和44.2%，差异达显著水平。说明施加适量的生物炭-过氧化钙复合颗粒有利于缓解苯甲酸对番茄幼苗根部和地上部的抑制作用。添加生物炭颗粒的处理也可一定程度地增加苯甲酸胁迫下番茄植株的根重和茎叶鲜重，但效果不及生物炭-过氧化钙复合颗粒。而添加过氧化钙颗粒的T4处理，与T1处理相比，在根重和茎叶鲜重上差异不显著。

表2 不同处理番茄幼苗平均生物量、根重、茎叶鲜重、株高和根长比较

与对照相比，施用外源苯甲酸后，番茄株高降低了11.5%，差异不显著；而T1处理与CK相比，番茄植株根长下降了32.4%，差异达显著水平。说明100 mg/L的苯甲酸对番茄株高和根长均有抑制作用，且对根长的抑制作用强于对株高的抑制。T2、T3、T4不同缓解措施处理的番茄株高较T1处理分别提高9.5%、6.6%和1.2%，但差异均不显著。在主根长指标上，T2和T3处理均可缓解酚酸对根长的抑制作用，促进幼苗主根长的增加。其中T2处理较T1增加37.3%，差异达显著水平，且T2处理主根长与CK相近。故添加生物炭-过氧化钙复合颗粒有利于缓解苯甲酸对番茄根长的抑制作用。

2.4 不同处理对番茄幼苗生理指标的影响

2.4.1 对番茄幼苗根系活力的影响 根系活力是反映植株吸收功能的综合指标，直接影响着根系的生长、代谢和吸收功能，进而影响地上部的生长发育[21]。从图4a中可以看出，试验浓度下苯甲酸对番茄幼苗根系活力表现出显著抑制作用。而T2～T4处理根系活力分别是T1处理的2.7、2.1和1.2倍，可见3种措施处理对苯甲酸胁迫下根系活力的恢复均有一定作用，其中添加生物炭-过氧化钙复合颗粒处理(T2)的缓解效果最好。

2.4.2 对根系细胞膜相对透性的影响 酚酸胁迫可使植物根系细胞膜遭到破坏，膜透性增大，细胞内的电解质外渗，从而导致浸提液的电导率增大。因此，图4b中T1的细胞膜相对透性显著高于CK。不同缓解措施对番茄幼苗根系细胞膜相对透性的影响差异较大，其中添加生物炭-过氧化钙复合颗粒和生物炭颗粒均可显著缓解酚酸对细胞膜的破坏作用，与T1相比，T2和T3处理的细胞膜相对透性分别降低23.7%和24.0%，差异达显著水平。而加入过氧化钙颗粒(T4)对调节酚酸胁迫下番茄根系细胞膜的相对透性无明显效果。

2.4.3 对番茄幼苗叶片MDA含量的影响 丙二醛(MDA)是植株细胞膜脂过氧化最重要的产物之一。植株体内MDA含量的变化可以反映逆境条件下植物细胞膜脱脂化程度和超氧自由基对组织损伤的严重程度[22]。如图4c所示，与CK对照相比，经酚酸处理后，番茄幼苗叶片中MDA的含量明显提高，增幅达51.4%。3种缓解措施处理与T1处理比较，均可一定程度地减缓酚酸胁迫下MDA含量的增加幅度，其中T2处理组较T1处理MDA含量下降30.3%，且与CK组相比无显著性差异。可见，添加生物炭-过氧化钙复合颗粒可有效缓解苯甲酸胁迫造成的番茄幼苗体内膜质过氧化作用。

图4 不同处理对番茄幼苗根系活力、根系细胞膜相对透性和叶片MDA含量的影响

2.4.4 不同处理对番茄幼苗叶片保护酶活性的影响 与CK相比，本试验所用浓度的苯甲酸胁迫处理组(T1)的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)酶活性均有所降低（图5），表明酚酸的施加使番茄叶片抗氧化酶活力下降，不利于番茄生长发育。与T1处理组相比，各缓解措施处理组的SOD酶活性分别提高了61.0%、49.9%、17.6%，POD酶活性分别提高了45.6%、26.5%、3.4%。其中添加生物炭-过氧化钙颗粒处理的SOD和POD抗氧化酶的活性提高效果最明显，表明施加生物炭-过氧化钙颗粒可以有效地提高酚酸胁迫下番茄叶片的抗氧化酶活性，使植株清除体内活性氧自由基的能力增强，在细胞水平上减轻苯甲酸对植物造成的氧化损伤，缓解酚酸对番茄幼苗的生长胁迫，有利于番茄的生长发育。

图5 不同处理对番茄叶片SOD和POD活性的影响

3 结论

本研究以生物炭、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，并考察其对苯甲酸的去除率。结果表明包覆法可有效缓冲CaO2分解生成的氢氧根离子对溶液pH的影响，从而获得比等质量共混法制备所得复合颗粒更高的苯甲酸去除率。水培试验结果进一步证实，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。本研究所得结果，对研究茄果类蔬菜连作障碍难题具有非常重要的实际价值，也能够为目前农业生产中其他农作物存在的连作障碍问题的解决提供积极的启示。后续将以生物炭-过氧化钙复合颗粒作为连作土壤调理剂，通过盆栽和大田试验，进一步研究其对植株生长和土壤微生物群落结构的调控效应。

4 讨论

4.1 制备方法对复合颗粒苯甲酸去除性能的影响

现阶段，关于生物炭应用于克服连作障碍方面的研究普遍关注施用生物炭对农作物增产抗病、土壤理化性质改善及土壤酶活和微生物群落结构的调控效果[8-11,23-24]，而对生物炭施用后栽培介质中酚酸的去除效果方面的研究还较缺乏。Hosseinzadeh等[25]分别比较了颗粒活性炭吸附、离子树脂交换和臭氧氧化3种方法对莴苣水培营养液中苯甲酸(BA)的去除效果，结果表明3种方法均能有效去除BA，且活性炭吸附对COD的去除率最高(72%)。Wang等[26]通过对比试验，考察施用生物炭对苹果实生苗在连作土壤中生长的影响，在生物炭施用量为80 g/kg的情况下，土壤中总酚酸的去除率达61.2%。从以上少量的研究结果可以看出，生物炭对栽培介质中的酚酸类化感自毒物质具有较好的吸附作用，从而有效克服连作过程中化感作用产生的负面影响。本研究序批试验经过3 h吸附后，1.2 g/L生物质炭颗对100 mg/L苯甲酸的去除率为31.7%，即吸附量为25.4 mg/g。该结果同样表明生物质炭颗粒对苯甲酸具有一定的吸附能力。而将多孔生物炭与过氧化钙耦合，可进一步提高复合材料对苯甲酸的去除性能。同样经过3 h反应后，1.5 g/L共混法和包覆法制备所得生物炭-过氧化钙复合颗粒对100 mg/L苯甲酸的去除率提高为67.0%和82.6%。

在无Fe2+存在的情况下，共混法和包覆法制备所得生物炭-过氧化钙复合颗粒对苯甲酸的去除率与等组分含量的生物炭颗粒对苯甲酸的去除率无明显差别。而当体系中存在Fe2+时（图3a），3 h反应后，包覆颗粒和复合颗粒对苯甲酸去除率与无Fe2+的体系相比分别提高了49.8%和33.9%。可见，2种不同方法制备所得的复合颗粒对苯甲酸的吸附性能相近，而Fenton氧化降解性能存在较大差异，其中，包覆法制备所得颗粒在本研究所设置的试验条件下表现出更高的类Fenton催化活性。由于Fenton氧化反应活性极大程度受到溶液pH的影响，已有研究表明Fenton反应在溶液pH 2.0～4.0具有最佳反应活性[27]。由于H2O2在pH较高的环境中易分解成水和氧气，大幅减少·OH的产生量，因此随着pH升高，Fenton反应活性会逐渐下降[28]。而生物炭包覆处理可有效缓冲过氧化钙分解生成的氢氧根离子对溶液pH的影响，从而使添加包覆颗粒的体系pH低于添加复合颗粒体系的pH（图3b），在相同反应条件下，反应体系pH越接近Fenton反应最适pH范围，意味着体系可保持更高的反应活性。这也正是添加包覆颗粒的体系可获得最高苯甲酸去除率的原因。

4.2 生物炭-过氧化钙缓解番茄幼苗酚酸胁迫的作用机制

试验所用浓度的苯甲酸对番茄生物量、根重、茎叶鲜重、株高和根长等生长指标均表现出明显的抑制作用。与空白对照相比，施用苯甲酸的处理的番茄幼苗的根系细胞膜相对透性、叶片MDA含量均显著升高，根系活力、叶片SOD和POD酶活性显著降低。本研究结果与已有的研究报道相似。顾欣等[20]在研究中均观察到高浓度酚酸胁迫下，黄瓜植株生长发育受到抑制，且对地下部的抑制作用强于地上部。高志华等[29]研究发现根系分泌物会显著抑制草莓生长，使SOD活性下降，MDA含量增加，细胞膜透性升高，根系活力降低。张恩平等[30]的研究表明，苯甲酸和肉桂酸的施用均会促进番茄幼苗根部MDA的合成，并打破了番茄根部保护酶系统原有的平衡，造成了根系的膜质过氧化。这主要是由于酚酸类化感物质可引发植物体内活性氧自由基的大量生成，并对维持活性氧代谢平衡的抗氧化酶活性具有抑制作用，导致自由基产生与清除之间的平衡被打破。而细胞膜结构中的多不饱和脂肪酸对过氧化过程很敏感，易在活性氧的攻击下发生过氧化，造成细胞膜结构和功能的损伤，细胞膜透性增强，选择穿透能力降低，严重影响植物根系对营养物质的吸收[31-32]。

王艳芳等[33]研究表明，在平邑甜茶幼苗水培体系中加入0.5%的生物炭，可有效降低酚酸胁迫下幼苗叶片中MDA含量的增加幅度，并使幼苗叶片SOD、POD和CAT活性分别比对羟基苯甲酸胁迫处理提高55.5%、44.7%和18.6%，研究推测这种缓解效应主要归因于生物炭可通过吸附作用降低水培液中酚酸的有害浓度。本试验条件下，添加生物炭颗粒和生物炭-过氧化钙复合颗粒，对苯甲酸胁迫下番茄幼苗的各生长指标均有一定的提升作用，根系活力和抗氧化酶活性也明显提高，且细胞膜相对透性和叶片MDA含量的升高幅度明显下降。其中添加生物炭-过氧化钙复合颗粒的处理对缓解番茄根系化感胁迫效应的作用效果要优于生物炭颗粒。试验结果表明，施用生物炭颗粒和生物炭-过氧化钙复合颗粒可使番茄幼苗水培液中苯甲酸的去除率达26.4%和68.5%。由此可见，对比生物炭颗粒，本研究制备所得生物炭-过氧化钙复合颗粒对酚酸类化感物质具有更高的去除性能。并有效提高酚酸胁迫下植株的抗氧化酶活性，缓解膜脂过氧化作用对根系细胞膜结构的损伤，在细胞水平上缓解苯甲酸对植株造成的胁迫作用。