近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所在土壤科學(xué)領(lǐng)域影響因子排名第一Biochar（IF=13.1）期刊上發(fā)表題為“Biodegradable microplastics coupled with biochar enhance Cd chelation and reduce Cd accumulation in Chinese cabbage”的研究論文。該研究以白菜為模式植物，結(jié)合根際代謝組學(xué)和微生物群落結(jié)構(gòu)分析方法在鎘（Cd）污染的土壤中探究了典型可生物降解微塑料耦合不同類型生物炭（BC）后對植物生長及Cd累積的影響機理。
當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用生物炭修復(fù)Cd污染土壤，但土壤中常伴有微塑料復(fù)合污染。微塑料是土壤中的新污染物，能夠加劇Cd的移動。但BC 與微塑料耦合后對Cd的環(huán)境行為知之甚少。因此，本研究在Cd中度污染土壤中，探究了甘蔗渣（SBC）、咖啡殼（CBC）、油菜秸稈（RSBC）3種BC與聚乳酸（PLA）可降解微塑料耦合后對白菜生長特性、根際土壤代謝組學(xué)特征、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、Cd累積的影響。
研究結(jié)果表明，BC-PLA耦合不利于植物生長（光合作用降低），但能降低白菜中Cd的累積效應(yīng)（8%-42%），其中SBC-PLA的影響最顯著。SBC-PLA與單一SBC處理相比，根系、地上部中Cd的累積降幅分別為47%、22%（P＜0.05）。PLA的添加提高土壤有機質(zhì)、溶解性有機碳、總氮含量，降低有效磷、速效鉀含量，對根際有效態(tài)Cd含量無顯著影響。根際代謝物分析表明BC中PLA的添加促進(jìn)環(huán)烯醚萜類有機化合物（Gardenoside、Aucubin、Deoxyloganic acid）、螯合劑（Malic acid）的形成，同時提高尿素循環(huán)（Citrulline），通過增強與Cd離子的螯合作用是降低白菜根系對Cd吸收的關(guān)鍵機制。微生物結(jié)構(gòu)分析也進(jìn)一步表明BC-PLA能夠驅(qū)動有機碳、氮對Cd的螯合作用。本研究為微塑料的風(fēng)險評估提供了新的見解，也為提高BC阻控植物對Cd累積提供了新的思路。
資環(huán)所趙萌助理研究員和鄒國元研究員為論文共同第一作者，云南省曲靖市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站李聰平高級農(nóng)藝師和資環(huán)所陳延華高級農(nóng)藝師為論文共同通訊作者。該研究得到北京市農(nóng)林科學(xué)院青年基金（QNJJ202429）、北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項（KJCX20240506）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-23）的資助。
原文鏈接
https://link.springer.com/article/10.1007/s42773-024-00418-y?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20250212&utm_content=10.1007/s42773-024-00418-y
日期：2025-02-19
當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用生物炭修復(fù)Cd污染土壤，但土壤中常伴有微塑料復(fù)合污染。微塑料是土壤中的新污染物，能夠加劇Cd的移動。但BC 與微塑料耦合后對Cd的環(huán)境行為知之甚少。因此，本研究在Cd中度污染土壤中，探究了甘蔗渣（SBC）、咖啡殼（CBC）、油菜秸稈（RSBC）3種BC與聚乳酸（PLA）可降解微塑料耦合后對白菜生長特性、根際土壤代謝組學(xué)特征、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、Cd累積的影響。
研究結(jié)果表明，BC-PLA耦合不利于植物生長（光合作用降低），但能降低白菜中Cd的累積效應(yīng)（8%-42%），其中SBC-PLA的影響最顯著。SBC-PLA與單一SBC處理相比，根系、地上部中Cd的累積降幅分別為47%、22%（P＜0.05）。PLA的添加提高土壤有機質(zhì)、溶解性有機碳、總氮含量，降低有效磷、速效鉀含量，對根際有效態(tài)Cd含量無顯著影響。根際代謝物分析表明BC中PLA的添加促進(jìn)環(huán)烯醚萜類有機化合物（Gardenoside、Aucubin、Deoxyloganic acid）、螯合劑（Malic acid）的形成，同時提高尿素循環(huán)（Citrulline），通過增強與Cd離子的螯合作用是降低白菜根系對Cd吸收的關(guān)鍵機制。微生物結(jié)構(gòu)分析也進(jìn)一步表明BC-PLA能夠驅(qū)動有機碳、氮對Cd的螯合作用。本研究為微塑料的風(fēng)險評估提供了新的見解，也為提高BC阻控植物對Cd累積提供了新的思路。
資環(huán)所趙萌助理研究員和鄒國元研究員為論文共同第一作者，云南省曲靖市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站李聰平高級農(nóng)藝師和資環(huán)所陳延華高級農(nóng)藝師為論文共同通訊作者。該研究得到北京市農(nóng)林科學(xué)院青年基金（QNJJ202429）、北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項（KJCX20240506）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-23）的資助。
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日期：2025-02-19
