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資環(huán)所在改良劑調(diào)控土壤-水稻系統(tǒng)內(nèi)鎘運(yùn)移機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展
近日，資環(huán)所農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與污染防治研究室在國際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment（中科院一區(qū)TOP，IF=9.8）發(fā)表題為“Soil amendments alter cadmium distribution and bacterial community structure in paddy soils”的學(xué)術(shù)論文。資環(huán)所李奇博士為論文第一作者，李義純副研究員為論文通訊作者。
稻田系統(tǒng)中重金屬遷移與生物轉(zhuǎn)化是當(dāng)前生物地球化學(xué)研究中的前沿科學(xué)問題。改良劑制約土壤中的重金屬向作物遷移與累積，發(fā)揮著重金屬污染農(nóng)田安全利用與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提升的巨大潛力。農(nóng)田重金屬污染防治技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)探究了礦物型、有機(jī)型和微生物型三種土壤改良劑影響土壤-水稻系統(tǒng)內(nèi)鎘運(yùn)移的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，改良劑施用能夠促進(jìn)鎘從不穩(wěn)定形態(tài)向穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而降低土壤中鎘的植物有效性和減少糙米鎘含量。然而，改良劑的固鎘機(jī)制會(huì)因其類型不同而出現(xiàn)差異。本研究證實(shí)，礦物型、有機(jī)型和微生物型改良劑分別主要通過提高土壤陽離子交換量、增加植物源有機(jī)碳和增強(qiáng)有機(jī)碳的復(fù)雜性與Firmicutes、Bacteroidota豐度來降低土壤中鎘的植物有效性。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)鐵氧化物和有機(jī)碳的耦合可能是改良劑影響土壤鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化的重要機(jī)制，pH、陽離子交換量和Bacteroidota豐度則是調(diào)控糙米鎘累積的關(guān)鍵環(huán)境因子。因此，通過提高土壤pH、陽離子交換量、有機(jī)碳組分、絡(luò)合鐵含量和Bacteroidota豐度，可以有效促進(jìn)土壤中的鎘向有機(jī)結(jié)合態(tài)、晶質(zhì)鐵結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化而降低土壤中鎘的植物有效性。以上研究的成果將為后期重金屬阻控型肥料研發(fā)及大范圍應(yīng)用與推廣提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)對我國重金屬污染農(nóng)田安全利用提供新的解決思路。
以上研究得到國家自然科學(xué)基金（42107037）、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院“青年副研究員”項(xiàng)目（R2023PY-QF003）、廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2022A1515011797）、廣州市科協(xié)青年科技人才托舉工程（QT-2023-043）等項(xiàng)目資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171399
