铁锰改性生物炭对水稻镉吸收和土壤微生物群落的影响

来源：中国环境科学杂志2024年第4期北京时间：

作者：王德正, 谭文韬, 曾鹏, 马兰心, 周航, 辜娇峰, 廖柏寒

单位：中南林业科技大学环境科学与工程学院, 湖南 长沙 410004

摘要：通过盆栽试验,研究铁锰改性生物炭(BCFM)对水稻Cd吸收和土壤微生物群落结构的影响.结果表明,BCFM可有效降低水稻对Cd的吸收,改变土壤微生物群落结构.与对照相比,添加0.5~2g/kg BCFM后土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤总Fe和总Mn无显著变化;而添加4g/kg BCFM后,土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤总Fe和Mn含量分别显著(P<0.05)提高了13.6%、13.58%、5.0%和12.1%,同时土壤中有效态Cd含量显著(P<0.05)降低67.9%,且水稻茎、叶和糙米中Cd含量分别显著(P<0.05)降低74.3%、44.9%和84.9%.添加BCFM后,水稻根际土壤Firmicutes、Proteobacteria等门水平物种的相对丰度提高,而Bacteroidota、Patescibacteria、Desulfobacterota和Nitrospirae等门水平物种的相对丰度降低.热图分析结果表明,BCFM可提高水稻根际土壤中Bacillus、Citrifermentans、Geobacter、Desulfovibrio等参与铁锰氧化还原和硫酸盐还原细菌的相对丰度.RDA和网络分析表明,BCFM可通过影响土壤总Fe、有机质含量和Cd的生物有效性来改变土壤微生物群落结构,促进土壤细菌间的正交互作用.因此,BCFM可作为一种有效的、生态安全的钝化剂用于Cd污染农田土壤修复.

关键词：铁锰改性生物炭,水稻,Cd吸收,微生物群落结构,铁锰氧化还原菌

基金资助：国家自然科学基金青年基金资助项目(42207008);国家重点研发计划项目(2022YFD1700104-1)