近日，北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所在土壤科学领域影响因子排名第一Biochar（IF=13.1）期刊上发表题为“Biodegradable microplastics coupled with biochar enhance Cd chelation and reduce Cd accumulation in Chinese cabbage”的研究论文。该研究以白菜为模式植物，结合根际代谢组学和微生物群落结构分析方法在镉（Cd）污染的土壤中探究了典型可生物降解微塑料耦合不同类型生物炭（BC）后对植物生长及Cd累积的影响机理。
当前农业生产中采用生物炭修复Cd污染土壤，但土壤中常伴有微塑料复合污染。微塑料是土壤中的新污染物，能够加剧Cd的移动。但BC 与微塑料耦合后对Cd的环境行为知之甚少。因此，本研究在Cd中度污染土壤中，探究了甘蔗渣（SBC）、咖啡壳（CBC）、油菜秸秆（RSBC）3种BC与聚乳酸（PLA）可降解微塑料耦合后对白菜生长特性、根际土壤代谢组学特征、细菌群落结构、Cd累积的影响。
研究结果表明，BC-PLA耦合不利于植物生长（光合作用降低），但能降低白菜中Cd的累积效应（8%-42%），其中SBC-PLA的影响最显著。SBC-PLA与单一SBC处理相比，根系、地上部中Cd的累积降幅分别为47%、22%（P＜0.05）。PLA的添加提高土壤有机质、溶解性有机碳、总氮含量，降低有效磷、速效钾含量，对根际有效态Cd含量无显著影响。根际代谢物分析表明BC中PLA的添加促进环烯醚萜类有机化合物（Gardenoside、Aucubin、Deoxyloganic acid）、螯合剂（Malic acid）的形成，同时提高尿素循环（Citrulline），通过增强与Cd离子的螯合作用是降低白菜根系对Cd吸收的关键机制。微生物结构分析也进一步表明BC-PLA能够驱动有机碳、氮对Cd的螯合作用。本研究为微塑料的风险评估提供了新的见解，也为提高BC阻控植物对Cd累积提供了新的思路。
资环所赵萌助理研究员和邹国元研究员为论文共同第一作者，云南省曲靖市农业环境保护监测站李聪平高级农艺师和资环所陈延华高级农艺师为论文共同通讯作者。该研究得到北京市农林科学院青年基金（QNJJ202429）、北京市农林科学院科技创新能力建设专项（KJCX20240506）、国家现代农业产业技术体系（CARS-02-23）的资助。
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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
