生物炭和硫通过改变镉的形态来降低水稻中镉的毒性：土壤有机质、有机酸和微生物的作用

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Biochar and Sulfur Reduce Cadmium Toxicity in Rice by Altering Cadmium Speciation: Roles of Soil DOC, Organic Acids, and Microorganisms

该研究通过盆栽实验探究生物炭与硫复合施用对镉（Cd）污染水稻土壤微环境的影响，发现其能显著降低土壤溶解有机碳（DOC）含量，促进Cd向更稳定的残存形态转化（从30.12%增至39.31%），并通过有机酸积累及Chloroflexi等菌群富集增强Cd固定。

　　

摘要

目的

本研究旨在探讨生物炭和硫在镉（Cd）污染的稻田土壤根际微环境中的联合应用效果。

方法

采用盆栽实验，设置了BC-S处理组（即0.75%生物炭与60 mg/kg硫的联合施用）。分析内容包括测量土壤pH值和溶解有机碳（DOC）含量，通过顺序提取方法确定镉的存在形式，利用非靶向代谢组学技术检测根际土壤中的代谢物，并通过16S rRNA测序分析细菌群落结构。

结果

BC-S处理显著降低了土壤中的DOC含量。该处理显著影响了镉的形态分布，减少了与Fe–Mn氧化物结合的镉的比例，同时增加了镉向更稳定残余形式的转化（从30.12%增加到39.31%）。BC-S处理组中有机酸及其衍生物的积累量显著增加，这可能增强了镉的固定作用。此外，与镉固定密切相关的关键细菌类群（如Chloroflexi门以及Mycobacterium属和Tundrisphaera属）的相对丰度也显著增加。

结论

生物炭和硫的联合应用有效降低了稻田土壤中镉的生物可利用性和毒性。这种修复作用是通过协同机制实现的，包括调节土壤中的DOC含量、促进有益有机酸的产生以及富集特定的功能性微生物，这些因素共同作用将镉转化为生物可利用性较低且更稳定的形式。

图形摘要

目的

本研究旨在探讨生物炭和硫在镉（Cd）污染的稻田土壤根际微环境中的联合应用效果。

方法

采用盆栽实验，设置了BC-S处理组（即0.75%生物炭与60 mg/kg硫的联合施用）。分析内容包括测量土壤pH值和溶解有机碳（DOC）含量，通过顺序提取方法确定镉的存在形式，利用非靶向代谢组学技术检测根际土壤中的代谢物，并通过16S rRNA测序分析细菌群落结构。

结果

BC-S处理显著降低了土壤中的DOC含量。该处理显著影响了镉的形态分布，减少了与Fe–Mn氧化物结合的镉的比例，同时增加了镉向更稳定残余形式的转化（从30.12%增加到39.31%）。BC-S处理组中有机酸及其衍生物的积累量显著增加，这可能增强了镉的固定作用。此外，与镉固定密切相关的关键细菌类群（如Chloroflexi门以及Mycobacterium属和Tundrisphaera属）的相对丰度也显著增加。

结论

生物炭和硫的联合应用有效降低了稻田土壤中镉的生物可利用性和毒性。这种修复作用是通过协同机制实现的，包括调节土壤中的DOC含量、促进有益有机酸的产生以及富集特定的功能性微生物，这些因素共同作用将镉转化为生物可利用性较低且更稳定的形式。

图形摘要