Adsorp. Sci. Technol丨硅肥和生物炭修复下重金属污染土壤的群落结构

论文内容

研究背景：

重金属污染是一种常见的环境问题，对周边生态环境和人类健康产生了严重的负面影响。人类生产活动(如施用农肥、化工制造、采矿等)是土壤中重金属积累的主要因素。我国约10%的农田受到不同种类、不同水平的重金属污染。土壤重金属污染日益严重，使得政府无法承受失去更多耕地的风险。必须采取有效措施修复受重金属污染的土壤，恢复其功能。

为了解决重金属污染问题，大量的修复策略被广泛应用。选择和改进修复技术和材料是当务之急，因为有些修复技术和材料对土壤质量具有潜在的危害或成本高昂。硅(Si)是土壤中含量最丰富的元素之一，可作为肥料和土壤改良剂。硅肥是一种以硅酸钙为基料的弱碱性、弱酸溶性玻璃肥。目前，我国生产和使用的硅肥主要有两种类型:合成硅肥和各种工业固体废弃物加工而成的硅肥。硅肥在修复重金属污染、提高农业生产和作物产量方面已被广泛证明是有效的。研究表明，施硅降低了土壤中重金属的生物有效性及其对植物的胁迫。

研究内容:

本研究旨在研究添加硅肥和生物炭后重金属污染土壤的理化特征、重金属有效性及微生物群落动态。采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法提取并测定重金属的有效性。分别采用定量PCR和磷脂脂肪酸(PLFAs)检测微生物群落的丰度和结构。本研究将加深对硅肥和生物炭对重金属污染土壤理化性质、重金属有效态和微生物群落动态影响的生物学认识。

结果表明，第一，添加硅肥后，对土壤EC的影响不显著，添加生物炭后显著增加(P <0.05)。处理D在0 ~ 100 D期间EC值的下降可能是由于矿质盐沉积的生物炭增加所致。施硅后，土壤中NO3—N显著高于NH4+-N，说明施硅促进了土壤有机氮的保持，施用生物炭对土壤TOC有显著影响。TOC含量的增加可能是由于土壤微生物群落的分泌分解或有机化合物的分解所致。第二，添加生物炭和硅肥显著改变了土壤中重金属的有效形态，其中一个重要原因可能是土壤pH值的增加。其中土壤中重金属的有效形态分析是评价重金属毒性的重要指标，而土壤中重金属的毒性取决于土壤的pH值。添加生物炭和硅肥后，土壤pH值升高，重金属钝化是导致土壤重金属生物有效性下降的主要原因。第三，添加硅肥和生物炭对细菌活性有显著的促进作用。

研究结论：

添加硅肥和生物炭后，土壤中重金属Cd和Zn的毒性水平发生了显著变化。生物炭的添加显著改变了pH、EC和TOC，硅肥促进了有机氮的保存。重金属毒性水平与ph值显著相关。硅肥的添加及其与生物炭的结合增加了细菌群落丰度。所有添加剂对真菌群落丰度影响不大。PLFA分析表明，添加生物炭显著改变了土壤微生物组成。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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