成都生物所在镉污染稻田土壤生物修复的研究中取得进展
镉作为重金属污染的主要来源之一,具有较强的化学毒性,易积累在水稻及其他农作物中,对食物安全和人体健康造成巨大的危害。目前,我国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总耕地面积的1/5,其中镉污染耕地达1133万hm2。于此可见土壤镉污染治理的紧迫性。大部分微生物对镉几乎没有抗性,细胞结构容易受到镉毒性的破坏,所以土壤镉污染也会对当地微生物群落造成巨大的迫害,严重影响土壤微生态系统。近年来,生物修复由于费用低、效果好,对环境友好等特点逐渐成为研究热点。
针对稻田土壤镉污染的问题,中国科学院成都生物研究所李大平课题组成员李玲娟在模拟的水稻种植环境下,分别添加了一株由实验室分离的具有镉耐受性且具有降低镉毒性潜力的假单胞菌(Pseudomonas alcaliphila)和油棕纤维制成的生物炭,分析不同添加剂对镉污染水稻土修复的效率及土壤微生物群落的变化。结果表明,添加假单胞菌促进了镉形态的转化,减少了30%可交换态镉,降低了镉的生物毒性。假单胞菌的丰度随着培养时间的增加显著降低,表明假单胞菌的添加不会造成生物入侵,危害当地的生物安全。添加生物炭也使可交换态镉镉降低了18%。在生物修复过程中,土壤微生物群落在不同时间具有显著差异。添加假单胞菌和生物炭均增加了微生物群落的Alpha多样性,促进了群落的功能冗余性;降低了微生物群落间的变异,促进了微生物群落的稳定性和对镉的抗性。并且两种添加剂均能促进微生物群落间的决定性过程,提高微生物潜在互作的结构化水平。该研究为镉污染稻田土壤的修复提供了新方法。
本研究得到了国家重点研发计划(2016YFD0800702)、四川省重点研发计划(2017SZ0184)等项目的支持。相关科研成果“Effects of Pseudomonas chenduensis and biochar on cadmium availability and microbial community in the paddy soil”发表在Science of the Total Environment 期刊上。