近日,我校食品與生物工程學院食品科學團隊教師龔志蓮在國際Top一區(qū)學術(shù)期刊《Journal of Hazardous materials》 (Q1, IF: 12.2)發(fā)表題為“Efficient cadmium-resistant plant growth-promoting bacteria loaded on pig bone biochar has higher efficiency in reducing cadmium phytoavailability and improving maize performance than on rice husk biochar”的研究論文。龔志蓮教師為該論文的第一作者及通訊作者, 2021級碩士研究生劉路情為該論文的共同第一作者,西華大學為第一通訊單位,唐潔教授等團隊老師為本研究工作提供了重要指導和幫助。
為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量,農(nóng)藥化肥被大量施用,從而導致土壤板結(jié)、重金屬污染等一系列生態(tài)環(huán)境問題。其中,鎘污染嚴重影響農(nóng)作物的生長發(fā)育和農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)安全,從而威脅到人體健康。玉米是我國三大糧食作物之一,也是重金屬鎘的富集作物。因此,探究鎘污染土壤玉米種植過程中,減少農(nóng)藥化肥的施用,降低鎘的生物利用度,促進玉米的生長發(fā)育成了亟待解決的問題。
耐鎘植物促生菌(PGPB)的應用被認為是鎘污染土壤綠色農(nóng)業(yè)的新技術(shù)。但是,依然面臨高效耐鎘植物促生菌資源短缺、存活率和活性低等問題。因此,亟需挖掘更多的耐鎘植物促生菌資源,探尋提高其存活率和活性的方法。
無氧或限氧條件下高溫熱解的農(nóng)作物秸稈、稻殼、動物骨頭等農(nóng)業(yè)廢棄物制成的生物炭,不僅營養(yǎng)元素豐富,而且可為微生物提供營養(yǎng)和棲息的場所,是功能微生物的良好載體。目前,關(guān)于骨生物炭負載耐鎘植物促生菌復合材料在鎘污染土壤綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用研究還比較少,其對種植系統(tǒng)土壤和作物等不同受體重金屬鎘的遷移轉(zhuǎn)換、作物的生長發(fā)育和鎘的吸收等的影響還不清楚。因此,本研究從川西干熱河谷鉛鋅礦區(qū)優(yōu)勢植物圓錐山螞蝗根際土中篩選出高效耐鎘植物促生菌,并負載到稻殼和豬骨生物炭,應用于鎘污染土壤玉米的種植,探究相較于稻殼生物炭負載耐鎘植物促生菌,豬骨生物炭負載耐鎘植物促生菌對降低鎘的生物有效性和促進玉米生長發(fā)育的效能和機制。本研究可為鎘污染土壤玉米綠色生產(chǎn)技術(shù)探索提供參考。

亮點:
(1)從川西干熱河谷鉛鋅礦區(qū)圓錐山螞蟥植物根際土中分離出多株高效耐鎘植物促生菌。
(2)相較于稻殼生物炭,豬骨生物炭能更有效地為耐鎘植物促生菌提供營養(yǎng)和棲息地。
(3)耐鎘植物促生菌負載豬骨生物炭能更有效地降低鎘的生物有效性,促進玉米生長。
圖文賞析:

圓錐山螞蝗植物根際耐鎘植物促生菌促生能力和固鎘效率

稻殼生物炭(RHB)、豬骨生物炭(PBB)、耐鎘植物促生菌(M)、耐鎘植物促生菌負載稻殼生物炭(RHB)和耐鎘植物促生菌負載豬骨生物炭(PBB)五種材料的電鏡掃描圖、傅里葉紅外和能譜掃描圖

玉米盆栽實驗不同處理組土壤酶活性、土壤養(yǎng)分和土壤有效鎘含量

不同處理組玉米葉片丙二醛含量和抗氧化酶活性和玉米對鎘的吸收

玉米生物量、葉片葉綠素含量、抗氧化酶活性和丙二醛等含量主成分分析和皮爾森相關(guān)分析

鎘污染農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)PBBM減少生物有效鎘,促進玉米生長發(fā)育原理圖

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