近日,湖南省農業科學院蔬菜研究所農用微生物團隊在Science of the Total Environment(2篇,top一區,IF:7.9)、Applied Microbiology and Biotechnology(1篇,top二區,IF:4.8)、農業生態環境學報(1篇)等環境生態領域國內外期刊連續發表多篇研究論文,揭示了土壤強還原滅菌技術(RSD)修復土壤鎘污染的機理,為蔬菜、花卉及中藥材等經濟作物安全生產提供一種新思路。
RSD是目前國內外廣泛應用于經濟作物土壤消毒、土壤質量改良等工作的一種技術,具有廣譜殺菌性,能有效提升土壤養分、改良土壤結構。在該研究中,通過向鎘污染土壤中添加不同有機物料后覆膜實施RSD處理,并對土壤理化性質、微生物群落結構組成、代謝物組成及鎘不同形態組分變化進行了分析。研究發現, RSD處理后土壤中與鎘形態轉化的優勢菌門(e.g., Fe(III)-reducing bacteria, Bacillus, Fervidicella, Desulfitobacterium, Geobacter)大量富集,甘油磷脂和鞘脂兩種脂質代謝物的含量顯著增加,與脂質代謝相關的酶也表現出明顯增強,且土壤中可交換組分鎘含量與甘油磷脂和鞘脂含量呈顯著負相關。多種證據表明,RSD處理中功能菌群的富集和關鍵脂質代謝物的產生有利于土壤中鎘從活性態向非活性態的穩定轉化。
RSD技術也可以在一定程度上將鎘污染土壤及其生產的農產品鎘含量控制在安全范圍以內。田間驗證試驗中RSD處理使土壤鎘的生物有效性顯著降低。RSD處理過的土壤可交換態鎘含量較對照降低了37%,處理過的土壤中種植的四種作物(紅莧菜、葉甘薯、絲瓜和豇豆)可食用部位中鎘的積累量較對照下降了46%、74%、72%和76%。
此外,該團隊在江蘇鹽城,湖南長沙、湘潭、株洲,云南昆明等地特有經濟作物土壤中開展了RSD技術修復土壤鎘污染的治理應用,并取得了較好效果。團隊在上述工作基礎上進一步篩選了20余種降鎘微生物,構建多個降鎘功能微生物菌群,并開發出相關產品配方,為下一步產品研發及應用奠定了較好基礎。圍繞經濟作物健康土壤構建,該團隊近兩年已發表相關研究論文7篇,授權發明專利6項,發布地方標準2項。