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我国约六分之一耕地受重金属污染，其中镉（Cd）污染最为普遍。研究人员针对轻度 Cd 污染土壤，开展沼渣堆肥、化肥及二者与生物炭联合施用对植物 - 土壤系统影响的研究。结果显示联合施用可促进重金属固定、植物生长并减少其在植物中的积累，为污染土壤修复提供新思路。
在广袤的华夏大地上，农业生产至关重要，为人们提供着丰富的粮食。然而，一份令人忧心的调查结果出现了：约六分之一、总计 2000 万公顷的农业耕地，被镉（Cd）、铅（Pb）等重金属污染，其中 Cd 污染最为常见。Cd 污染就像土壤中的 “慢性毒药”，不仅会破坏土壤的正常功能，让土壤逐渐 “生病” 退化，还会悄无声息地潜入农作物中。轻度 Cd 污染时，农作物表面上看似正常生长，可一旦人们长期食用这些被污染的作物，就可能引发骨质疏松、肾脏受损甚至患上癌症等严重疾病。
以往针对重度污染土壤的修复方法，比如使用石灰、沸石等固定剂，虽然能快速降低 Cd 的生物有效性，但长期使用会带来土壤板结、养分失衡等问题，还不能与农作物种植同时进行。化学肥料虽能促进植物生长，却会导致土壤酸化，让 Cd 更容易溶解，不利于土壤修复。生物炭虽有不错的环境兼容性，能固定 Cd，可它的施肥效果有限，难以在贫瘠土壤中同时实现土壤修复和促进植物生长。沼渣堆肥作为有机肥料，本可成为解决问题的 “良方”，但生物炭与化学或有机肥料联合对轻度 Cd 污染土壤的影响却鲜为人知。
为了攻克这些难题，来自国内的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们以小白菜为研究对象，系统探究了秸秆沼渣堆肥、化肥单独使用，以及它们与生物炭联合使用，对轻度 Cd 污染土壤中植物 - 土壤系统内 Cd 分布和胁迫的影响。研究结果令人振奋，该研究为实现土壤修复与植物栽培协同发展的技术提供了方向，也为农业废弃物的资源利用和污染土壤的生态友好型修复带来了新的希望，相关成果发表在《Biochemical Engineering Journal》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从位于废弃煤矿下游的农田采集土壤样本，该农田因受煤矿废水污染，土壤存在 Cd 污染问题。然后，采用五点法在 0 - 20cm 深度采集土样，经过风干、去除杂质后备用。接着，设置不同的处理组，包括对照组、沼渣堆肥组、化肥组以及沼渣堆肥与生物炭联合组（OFB 组）等，进行盆栽实验，以此观察不同处理下植物生长、土壤重金属分布及土壤微生物群落的变化情况 。
下面来详细看看研究结果：
- 土壤中 Cd 形态的变化：土壤中重金属的不同形态对植物吸收的影响差异很大。其中，弱酸提取态（F1）活性最高，对环境和生物体威胁最大；可还原态（F2）在厌氧环境中容易被还原和再次提取；氧化态（F3）危害相对较小。研究发现，OFB 组中氧化态和残渣态 Cd 含量相比对照组分别增加了 14.90% 和 17.60%。这表明沼渣堆肥与生物炭联合施用能有效促进土壤中 Cd 向更稳定的形态转化，降低其生物有效性，减少植物对 Cd 的吸收风险。
- 植物生长和重金属积累情况：OFB 组小白菜的生物量比对照组高出 384%，而 Cd 含量却比对照组降低了 57.90%。这充分说明沼渣堆肥与生物炭联合施用不仅能显著促进植物生长，还能大幅减少植物体内的重金属积累，提高农作物的产量和安全性。
- 土壤性质和微生物群落的改变：向土壤中添加沼渣堆肥后，土壤中的有机质、全氮、全磷、全钾含量以及电导率（EC）都有所增加（p < 0.05）。同时，有益微生物如芽孢杆菌（Bacillus）、未分类的海洋放线菌目（norank__f__norank__o___Actinomarinales）、金黄杆菌属（Chryseolinea）、糖单孢菌属（Saccharomonospora）、假单胞菌属（Pseudomonas）和未分类的 BIrii41 科（norank__f__BIrii41）的相对丰度也有所提高。这意味着沼渣堆肥能够改善土壤肥力，为植物生长提供更有利的土壤环境，增强土壤生态系统的稳定性。而生物炭在减少重金属向植物迁移方面发挥了重要作用，与沼渣堆肥协同，共同实现了对土壤和植物的积极影响。
综合研究结果，沼渣堆肥与生物炭联合施用在轻度 Cd 污染土壤修复中表现出色。一方面，它促进了土壤中重金属的固定，降低了 Cd 的生物有效性，减少了植物对重金属的吸收；另一方面，增加了土壤肥力，改善了土壤微生物群落结构，为植物生长创造了良好的土壤环境，显著提高了植物的生物量。这一研究成果为镉污染土壤的可持续管理以及沼渣堆肥的应用提供了重要的理论依据和实践指导，对推动农业绿色发展、保障农产品质量安全意义非凡。未来，有望基于此研究进一步优化土壤修复和植物栽培技术，为解决更多污染土壤问题贡献力量。
