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农业土壤多金属污染威胁小麦品质。研究人员开展牛粪（CD）和牛粪生物炭（CDB）对污染土壤中重金属（HM）吸收及小麦微生物多样性影响的研究。结果显示，二者能降低土壤 Cd/Zn 比，减少小麦对 Cd 的吸收。该研究为土壤修复提供新思路。
在农业生产中，小麦作为全球约一半人口的主食，其重要性不言而喻。然而，如今小麦的品质和安全却面临着诸多严峻挑战。随着工业化进程的加快，大量未经处理的污水被用于灌溉农田，其中含有的重金属等污染物不断在土壤中累积。与此同时，土壤污染问题日益严重，据调查，我国受污染的耕地面积超过 2000 万公顷，多金属污染直接影响了土壤质量，抑制了小麦根、茎、叶的生长，降低了作物产量，还导致重金属在小麦中积累，威胁食品安全。在这样的背景下，探索有效的技术手段来减轻重金属污染对农田土壤、作物和人类健康的不利影响迫在眉睫。
为了解决这些问题，国内研究人员开展了一项关于利用牛粪（CD）和牛粪生物炭（CDB）修复多金属污染土壤的研究，该研究成果发表在《Environmental Technology 》上。研究旨在探究 CD 和 CDB 对小麦植株中重金属（HM）含量、土壤中 HM 分布模式、土壤理化性质和酶活性以及根际土壤微生物群落的影响。
研究人员采用了多种技术方法。首先，他们采集了河南济源某工业园区附近农田 0 - 20cm 深度的表层土壤，以及甘肃华瑞农业公司提供的牛粪，通过一系列处理后进行盆栽实验。实验设置了不同的处理组，包括对照组（CK）以及添加不同浓度 CD 和 CDB 的处理组。实验结束后，采集小麦植株和土壤样本，将小麦分为根、茎、叶、籽粒四部分进行处理，土壤样本则用于不同分析。在实验室分析中，利用多种方法测定土壤的 pH、总氮（TN）、阳离子交换容量（CEC）等理化性质，以及土壤和植株中重金属的含量和形态。此外，还通过宏基因组学分析根际土壤微生物群落，利用多种软件对数据进行处理和分析 。
研究结果如下：
- 小麦各部位重金属含量：与对照组相比，施加 CD 和 CDB 对小麦籽粒中 Cu、Zn、Pb 含量影响不显著，但显著降低了 Cd 含量，如 CD10、CD20、CDB4、CDB8 处理组中，小麦籽粒 Cd 含量降低了 39.2% - 51.9%。在小麦根部，各处理组 Cd、Cu、Zn、Pb 含量也有所降低，且 CD 在降低根部重金属含量上比 CDB 更有效。处理组还降低了茎和叶中 Cd 和 Pb 的含量。
- 土壤重金属形态分布：土壤中重金属主要以稳定形态存在（残渣态和可氧化态）。施加 CD 和 CDB 后，土壤中 Cd 不稳定形态（酸提取态和 Fe - Mn 氧化态）的总百分比降低了 5.42% - 10.3%，同时 Zn、Pb 的不稳定形态比例也有所下降，这表明 CD 和 CDB 有助于将重金属从不稳定形态转化为稳定形态，减少作物对其吸收。
- 土壤理化性质和酶活性变化：施加不同剂量的 CD 和 CDB 后，土壤 pH 显著升高。CD 处理组土壤的 CEC、TN、AP、AK 和 SOM 含量显著增加，CDB 处理组这些指标也有所增加，但 CD 在改善土壤养分方面效果更明显。在酶活性方面，CD 处理组土壤中性磷酸酶（NP）活性显著增加，而 CDB 处理组土壤蔗糖酶活性显著降低。
- 小麦根际土壤微生物群落的多样性和结构组成：从样本中获得了大量微生物分类单元。除 CD10 处理组外，其他处理组的 OTU 数量均低于对照组。PCoA 和 NMDS 分析表明，CD 处理组的根际土壤微生物群落与对照组和 CDB 处理组有显著差异。CD 增加了放线菌门（Actinobacteria）和曲霉属（Aspergillus）的相对丰度，而 CDB 对放线菌门有不同影响。KEGG 功能基因分析显示，CD10 和 CD20 处理组中与代谢相关的功能基因水平较高，表明 CD 更能增强根际土壤微生物活性。LEfSe 分析还发现，不同处理改变了某些根际土壤标记微生物的丰度。
在讨论部分，研究人员分析了土壤环境条件对小麦中重金属积累的影响。增加中性土壤的 pH 可抑制小麦对重金属的吸收，因为 pH 升高会增强土壤胶体对重金属离子的静电吸附，使其形成难溶性沉淀或稳定螯合物。SOM 种类对小麦中重金属积累也有显著影响，CD 中的 SOM 可增加土壤颗粒的吸附位点，降低重金属生物有效性。此外，磷酸盐在土壤重金属固定中起关键作用，CD 中的有机磷化合物水解可释放无机磷酸盐，与重金属
