油菜秸秆生物炭联合羟基磷灰石修复碱性镉污染土壤：降低玉米镉吸收与提升细菌丰度的协同策略

针对碱性土壤镉(Cd)污染威胁玉米安全生产的问题，研究人员通过盆栽实验探究油菜秸秆生物炭(1% LB/4% HB)与羟基磷灰石(HAP)复合钝化剂(3:1)的修复效果。结果表明，LB-H处理使根际有效态Cd降低5.19%，玉米根部Cd吸收减少22.4%，同时显著提升植物促生菌(如Actinobacteria)和溶磷菌(Bacillus)丰度。该研究为碱性Cd污染土壤的绿色修复提供了优化方案。

　　

随着工业发展和污水灌溉的普及，中国农田土壤镉(Cd)污染问题日益严峻。尤其值得注意的是，碱性土壤中的Cd污染往往被忽视，但其通过食物链累积的风险不容小觑。玉米作为中国北方主要粮食作物，虽对Cd吸收能力相对较低，但在长期污染的碱性土壤中仍面临安全风险。传统修复技术多针对酸性土壤，而碱性条件下Cd的钝化机制存在显著差异，亟需开发适配的绿色修复材料。

中国农业科学院的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表论文，创新性地将油菜秸秆生物炭(Biochar)与羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HAP)复合使用，系统评估了其对碱性Cd污染土壤的修复效果。研究采用盆栽实验设计，设置1%低浓度生物炭(LB)、4%高浓度生物炭(HB)及LB与HAP(3:1)复合处理(LB-H)，结合16S rRNA高通量测序技术，揭示了材料-土壤-微生物-植物的互作机制。

关键实验方法
研究采集天津Cd污染农田(2.68 mg kg^-1)的碱性土壤，测定基础理化性质后开展玉米盆栽实验。通过BCR连续提取法分析Cd形态变化，ICP-MS测定植物组织Cd含量，Illumina平台进行细菌群落测序，结合冗余分析(RDA)解析环境因子与微生物群落的关系。

研究结果

土壤pH与有效态Cd的变化
所有处理均显著提升土壤pH值(较对照CK增加0.35-1.15单位)，其中LB-H处理使根际有效态Cd降低5.19%，HB处理效果更显著(12.35%)。这种变化归因于生物炭的碱性官能团与HAP溶解消耗H⁺的双重作用，促使Cd从可交换态向残渣态转化。

Cd在玉米中的积累
LB-H处理使玉米根部Cd含量降低30.78%，且地上部转移系数最低。值得注意的是，虽然HB处理对土壤Cd固定效果更佳，但LB-H在单位材料用量下展现出更高的修复效率，体现了复合材料的协同优势。

微生物群落响应
LB-H处理特异性富集了植物促生菌Actinobacteria(增加0.45%)、Blastococcus(0.05-0.10%)和溶磷菌Bacillus(0.045-0.085%)。RDA分析表明pH值与Proteobacteria丰度是驱动Cd固定的关键因子，证实了微生物调控在钝化过程中的重要作用。

讨论与意义
该研究首次系统论证了低浓度生物炭(1%)与HAP联用在碱性Cd污染土壤修复中的双重效益：一方面通过pH依赖的化学钝化机制降低Cd生物有效性，另一方面重塑根际微生态，强化了生物修复功能。相较于单一材料，LB-H处理以更低的经济成本实现了Cd阻控与土壤健康维护的平衡，为华北地区玉米安全生产提供了技术支撑。研究结果对发展"材料-微生物"协同的精准修复策略具有启示意义，其提出的"钝化效率-生态效益-经济成本"多维评估框架，可为同类污染土壤修复提供范式参考。