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有机改良剂与丛枝菌根真菌协同缓解纺织废水污染土壤盐胁迫:对蓖麻生长、产量及抗氧化特性的调控机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月25日 来源:Desalination and Water Treatment 1.0
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纺织印染废水导致土壤盐渍化严重威胁农业可持续发展。本研究创新性联合有机改良剂(FYM/VC/CPM/CPLM)与丛枝菌根真菌(AMF),在印度蒂鲁普尔污染区开展蓖麻(Ricinus communis L.)田间试验。结果显示CPLM@5 t ha-1+AMF处理使土壤EC降至3.49 dS m-1,种子产量达2168 kg ha-1,油含量提升至48.9%,铬(Cr)主要富集于根部(3.2 mg kg-1),为盐渍化土壤生物修复提供经济可行方案。
纺织印染工业排放的废水含有高浓度盐分和重金属,导致全球超过6800公顷耕地丧失生产力,印度蒂鲁普尔地区尤为严重。这些污染物不仅破坏土壤结构,引发钠离子(Na+)毒性和营养失衡,还会通过食物链威胁人类健康。传统化学修复成本高昂且易造成二次污染,而单纯种植超富集植物如印度芥菜(Brassica juncea)虽能吸收重金属,却难以实现土壤生态功能恢复与经济收益的双赢。
针对这一难题,来自中国的研究团队在《Desalination and Water Treatment》发表研究,创新性地选择非食用油料作物蓖麻(Ricinus communis L.)作为修复载体,结合四种有机改良剂(农家肥FYM、蚯蚓粪VC、糖泥堆肥CPM、禽粪堆肥CPLM)与丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF),在EC达3.56 dS m-1的污染土壤开展系统研究。通过随机区组设计田间试验,采用核磁共振(NMR)测油含量、湿筛法计数AMF孢子、凯氏定氮法分析蛋白质,并结合抗氧化指标(丙氨酸、丙二醛MDA、过氧化氢酶)评估生理响应。
土壤改良机制
CPLM+AMF处理使土壤pH从8.20降至7.94,交换性钠(Na+)降低52%(0.42 C mol kg-1)。有机碳提升至0.39%,有效磷(P)增加48%达23.97 kg ha-1。铬(Cr)在根部富集量仅3.2 mg kg-1,且种子未检出铅(Pb),证实蓖麻的植物稳定(phytostabilization)潜力。
微生物协同效应
AMF根定殖率最高达65%,孢子密度120个/100g土。细菌(30×106 CFU g-1)和放线菌(25×103 CFU g-1)数量显著增加,16S rRNA测序显示芽孢杆菌(Bacillus sp.)为优势菌属。
作物生理响应
处理组丙氨酸含量降低64%至0.5 μmol g-1,MDA从21.7骤降至0.4 μmol g-1,表明氧化损伤显著缓解。种子粗蛋白(32.4%)和含油量(48.9%)同步提升,100粒重达29.5 g。
经济与环境效益
该方案每公顷投入38,250卢比,收益达95,800卢比,效益成本比2.50。相较于传统超富集植物修复,该系统兼具土壤改良(降低钠吸附比SAR)与经济产出(油料工业原料)双重优势。
这项研究为纺织工业区土壤修复提供了创新范式:通过AMF-有机质-耐盐作物的三重协同,既克服了单纯生物修复的经济局限性,又规避了化学修复的生态风险。特别值得注意的是,蓖麻作为非食用作物的选择,有效切断了重金属进入食物链的途径,而其高达48.9%的含油量则为生物能源开发提供了原料保障。未来研究可进一步优化AMF菌种选育与有机改良剂配比,推动该技术在更广泛工业污染区的应用。
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