有机改良剂提升镍植物采矿效率：以Odontarrhena serpyllifolia为模型的协同效应研究

针对超镁铁质土壤镍植物采矿效率低的问题，研究人员通过评估生物炭（B）、工业污泥（SL）和猪粪浆（PS）等有机改良剂对镍超富集植物Odontarrhena serpyllifolia生长及镍积累的影响，发现3%生物炭与1%污泥联用（B3SL）可显著提升植物生物量（4.8倍）及镍收获量（7.33 mg/株），为废弃资源循环利用与绿色采矿提供新策略。

　　

镍污染土壤的修复与资源化利用一直是环境领域的重大挑战。超镁铁质土壤因富含镍（Ni）、铬（Cr）等金属但缺乏营养元素，传统农业难以开展，而植物采矿（phytomining）技术通过超富集植物（hyperaccumulator）提取金属，兼具生态与经济效益。然而，这类土壤的低肥力常限制植物生长和金属积累效率。葡萄牙Morais超镁铁质岩区特有的镍超富集植物Odontarrhena serpyllifolia（原Alyssum serpyllifolium subsp. lusitanicum）虽能积累>8000 mg kg^?1的镍，但其生物量提升仍是关键瓶颈。

为破解这一难题，来自葡萄牙的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表研究，系统评估了生物炭（B）、工业污泥（SL）和猪粪浆（PS）单独或联用对O. serpyllifolia生长及镍提取效率的影响。研究通过温室控制实验，分析土壤理化性质、元素生物有效性及植物生理响应，发现3%生物炭与1%污泥联用（B3SL）可同步提升土壤肥力（CEC增加45%）、植物生物量（较对照提高3.8倍）及镍积累量（3375 mg kg^?1），镍收获量（HA）达7.33 mg/株，较对照提升379%。而猪粪浆因高盐度（Na含量77,633 mg kg^?1）抑制植物生长，揭示改良剂配伍的化学兼容性至关重要。

关键技术方法包括：1）Morais岩区土壤与O. serpyllifolia种子采集；2）生物炭（Quercus ilex热解）、污泥（汽车工业）与粪浆的理化表征；3）7种处理（B1.5、B3、B1.5SL、B3SL、B1.5PS、B3PS及对照）的温室栽培；4）ICP-MS测定土壤与植物元素含量；5）生物富集系数（BCF）与转运系数（TF）计算。

研究结果：

1. 土壤改良效应：B3SL处理显著提升土壤pH（7.84）、CEC（23.6 meq/100g）及Ca:Mg比（0.26），并增加P、K、Zn、Cu的生物有效性（p<0.01）。
2. 植物生长响应：B3SL处理下植物根、茎生物量分别达0.47 g和1.25 g，较对照提高2.7倍和4.1倍，而猪粪浆处理（B3PS）因盐胁迫抑制生长。
3. 镍积累特性：B3SL植株茎部镍浓度（3375 mg kg^?1）为对照的2.6倍，且TF值（12.3）表明高效转运能力。
4. 协同机制：生物炭-污泥联用通过改善土壤结构（孔隙度56.7%）与养分缓释（P增加159%），抵消了高pH对镍生物有效性的负面影响。

结论与意义：
该研究首次证实工业污泥与生物炭联用可协同优化超镁铁质土壤的植物采矿系统，其通过“土壤改良-生物量提升-金属富集”三重效应，使镍收获量达到商业化开采阈值。研究不仅为废弃资源（污泥、生物炭）的循环利用提供科学依据，更揭示了盐分胁迫（如猪粪浆）对超富集植物的抑制作用，为后续改良剂筛选提供重要警示。未来需开展田间试验验证长期效应，并评估经济可行性，以推动植物采矿技术在全球超镁铁质地区的规模化应用。