绵羊羊毛-鸡粪焚烧灰复合材料缓解镉污染土壤中莴苣氧化应激的机制研究

为解决镉(Cd)污染土壤中作物生长受阻问题，研究人员开发了绵羊羊毛(SW)与鸡粪焚烧灰(CMA)复合有机矿物肥料(WASH)，通过FTIR光谱分析证实其功能特性，在自然光与LED光照条件下验证了WASH(1-2 g kg-1)能显著降低莴苣Cd积累量，缓解H2O2积累并调节SOD/CAT/APX抗氧化酶活性，同时促进N/P/K营养吸收，为重金属污染土壤修复提供可持续解决方案。

　　

随着工业化和农业集约化发展，土壤重金属污染已成为全球性环境问题。镉(Cd)作为最具毒性的重金属之一，不仅通过食物链威胁人类健康，更会直接引发植物氧化应激反应，导致作物减产和品质下降。传统修复方法存在成本高、易造成二次污染等缺陷，亟需开发环境友好型土壤改良剂。在此背景下，研究人员将农业废弃物资源化利用与污染治理相结合，创新性地采用绵羊羊毛(SW)和鸡粪焚烧灰(CMA)这两种常见农业副产品，研制出复合有机矿物肥料(WASH)，为重金属污染土壤修复开辟了新路径。

研究团队采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料进行表征，通过盆栽实验设置对照、Cd污染(20 mg kg^-1)、Cd+WASH1(1 g kg^-1)和Cd+WASH2(2 g kg^-1)四组处理，在自然光和LED光照条件下评估莴苣生长响应。通过测定生物量、营养元素含量、过氧化氢(H₂O₂)水平以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性等指标，系统解析WASH的作用机制。

材料表征方面，FTIR分析揭示WASH保留了SW和CMA的特征官能团，这为其功能发挥奠定基础。在植物生长响应中，WASH2处理表现最优：使莴苣地上部Cd含量降低37.2%，根部降低28.6%，同时显著提升氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收量分别达22.4%、18.7%和31.3%。在氧化应激调控方面，WASH2使H₂O₂积累量减少42.8%，并使SOD、CAT和APX活性恢复至接近对照水平。值得注意的是，LED光照条件下WASH的增效作用更为显著，植物生物量增幅比自然光条件高15.6%。

研究证实WASH通过三重机制发挥作用：其一，有机组分通过螯合作用固定土壤Cd；其二，矿物组分提供缓释养分；其三，特定官能团参与氧化还原调控。这种协同效应使得WASH在2 g kg^-1剂量时即可实现Cd毒性的有效缓解，且LED光照能进一步增强其修复效果。

该研究的创新价值在于将农业废弃物转化为高附加值土壤改良剂，既解决了废弃物处置难题，又为重金属污染治理提供了经济可行的方案。研究结果发表于《Pedosphere》，为发展循环农业和可持续土壤管理提供了重要科学依据。未来研究可进一步优化WASH配方，探索其在不同土壤类型和作物体系中的普适性应用。