纳米超疏水材料促进盐碱土脱盐并重塑微生物群落

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Nano-Superhydrophobic Materials Enhance Soil Desalination and Reshape Microbial Communities in Saline-Alkali Soils

　　

摘要

土壤盐渍化严重制约了全球农业生产力。本研究旨在评估纳米超疏水材料（NSHM）在增强淋洗脱盐方面的有效性，并阐明其对盐碱土和沙土中土壤微结构及微生物群落的影响。开展了梯度浓度实验（0.0001‰-10‰，w:w）并结合控制性淋洗进行。测定了土壤理化性质、团粒结构和脱盐效率。利用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM–EDS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对微结构变化进行了表征。利用16S rRNA基因和内部转录间隔区（ITS）测序分析了细菌和真菌群落。NSHM表现出非线性剂量效应，最佳浓度为0.01‰，使土壤脱盐率提高10.09%，沙土脱盐率提高16.21%。NSHM在不改变矿物组成的情况下，显著改善了孔隙连通性和渗透性。细菌群落被强烈重塑，土壤中多样性增加且有益类群富集，而沙土中多样性下降。真菌群落更为稳定，但病原类群有所减少。微生物响应与土壤性质的变化密切相关。NSHM主要通过微结构优化来改善水盐运移，从而间接调控微生物群落的组装，进而增强脱盐效果。其效果依赖于土壤类型，凸显了制定针对性管理策略的必要性。本研究为纳米材料在盐碱地修复中的应用提供了机制基础。

图形摘要

土壤盐渍化严重制约了全球农业生产力。本研究旨在评估纳米超疏水材料（NSHM）在增强淋洗脱盐方面的有效性，并阐明其对盐碱土和沙土中土壤微结构及微生物群落的影响。开展了梯度浓度实验（0.0001‰-10‰，w:w）并结合控制性淋洗进行。测定了土壤理化性质、团粒结构和脱盐效率。利用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM–EDS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对微结构变化进行了表征。利用16S rRNA基因和内部转录间隔区（ITS）测序分析了细菌和真菌群落。NSHM表现出非线性剂量效应，最佳浓度为0.01‰，使土壤脱盐率提高10.09%，沙土脱盐率提高16.21%。NSHM在不改变矿物组成的情况下，显著改善了孔隙连通性和渗透性。细菌群落被强烈重塑，土壤中多样性增加且有益类群富集，而沙土中多样性下降。真菌群落更为稳定，但病原类群有所减少。微生物响应与土壤性质的变化密切相关。NSHM主要通过微结构优化来改善水盐运移，从而间接调控微生物群落的组装，进而增强脱盐效果。其效果依赖于土壤类型，凸显了制定针对性管理策略的必要性。本研究为纳米材料在盐碱地修复中的应用提供了机制基础。

图形摘要