功能微生物钝化镉及阻控小麦吸收镉研究进展-南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心

土壤中的活性组分（微生物、铁矿物和有机质）及其相互作用是控制重金属从土壤向作物迁移的关键。近日，南阳师范学院南水北调中线水源区水安全协同创新中心韩辉课题组针对农田镉染污现状，利用从重金属重金属污染土壤中分离筛选得到的功能菌株，研究其对小麦吸收镉的影响和机制，取得了重要进展。

通过溶液吸附和土壤盆栽实验研究发现，与单独的Cd抗性菌株Bacillus sp. N3和水铁矿相比，菌株N3联合水铁矿可以固定更多的镉。菌株N3强化了水铁矿对镉的吸附，从而协同降低了土壤中DTPA提取态镉的含量，并降低了小麦籽粒中镉的含量（57.1%）。此外，接种菌株N3增加了根际土壤中细菌群落共生网络的复杂性，增加了具有多种有益菌群（重金属固定菌群、异化铁还原菌群和植物生长促进菌群）的相对丰度。相关研究成果发表在JCR一区Top期刊《Environmental Pollution》。通过田间试验在Cd污染的农田中施用产脲酶细菌Enterobacter sp.TJ6和羊粪有机肥，发现其能够提高根际土壤脲酶活性、NH₄⁺/NO₃^-比值和pH值，从而降低了土壤中有效态镉的含量，进而阻控了小麦对镉的吸收。相关研究成果发表在JCR一区Top期刊《Chemosphere》上。

据韩辉副教授介绍，重金属超标土壤的农业利用是在我国耕地资源十分紧张，粮食和食物安全形势十分严峻前提下的一种选择。在此前提下，寻求边利用和边修复的有效途径具有重要的意义。团队研发的重金属钝化剂为镉污染农田污染控制及小麦安全生产提供了强有力的保障。其中涉及的原理机制研究结果为粮食的安全生产和宝贵土地资源的可持续利用提供了理论依据和实践基础。以上研究得到国家自然科学基金（41907143）和中国博士后科学基金（2020M680775）的支持。

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图1菌株N3提高了了根际土壤中细菌群落共生网络的复杂性

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1、Hui Han, Xuejiao Wu, Ruiqing Hui, Xing Xia, Zhaojin Chen, Lunguang Yao, Jianjun Yang*. Synergistic effects of Cd-loving Bacillus sp. N3 and iron oxides on immobilizing Cd and reducing wheat uptake of Cd. Environmental Pollution, 2022, 305, 119303.

2、Hui Han, Xuejiao Wu, Nanthi Bolan, M.B. Kirkham, Jianjun Yang*, Zhaojin Chen. Inhibition of cadmium uptake by wheat with urease-producing bacteria combined with sheep manure under field conditions. Chemosphere, 2022, 293,133534.