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近日，我所生態(tài)與環(huán)境研究中心環(huán)境生態(tài)學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在Biochar(JCR排名1/49;中國科學(xué)院環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)一區(qū)Top期刊，IF2025=13.5)發(fā)表了題為“Biochar-loaded AM fungi coupled withArundo donaxenable targeted red mud remediation via valency-specific metal detoxification and soil function recovery”的學(xué)術(shù)論文，我所為第一單位，我所王曉慧博士為第一作者，黑龍江大學(xué)宋福強(qiáng)教授與我所蒲高忠研究員為共同通訊作者。我所與廣西大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生孫穎強(qiáng)以及我所付傳明研究員、廖建雄研究員等參與了該研究工作。

赤泥作為一種鹽堿化和金屬污染的副產(chǎn)物，構(gòu)成了嚴(yán)重的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。該研究首次報(bào)道了兩種不同叢枝菌根真菌(AMF)Funneliformis mosseae和根內(nèi)根孢囊霉Rhizophagus intraradices，負(fù)載生物炭(BC)聯(lián)合蘆竹Arundo donax在赤泥污染中的協(xié)同修復(fù)機(jī)制。

圖1.論文圖摘示意載菌生物炭-蘆竹體系協(xié)同修復(fù)赤泥的機(jī)制

科研人員重點(diǎn)研究了負(fù)載摩西管柄囊霉的生物炭(BC-FM)和負(fù)載根內(nèi)根孢囊霉的生物炭(BC-RI)。BC-FM處理顯著增強(qiáng)了植物的抗氧化系統(tǒng)和光合能力，同時(shí)降低了土壤中可交換態(tài)砷的含量和pH值，從而誘導(dǎo)了"光合作用增強(qiáng)—砷固定"的協(xié)同效應(yīng)。相比之下，BC-RI處理顯著增加了植物生物量和土壤微生物α多樣性，同時(shí)降低了土壤鉛和鈉離子的含量，并增強(qiáng)了堿性磷酸酶活性——從而展示了一個(gè)"鉛固定——微生物多樣性——土壤磷活化"的級聯(lián)效應(yīng)。根際網(wǎng)絡(luò)分析鑒定了關(guān)鍵細(xì)菌屬，在BC-FM處理中，Longimicrobiaceae驅(qū)動(dòng)土壤有機(jī)碳積累;在BC-RI處理中，Lechevalieria增強(qiáng)堿性磷酸酶活性。

圖2.載菌生物炭-蘆竹體系修復(fù)赤泥過程中蘆竹根際微生物群落共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

圖3.載菌生物炭-蘆竹體系與赤泥相互作用的綜合分析：(a)結(jié)構(gòu)方程模型(SEM);(b)植物生長參數(shù)與代表性微生物類群[前5豐富屬、重點(diǎn)類群(Zi-Pi標(biāo)準(zhǔn))和處理特異性類群]的Mantel相關(guān)性;(c)相關(guān)熱圖。

這些發(fā)現(xiàn)支持了一種新的“真菌物種-重金屬價(jià)態(tài)匹配”原理，其中RI優(yōu)先靶向陽離子Pb，而FM靶向陰離子As。該原理建立了一個(gè)三維協(xié)同模型：“重金屬轉(zhuǎn)化-同時(shí)降低鹽堿度-微生物功能激活”。研究結(jié)果為區(qū)域性赤泥修復(fù)提供了一種基本策略：在鉛為主的地區(qū)應(yīng)用BC-RI，在砷污染地區(qū)應(yīng)用BC-FM。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金(32460312)、廣西自然科學(xué)基金(2025GXNSFAA069855、2025GXNSFBA069005)、黑龍江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(ZD2024C006)等項(xiàng)目的資助。