近日，我院土壤培肥与耕地保育科技创新团队在重金属污染修复方面取得新进展。该研究通过盆栽试验分析不同施硫水平下菊苣对Cd污染土壤的植物修复效果及微生物群落变化，揭示了菊苣对不同浓度硫施用的响应特征及微生物群落响应机制，为植物修复重金属污染土壤提供了重要的理论基础。
随着采矿、冶炼等行业快速发展以及农业污水灌溉、畜禽业养殖废水排放等加剧，土壤重金属污染已成为影响人类健康和生态安全的全球性问题。作为生态系统中最危险和毒性最强的重金属之一，土壤Cd可通过植物根系吸收、转运富集于可食用部位，并通过食物链进入人体，最终影响人类健康。土壤重金属污染修复一直是环境科学与生态学领域的难题。植物修复因其绿色、环保和可操作性强等优势受到科研人员的关注。近年来，牧草作为重金属修复植物，因其生长快、生物量大、重金属吸收量多、易于栽培管理等优点受到研究人员的青睐。菊苣（Cichorium intybus）属于多年生草本植物，在植物修复方面具有较大的潜力，已有研究结果表明菊苣耐Cd能力强，且富集系数和转移系数较高，具有较强的植物提取能力。
为进一步提高植物修复能力，加速重金属污染土壤的修复，向土壤中添加螯合剂，如EDAT、NAT、DTAP等化学物质成为一种常用手段。然而，在农业土壤中添加螯合剂可能会造成二次污染，增加土壤的潜在风险。硫素（S）作为植物生长的必需营养元素，具有重要的作用。有氧条件下，土壤微生物尤其是硫杆菌（Thiobacillus）会将元素硫逐步氧化成SO42-，同时释放出H+离子从而降低土壤pH，提高土壤中有效态镉的含量，促进了植物对镉的吸收，进而提高植物修复效率。本研究结果表明适当浓度的元素硫添加有效降低了土壤pH值0.43个单位，SO42-含量增加了34.0倍，有效态Cd含量增加34.8%，菊苣地下和地上部Cd含量分别增加122.5%和160.2%，修复效率提高了82.9%。微生物多样性测序结果表明外源硫提高了硫杆菌（Thiobacillus）的丰富度，最大提高了11.1%。结构方差模型结果显示SO42−含量和硫杆菌（Thiobacillus）的相对丰度是影响土壤Cd修复效率的直接因素，因此适宜的施硫量和菊苣组合可作为一种安全、环保的镉污染土壤修复方法。
该研究成果以题为“Sulfur enhances cadmium bioaccumulation in Cichorium intybus by altering soil properties, heavy metal availability and microbial community in contaminated alkaline soil”的研究论文在线发表在环境科学与生态学TOP期刊《Science of the Total Environment》（2021年影响因子7.963）上。我院教师柳海涛博士与硕士研究生罗澜为共同第一作者，姜桂英副教授和刘世亮教授为通讯作者。该研究由河南农业大学青年英才专项基金（30500671）、河南省留学回国人员择优资助项目（30602340）和十四五国家重点研发项目(2021YFD1700900)等联合资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896972202976X
随着采矿、冶炼等行业快速发展以及农业污水灌溉、畜禽业养殖废水排放等加剧，土壤重金属污染已成为影响人类健康和生态安全的全球性问题。作为生态系统中最危险和毒性最强的重金属之一，土壤Cd可通过植物根系吸收、转运富集于可食用部位，并通过食物链进入人体，最终影响人类健康。土壤重金属污染修复一直是环境科学与生态学领域的难题。植物修复因其绿色、环保和可操作性强等优势受到科研人员的关注。近年来，牧草作为重金属修复植物，因其生长快、生物量大、重金属吸收量多、易于栽培管理等优点受到研究人员的青睐。菊苣（Cichorium intybus）属于多年生草本植物，在植物修复方面具有较大的潜力，已有研究结果表明菊苣耐Cd能力强，且富集系数和转移系数较高，具有较强的植物提取能力。
为进一步提高植物修复能力，加速重金属污染土壤的修复，向土壤中添加螯合剂，如EDAT、NAT、DTAP等化学物质成为一种常用手段。然而，在农业土壤中添加螯合剂可能会造成二次污染，增加土壤的潜在风险。硫素（S）作为植物生长的必需营养元素，具有重要的作用。有氧条件下，土壤微生物尤其是硫杆菌（Thiobacillus）会将元素硫逐步氧化成SO42-，同时释放出H+离子从而降低土壤pH，提高土壤中有效态镉的含量，促进了植物对镉的吸收，进而提高植物修复效率。本研究结果表明适当浓度的元素硫添加有效降低了土壤pH值0.43个单位，SO42-含量增加了34.0倍，有效态Cd含量增加34.8%，菊苣地下和地上部Cd含量分别增加122.5%和160.2%，修复效率提高了82.9%。微生物多样性测序结果表明外源硫提高了硫杆菌（Thiobacillus）的丰富度，最大提高了11.1%。结构方差模型结果显示SO42−含量和硫杆菌（Thiobacillus）的相对丰度是影响土壤Cd修复效率的直接因素，因此适宜的施硫量和菊苣组合可作为一种安全、环保的镉污染土壤修复方法。
该研究成果以题为“Sulfur enhances cadmium bioaccumulation in Cichorium intybus by altering soil properties, heavy metal availability and microbial community in contaminated alkaline soil”的研究论文在线发表在环境科学与生态学TOP期刊《Science of the Total Environment》（2021年影响因子7.963）上。我院教师柳海涛博士与硕士研究生罗澜为共同第一作者，姜桂英副教授和刘世亮教授为通讯作者。该研究由河南农业大学青年英才专项基金（30500671）、河南省留学回国人员择优资助项目（30602340）和十四五国家重点研发项目(2021YFD1700900)等联合资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896972202976X
