成都生物所譚周亮團(tuán)隊在微生物載體聯(lián)合修復(fù)鎘污染農(nóng)田研究中取得新進(jìn)展
來源：生態(tài)環(huán)境修復(fù)中心
作者：張丹
時間：2025-08-15
鎘（Cd）污染稻田土壤已成為威脅糧食安全和公眾健康的全球性環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，我國耕地土壤鎘點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)7.0%，引發(fā)多起“鎘大米”事件。傳統(tǒng)鈍化修復(fù)技術(shù)雖能降低鎘的生物有效性，但無法徹底清除土壤中的總鎘，且存在二次污染風(fēng)險。針對這一難題，本研究團(tuán)隊提出了一種基于硫酸鹽還原菌（SRB）和硫氧化菌（SOB）協(xié)同作用的“水稻-龍葵”輪作體系，實(shí)現(xiàn)了稻米安全生產(chǎn)與土壤鎘去除的雙重目標(biāo)，為中國長江流域及全球水旱輪作區(qū)鎘污染農(nóng)田修復(fù)提供創(chuàng)新解決方案（圖1）。
在水稻季，淹水條件下，向稻田土壤中添加SRB和緩釋碳源載體。緩釋碳源載體不僅為微生物提供增殖空間，還加速根際微域向強(qiáng)還原態(tài)轉(zhuǎn)化，更通過電子傳遞促進(jìn)典型土著SRB（Clostridium）成為優(yōu)勢菌群，相對豐度提升23%~36%。Clostridium通過硫鎘共沉淀、鎘吸收途徑競爭及誘導(dǎo)根表鐵膜增厚三重機(jī)制，將土壤有效態(tài)鎘降低37%，阻止鎘從土壤轉(zhuǎn)移到水稻中，使水稻籽粒、谷殼、莖葉、根中的鎘積累量分別降低71%、77%、80%、67%（圖2）。旱季輪作超富集植物龍葵時，接種土著SOB菌群（以Sulfobacillus為主，占比82%），通過硫氧化作用降低土壤pH，提升生物有效態(tài)鎘含量，最終使植物鎘提取效率較對照組提高9~42%。“水稻-龍葵”輪作模式以SRB和SOB介導(dǎo)的硫循環(huán)為核心，在保障水稻安全生產(chǎn)的同時實(shí)現(xiàn)土壤鎘總量去除，突破了傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)僅固化不去除的局限（圖3），預(yù)期具有顯著經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。
該研究以“Effect and mechanism of Rice-Solanum nigrum L. rotation system inoculated with sulfate-reducing bacteria (SRB) and sulfur-oxidizing bacteria (SOB) for the remediation of Cd-contaminated paddy soil”為題發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域1區(qū)TOP期刊Journal of Hazardous Materials上（IF=11.3），相關(guān)微生物及緩釋碳源載體均已申請中國發(fā)明專利。張丹助理研究員為論文第一作者，謝翼飛副研究員為論文通訊作者，論文的共同作者包括已畢業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)碩士龔屹鵬，成都生物所在讀碩士生秦瑞、SHAH ZAIB、尚科宇、夏佳，科研助理周麗亭。本研究工作得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計劃生物資源衍生庫項(xiàng)目（KFJ-BRP-009-004）、四川省科技項(xiàng)目（2025ZNSFSC1225）、成都市科技項(xiàng)目（2023-JB00-00005- SN）的支持。
原文鏈接：https://authors.elsevier.com/c/1lbig15DSlZKvM
圖1 研究摘要圖
圖2 水稻季SRB和緩釋碳源降低土壤鎘生物可利用性并阻控水稻吸收鎘
圖3 接種SRB和SOB的水稻-龍葵輪作系統(tǒng)修復(fù)鎘污染土壤的效果及機(jī)制
