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耕地质量保育团队研究揭示有机虫粪对超标碱性土壤固镉增肥作用机制
发布者：管理员发布时间：2024-05-08作者：杨建军来源：耕地质量保育团队点击量：
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所耕地质量保育团队在碱性土壤镉（Cd）钝化机制方面取得重要进展，相关成果以“ Protaetia brevitarsis larvae produce frass that can be used as an additive to immobilize Cd and improve fertility in alkaline soils”为题，发表在《Journal of Hazardous Materials》（IF = 13.6）上。
我国华北地区碱性农田Cd超标问题及地力偏低问题对区域粮食安全生产带来巨大挑战，急需研制多功能钝化材料。腐殖质类有机材料含有丰富的有机官能团，与重金属离子结合能力强，同时还可以调节土壤理化性质，提升土壤肥力，被认为是一种有潜力的碱性土壤重金属改良剂。白星花金龟幼虫（ Protaetia brevitarsis larvae）介导的生物转化技术是一种极具前景的农业废弃物资源化利用方法，其生产的虫粪被认为是一种高度腐殖化的优质有机肥，在土壤中的应用可以显著提高种子发芽率，促进作物生长。然而，作为一种优质土壤改良剂，其对碱性土壤重金属的固定机制却鲜有研究。
该研究通过吸附实验探究了白星花金龟幼虫分别取食玉米秸秆，水稻秸秆和木屑后生产的虫粪对碱性溶液中Cd的吸附效果和机制，并根据吸附效果选取固Cd效果最佳的虫粪进行土培实验，通过冗余分析和路径分析评价了该虫粪对不同碱性土壤中Cd固定和肥力提升的综合效果。吸附实验结果表明玉米秸秆虫粪对Cd的吸附量最大（176.67-227.27 mg g-1），同步辐射X射线近边吸收结构（XANES）光谱和傅里叶红外（FTIR）光谱证实玉米秸秆虫粪中Cd主要以有机结合态（88-89%）赋存，该虫粪中丰富的C-O键，C="O键以及O-H键可与Cd进行结合；土培实验表明0.5%和1.5%添加量的玉米秸秆虫粪显著降低了不同碱性土壤中的有效态含量（5.65-18.48%），并提升土壤有机质和速效养分含量。本研究表明白星花金龟幼虫取食玉米秸秆生产的虫粪对碱性Cd污染土壤中“脱毒增肥”应用的可行性，为碱性Cd污染土壤的钝化固定技术提供了理论支撑。
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所杨建军研究员和西北农林科技大学资源环境学院王旭东教授为论文共同通讯作者；该成果得到国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才计划（2022-2025），国家现代农业产业技术体系专项基金(CARS-03)和中国农业科学院农业科技创新计划（2021-2025）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134379
