茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉-芘复合污染修复的影响

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2020.09.007

河南农业科学 ›› 2020, Vol. 49 ›› Issue (9): 51-61.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2020.09.007

茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉-芘复合污染修复的影响

李桂荣^1,2，陈富凯^2,3，贾胜勇^1,2，王宗硕²，郭泽楠²

（1.郑州大学生态与环境学院，河南郑州 450001；2.郑州大学水利科学与工程学院，河南郑州 450001；3.河南省城乡规划设计研究总院股份有限公司，河南郑州 450044）

收稿日期:2020-02-28 出版日期:2020-09-15 发布日期:2020-09-15
通讯作者: 贾胜勇(1986-)，男，河南郑州人，副教授，博士，主要从事环境污染治理研究。E-mail：jiasy2016@zzu.edu.cn
作者简介:李桂荣(1970-)，女，河南郑州人，副教授，博士，主要从事环境污染治理研究。E-mail：liguirong@zzu.edu.cn
基金资助:
河南省科技厅重点研发与推广专项（182102110056）

Influens of Eggplant Straw-based Biochar Comined with Ryegrass on Remediation of Cd and Pyrene Co-contaminations in Soil

LI Guirong^1,2,CHEN Fukai^2,3,JIA Shengyong^1,2,WANG Zongshuo²,GUO Zenan²

(1.School of Ecology and Environment,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;2.School of Water Conservancy and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;3.Henan Urban Planning Institute Corporation,Zhengzhou 450044,China)

Received:2020-02-28 Published:2020-09-15 Online:2020-09-15

摘要/Abstract

摘要： 针对当前我国农田土壤中广泛存在的重金属和多环芳烃污染问题，采用盆栽方法，考察茄子秆生物炭联合黑麦草对去除土壤重金属镉（Cd）与多环芳烃芘（Pyrene）复合污染及对土壤微生物群落结构的影响，以期揭示茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉-芘复合污染土壤的修复机制。结果显示，在Cd、Pyrene含量分别为16.8、71.04 mg/kg条件下，添加生物炭土壤的Cd和Pyrene去除率在第60天分别达到21.88%和23.55%，较无生物炭添加的对照分别提高17.71%与14.28%。在生物炭添加量30 mg/g及种植黑麦草密度为13.5 mg/cm²条件下，土壤Cd和Pyrene去除率最高分别达到20.59%与70.58%。高通量测序分析表明，生物炭能够提高土壤微生物丰富度，生物炭联合黑麦草明显影响土壤微生物群落结构。Cd-Pyrene致使土壤优势菌相对含量下降，其中，鞘氨醇单胞菌相对含量下降3.08个百分点，芽单胞菌相对含量下降1.69个百分点；但施用生物炭能够使耐Cd菌和高效降解Pyrene菌鞘氨醇单胞菌相对含量提高1.22个百分点，生物炭联合黑麦草使Pyrene降解菌假单胞菌、肠杆菌相对含量分别提高160、414倍。因此，茄子秆生物炭联合黑麦草将有效修复Cd和Pyrene复合污染土壤并增加Cd-Pyrene降解菌相对含量。

关键词: 茄子秆生物炭, 黑麦草, 镉-芘复合污染, 土壤修复, 土壤微生物群落, 多样性, 高通量测序

Abstract: In order to solve the issues of heavy metal and polycyclic aromatic hydrocarbons contaminations in farmland in China,potted experiments were used to reveal the effects of eggplant straw based biochar(ESBC) combined with Ryegrass on the removals of heavy metal cadmium (Cd) and pyrene and soil microbial community structure.The aim of the present study was to clarify the mechanism of ESBC combined with Ryegrass remediating the Cd and pyrene co-contaminated soil.The results showed that under the soil Cd and pyrene contents of 16.8 mg/kg and 71.04 mg/kg,the removal rates of Cd and pyrene of the group with biochar reached 21.88% and 23.55% on the day 60 in soil,which was improved by 17.71% and 14.28% compared with the control group without biochar. When the biochar dosage and Ryegrass planting density were 30 mg/ g and 13.5 mg/cm² ,the highest Cd and pyrene removal rates were 20.59% and 70.58%,respectively.The high-throughput sequencing results showed that biochar could increase soil microbial abundance,and that biochar combined with Ryegrass could significantly affect soil microbial community structure.Cd-Pyrene contaminations decreased the relative content of dominant soil bacteria,in which the relative content of Sphingomonas and Gemmatimonas decreased by 3.08 pencentage points and 1.69 pencentage points;while biochar of the Cd resistant and pyrene degrading bacteria of Sphingomonas addition increased the relative content by 1.22 pencentage points;furthermore,biochar combined with Ryegrass could significantly increase the relative content of pyrene degrading bacteria Pseudomonas and Enterobacter by 160 times and 414 times.In summary,biochar combined with Ryegrass can significantly remove soil Cd and pyrene,and increase the relative abundance of Cd and pyrene degrading bacteria.

Key words: Eggplant straw-based biochar, Ryegrass, Cadmium-pyrene co-contaminations, Soil remediation, Soil microbial community, Diversity, High throughput sequencing

中图分类号:

S154.1

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茄子秆生物炭联合黑麦草对土壤镉-芘复合污染修复的影响

Influens of Eggplant Straw-based Biochar Comined with Ryegrass on Remediation of Cd and Pyrene Co-contaminations in Soil

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