生物炭与褪黑素联合应用产生的协同固定作用和生理修复效应，可减轻镉和铅对水稻的联合作用毒性

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Synergistic Immobilization and Physiological Rescue by Biochar-Melatonin Co-Application Mitigates Cadmium-Lead Co-Toxicity in Rice

镉铅复合污染威胁水稻生产，本研究证实生物炭与褪黑素协同应用可显著提升水稻产量，通过土壤重金属固定化（生物炭驱动土壤pH升高42%）和增强植物抗氧化能力（超氧化物歧化酶活性提升45.02%）的双重机制实现。

　　

摘要

镉（Cd）和铅（Pb）的共污染威胁着水稻的产量。然而，像生物炭（BC）和褪黑素（MT）这样的土壤-植物修复策略在减轻Cd和Pb毒性方面的协同作用尚未得到充分研究。本研究测试了BC+MT对在Cd和Pb污染土壤中种植的水稻产量的提升效果。在添加了Cd和Pb的土壤中种植的水稻接受了以下处理：（i）对照组；（ii）Cd+Pb；（iii）Cd+Pb+BC（2.5% w/w）；（iv）Cd+Pb+MT（200 μM叶面施用）；（v）Cd+Pb+BC+MT。Cd和Pb的毒性通过降低光合色素的合成、减少养分吸收、增加氧化应激标志物、提高土壤中Cd和Pb的可用性以及其在植物组织中的积累来降低水稻产量。BC+MT的联合应用显著增强了叶绿素含量（+51.40%；p<0.01）、抗氧化活性（抗坏血酸过氧化物酶：APX↑30.78%、过氧化氢酶：CAT↑45.69%、过氧化物酶：POD↑63.29%、超氧化物歧化酶：SOD↑45.02%）、脯氨酸合成（↑34.42%）以及土壤健康状况（土壤有机碳：SOC↑42%，pH值↑15%）。这减少了土壤中Cd和Pb的生物可利用性（46–54%），降低了金属从根部向茎部的转移（TF↓40%），并使谷物中的Cd和Pb含量低于食品法典规定的限值（0.2 mg kg?1）。此外，BC和MT的协同作用使谷物中的Cd和Pb含量分别降低了107%和94.73%，超出了单独作用的效果（p<0.05）。BC+MT的联合应用通过两种土壤-植物机制减轻Cd/Pb的毒性：金属固定（由BC驱动的碱化作用）和生理抗性（由MT诱导的抗氧化剂）。这一策略为在受污染土壤中安全种植水稻带来了希望。

图形摘要

镉（Cd）和铅（Pb）的共污染威胁着水稻的产量。然而，像生物炭（BC）和褪黑素（MT）这样的土壤-植物修复策略在减轻Cd和Pb毒性方面的协同作用尚未得到充分研究。本研究测试了BC+MT对在Cd和Pb污染土壤中种植的水稻产量的提升效果。在添加了Cd和Pb的土壤中种植的水稻接受了以下处理：（i）对照组；（ii）Cd+Pb；（iii）Cd+Pb+BC（2.5% w/w）；（iv）Cd+Pb+MT（200 μM叶面施用）；（v）Cd+Pb+BC+MT。Cd和Pb的毒性通过降低光合色素的合成、减少养分吸收、增加氧化应激标志物、提高土壤中Cd和Pb的可用性以及其在植物组织中的积累来降低水稻产量。BC+MT的联合应用显著增强了叶绿素含量（+51.40%；p<0.01）、抗氧化活性（抗坏血酸过氧化物酶：APX↑30.78%、过氧化氢酶：CAT↑45.69%、过氧化物酶：POD↑63.29%、超氧化物歧化酶：SOD↑45.02%）、脯氨酸合成（↑34.42%）以及土壤健康状况（土壤有机碳：SOC↑42%，pH值↑15%）。这减少了土壤中Cd和Pb的生物可利用性（46–54%），降低了金属从根部向茎部的转移（TF↓40%），并使谷物中的Cd和Pb含量低于食品法典规定的限值（0.2 mg kg?1）。此外，BC和MT的协同作用使谷物中的Cd和Pb含量分别降低了107%和94.73%，超出了单独作用的效果（p<0.05）。BC+MT的联合应用通过两种土壤-植物机制减轻Cd/Pb的毒性：金属固定（由BC驱动的碱化作用）和生理抗性（由MT诱导的抗氧化剂）。这一策略为在受污染土壤中安全种植水稻带来了希望。

图形摘要