生物炭固定化菌劑對毒死蜱污染土壤的修復(fù)及小白菜品質(zhì)的改善

doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2024.05.009

收稿日期：2023-10-16

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項(xiàng)目

作者簡介：董" 成（1997-），男，江蘇徐州人，碩士研究生，主要從事農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地污染修復(fù)研究。（E-mail）15262031644@163.com

通訊作者：陳" 靜，（E-mail）1995000023@jou.edu.cn；葛" 靜，（E-mail）cherrygejing@126.com

摘要：" 生物炭可以吸附土壤中有機(jī)污染物，降低污染物對植物的毒害，但是被吸附的污染物存在二次釋放的風(fēng)險，影響生物炭的修復(fù)性能。本研究采用生物炭對實(shí)驗(yàn)室前期篩選的3株具有降解毒死蜱功能的內(nèi)生菌進(jìn)行固定，對生物炭固定化菌劑制備條件進(jìn)行優(yōu)化，利用盆栽試驗(yàn)對生物炭固定化菌劑降解毒死蜱性能進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，生物炭固定化HJY菌對毒死蜱降解效果最優(yōu)，在生物炭粒徑為60目、固定化溫度30 ℃、固定化時間為1 d時制備的生物炭固定化菌劑施入土壤中15 d對毒死蜱的降解率可高達(dá)92.40%。施入土壤35 d，在2 mg/kg毒死蜱污染土中相較于生物炭，生物炭固定化菌劑處理小白菜和土壤毒死蜱含量分別降低了81.8%和77.4%，在20 mg/kg毒死蜱污染土中小白菜和土壤毒死蜱含量降低了79.4%和50.3%；小白菜生物量，葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖含量，過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性顯著增加。小白菜中毒死蜱含量與土壤中毒死蜱含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，小白菜品質(zhì)與其毒死蜱含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。表明與生物炭相比，生物炭固定化菌劑顯著提升了對毒死蜱污染土壤的修復(fù)性能，并改善了小白菜的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：" 毒死蜱；鞘氨醇單胞菌；生物炭；生物修復(fù)；小白菜

中圖分類號：" S634.304；S181""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：" A""" 文章編號：" 1000-4440（2024）05-0846-09

Remediation of chlorpyrifos contaminated soil by biochar immobilized bacteria and improvement of Chinese cabbage quality

DONG Cheng1，2，" FENG Fayun2，" MA Liya2，" SHENG Hongjie2，" YU Xiangyang2，" CHEN Jing1，" GE Jing1，2

（1.School of Ocean Food and Biological Engineering， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， China;2.Institute of Food Safety and Nutrition， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014，" China）

Abstract：" Biochar can adsorb organic pollutants in the soil and reduce the phytotoxicity of pollutants， but the adsorbed pollutants have the risk of secondary release， which affects the remediation performance of biochar. In this study， biochar was used to immobilize three endophytes with chlorpyrifos degradation function selected in the early laboratory stage. The preparation conditions of biochar immobilized bacteria were optimized， and the degradation performance of chlorpyrifos by biochar immobilized bacteria was verified by pot experiment. The results showed that HJY had the best degradation effect on chlorpyrifos. The biochar immobilized microbial agent was prepared under the conditions of biochar particle size of 60 mesh， immobilization temperature of 30 ℃ and immobilization time of 1 d. The degradation rate of chlorpyrifos was 92.40% when the prepared biochar immobilized microbial agent was applied to the soil for 15 days. After 35 days of application to the soil， in the 2 mg/kg chlorpyrifos contaminated soil， compared with biochar treatment， the content of chlorpyrifos in Chinese cabbage and soil in the biochar immobilized microbial agent treatment decreased by 81.8% and 77.4%， respectively. In 20 mg/kg chlorpyrifos contaminated soil， the content of chlorpyrifos in Chinese cabbage and soil decreased by 79.4% and 50.3%， respectively. The biomass， chlorophyll content， soluble protein content， soluble sugar content， peroxidase （POD） activity and superoxide dismutase （SOD） activity of Chinese cabbage increased significantly. There was a significant positive correlation between the content of chlorpyrifos in Chinese cabbage and the content of chlorpyrifos in soil， and there was a significant negative correlation between the quality of Chinese cabbage and the content of chlorpyrifos. Compared with biochar， biochar-immobilized microbial agent significantly improved the remediation performance of chlorpyrifos-contaminated soil and improved the quality of Chinese cabbage.

Key words：" chlorpyrifos;Sphingomonas sp;biochar;bioremediation;Chinese cabbage

毒死蜱是一種高效廣譜農(nóng)業(yè)殺蟲劑，能有效防治作物上的害蟲，是世界范圍內(nèi)使用最多的5種殺蟲劑之一，超范圍或過量施用會對生態(tài)環(huán)境造成污染。據(jù)報道，噴灑在作物上的農(nóng)藥只有不到1%能夠作用在靶標(biāo)上，絕大部分進(jìn)入水體、空氣和土壤中。Li等研究了玉米、大豆和水稻等144個樣品中毒死蜱的殘留情況，結(jié)果顯示，谷物中毒死蜱的檢出率高達(dá)64.6%。雖然中國明令禁止在蔬菜上施用毒死蜱，但是據(jù)各地方市場監(jiān)督管理局抽查結(jié)果顯示，毒死蜱殘留超標(biāo)現(xiàn)象在某些蔬菜中仍普遍存在（http：//scjgj.jiangsu.gov.cn/col/col78970/index.html、https：//amr.hainan.gov.cn/zw/spcjxx/、http：//scjgj.xinjiang.gov.cn/xjaic/index.shtml）。毒死蜱在土壤中殘留時間較長，其半衰期可長達(dá)60～120 d。王俊等研究發(fā)現(xiàn)，福建省福州市菜地土壤中毒死蜱檢出率為11.63%，平均殘留量為0.181 mg/kg。在馬來西亞進(jìn)行的實(shí)地研究發(fā)現(xiàn)，土壤和沉積物中毒死蜱殘留量為0.01～0.62 mg/kg。土壤中毒死蜱會通過生物富集對植物生長及人體健康造成不利影響，殘留在蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品中的毒死蜱等有機(jī)磷類農(nóng)藥能夠通過抑制人體內(nèi)乙酰膽堿酯酶的功能對人體產(chǎn)生毒害，并可誘發(fā)神經(jīng)性疾病等。因此，對遭到農(nóng)藥污染的農(nóng)田土壤進(jìn)行修復(fù)非常有必要。

生物炭是一種富含碳素的材料，來源于生物質(zhì)熱解或受控限氧條件下的熱分解。研究結(jié)果表明，生物炭可以吸附土壤中的污染物，從而降低植物受害程度。Rajapaksha等研究結(jié)果表明，利用廢棄茶葉制備的生物炭材料可對磺胺二甲嘧啶（SMT）進(jìn)行高效吸附，在pH為3時對SMT的最大吸附量達(dá)33.81 mg/g。然而，用于環(huán)境修復(fù)的生物炭有一個明顯的缺點(diǎn)是污染物在吸附過程中沒有完全被去除，存在二次排放風(fēng)險。功能性微生物搭載生物炭能夠?qū)⑸锾课降奈廴疚镞M(jìn)行降解，Liu等利用生物炭固定化細(xì)菌提高了土壤中氯氰菊酯的降解速率和去除效率，最終降低了土壤中氯氰菊酯的殘留量。Qi等將枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和枸櫞酸桿菌按比例固定在玉米秸稈生物炭中，并將其應(yīng)用于被鈾（U）和鎘（Cd）污染的土壤中，使U和Cd在芹菜食用組織中的濃度分別降低了70.4%和77.5%。然而，利用生物炭固定化內(nèi)生細(xì)菌修復(fù)毒死蜱污染土壤及對蔬菜品質(zhì)改善的研究較少。

本研究利用前期實(shí)驗(yàn)室篩選得到的毒死蜱降解內(nèi)生菌搭載稻殼生物炭，獲得性能改善最優(yōu)的組合，優(yōu)化了內(nèi)生菌搭載稻殼生物炭制備條件，構(gòu)建了生物炭固定化菌劑，并利用蔬菜盆栽試驗(yàn)評價了該內(nèi)生菌搭載生物炭材料對被毒死蜱污染土壤的修復(fù)能力以及小白菜生長和品質(zhì)的改善，旨在為微生物搭載生物炭材料修復(fù)有機(jī)污染物污染農(nóng)田提供借鑒，為降低農(nóng)藥污染提供思路。

1" 材料與方法

1.1" 材料

1.1.1" 主要儀器" 掃描電子顯微鏡（S-3400N，日本Hitachi公司產(chǎn)品）；氣相色譜儀（HP-6890，美國安捷倫科技公司產(chǎn)品）；水浴氮吹儀（GGC-DCY24，北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司產(chǎn)品）；全溫振蕩培養(yǎng)箱（ZQZY-78CN，上海知楚儀器有限公司產(chǎn)品）；高速離心機(jī)（D37520，Thermo Fisher公司產(chǎn)品）；高通量組織研磨儀（KC-2000，德國Thmorgan公司產(chǎn)品）。

1.1.2" 化學(xué)試劑" 97%毒死蜱原藥（南京紅太陽股份有限公司產(chǎn)品）；99.9%毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)品（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司產(chǎn)品）；色譜純正己烷（德國Merck公司產(chǎn)品）；分析純乙腈（德國Merck公司產(chǎn)品）。

1.1.3" 培養(yǎng)基" Luria-Bertani（LB）培養(yǎng)基：10 g蛋白胨，5 g酵母粉，10 g氯化鈉，1 L去離子水，pH 7.0～7.2。無機(jī)鹽培養(yǎng)基（Inorganic Salt Medium，ISM）：0.40 g MgSO4·7H2O、0.20 g FeSO4·7H2O、0.20 g K2HPO4、0.20 g （NH4）2SO4、0.08 g CaSO4、1 L去離子水，pH 7.0～7.2。磷酸緩沖液（PBS）：2 mmol/L磷酸氫二銨和0.2 mmol/L乙二胺四乙酸的混合液。

1.1.4" 供試材料" 供試菌株HJY（Sphingomonas sp.）、DGB（Bacillus sp.）和DJA（Pseudomonas sp.）是本課題組2015年篩選獲得的3株毒死蜱高效降解內(nèi)生菌，稻殼生物炭自行制備。土壤采集自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田表層土（E118°86′，N32°03′），土壤類型為黃棕壤。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干，研磨并過3 mm篩。土壤pH值7.24，有機(jī)碳7.44 g/kg，全氮0.45 g/kg，碳氮比16.53，有效磷22.2 mg/kg，速效鉀83 mg/kg，土壤微生物量碳165 mg/kg，陽離子交換量16.6 cmol/kg。供試植物為小白菜。

1.2" 方法

1.2.1" 菌懸液的制備" 將活化后的菌株接種于LB液體培養(yǎng)基中，在30 ℃、180 r/min條件下振蕩培養(yǎng)12 h （對數(shù)生長期），然后在4 ℃、6 000 r/min條件下離心10 min，收集菌體；用PBS緩沖液清洗菌體3次，收集菌體，用PBS緩沖液稀釋配制菌懸液，調(diào)整菌液含量至OD600為2.0左右。

1.2.2" 生物炭固定化菌劑的制備" 分別準(zhǔn)確稱取過60目、80目、100目篩的生物炭1.0 g置于3個500 ml錐形瓶中，滅菌后冷卻至常溫，再分別加入200 ml上述已制備好的HJY菌懸液，于30 ℃、180 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)1 d后取出，用200目濾網(wǎng)過濾出生物炭菌劑，然后用0.85%滅菌生理鹽水沖洗表面浮游菌體，重復(fù)2次，所得固體在40 ℃烘箱烘干，得到生物炭固定化菌劑。

1.2.3" 生物炭表征的測定分析" 對生物炭及生物炭固定化菌劑表面形態(tài)特征、比表面積及孔隙特征、元素含量以及表面官能團(tuán)分別采用掃描電鏡（Hitachi S-3400N）、全自動比表面積和孔隙分析儀（Tri Star Ⅱ）、全自動元素分析儀（Vario EL Ⅲ）、傅立葉紅外光譜儀（FTIR 920）進(jìn)行測定分析。

1.2.4" 生物炭固定化菌劑降解效果測定" 配置毒死蜱初始質(zhì)量濃度為20 mg/L的無機(jī)鹽培養(yǎng)基，設(shè)置如下處理：生物炭固定化菌劑0.05 g、滅菌后的生物炭0.05 g和對照組，每個處理重復(fù)3次。置于培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)（30℃、180 r/min），于不同時間取樣測定培養(yǎng)基中毒死蜱的殘留量。

1.2.5" 土壤處理和小白菜栽培" 采用人為污染法使供試土壤中毒死蜱的最終質(zhì)量濃度分別為 2 mg/kg和 20 mg/kg。共設(shè)置6個處理組，分別為：（1）對照組（CK1和CK2），2 mg/kg和20 mg/kg毒死蜱污染土壤中添加3%無菌PBS；（2）生物炭組（B1和B2），2 mg/kg和20 mg/kg毒死蜱污染土壤中添加3%生物炭；（3）生物炭固定化菌劑組（S-B1和S-B2），2 mg/kg和20 mg/kg毒死蜱污染土壤中添加3%生物炭固定化菌劑。每個處理3個重復(fù)。將土壤樣品混合均勻后用于盆栽試驗(yàn)。

采用長45.0 cm、寬10.0 cm、高12.5 cm的塑料盆種植小白菜，每個塑料盆中裝2 kg土。將處于3葉1心期的小白菜移栽到6個不同處理的土壤中，每盆移栽5棵小白菜苗。植物的光周期為16 h/d，晝、夜平均溫度分別為 25 ℃、20 ℃。在移栽后第 7 d、14 d、21 d、28 d 和 35 d，每個處理組分別采集20 g土壤和1棵小白菜樣本。

1.2.6" 小白菜和土壤中毒死蜱含量測定" 蔬菜組織：先分別稱取小白菜地上部分（莖、葉）和地下部分（根部）鮮重后，再分別將樣品剪碎、混勻，加入10 ml乙腈，彈珠勻漿研磨，加1.0 g NaCl，渦旋振蕩5 min，超聲10 min，6 000 r/min離心5 min，然后取2 ml上清液至另一離心管中，并依次加入100 mg無水硫酸鎂、50 mg 石墨化碳（GCB）和30 mg N-丙基乙二胺（PSA），渦旋振蕩2 min，6 000 r/min離心5 min，最后取1 ml上清液，氮?dú)獯蹈?，? ml正己烷定容，過0.22 μm濾膜后移至進(jìn)樣小瓶中，待進(jìn)樣。

土壤：取小白菜根部周圍土壤樣品，冷凍干燥后，磨碎、過篩，放入-20 ℃冰箱保存待測。稱取5.0 g土壤，加入10 ml乙腈，渦旋振蕩5 min，加入2.0 g NaCl，渦旋振蕩5 min，超聲10 min，6 000 r/min離心5 min，然后取2 ml上清液至另一離心管中，并依次加入100 mg無水硫酸鎂和50 mg PSA，渦旋振蕩2 min，6 000 r/min離心5 min，最后取1 ml上清液，氮?dú)獯蹈桑? ml正己烷定容，過0.22 μm濾膜，待進(jìn)樣。

1.2.7" 小白菜生長和品質(zhì)指標(biāo)測定" 在移栽后7 d、14 d、21 d、28 d和35 d采集小白菜植株樣品，用液氮將樣品研磨成粉末，然后加入PBS緩沖液制備成懸浮液。測定生物量、葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量以及POD、SOD活性。

1.2.8" 統(tǒng)計分析" 采用Excel 2016和Origin 2021軟件制圖，采用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，不同試驗(yàn)組間差異性比較采用單因素方差分析或Tukey’s多重比較法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 生物炭固定化不同菌株的降解效果

如圖1所示，在毒死蜱質(zhì)量濃度為20 mg/L的ISM培養(yǎng)基中加入3種生物炭固定化菌劑后，生物炭固定化HJY菌劑對毒死蜱的降解效果最好，在第15 d時檢測發(fā)現(xiàn)毒死蜱降解率達(dá)92.93%；在同一時期內(nèi)，生物炭固定化DGB菌劑和生物炭固定化DJA菌劑對毒死蜱的降解率分別為78.51%和72.61%，添加生物炭（C）和空白對照（CK）的ISM培養(yǎng)基中毒死蜱降解率分別為43.35%和16.27%。因此，選擇降解效果最好的生物炭固定化菌劑HJY，以此開展后續(xù)試驗(yàn)。

2.2" 生物炭固定化菌劑制備條件優(yōu)化及其表面特征

對生物炭固定化菌劑制備條件進(jìn)行優(yōu)化。如圖2所示，固定化溫度30 ℃、生物炭粒徑60目、固定化時間1 d制備的生物炭固定化HJY菌劑15 d對毒死蜱的降解效果最好，降解率達(dá)到92.40%。

稻殼生物炭的理化特性如表1所示。稻殼生物炭具有較大的比表面積和孔隙容量，可以為微生物提供生活環(huán)境和養(yǎng)分，有利于細(xì)菌的固定。根據(jù)DLVO理論，當(dāng)微生物被吸附到載體表面時，它們會受到靜電力和范德華力的作用。稻殼生物炭Zeta電位較高，可以減少生物炭和細(xì)菌之間的靜電排斥。羥基和羧基是酸性官能團(tuán)，增加了生物炭表面的極性，使其成為有效的微生物吸附劑。

固定微生物前后生物炭的掃描電子顯微圖像如圖3所示。固定微生物前的生物炭具有開放的多孔結(jié)構(gòu)（圖3A），可以為微生物提供吸附位點(diǎn)，同時促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)在環(huán)境和微生物之間的轉(zhuǎn)移。固定

微生物后可以看到HJY被吸附在生物炭表面，一些HJY進(jìn)入生物炭的孔隙內(nèi)部和裂縫中。同時，在生物炭表面形成生物膜狀結(jié)構(gòu)（圖3B），生物膜狀結(jié)構(gòu)是由胞外聚合物包裹菌體群落形成的，有利于菌株HJY牢固地吸附在生物炭表面。

2.3" 不同處理對土壤和小白菜植株中毒死蜱含量的影響

如圖4A、圖4C、圖4E所示，生物炭固定化菌劑在毒死蜱含量為2 mg/kg污染的土壤中施用35 d，土壤中毒死蜱的降解率為96.27%，比同一時期生物炭對毒死蜱的降解率高11.96%；小白菜莖葉和根部毒死蜱含量分別下降97.25%和94.95%，比同一時期生物炭處理小白菜莖葉和根部毒死蜱含量下降率分別高出3.35%和20.75%。圖4B、圖4D、圖4F顯示，生物炭固定化菌劑在毒死蜱含量為20 mg/kg污染的土壤中施用35 d，對土壤中毒死蜱的降解率為86.45%，比同一時期生物炭對毒死蜱的降解率高13.69%；小白菜莖葉和根部毒死蜱含量分別下降97.12%和95.58%，比同一時期生物炭處理小白菜莖葉和根部毒死蜱含量下降率分別高出9.93%和18.33%。各處理土壤中毒死蜱降解動態(tài)和半衰期（t1/2）如表2所示。施用生物炭使土壤中毒死蜱半衰期分別從3.03 d和28.03 d縮短到2.25 d和11.51 d；施用生物炭固定化菌劑使土壤中毒死蜱的半衰期分別從3.03 d和28.03 d縮短到1.17 d和7.42 d。結(jié)果表明，生物炭固定化菌劑比生物炭降解毒死蜱的能力更強(qiáng)。

研究發(fā)現(xiàn)，生物炭能夠非常有效地吸附受污染土壤和水體中的毒死蜱，從而降低其生物利用率、生物累積性和生物認(rèn)知度。生物炭的大比表面積和孔隙率為降解菌提供了有利的生長環(huán)境，不僅降低了毒死蜱對降解菌的毒性，而且保持了降解菌良好的降解活性。生物炭的吸附作用使毒死蜱富集，微生物有更多的機(jī)會接觸到毒死蜱，從而提高降解效率。Sun等研究發(fā)現(xiàn)，將具有降解戊菌唑能力的Alcaligenes faecalis WZ-2菌株固定在生物炭中，生物炭固定化WZ-2-菌劑處理可將土壤中戊菌唑的半衰期從40.8 d縮短至13.3 d。

轉(zhuǎn)移系數(shù)反映的是小白菜根部毒死蜱向莖葉的轉(zhuǎn)移能力。在本研究中，TF是莖葉中毒死蜱含量與根中毒死蜱含量的比值，即TF=C莖葉/C根。TF≥1.0表示毒死蜱易被小白菜從根部向莖葉轉(zhuǎn)移；TFlt;1.0表示毒死蜱不易被小白菜從根部向莖葉轉(zhuǎn)移。不同處理組和對照組的毒死蜱在小白菜中的轉(zhuǎn)移系數(shù)如表3所示，所有處理的TF值都遠(yuǎn)小于1.0，這說明小白菜將毒死蜱從根部轉(zhuǎn)移到莖葉部的能力較差，原因可能與小白菜自身的生理特性和毒死蜱的理化性質(zhì)有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步研究。

CK1：2 mg/kg毒死蜱污染土壤對照；CK2：20 mg/kg毒死蜱污染土壤對照；B1：2 mg/kg毒死蜱污染土壤生物炭處理；B2：20 mg/kg毒死蜱污染土壤生物炭處理；S-B1：2 mg/kg毒死蜱污染土壤生物炭固定化菌劑處理；S-B2：20 mg/kg毒死蜱污染土壤生物炭固定化菌劑處理。

CK1、CK2、B1、B2、S-B1、S-B2見圖4注。數(shù)值以3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。同一列中不同字母表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平。

2.4" 生物炭固定化菌劑對小白菜生理和品質(zhì)的影響

為評價不同生物炭菌劑對小白菜生理和品質(zhì)的影響，本研究測定了不同處理下小白菜鮮重、葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量以及POD、SOD活性。如圖5所示，生物炭固定化菌劑在2 mg/kg毒死蜱污染土壤施用后35 d，鮮重、葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量以及POD、SOD活性分別為17.23 g、0.74 mg/g、4.84 g prot/L、65.73 mg/g、556.67 U/g、346.72 U/g，比同一時期生物炭處理組分別高出24.86%、15.63%、32.24%、34.28%、7.74%、32.50%；生物炭固定化菌劑在20 mg/kg毒死蜱污染土壤施用后35 d，鮮重、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量以及POD、SOD活性分別為16.9 g、0.68 mg/g、4.21 g prot/L、49.51 mg/g、546 U/g、315.67 U/g，比同一時期生物炭處理組分別高出42.50%、21.43%、26.05%、51.13%、12.42%、8.74%。

接觸農(nóng)藥會導(dǎo)致植物出現(xiàn)中毒癥狀，其原因是葉綠素分解和光合作用減弱，從而阻礙植物生長。據(jù)報道，毒死蜱對植物有多種不利影響，包括生物量減少、發(fā)芽受阻、光合色素的量子效率降低、營養(yǎng)代謝紊亂等。本研究發(fā)現(xiàn)，在土壤中施用生物炭后可以吸附毒死蜱，減輕其對植物的毒害，改善植物生理機(jī)能，促進(jìn)植物生長。生物炭通過降低毒死蜱含量和改變環(huán)境條件來增加生物吸附，減少過量污染物對微生物生長的抑制。生物炭固定化菌劑能夠?qū)ν寥乐袣埩舳舅莉绺咝У夭东@和降解。Azeem等也得出了類似的結(jié)果，通過適當(dāng)應(yīng)用茶葉生物炭來維持微生物的生存和繁殖，最終改善了綠豆的生長，提高了綠豆產(chǎn)量。石陽陽研究發(fā)現(xiàn)2%玉米秸稈生物炭與菌劑復(fù)配處理使小白菜可溶性蛋白質(zhì)含量增加58.14%，可溶性糖含量增加57.85%，均顯著高于2%生物炭處理和菌劑處理。說明生物炭固定化菌劑提高了生物炭的修復(fù)性能，促進(jìn)了植物生長，提高了植物的營養(yǎng)品質(zhì)。

毒死蜱脅迫會導(dǎo)致植物中產(chǎn)生O·-2、·OH、H2O2和其他活性氧、自由基和過氧化物，從而導(dǎo)致氧化損傷。植物可啟動防御機(jī)制清除這些產(chǎn)物，并通過提高SOD和POD活性以及分解更多的過氧化氫來解毒。本研究通過施用生物炭和生物炭固定化菌劑降低了小白菜中毒死蜱的含量，減輕了自由基和活性氧對小白菜細(xì)胞和組織的毒害作用，促進(jìn)了小白菜的生長，提高了其SOD和POD活性，從而消除了毒死蜱脅迫產(chǎn)生的產(chǎn)物。吳海霞等發(fā)現(xiàn)與對照處理相比，施用生物炭可以促進(jìn)香根草的生長，通過提高香根草中抗氧化酶SOD及POD的活性，來緩解重金屬引起的氧化脅迫。

將土壤毒死蜱含量與小白菜的生理與品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。如表4所示，土壤中毒死蜱含量與小白菜莖葉和根中毒死蜱含量呈顯著正相關(guān)；小白菜品質(zhì)與其莖葉中和根中毒死蜱含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

CK1、CK2、B1、B2、S-B1、S-B2見圖4注。圖柱上不同字母表示在0.05水平上有顯著性差異。

3" 結(jié)論

（1）利用生物炭分別對3株具有降解毒死蜱功能的內(nèi)生菌進(jìn)行固定，篩選得到降解效率最高的生物炭固定化菌劑——生物炭固定化鞘氨醇單胞菌（HJY）菌劑，對毒死蜱的降解效率高達(dá)92.40%。

（2）生物炭固定化鞘氨醇單胞菌（HJY）菌劑能有效提升小白菜土壤體系中毒死蜱污染的修復(fù)效率，并緩解毒死蜱對小白菜的氧化脅迫，顯著提升小白菜品質(zhì)。

（3）小白菜中毒死蜱含量與土壤中毒死蜱含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，小白菜品質(zhì)與其莖葉中和根中毒死蜱含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

楊益軍. 2018年中國（全球）毒死蜱市場現(xiàn)狀及預(yù)測. 農(nóng)藥科學(xué)與管理，2019，40（1）：18-24.

LIU C， WEN S， LI S， et al. Enhanced remediation of chlorpyrifos-contaminated soil by immobilized strain Bacillus H27. Journal of Environmental Sciences，2024，144：172-184.

DUTTA M， SARDAR D， PAL R， et al. Effect of chlorpyrifos on microbial biomass and activities in tropical clay loam soil. Environ Monit Assess，2010，160（1/2/3/4）：385-391.

王" 川，周巧紅，吳振斌. 有機(jī)磷農(nóng)藥毒死蜱研究進(jìn)展. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011，34（7）：123-127.

LI R， HE L， WEI W， et al. Chlorpyrifos residue levels on field crops （rice， maize and soybean） in China and their dietary risks to consumers. Food Control，2015，51：212-217.

LIU B， MCCONNELL L L， TORRENTS A. Hydrolysis of chlorpyrifos in natural waters of the Chesapeake Bay. Chemosphere，2001，44（6）：1315-1323.

王" 俊，胡進(jìn)鋒，陳" 峰，等. 福州菜地土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留特征及風(fēng)險評價. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，33（5）：951-957.

NGAN C K， CHEAH U B， ABDULLAH W Y W， et al. Fate of chlorothalonil， chlorpyrifos and profenofos in a vegetable farm in cameron Highlands， Malaysia. Water，Air， amp; Soil Pollution：Focus，2005，5（1）：125-136.

MAYA K， SINGH R S， UPADHYAY S N， et al. Kinetic analysis reveals bacterial efficacy for biodegradation of chlorpyrifos and its hydrolyzing metabolite TCP. Process Biochemistry，2011，46（11）：2130-2136.

MIE A， RUDN C， GRANDJEAN P. Safety of safety evaluation of pesticides：developmental neurotoxicity of chlorpyrifos and chlorpyrifos-methyl. Environmental Health，2018，17（1）：77.

AKBAR S， SULTAN S. Soil bacteria showing a potential of chlorpyrifos degradation and plant growth enhancement. Brazilian Journal of Microbiology，2016，47（3）：563-570.

MASUD M A A， SHIN W S， SARKER A， et al. A critical review of sustainable application of biochar for green remediation： Research uncertainty and future directions. Science of the Total Environment，2023，904：166813.

KIM H， KIM K， KIM H， et al. Effect of biochar on heavy metal immobilization and uptake by lettuce （Lactuca sativa L.） in agricultural soil. Environmental Earth Sciences，2015，74（2）：1249-1259.

RAJAPAKSHA A， VITHANAGE M， ZHANG M， et al. Pyrolysis condition affected sulfamethazine sorption by tea waste biochars. Bioresource Technology，2014，166：303-308.

YAO B， LUO Z， YANG J， et al. FeIIFeIII layered double hydroxide modified carbon felt cathode for removal of ciprofloxacin in electro-Fenton process. Environmental Research，2021，197：111144.

LIU J， DING Y， MA L， et al. Combination of biochar and immobilized bacteria in cypermethrin-contaminated soil remediation. International Biodeterioration amp; Biodegradation，2017，120：15-20.

QI X， GOU J， CHEN X， et al. Application of mixed bacteria-loaded biochar to enhance uranium and cadmium immobilization in a co-contaminated soil. Journal of Hazardous Materials，2021，401：123823.

馮發(fā)運(yùn). 具有毒死蜱降解特性的植物內(nèi)生菌的分離篩選. 杭州：浙江農(nóng)林大學(xué)，2015.

FENG F， CHEN X， WANG Q， et al. Use of Bacillus-siamensis-inoculated biochar to decrease uptake of dibutyl phthalate in leafy vegetables. Journal of Environmental Management，2020，253：109636.

PIETIKINEN J， KIIKKIL O， FRUTZE H. Charcoal as a habitat for microbes and its effect on the microbial community of the underlying humus. OIKOS，2000，89（2）：231-242.

HERMANSSON M. The DLVO theory in microbial adhesion. Colloids and Surfaces B： Biointerfaces，1999，14（1/2/3/4）：105-119.

YU Y， GUO H， ZHONG Z， et al. Enhanced removal of tetrabromobisphenol A by Burkholderia cepacian Y17 immobilized on biochar. Ecotoxicology and Environmental Safety，2023，249：114450.

XIONG B， ZHANG Y， HOU Y， et al. Enhanced biodegradation of PAHs in historically contaminated soil by M. gilvum inoculated biochar. Chemosphere，2017，182：316-324.

ZHANG W， SHEN J， ZHANG H， et al. Efficient nitrate removal by Pseudomonas mendocina GL6 immobilized on biochar. Bioresource Technology， Part A，2021，320：124324.

SINGH M， RANO S， ROY S， et al. Characterization of organophosphate pesticide sorption of potato peel biochar as low cost adsorbent for chlorpyrifos removal. Chemosphere，2022，297：134112.

WU C， ZHI D， YAO B， et al. Immobilization of microbes on biochar for water and soil remediation：a review. Environmental Research， Part B，2022，212：113226.

SUN T， MIAO J， SALEEM M， et al. Bacterial compatibility and immobilization with biochar improved tebuconazole degradation， soil microbiome composition and functioning. Journal of Hazardous Materials，2020，398：122941.

BAKSHI P， SHARMA P， CHOUHAN R， et al. Interactive effect of 24-epibrassinolide and plant growth promoting rhizobacteria inoculation restores photosynthetic attributes in Brassica juncea L. under chlorpyrifos toxicity. Environmental Pollution，2023，320：120760.

WANG L， QIN Z， LI X， et al. Persistence behavior of chlorpyrifos and biological toxicity mechanism to cucumbers under greenhouse conditions. Ecotoxicology and Environmental Safety，2022，242：113894.

PATEL A K， SINGHAN R R， PAL A， et al. Advances on tailored biochar for bioremediation of antibiotics， pesticides and polycyclic aromatic hydrocarbon pollutants from aqueous and solid phases. Science of the Total Environment，2022，817：153054.

WANG L， CHEN H， WU J， et al. Effects of magnetic biochar-microbe composite on Cd remediation and microbial responses in paddy soil. Journal of Hazardous Materials，2021，414：125494.

AZEEM M， HASSAN T， TAHIR M I， et al. Tea leaves biochar as a carrier of Bacillus cereus improves the soil function and crop productivity. Applied Soil Ecology，2021，157：103732.

石陽陽. 生物炭與Cd耐受菌復(fù)配對Cd污染土壤修復(fù)及小白菜安全生產(chǎn)的影響. 雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

HERBINGER K， TAUSZ M， WONISCH A， et al. Complex interactive effects of drought and ozone stress on the antioxidant defence systems of two wheat cultivars. Plant Physiology and Biochemistry，2002，40（6/7/8）：691-696.

CANNATA M， CARVALHO R， BERTOLI A， et al. Effects of cadmium and lead on plant growth and content of heavy metals in arugula cultivated in nutritive solution. Communications in Soil Science and Plant Analysis，2013，44（5）：952-961.

吳海霞，孫" 萍，盧" 爽，等. 滸苔生物炭促進(jìn)土壤Pb固定并緩解植物Pb毒性. 中國環(huán)境科學(xué)，2020，40（8）：3530-3538.

（責(zé)任編輯：黃克玲）