賀 卓，殷涂童，葛占標(biāo)，盛下放，何琳燕

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南京 210095）

鉛（Pb）是我國(guó)污染范圍和程度均較大的重金屬，在Pb污染的農(nóng)田上種植的農(nóng)作物易受到毒害而減產(chǎn)、品質(zhì)下降，蔬菜類作物還會(huì)積累Pb造成蔬菜Pb超標(biāo)事件。Pb經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體后會(huì)損壞中樞神經(jīng)、腎臟，還會(huì)影響血液循環(huán)，對(duì)于兒童危害尤其嚴(yán)重[1]。因此，開展治理修復(fù)Pb等重金屬污染土壤的研究顯得十分重要。

重金屬污染土壤鈍化解毒修復(fù)技術(shù)可使土壤邊生產(chǎn)邊修復(fù)，可操作性強(qiáng)，近年來(lái)備受關(guān)注。在農(nóng)田土壤中施用某些具有離子吸附特性的吸附劑可實(shí)現(xiàn)重金屬鈍化解毒修復(fù)的功效。海泡石（Sepiolite，S）是一種鏈?zhǔn)綄訝罘肿咏Y(jié)構(gòu)的富含鎂的硅酸鹽黏土礦物，理論化學(xué)分子式為Mg8（H2O）4（Si6O15）2（OH）4·8H2O，其具有巨大的比表面積和較高的孔隙度，對(duì)重金屬離子具有很強(qiáng)的吸附性和交換能力[2]，因此在重金屬鈍化修復(fù)領(lǐng)域備受關(guān)注。有研究者在常年污灌的菜地中按5%的比例添加海泡石后，土壤pH值顯著提高，并使菠菜可食用組織Cd含量達(dá)到了國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)[3]。但是許多修復(fù)劑（如石灰、黏土類鈍化修復(fù)劑）會(huì)顯著影響土壤的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，施用量較大時(shí)可能產(chǎn)生二次污染、阻礙植物微量元素吸收等不利影響，這將直接影響吸附劑的可持續(xù)應(yīng)用[4]。

利用功能微生物來(lái)阻控農(nóng)作物吸收重金屬是生物鈍化修復(fù)技術(shù)中的熱點(diǎn)。細(xì)菌能夠與植物根部競(jìng)爭(zhēng)吸附土壤中的重金屬，或者分泌胞外聚合物、H2S、多胺類物質(zhì)等降低植物根際重金屬的生物有效性。根際細(xì)菌還能通過分泌植物激素、分泌鐵載體以及溶磷、固氮等作用促進(jìn)植物生長(zhǎng)，使農(nóng)作物增產(chǎn)[5]。關(guān)于具有重金屬抗性的植物根際促生菌（Plant growthpromoting rhizobacteria，PGPR）被用于生物鈍化修復(fù)的研究和實(shí)踐的報(bào)道已有許多。Dary等[6]在多種重金屬?gòu)?fù)合污染的礦區(qū)展開田間試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)接種多株功能菌株的混合菌劑（Bradyrhizobiumsp.，Pseudomonassp.，Ochrobactrum cytisi）不僅能使黃羽扇豆的生物量顯著增加，而且可以使其根和地上部Cd、Pb、Zn和Cu的含量顯著降低。Wang等[7]研究發(fā)現(xiàn)功能菌株Cupriavidus necatorQ2-8能使揚(yáng)花蘿卜根部As、Cd含量顯著降低。

一些研究者試圖應(yīng)用細(xì)菌與吸附劑的聯(lián)合作用，前人將一株Bacillussp.與生物炭聯(lián)合處理堿性土壤中的菜豆，發(fā)現(xiàn)二者的協(xié)同作用能增加根際土壤中的溶磷細(xì)菌數(shù)量，并促進(jìn)菜豆的生長(zhǎng)[8]。Chen等[9]研究發(fā)現(xiàn)菌株Neorhizobium huautlenseT1-17與蛭石或草炭復(fù)配可顯著促進(jìn)重金屬重度污染土壤中的辣椒的生長(zhǎng)，顯著提高果實(shí)產(chǎn)量，同時(shí)有效阻控果實(shí)對(duì)Pb、Cd的積累。目前關(guān)于細(xì)菌與吸附劑聯(lián)合阻控蔬菜吸收重金屬的研究還不夠深入。

本研究在南京市棲霞區(qū)鉛鋅銀礦周邊農(nóng)田開展田間試驗(yàn)，以本實(shí)驗(yàn)室保藏的一株植物促生細(xì)菌B.thuringiensisP34作為供試菌株，以海泡石作為吸附劑，考察在Pb污染農(nóng)田中供試菌株和海泡石對(duì)辣椒、茄子的生長(zhǎng)、Pb積累及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，探究不同處理對(duì)蔬菜根際土壤理化性質(zhì)的影響，旨在為今后微生物-吸附劑聯(lián)合鈍化修復(fù)技術(shù)在重金屬污染農(nóng)田安全生產(chǎn)中的應(yīng)用提供試驗(yàn)基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蔬菜選擇辣椒（Capsicum annuum，蘇椒五號(hào)）、紫茄（Solanum melongena，蘇琦一號(hào)），種子購(gòu)自江蘇省農(nóng)科院種子站。供試菌株為本實(shí)驗(yàn)室保藏的B.thuringiensisP34（KY368122）。供試吸附劑為海泡石，選購(gòu)于湘潭建聯(lián)豐禾生物科技有限責(zé)任公司，使用前經(jīng)過研磨并過200目篩。

1.2 發(fā)酵液和菌劑的制備

供試菌株P(guān)34單菌落經(jīng)活化，再按0.5%的比例接種于液體培養(yǎng)基（酵母膏20.0 g，蔗糖20.0 g，NaCl 1.0 g，pH 5.5，水1000 mL）中，置于30 ℃、160 r·min-1搖床上培養(yǎng)24 h，即得到新鮮發(fā)酵液。將海泡石經(jīng)121℃、60 min高壓蒸汽滅菌后與新鮮發(fā)酵液（1 g∶1.5 mL）混合，置于搖床上 160 r·min-1振蕩吸附 1 h，37℃烘干，即得到復(fù)配菌劑[10]。

1.3 田間試驗(yàn)

田間試驗(yàn)在江蘇省南京市棲霞山鉛鋅銀礦周邊一處農(nóng)田（32°9.7′N，118°56.8′E）開展，土壤基本性質(zhì)為:Pb（446±19.5）mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)（9.01±0.14）g·kg-1，pH（6.71±0.05）（土∶水=1 g∶2.5 mL），肥力適中。試驗(yàn)進(jìn)行前將選定區(qū)域除去雜草和石塊，翻耕，平整。選擇4個(gè)約1 m2的矩形區(qū)塊，區(qū)塊間隔約30 cm。蔬菜種子經(jīng)75%酒精表面消毒5 min后，播種至裝有營(yíng)養(yǎng)土的穴盤，置于光照溫室培養(yǎng)，定期間苗補(bǔ)水。育苗周期為15 d。幼苗移栽前將菌劑或吸附劑與相應(yīng)區(qū)塊的表層土壤混勻。設(shè)置4個(gè)處理組，分別為:①不添加吸附劑或菌劑（CK），②添加75 g·m-2海泡石（S），③添加115 mL·m-2P34菌液（P34），④添加75 g·m-2復(fù)配菌劑（P34+S）。混勻后平衡3 d。移栽時(shí)處理②和④的幼苗分別用10 mL菌液浸根。移栽后每種蔬菜留苗至少4株，作為4個(gè)重復(fù)。常規(guī)田間管理，于蔬菜花期追施有機(jī)肥。種植時(shí)間為2017年7月至9月。收獲時(shí)鏟去地表落葉層，將蔬菜植株連根拔出，輕輕抖落非根際土壤，用毛刷刷落黏附于根須上的土壤，即為根際土壤。妥善保存蔬菜植株、果實(shí)以及土壤樣品。

1.4 土壤和植物樣品的分析

1.4.1 蔬菜生物量

將辣椒、茄子的果實(shí)和植株清洗干凈并瀝干，稱量鮮質(zhì)量。將果實(shí)和莖葉組織在100℃下殺青30 min，然后在75℃下烘干至恒質(zhì)量，稱量干質(zhì)量。

1.4.2 可食用組織Pb含量

將辣椒和茄子的果實(shí)作為可食用組織。將烘干的植物組織粉碎，準(zhǔn)確稱取0.300 g于微波消解儀中進(jìn)行消解，5%HNO3定容后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測(cè)定Pb濃度。

1.4.3 可食用組織營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

將新鮮的蔬菜果實(shí)研磨成勻漿，稀釋后離心并去掉沉淀。上清液中Vc濃度參考劉紹俊等[11]的方法，用鉬藍(lán)比色法測(cè)定；可溶性蛋白質(zhì)濃度參考焦?jié)嵉萚12]的方法，用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定；可溶性糖的濃度參考單會(huì)姣等[13]的方法，用苯酚-硫酸法測(cè)定。計(jì)算每100 g新鮮可食用組織中各營(yíng)養(yǎng)成分的含量。

1.4.4 芽孢細(xì)菌計(jì)數(shù)

準(zhǔn)確稱取1.000 g風(fēng)干后研磨過200目篩的根際土壤，加10 mL無(wú)菌去離子水并充分振蕩成土壤懸液。土壤懸液經(jīng)80℃處理15 min后，稀釋平板涂布法測(cè)定根際土壤中芽孢細(xì)菌的豐度。

1.4.5 根際土壤酶活性

土壤蔗糖酶和脲酶活性測(cè)定參照關(guān)松蔭等[14]的方法進(jìn)行。

1.4.6 根際土壤有效態(tài)Pb含量

DTPA提取劑的配制參照Li等[15]的方法進(jìn)行。準(zhǔn)確稱取風(fēng)干后研磨過200目篩的根際土壤，將其與DTPA提取劑按1∶2的質(zhì)量體積比混合，置于160 r·min-1搖床上室溫振蕩2 h，5000 r·min-1離心后取上清液，用ICP-OES測(cè)定上清液中Pb濃度，并計(jì)算每千克土壤樣品中DTPA提取態(tài)Pb的含量。

1.4.7 根際土壤pH值

將風(fēng)干并研磨過200目篩的根際土壤與去離子水按1∶2.5的質(zhì)量體積比混合，置于160 r·min-1搖床上室溫振蕩2 h，靜置30 min，用pH計(jì)測(cè)定土壤pH。

1.4.8 根際土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布

采用濕篩法測(cè)定根際土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布，參考Kemper等[16]的方法并稍作修改。具體方法為:準(zhǔn)確稱取風(fēng)干過的塊狀根際土壤30～40 g，置于套篩頂部（套篩孔徑從上至下依次為2、1、0.5、0.25 mm），用繩子將整個(gè)套篩固定好并將其緩緩放入水桶中，使水面漫過頂部套篩約5 cm，靜置浸泡10 min后，手提套篩在水中以約30次·min-1的頻率上下振動(dòng)2 min，振幅控制在3 cm以內(nèi)，振動(dòng)結(jié)束后將套篩緩緩提出水桶，瀝干水后測(cè)量每層套篩上及底盒中的土壤質(zhì)量。計(jì)算粒徑在＞2、2～1、1～0.5、0.5～0.25、＜0.25 mm范圍內(nèi)的團(tuán)聚體所占的比例。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本研究各處理均重復(fù)4次。試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，Duncan′s測(cè)驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析，并采用Microsoft Office 2016軟件制表、作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)辣椒和茄子生長(zhǎng)和果實(shí)Pb含量及品質(zhì)的影響

圖1不同處理對(duì)辣椒和茄子果實(shí)Pb含量的影響Figure 1 Effects of different treatments on Pb concentration in the vegetable fruits

圖1 為各處理組辣椒和茄子可食用組織中的Pb含量。在Pb污染土壤上，蘇椒五號(hào)辣椒果實(shí)的Pb含量低于蘇琦一號(hào)茄子。與CK組相比，菌株P(guān)34對(duì)辣椒和茄子果實(shí)Pb含量均無(wú)顯著降低作用，海泡石可顯著降低蔬菜果實(shí)Pb含量，將菌株P(guān)34和海泡石復(fù)配可進(jìn)一步阻控辣椒積累Pb，與CK組相比，P34+S處理組辣椒和茄子果實(shí)Pb含量分別顯著降低58%和26%（P＜0.01），辣椒果實(shí)Pb含量降低至0.11 mg·kg-1，較其他處理組更為接近國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762—2017）中蔬菜果實(shí)的Pb限量0.10 mg·kg-1。

如圖2所示，與CK組相比，供試菌株P(guān)34對(duì)蔬菜具有較強(qiáng)的促生效果，可使辣椒的地上部植株和果實(shí)生物量分別顯著增加96.7%和296%，茄子地上部植株干質(zhì)量顯著增加148%（P＜0.05）。同時(shí)，海泡石也可顯著促進(jìn)茄子地上部植株的生長(zhǎng)。P34+S的處理對(duì)兩種蔬菜植株均無(wú)明顯促生效果，但能使辣椒果實(shí)顯著增產(chǎn)1.5倍（P＜0.05）。

各處理組辣椒和茄子果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)狀況如圖3所示。蘇椒五號(hào)辣椒的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量遠(yuǎn)高于蘇琦一號(hào)茄子。與CK組相比，P34和海泡石復(fù)配處理后，辣椒Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量分別顯著增加7.1%、36.6%和27.8%，茄子可溶性蛋白和可溶性糖含量分別顯著增加23.8%和28.8%（P＜0.05）。供試菌株P(guān)34可顯著提高茄子果實(shí)中Vc和可溶性糖含量、辣椒果實(shí)中可溶性蛋白含量。海泡石僅能增加辣椒和茄子果實(shí)的可溶性糖含量（10%和14.3%），對(duì)Vc和可溶性蛋白含量均無(wú)顯著影響。

2.2 不同處理對(duì)辣椒和茄子根際土壤芽孢細(xì)菌數(shù)量和酶活性的影響

由表1可知，與CK組相比，接種供試菌株P(guān)34可使蔬菜根際土壤中芽孢細(xì)菌數(shù)量極顯著上升，海泡石的施用則沒有影響。P34+S復(fù)配處理可顯著提高蔬菜根際土壤細(xì)菌芽孢豐度，可使辣椒和茄子根際土壤中細(xì)菌芽孢數(shù)量較CK組分別增加1.67倍和1.32倍，較海泡石處理組增加2.07倍和1.46倍（P＜0.05）。

圖2 不同處理對(duì)辣椒和茄子植株、果實(shí)生物量的影響Figure 2 Effects of different treatments on biomass of vegetable shoots and fruits

表1 不同處理對(duì)辣椒和茄子蔬菜根際土壤性質(zhì)的影響Table 1 Effcets of different treatments on rhizosphere soil properties of vegetables

各組處理對(duì)蔬菜根際土壤酶活性的影響如表1所示。接種供試菌株P(guān)34可使蔬菜根際土壤蔗糖酶和脲酶活性顯著上升，海泡石的施用則基本沒有影響。P34+S復(fù)配處理可顯著提高蔬菜根際土壤酶活性，與CK組相比，使辣椒土壤蔗糖酶和脲酶活性分別提高1.0倍和0.4倍，使茄子根際土壤兩種酶活性分別提高0.61倍和1.18倍（P＜0.05）。

2.3 不同處理對(duì)辣椒和茄子根際土壤pH和有效態(tài)Pb含量的影響

圖3 不同處理對(duì)辣椒和茄子果實(shí)中維生素C、水溶性蛋白和水溶性糖含量的影響Figure 3 Effects of different treatments on Vc，water soluble protein，water soluble sugar content of vegetable fruits

田間試驗(yàn)中蔬菜根際土壤pH值如表1所示。與CK組相比，海泡石和菌株P(guān)34對(duì)辣椒根際土壤pH均無(wú)影響，而P34+S復(fù)配處理使其升高了0.14個(gè)單位（P＜0.05）。對(duì)于茄子而言，海泡石的添加可顯著提高根際土壤pH（P＜0.05），菌株P(guān)34與海泡石的復(fù)配處理則可使其進(jìn)一步提高，較CK處理組分別升高0.13個(gè)和0.15個(gè)單位。

蔬菜根際土壤中的DTPA提取態(tài)Pb含量如表1所示。與CK組相比，海泡石和菌株P(guān)34對(duì)蔬菜根際土壤有效態(tài)Pb含量均無(wú)降低效果，而菌株P(guān)34與海泡石的復(fù)配處理則可使辣椒和茄子根際土壤DTPA提取態(tài)Pb含量分別降低90.5%和98.4%（P＜0.05）。

2.4 不同處理對(duì)辣椒和茄子根際土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例的影響

田間試驗(yàn)結(jié)束時(shí)蔬菜根際土壤的0.25～2 mm級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布的情況如圖4所示，與CK組相比，海泡石對(duì)蔬菜根際土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布影響整體較小。菌株P(guān)34顯著增加了辣椒根際土壤中等粒徑（1～0.5 mm）團(tuán)聚體的比例，而P34與海泡石復(fù)配處理可使1 mm以上團(tuán)聚體的比例增加16.2%，并使0.25 mm以下團(tuán)聚體的比例減少29.6%（P＜0.01），呈現(xiàn)團(tuán)聚體粒徑由小向大轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。對(duì)于茄子而言，菌株P(guān)34及復(fù)配處理可顯著增加其根際土壤大粒徑（大于2 mm）團(tuán)聚體的比例，而對(duì)小粒徑（小于0.25 mm）團(tuán)聚體比例則無(wú)顯著影響。

圖4 不同處理對(duì)辣椒和茄子根際土壤團(tuán)聚體比例的影響Figure 4 Effects of treatments on soil aggregate distribution

3 討論

土壤中的Pb元素會(huì)隨著礦質(zhì)元素一同被植物根部吸收，從而對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生毒害，或降低其可食用組織的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和安全性。過量的Pb元素還會(huì)改變農(nóng)田土壤的理化性質(zhì)和微生物生態(tài)，使其變得不適宜耕作。在本研究中，添加海泡石的處理有效降低了蔬菜果實(shí)中的Pb含量。方至萍等[17]的研究結(jié)果也表明海泡石可以有效減少植物積累Pb元素:當(dāng)海泡石的添加量為9 g·kg-1時(shí)，可使水稻籽粒對(duì)Pb的富集系數(shù)下降約80%，并使籽粒Pb含量降至國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)以下。本研究中的P34+S復(fù)配處理對(duì)Pb的阻控效果明顯優(yōu)于僅添加海泡石處理，并使Pb重度污染農(nóng)田中的辣椒果實(shí)Pb含量更為接近國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762—2017）中的相關(guān)規(guī)定，比Chen等[9]研究中的根瘤菌T1-17與蛭石或草炭復(fù)配處理低。

許多研究表明，污染土壤中的Pb會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的阻礙效應(yīng)。細(xì)菌不僅能通過自身和代謝產(chǎn)物吸附Pb元素，阻礙植物吸收Pb從而緩解毒害，還能分泌植物激素或通過溶磷固氮作用促進(jìn)植物生長(zhǎng)[18]。在Esitken等[19]的研究中，兩株芽孢桿菌OSU-142和M-3均能顯著增加草莓果實(shí)的產(chǎn)量；Neiverth等[20]研究發(fā)現(xiàn)一株內(nèi)生固氮菌SmR1能顯著促進(jìn)基因型CD120小麥的根毛伸長(zhǎng)并使其增產(chǎn)。在本研究中菌株P(guān)34能夠極顯著促進(jìn)辣椒和茄子地上部植株的生長(zhǎng)，并顯著使辣椒果實(shí)增產(chǎn)約300%，與其具有分泌鐵載體、吲哚乙酸等植物促生特性有關(guān)[21]，說(shuō)明接種菌株P(guān)34有效地緩解了Pb重度污染土壤中蔬菜所受到的抑制。Wang等[22]研究發(fā)現(xiàn)菌株B.subtilis38與NovoGro肥混合施用可極顯著阻控生菜吸收土壤中的Pb，并使其地上部生物量增加約40%，與本研究中混合菌劑降低辣椒果實(shí)Pb含量并提高其生物量的結(jié)果相似。維生素C、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均為蔬菜的重要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，還可以視為植物受重金屬脅迫程度的指標(biāo)。菌株P(guān)34、海泡石均能不同程度地提高蔬菜的Vc、水溶性蛋白、水溶性糖含量，其中P34+S復(fù)配處理能顯著提升辣椒果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分含量。關(guān)于功能細(xì)菌提升蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的報(bào)道并不多見，劉晚茍等[23]研究普通化肥與微生物菌肥對(duì)蔬菜生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)微生物菌肥能更多地提高辣椒果實(shí)中的維生素C、可溶性糖和葉綠素含量。

菌株P(guān)34屬于芽孢桿菌屬，芽孢抗逆性較強(qiáng)，比較根際土壤中芽孢細(xì)菌數(shù)量的變化可以間接、定性地反映供試菌株在農(nóng)田土壤中定殖存活情況，并能夠反映土壤是否適宜微生物生存。在本研究中，菌株P(guān)34和P34+S復(fù)配處理都使蔬菜根際土壤中的芽孢細(xì)菌數(shù)量顯著增加，說(shuō)明菌株P(guān)34在植物根際土壤中能有效定殖，或能顯著影響并改善土壤環(huán)境，使芽孢菌的數(shù)量增加。韓美哲等[24]研究發(fā)現(xiàn)，施用蘇云金芽孢桿菌菌劑能使棉花根際土壤中芽孢桿菌數(shù)量顯著增加，且不會(huì)對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響。本研究中，單獨(dú)施用海泡石對(duì)蔬菜根際土壤酶活性影響甚微，接種菌株P(guān)34和P34+S復(fù)配處理則可顯著使土壤蔗糖酶和脲酶活性提高，與尹淑麗等[25]研究的結(jié)果相似。武志海等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在黑土和鹽堿土的混合土上接種Pseudomonassp.wj1和Enterobactersp.wj3可使大豆鼓粒期根際土壤蔗糖酶和脲酶活性均顯著增加。蔗糖酶和脲酶的活性越高，農(nóng)田土壤中有機(jī)物分解代謝作用越強(qiáng)，土壤肥力就越高。

植物從土壤中吸收并積累Pb受許多因素的影響，土壤的酸堿性、Pb的有效態(tài)含量、疏松程度都包括在內(nèi)。土壤pH值是土壤的重要理化性質(zhì)之一，同時(shí)也直接影響著重金屬元素在土壤中的賦存形態(tài)。海泡石本身具有堿性，會(huì)提高蔬菜根際環(huán)境的土壤pH[27]。海泡石還具有較大的比表面積，加之其層狀結(jié)構(gòu)中含有大量的可交換陽(yáng)離子，如Ca、Mg、Si等，因此海泡石極易吸附重金屬離子，從而使土壤中生物可利用的重金屬含量降低[27]。另一方面，細(xì)菌的代謝過程會(huì)產(chǎn)生堿性的多胺類物質(zhì)并釋放到環(huán)境中，引起環(huán)境pH升高。也有研究表明芽孢桿菌細(xì)胞壁上的-OH、-NH、-CO和-CO-NH-等官能團(tuán)能絡(luò)合重金屬離子，使其變?yōu)榉怯行B(tài)[28]。細(xì)菌還能通過溶出磷酸和磷酸鹽促使重金屬向難溶的含磷化合物沉淀轉(zhuǎn)變[29]。Touceda-Gonzalez等[30]研究表明，Burkholderia phytofirmansPsJN與鈍化劑礫石污泥和菱鐵礦協(xié)同作用可有效降低玉米品種Falkone和Fuxxol的根際土壤中NH4NO3提取態(tài)Cd含量，與本研究結(jié)果相似。菌株P(guān)34和P34+S復(fù)配處理使茄子和辣椒根際土壤pH升高，生物有效態(tài)Pb含量顯著下降，有效降低了辣椒和茄子受Pb污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此還需進(jìn)一步探究P34的代謝物是否含有堿性物質(zhì)及其影響Pb有效性的機(jī)制。

團(tuán)聚體是土壤的重要組成部分，影響著土壤空氣、養(yǎng)分和水分的保持，并與土壤中重金屬的生物有效性有顯著相關(guān)性。微生物及其代謝產(chǎn)物是影響土壤團(tuán)聚體分布的重要因素。彭思利等[31]研究叢枝菌根對(duì)紫色土土壤性質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，G.intraradices和G.mosseae能顯著提高土壤大粒徑團(tuán)聚體的比例。本研究中，P34+S復(fù)配處理使辣椒根際土壤中粒徑在0.25 mm以上的團(tuán)聚體比例顯著上升，0.25 mm以下的團(tuán)聚體比例顯著下降。海泡石較大的比表面積和較強(qiáng)的吸附性能促進(jìn)微團(tuán)聚體向中團(tuán)聚體和大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化[32]，此外，細(xì)菌多糖或其他有機(jī)物對(duì)土壤顆粒的膠結(jié)作用使團(tuán)聚體更加穩(wěn)定；細(xì)菌自身帶有的負(fù)電荷能使土壤顆粒彼此連接；細(xì)菌加快了土壤有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，為團(tuán)聚體的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)[33]。因此，細(xì)菌與海泡石的復(fù)合處理更有利于大粒徑土壤團(tuán)聚體的形成。在一定范圍內(nèi)，土壤團(tuán)聚體粒徑越大，土壤越疏松，越有利于植物的生長(zhǎng)和土壤微生物的代謝活動(dòng)，Pb等重金屬離子被包裹在土壤膠體顆粒內(nèi)部的概率就越大，這有利于阻控植物對(duì)重金屬的吸收。

4 結(jié)論

在嚴(yán)重Pb污染的田間環(huán)境下，菌株B.thuringiensisP34與海泡石聯(lián)合有效阻控辣椒和茄子積累Pb，改善果實(shí)品質(zhì)，提高了蔬菜根際土壤pH、大粒徑團(tuán)聚體比例、芽孢細(xì)菌數(shù)量、蔗糖酶和脲酶活性，顯著降低根際土壤DTPA提取態(tài)Pb含量。