Paddy-Pak Choiの下での混合修正の影響を受けるCDバイオアベイラビリティと窒素サイクリング微生物の相互作用

カドミウム（CD）は、土壌汚染物質で最も懸念され、特に中国では人間の健康に対する脅威です。修正によるカドミウムの現場固定化は、土壌汚染を改善するために最も広く採用されている方法の1つです。この研究は、米（オリザ・サティバ）とパック・チェ（Brassica chinensis L.）の連続植え付け下で、土壌CDバイオアベイラビリティおよび窒素サイクリング微生物に対する有機化学修正の影響を評価するために設計されました。この実験は、2つの異なる比率で、石灰、ゼオライト、スーパーリン酸塩、およびバイオチャーの4つの修正を使用して実施されました。M1：それぞれ71：23：5：1の比率で47：47：5：1、M2の比率。さらに、M1とM2の両方が4つのレベルで濃縮されました（T1：0.5％; T2：1％; T3：2％; T4：4％）。結果は、CK（CD濃縮土壌）と比較して、M1T1およびM2T1の治療下でのイネの収量がそれぞれ8.93％および8.36％増加することを示しました。一方、M1およびM2の修正下でのPak Choiのバイオマス（新鮮な重量）は、濃縮治療T1、T2、およびT3の下で、それぞれ2.52-2.98倍、0.76-2.89倍に増加しました。M1T3およびM2T3で処理した米粒の総CD濃度は、CKと比較して、それぞれ89.25％と93.16％減少しました。一方、M1T3およびM2T2の下でのPak Choiの総CD濃度は、それぞれ92.86％と90.23％減少しました。結果は、土壌のpHが米とパック・チェのCDバイオアベイラビリティに影響を与える主な要因であることを示しました。イネとパック・チェの分散分割分析（VPA）は、土壌のpHが最も重要な寄与因子であることを示しました。米の季節には、CDの生物学的利用能に対する土壌pH（P）の寄与は10.14％（P = 0.102）であり、Pak Choiの季節では、土壌pHの寄与は8.38％（P = 0.133）でした。さらに、アンモニアの酸化と脱抑制微生物の豊富さは、土壌pHおよび交換CDと有意に相関していました。イネの季節に、修正の濃縮レベルが0.5％（T1）から2％（T3）に増加したとき、AOA、AOB、NIRK、NIRS、NOSZの遺伝子量が減少する傾向がありました。Pak Choiのシーズン中、濃縮レベルが0.5％（T1）、1％（T2）、および2％（T3）のレベルで増加したとき、AOB、NIRS、NOSZ（およびNOSZ（in）の遺伝子存在量が増加しました。さらに、AOAとNirkの遺伝子量は、米とは対照的なPak Choiシーズンの減少を示しました。また、混合修正M2は、M1よりもCDの取り込みを減らすのに適しています。これは、石灰とゼオライトの比率と相関している可能性があります。最後に、これら2つの修正の間で、中程度のレベルM2タイプで適用されると、CDの取り込みを減らす際にM1よりも優れたパフォーマンスがあり、遺伝子の存在量と土壌pHの両方にプラスの効果を示したと結論付けます。

Cadmium (Cd) is the most concerning soil pollutant, and a threat to human health, especially in China. The in-situ immobilization of Cadmium by amendments is one of the most widely adopted methods to remedy soil contamination. The study was designed to evaluate the effect of organo-chemical amendments on soil Cd bioavailability and nitrogen cycling microbes under continuous planting of rice (Oryza sativa) and pak choi (Brassica chinensis L.). The experiment was carried out using four amendments, Lime, Zeolite, Superphosphate, and Biochar, at two different ratios; M1: at the ratio of 47:47:5:1, and M2 at the ratio of 71:23:5:1, respectively. Moreover, both M1 and M2 were enriched at four levels (T1: 0.5%; T2: 1%; T3: 2%; T4: 4%). Results showed that compared with CK (Cd enriched soils), the yield of rice under treatments of M1T1 and M2T1 increased by 8.93% and 8.36%, respectively. While the biomass (fresh weight) of pak choi under M1 and M2 amendments increased by 2.52-2.98 times and 0.76-2.89 times respectively, under enrichment treatments T1, T2, and T3. The total Cd concentrations in rice grains treated with M1T3 and M2T3 decreased by 89.25% and 93.16%, respectively, compared with CK. On the other hand, the total Cd concentrations in pak choi under M1T3 and M2T2 decreased by 92.86% and 90.23%, respectively. The results showed that soil pH was the main factor affecting Cd bioavailability in rice and pak choi. The Variance partitioning analysis (VPA) of rice and pak choi showed that soil pH was the most significant contributing factor. In the rice season, the contribution of soil pH (P) on Cd bioavailability was 10.14% (P = 0.102), and in the pak choi season, the contribution of soil pH was 8.38% (P = 0.133). Furthermore, the abundance of ammonia oxidation and denitrifying microorganisms had significantly correlation with soil pH and exchange Cd. In rice season, when the enrichment level of amendments increased from 0.5% (T1) to 2% (T3), the gene abundance of AOA, AOB, nirK, nirS and nosZ (І) tended to decrease. While in pak choi season, when the enrichment level increased at the level of 0.5% (T1), 1% (T2), and 2% (T3), the gene abundance of AOB, nirS, and nosZ (І) increased. Additionally, the gene abundance of AOA and nirK showed a reduction in the pak choi season contrasting to rice. And the mixed amendment M2 performed better at reducing Cd uptake than M1, which may have correlation with the ratio of lime and zeolite in them. Finally, we conclude that between these two amendments, when applied at a moderate level M2 type performed better than M1 in reducing Cd uptake, and also showed positive effects on both gene abundance and increase soil pH.