紫云英与固定化材料协同降低稻田土壤镉生物有效性的机制：材料吸附增强、土壤性质改善与微生物群落调控

镉(Cd)污染已成为威胁全球粮食安全的重大环境问题。中国作为最大的水稻生产国，约150万公顷稻田受Cd污染，通过食物链富集可导致骨损伤、肝肾毒性甚至癌症。当前物理修复成本高昂，植物修复周期长，化学固定虽效率高但可能破坏土壤生态。紫云英(MV)作为传统绿肥，与石灰石、生物炭等固定化材料(IMs)联用展现潜力，但其协同机制尚不明确。

中国农业科学院团队在《Environmental Technology》发表研究，通过三维荧光光谱(3D-EEM)、等温吸附实验和盆栽试验，解析MV分解产物对IMs的增效机制。采集湖南益阳Cd污染稻田土壤，设置7组处理（CK、单材料L/B/S及联合MVL/MVB/MVS），结合SEM-EDS、FTIR等技术分析材料特性，并采用16S rRNA测序研究微生物群落。

MV分解特性

MV分解初期产生蛋白类物质，后期转化为腐殖质（45天时HIX指数达4.26）。PARAFAC模型识别出3种组分：C1(蛋白类)、C2/C3(腐殖质)。腐殖质含丰富羧基、羟基，为Cd固定提供位点。

材料吸附增强

MV腐殖质使石灰石(L)、生物炭(B)、海泡石(S)的Cd最大吸附量提升9.34-10.50倍（达51.95-56.48 mg g-1）。FTIR显示-OH峰增强，XRD检出CdCO3沉淀，证实MV通过表面络合与沉淀反应强化固定。

土壤-水稻系统响应

联合处理使土壤有效镉(Avail-Cd)降低68.17%，酸溶态(Aci-Cd)转化为残渣态(Res-Cd)比例提升71.88%。稻米镉含量降至国家安全标准以下（降幅94.31%），根-茎转运系数(TFroot-shoot)降低49.39%。

微生物调控机制

MV显著增加硫酸盐还原菌Desulfobacterota丰度（如Desulfobacca），其与有效镉呈显著负相关（P<0.05）。PLSPM模型显示溶解性有机碳(DOC)和pH是降低Cd有效性的关键因子，路径系数达-0.82。

该研究创新性揭示MV-IMs协同通过三重机制（材料吸附强化、腐殖质络合、微生物硫循环）实现Cd固定，兼具土壤改良与生态安全优势，为农业面源污染治理提供重要范式。