盐碱地是全球范围内广泛分布的特殊土壤类型，具有高盐分和高pH值的特征，严重影响植物生长和农业生产。在这些土壤中，重金属污染，尤其是镉（Cd）的积累，已成为制约农业可持续发展的重要因素。传统的土壤修复方法，如化学修复和物理修复，存在成本高、效果有限和可能引发二次污染等问题。因此，开发新型、有效且环保的修复技术，成为当前研究的热点。

近日，鲁东大学化学与材料科学学院徐文龙课题组、资源与环境工程学院吴楠课题组和水利土木学院赵英课题组在材料科学TOP期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=8.5）上发表了题为“Synergistic Remediation of Cadmium Pollution in Saline-Alkali Soil by Hydrogel and Suaeda salsa”的研究论文。该研究首次将水凝胶与盐地碱蓬（Suaeda salsa）相结合，探索其在修复盐碱土壤中镉污染的协同作用。研究者合成了具有良好机械性能和吸附特性的水凝胶，并与盐地碱蓬共同应用于盐碱土壤中，评估其对镉污染的修复效果。研究结果表明，水凝胶与盐地碱蓬的联合应用显著降低了土壤中的镉含量，改善了土壤理化性质，促进了植物生长，并对土壤微生物群落产生了积极影响。这一研究为盐碱土壤中镉污染的治理提供了新的思路和方法。

中文题目：水凝胶与盐地碱蓬协同修复盐碱土壤中的镉污染

发表时间：2025年1月

 研究内容解读 

水凝胶的合成与表征

研究者首先合成了P(AA-co-AM)/XLG水凝胶，并对其进行了详细的表征。通过X射线衍射（XRD）分析，发现锂皂石（XLG）在水凝胶中均匀分散，增强了水凝胶的结构稳定性。此外，水凝胶表现出较强的机械性能和良好的吸水性，为其在土壤修复中的应用奠定了基础。

水凝胶与盐地碱蓬的协同修复效果

在盆栽实验中，研究者将水凝胶与盐地碱蓬共同应用于镉污染的盐碱土壤。结果显示，水凝胶与盐地碱蓬的组合能够显著降低土壤中的镉浓度，相比于单独使用水凝胶或植物的修复效果，协同修复方法的效果更为显著，镉总量（Cd_t）减少了34.8%，有效镉（Cd_a）减少了37.1%。这一发现表明，水凝胶通过改善土壤的水分保持能力和透气性，促进了盐地碱蓬对镉的吸收，同时其带负电荷的特性提高了对镉离子的吸附能力。

图1、P (AA-co-AM)/XLG 水凝胶和盐地碱蓬对土壤中 a) 全镉（Cd_t）以及 b) 有效镉（Cd_a）的影响。CK：未处理对照；S：单独用盐地碱处理；H1：单独用1% P(AA-co-AM)/XLG水凝胶处理；H1S：1% P(AA-co-AM)/XLG水凝胶和盐地碱蓬组合处理；H5：5% P(AA-co-AM)/XLG水凝胶处理；H5S：5%水凝胶和盐地碱蓬组合处理。

水凝胶对盐地碱蓬的促生作用

研究者还发现P (AA-co-AM)/XLG 水凝胶用量的增加会降低土壤中的Cd浓度并提高土壤中的营养元素含量，这也对盐地碱蓬的生长有着积极影响。水凝胶在对盐地碱蓬生长的全周期内都起着促进作用。一方面，提高了盐地碱蓬的株高、鲜重和干重和根系的发育。另一方面，提高了盐地碱蓬根际对Cd的吸收能力。P (AA-co-AM)/XLG 水凝胶在改善土壤环境及助力盐地碱蓬生长等方面展现出良好效果，具有较大的应用潜力。

图2、P (AA-co-AM)/XLG 水凝胶用对盐地碱蓬的生长的影响。

土壤微生物群落的变化

利用昊为泰Accu16S^®扩增子绝对定量测序，研究者对土壤微生物群落进行了深入分析，结果发现在水凝胶和盐地碱蓬共同作用下，土壤中变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidota）的丰度有所增加。这表明，水凝胶和盐地碱蓬的联合应用有助于改善土壤微生物群落结构，促进有益微生物的生长，从而可能对土壤生态环境的恢复起到积极作用。

图3、水凝胶和盐地碱蓬对微生物群落的影响。

 总结与展望 

本研究通过将水凝胶与盐地碱蓬相结合，成功实现了对盐碱土壤中镉污染的高效修复。水凝胶不仅提供了高效的重金属吸附功能，还通过改善土壤理化性质，促进了植物的生长，进一步增强了修复效果。未来的研究可以继续探索不同类型水凝胶与植物修复方法的组合，以期为不同类型污染的土壤修复提供更多的技术支持。

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