生物炭与植物根际促生菌协同缓解小麦铬胁迫的生理机制与修复潜力

本研究创新性地将稻秆生物炭(20 g kg-1)与根际促生菌(PGPR)Pantoea conspicua联用，通过完全随机设计(CRD)实验证实：在150 ppm铬(Cr)胁迫下，联合处理使小麦根/茎生物量提升107.5%/155.4%，叶绿素a增加155.5%，并显著降低75%的铬积累。该研究为重金属污染土壤修复提供了经济高效的生物-有机联合修复策略。

　　

Highlight

铬(Cr)毒性作为全球作物生产的重要非生物胁迫因子，本研究首次报道了生物炭-PGPR联合应用对小麦铬胁迫的缓解作用。在严格控制的条件下，稻秆生物炭(20 g kg^-1土壤)与Pantoea conspicua的协同作用展现出卓越的修复潜力。

Experimental Procedure

实验在巴基斯坦Abdul Wali Khan大学农学系(2023年9月)开展，采用三因素完全随机设计：铬浓度(0/75/150 ppm)、生物炭添加、PGPR接种。选用Abaseen-2021小麦品种，每组设置三次生物学重复。

Root length (cm)

如图1(a)所示，150 ppm铬使根长显著降低33.5%(8.75 cm)。单独接种PGPR使根长恢复53.8%，而生物炭-PGPR联合处理产生协同效应，使根长增幅达80.9%，显著优于单一处理(p<0.05)。

Discussion

铬胁迫通过破坏根系结构、诱发活性氧(ROS)积累导致光合系统损伤。本研究发现联合处理能稳定类胡萝卜素(提升37.1%)，并通过增强脯氨酸(60.2%)和酚类(96.4%)的合成增强抗氧化防御。皮尔逊相关性分析显示生物量与色素含量呈强正相关(r=0.88-0.98)，与铬浓度呈负相关(r=-0.82至-0.92)。

Conclusion

生物炭-PGPR联合处理使小麦根/茎铬积累降低>75%，土壤残留铬减少66%。该组合通过双重机制——生物炭的金属固定化与PGPR的植物促生特性，为铬污染农田修复提供了"绿色"解决方案。