K肥料は微生物群集の質を向上させることで（Burk.）F.H.におけるカドミウムの蓄積を減少させる

K Fertilizers Reduce the Accumulation of Cd in (Burk.) F.H. by Improving the Quality of the Microbial Community.

• Yue Shi
• Lisha Qiu
• Lanping Guo
• Jinhui Man
• Bingpeng Shang
• Rongfeng Pu
• Xiaohong Ou
• Chunyan Dai
• Pengfei Liu
• Ye Yang
• Xiuming Cui

抄録

植栽土壌中のカドミウム（Cd）のバックグラウンド値が高いことが、カドミウム含有量が限界基準値を超えている主な原因である。本研究の主な目的は、土壌微生物群集が土壌 pH、TOM、陽イオン交換容量に及ぼす影響の観点から、カリウム（K）がカドミウムの蓄積を減少させるメカニズムを明らかにすることであった。土壌中のカドミウム含有量、土壌pH、TOM、CEC、バイオアベイラビリティーカドミウム（バイオカドミウム）含有量に及ぼすKの影響をポット実験により検討した。圃場実験では、微生物群集に及ぼすKSO肥料の影響を調べ、土壌pH、TOM、CECとの相関関係を分析した。その結果、KSOの施肥量は0.6g・kgがカドミウムの低減に最も適していることがわかった。フィールド実験では、K肥料(KSO)がpH,TOM,CECの低下を緩和し、土壌中のバイオカドミウムの含有量を減少させることが証明された。また，K肥料の施用により，酸菌の生育は抑制されたが，モルチエレロミコータ，プロテオバクテリア，バクテロイデスの生育は促進された。また、土壌細菌中の酸菌及びプロテオバクテリアの相対的な存在量は、それぞれpH及びCECと有意な負及び正の相関を示した。一方、モルティエレロミコータの相対的な存在量は、pH、TOM、CECと正の相関を示すことがわかった。また、バイオCd含有量は、酸性細菌の相対的な存在量とは正の相関があるが、プロテオバクテリア及びモルティエレルミコータの相対的な存在量とは負の相関があることが明らかになった。K肥料の適用は、土壌のpHとCECの酸性化を緩和し、最終的に土壌のTOMとCECを増加させたMortierellomycota、プロテオバクテリアとバクテロイデスの豊富さの増加を促進したアシドバクテリアの豊富さを抑制した。また、土壌微生物は土壌のpH,TOM,CECの低下を緩和し、土壌中の生物学的カドミウム含有量を減少させ、土壌中のカドミウムの蓄積を大幅に減少させることが明らかになった。

The high background value of cadmium (Cd) in the planting soil is the main reason for the Cd content in exceeding the limit standards. The main goal of this study was to reveal the mechanism by which potassium (K) reduces Cd accumulation in from the perspective of the influences of soil microbial communities on soil pH, total organic matter (TOM) and cation exchange capacity (CEC). Pot experiments were conducted to study the effects of different types and amounts of applied K on the Cd content in , and on the soil pH, TOM, CEC, and bioavailable Cd (bio-Cd) content in soil. Field experiments were conducted to study the effects of KSO fertilizer on the microbial community, and its correlations with the soil pH, TOM and CEC were analyzed. A moderate application of KSO (0.6 g⋅kg) was found to be the most optimal treatment for the reduction of Cd in the pot experiments. The field experiments proved that K fertilizer (KSO) alleviated the decreases in pH, TOM and CEC, and reduced the content of bio-Cd in the soil. The application of K fertilizer inhibited the growth of Acidobacteria, but the abundances of Mortierellomycota, Proteobacteria and Bacteroidetes were promoted. The relative abundances of Acidobacteria and Proteobacteria in the soil bacteria exhibited significant negative and positive correlations with pH and CEC, respectively. In contrast, the relative abundance of Mortierellomycota was found to be positively correlated with the pH, TOM and CEC. The bio-Cd content was also found to be positively correlated with the relative abundance of Acidobacteriia but negatively correlated with the relative abundances of Proteobacteria and Mortierellomycota. The application of K fertilizer inhibited the abundance of Acidobacteria, which alleviated the acidification of the soil pH and CEC, and promoted increase in the abundances of Mortierellomycota, Proteobacteria and Bacteroidetes, which ultimately increased the soil TOM and CEC. Soil microorganisms were found to mitigated decreases in the soil pH, TOM, and CEC and reduced the bio-Cd content in the soil, which significantly reduced the accumulation of Cd in .

Copyright © 2020 Shi, Qiu, Guo, Man, Shang, Pu, Ou, Dai, Liu, Yang and Cui.