芽孢桿菌及其胞外多糖對(duì)空心菜和茼蒿Cd吸收及土壤團(tuán)聚體的影響

摘要：本研究旨在探究產(chǎn)胞外多糖芽孢桿菌對(duì)蔬菜鎘（Cd）積累及土壤結(jié)構(gòu)的影響。采用以空心菜和茼蒿為供試材料的盆栽試驗(yàn)，研究了功能菌株P(guān)riestia megatermm YG35和Bacillus halodurans G20降低蔬菜吸收Cd的效果和可能作用機(jī)制。結(jié)果表明，與CK相比，菌株YG35、菌株G20及其胞外多糖處理顯著增加空心菜和茼蒿可食用組織干質(zhì)量（37.8％-115.1％），顯著降低可食用組織Cd含量（21.9％-44.2％），并使茼蒿Cd含量（0.057-0.061 mg·kg-1）達(dá)到安全可食用標(biāo)準(zhǔn)，顯著降低根際土壤有效態(tài)Cd含量（3.7％-11.7％），顯著（Plt;0.05）增加根際土壤多糖含量（35.9％-49.5％）和蔗糖酶活性（15.3％-28.4％），促進(jìn)根際土壤團(tuán)聚體向大粒徑轉(zhuǎn)化。研究表明，YG35和G20及其胞外多糖能降低蔬菜對(duì)Cd的吸收，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)，改善土壤結(jié)構(gòu)，具有在Cd污染土壤上實(shí)現(xiàn)蔬菜安全生產(chǎn)的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞：胞外多糖；芽孢桿菌；空心菜；茼蒿；Cd；土壤

中圖分類(lèi)號(hào)：X53；S636.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-2043（2024）01-0060-08 doi：10.11654/jaes.2023-0560

鎘（Cd）作為一種非氧化還原性重金屬，在土壤中積累不僅影響農(nóng)用地的理化性質(zhì)和質(zhì)量，而且對(duì)植物有較強(qiáng)的毒害作用。Cd積累會(huì)降低土壤養(yǎng)分，不僅影響作物的正常生長(zhǎng)，而且會(huì)影響土壤動(dòng)物的健康和數(shù)量，改變土壤微生物的結(jié)構(gòu)和多樣性，影響Cd在土壤中的固定。重金屬被植物吸收后，會(huì)引起植物組織的氧化應(yīng)激反應(yīng)，影響植物生長(zhǎng)和植物對(duì)鐵（Fe）、錳（Mn）和鎂（Mg）等必需營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。土壤重金屬超標(biāo)導(dǎo)致蔬菜作物可食用組織重金屬含量超標(biāo)，并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體威脅人體健康。人體攝入Cd后，會(huì)打破細(xì)胞增殖與細(xì)胞凋亡之間的平衡，從而誘發(fā)惡性腫瘤的形成川，因此，修復(fù)Cd污染土壤、減少蔬菜作物可食部分Cd的積累迫在眉睫。

植物促生菌可以改善植物在重金屬污染土壤上的生長(zhǎng)狀態(tài)，并且通過(guò)吸附固定重金屬和改變重金屬氧化態(tài)等不同的抵抗策略來(lái)幫助植物承受環(huán)境脅迫。一些重金屬固定微生物能夠通過(guò)自身吸附和分泌代謝產(chǎn)物等方式直接或間接地降低土壤中的Cd、Pb離子濃度，將假單胞菌、沙雷氏菌和蘇云金芽孢桿菌接種到植物根際能夠顯著緩解Cd、Pb對(duì)植物的脅迫，其次植物促生菌還可以改善土壤微環(huán)境，調(diào)節(jié)根際環(huán)境通氣性，從而促進(jìn)植物根部發(fā)育，更有益于吸收營(yíng)養(yǎng)。

微生物自身會(huì)產(chǎn)生并釋放大量的天然胞外聚合物，作為阻擋重金屬的第一道防線(xiàn)，不僅可以通過(guò)吸附、絡(luò)合和沉淀作用固定重金屬，還能提高微生物的金屬耐受性及改善土壤環(huán)境。現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胞外聚合物作為高度復(fù)雜的混合物，能夠在細(xì)胞間相互作用中起重要作用，其中主要以胞外多糖（Exopolysaccharide，EPS）為主，多糖成分可以為生物膜中的細(xì)胞提供諸多益處，其胞外分泌的聚合多糖類(lèi)物質(zhì)能作為一種分子膠水，增強(qiáng)細(xì)胞間的相互黏附作用、促進(jìn)生物和非生物表面的定殖過(guò)程，以及促進(jìn)微菌落和生物膜的產(chǎn)生，具有保水性、從環(huán)境中收集養(yǎng)分和提高細(xì)菌生物膜對(duì)環(huán)境抵抗力的功能。有研究者將產(chǎn)多糖菌株施入重金屬污染土壤，也有許多研究者將胞外聚合物直接應(yīng)用于土壤，發(fā)現(xiàn)能夠降低植物重金屬含量，促進(jìn)種子發(fā)芽率和提升土壤保水能力。EPS可根據(jù)組成成分不同分為雜多糖和同多糖，大部分微生物產(chǎn)生EPS都是雜多糖，不同的微生物產(chǎn)生的EPS又具有不同的單糖組分，因此鈍化重金屬的能力也差異很大，而目前探究不同產(chǎn)EPS細(xì)菌及其不同類(lèi)型EPS降低蔬菜中重金屬和改善土壤理化性質(zhì)的研究較少，且前人的研究對(duì)象較為單一。

因此，本研究以江蘇省南京市棲霞山礦區(qū)附近重金屬污染農(nóng)田土壤為供試土壤，采用盆栽試驗(yàn)，探討兩種產(chǎn)胞外多糖菌株及其EPS對(duì)空心菜和茼蒿生長(zhǎng)、Cd吸收、土壤有效態(tài)Cd含量和土壤理化性質(zhì)的影響，以期為蔬菜安全生產(chǎn)及改善Cd污染農(nóng)田土壤提供新型材料和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試菌株為實(shí)驗(yàn)室保藏菌株P(guān)n：estia megaterium YG35和Bacillus halodurans G20，且兩株菌所產(chǎn)EPS均為雜多糖。菌株YG35分離自山東濱州鹽堿土（32°22′N(xiāo)，118°02′E），吲哚乙酸（Indoleacetic acid. IAA）產(chǎn)量（7.63+0.53） mg·L-1和EPS產(chǎn)量1.165 g·L-1；菌株G20分離自?xún)?nèi)蒙古砒砂巖區(qū)土壤（39°26′56″N，110°43′32″E），IAA產(chǎn)量（8.31+0.11）mg·L-1和EPS產(chǎn)量1.191 g·L-1。LB培養(yǎng)基：蛋白胨1％，酵母粉0.5％，NaCl 1％，溶于蒸餾水，pH 7.2。產(chǎn)糖培養(yǎng)基：蔗糖20 g，NaCl 10 g，酵母膏5g，去離子水1L。供試土壤采自江蘇省南京市棲霞區(qū)重金屬污染農(nóng)田土壤（32°7′N(xiāo)，118°57′E）。總Cd含量（2.03+0.1）mg·kg-1。供試蔬菜為空心菜（Ipomoea aquatica Forsk）和小葉茼蒿（Chrysanthemum coronarium L.var.spatiosum Bailey），種子購(gòu)買(mǎi)于江蘇省農(nóng)科院種子站。

1.2菌液和EPS制備

將供試菌株接種到新鮮的100 mL LB液體培養(yǎng)基，30℃，180 r·min-1振蕩培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中期，取菌液5 000 r·min-1離心10 min收集菌體并清洗，棄上清液后用無(wú)菌去離子水重懸，制成OD600為1.0的菌懸液。將部分菌懸液在121℃進(jìn)行滅菌30 min作為滅菌懸液。

EPS制備參考Du等的方法。將活化后的菌株按2％接種量接種到300 mL產(chǎn)糖培養(yǎng)基中，30℃培養(yǎng)72 h，取菌液5 000 r·min-1離心10 min，取上清液置于錐形瓶中，加入4倍預(yù)冷的無(wú)水乙醇，顛倒混勻后置于4℃醇沉24 h，10 000 r·min-1離心5 min，棄上清液，向沉淀中加入預(yù)冷的無(wú)水乙醇并重復(fù)以上操作一次，得到的沉淀物用10 mL去離子水重懸，加入Sevage溶液（三氯甲烷：正丁醇=4：1），劇烈振蕩后離心，保留上層水相，多次重復(fù)直至中間層無(wú)白色蛋白雜質(zhì)沉淀，取上層水相重沉淀后烘干保存。用去離子水復(fù)溶多糖，以苯酚-硫酸法測(cè)定胞外多糖濃度，制成濃度為3.78 mg·mL-1的EPS溶液。

1.3盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共分為7個(gè)處理：無(wú)處理對(duì)照組（CK）、YG35菌液處理組（YG35）、G20菌液處理組（G20）、YG35 EPS處理組（YG35 EPS）、G20 EPS處理組（G20 EPS）、YG35滅菌液處理組（YG35 S）、G20滅菌液處理組（G20 S），每個(gè)處理3個(gè)平行。直接風(fēng)干后過(guò)2 mm篩的土壤裝入塑料盆缽中，每盆裝土1 kg，種植前先澆水孵育3d。將兩種蔬菜種子分別用75％的乙醇消毒5 min，無(wú)菌去離子水沖洗3次后浸泡于菌懸液和EPS溶液中2h，對(duì)照組用無(wú)菌去離子水浸種。將對(duì)應(yīng)浸種后的蔬菜種子均勻播撒在濕潤(rùn)土壤表面后，撒干燥的薄土覆蓋，不透光薄布遮蓋，待發(fā)芽后掀開(kāi)薄布，待植物長(zhǎng)出兩片真葉后間苗，10 d和20 d后補(bǔ)接菌液（5％接菌量）及EPS溶液（15 mL），最后每盆留下茼蒿15株，空心菜5株。在蔬菜整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程（45 d）中定期澆水保持土壤環(huán)境濕度適宜。

1.4樣品采集

土壤試驗(yàn)：將土壤取出置于陰涼處風(fēng)干，研磨過(guò)2 mm篩，進(jìn)行有效態(tài)Cd含量的分析。

盆栽試驗(yàn)：將蔬菜從盆缽中取出，輕輕抖動(dòng)蔬菜掉落的土壤作為非根際土壤，再次抖動(dòng)和輕取根系黏附的土壤作為根際土壤，風(fēng)干后室溫保存，一部分過(guò)2 mm篩。蔬菜收獲時(shí)分為根和地上部?jī)刹糠郑萌ルx子水洗凈。

1.5測(cè)定方法

1.5.1蔬菜生物量和Cd含量的測(cè)定

用紗布擦干蔬菜表面多余水分后，測(cè)定可食用組織鮮質(zhì)量；根部用0.01 mol·L-1 EDTA-2Na溶液浸泡10 min，然后用去離子水沖洗干凈，最后再放置于80℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定，測(cè)定可食用組織和根部干質(zhì)量。分別磨碎干燥后的蔬菜可食用組織和根部樣品，稱(chēng)取0.10 g于微波消解儀中用濃HNO3（2 mL或5 mL）進(jìn)行消解，消解液用去離子水定容至25 mL，取4 mL用0.45 um水系過(guò)濾器過(guò)濾，ICP-OES測(cè)定消解液中Cd含量。

Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)（Translocation Factor，TF）=蔬菜可食用組織Cd含量（mg·kg-1）/蔬菜根部Cd含量（mg·kg-1）。

1.5.2土壤有效態(tài)Cd含量的測(cè)定

稱(chēng)取風(fēng)干研磨過(guò)2 mm孔徑篩的土壤1.0 g，將其與DTPA提取劑按1：4（m：V）混合，置于搖床上180 r·min-1室溫振蕩2h，8 000 r·min-1離心5 min，取2 mL上清液用0.45 um水系過(guò)濾器過(guò)濾，與5％ HNO3等體積混合后用ICP-OES測(cè)定上清液中Cd濃度。

1.5.3土壤多糖含量及蔗糖酶活性測(cè)定

土壤多糖的測(cè)定參考張弢的方法并做適當(dāng)修改，取1.0 g已經(jīng)風(fēng)干研磨過(guò)2 mm篩的土壤到10 mL離心管，加入5 mL 4 mol·L-1的H2SO4沸水浴提取6h，期間每隔th振蕩混勻一次，6 000 r·min-1離心5 min，取上清液調(diào)pH為7.0，定容至10 mL，用蒽酮-硫酸法測(cè)定溶液中多糖含量。土壤蔗糖酶活性的測(cè)定參考關(guān)松蔭的方法。

1.5.4土壤團(tuán)聚體的測(cè)定

土壤團(tuán)聚體的測(cè)定參考劉武江等的方法并做適當(dāng)修改，取盆栽試驗(yàn)中蔬菜新鮮根際土壤，平鋪放置在陰涼通風(fēng)處自然晾干，稱(chēng)取35 g不經(jīng)研磨的風(fēng)干土，置于套篩（孔徑大小依次為2、1、0.5 mm和0.25mm）收集不同粒徑的土壤團(tuán)聚體，以每分鐘30次的頻率水平振蕩2-3 min，將各篩上的干土樣品稱(chēng)量后裝袋保存，即得gt;2、2-1、lt;1-0.5、lt;0.5-0.25、lt;0.25 mm五種不同粒徑的土壤團(tuán)聚體。

1.6數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2016軟件和Graphpad Prism 8.0.2制表和作圖。采用SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用ANOVA單因素方差分析差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1供試菌株及其多糖對(duì)莖菜生物量和Cd含量的影響

在盆栽試驗(yàn)中，與CK相比，菌株YG35、G20、YG35 EPS和G20 EPS處理均能顯著增加空心菜和茼蒿地上部可食用組織生物量（圖1），四個(gè)處理能夠使空心菜可食用組織干質(zhì)量顯著增加44.9％-54.0％，茼蒿可食用組織干質(zhì)量顯著增加37.8％-115.1％（Plt;0.05），其中菌株YG35能使茼蒿可食用組織干質(zhì)量顯著增加達(dá)115.1％，促生效果最好。與CK相比，滅菌液處理組對(duì)兩種莖菜可食用組織干質(zhì)量沒(méi)有顯著影響。

如圖2所示，與CK相比，YG35、G20、YG35 EPS和G20 EPS處理組均能顯著降低空心菜和茼蒿可食用組織和根部Cd含量（Plt;0.05）。四個(gè)處理組能夠使空心菜可食用組織Cd含量分別顯著降低21.9％-36.8％，根部Cd含量分別顯著降低7.5％-10.3％；四個(gè)處理組能夠使茼蒿可食用組織Cd含量下降更低（34.7％-44.2％），Cd含量（0.057-0.061 mg·kg-1）低于莖類(lèi)新鮮蔬菜Cd限量值0.1 mg·kg-1，達(dá)到安全可食用標(biāo)準(zhǔn)，根部Cd含量分別顯著降低20.5％-38.3％。菌株YG35減少空心菜和茼蒿Cd含量的效果優(yōu)于菌株G20。滅菌液處理組的兩種蔬菜Cd含量與CK相比沒(méi)有顯著差異。菌液及EPS處理減少茼蒿吸收Cd的效果更優(yōu)于空心菜，可能是不同類(lèi)型蔬菜對(duì)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)的能力不同。

2.2供試菌株及其多糖對(duì)土壤有效態(tài)Cd含量的影響

如圖3所示，與CK相比，YG35、G20、YG35 EPS和G20 EPS處理組都能顯著降低蔬菜根際土壤有效態(tài)Cd含量，其中空心菜根際土有效態(tài)Cd含量顯著下降3.7％-7.4％，茼蒿根際土有效態(tài)Cd含量下降10.0％-11.7％，EPS處理與活菌處理組降低根際土壤有效態(tài)Cd含量的效果相當(dāng)。

2.3供試菌株及其多糖對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

與CK相比，YG35、G20、YG35 EPS和G20 EPS處理組能夠使空心菜根際土壤多糖含量顯著增加37.1％-46.9％，使茼蒿根際土壤多糖含量顯著增加35.9％-49.5％（圖4A），EPS處理與活菌處理組效果相當(dāng)。四個(gè)處理組能夠使空心菜根際土壤蔗糖酶活性顯著增加15.3％-18.9％，使茼蒿根際土壤蔗糖酶活性顯著增加19.5％-28.4％（圖4B）。與CK相比，滅活菌液處理組對(duì)兩種蔬菜根際土壤多糖含量沒(méi)有顯著影響。

通過(guò)測(cè)定分析空心菜和茼蒿根際土壤團(tuán)聚體顆粒的粒徑，發(fā)現(xiàn)不同處理對(duì)團(tuán)聚體影響不同，結(jié)果如表1所示，與CK相比，接菌YG35和G20分別使空心菜根際土壤gt;2 mm團(tuán)聚體顯著增加30.8％和24.2％，顯著減少1-0.5 mm團(tuán)聚體（21.6％和16.6％）、lt;0.5-0.25 mm團(tuán)聚體（27.1％和25.1％）和lt;0.25 mm團(tuán)聚體（27.3％和22.4％），YG35 EPS和G20 EPS處理組與活菌處理影響相似，能夠使空心菜根際土壤gt;2 mm團(tuán)聚體顯著增加27.6％和25.7％，顯著減少1-0.5 mm團(tuán)聚體（15.6％和12.0％）、lt;0.5-0.25 mm團(tuán)聚體（24.9％和32.3％）和lt;0.25 mm團(tuán)聚體（17.4％和31.8％）。與空心菜團(tuán)聚體改變趨勢(shì)一致，YG35、G20、YG35 EPS和G20 EPS四個(gè)處理組主要使茼蒿根際土壤gt;2 mm團(tuán)聚體顯著增加20.5％-26.4％，lt;0.5-0.25 mm和lt;0.25 mm團(tuán)聚體顯著減少了22.0％-32.1％和30.4％-45.1％；四種處理對(duì)空心菜和茼蒿較大粒徑團(tuán)聚體（2-1 mm）無(wú)顯著影響。結(jié)果表明菌株及胞外多糖的接種可使空心菜和茼蒿根際土壤小粒徑團(tuán)聚體向大粒徑團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，使土壤疏松程度增加，且胞外多糖單獨(dú)添加與活菌直接接入無(wú)顯著差異，說(shuō)明活菌處理組土壤團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化主要原因是胞外多糖的分泌導(dǎo)致土壤之間的黏性增強(qiáng)，使小顆粒土壤互相交聯(lián)形成大團(tuán)聚體。

2.4蔬菜可食用組織Cd含量和根際土壤各項(xiàng)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

土壤多糖含量與1 mm以下小團(tuán)聚體比重顯著負(fù)相關(guān)，與gt;2 mm團(tuán)聚體比重顯著正相關(guān)（圖5），進(jìn)一步確定了土壤多糖含量的增加增強(qiáng)了土壤團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化，主要是由小團(tuán)聚體相互黏附形成大團(tuán)聚體。空心菜和茼蒿的可食用組織Cd含量與土壤多糖含量、土壤gt;2 mm團(tuán)聚體比重顯著負(fù)相關(guān)，與1 mm以下的團(tuán)聚體比重呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明胞外多糖在減少空心菜和茼蒿吸收Cd上發(fā)揮著重要作用。

3討論

重金屬固定微生物能夠抵抗外界重金屬脅迫，其中芽孢桿菌在修復(fù)農(nóng)田土壤重金屬污染上占據(jù)著重要的地位。芽孢桿菌通過(guò)自身吸附和分泌代謝產(chǎn)物的方式等直接或間接地降低土壤中的重金屬離子含量，胞外多糖作為一種天然的胞外多聚物，可以通過(guò)吸附、絡(luò)合和沉淀作用固定重金屬，還能提高微生物的金屬耐受性。因此，產(chǎn)胞外多糖芽孢桿菌具有修復(fù)重金屬污染土壤的潛力。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)接種菌株YG35和G20能夠顯著降低空心菜和茼蒿可食用組織和根部Cd含量，使茼蒿可食用組織Cd含量低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2762-2017）規(guī)定的莖類(lèi)蔬菜Cd限量值（0.1 mg·kg-1），且能夠顯著促進(jìn)蔬菜的生長(zhǎng)。該研究結(jié)果與賀卓等和Cheng等的研究結(jié)果一致，產(chǎn)胞外多糖的菌株能夠降低辣椒／茄子果實(shí)鉛的含量和促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)。微生物釋放的植物激素和其他生物活性分子能夠在不利條件下影響植物的發(fā)育過(guò)程，IAA能夠調(diào)節(jié)農(nóng)作物的生理和代謝過(guò)程，IAA產(chǎn)生菌還可以作為化學(xué)肥料的天然替代品，從而有效地減少化肥的施用；鐵載體是一種低分子量鐵螯合物，是由土壤微生物產(chǎn)生的能為植物提供鐵的次級(jí)代謝產(chǎn)物，還可以作為金屬螯合劑螯合重金屬離子，提高作物生產(chǎn)力；胞外多糖的黏性使其具有優(yōu)良的保水能力，又可作為生物防治代謝物提升植物抗病能力，供試菌株YG35和G20都能產(chǎn)生IAA、鐵載體和胞外多糖，從而緩解Cd對(duì)空心菜和茼蒿毒害作用，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育。但目前，直接利用胞外多糖來(lái)修復(fù)重金屬污染土壤的研究較少，且未見(jiàn)將產(chǎn)胞外多糖菌株與其胞外多糖鈍化土壤重金屬效果及機(jī)制進(jìn)行對(duì)比的報(bào)道。

微生物可以通過(guò)多種機(jī)制對(duì)有毒重金屬離子做出反應(yīng)，其中最重要的反應(yīng)之一是EPS的產(chǎn)生，微生物產(chǎn)EPS具有較大的比表面積，利用EPS豐富的官能團(tuán)可以與各種重金屬結(jié)合。為了研究胞外多糖鈍化重金屬的效果，筆者將供試菌株的胞外多糖直接施加到盆栽試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)接種YG35 EPS和G20 EPS兩種胞外多糖也能夠緩解Cd毒性，顯著促進(jìn)兩種蔬菜的生長(zhǎng)，并且直接接種胞外多糖處理與活菌處理之間并無(wú)顯著性差異。其原因可能有兩個(gè)方面，一方面EPS可以捕獲積累其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及作為微生物量碳源給蔬菜提供營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)。另一方面EPS具有黏性，可以作為吸附劑與土壤中的Cd相互作用減少根際土壤中的有效態(tài)Cd含量，減少蔬菜對(duì)Cd的吸收，該結(jié)果也說(shuō)明菌株YG35和G20鈍化重金屬的關(guān)鍵機(jī)制是胞外多糖的產(chǎn)生，而EPS是否能夠?yàn)橥林⑸锾峁┠芰浚淖冎亟饘傥廴就寥牢⑸锶航Y(jié)構(gòu)和組成還未有研究報(bào)道。

良好的土壤結(jié)構(gòu)是維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和環(huán)境質(zhì)量、土壤可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。土壤團(tuán)聚體是評(píng)價(jià)農(nóng)田土壤肥力和健康的重要指標(biāo)之一，可以反映土壤保水能力和通氣能力，進(jìn)而影響植物發(fā)芽和根系的生長(zhǎng)。不同粒徑的團(tuán)聚體對(duì)重金屬及其他污染物的吸附能力不同，通過(guò)分析處理前后土壤團(tuán)聚體粒徑比重，可以判定重金屬污染土壤修復(fù)效果。接活菌與胞外多糖促使根際土壤小粒徑團(tuán)聚體向大粒徑團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，使土壤疏松程度增加，這是由于植物根、一些氧化物、腐殖質(zhì)和與金屬相關(guān)的土壤多糖等可以將小團(tuán)聚體相互黏合。與前人研究結(jié)果一致，產(chǎn)胞外多糖菌株和胞外多糖的加入可以顯著提升土壤中2 mm以上粒徑團(tuán)聚體的比例，提升土壤性能，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。根際土壤中有效態(tài)Cd含量與CK相比顯著降低，這是由于小粒徑團(tuán)聚體對(duì)Cd的富集能力更強(qiáng)，但容易受到外力影響而遷移，而EPS會(huì)促進(jìn)小粒徑團(tuán)聚體聚合形成不易被分散的大粒徑團(tuán)聚體，因此增加Cd在大粒徑團(tuán)聚體中的質(zhì)量負(fù)載，降低了Cd向水分子的遷移和可利用性，相關(guān)性分析結(jié)果也表明多糖與土壤小粒徑團(tuán)聚體比例呈顯著負(fù)相關(guān)，而與大粒徑團(tuán)聚體比例呈顯著正相關(guān)。蔗糖酶活性反映了土壤有機(jī)碳累積與分解轉(zhuǎn)化的規(guī)律，其次還可以作為土壤肥力的指標(biāo)，本研究中，接活菌與胞外多糖能夠顯著提高土壤蔗糖酶活性，表明土壤碳循環(huán)增強(qiáng)。其次Cd對(duì)土壤蔗糖酶活性有強(qiáng)烈的抑制作用，通過(guò)表征蔗糖酶活性的變化可以間接地說(shuō)明菌株和多糖處理能夠改善土壤Cd污染，相關(guān)性分析結(jié)果中蔗糖酶活性與土壤有效態(tài)Cd含量呈顯著負(fù)相關(guān)，該結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了該結(jié)論。

綜上，菌株YG35和G20都可以降低土壤中Cd有效性，改善土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，提升土壤多糖含量及蔗糖酶活性，促進(jìn)空心菜和茼蒿生長(zhǎng)，其中菌株YG35效果更佳。本研究發(fā)現(xiàn)直接施用胞外多糖也能緩解Cd對(duì)植物的毒性，減少蔬菜對(duì)Cd的吸收，因此，胞外多糖在修復(fù)重金屬污染土壤上具有一定的應(yīng)用潛力。

4結(jié)論

（1）產(chǎn)胞外多糖菌株P(guān)n：estia megaterium YG35能夠顯著減少空心菜和茼蒿對(duì)Cd的吸收，其中茼蒿可食用組織Cd含量低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017）規(guī)定的莖類(lèi)蔬菜Cd限量值（0.1 mg·kg-1）。

（2）產(chǎn)胞外多糖芽孢桿菌能夠增加土壤多糖含量和蔗糖酶活性，促進(jìn)小粒徑團(tuán)聚體向大粒徑團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，降低莖類(lèi)蔬菜根際土壤有效態(tài)Cd含量。

（3）根際土壤中施用170 mg·kg-1的胞外多糖能夠顯著降低茼蒿根際土壤有效態(tài)Cd含量，減少茼蒿對(duì)Cd的吸收，在重金屬污染農(nóng)田安全利用上有一定的應(yīng)用潛力。