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Freeze–Thaw Dynamics in Postindustrial Soil: Implications for Metal Stability and Soil Enzymatic Activity During Phytostabilization
Land Degradation & Development ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-12-10 , DOI: 10.1002/ldr.5424
Barbara Klik, Mariusz Z. Gusiatin, Piotr Jachimowicz, Ernesta Liniauskiene, Martin Brtnicky, Vinod Kumar, Maja Radziemska
Land Degradation & Development ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-12-10 , DOI: 10.1002/ldr.5424
Barbara Klik, Mariusz Z. Gusiatin, Piotr Jachimowicz, Ernesta Liniauskiene, Martin Brtnicky, Vinod Kumar, Maja Radziemska
Phytostabilization, a key strategy in addressing heavy metal contamination, faces challenges in regions with frequent temperature fluctuations. The challenges arise from the impact of temperature variations on microbial activity, plant metabolism, and metal bioavailability. Acknowledging the sensitivity of soil dynamics, amendments, and ecological interactions to temperature variations underscores the importance of considering these factors for effective phytostabilization strategies in dynamic environmental conditions. The aim of this study is to explore the effect of phytostabilization assisted with diatomite, halloysite, and biochar with and without freeze–thaw conditions on metal stability (as distribution patterns), and microbial activity (as dehydrogenase activity, DHA). The experiment comprised two variants. In the first, conducted without FTC, Lolium perenne seeds were sown in pots filled with soil from a contaminated area, both with and without amendments (3%), lasting for 52 days. The second variant replicated the process with 16 freeze–thaw cycles (FTC) and extended the duration to 116 days. Results revealed that FTC alters the distribution of heavy metals in soil compared to conditions without the FTC cycle. Diatomite reduces Cu mobility but may potentially increase Cd mobility. Halloysite enhances Cu exchangeability, restricts Cd mobility, and increases Pb retention in a stable form. Biochar exhibits mixed effects on Cu and Cd mobility, showcasing the influence of FTC on these soil amendments. As a vital microbial indicator, soil DHA responds dynamically to varying temperatures. The applied amendments seem to mitigate the adverse effects of FTC cycles by supporting DHA. Notably, halloysite exhibits a more favorable influence without FTC, while biochar and diatomite showcase enhanced stimulatory effects post‐FTC. It emphasises the need for a nuanced understanding of temperature–microbe interactions and the role of amendments in enhancing the sustainability of phytostabilization in metal‐contaminated environments.
中文翻译:
后工业土壤中的冻融动力学:植物稳定过程中金属稳定性和土壤酶活性的影响
植物稳定是解决重金属污染的关键策略,在温度波动频繁的地区面临挑战。挑战来自温度变化对微生物活性、植物代谢和金属生物利用度的影响。承认土壤动力学、改良和生态相互作用对温度变化的敏感性强调了在动态环境条件下考虑这些因素以制定有效植物稳定策略的重要性。本研究的目的是探讨硅藻土、埃洛石和生物炭辅助植物稳定对金属稳定性(作为分布模式)和微生物活性(作为脱氢酶活性,DHA)的影响。该实验包括两个变体。在第一个没有 FTC 的情况下进行的研究中,将 Lolium perenne 种子播种在装满污染地区土壤的花盆中,有和没有改良 (3%),持续 52 天。第二种变体通过 16 次冻融循环 (FTC) 复制了该过程,并将持续时间延长至 116 天。结果显示,与没有 FTC 循环的条件相比,FTC 改变了土壤中重金属的分布。硅藻土会降低 Cu 迁移率,但可能会增加 Cd 迁移率。埃洛石增强了 Cu 的可交换性,限制了 Cd 的迁移率,并增加了稳定形式的 Pb 保留。生物炭对 Cu 和 Cd 迁移率表现出混合影响,展示了 FTC 对这些土壤改良剂的影响。作为重要的微生物指标,土壤 DHA 对不同的温度做出动态反应。应用的修正案似乎通过支持 DHA 来减轻 FTC 周期的不利影响。 值得注意的是,埃洛石在没有 FTC 的情况下表现出更有利的影响,而生物炭和硅藻土在 FTC 后表现出增强的刺激作用。它强调需要细致入微地了解温度-微生物的相互作用以及修正剂在增强金属污染环境中植物稳定可持续性方面的作用。
更新日期:2024-12-10
中文翻译:
后工业土壤中的冻融动力学:植物稳定过程中金属稳定性和土壤酶活性的影响
植物稳定是解决重金属污染的关键策略,在温度波动频繁的地区面临挑战。挑战来自温度变化对微生物活性、植物代谢和金属生物利用度的影响。承认土壤动力学、改良和生态相互作用对温度变化的敏感性强调了在动态环境条件下考虑这些因素以制定有效植物稳定策略的重要性。本研究的目的是探讨硅藻土、埃洛石和生物炭辅助植物稳定对金属稳定性(作为分布模式)和微生物活性(作为脱氢酶活性,DHA)的影响。该实验包括两个变体。在第一个没有 FTC 的情况下进行的研究中,将 Lolium perenne 种子播种在装满污染地区土壤的花盆中,有和没有改良 (3%),持续 52 天。第二种变体通过 16 次冻融循环 (FTC) 复制了该过程,并将持续时间延长至 116 天。结果显示,与没有 FTC 循环的条件相比,FTC 改变了土壤中重金属的分布。硅藻土会降低 Cu 迁移率,但可能会增加 Cd 迁移率。埃洛石增强了 Cu 的可交换性,限制了 Cd 的迁移率,并增加了稳定形式的 Pb 保留。生物炭对 Cu 和 Cd 迁移率表现出混合影响,展示了 FTC 对这些土壤改良剂的影响。作为重要的微生物指标,土壤 DHA 对不同的温度做出动态反应。应用的修正案似乎通过支持 DHA 来减轻 FTC 周期的不利影响。 值得注意的是,埃洛石在没有 FTC 的情况下表现出更有利的影响,而生物炭和硅藻土在 FTC 后表现出增强的刺激作用。它强调需要细致入微地了解温度-微生物的相互作用以及修正剂在增强金属污染环境中植物稳定可持续性方面的作用。