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     日前,我校資源環境學院、廣東省生態循環農業重點實驗室、廣東省現代生態農業與循環農業工程技術研究中心、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室章家恩教授團隊在入侵生物資源化利用方面取得系列新進展,相關成果在線發表在Food Chemistry (IF: 6.306)Chemosphere (IF: 5.778), Journal of Environmental Management (IF: 5.647), Scientific Reports (IF: 3.998), Environmental Science and Pollution Research (IF: 3.056)等國際主流期刊上。


华南地区是我国外来入侵生物最多、危害最为严重的地区之一。目前对于外来入侵生物危害多集中在“控”上,且多以化学防治手段为主,結果又导致了生态安全、环境安全和粮食安全问题。章家恩教授團隊多年来致力于入侵生物的生态防控及其“变废为宝”的資源化利用关键技术研究,旨在探索“以用促控”的新途径和新方法。

 外來動物福壽螺現已廣泛入侵我國長江流域及其以南的廣大地區,嚴重危害水稻生産和水生生態系統,目前普遍使用化學合成殺螺劑(最常用的爲四聚乙醛)對其進行防控。然而,化學殺螺劑的大量施用殺滅稻田中的非靶標生物,危害農田生物多樣性和糧食安全,而且还會导致福壽螺的抗药性,出现“治標不治本”“屢控不止的現實難題。卵磷脂被譽爲與蛋白質、維生素並列的“第三營養素”,生物功能代謝活動中扮演重要角色。卵磷脂可開發爲營養保健品,具有增強記憶力降低血脂保護肝髒預防心腦血管疾病提高免疫力和延緩衰老等功效,因此具有較大的市場開發價值。爲此,本研究團隊探索建立了从福壽螺中提取卵磷脂的技术方法,研究表明,福壽螺福壽螺肉(不含殼)中均含有豐富的卵磷脂,包括phosphatidylcholine (PC), 3-sn-phosphatidylethanolamine (PE), sphingomyelin (SM) and L-α-lysophosphatidylcholine (LPC)等類型;通過使用乙醇/正己烷能够高效经济地从福壽螺及其肉中提取到粗磷脂,使用冷丙酮/正己烷溶劑能夠高效純化提取到粗磷脂。上述研究結果为福壽螺的開發利用提供了新思路与新途径。(论文在線链接:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128427)。



同時,福壽螺壳含有大量碳酸钙,含有豐富的碳、氮和磷等養分。而在水稻生产过程中,大量的福壽螺被杀死后遗弃在土壤表面或水体中,不仅會造成相关环境汙染,而且也會给农业生产带来诸多不便,如大量福壽螺及死亡后的螺壳混杂在土壤中,不利于耕垦,且容易扎伤人畜,因此,能否集中收集福壽螺,将其制成土壤的调理剂或養分添加剂,值得加以研究。基于此,本團隊探索了利用福壽螺粉制作酸性土壤改良剂的方法,并开展了土壤改良的相關試驗研究表明,福壽螺粉能提高土壤pH以及土壤有機碳、土壤總氮氨態氮、硝態氮和磷等養分的含量。进一步研究表明,添加福壽螺粉能够提高土壤微生物生物量、丰富度和活性等,改善土壤生態系統功能这些研究为福壽螺的无害化处理与資源化利用提供了另一種新思路与新路径(论文在線链接:https://doi.org/10.1007/s11356-020-07998-9https://doi.org/10.1038/s41598-020-73184-z)。  



華南地區也是外來植物入侵的“高發區”。現有入欠N参锓N類多,分布廣,危害大,也是本地區當前面臨的突出生態環境問題之一。外來植物三葉鬼針草、假臭草、馬纓丹、薇甘菊和五爪金龍等在華南地區已形成了大面積的擴散入侵局面,嚴重危害本地区的生物多样性、农林业生产及社會经济发展,对其进行有效防控是当前面临的一大難題。生物炭(Biochar)作爲農林廢棄物資源化利用的新型途徑之一,近年來,已廣泛用于生態環境汙染修複治理和土壤肥力改良等方面。然而,目前利用外來入欠N参镏苽渖物炭的研究相對較少。爲此本研究團隊開展了利用入欠N参镏苽渖物炭吸附去除模擬廢水中的重金屬離子(Cd2+, Cu2+的探索性研究結果表明,所選取的上述五種入欠N参锞可作爲生物炭制備原料,且制備的生物炭對廢水中重金屬汙染均具有較好的去除效果。研究發現,500℃條件下利用五爪金龍、薇甘菊和馬纓丹制備的生物炭對重金屬離子的吸附特性主要表現爲單分子層吸附機制,假臭草和三葉鬼針草制備的生物炭對重金屬離子的吸附特性主要表現爲化學吸附機制这些研究結果为入欠N参锏摹氨浞衔宝”利用,实现“以用促控”目标,提供了新的视角和開發利用途径(论文在線链接:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111746)。



廢棄礦山地重金屬汙染修複及复垦问题已受到广泛關注。當前用于矿山汙染恢复的关键技术研究和实践较多,其中植物修複是一種深受歡迎的環境友好型原位防治措施。然而,現有的用于重金屬汙染土壤原位修複的一些超富集植物對礦山廢棄地的野外惡劣環境和瘠薄土壤適應能力弱,生長緩慢生物量不大,甚至难以存活,因而往往达不到应有的生态修複效果和目标。因此,亟需篩選一些用于土壤重金屬汙染修複、耐逆境能力強的新植物資源野外調查發現,礦山周邊農田通常重金屬汙染被棄耕,且雜草叢生這些雜草多爲入欠N参铮具有抗逆性強、生長繁殖快或生物量大等特性,因此,能否利用这些入欠N参镒魑先锋植物修複已汙染退化的土壤,是一个新的切入点爲此本團隊选取礦區周邊農田優勢入侵雜草,开展对重金屬汙染土壤的修複效果与相关機制等方面研究。結果表明,研究所選取的6雜草对土壤Cd, Pb, Cu, Zn四種重金屬具有超富集低累積特性。這些發現對篩選用于土壤重金屬汙染修複的超富集、富集和低累積植物資源及其进一步開發利用提供了科学依据和实践参考。(论文在線链接:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125365)。


上述系列論文的第一作者均爲我校2016级生態學碩士研究生王家新,通讯作者为我校資源环境学院章家恩教授。相关研究得到了多項國家自然科學基金U1701236, 31870525, 41871034)、廣東省科技計劃項目2019B030301007)、广东省现代农业产业技术体系创新團隊项目2018LM11002019KJ105等的資助。