新农星的智能农业监测中心内,土壤检测数据的异常波动让整个研发团队陷入凝重。凛盯着全息屏幕上的重金属含量曲线,指尖在铅、镉、汞等超标指标上逐一划过,声音带着不容忽视的严肃:“最新的土壤普查结果显示,新农星东部30%的种植区、西部矿区周边15平方公里的土壤,重金属含量超出星际种植安全标准1.2-2.5倍,其中镉元素超标最为严重,已影响星禾麦的根系发育,部分地块的作物重金属吸收率较之前提升了30%。”
农业地质专家老顾推了推眼镜,调出土壤采样点的分布图:“根据地质探测数据,新农星的土壤本底重金属含量原本处于安全范围,但近年来随着星际物流枢纽的建设、矿区的小规模开采,以及星际运输舰的燃料泄漏,导致重金属在表层土壤中累积。尤其是矿区周边,重金属通过雨水渗透、大气沉降,形成了明显的污染带。”
研发团队的微生物学专家林薇皱眉道:“传统的物理修复(如土壤淋洗)和化学修复(如添加螯合剂)虽然见效快,但会破坏土壤结构,影响微生物群落平衡,甚至可能导致土壤肥力下降,不符合星际生态农业的发展理念。我们必须找到一种环保、可持续的修复方案。”
“生物修复是最佳选择。”凛果断定调,“研发‘土壤净化微生物’,利用微生物的代谢作用降解、转化土壤中的重金属,既能降低重金属含量,又能保护土壤生态。目标是3个月内,让超标区域的土壤重金属含量降至星际安全标准,且不影响现有作物的正常种植。”
专项研发小组迅速成立,凛担任组长,整合微生物学、土壤学、农业化学等多领域专家,明确分工:林薇团队负责筛选、培育具有重金属降解能力的微生物菌株;老顾团队提供不同污染区域的土壤样本,分析重金属形态和污染程度;农业技术组负责设计田间试验方案,验证微生物的净化效果。
研发的首个关键环节是微生物菌株的筛选。林薇团队从新农星的污染土壤、矿区废水、甚至星际空间站的废弃土壤样本中,分离出120多种微生物菌株,通过实验室培养,测试它们对铅、镉、汞等重金属的降解能力。
“凛院长,经过初步筛选,我们发现3种菌株具有潜在的重金属降解能力:一种是从矿区废水分离的假单胞菌,能吸附土壤中的镉离子;一种是来自污染土壤的芽孢杆菌,可将铅转化为稳定的硫化铅;还有一种放线菌,能降低汞的生物有效性。”林薇向凛汇报初步成果。
凛仔细查看菌株的代谢数据:“单一菌株的降解效率如何?能否满足3个月内达标要求?”
“单一菌株的降解效率有限,假单胞菌对镉的去除率仅为25%,芽孢杆菌对铅的转化效率约30%,远达不到预期目标。”林薇如实回应,“而且不同菌株的生长条件、代谢产物存在差异,单独使用可能无法适配复杂的土壤环境。”
“那就尝试菌株复合!”凛提出方案,“将三种菌株进行复合培养,优化培养条件,让它们形成协同代谢体系——假单胞菌吸附镉离子,芽孢杆菌转化铅,放线菌处理汞,同时它们的代谢产物相互促进,提升整体降解效率。”
复合培养过程中,新的问题出现了:三种菌株的生长速率不同,假单胞菌繁殖速度快,容易在复合体系中占据优势,抑制其他两种菌株的生长;而且菌株代谢产生的有机酸,会降低土壤pH值,影响自身活性。
“我们需要调整培养基的成分,添加芽孢杆菌和放线菌生长所需的营养物质,平衡三种菌株的生长速率。”林薇团队的研究员张磊说道,“同时,在复合体系中加入缓冲剂,稳定代谢过程中的pH值,确保菌株始终保持高活性。”
经过20个星际日的反复试验,团队终于培育出稳定的“土壤净化微生物复合菌剂”。实验室检测数据显示,该菌剂对镉的去除率达到75%,对铅的转化效率提升至68%,对汞的生物有效性降低80%,综合净化效果远超单一菌株。
接下来是田间试验阶段。团队选择新农星东部污染最严重的100亩星禾麦种植区,分为5个试验组,分别施加不同浓度的复合菌剂,同时设置空白对照组,监测土壤重金属含量和作物生长状况。
“凛院长,田间试验启动1个月后,施加高浓度菌剂的试验组,土壤镉含量下降了40%,铅含量降低35%,星禾麦的根系发育明显改善,叶片叶绿素含量较对照组提升了15%。”农业技术组组长赵阳汇报试验进展。