植物—微生物联合修复重金属污染土壤研究

韩惠珊

（广东绿然环境科技股份有限公司 广东惠州 516001）

引言

我国是农业生产大国，大量农药化肥使用、工业飘尘污染、污水灌溉等，使重金属汞、铬、铅、镉重金属如进入到土壤中，加剧土壤重金属污染态势。重金属会降低土壤酶活性及微生物数量，直接影响土壤新陈代谢，对土壤氨化、硝化产生抑制作用，降低农作物产量，也会导致重金属元素经过食物链进入到人体，危害人类健康。近年来，植物与微生物联合修复受重金属污染土壤取得了良好应用效果，在土壤重金属污染治理领域具有巨大潜力。

1 植物-微生物联合修复重金属污染机理

植物-微生物联合修复是在单一植物修复基础上，将与植物共生或非共生微生物联合起来，形成联合修复体对受重金属污染土壤进行修复。植物-生物联合修复主要通过两种渠道强化植物修复效果：一是促进植物营养吸收，植物抗逆性增强，再利用增加的生物量提高修复体的修复能力。如，菌根真菌溶解土壤中无机矿物元素。二是植物根部重金属浓度增加，进一步促进重金属吸收及固定。微生物通过自身组分（如几丁质、菌根外菌丝等）吸附重金属元素，并通过微生物所分泌的有机酸或其他物质活化重金属，增加微生物在植物根部浓度，最终将重金属转运至植物体内或吸附于根际，降低重金属流动性，实现植物吸收、固定效果。

2 植物-微生物联合修复技术形式

2.1 植物-菌根真菌联合修复

菌根为土壤中真菌菌丝与高等植物营养根系形成的联合体，泡囊-丛枝菌根真菌与外生菌根真菌为两种应用最广泛的菌根真菌联合体。菌根细胞膜含有PHT1型磷酸盐转运蛋白，菌丝在生长过程中会增加根与受污染土壤接触面，促进菌根对土壤中磷的利用。此外，菌根真菌改变植物根部生长、调节植物内部生化生理情况，激活宿主防御，达到提升植物抗病性功能。FayuanWang等混合菌根真菌植株在生物量及对重金属复合污染修复中都取得良好应用效果。Bissonnette研究发现，接种后菌根的杨柳植株富集铜、镉、锌等重金属显著增强。越来越多的研究表明，菌根真菌具有较强的酶解、酸溶能力，为土壤中的植物吸收传递营养物质，促进植物生长。植物-菌根真菌联合修复受重金属污染土壤技术应用的关键是要筛选出降解力较强的菌根真菌，以及与其适宜的共生植物。

2.2 植物-专性菌株联合修复

受重金属污染土壤中仍然存在大量耐受性微生物。植株产生修复作用时，接种具有降解功能的专性降解菌能够实现降解土壤重金属含量。如，铜污染土壤中的芦苇根存在耐铜细菌，在重金属污染土壤环境中筛选出合适的耐重金属根际微生物，与植物联合，起到很好的降解重金属含量效果。Whiting等利用Zn的超积累植物-植物根际细菌联合，显著提升重金属活化效果，提升植物对Zn的吸收效果。

2.3 植物-根瘤菌联合修复

与超富集植物T.caerulescens共生的不同种根瘤菌，其荚膜外多糖对金属元素的离子化具有显著效果，在金属元素离子化后的金属其生物可利用性显著提升，易被植物富集吸收。Pereira研究发现，根瘤菌胞外脂多糖吸附的土壤重金属浓度超过细胞体内100倍。

3 植物-微生物联合修复土壤重金属污染影响因素

3.1 土壤重金属污染特性

受重金属污染土壤，其重金属元素常依附于矿物或有机质，导致水中溶解重金属含量过少。因此，土壤中的重金属生物可利用性、对植物、微生物毒性以及抑制机理等因素都会对植物-微生物联合修复土壤重金属的效率和效果。

3.2 土壤根际环境因素

根际环境因素对植物摄取重金属影响较大。因此，土壤pH、土壤水分条件、土壤有机质以及化学试剂等因素，促进土壤重金属溶解，提升超积累植株对重金属的作用，土壤根际环境因素会直接影响植物-微生物联合修复效果。

3.3 植物自身理化特性

植物-微生物联合修复受重金属污染土壤，其中，植物是联合修复技术的关键和核心。因此，植物自身理化特性直接影响到修复效果。植株产量高、抗病虫功能强，生长周期短、富集重金属效果好的植物为首选。

结语

近年来，植物-微生物联合技术在土壤重金属污染修复中的应用成为研究热点，取得了一定进展。下一步应在植物-微生物联合体筛选及培育方面加强研究，针对土壤重金属污染筛选出最优修复组合；随着基因技术的研究，分子生物学与基因工程联合，构建生长周期短、耐受性强的植物-微生物联合修复体应成为研究的重点领域和方向。