植物修复土壤重金属强化措施的研究进展

李 欣 曹春晖

（沧州师范学院生命科学学院 河北 沧州 061001）

土壤重金属污染不仅破坏生态环境，而且影响作物的食用安全，危害人类健康。土壤中的重金属及其化合物十分稳定，不易代谢和降解，应用传统的工程措施或化学方法来治理土壤重金属污染，对土壤环境破坏严重且费用昂贵，相比而言，植物修复是一种经济、环境友好型生物修复技术[1]。目前世界范围所发现的超富集植物有400余种，但是多数生长缓慢，富集量小，制约了植物修复的广泛应用，因此，植物修复重金属强化措施的研究成为近些年的研究热点。

1 植物修复技术的强化措施

1.1 螯合诱导强化植物修复技术。螯合剂能够与重金属离子发生反应，将不溶性的重金属转化成可溶性状态，从而增强植物根部对土壤中重金属的提取。目前研究中比较常用的螯合剂可分为2种。一种是天然螯合剂，包括乙酸、柠檬酸、苹果酸、草酸等天然有机物质；另一种是合成螯合剂，包括EDTA、EDDS、EGTA 等人工合成有机物质。刘金[2]等通过试验研究表明：相比单一种植苎麻，施加EDTA 和EDDS 都能显著增强苎麻植株各部位铅、镉的含量，提升苎麻对土壤中重金属的修复效果。王静雯[3]等人通过添加不同浓度的EDTA，研究了鱼腥草对铅、锌、铜、镉等重金属元素的吸收，结果表明：添加适量的EDTA 能促进重金属铅、锌、铜、镉向鱼腥草地上部位迁移，提高鱼腥草对重金属铅、锌、铜、镉的吸收和富集能力。

1.2 植物激素强化植物修复技术。植物激素可以通过促进植物生长、调节植物生理代谢或螯合重金属等途径来提高植物的生物量，改善植物修复作用，加快形成重金属螯合物[4]，如植物生长素IAA 能与重金属发生螯合作用，以减轻重金属对植物的毒效应，将紫花苜蓿放置在含有0.2mmol 重金属Pb 的培养液中生长，之后当向培养液中分别添加100mmol IAA 和0.2mmol EDTA 时，结果表明，添加IAA 的紫花苜宿叶片中Pb 的累积量是不添加任何物质的28倍，是只添加0.2mmol EDTA 的6倍。

1.3 微生物措施强化植物修复技术。在植物修复过程中，耐重金属的内生细菌利用与植物的共生互惠关系，通过自身的抗性系统缓解重金属的毒性，促进植物在逆境条件下的生长和对重金属的富集。杨卓[5]等人将巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌混合制成混合微生物制剂，添加后试验结果表明：该方法能够促进印度芥菜的生长，使印度芥菜对重金属镉、铅和锌的提取量同比对照组分别增加了52%、121%和23%。因此，微生物强化植物修复技术是一种无污染、效果好的强化方法。

1.4 农艺措施强化植物修复技术。施肥是加强农艺恢复最常用的强化措施之一，每种肥料含有不同的营养成分，因此对于植物修复的效果也有所差异。施用适量的氨态氮肥，能够改善土壤环境pH 值，并实现对受污染土壤中重金属离子的活化作用，增强植物吸收重金属离子的能力，最终达到强化植物对重金属污染土壤的修复；磷肥能够吸附与积累重金属元素，提高植物对重金属元素的吸收率。另外，利用改良耕作技术也能够在一定程度上强化植物的修复效率[6]，例如，通过疏松土壤、增加种植密度、配套种植等农艺措施都可以实现增强植物富集能力的目的。

1.5 基因工程强化植物修复技术。目前已经有许多利用转基因技术改良现有修复植物的例子。例如：Thomas 等人将酵母中的金属硫蛋白基因CUP1导入在高铜浓度土壤中生长的烟草中，结果表明，与对照组相比，含有CUP1基因的烟草幼苗叶片中的富铜量增加了2～3倍；新西兰研究人员将耐铝基因转入目标植物体内，结果表明，可使该植物在含有高浓度铝的土壤中正常生长；美国研究人员将细菌中的耐镉基因转入目标植物，结果同样可以产生抵抗并积累高浓度镉的植物。

2 展望

根据目前国内外研究现状，植物修复强化技术具有广阔的发展前景。今后应加强对各种强化措施联合应用的深入研究，结合多种强化植物修复技术共同治理土壤重金属污染问题，让植物修复土壤重金属得到最大限度的强化和更广泛的应用。