植物—微生物聯合修復重金屬污染土壤研究

韓惠珊

（廣東綠然環境科技股份有限公司 廣東惠州 516001）

引言

我國是農業生產大國，大量農藥化肥使用、工業飄塵污染、污水灌溉等，使重金屬汞、鉻、鉛、鎘重金屬如進入到土壤中，加劇土壤重金屬污染態勢。重金屬會降低土壤酶活性及微生物數量，直接影響土壤新陳代謝，對土壤氨化、硝化產生抑制作用，降低農作物產量，也會導致重金屬元素經過食物鏈進入到人體，危害人類健康。近年來，植物與微生物聯合修復受重金屬污染土壤取得了良好應用效果，在土壤重金屬污染治理領域具有巨大潛力。

1 植物-微生物聯合修復重金屬污染機理

植物-微生物聯合修復是在單一植物修復基礎上，將與植物共生或非共生微生物聯合起來，形成聯合修復體對受重金屬污染土壤進行修復。植物-生物聯合修復主要通過兩種渠道強化植物修復效果：一是促進植物營養吸收，植物抗逆性增強，再利用增加的生物量提高修復體的修復能力。如，菌根真菌溶解土壤中無機礦物元素。二是植物根部重金屬濃度增加，進一步促進重金屬吸收及固定。微生物通過自身組分（如幾丁質、菌根外菌絲等）吸附重金屬元素，并通過微生物所分泌的有機酸或其他物質活化重金屬，增加微生物在植物根部濃度，最終將重金屬轉運至植物體內或吸附于根際，降低重金屬流動性，實現植物吸收、固定效果。

2 植物-微生物聯合修復技術形式

2.1 植物-菌根真菌聯合修復

菌根為土壤中真菌菌絲與高等植物營養根系形成的聯合體，泡囊-叢枝菌根真菌與外生菌根真菌為兩種應用最廣泛的菌根真菌聯合體。菌根細胞膜含有PHT1型磷酸鹽轉運蛋白，菌絲在生長過程中會增加根與受污染土壤接觸面，促進菌根對土壤中磷的利用。此外，菌根真菌改變植物根部生長、調節植物內部生化生理情況，激活宿主防御，達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對重金屬復合污染修復中都取得良好應用效果。Bissonnette研究發現，接種后菌根的楊柳植株富集銅、鎘、鋅等重金屬顯著增強。越來越多的研究表明，菌根真菌具有較強的酶解、酸溶能力，為土壤中的植物吸收傳遞營養物質，促進植物生長。植物-菌根真菌聯合修復受重金屬污染土壤技術應用的關鍵是要篩選出降解力較強的菌根真菌，以及與其適宜的共生植物。

2.2 植物-專性菌株聯合修復

受重金屬污染土壤中仍然存在大量耐受性微生物。植株產生修復作用時，接種具有降解功能的專性降解菌能夠實現降解土壤重金屬含量。如，銅污染土壤中的蘆葦根存在耐銅細菌，在重金屬污染土壤環境中篩選出合適的耐重金屬根際微生物，與植物聯合，起到很好的降解重金屬含量效果。Whiting等利用Zn的超積累植物-植物根際細菌聯合，顯著提升重金屬活化效果，提升植物對Zn的吸收效果。

2.3 植物-根瘤菌聯合修復

與超富集植物T.caerulescens共生的不同種根瘤菌，其莢膜外多糖對金屬元素的離子化具有顯著效果，在金屬元素離子化后的金屬其生物可利用性顯著提升，易被植物富集吸收。Pereira研究發現，根瘤菌胞外脂多糖吸附的土壤重金屬濃度超過細胞體內100倍。

3 植物-微生物聯合修復土壤重金屬污染影響因素

3.1 土壤重金屬污染特性

受重金屬污染土壤，其重金屬元素常依附于礦物或有機質，導致水中溶解重金屬含量過少。因此，土壤中的重金屬生物可利用性、對植物、微生物毒性以及抑制機理等因素都會對植物-微生物聯合修復土壤重金屬的效率和效果。

3.2 土壤根際環境因素

根際環境因素對植物攝取重金屬影響較大。因此，土壤pH、土壤水分條件、土壤有機質以及化學試劑等因素，促進土壤重金屬溶解，提升超積累植株對重金屬的作用，土壤根際環境因素會直接影響植物-微生物聯合修復效果。

3.3 植物自身理化特性

植物-微生物聯合修復受重金屬污染土壤，其中，植物是聯合修復技術的關鍵和核心。因此，植物自身理化特性直接影響到修復效果。植株產量高、抗病蟲功能強，生長周期短、富集重金屬效果好的植物為首選。

結語

近年來，植物-微生物聯合技術在土壤重金屬污染修復中的應用成為研究熱點，取得了一定進展。下一步應在植物-微生物聯合體篩選及培育方面加強研究，針對土壤重金屬污染篩選出最優修復組合；隨著基因技術的研究，分子生物學與基因工程聯合，構建生長周期短、耐受性強的植物-微生物聯合修復體應成為研究的重點領域和方向。