植物促生菌在重金属生物修复中的作用机制及应用

重金属污染是导致生态和环境退化的主要因素之一.土壤重金属污染会降低土壤质量、农作物产量和品质,甚至威胁人类健康.因此,优化土壤重金属污染治理措施,对于农业高产优质可持续具有重要意义.诸多国内外学者在重金属污染植物修复方面开展了大量研究,但由于受土壤和气候环境条件的影响,其修复效率受到制约.微生物与植物的协同修复被认为是环境胁迫条件下提高重金属污染修复效率的一种有效手段.耐重金属的植物促生细菌（PGPB）不仅可以促进植物生长,提高对生物胁迫（如病原菌）和非生物胁迫（如干旱、高盐、极端温度和重金属等）的抗性,还可以改变土壤中重金属的生物利用度和毒性,从而提高植物对重金属的修复效率.系统地梳理了耐重金属的PGPB在促进植物生长,增强植物抗逆性和影响重金属生物利用度方面的作用机制,并进一步综述了近年来国内外关于PGPB在生态修复中的应用和研究进展.     

铅锌矿区土壤和植物重金属污染调查分析

大量与有色金属矿区土壤和植物重金属污染状况相关的实验结果表明,矿区土壤在遭遇尾矿沙污染之后,土壤中的Pb、Zn、Cu和Cd四种重金属的含量会急剧增加,造成严重的重金属污染。但是也有部分植物能够在重度污染的矿区周边长期的生长下去,一些植物能够将重金属从地下部分迁移到地上部分,最主要的是这些植物还可以对重金属污染的土壤进行一定的修复。     

Rhizobium sp.W33对不同植物吸收铜和根际分泌物的影响

通过盆栽试验,采用1株植物促生细菌Rhizobium sp.W33接种黑麦草、狼尾草、高羊茅、紫花苜蓿、猪屎豆、油菜和印度芥菜等7种不同植物,考察了Cu胁迫下菌株对植物生物量、Cu含量和根际土壤中分泌物的影响,并筛选根瘤菌-植物联合修复重金属污染土壤的组合体系,以期初步探明细菌-植物联合修复重金属污染土壤的机制.结果表明,接种Rhizobium sp.W33后,有5种植物的干重增加了11%~56%,增加幅度为印度芥菜黑麦草高羊茅狼尾草油菜,紫花苜蓿和猪屎豆的干重下降.黑麦草、狼尾草、高羊茅和猪屎豆根内Cu含量接近或超过1000mg·kg-1,Cu大量积累在植物根部.Rhizobium sp.W33能够显著促进黑麦草吸收Cu(p0.05),并提高其对Cu的富集系数和转移系数,增加根部和地上部的Cu总量.苹果酸是供试植物-细菌联合修复Cu污染土壤的主要有机酸种类,接种根瘤菌W33后黑麦草、狼尾草根际的苹果酸和水溶性糖含量降低,过氧化氢酶活性增加,其中,苹果酸、水溶性糖含量与黑麦草中Cu含量呈显著相关性(p0.05).因此,根瘤菌W33-黑麦草联合体系修复重金属Cu污染土壤的效果最好,具有应用于重金属Cu污染土壤稳定修复的潜力.     

内生菌在修复重金属污染土壤的研究进展

内生菌是生活于植物的各组织、器官内部,但并不使植物表现出有害症状的真菌、细菌或放线菌。因其具有固氮、矿物溶解、光合作用、载运铁、利用1－氨基环丙烷－1羧酸为唯一氮源、传递营养物质等作用,内生菌在修复重金属污染土壤方面具有重要应用潜力。本文综述了内生菌及其抗重金属机理（促进植物生长和拮抗重金属方面）研究进展,以期为修复重金属污染土壤提供新思路。     

土壤重金属污染治理方法研究进展

根据９０年代国际最新文献,从污染治理途径角度,对土壤重金属污染治理方法的进展作简要介绍和述评,包括利用细菌降低土壤中重金属毒性,添加粘合剂固定土壤中重金属,用电动力学方法,热解吸法,提取法和植物治理法去除土壤中重金属。     

丛枝菌根对翅荚木生长及吸收累积重金属的影响

针对湖南某铅锌矿区土壤重金属污染严重问题,采用温室盆栽的方法,以该矿区污染土壤为基质,先锋植物翅荚木(Zenia insignis Chun)为宿主植物,研究摩西球囊霉(Glomus mosseae,Gm)和根内球囊霉(G.intraradices,Gi)两种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌对翅荚木生长和吸收累积重金属的影响.结果表明,重金属污染条件下,两种AM真菌均能与翅荚木形成良好的共生关系,且AM真菌能够显著促进植物吸收磷,增加植物生物量,同时改变植物重金属吸收及分配.总体来说,AM降低了翅荚木体内Fe、Cu、Zn和Pd浓度,同时增加了Fe、Cu、Zn和Pd累积量.而两种AM真菌对植物体内重金属分配影响并不相同,而且受重金属种类影响,接种Gi降低了植物Fe、Zn和Pb的TF值,而接种Gm对植物Zn和Pb的TF值无影响,两种AM真菌对植物Cu的TF值均无影响,表明Gi具有能够强化翅荚木根系固持Fe、Zn和Pb的能力.本研究表明,AM真菌在翅荚木适应重金属污染中起着重要的积极作用,因而在重金属污染土壤的植物修复中具有极高的潜在应用价值,但在具体应用中需考虑菌种和植物组合及重金属类型等因素.     

尾矿库植物生长与重金属含量的相互关系研究

为研究修复植物与重金属的相互关系,以歪头山尾矿库植物修复现场为例,采集植物及其根际尾矿土样品,检测植物生长指标和土壤重金属含量,分析植物生长指标与重金属含量的相互关系。结果表明:植物生长指标与土壤中重金属含量总体呈负相关性,但叶绿素含量与重金属正相关性比较明显;同龄植物的不同生长状况对重金属Cu、As、Cd的影响不大,Ni、Pb、Cr的含量变小;随着植物的生长,尾矿土中的重金属含量降低,生物量较小时重金属下降较快;随着重金属含量的增加,对植物生长的胁迫作用更为显著,对生物量和冠幅影响显著;尾矿库修复植物对重金属有修复作用,经过植物修复后的重金属含量(除Cd外)明显减小;植物能够对尾矿库中的重金属物质进行吸收和再分配,有效治理重金属,减少雨水对地表的冲刷,减少风蚀和扬尘污染,改善尾矿库土壤状况和能量循环。     

微塑料和镉复合污染对狼尾草根际土壤微生物群落结构和功能的影响

微塑料和重金属复合污染对植物生长和根际微生物群落和功能的影响目前尚未清晰.以狼尾草为实验材料进行盆栽模拟试验,研究重金属镉（Cd）与不同种类MPs （PE、PS）、粒径（13 μm和550 μm）、质量分数（0.1%和1%）的微塑料复合污染对狼尾草生长、重金属积累和根际微生物群落功能的影响.结果表明,MPs和Cd复合污染条件下整体呈现对植物生长胁迫增加、Cd含量和积累量降低的趋势.MPs和Cd复合污染能改变细菌群落组成,降低细菌多样性,其中550 μm 0.1% PE+Cd处理组ACE指数和Chao1指数降低最显著.与单一Cd污染相比,不同MPs种类、质量分数和粒径的MPs添加能改变新陈代谢、氨基酸的转运和代谢、能量生成和转换等功能组的基因丰度,显著影响狼尾草根际土壤细菌的功能.研究采用宏基因组学的方法分析了MPs和Cd复合污染对狼尾草根际细菌群落和功能的影响,可为MPs重金属复合污染的生态毒理效应及其生物修复提供基础数据和科学依据.     

水田土壤细菌群落对不同重金属污染水平的响应分析——以A县为例

重金属污染问题长期存在于土壤环境中,并对土壤细菌群落结构造成了较大影响,从而引起了广泛的研究.本文选取水田土壤为测试样本,通过高通量测序技术和土壤性质化验对样本进行处理,采用Spearman相关性分析等统计分析方法对不同重金属污染水平下的水田土壤细菌群落进行结构和多样性分析.结果显示,研究区内土壤样点的重金属污染水平可被划分为4个等级,其中,轻度重金属污染水平(LL)区域土壤细菌群落的多样性指数总体上显著低于其他区域,即轻度污染的环境将降低该区域的细菌群落多样性.Nitrospira和Candidatus_Solibacter等菌属在重度重金属污染水平(SL)区域中显示出较强的重金属耐受性.Proteobacteria、Firmicutes和Gemmatimonadetes等菌门在不同等级重金属污染水平区域中表现出一定的耐受性.此外,土壤含水量(SWC)、酸碱度(pH)、速效磷(AP)、有效钾(AK)、总氮(TN)、有机质(OM)、铜(Cu)、铅(Pb)、砷(As)和锌(Zn)等土壤环境因子与细菌群落结构存在显著相关性(p0.05).因此,应该尽快开发利用这些具有重金属耐性和生物修复功能的微生物,为粮食作物的健康生长提供适宜的土壤环境.     

重金属污染土壤修复中杂草资源的利用

对重金属污染土壤植物修复基本原理、作用方式及亟待解决的问题进行了论述,认为现有修复植物均不同程度存在一些弱点,还难以大规模应用于修复实践。杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有修复植物的缺点和不足,是较理想的植物修复资源。结合笔者的研究情况,对杂草资源在重金属污染土壤植物修复中的利用方式、修复植物筛选方法进行了论述,而且在植物修复生物量处理方面也进行了讨论,试图为重金属污染土壤植物修复进一步发展提供科学依据。     

螯合剂、菌根联合植物修复重金属污染土壤研究进展

植物修复作为一种原位绿色修复技术,成为污染土壤修复研究的重点。然而,目前最具推广价值的超积累植物植株矮小、生物量低、生长缓慢、生活周期长及对重金属积累的专一性,大大限制了植物修复技术在重金属污染土壤修复方面的应用。因此利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其他的技术辅助的联合植物修复成为了有效可行的替代途径。近年来,国内外对螯合剂和菌根在强化植物修复中的应用进行了大量的研究,文章在综述螯合剂、菌根在强化植物修复研究中的应用的基础上,综述了螯合剂和菌根两者联合在强化植物修复重金属污染土壤中的应用,并对重金属污染土壤修复的未来研究方向进行了展望。     

湘西铅锌矿区重金属污染评价及优势植物重金属累积特征

矿区土壤重金属污染在中国乃至全世界都是一个普遍的问题。采用现场采样、室内分析的方法,调查研究了湘西花垣铅锌矿区土壤及优势植物重金属含量,采用污染指数法和富集系数法对该矿区土壤和优势植物重金属含量进行了评价。结果表明,该矿区土壤主要受到Pb、Zn、Cd三种重金属污染。其中,Pb以轻-中度污染为主,Zn以中度污染为主,Cd以重污染为主。优势植物重金属含量测定表明,不同植物对重金属的吸收和累积特征不同,油茶属于金属富集型植物,毛萼莓、芒属于根部囤积型植物,飞龙掌血属于金属规避型植物。以上几种优势植物对重金属均具有一定的耐性,可以作为铅锌矿区弃地植物修复的优选物种。     

湿生植物酸模对重金属富集作用研究

通过野外调查和室内分析实验,研究了宜昌城区10个污灌区自然生长的酸模(Rumex acetosa)和对应根际土壤样品中重金属Pb、Cu、Cr含量及其理化性质。结果表明,在宜昌城区的10个污灌区的酸模根部对重金属Pb、Cu、Cr的富集能力大于茎和叶;氮磷含量较高的土壤吸附重金属Cu的能力较强,在一定程度上保护了植物在重金属Cu污染废弃地的正常生长;土壤中Cu含量的增加,促进了Cu在酸模体内从根部转运到茎和叶,可以通过刈割收获酸模地上部分处理重金属Cu的场地污染;酸模可以作为Cu污染场地的植物修复的备选物种。     

贵州黔西北铅锌矿区土壤重金属污染及生物有效性研究

对贵州省黔西北铅锌矿区18个矿渣和污染土壤样品中Zn、Pb、Cu、Cd 4种重金属的总量、生物有效态含量以及对应的植物样(根和茎叶)中的重金属含量分别进行了测定,其测定结果表明:土壤中除Cu污染较轻外,Zn、Pb、Cd均大大超过了土壤环境阀值;土壤中重金属生物有效态含量最高为Cd,占总量的50%,对环境构成了潜在威胁;植物中重金属含量与土壤中重金属总量、有效态重金属含量呈现很好的正相关性,植物根中的重金属含量与土壤中有效态重金属含量之间的相关性更为显著,分别为 RZn=0.871 3、 RCu=0.883 3、R Pb=0.783 2、RCd =0.893 7,说明土壤中的重金属已经威胁到植物生长,且在植物中产生了富集,因此在评价土壤重金属的生物有效性和环境效应时,应将重金属总量和生物有效态含量结合起来加以研究,并对土壤中重金属的含量与植物中该元素含量之间作相关分析,根据其相关系数的大小来判断其生物有效性的程度.     

土壤重金属污染及植物修复技术综述

阐述了我国土壤重金属污染现状及其危害,重点叙述了植物修复技术在土壤重金属污染的修复过程中的作用,并归纳该技术的优缺点,结合我国具体情况,提出植物修复技术的发展趋势。     

土壤重金属污染现状、原因、危害及修复研究

土壤重金属污染治理是一个全球性难题。我国土壤重金属污染现状较为严峻,导致土壤重金属污染的原因复杂,土壤重金属污染不仅危害作物的生长,降低作物产量,也会对人的健康构成威胁,加强土壤重金属修复迫在眉睫。本文通过当前我国土壤重金属污染现状、原因的分析,提出了常见的几种土壤修复技术,并就不同技术的优势和不足进行了讨论,旨在为进一步完善土壤重金属污染修复技术提供理论支撑。     

重金属超积累植物的研究进展

土壤重金属污染是当前面临的一个重大环境问题,而土壤重金属污染的植物修复尤其是超积累植物的应用是治理污染土壤的重要手段之一。文章介绍了重金属超积累植物的概念和作用,详细综述了近年来重金属超积累植物的研究成果,包括其富集特征、种质资源、种属及时空地域分布特点以及其吸收重金属的生物学机理等,并对该研究领域存在的问题及今后的研究方向与应用作了简要的探讨。以期引起人们对该领域的重视,并为国内在超积累植物的相关研究方面提供参考。     

试论重金属污染场地土壤修复技术

土壤重金属污染有着隐蔽、长期和不可逆等特点,重金属污染土壤修复技术包含的填埋法、稀释技术、土壤淋洗、植物修复等技术,实践过程中可以选择土壤修复组合技术,如动力修复联合植物修复、氧化还原联合固化稳定化等,确保达到理想的污染土壤修复效果。     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

重金属污染土壤修复技术及其研究进展

土壤污染已经成为一个全球性的环境问题之一,而重金属污染在土壤污染中占有很大的比重,对人类生产和生活以及植物生长造成很大的威胁。本文从物化修复、化学修复、植物修复以及微生物修复等几个方面分别阐述了重金属污染土壤的修复技术及其研究进展。同时还介绍了复合污染中重金属的研究进展,指出了重金属复合污染土壤修复的研究方向。