农艺强化措施用于植物修复重金属污染土壤的研究进展-第2页-北极星环境修复网

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2.1.2有机肥有机肥中含有多种有机酸、肽类以及氮磷钾等营养元素，不仅可以为作物提供全面营养，肥效期长，还可增加和更新土壤有机质，改善土壤理化性质，促进微生物繁殖。在植物修复方面，有机肥可以影响重金属在土壤中的形态，提高土壤的缓冲性，减少植物对重金属的吸收量，还可以有效降低植物籽粒重金属的含量。李贺在研究中发现：施牛粪可以有效提高黑麦草、遏蓝菜和地肤的生物量，在种植60 d的时候，分别添加低量和高量牛粪的遏蓝菜对Cd的吸收量达到了对照组的1.90倍和2.26倍。同样的，李挺强等研究发现，施用稻草秸秆显著提高了东南景天的生物量、地上部分锌的累积量。一些作为土壤改良剂使用的有机物料能显著降低土壤重金属的活性。刘秋萌在畜禽粪便(猪粪)模拟施肥并添加不同钝化剂条件下，土壤重金属Cu、Zn的活性随钝化剂添加量的增加而降低。也有研究报道，有机肥中的重金属含量高于化肥，且施用量高，通过有机肥输入土壤中的金属元素多，长期施用会增加土壤重金属含量，特别是Cu、Zn污染，不利于作物品质的改善。王美等调研了大量文献资料，发现82.4%、76.5%、50%、61.1%的研究结果说明施用有机肥的土壤Cu、Zn、Pb、Cd含量比不施肥分别增加了0.08 ~ 13.98、0 ~ 26.5、1.63 ~ 5.31、0 ~ 0.34 mg/kg。

2.1.3二氧化碳气肥二氧化碳在植物光合作用中起着至关重要的作用，在植物修复技术中，提高大气中二氧化碳浓度可以使某些植物在重金属胁迫等逆境环境中光合作用更强，生长更旺盛，从环境中吸收重金属更多，提高植物抵抗力，而且还能诱导植物积累某些重金属，进而提高修复效率。目前公认CO2浓度加倍可使植物产量增加30%左右。席磊和Perotto等的试验都证明：CO2浓度升高显著提高了生长在铜污染环境中的印度芥菜和向日葵地上部生物量，增加了植物的叶面积和植株叶面积指数。席磊发现在一定条件下，CO2浓度增加可使向日葵的地上部生物量增长率高达148.75%，印度芥菜也达到了80.33%，同时也增加了向日葵和印度芥菜富集Cd的效果。CO2浓度升高也可以提高植物对水分的利用率，促进植物根系发育，间接提高了土壤养分的可利用性，对植物根际微生态系统极其分泌物也产生了影响。王大力等发现，CO2浓度倍增条件下，根系分泌物总量及甲酸、乙酸总量明显增加。温达志研究表明，养分充足的情况下，CO2浓度升高可间接影响植物的水分利用效率。

2.1.4微生物肥在重金属污染的土壤中，往往有着许多具有重金属抗性的细菌和真菌，它们的存在影响重金属的毒性、迁移以及释放。在植物修复中，根际细菌和真菌也都起着重要的作用。植物根际促生菌是一类能够自由生长或定殖于植物根系，并显著促进植物生长发育和新陈代谢以及防止病害的有益菌，包括沙雷氏菌属、芽孢杆菌、假单胞菌、伯克氏菌属、肠杆菌、贝氏固氮菌、葡萄糖杆菌等。这些细菌可以通过固氮作用(固氮菌)、产生植物激素和特定的活性酶、提高植物抗病的能力等促进植物的生长。此外，一些促生菌可以减少植物中的乙烯，使植物更好地生长。这些菌大多数有极高的耐重金属毒性的能力，它们通过螯合作用、酸化作用、溶磷作用以及氧化还原电位的改变等方式改变土壤中重金属的移动性和有效性。研究指出生物表面活性剂、有机酸的产生对植物富集重金属有促进作用。Ma等研究发现，在伴矿景天种植中接种了2种芽孢杆菌(Bacillus pumilus E2S2 and Bacillus sp. E1S2)，使伴矿景天

富集Cd的效果从125 mg/kg分别提高到180 mg/kg (E2S2)和165 mg/kg (E1S2)。

菌根是一类土壤真菌与高等植物根系形成的共生体系，与之形成菌根的这些土壤真菌被称为菌根真菌，绝大多数的陆生高等植物都可以形成菌根。根据形态和解剖学特征，菌根分为外生菌根、内生菌根和内外生菌根3种。菌根分泌物可以加速营养元素的循环、促进植物对土壤中矿质元素和养分的吸收、调节根际环境、影响土壤pH值和氧化还原电位，提高植物抗病、抗逆性，增加植物生物量。胡振琪等研究发现：与对照相比，接种Glomus diaphanum根使玉米的生物量增加了5.79倍，地上部分镉含量降低了53.9%。菌丝侵染使得镉滞留在根部，抑制了镉的向上转移。张惠研究表明：蓖麻接种丛枝根菌之后地上部分的生物量相比未接种的增加了25%，随着土壤中铅污染浓度增加，该效果减弱，且蓖麻的地上部分镉和铅的富集量站植物总富集的比重增加。还有其他学者研究了在龙葵、油菜、印度芥菜、东南景天等植物接种促生菌，试验均表明接种菌根都不同程度地促进了植物富集重金属的效果。

2.1.5叶面肥在通常情况下，植物主要通过根系吸收土壤或营养液中的营养。除根系外，植物的茎叶(尤其是叶片)也可以吸收各种营养成分，且吸收效果比根系更好。叶面肥是以作物叶面吸收为途径将植物需要的肥料或营养成分按比例制成一定浓度的营养液。根据其功能和主要成分等，可把叶面肥大概划分为营养型、调节型、生物型、复合型、肥药性以及其他型六大类。叶面肥具有针对性强、吸收快、效果好、易于施用、环境污染风险小等优点。贺前锋等评价了6种富硒叶面肥对轻度镉污染稻田不同水稻品种稻米中镉和硒积累的调控效果。结果表明：与对照组相比，喷施叶面肥可使水稻增产0.5% ~ 14.0%，并使稻米的镉含量降低25.75% ~ 64.38%，硒含量增加3.40 ~ 21.54倍。汤海涛等研究表明：腐植酸肥、富硒肥、自配钛硒微肥这3种喷施肥使稻谷中铅含量分别降低10.49%、16.05%和27.78%;汞含量降低38.20%、47.19%和51.69%;镉含量分别降低22.00%、34.00%和52.00%。叶面肥的施用可提高作物对重金属的抗性，有效降低作物籽粒中重金属的含量，可以减少甚至阻断重金属向食物链转移，对于保证粮食作物食品安全和重金属污染土壤治理有重要作用。

2.2水分管理

水分是植物生存的必要因素之一，是组成植物体的重要成分，植物体内的正常生理活动都离不开水。植物修复中，某些超积累植物可以在较为干旱的地方正常生长，例如蜈蚣草在高于500 mm年降水量的条件下就可以正常生长和繁殖。虽然这些超累积植物具有一定的抵抗干旱的能力，但是有研究表明：过度缺水会削弱其修复能力。不同作物种类需水不同，同一种作物不同生长期需水也不同。王荣萍等利用盆栽试验研究了不同水分管理条件(60%最大田间持水量，80%最大田间持水量，最大田间持水量，前期淹水+抽穗扬花期烤田，全生育期淹水)下水稻根际土壤及其不同器官(稻根、茎叶和籽粒)中As、Cd、Cu和Zn的含量变化。结果表明：土壤水分含量对水稻根际土壤中As、Cu和Zn的含量影响不大。随着土壤水分的增加，水稻器官中As的含量显著增加，Cu的含量却逐渐减少。Angle在修复镍污染土壤时发现，在低湿度(田间最大持水量的30% ~ 40%)的条件下，超积累植物的生存明显受到了抑制等。崔立强等利用盆栽试验研究了水分特征对伴矿景天生长和重金属吸收性的影响，研究发现：在70%土壤最大田间持水量(70% WHC)处理下，伴矿景天生长最好，生物量最大。70% WHC处理伴矿景天对重金属吸收能力最强，其茎中Zn的浓度显著高于其他处理，茎中Cd的浓度分别比35% WHC、100% WHC、淹水处理高27.1%、29.0%、63.1%。有研究表明：土壤水分变化可显著改变土壤性质进而影响土壤重金属有效性。随土壤水分降低DGT表征的Zn、Cd、Cu和Ni浓度和土壤溶液中Cu和Ni浓度呈下降趋势，且随干湿交替次数增加而降低。

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