植物—微生物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤研究

韓惠珊

（廣東綠然環(huán)境科技股份有限公司 廣東惠州 516001）

引言

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，大量農(nóng)藥化肥使用、工業(yè)飄塵污染、污水灌溉等，使重金屬汞、鉻、鉛、鎘重金屬如進(jìn)入到土壤中，加劇土壤重金屬污染態(tài)勢。重金屬會(huì)降低土壤酶活性及微生物數(shù)量，直接影響土壤新陳代謝，對土壤氨化、硝化產(chǎn)生抑制作用，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，也會(huì)導(dǎo)致重金屬元素經(jīng)過食物鏈進(jìn)入到人體，危害人類健康。近年來，植物與微生物聯(lián)合修復(fù)受重金屬污染土壤取得了良好應(yīng)用效果，在土壤重金屬污染治理領(lǐng)域具有巨大潛力。

1 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染機(jī)理

植物-微生物聯(lián)合修復(fù)是在單一植物修復(fù)基礎(chǔ)上，將與植物共生或非共生微生物聯(lián)合起來，形成聯(lián)合修復(fù)體對受重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)。植物-生物聯(lián)合修復(fù)主要通過兩種渠道強(qiáng)化植物修復(fù)效果：一是促進(jìn)植物營養(yǎng)吸收，植物抗逆性增強(qiáng)，再利用增加的生物量提高修復(fù)體的修復(fù)能力。如，菌根真菌溶解土壤中無機(jī)礦物元素。二是植物根部重金屬濃度增加，進(jìn)一步促進(jìn)重金屬吸收及固定。微生物通過自身組分（如幾丁質(zhì)、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(jī)酸或其他物質(zhì)活化重金屬，增加微生物在植物根部濃度，最終將重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)至植物體內(nèi)或吸附于根際，降低重金屬流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)植物吸收、固定效果。

2 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)形式

2.1 植物-菌根真菌聯(lián)合修復(fù)

菌根為土壤中真菌菌絲與高等植物營養(yǎng)根系形成的聯(lián)合體，泡囊-叢枝菌根真菌與外生菌根真菌為兩種應(yīng)用最廣泛的菌根真菌聯(lián)合體。菌根細(xì)胞膜含有PHT1型磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，菌絲在生長過程中會(huì)增加根與受污染土壤接觸面，促進(jìn)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(diào)節(jié)植物內(nèi)部生化生理情況，激活宿主防御，達(dá)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(fù)合污染修復(fù)中都取得良好應(yīng)用效果。Bissonnette研究發(fā)現(xiàn)，接種后菌根的楊柳植株富集銅、鎘、鋅等重金屬顯著增強(qiáng)。越來越多的研究表明，菌根真菌具有較強(qiáng)的酶解、酸溶能力，為土壤中的植物吸收傳遞營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)植物生長。植物-菌根真菌聯(lián)合修復(fù)受重金屬污染土壤技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是要篩選出降解力較強(qiáng)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(lián)合修復(fù)

受重金屬污染土壤中仍然存在大量耐受性微生物。植株產(chǎn)生修復(fù)作用時(shí)，接種具有降解功能的專性降解菌能夠?qū)崿F(xiàn)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(xì)菌，在重金屬污染土壤環(huán)境中篩選出合適的耐重金屬根際微生物，與植物聯(lián)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(xì)菌聯(lián)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(lián)合修復(fù)

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(fā)現(xiàn)，根瘤菌胞外脂多糖吸附的土壤重金屬濃度超過細(xì)胞體內(nèi)100倍。

3 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)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(jī)質(zhì)，導(dǎo)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(jī)理等因素都會(huì)對植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤重金屬的效率和效果。

3.2 土壤根際環(huán)境因素

根際環(huán)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(jī)質(zhì)以及化學(xué)試劑等因素，促進(jìn)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(huán)境因素會(huì)直接影響植物-微生物聯(lián)合修復(fù)效果。

3.3 植物自身理化特性

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

結(jié)語

近年來，植物-微生物聯(lián)合技術(shù)在土壤重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)，取得了一定進(jìn)展。下一步應(yīng)在植物-微生物聯(lián)合體篩選及培育方面加強(qiáng)研究，針對土壤重金屬污染篩選出最優(yōu)修復(fù)組合；隨著基因技術(shù)的研究，分子生物學(xué)與基因工程聯(lián)合，構(gòu)建生長周期短、耐受性強(qiáng)的植物-微生物聯(lián)合修復(fù)體應(yīng)成為研究的重點(diǎn)領(lǐng)域和方向。