土壤生物因素对重金属污染土壤“修复和利用”的协同效应及机制

The selection of economic crops with low heavy metal accumulation organs for using while repairing heavy metal pollution soil is suitable for our national conditions. This project takes economic crops Oenothera glazioviana which is a kind of heavy metal tolerant plant as the materials, combine with soil biological factors such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) and earthworms, and use experimental methods such as root box, horizontal soil column and pot culture, experimental technology such as green fluorescent protein labeling and stable isotope labeling, to research (1) the synergistic effects of soil biological factors on the utilization and remediation of heavy metal-contaminated soils by Oenothera glazioviana and the efficient biological remediation combination; (2) the remediation effect and mechanism of soil biological factors on the plant population; (3) the synergistic effect and the mechanisms of AMF, PGPR and earthworms on heavy metal (cadmium and copper) transport and distribution in soil-plant system. The results provide the theoretical basis for the long-term rational utilization and remediation of heavy metal-contaminated soil. The project takes Oenothera glazioviana as the material to research the synergistic effect and mechanism between the AMF, PGPR, earthworms and more factors, as well as the remediation population effect and their mechanisms, has obvious features and new conception.

选用经济器官重金属低积累型作物对重金属污染土壤进行“边利用、边修复”适合于我国国情。课题以重金属耐性经济作物黄花月见草为研究材料，结合丛枝菌根真菌（AMF）、植物生长益生菌（PGPR）、蚯蚓等土壤生物因素，采用根箱、水平土柱、盆栽等实验方法和绿色荧光蛋白标记、稳定性同位素标记等实验技术，研究：（1）土壤生物因素对黄花月见草“利用和修复” 镉、铜污染土壤的协同效应及高效生物修复组合；（2）土壤生物因素对植物群体的修复效应及机制；（3）AMF、蚯蚓、PGPR协同作用对重金属（镉、铜）在土壤-植物体系内的转运分配及机制；研究结果可为长期合理利用和修复重金属污染土壤提供理论依据。本项目以黄花月见草为特色植物材料，综合研究土壤AMF、PGPR、蚯蚓等多因素之间的协同效应以及植物修复群体效应及机制，具有明显特色和新意。

重金属污染土壤的修复技术之一是提高污染土壤的利用率,即在增加植被覆盖、减少污染物扩散的同时，并取得较高的经济效益，选用经济器官重金属低积累型作物对重金属污染土壤进行“边利用、边修复”适合于我国国情。课题以重金属耐性经济作物黄花月见草，孔雀草以及黑松等为研究材料，结合丛枝菌根真菌（AMF）、外生菌根真菌（EMF）、植物生长益生菌（PGPR）、蚯蚓等土壤生物因素，采用根箱、水平土柱、盆栽等实验方法，研究：（1）土壤生物因素对黄花月见草“利用和修复” 镉、铜污染土壤的协同效应及高效生物修复组合；（2）土壤生物因素对植物群体的修复效应及机制；（3）AMF、蚯蚓、PGPR协同作用对重金属（镉、铜）在土壤-植物体系内的转运分配及机制；结果表明，接种AMF黄花月见草和孔雀草能显著提高Cu耐性，蚯蚓的活动能显著提高植物的生物量和AMF的侵染率以及侵染范围；AMF-蚯蚓-植物的的联合修复体系具有高效修复和高效利用的效果，且修复后土壤微生物的丰富度指数Chao、ACE和多样性指数Shannon均极显著上调，在增强群落抗逆性与保持土壤环境健康等几方面表现出重要价值；筛选得到适合于污染区植物修复的三株高效PGPR，具有较高应用潜力；EMF能通过外延菌丝提高植物根系的作用范围，提高植物对Cd，Cu的吸收和积累，提高了修复效果，此外EMF也能提高黑松对营养元素的吸收，提高作物耐性；PGPR和蚯蚓的存在也能显著的提高黑松对Cr的吸收，提高修复效率。研究结果也为土壤重金属污染区的合理修复工作提供了一定的基础，也为实际修复过程中大田生态的复杂性对修复效果的协同效应提供了参考。