植物修復(fù)土壤重金屬強化措施的研究進展

李 欣 曹春暉

（滄州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 河北 滄州 061001）

土壤重金屬污染不僅破壞生態(tài)環(huán)境，而且影響作物的食用安全，危害人類健康。土壤中的重金屬及其化合物十分穩(wěn)定，不易代謝和降解，應(yīng)用傳統(tǒng)的工程措施或化學(xué)方法來治理土壤重金屬污染，對土壤環(huán)境破壞嚴重且費用昂貴，相比而言，植物修復(fù)是一種經(jīng)濟、環(huán)境友好型生物修復(fù)技術(shù)[1]。目前世界范圍所發(fā)現(xiàn)的超富集植物有400余種，但是多數(shù)生長緩慢，富集量小，制約了植物修復(fù)的廣泛應(yīng)用，因此，植物修復(fù)重金屬強化措施的研究成為近些年的研究熱點。

1 植物修復(fù)技術(shù)的強化措施

1.1 螯合誘導(dǎo)強化植物修復(fù)技術(shù)。螯合劑能夠與重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，將不溶性的重金屬轉(zhuǎn)化成可溶性狀態(tài)，從而增強植物根部對土壤中重金屬的提取。目前研究中比較常用的螯合劑可分為2種。一種是天然螯合劑，包括乙酸、檸檬酸、蘋果酸、草酸等天然有機物質(zhì)；另一種是合成螯合劑，包括EDTA、EDDS、EGTA 等人工合成有機物質(zhì)。劉金[2]等通過試驗研究表明：相比單一種植苧麻，施加EDTA 和EDDS 都能顯著增強苧麻植株各部位鉛、鎘的含量，提升苧麻對土壤中重金屬的修復(fù)效果。王靜雯[3]等人通過添加不同濃度的EDTA，研究了魚腥草對鉛、鋅、銅、鎘等重金屬元素的吸收，結(jié)果表明：添加適量的EDTA 能促進重金屬鉛、鋅、銅、鎘向魚腥草地上部位遷移，提高魚腥草對重金屬鉛、鋅、銅、鎘的吸收和富集能力。

1.2 植物激素強化植物修復(fù)技術(shù)。植物激素可以通過促進植物生長、調(diào)節(jié)植物生理代謝或螯合重金屬等途徑來提高植物的生物量，改善植物修復(fù)作用，加快形成重金屬螯合物[4]，如植物生長素IAA 能與重金屬發(fā)生螯合作用，以減輕重金屬對植物的毒效應(yīng)，將紫花苜蓿放置在含有0.2mmol 重金屬Pb 的培養(yǎng)液中生長，之后當向培養(yǎng)液中分別添加100mmol IAA 和0.2mmol EDTA 時，結(jié)果表明，添加IAA 的紫花苜宿葉片中Pb 的累積量是不添加任何物質(zhì)的28倍，是只添加0.2mmol EDTA 的6倍。

1.3 微生物措施強化植物修復(fù)技術(shù)。在植物修復(fù)過程中，耐重金屬的內(nèi)生細菌利用與植物的共生互惠關(guān)系，通過自身的抗性系統(tǒng)緩解重金屬的毒性，促進植物在逆境條件下的生長和對重金屬的富集。楊卓[5]等人將巨大芽孢桿菌與膠質(zhì)芽孢桿菌混合制成混合微生物制劑，添加后試驗結(jié)果表明：該方法能夠促進印度芥菜的生長，使印度芥菜對重金屬鎘、鉛和鋅的提取量同比對照組分別增加了52%、121%和23%。因此，微生物強化植物修復(fù)技術(shù)是一種無污染、效果好的強化方法。

1.4 農(nóng)藝措施強化植物修復(fù)技術(shù)。施肥是加強農(nóng)藝恢復(fù)最常用的強化措施之一，每種肥料含有不同的營養(yǎng)成分，因此對于植物修復(fù)的效果也有所差異。施用適量的氨態(tài)氮肥，能夠改善土壤環(huán)境pH 值，并實現(xiàn)對受污染土壤中重金屬離子的活化作用，增強植物吸收重金屬離子的能力，最終達到強化植物對重金屬污染土壤的修復(fù)；磷肥能夠吸附與積累重金屬元素，提高植物對重金屬元素的吸收率。另外，利用改良耕作技術(shù)也能夠在一定程度上強化植物的修復(fù)效率[6]，例如，通過疏松土壤、增加種植密度、配套種植等農(nóng)藝措施都可以實現(xiàn)增強植物富集能力的目的。

1.5 基因工程強化植物修復(fù)技術(shù)。目前已經(jīng)有許多利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良現(xiàn)有修復(fù)植物的例子。例如：Thomas 等人將酵母中的金屬硫蛋白基因CUP1導(dǎo)入在高銅濃度土壤中生長的煙草中，結(jié)果表明，與對照組相比，含有CUP1基因的煙草幼苗葉片中的富銅量增加了2～3倍；新西蘭研究人員將耐鋁基因轉(zhuǎn)入目標植物體內(nèi)，結(jié)果表明，可使該植物在含有高濃度鋁的土壤中正常生長；美國研究人員將細菌中的耐鎘基因轉(zhuǎn)入目標植物，結(jié)果同樣可以產(chǎn)生抵抗并積累高濃度鎘的植物。

2 展望

根據(jù)目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，植物修復(fù)強化技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。今后應(yīng)加強對各種強化措施聯(lián)合應(yīng)用的深入研究，結(jié)合多種強化植物修復(fù)技術(shù)共同治理土壤重金屬污染問題，讓植物修復(fù)土壤重金屬得到最大限度的強化和更廣泛的應(yīng)用。