利用竹子生长快、生物量大的特点,采用田间直接种植的方法,研究竹类植物耐重金属胁迫机理及不同种植模式的修复效果研究,探索竹类植物用于重金属污染土壤的修复技术。本研究选址于浙江富阳,以受电镀厂废水灌溉造成的Cu、Zn和Cd污染严重的农田为试验土壤,采用建立毛竹纯林、雷竹纯林以及相应的竹林-伴矿景天的间作模式,研究了重金属在污染土壤-植物中的分布情况、不同种植模式对重金属的富集能力和转运特征、植物对污染土壤中微生物的影响、植物根际土壤特性及其分泌物组分等,为竹类植物用于重金属污染土壤的修复提供科学依据。主要研究结果如下:1.种植方式对重金属在土壤与植物中的分布有较大影响。在土壤中,竹林(毛竹和雷竹)与伴矿景天间作土壤有效态和全量Cu、Zn和Cd含量为较低水平。与未栽培的对照土壤相比,毛竹-伴矿景天间作土壤有效Cu、Zn和Cd含量分别下降65.0%,28.7%和48.4%,毛竹纯林土壤分别降低52.8%,24.8%和45.5%。在植物中,雷竹-伴矿景天间作使成竹组织中Cu和Zn的含量明显降低,但雷竹组织(除竹叶外)的Cd含量较高。对于毛竹,间作竹鞭、枝和叶中的Cu含量,全竹中的Zn和Cd含量均显着高于单作毛竹含量。尽管竹子表现出较低的富集系数(BCF)和转运系数(TF),但它具有高重金属聚集能力以及高生物量生产力。竹组织的生物富集和转运因子从纯林到间作呈现出普遍增加的趋势。间作种植模式可以促进去除土壤重金属的同时,并实现更高的生物量生产。2.土壤理化性质与重金属含量相关性分析表明,土壤有效态重金属含量与土壤有机碳、全氮、有效氮、有效磷和有效钾等土壤养分呈正相关,而与土壤pH值呈负相关。竹林修复重金属污染土壤,可以增加土壤孔隙度,同时提高了土壤田间持水量。雷竹纯林土壤的含水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度在0-20 cm中的值均高于20-40 cm中的值。雷竹上层土壤容重小于下层土壤容重。相比较未栽培的对照土壤而言,毛竹纯林与间作系统的土壤容重值较低,持水量和孔隙度指标均处于较高水平。经FT-IR光谱分析发现,雷竹、毛竹、景天植物修复土壤多处吸收峰位置相同,表明不同种类的植物修复土壤均含有许多相同的官能团,竹林修复增加了土壤中特征官能团的振动,特别是上层土壤效果更加明显。3.在土壤微生物群落的门分类水平上,变形菌门为所有试验土壤中最优势的菌,它的相对丰度占30%以上。比较两种种植模式(毛竹纯林和毛竹-伴矿景天间作林)土壤以及对照土壤,它们在放线菌门、硝化螺旋菌门、拟杆菌门和绿弯菌门等4个门水平上的微生物多样性存在显著差异(P<0.05)。从微生物与土壤重金属相关性分析得到,全量重金属及有效态重金属与硝化螺旋菌门、放线菌门(有效Zn除外)呈极显著负相关(P<0.01),与拟杆菌门呈极显著正相关(P<0.01)。虽然三类土壤微生物经α-多样性分析(反映样品内物种多样性)无显著差异,但基于β-多样性分析(反映样品间物种多样性)发现它们之间存在显著性差异(ANOSIM,P<0.05)。不同种植模式对重金属污染土壤的微生物组成产生了较大影响,土壤微生物的群落结构及群落多样性都产生了显著改变。毛竹纯林和间作种植模式均有利于土壤细菌群落多样性的增加,其毛竹纯林模式的土壤微生物多样性较为丰富。土壤微生物群落在重金属污染土壤的生态修复以及指示重金属耐受性和敏感性等方面均起着重要作用。4.在间作模式下,伴矿景天根际土壤的全氮、有机质、有效氮、有效磷、速效钾含量均为最高,同时,重金属的有效态含量及全量均高于毛竹根际土壤。根际土壤重金属含量比非根际土壤中重金属含量普遍偏低,特别是雷竹根际土。修复植物根际土壤分泌物组分相似,归属于属于烃类、醇类、酮类、酸类、酯类、酚类、苯类、醚类、酰胺类、醛类、烯类。在检出的根际土壤浸提物的主要化学成分为反式-石竹稀、硬脂酸、棕榈酸和甲基异丁基酮等。在毛竹修复中,毛竹纯林根际和间作系统的毛竹根际都以反式-石竹稀的相对含量最高,分别为12.65%和13.32%。在雷竹修复中,雷竹纯林根际和单作系统的景天根际都以硬脂酸的相对含量最高,分别为12.97%和13.81%,间作系统的雷竹和景天根际都以反式-石竹稀的相对含量最高,其次为棕榈酸。