目前,我国部分农田土壤面临着严重的重金属污染问题,而镉是点位超标率最高的重金属,因此亟待对镉污染土壤进行修复,植物修复技术最具前景的修复技术,但是目前的发现镉富集植物生物量小、环境适应性差,不能满足镉污染土壤修复需要。烟草对镉有很强的富集能力,且生物量大,环境适应性强,有望成为理想的修复植物。本研究通过水培和盆栽实验分析了烟草对镉的积累特征和富集机制,以及根际促生菌菌剂对烟草富集镉的强化效果,并通过大田实验验证烟草修复技术的可行性,主要结果如下:(1)采用水培试验,分析了叶面施镉对烟草生长和镉积累的影响。结果发现,随着施镉浓度(60-120 mg/L)的提高,烟草生物量越小,高镉处理下烟草叶,茎和根的生物量最小,分别达3.35 g、0.88 g和0.51 g,较对照分别下降了 50.2%、40.9%和20.3%;从镉的积累部位来看,叶片镉含量最高,根和茎次之,表明烟草叶片可以吸收镉,但向下转运能力较弱;另外,从水培液中检测到了镉,表明烟草可能通过根系排镉。(2)采用盆栽试验,研究了不同镉污染水平对烟草镉富集能力、分布特征及根际微生物群落结构特征。结果发现烟草对镉有较强的富集能力,植株中镉含量随着土壤中镉含量增加而增加。高镉处理下(土壤中镉含量为5.8 mg/kg)烟草地上部和地下部镉含量分别达68.1和40.8 mg/kg,富集系数分别为12.6和7.0。从镉贮存部位看,所有处理烟草体内镉含量均为地上部>地下部;同时发现根际土壤pH值小于非根际,而有效镉含量大于非根际,因此推测烟草根系通过分泌有机酸降低了土壤pH值,从而提高了土壤中镉的有效性。通过高通量测序进一步研究了植烟土壤中微生物群落结构,结果发现随着土壤镉污染水平提高植烟土壤微生物多样性有增加的趋势。相较于非根际土壤,根际土壤中unidentified-acidobacter属和unidentified-Gammaproteobacter 属丰度有所提高,而 methylotenera 属、lysobacter 属和sphingomonas属的丰度有所降低,微生物群落结构的变化可能是烟草富集镉的重要原因。(3)采用大田试验方法,评价了烟草对镉污染土壤的修复潜力。结果表明烟草生长迅速,80d内生物量(干重)可达639.7g/株。烟草对镉有较强的富集能力,不同部位的富集系数在4.03-14.8之间。从镉贮存部位看,不同时期烟草体内镉含量均为叶>茎>根,烟草根到茎的转运系数在0.81-0.89之间,茎到叶的转运系数在2.74-3.12之间:从去除率看,80d内烟草对镉的表观去除率最高达17.6%,因此认为烟草是较为理想的镉污染土壤修复植物。(4)采用盆栽试验,研究了根际促生菌菌剂对烟草富集镉能力的影响。结果表明,4种植物根际促生菌(胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、友益君、光合细菌)均促进了烟草地上部和地下部的镉含量,并提高了烟草生物量,其中以光合细菌菌剂处理效果最优。施用光合细菌菌剂使烟草地上部和地下部镉含量分别提高了36.4%和52.4%,使镉总含量提高了191.2%,同时使烟草地上部和地下部的干质量均提高了100.0%。进一步分析发现光合细菌菌剂提高了根际土壤有效镉含量,并提高了烟草叶绿素含量和净光合速率,同时提高了土壤有机质,有效磷和全氮含量。因此,施用光合细菌菌剂有望成为用于强化烟草修复镉污染土壤的有效措施。