重金属污染土壤植物修复技术因其固有的优越性而具有广泛的应用潜力,但该技术应用往往需要多次种植植物进行连续修复。修复过程中土壤重金属和植物吸收重金属变化将显著影响修复效率,且较长修复时间与农田土壤利用相矛盾。本论文以有色金属冶炼以及污泥有机肥长期农用导致的重金属污染土壤为对象,利用锌镉超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicol a)及农作物开展田间连续修复和水分模拟试验,探讨长期田间连续修复下污染土壤锌镉和植物锌镉变化特征;探索适宜的生产和修复同时进行的种植模式和水分调控措施,为锌镉污染土壤进行安全生产的同时实现高效吸取修复提供理论依据。主要研究结果如下:1.连续八年开展伴矿景天与玉米(或高粱)套作田间试验,探讨长期修复下植物及土壤中锌镉变化。结果表明,田间长期原位修复能显著降低农田土壤的锌镉浓度,其中套作处理下土壤镉浓度从3.50±0.49 mg kg-1降低到0.55±0.44 mg kg-1,从而使土壤中镉低于国家土壤环境质量(GB15618-1995)三级标准。与2006年未修复土壤相比,玉米(高粱)单作、伴矿景天单作、玉米与伴矿景天间作处理,对污染土壤中锌镉的总去除修复效率分别达7.2,13.7,18.8%;40.9,71.9和85.4%,即伴矿景天与玉米间作可提高植物吸取修复效率,且玉米籽粒中镉浓度符合国家食品安全标准,可实现污染土壤的“边生产边修复”。2.在污泥有机肥长期农用土壤上种植伴矿景天,与常规的玉米-小麦-胡萝卜轮作处理比较,田间试验探讨了污泥有机肥长期施用导致的重金属污染土壤上农产品的污染风险和连续植物修复效率。结果表明,长期污泥农用土壤上农作物和超积累植物生长良好。与对照相比,“玉米-小麦-胡萝卜轮作”处理作物中锌镉浓度有所上升,且小麦、胡萝卜中镉浓度超过国家食品安全标准。伴矿景天处理下土壤中重金属显著降低,修复效率达到56.0%,而继续施用污泥情况下超积累植物的修复效率仍可达48.0%。证明在施用污泥条件下,种植伴矿景天和玉米,能够实现污泥安全处理、促进农作物生长和超积累植物高效修复的三重目标。3.土壤水分变化可显著改变土壤性质进而影响土壤重金属有效性。本试验通过测定土壤溶液和采用薄层凝胶梯度法(DGT)表征的水分变化过程中土壤重金属有效性的变化特征。结果表明,土壤干燥可显著降低DGT表征的重金属有效性。在农业生产中可通过适当水分管理措施改变土壤重金属的有效性,从而调节农作物和超积累植物对重金属吸收。