利用植物修复重金属-多环芳烃复合污染的土壤环境是一种新型经济环境友好的修复方式。面对当前日益严峻的土壤污染,除了需要开展不同植物对复合污染土壤修复效果的研究,更要关注植物修复的过程和机理。植物修复的地下过程及机理的探讨对于理解植物修复本质以及挑选适宜植物种具有重要意义。本研究以苍耳及菖蒲作为研究对象,以多环芳烃(菲PHN+芘PYE)以及重金属镉(Cd)作为复合污染物,研究两种植物在植物修复镉-多环芳烃复合污染土壤中的根系反应以及根际环境的变化,测定了两种植物根系结构(包括根长、根体积、根表面积以及根尖数)、根系生物量、植物茎总伸长量、根际土壤酶活性(包括脱氢酶以及多酚氧化酶活性)以及根系富集吸收的污染物含量等,利用双因素方差分析测算了不同污染物对各项指标变化的贡献,利用相关性分析研究了不同的生理结构指标对植物根系吸收富集污染物含量的相关性,为理解植物修复的地下生态过程提供理论依据,同时也为比较不同植物对不同污染物的耐受差异提供解释。论文的主要结果如下：1.镉-多环芳烃复合污染对两种植物根系结构的影响：高浓度的多环芳烃对菖蒲根系结构具有显著促进作用(P<0.01),镉则表现出限制菖蒲根系生长；复合污染下,多环芳烃较镉对菖蒲根系结构影响更大。苍耳根系结构不同方面受到不同污染物的影响不一,但两类污染物对苍耳根系结构的影响都表现为高浓度抑制。2.镉-多环芳烃复合污染对两种植物根际土壤酶活性的影响：镉与多环芳烃均能显著影响两种植物根际土壤酶活性且两者之间存在交互效应(P<0.05)。主要表现在,高浓度镉能显著抑制菖蒲根际土壤多酚氧化酶活性,但这种抑制因多环芳烃的促进作用消失,交互效应表现为,镉的抑制作用在多环芳烃存在时消失,且多环芳烃显著促进其酶活性。镉-多环芳烃复合污染能够显著抑制土壤脱氢酶活性且多环芳烃抑制作用更显著。镉能够显著促进苍耳根际土壤多酚氧化酶活性,而多环芳烃浓度的增加会显著降低其活性,交互效应则表现出随多环芳烃浓度增加,镉的促进作用减弱。3.镉-多环芳烃复合污染对两种植物茎伸长量及地下生物量的影响：在复合污染条件下,多环芳烃是菖蒲茎伸长量及地下生物量的主要影响因子(P<0.05),表现在多环芳烃可以显著促进菖蒲茎伸长,且菖蒲能够利用多环芳烃促进自身生物量的积累。镉与多环芳烃均显著影响苍耳茎伸长量(P<0.05),具体表现在镉可以显著促进苍耳茎伸长且高浓度的多环芳烃显著促进其茎的伸长。4.镉-多环芳烃复合污染对两种植物根系吸收富集污染物量的影响：镉与多环芳烃均能显著影响两种植物根系对污染物的吸收富集(P<0.05)。具体表现在菖蒲对多环芳烃的吸收量在低浓度复合污染处理下最大；苍耳根系对多环芳烃吸收量随多环芳烃浓度增加显著升高。菖蒲根系对镉的富集系数随多环芳烃浓度的增加显著降低,而苍耳则表现出低浓度镉随多环芳烃浓度增加,其富集系数显著降低,高浓度镉处理下随多环芳烃浓度增加,富集系数显著升高。5.地下部分与根系富集吸收量相关性分析得出的两种植物修复复合污染的生态过程结论：苍耳根系吸收多环芳烃的量随土壤多环芳烃含量的升高而升高,但根系吸收的多环芳烃量越高,对苍耳根系的根系结构(根长、根表面积、根尖数)以及根系生物量限制作用越大,从而会影响苍耳根系的生长。菖蒲根系吸收多环芳烃量越大,则会抑制其根系结构(根体积、根表面积)以及土壤微生物(土壤脱氢酶)的活动。苍耳根系对土壤镉的富集随土壤中镉的含量增加而增加,根系富集的镉会显著抑制根尖数的生成,从而限制根系的扩展。菖蒲根系对镉的富集会随着土壤中多环芳烃的浓度增加而降低,多环芳烃的增加也会促进菖蒲根际土壤微生物的活性,其分泌的多酚氧化酶活性也随之增加,这有利于多环芳烃的降解,促进菖蒲根系的生长。菖蒲在修复过程中,倾向于在根部通过微生物降解及根系少量吸收,来修复PAHs污染的土壤,降低土壤中的浓度,同时降解PAHs带来的促进影响,会增加其对Cd的耐性,促进其对Cd的富集。苍耳在修复过程中,更倾向于直接吸收大量的PAHs和Cd来降低土壤中污染物的含量。尽管富集在苍耳体内的污染物具有毒性,在高浓度时会显著影响其生长,但因其耐性高,因此并未影响其正常生长。