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植物修复被认为是一种环境友好、美观、非侵入性、节能且经济有效的技术。如何强化修复植物吸收重金属或者提高其生长速度/生物量成为国内外科研工作者所探索的一个热点问题。向重金属污染土壤中接种微生物强化植物提取过程的工作引起了研究者的广泛关注。然而,放线菌作为土壤中三大微生物类群之一,常被用于植物促生和病虫害生物防治方面的研究,而关于其应用于土壤修复的研究鲜有报道。本论文通过系统地对雪里蕻的Cd、Zn耐受性及富集特性、菌肥复合强化雪里蕻修复Cd、Zn污染土壤(植物生理生化响应、土壤理化性质、微生物群落及修复效率)和Act12强化植物修复技术初步机理进行研究,为雪里蕻修复Cd、Zn污染场地提供基础理论依据,为土壤重金属微生物强化植物修复技术提供科学技术参考。主要研究结果如下:(1)通过不同浓度梯度Cd、Zn胁迫下雪里蕻种子萌发及不同栽培方式下(土培和砂培)雪里蕻生长试验对雪里蕻Cd、Zn的耐受性及富集转运特性进行了研究。结果表明,雪里蕻种子发芽率受到Cd、Zn胁迫的抑制,在18.3~37.8%之间;低浓度的Cd、Zn胁迫一定程度上促进了雪里蕻侧根的生长,但随着Cd、Zn浓度的不断升高雪里蕻生物量呈持续降低趋势;雪里蕻植株内Cd、Zn含量随生长基质中Cd、Zn浓度的增加呈线性增长趋势。土培雪里蕻植株内Cd、Zn的最高富集浓度分别为79.9和3318mg kg-1,而砂培雪里蕻植株内Cd、Zn的最高富集浓度分别为129和5195mg kg-1;雪里蕻对Cd、Zn具有较强的耐受性和富集转运能力,具有修复Cd、Zn污染土壤的潜力。(2)研究了不同浓度的EDTA单施或与柠檬酸(CA)和草酸(OA)联合强化雪里蕻植物提取的效率。结果表明,土壤中Cd和Zn的有效性因螯合作用而提高;雪里蕻中Cd和Zn的含量分别比对照提高了1.70、2.15倍(茎叶)和1.93、2.70倍(根系),然而植物茎叶和根系干重显著降低,分别为4.13~9.91和0.21~0.77g pot-1;螯合剂处理提高了雪里蕻苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶的活性,而降低了过氧化物酶的活性;总的来说,采用螯合剂的施用提高了雪里蕻修复冶炼厂污染土壤的效率,其顺序为:EDTA>EDTA+CA≈EDTA+OA>CK。(3)研究了施用Act12和堆肥对土壤肥力、Cd/Zn有效性及对雪里蕻植物提取效率的影响。结果表明,堆肥的施用相比对照降低了土壤p H值,同时显著提高了土壤的电导率(7.0倍)、速效磷(10.8倍)、有效钾(2.81倍)、溶解性有机碳(5.22倍)、有机质(4.93倍),与土壤脲酶(4.39倍)、脱氢酶(45.0倍)和碱性磷酸酶(123.9倍)的活性;Act12的接种提高了土壤的肥力,并提高了土壤中Cd和Zn的溶解性,从而提高了植物对Cd和Zn的吸收;复合施用堆肥和Act12具有协同作用,能够显著提高植物提取效率,Cd和Zn的金属提取量相比对照最高分别提高了9.64和11.4倍。(4)盆栽试验条件下,接种Act12后雪里蕻生物量和叶绿素含量均有所提高,而硫处理后茎叶鲜重、叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了57.8%、38.2%和40.7%;硫的施用促进了丙二醛的产生,比对照提高了18.4~33.6%,过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性均得到提高,而过氧化氢酶活性在Act12处理下受到抑制;硫与Act12联合施用显著提高了地上部和根系中Cd和Zn的浓度,而各处理下金属提取量的大小顺序为:Act12>对照>Act12+硫;Act12接种显著提高了土壤脲酶(20.4%)和脱氢酶(58.5%)活性,而降低了碱性磷酸酶(68.0%)活性(P≤0.05);土壤小分子有机酸产量由高到低依次为甲酸>草酸>苹果酸>丙酸;根际土壤细菌群落的组成在门和属的分类上变化趋势一致,硫处理提高了变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)以及硫杆菌属(Thiobacillus)(12.3倍)、假单胞菌属(Pseudomonas)(2.47倍)和地杆菌属(Pedobacter)(1.03倍)的相对丰度。(5)盆栽试验条件下,Act12联合Hoagland营养液、腐殖酸和泥炭能够显著提高雪里蕻叶绿素和可溶性蛋白含量,从而促进植物生长;多酚氧化酶和过氧化物酶的活性分别比对照降低了28.2~41.4%和15.2~59.4%,而过氧化氢酶活性则随着Hoagland营养液和腐殖酸的添加而降低;金属提取量反映植物提取效率由大到小顺序为Act12+Hoagland营养液>Act12+泥炭>对照>Act12+腐殖酸;Hoagland营养液、腐殖酸和泥炭处理下土壤酶活性分别比对照提高了0.53~0.62倍(脲酶)、2.11~5.68倍(脱氢酶)和1.21~4.69倍(碱性磷酸酶);高通量测序共发现9个门和20个属为根际土壤优势细菌,其中变形菌门(Proteobacteria)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)相对丰度最高,而疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺菌属(Nitrospira)相对丰度最低。(6)Act12发酵液处理下雪里蕻种子的发芽率从37.8%提高到50.0%,雪里蕻茎叶生物量比对照有所增加,而对于根系发育的促进作用尤为显著,其主根和侧根面积和长度增加明显;随着Cd、Zn胁迫浓度的不断升高,Act12发酵液处理下雪里蕻种子的发芽率先升高(在Cd 5mg L-1、Zn 250mg L-1处理下达到最高,为63.3%)后降低,表明Act12发酵液提高了雪里蕻种子对于Cd、Zn胁迫的抗性;Act12发酵液对污染土壤中的Cd、Zn的浸提能力优于液体培养基,但次于1M NH4OAC溶液,表明Act12可提高土壤中Cd、Zn生物有效性。综合以上研究认为,密旋链霉菌Act12是一株颇具研究潜力的Cd、Zn污染土壤的生物修复剂,菌肥复合施用可在Cd、Zn污染土壤雪里蕻植物修复中发挥安全有效的强化作用。