植物修复被认为是成本低廉、生态环境友好的土壤重金属污染修复技术。根际促生菌可通过多种作用方式,影响污染土壤中植物的生长和对重金属的吸收,从而影响植物对重金属污染的修复效率。现有的研究主要集中在细菌和真菌,对于多功能密旋链霉菌在重金属土壤污染植物修复的研究甚少。本文选用一株促生效果好的多功能放线菌Act12(密旋链霉菌),测定其抗铅镉性、耐旱性和促生特性;采用盆栽试验,研究了该菌对半干旱及铅、镉胁迫下植物生长和铅、镉积累效果的影响,并探讨了放线菌对植物修复土壤铅镉的生理生化和根际土壤的影响,旨在探明放线菌强化植物修复的效果和揭示其强化机理。此外,进一步研究了有机肥与菌剂联合对Pb污染土壤中黑麦草的生长和修复效果的影响,以期为探讨肥料-菌剂联合强化植物修复土壤重金属污染提供理论和实验依据。主要的研究结果如下:1、供试密旋链霉菌对Pb、Cd有较强的抗性,对Pb、Cd的最低抑制浓度分别为1200 mg·kg-1、120 mg·kg-1;菌株有较强的耐旱性,能在-0.73 MPa的渗透压下生长;菌株具有促生特性,能产IAA、铁载体,具有较强的ACC脱氨酶活性,同时具有溶磷作用。2、研究了半干旱缺水及铅胁迫下(0-1000 mg·kg-1),供试菌对黑麦草生长和耐受性的影响。结果表明,(1)供试密旋链霉菌在半干旱缺水及铅胁迫下对黑麦草生长有显著的促进作用。(2)在半干旱缺水及铅胁迫下密旋链霉菌增强了黑麦草对铅的耐受性,加菌增加了叶片叶绿素含量及抗氧化酶CAT、SOD和POD的活性;接菌GSH含量较对照增加了2.0%-49.9%;根系活力增加了30.9%-166.8%;接菌降低了黑麦草根系和叶片MDA的含量,尤其在高浓度Pb下(500-1000 mg·kg-1)降低作用显著(P<0.05)。3、研究了在半干旱缺水及铅胁迫下,供试菌对黑麦草铅积累和根际土壤的影响。结果表明,(1)与不加菌对照相比,土壤Pb浓度为200-1000 mg·kg-1时,加菌显著增加了黑麦草Pb浓度及单株Pb吸收量(P<0.05),其地上部分增率分别为12.4%-199.3%和18.5%-213.8%,根中增率分别为9.4%-44.0%和69.6%-249.3%。(2)在土壤Pb加入量为200-1000 mg·kg-1时,加菌显著增加了TF值、地上BCF和根BCF值,加菌使根系Pb(200-1000 mg·kg-1)积累达到超富集植物标准。(3)该菌能在黑麦草根际土壤良好定殖,定殖率为0.8%-4.1%,接入后成为根际土壤放线菌优势种群;接菌提高了根际土壤细菌和放线菌数量,影响根际土壤微生物区系中三大类微生物比例。(4)接菌处理根际土壤过氧化氢酶活性变化不大,但增加了土壤磷酸酶和蔗糖酶活性。(5)接菌增加了根际土壤中生物有效性Pb的含量,其增率为8.4%-37.2%,降低了非根际土壤中生物有效性Pb的含量,降幅为8.4%-14.1%。4、研究了半干旱缺水及镉胁迫下(0-100 mg·kg-1),密旋链霉菌对籽粒苋生长和耐受性的影响。结果表明:(1)供试菌可增加籽粒苋在含Cd土壤中株高、根长、生物量干重,对籽粒苋的生长表现出明显的促进作用。(2)Cd胁迫下,接菌提高了籽粒苋叶片叶绿素和GSH含量、叶片抗氧化酶活性及根系活力;降低了叶片MDA含量,降幅为15.1%-27.7%;增强了籽粒苋对Cd的耐受性。5、研究了半干旱缺水及镉胁迫下,密旋链霉菌对籽粒苋Cd积累和根际土壤的影响。结果表明,(1)接菌提高了籽粒苋对Cd生物富集浓度和修复效率。与对照相比,在土壤Cd浓度为10-100 mg·kg-1时,加菌增加了籽粒苋的Cd浓度(根8.7%-33.9%;地上部分53.2%-102.1%),并极显著增加了Cd总吸收量(根19.9%-95.3%;地上部分110.6%-170.1%);加菌转移因子值大于超富集植物的阈值1.0(1.04-1.57),较对照增加了14.2%-75%,大多数根和地上富集系数也大于1.0。(2)接菌显著提高了根际土壤细菌和放线菌数量,但对真菌数量有一定的降低;接菌改变了土壤微生物区系组成;该菌能在籽粒苋根际土壤良好定殖,定殖率为1.1%-2.9%,接入后成为根际土壤放线菌优势种群。(3)Cd胁迫下,接菌提高了根际土壤中性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,但对过氧化氢酶活性有一定的降低。(4)加菌降低了土壤Cd残留总量,提高了土壤中生物有效性Cd含量。6、研究了铅胁迫下菌肥配合施用对黑麦草生长及铅耐受性的影响。结果表明,(1)铅胁迫下,菌、肥单施或配合施用均可促进黑麦草的生长。(2)铅胁迫下,菌、肥单施或配合施用均能增强植物对Pb的耐受性,菌肥合施处理较对照相比黑麦草叶绿素含量、抗氧化酶CAT、SOD、POD活性及GSH含量均显著增加,MDA含量显著降低。7、研究了铅胁迫下菌肥配合施用对黑麦草铅积累及根际土壤的影响。结果表明,(1)单加菌和菌肥合施均能显著增加Pb胁迫下黑麦草地上部分Pb浓度和吸收量;其中菌肥合施的增加量较对照的增率最大达554.8%和1360.1%,较单加菌处理分别增加了193.0%和412.2%;单施肥降低了地上部分Pb浓度和吸收量,但与对照处理差异不显著。(2)施肥降低了黑麦草对Pb的转移因子及富集系数,但菌肥合施分别增加了816.3%和557.8%,较单加菌处理分别增加了483.9%和193.5%;加菌显著增加了根系对Pb的富集,根BCF值大于1,但施肥和菌肥合施处理显著降低了根BCF,较对照分别降低了33.5%和28.2%,可见肥料对根系中Pb富集有明显的负效应。(3)与对照相比,菌、肥单施和配合处理均能显著增加黑麦草根际土壤微生物数量,引起了根际土壤微生物区系组成的变化;菌肥合施根际土壤中供试菌的繁殖量约是单加菌处理3倍,密旋链霉菌成为土壤中的优势放线菌,约占土壤放线菌30%。(4)与对照相比,菌、肥单施和配合处理能显著增加Pb胁迫下黑麦草根际土壤酶活性,但施肥降低了过氧化氢酶活性。(5)加菌、菌肥合施可降低黑麦草根际土壤pH,但均显著增加了根际土壤中生物有效性Pb的含量(P<0.05);而单施肥根际土壤中生物有效性Pb含量较对照显著降低了20.0%。总之,放线菌与植物联合对半干旱土壤重金属铅镉污染修复有很大的潜力和应用价值,利用肥料与菌剂联合能进一步强化土壤重金属的植物修复效果。