第二届全国土壤修复大会

土壤中的重金属由于其毒性、长期性、隐蔽性、广泛分布性等，会导致土壤肥力下降并使植物生长受损，进而影响生态修复的稳定性与效果。本研究以镉污染土壤为对象，以芦苇作为生态修复先锋物种，探究钠基膨润土等改良剂、丛植菌根真菌植物促生剂对土壤重金属镉的生物有效性影响，并对其修复机理进行分析。研究发现膨润土可以利用其自身双分子结构在植物根系外部吸附固定生物可利用态镉，降低其占比达77.72%；同时丛植菌根真菌与芦苇根系形成的菌丝结构可特异性分泌球囊霉素类蛋白，螯合固定最高0.011mg/kg的有机结合态镉，降低了重金属对芦苇的生长胁迫。分析改良下的植物根际微生物群落，发现膨润土和丛植菌根真菌提高了根际土壤中具有溶磷功能的Pseudomonas sp.、Gemmatimonadetes等细菌群落及Talaromyces pinophilus等真菌群落丰度，进一步通过菌根吸收磷酸盐提升了植物营养固定能力。通过对土壤环境代谢物非靶向组学研究，发现重金属镉影响下侵染丛植菌根的植物可分泌利用lysophosphatidylcholine作为信号分子，调控自身对磷营养固定与利用，并可利用代谢物中的单甲酚化合物减少重金属对土壤多酚氧化酶的抑制作用，提升了植物叶片光合作用效果，进而达到重金属镉胁迫下植物营养固定与能量利用的促进。因此，膨润土与丛植菌根真菌改变了土壤重金属形态分布降低了镉的生态毒性，菌根共生体改变了植物地下根系磷固定能力与地上叶片光合能力，促进了生态先锋物种芦苇在镉污染土壤中的定植和生长。