丛枝菌根真菌-植物修复矿区重金属污染土壤的研究进展
赵 昕，吴子龙，吴运东，张 浩
【摘 要】［摘要］ 阐述了丛枝菌根真菌（AMF）-植物对重金属污染土壤的修复机制，重点介绍了AMF-植物联合技术在金属矿区、煤矿区重金属污染土壤修复中的应用，并对今后该技术的发展和应用前景进行了展望。指出：加大AMF-植物联合修复技术的研究和实践，将会带来更好的经济效益和环境效益。 【期刊名称】化工环保 【年(卷),期】2018(038)004 【总页数】4
【关键词】［关键词］ 矿区；丛枝菌根；真菌；植物；土壤修复；重金属污染 进展综述
［修订日期］2018 - 05 - 22。
［基金项目］ 国家科技支撑项目（2012BAC09B00）；2017年度河北省社会科学发展研究课题（201703020217）。
矿藏开采推动了经济快速发展，但在矿产的开采、加工过程中产生大量的重金属，通过大气、地表径流、地下水等进入并污染土壤，对土壤结构和土壤肥力造成强烈的破坏［1］。重金属具有毒性大、隐蔽性强、能沿食物链富集、治理成本高等特点［2］。因此，土壤重金属污染防治一直是国际上环境研究的难点和热点［3］。
生物修复是近年来兴起的一项具有广阔应用前景的治理污染土壤的技术［4］。利用丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）与植物形成的共生体系修复重金属污染土壤已成为新的研究领域和热点之一［5］。AMF能促进
宿主植物对土壤N，P，K等矿物元素及水分的吸收，改善植物的营养状况。并且，AMF还能够显著增强宿主植物的抗逆性，提高宿主植物在重金属污染土壤中的耐受力，对植物生产力的维持起着决定性的作用［6］。此外，AMF能依靠自身的菌丝体固定重金属［7］，产生球囊霉素、有机酸等次生代谢物改变重金属的生物有效性，直接或间接地影响宿主植物及其根际微环境，从而提高植物修复的效率［8］。
基于此，本文总结了AMF对矿区重金属污染土壤修复的研究结果，为AMF-植物联合修复技术的应用和深入开展提供借鉴。
1 AMF-植物对重金属污染土壤的修复机制
自1981年BRADLEY等［9］在《Nature》上首次报道了石楠外生菌根降低植物对过量重金属Cu和Zn的吸收之后，有关菌根真菌与植物对重金属污染土壤联合修复的研究日益增多。有研究表明，一些金属元素的活性与土壤pH关系密切，AMF能使宿主植物根际微环境与普通植物根际微环境有显著差别［10］，从而影响重金属的移动性和生物有效性，增强宿主植物对重金属胁迫的抗性。例如，在不同As污染水平下，接种丛枝菌根真菌可以降低烟草根际pH，从而影响烟草地上部的As吸收，确保了烟草对于人体的安全性［11］。另一方面，AMF会在菌丝体表面形成物理性防御体系，通过重金属离子交换作用与螯合物的形成，钝化固定重金属，将土壤中的Pb固定在菌丝、细胞壁、原生质膜等结构中，有效减轻重金属Pb对宿主玉米的毒害［12］。此外，AMF还能通过改善宿主植物的矿质营养状况而间接修复重金属污染土壤。在Cd污染的土壤中接种地表球囊霉，能够增加紫花苜蓿（Medicago sativa）在Cd污染条件下的生长和N吸收［13］。
2 AMF-植物对金属矿区重金属污染土壤的修复
目前，国内外对于金属矿区的土壤修复主要还处于模拟研究阶段，模拟土壤中的重金属污染或直接利用矿区基质开展室内栽培实验，研究AMF如何促进植物生长，提高植物对重金属的耐性，对土壤进行有效修复。刘灵芝等［14］发现，重金属胁迫下AMF能够影响宿主植物的生长和对重金属的吸收分配，在Cd污染的土壤上，AMF-玉米植株的生物量显著增加，并且根系中的Cd浓度显著高于对照，地上部则低于对照。Sb矿区生长的玉米的Sb含量严重超标，在Sb污染的土壤上接种摩西柄囊霉（Funneliformis mosseae）促进了玉米的生长，降低了玉米地上部的Sb积累量，对重金属Sb起到了“生物稀释”作用，缓解了重金属对植物的毒害［15］。陈良华等［16］还关注了复合污染条件下AMF对美洲黑杨体内重金属积累与分配的影响，Pb-Cd复合污染条件下，接种AMF显著提高了美洲黑杨的Pb和Cd的富集系数，降低了Pb和Cd向美洲黑杨地上部的迁移率。
采用矿区基质接种栽培实验，能更直接地反映矿区重金属污染的AMF-植物修复的情况。国内外主要模拟金属矿区基质AMF-植物修复的研究情况见表1。 由表1可见，黑色金属矿的研究多是针对铁矿［17］，有色金属矿多是针对铅锌矿［18-19］，贵金属矿主要是针对金矿［20］，稀土金属矿则主要集中在铯矿的研究上［21］。这些研究从不同的角度阐释了不同种类AMF在缓解重金属的毒害方面有不同的表现。例如杨会玲［21］的研究认为，AMF显著增加了高粱地上部和地下部的Cs含量，相对而言，叶片是主要的富集器官，AMF促进了高粱地上部对Cs的富集，降低了土壤中Cs的残留量，但接种的5种AMF中，地表球囊霉（G. versiforme）-高粱组合对Cs的富集系数最大，为
丛枝菌根真菌-植物修复矿区重金属污染土壤的研究进展
