«上一篇/Previous Article|本期目录/Table of Contents|下一篇/Next Article»

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:

第45卷

期数:

2017年02期

页码:

14-20

栏目:

专论与综述

出版日期:

2017-01-20

文章信息/Info

Title:

Research progress on application of agronomic enhancement measures in phytoremediation of heavy metal contaminated soil

作者:

冯子龙¹; 2; 3;  卢信²; 3;  张娜²; 3;  范如芹²; 3;  刘丽珠²; 3;  郑向勇¹;  张振华²; 3

1.温州大学生命与环境科学学院，浙江温州 325035； 2.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京 210014；
3.省部共建国家重点实验室培育基地——江苏省食品质量安全重点实验室，江苏南京 210014

Author(s):

Feng Zilong et al

关键词:

植物修复; 农艺措施; 重金属; 施肥; 水分管理; 栽培措施; 土壤污染

Keywords:

-

分类号:

X53

DOI:

-

文献标志码:

A

摘要:

土壤重金属污染关系到农产品的食用安全，已越来越受到人们的关注，相对应的土壤修复也显得愈发重要。植物修复因其成本低，修复效果相对稳定，被认为是修复农田土壤重金属污染较好的措施之一，而农艺措施作为一种强化技术手段在很大程度上可以提高植物修复的效率和提升修复的效果。因此，本文主要阐述了农艺强化措施对植物修复重金属污染土壤的影响；并从施肥、水分管理和栽培等几个方面的农艺强化措施进行了综述；最后，对进一步开展农艺强化措施用于植物修复重金属污染土壤的研究重点提出了展望。

Abstract:

-

参考文献/References:

［1］陈怀满. 环境土壤学［M］. 北京：科学出版社，2010：378.
［2］Luo J，Qi S，Gu X W S，et al. Evaluation of the phytoremediation effect and environmental risk in remediation processes under different cultivation systems［J］. Journal of Cleaner Production，2016，119：25-31.
［3］Zhou Q，Song Y F. Technological implications of phytoremediation and its application in environment protection［J］. Journal of Safety & Environment，2001.：20-34
［4］Pilon-Smits E. Phytoremediation［J］. Annual Review of Plant Biology，2005，56(1)：15-39
［5］Zhang X B，Peng L，Yang Y S，et al. Phytoremediation of urban wastewater by model wetlands with ornamental hydrophytes［J］. Journal of Environmental Sciences，2007，19(8)：902-909.
［6］金勇，付庆灵，郑进，等. 超积累植物修复铜污染土壤的研究现状［J］. 中国农业科技导报，2012，14(4)：93-100.
［7］Barceló J，Poschenrieder C. Hyperaccumulation of trace elements：from uptake and tolerance mechanisms to litter decomposition：selenium as an example.［J］. Plant and Soil，2011，341(1)：31-35.
［8］Brooks R R，Lee J，Reeves R D，et al. Detection of nickeliferous rocks by analysis of herbarium specimens of indicator plants［J］. Journal of Geochemical Exploration，1977，77(7)：49-57.
［9］Chaney R L. Plant uptake of inorganic waste constituents［C］. PARR J F. Land treatment of hazardous wastes. Noyes Data Cor-poration，New Jersey：Park Ridge，1983：50-76.
［10］McCutcheon S C，Schnoor J L. Overview of phytotransformation and control of wastes［M］// Phytoremediation：transformation and control of contaminants. 2004：1-58.
［11］Alkorta I，Hernándezallica J，Becerril J M，et al. Recent findings on the phytoremediation of soils contaminated with environmentally toxic heavy metals and metalloids such as zinc，cadmium，lead，and arsenic［J］. Reviews in Environmental Science & Biotechnology，2004，3(1)：71-90.
［12］黄运湘，廖柏寒，王志坤. 超积累植物的富集特征及耐性机理［J］. 湖南农业大学学报(自然科学版)，2005，31(6)：693-697.
［13］陈玉成. 污染环境生物修复工程［M］. 北京：化学工业出版社，2003：144-154.
［14］曲向荣. 污染土壤植物修复技术及尚待解决的问题［C］//中国环境科学学会.2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷).北京：中国环境科学学会，2008：45-47.
［15］金兰淑，林国林，许泳峰，等. 重金属污染土壤的植物修复最新研究动态［J］. 世界农业，2008(8)：47-51.
［16］熊璇，唐浩，黄沈发，等. 重金属污染土壤植物修复强化技术研究进展［J］. 环境科学与技术，2012，35(61)：185-193.
［17］王庆海，却晓娥. 治理环境污染的绿色植物修复技术［J］. 中国生态农业学报，2013，21(2)：261-266.
［18］俞花美，焦鹏，葛成军，等. 施肥措施对重金属污染土壤-植物系统影响的研究进展［J］. 热带农业科学，2012，32(2)：61-66.
［19］Zhao Z Q，Zhu Y G，Li H Y，et al. Effects of forms and rates of potassium fertilizers on cadmium uptake by two cultivars of spring wheat (Triticum aestivum L.)［J］. Environment International，2004，29(7)：973-978.
［20］肖艳平. 砷污染土壤植物修复的强化技术研究［D］. 重庆：西南大学，2010：28-40
［21］窦春英. 施肥对东南景天吸收积累锌和镉的影响［D］. 临安：浙江林学院，2009：20-48
［22］焦鹏，高建培，王宏镔，等. N、P、K肥对玉米幼苗吸收和积累重金属的影响［J］. 农业环境科学学报，2011，30(6)：1094-1102.
［23］王林，周启星，孙约兵. 氮肥和钾肥强化龙葵修复镉污染土壤［J］. 中国环境科学，2008，28(10)：915-920.
［24］廖晓勇，陈同斌，谢华，等. 磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响：田间实例研究［J］. 环境科学学报，2004，24(3)：455-462.
［25］Casale W L，Minassian V，Menge J A，et al. Urban and agricultural wastes for use as mulches on avocado and citrus and for delivery of microbial biocontrol agents［J］. Journal of Horticultural Science，1995，70(2)：315-332.
［26］李贺. 不同农艺措施对黑麦草、地肤、遏蓝菜修复Cd污染土壤的影响［D］. 乌鲁木齐：新疆农业大学，2013：54-55
［27］李廷强，杨肖娥，龙新宪. 东南景天提取污染土壤中锌的潜力研究［J］. 水土保持学报，2004，18(6)：79-83.
［28］刘秋萌. 不同钝化剂对畜禽粪便模拟施肥土壤重金属吸附特性和活性的影响［D］. 长春：吉林大学，2015：39-54
［29］王美，李书田. 肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2014，20(2)：466-480.
［30］鲍桐，廉梅花，孙丽娜，等. 重金属污染土壤植物修复研究进展［J］. 环境科学与技术，2010，17(s2)：858-865.
［31］席磊. 二氧化碳气肥对印度芥菜和向日葵吸收积累铜、锌的影响研究［D］. 杭州：浙江大学，2001：72-75
［32］Perotto S，Martino E. Molecular and cellular mechanisms of heavy metal tolerance in mycorrhizal fungi：What perspectives for bioremediation？［J］. Minerva Biotecnologica，2001，13(1)：55-63.
［33］王大力，林伟宏. CO₂ 浓度升高对水稻根系分泌物的影响——总有机碳、甲酸和乙酸含量变化［J］. 生态学报，1999，19(4)：570-572.
［34］温达志. 大气二氧化碳浓度增高与植物水分利用效率［J］. 热带亚热带植物学报，1997，5(3)：83-90.
［35］Zablotowicz R M，Tipping E M，Ran L，et al. Plant growth promotion mediated by bacterial rhizosphere colonizers［M］//Keister D L，Cregan P B. The rhizosphere and plant growth. Netherlands：Springer，1991：315-326.
［36］Dardanelli M S，Manyani H，González-Barroso S，et al. Effect of the presence of the plant growth promoting rhizobacterium (PGPR) Chryseobacterium balustinum Aur9 and salt stress in the pattern of flavonoids exuded by soybean roots［J］. Plant & Soil，2009，328(1)：483-493.
［37］Nadeem S M，Zahir Z A，Naveed M，et al. Rhizobacteria capable of producing ACC-deaminase may mitigate salt stress in wheat［J］. Soil Science Society of America Journal，2010，74(74)：533-542.
［38］Gadd G M. Metals，minerals and microbes：geomicrobiology and bioremediation.［J］. Microbiology，2010，156(3)：609-43.
［39］Chen L，Luo S，Li X，et al. Interaction of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. and functional endophyte Pseudomonas sp. Lk9 on soil heavy metals uptake［J］. Soil Biology & Biochemistry，2014，68(1)：300-308.
［40］Ma Y，Rui S O，Nai F，et al. The hyperaccumulator Sedum plumbizincicola，harbors metal-resistant endophytic bacteria that improve its phytoextraction capacity in multi-metal contaminated soil［J］. Journal of Environmental Management，2015，156：62-69.
［41］Smith Cˇ V，Read S E. Mycorrhizal symbiosis［J］. Biologia Plantarum，1997，40(1)：154-154.
［42］Hu Z Q，Yang X H，Gao A L，et al. Remediation of mycorrhiza on Cd contaminated soil［J］. Journal of China University of Mining & Technology，2007，17(4)：44-59.
［43］张惠. 柠檬酸和外源丛枝菌根真菌强化蓖麻修复Cd和Pb污染土壤的效果研究［D］. 上海：上海大学，2014：58-66
［44］Long X X，Chen X M，Wong W C，et al. Feasibility of enhanced phytoextraction of Zn contaminated soil with Zn mobilizing and plant growth promoting endophytic bacteria［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2013，23(8)：2389-2396.
［45］Srivastava S，Verma P C，Chaudhry V，et al. Influence of inoculation of arsenic-resistant Staphylococcus arlettae on growth and arsenic uptake in Brassica juncea (L.) Czern. var. R-46.［J］. Journal of Hazardous Materials，2013，262(8)：1039-1047.
［46］Tiwari S，Singh S N，Garg S K. Stimulated phytoextraction of metals from fly ash by microbial interventions.［J］. Environmental Technology，2012，33(33)：2405-13.
［47］贺前锋，易凤姣，李鹏祥，等. 不同富硒叶面肥对轻度镉污染稻田稻米降镉富硒效果的研究［J］. 湖南农业科学，2015(12)：38-41.
［48］汤海涛，李卫东，孙玉桃，等. 不同叶面肥对轻度重金属污染稻田水稻重金属积累调控效果研究［J］. 湖南农业科学，2013(1)：40-44.
［49］陈同斌，张斌才，黄泽春，等. 超富集植物蜈蚣草在中国的地理分布及其生境特征［J］. 地理研究，2005，24(6)：825-833.
［50］Marchiol L，Assolari S，Sacco P，et al. Phytoextraction of heavy metals by canola(Brassica napus) and radish(Raphanus sativus) grown on multicontaminated soil［J］. Environmental Pollution，2004，132(1)：21-27.
［51］王荣萍，张雪霞，郑煜基，等. 水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响［J］. 生态环境学报，2013，22(12)：1956-1961.
［52］Angle J S，Baker A J M，Whiting S N，et al. Soil moisture effects on uptake of metals by Thlaspi，Alyssum，and Berkheya［J］. Plant & Soil，2003，256(2)：325-332.
［53］崔立强，吴龙华，李娜，等. 水分特征对伴矿景天生长和重金属吸收性的影响［J］. 土壤，2009，41(4)：572-576.
［54］邓林，李柱，吴龙华，等. 水分及干燥过程对土壤重金属有效性的影响［J］. 土壤，2014，46(6)：1045-1051.
［55］廖晓勇，陈同斌，阎秀兰，等. 提高植物修复效率的技术途径与强化措施［J］. 环境科学学报，2007，27(6)：881-893.
［56］Mcintyre T. Phytoremediation of heavy metals from soils.［J］. Advances in Biochemical Engineering/biotechnology，2003，78：97-123.
［57］J. W. HUANG，Cunningham S D. Lead phytoextraction：species variation in lead uptake and translocation［J］. New Phytologist，1996，134(1)：75-84.
［58］Li W X，Chen T B，Liu Y R. Effects of harvesting on As accumulation and removal efficiency of As by Chinese brake(Pteris vittata L.)［J］. Acta Ecologica Sinica，2005，25(3)：538-542.
［59］陈同斌，韦朝阳，黄泽春，等. 砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征［J］. 科学通报，2002，47(3)：207-210.
［60］陈同斌，莫良玉，廖晓勇，等. 利用蜈蚣草孢子进行快速组培繁殖的方法：CN1954667［P］. 2007-05-02.
［61］蒋珍茂，赵秀兰，魏世强，等. 翻耕与改良剂施用对土壤植烟适应性的影响［J］. 西南大学学报(自然科学版)，2015，37(11)：122-130.
［62］廖晓勇，陈同斌，阎秀兰，等. 提高植物修复效率的技术途径与强化措施［J］. 环境科学学报，2007，27(6)：881-893.
［63］Vmerali T，Bandiera M，Mosca G. Plant-based re-mediation processes［M］. Berlin：Springer，2013：141-158.
［64］Cunningham S D，Berti W R，Huang J W. Phytoremediation of contaminated soils［J］. Trends in Biotechnology，1995，13(9)：393-397.
［65］Nickson R，Mcarthur J，Burgess W，et al. Arsenic poisoning of Bangladesh groundwater［J］. Nature，1998，395(6700)：338-338.
［66］Wójcik M，Vangronsveld J，Tukiendorf A. Cadmium tolerance in Thlaspi caerulescens：I. Growth parameters，metal accumulation and phytochelatin synthesis in response to cadmium［J］. Environmental & Experimental Botany，2005，53(2)：151-161.
［67］廖晓勇. 典型地区土壤砷污染的现状评价与植物修复［D］. 北京：中国科学院地理科学与资源研究所，2004：89-188.
［68］裴昕，郭智，李建勇，等. 刈割对龙葵生长和富集镉的影响及其机理［J］. 上海交通大学学报(农业科学版)，2007，25(2)：125-129.
［69］Brooker R W，Bennett A E，Cong W F，et al. Improving intercropping：a synthesis of research in agronomy，plant physiology and ecology［J］. New Phytologist，2015，206(1)：107-117.
［70］Lithourgidis A S，Dordas C A，Damalas C A，et al. Annual intercrops：an alternative pathway for sustainable agriculture［J］. Australian Journal of Crop Science，2011，5(4)：396-410.
［71］Agegnehu G，Ghizaw A，Sinebo W. Yield performance and land-use efficiency of barley and faba bean mixed cropping in Ethiopian highlands［J］. European Journal of Agronomy，2006，25(3)：202-207.
［72］Daellenbach G C，Kerridge P C，Wolfe M S，et al. Plant productivity in cassava-based mixed cropping systems in Colombian hillside farms［J］. Agriculture Ecosystems & Environment，2005，105(4)：595-614.
［73］Wu Q T，Wei Z B，Ouyang Y. Phytoextraction of metal-contaminated soil by Sedum alfredii：effects of chelator and co-planting［J］. Water Air & Soil Pollution，2007，180(1)：131-139.
［74］Su D C，Lu X X，Wong J W C，et al. Could cocropping or successive cropping with Cd accumulator oilseed rape reduce Cd uptake of sensitive Chinese cabbage［J］. Practice Periodical of Hazardous Toxic & Radioactive Waste Management，2008，12(3)：224-228.
［75］蒋成爱，吴启堂，吴顺辉，等. 东南景天与不同植物混作对土壤重金属吸收的影响［J］. 中国环境科学，2009，29(9)：985-990.
［76］周建利，邵乐，朱凰榕，等. 间套种及化学强化修复重金属污染酸性土壤-长期田间试验［J］. 土壤学报，2014，51(5)：1056-1065.
［77］Gove B，Hutchinson J J，Young S D，et al. Uptake of metals by plants sharing a rhizosphere with the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens［J］. International Journal of Phytoremediation，2002，4(4)：267-281. ［78］居述云，汪洁，宓彦彦，等. 重金属污染土壤的伴矿景天/小麦—茄子间作和轮作修复［J］. 生态学杂志，2015，34(8)：2181-2186.
［79］黑亮，吴启堂，龙新宪，等. 东南景天和玉米套种对Zn污染污泥的处理效应［J］. 环境科学，2007，28(4)：4852-4858.
［80］Zuo Y，Zhang F. Iron and zinc biofortification strategies in dicot plants by intercropping with gramineous species：a review［J］. Agronomy for Sustainable Development，2009，29(1)：63-71.
［81］秦欢，何忠俊，熊俊芬，等. 间作对不同品种玉米和大叶井口边草吸收积累重金属的影响［J］. 农业环境科学学报，2012，31(7)：1281-1288.
［82］赵颖，刘利军，党晋华，等. 不同植物与玉米间作对玉米吸收多环芳烃和重金属的影响［J］. 环境工程，2014，32(7)：138-141.
［83］蔡丽，夏丽飞，陈枚，等. 樟茶间作对土壤养分及重金属含量的影响研究［J］. 茶叶科学技术，2013(2)：9-12.

相似文献/References:

[1]史景允,于伟红,梁秋生.蓖麻对镉污染土壤的修复潜力[J].江苏农业科学,2014,42(11):386.
　Shi Jingyun,et al(8).Potential repairing of cadmium contaminated soil by castor oil plant[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(02):386.
[2]张志斌.不同生态区农艺措施对裸大麦产量的影响[J].江苏农业科学,2013,41(07):78.
　Zhang Zhibin.Effect of agronomic measures in different ecological areas on yield of hulless barley[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(02):78.
[3]张丽,朱勇良,叶亚新,等.不同农艺措施对苏香粳3号中2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量的影响[J].江苏农业科学,2016,44(03):78.
　Zhang Li,et al.Effects of agronomic measures on 2-acetyl-1-pyrroline contents of “Suxiangjing No.3”[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(02):78.
[4]沈羽,张开梅,方炎明.蕨类植物修复土壤与净化水体的研究进展[J].江苏农业科学,2014,42(01):11.
　Shen Yu,et al.Research progress of application of ferns in restoration of soil and purification of water[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(02):11.
[5]张晓东,热沙来提·买买提,刘志刚.荠菜对土壤重金属镉(Cd)和铅(Pb)的修复效应[J].江苏农业科学,2016,44(04):477.
　Zhang Xiaodong,et al.Phytoremediation of cadmium and lead polluted soil by Capsella bursa-pastoris[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(02):477.
[6]杨桂英.蕨类植物修复重金属污染的应用研究进展[J].江苏农业科学,2016,44(05):10.
　Yang Guiying.Research progress of pteridophyta applied in phytoremediation of heavy metal contaminated environments[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(02):10.
[7]张佩华,韦颖,李鹏善,等.苍耳在PAHs胁迫下的根系响应[J].江苏农业科学,2015,43(11):458.
　Zhang Peihua,et al.Roots response of Xanthium sibiricum Patr under PAHs stress[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(02):458.
[8]吕华.生物表面活性剂对芥菜重金属镉和铅的修复效果[J].江苏农业科学,2016,44(11):430.
　Lü Hua.Effects of surfactants on phytoremediation of cadmium and plumbum on Brassica juncea[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(02):430.
[9]杨卓,陈婧.重金属污染土壤植物修复的EDTA调控效果[J].江苏农业科学,2017,45(02):258.
　Yang Zhuo,et al.Effect of adding EDTA on phytoremediation of heavy metal contaminated soil[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(02):258.
[10]杨伟超,高吉喜,田美荣,等.气象驱动生态修复技术探讨[J].江苏农业科学,2017,45(04):5.
　Yang Weichao,et al.On meteorological-driven ecological restoration technology[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(02):5.

备注/Memo

备注/Memo:

收稿日期：2016-11-17
基金项目：江苏省农业科技自主创新资金［编号：CX(16)1051］；江苏省农业科学院科研基金(编号：027126111637)。
作者简介：冯子龙(1992—)，男，山西大同人，硕士研究生，主要从事土壤重金属污染修复和生活污水处理研究。E-mail：bettermaan@qq.com。卢信为共同第一作者。
通信作者：张振华，博士，研究员，主要从事污染土壤和水体修复研究。Tel：(025)84391207；E-mail：zhenhuaz70@hotmail.com。

常用功能

更新日期/Last Update: 2017-01-20