土壤是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源，與當(dāng)今人類面臨的糧食、資源和環(huán)境等問題密切相關(guān)。農(nóng)田土壤重金屬污染引發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題和群體性事件逐年增多，是重要的民生問題。
植物修復(fù)具費(fèi)用低、二次污染低等優(yōu)點(diǎn)，是農(nóng)田土壤修復(fù)目前最有發(fā)展前景的修復(fù)方法之一。
1 植物修復(fù)技術(shù)及機(jī)理
植物修復(fù)技術(shù)是通過重金屬經(jīng)超富集植物根系吸收后，轉(zhuǎn)移、儲存到植物莖葉，通過刈割莖葉，達(dá)到去除土壤重金屬元素的目的。超富集植物具有三個特點(diǎn)：①對重金屬的提取量比普通植物高100倍以上；②植株地上部重金屬含量高于地下部；③植物本身對重金屬有一定的耐性，不會表現(xiàn)出毒害現(xiàn)象[1]。
植物修復(fù)機(jī)理表現(xiàn)為：
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①根系對重金屬的活化和吸收，植物根際分泌物含低分子有機(jī)酸、鐵載體、酚類化合物及質(zhì)子等，可活化根際重金屬或與重金屬形成絡(luò)合物，促進(jìn)對重金屬的吸收；
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②超富集植物對重金屬運(yùn)轉(zhuǎn)，重金屬從植物根系進(jìn)入到植物體內(nèi)，主要是通過共質(zhì)體實(shí)現(xiàn)將重金屬運(yùn)輸至木質(zhì)部，木質(zhì)部存在大量能與重金屬離子結(jié)合的有機(jī)酸和氨基酸，產(chǎn)生的絡(luò)合物是重金屬在木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)闹饕问健ｋS著木質(zhì)部中蒸騰的作用，超累積植物完成對重金屬從根部到地上部的輸運(yùn)；
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③地上部分對重金屬的耐性和富集，超富集植物通過改變、抑制重金屬的物化活性來實(shí)現(xiàn)解毒,具體包括：
a:將重金屬沉淀于非生理活動區(qū)——細(xì)胞壁。
b:有機(jī)酸與重金屬離子螯合，降低重金屬毒性。植物在重金屬的脅迫下產(chǎn)生特定的抗逆蛋白。
c:區(qū)室化分布。植物將重金屬離子儲存在質(zhì)外體和液泡中，從組織水平上來說，重金屬主要存在于表皮細(xì)胞、亞表皮細(xì)胞及表皮毛中[2]。
2 植物修復(fù)技術(shù)的影響因素及強(qiáng)化措施
2.1土壤性質(zhì)及其強(qiáng)化措施
（1）土壤pH
土壤pH對重金屬在土壤中的化學(xué)行為及生物有效性有著重要的影響。一般而言，中性至堿性的土壤pH有利于抑制重金屬離子在土壤中的擴(kuò)散。
（2）氧化還原電位
土壤的氧化還原電位（Eh）的改變會引起重金屬化學(xué)價態(tài)的變化，當(dāng)土壤Eh升高時，土壤中硫化物結(jié)合態(tài)的重金屬元素發(fā)生氧化而被釋放，導(dǎo)致土壤中的溶解性重金屬含量提高。合理調(diào)整土壤氧化還原電位，可提高植物提取修復(fù)效率。
（3）土壤含水率
土壤中的水分能夠影響土壤中的氧化還原電位，含水率越高，還原性就越強(qiáng)，土壤中有效態(tài)重金屬含量會相應(yīng)變化。
2.2 重金屬形態(tài)及其強(qiáng)化措施
土壤中重金屬的形態(tài)通常分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)、硫化物結(jié)合態(tài)、殘渣等。通過添加外來物質(zhì)改變土壤的化學(xué)性質(zhì)，或直接與重金屬相結(jié)合，改變重金屬的賦存形態(tài)及生物有效性等，最終強(qiáng)化作物對重金屬的吸收。常見的添加物主要有螯合劑、表面活性劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、有機(jī)物料等。
2.3 植物自身因素及其強(qiáng)化措施
迄今為止，國際上報道的重金屬超富集植物已有400多種，但多數(shù)存在生物量小、根系淺及選擇性高等問題。因此，針對特定污染的植物篩選及培植高生物量的超累積植物是農(nóng)田土壤植物修復(fù)的重要保證。
2.4 農(nóng)藝技術(shù)及其強(qiáng)化措施
調(diào)控植物的生育狀況，改善超富集植物的生長發(fā)育狀況，促進(jìn)植物對重金屬的吸收，可提高超富集植物的修復(fù)效率。包括：
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①植物搭配種植，對于復(fù)合型污染農(nóng)田，根據(jù)重金屬污染程度的不同，采用間作或套作方式，可縮短土壤修復(fù)時間，提高修復(fù)效率；
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②養(yǎng)分控制，如采用化肥對農(nóng)田土壤進(jìn)行養(yǎng)分調(diào)控，可有效的促進(jìn)植物生長，提高其生物量。且化肥中的K+、SO42-、Cl-具有活化土壤中的重金屬污染物的作用[3]；
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③植物生長劑調(diào)節(jié)，通過噴施葉面調(diào)整劑可調(diào)控植物生長，提高超富集植物的修復(fù)效率。葉面調(diào)整劑主要有無機(jī)營養(yǎng)劑、腐殖酸及生長素等。
3 存在問題及發(fā)展方向
3.1 超富集植物的篩選
目前，世界上共發(fā)現(xiàn)的超富集植物中，主要是鎳的超富集植物，且主要適宜生長在干旱的礦區(qū)周圍。采用植物提取技術(shù)修復(fù)重金屬污染農(nóng)田過程中，篩選新的能富集多種金屬，且生長快、生物量大、適用范圍廣的超富集植物是重要的發(fā)展。
3.2 螯合劑的篩選和研制
螯合劑的添加可提高土壤中溶解性重金屬含量，促進(jìn)超富集植物對重金屬的吸收和富集，但使用過程中，多存在螯合劑在土壤中停留時間長、難降解、地下水污染等問題，且對重金屬的選擇性差。因此，研制生物可降解的螯合劑是今后植物修復(fù)的研究重點(diǎn)之一。
3.3 超富集植物的處置
目前，對超積累植物的產(chǎn)后處置有焚燒法、壓縮填埋法、堆肥法、高溫分解法、灰化法和液相萃取法等[4]，主要將修復(fù)植物作為垃圾或者危險物進(jìn)行處置，存在占用土地、處理成本高、滲濾液污染等風(fēng)險。因此，富集后生物體的處置也是植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展需面對的重要問題。