随着科学技术的发展,重金属污染土壤的植物修复已成为国内外众多学者研究的焦点并取得了一定的研究进展,而研究活化土壤重金属的功能微生物与超富集植物在富集重金属中的作用极其相互机制对重金属污染土壤的植物修复具有重要的指导意义。本研究针对植物修复Cd污染土壤需微生物活化Cd促进超富集植物的富集问题,以筛选出的土壤Cd活化功能微生物(产酸菌)为研究对象,华北具代表性的Cd污染潮褐土为试材,印度芥菜作超富集植物,采取小型生物反应器和盆栽试验相结合的方法,在接种与不接种土壤Cd活化功能微生物(产酸菌)条件下,研究了土壤Cd不同形态组分含量、印度芥菜富集量及土壤微生物群落结构变化与土壤Cd活化功能微生物(产酸菌)的酸类代谢产物的关系,初步揭示土壤重金属活化功能微生物(产酸菌)的作用机理。主要研究结果如下:1.经气相色谱分析产酸菌C40,C55中含有种类丰富的有机酸,如乳酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、柠檬酸,此外还发现了一种未知的有机酸命名为未知酸1。C40,C55中琥珀酸含量分别达到0.166g/L和1.032g/L,未知酸1含量分别达到1.264g/L和1.612g/L。2.产酸菌发酵液处理对灭菌/非灭菌土壤中镉形态含量的影响研究发现,与对照相比,MC40,MC55,和MCC交换态镉分别增加了27.48%, 11.76 %,6.18%;碳酸态镉分别增加了82.50% ,97.11% ,53.26%;铁锰态镉分别降低了12.92%,11.27%,12.50%;残渣态镉分别降低了46.7%,33.24%,7.46%;有机态无明显变化。表明接种产酸菌发酵液(有机酸)使得铁锰态和残渣态向交换态和碳酸态转化,且转化能力为,MC40>MC55>MCC。3.植物修复的盆栽实验表明,接种微生物菌液后,各处理印度芥菜均能顺利发芽正常生长,均无明显受毒害现象。各处理下印度芥菜生物量,株高均高于对照处理。且印度芥菜地上部镉吸收量高于地下部,地上部/地下部镉吸收量均高于对照。印度芥菜镉富集量显著高于地下部,地上部/地下部镉富集量均高于对照。分析原因可能是产酸菌发酵液中的有机酸如乳酸、琥珀酸、柠檬酸等,能够促进微生物对镉的溶解,提高了Cd的生物可利用性,增加了植物对Cd的吸收和富集。且CC菌液处理条件下,表现出对印度芥菜的高富集量,适于进一步的研究。4.接种产酸菌对根际/非根际土壤中不同形态镉含量的影响表明:交换态镉含量较对照分别降低了30.07%,36.93%和53.92%,有机结合态镉含量较对照分别降低了64%,60%和40%;残渣态镉含量较对照分别降低了51.00%,59%和24%,碳酸态镉含量分别是对照1.64,2.08和2.01倍,铁锰结合态镉含量分别是对照的2.02,1.87,1.63倍。可见在微生物菌液(有机酸)处理条件下,土壤中有机结合态和残渣态镉含量向碳酸态和铁锰态转化,研究表明有机酸的作用促进了镉形态的转化(土壤有机态和残渣态镉向碳酸态和铁锰态转化),并且在种植植物的条件下,促进了交换态镉的吸收,使各种镉形态之间保持动态的平衡。5.接种产酸菌对根际/非根际微生物群落结构变化的影响表明:接种产酸菌(有机酸)发酵液明显促进了微生物数量的增加。不同处理根际/非根际土壤中,均表现为细菌数量最多,数量级为10~7 CFU/g;其次是放线菌,数量级为10~5CFU/g;真菌数量最少,数量级为10~3CFU/g。根际微生物的数量显著大于非根际。CK_P处理显著促进了根际/非根际细菌数量的增加,根际细菌数量达到15.43×10~7CFU/g,非根际数量达到10.73×10~7CFU/g。C55显著促进了根际放线菌的增加,数量达到9.37×10~5CFU/g,C40显著促进了根际真菌的增加,数量达到6.23×10~3CFU/g。