亚林所科研团队在木本植物对重金属污染土壤修复效率 及物种筛选方面取得新进展

图1 木本植物修复重金属污染土壤的响应机制及关键影响因素示意图

图2 全球数据来源分布情况及木本植物对重金属污染的总体响应

5月21日，亚林所生态修复研究团队在《Communications Earth & Environment》（中科院1区TOP期刊，IF=8.9）发表题为“Global synthesis reveals how initial concentrations, metal types, and acidity control woody plant phytoremediation efficacy（全球综合分析揭示初始浓度、金属类型和土壤酸碱度如何共同调控木本植物修复重金属污染土壤效率）”的研究论文。研究系统阐明了初始重金属浓度、金属类型、土壤酸碱度三大要素对木本植物修复效率的关键调控作用，为污染土壤生态修复和植物筛选提供重要理论依据。

全球陆地生态系统中的重金属或类金属污染问题日趋严峻，依然阻碍区域可持续发展，严重威胁粮食安全、生态安全和人类健康。相较于传统物理、化学修复手段，植物修复技术具有绿色环保、成本低廉及对环境扰动小等优势，可在固定或吸收污染物的同时维持表土结构与肥力。木本植物因根系发达、生物量大、生命周期长、环境适应性强等特质，成为重金属污染土壤长期生态修复的重要材料。此外，木本植物还可通过减少土壤侵蚀、增加土壤有机质积累和促进养分循环，提升退化生态系统的恢复力。然而，由于污染历史、污染类型与浓度、土壤环境条件及植物生长背景差异，导致木本植物对重金属污染土壤修复的关键影响因素仍缺乏系统认识。

针对这一问题，亚林所生态修复研究团队运用多水平随机效应模型，综合分析涵盖104个木本植物属、10种污染物共计2766个观测数据。结果表明，重金属或类金属污染使木本植物生物量降低18.2%—25.1%；与此同时，木本植物整株、地上部和地下部重金属积累量较对照分别增加8758.9%、1275.6%和1689.4%。污染胁迫还显著影响植物生理响应，使叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和丙二醛含量分别升高24.2%、34.2%和29.3%。

团队结合植物生物量、重金属积累、富集能力等多项指标综合研判，筛选出冬青属、榕属、卫矛属、侧柏属、柽柳属和柳属植物在镉、铅或锌暴露下表现出较强的积累能力。研究表明，植物属、环境pH、金属类型与污染浓度均可有效预测木本植物的修复效果。该研究从全球尺度上明确了影响木本植物修复效率的关键因子，为不同污染情景下植物种类筛选和修复策略优化提供了量化参考，也为复合型污染物条件下的田间验证和推广应用提供科学支撑。

亚林所2021级已毕业博士研究生杜忠毓为论文第一作者，陈光才研究员为通讯作者。亚林所与中南林业科技大学联合培养研究生蒋妍、亚林所肖江副研究员、王树凤研究员以及波兹南生命科学大学Sylwia Budzyńska助理教授共同参与该项研究工作。项目研究依托浙江省重点研发计划项目（2023SDXHDX0006、2018C03047）和中国林业科学研究院基本科研业务费项目（CAFYBB2025MA028、CAFYBB2019SZ001）的联合资助开展。