土壤重金属污染已经成为全球性环境问题，植物修复技术以其成本低、环境友好等特点成为治理环境污染的一种重要方式和途径。重金属污染土壤的植物提取修复关键问题在于如何提高植物的修复速率和效率。筛选具有高金属富集量且大生物量的植物种类是植物修复技术成功的一个关键因素。施加化学添加剂或增强植物对重金属吸收能力、或增加其地上部生物量、加速生长速度，进而提高植物修复的效率，是一项较有前景的研究课题。本论文研究了重金属超富集植物[宝山堇菜(Viola baoshanensis)和东南景天(Sedum alfredii)]、大生物量植物[皱叶酸模(Rumex crispus)、杂交酸模(RumexK-1)、香根草(Vertiveria zizanioies)和甜高粱(Sorghum bicolor)]等植物在重金属污染农田土壤上对重金属吸收、运输及积累的特点，评价其对重金属污染土壤农田的原位修复潜力：研究了污染农田土壤中施加化学添加剂对植物修复效率的影响，并探讨了超富集植物宝山堇菜根系分泌的有机酸在植物修复技术中的潜在作用；同时，对植物修复过程中重金属沿食物链迁移情况进行了评估。主要研究结果如下： 1.对Cd超富集植物宝山堇菜(V.baoshanensis)、Zn超富集植物东南景天(S.alfredii)、香根草(V.zizanioides)、杂交酸模(Rumex K-1)、皱叶酸模(R．crispus)、瞿麦(D.chinensis)和两种生态型酸模(R.acetosa)进行重金属吸收、积累特性及重金属污染土壤修复潜力的研究。结果表明，宝山堇菜地上部Cd和东南景天地上部Zn的含量分别达到28和6279 mgkg<-1>。宝山堇菜地上部Cd富集系数为4.8，东南景天地上部Cd和Zn的富集系数分别为1.7和6.3。宝山堇菜对Cd和东南景天对Zn的提取效率分别达到0.88﹪和1.15﹪。生长在重金属污染农田上的宝山堇菜和东南景天，其地上部收割一季(种植140天)分别清除Cd和Zn总量是0.17和32.7kgha<-1>。皱叶酸模地上部Cd和Zn的富集系数均大于1，且地上部Zn的含量大于根部Zn的含量，收割一季(种植140天)清除26.8 kg ha<-1>zn和0.16 kg ha<-1>Cd，皱叶酸模具备了重金属富集植物的基本特征。香根草具有最高的生物量，并对Pb、Zn和Cd具有较高的耐性，在重金属污染土壤植物稳定修复技术中具有潜在的利用价值。几种供试植物中，没有发现对Pb具有吸收富集潜力的植物。 2．研究了化学添加剂EDTA、(NH<,4>)<,2>SO<,4>和NH<,4>NO<,3>对宝山堇菜、香根草和杂交酸模吸收、积累土壤中重金属的影响，评价不同化学添加剂在重金属污染土壤植物修复中的应用潜力。结果表明，(NH<,4>)<,2>SO<,4>和NH<,4>NO<,3>提高了三种植物的生物量，而EDTA轻度降低了植物的生物量。施加EDTA后，宝山堇菜地上部对Pb、Zn和Cd的吸收分别达到624、795和25 mg kg<-1>，均极显著高于香根草和杂交酸模地上部的重金属含量。EDTA处理能显著提高Pb和Zn的植物可利用性，对Cd的作用不明显。EDTA处理后，宝山堇菜、香根草和杂交酸模的Pb提取率比对照组分别提高了19、2和13倍。施加EDTA后，宝山堇菜和杂交酸模单位面积地上部Pb迁移总量分别达到3.5kg ha<-1>和2.1kg ha<-1>，比对照处理分别提高了18.4和10.5倍。(NH<,4>)<,2>SO<,4>和NH<,4>NO<,3>处理有效提高宝山堇菜对Pb、Zn的吸收量，宝山堇菜单位面积地上部Zn迁移总量比对照处理增加2倍，达到5.18 kg ha<-1>，Cd的迁移总量从0.15 kg ha<-1>增加到0.18kg h<-1>。按一年收获三次计算，若利用宝山堇菜将土壤Cd污染浓度9.8 mg kg<-1>修复到3 mg kg<-1>，仍需要14年时间。尽管宝山堇菜的生物量是三种供试植物中最小的，但对于修复Cd污染土壤将具有巨大潜力。 3.研究了“凯勒”、“雷伊”和“意达利”三种品种甜高粱(Sorghum bicolor)对重金属的吸收、积累特性，比较EDTA、(NH<,4>)<,2>SO<,4>和NH<,4>NO<,3>三种添加剂对重金属吸收积累的影响，评价甜高梁对重金属污染土壤的修复潜力。结果发现，自然生长情况下，三种品种甜高粱收割一季的平均总产量高达18.7-25.8 t ha<-1>；施加不同氮肥形态的铵盐能有效提高三种品种甜高粱的生物量，而EDTA处理轻度降低了甜高粱的生物量。施加EDTA显著提高三种品种甜高粱对Pb吸收，而对Zn、Cu和Cd的吸收积累无显著差异。施加(NH<,4>)<,2>SO<,4>和NH<,4>NO<,3>显著增加了甜高粱根部对Cd的吸收，(NH<,4>)<,2>SO<,4>的作用效果强于NH<,4>NO<,3>三种品种甜高粱对Pb、Zn和Cu的吸收分别集中于叶或穗，而对Cd的吸收主要集中于茎秆或根，说明不同重金属在甜高粱不同部位的吸收量各有差异。但由于茎秆占有整个植株最大比例的生物量，三种品种甜高粱清除Zn、Cu和Cd能力最强的部位是茎秆，而清除Pb能力最强是甜高粱的叶子。“凯勒”收割一季(种植120天)对Pb、Zn、Cu和Cd积累迁移能力最强，分别达到0.35、1.44、0.24和10.05 kg ha<-1>。研究表明不同氮肥形态的使用是一种经济有效的植物修复田间改良措施，结合生物量与重金属的吸收特征来看，甜高粱具有一定的重金属去除能力，“凯勒”品种甜高粱对修复重金属污染土壤的具有一定的应用价值。 4.采用溶液培养方法和高效液相色谱(HPLC)技术，研究了镉和铅处理下Cd超富集植物宝山堇菜(Viola baoshanensis)和对照种紫花地丁(Viola yedonsis)根系分泌物中有机酸的组成特点，及其与Cd和Pb超量富集的关系。试验结果表明，宝山堇菜和紫花地丁的根系分泌物中主要有机酸均为乙酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸和草酸；超富集植物宝山堇菜根系分泌的草酸、柠檬酸和苹果酸含量是对照种紫花地丁的72.3、6.4．和80倍。两种植物根系分泌物中乙酸的含量远远高于其它有机酸的含量。不同镉处理浓度对宝山堇菜根系分泌物中草酸、柠檬酸、苹果酸含量没有显著影响，100和400 μmoll<-1>镉处理时显著降低了宝山堇菜根系分泌物琥珀酸的含量。在镉的胁迫下，紫花地丁根系分泌物中的草酸、苹果酸和琥珀酸含量比对照显著增加(p<0.05)，但100和400μmolL<-1>处理对这三种有机酸没有显著性差异。宝山堇菜根系分泌物中柠檬酸的含量随铅处理浓度的增加而增加，处理浓度间存在显著性差异(p<0.05)，而不同铅处理浓度降低了宝山堇菜根系分泌物中草酸、苹果酸和琥珀酸含量。尽管超富集植物宝山堇菜根系分泌的大量的琥珀酸、柠檬酸、苹果酸和草酸可能一定程度上促进了Cd和Pb向地上部转移，但超富集植物根系分泌物在植物修复中对Cd和Pb的作用机制有待于进一步的研究验证。 5.研究了重金属在土壤-杂交酸模-斜纹夜蛾-雏鸡食物链迁移过程中的积累与分布特征。结果表明，土壤中的重金属可以通过杂交酸模进入斜纹夜蛾幼虫和雏鸡体内。Pb和Cd在食物链迁移表现为含量逐渐降低的趋势，而Zn和Cu在斜纹夜蛾幼虫体内的吸收积累量高于雏鸡肌肉含量。实验组雏鸡给予斜纹夜蛾幼虫饲养50天后，重金属在雏鸡体内的分布趋势为肝脏>肌肉>血液(Cu除外)；Pb、Zn、Cu和Cd四种重金属含量在雏鸡体内的分布规律是Zn>Cu>Pb>Cd。肝脏中Pb、Zn、Cu和Cd的含量分别为12.9、130.0、19.8和0.04mg kg<-1>；实验组雏鸡肝脏中Pb含量与对照组比较呈极显著差异水平(p<0.01)。斜纹夜蛾幼虫和雏鸡的排泄系统存在重要机制以避免重金属在体内累积。不同重金属元素在土壤-植物-昆虫-雏鸡系统中分布与迁移存在较大差异，特定动物器官中重金属过量积累的现象不容忽视。