試驗采用農場土壤，以腐殖酸、綠肥和沸石為土壤改良劑。選用玉米種子，觀察玉米植株幼苗的根系長度，以及單一重金屬對植物根部的影響，之后加入修復劑，觀察植物長勢和根的狀況，從而判斷出修復劑的效力。結果表明，重金屬濃度影響玉米根的條數、根的重量、根的長度，低濃度促進作物根生長，120mg/g根長度是0mg/g的1.24倍；480mg/g根長度是0mg/g的0.59倍。重金屬對植物根的影響既有促進又有抑制，實驗結果對土壤修復具有指導意義。
伴隨著城市及工業的疾速發展，土壤重金屬污染已經是當下高度注視的生態問題。在最近50年里，大約有7.82×105t的鉛，9.40×105t的銅和1.35×106t的鋅排放到寰球環境中，且大部分進入土壤，使得土壤受到嚴重污染。土地面積受重金屬污染限度大，每年生產受重金屬污染的糧食約一千二百萬噸，經濟損失大約二百億元。
且人為因素干擾加大，受污染程度更大，重金屬污染土壤具有長期性、隱藏性和不可逆性等特征，對環境造成的污染不斷加重。探索修復此類污染的方式被全球廣泛關注，修復被污染土壤刻不容緩。供試材料玉米，是全世界總產量最高的糧食作物，種植廣泛，是一種常用的實驗模式植物。重金屬離子能夠聚集在玉米的根部，影響根部生長。綠肥是能和土壤中的重金屬離子發生絡合反應的有機物，會使土壤酸堿度變化，表面可使負電荷增加，吸附能力也加強。沸石是具備較強的吸附能力和離子交換能力的黏土礦物，比表面積大并帶有負電荷，顆粒小，很容易和重金屬離子結合。
腐殖酸是結構復雜的多元有機復合體，其中含有不同比率聚合的芳香環帶有大量的羧基(－COOH)、硫羥基(－SH)、酚羥基以及氨基(－NH2)、醇羥基(－OH)、偶氮基(－N=N－)等官能團，能和金屬離子通過吸附、交換和絡合等作用合成有機－金屬絡合物，加上其吸附物的穩定性，這對土壤中金屬的遷移、轉化、生物活性起到重要作用。
一、材料與方法
1、實驗材料
供試玉米品種為龍高L2。腐殖酸、沸石和綠肥為國產生化試劑。
2、試驗方法
2.1?盆栽實驗
實驗采用的5cm～10cm長和寬均為4.7cm，高為5.0cm的網格盤，把根系限制在室中生長。每小格土質量為75g，保持土壤持水量為80%左右，在溫室中平衡2周。取飽滿的玉米籽粒，在次氯酸鈉溶液(5%)消毒5min，去離子水清洗潔凈后，放于鋪有濕潤濾紙的培養皿中，將培養皿放在25℃左右培養箱約2d進行催芽，將發芽的種子播種于網格盤中，每格1株。將種下玉米種子的栽種盤放置在室溫25℃的環境下，生長15天，測量根的長度、重量及條數等相關指標。實驗中共設?12組處理：鉛離子、鉛離子+沸石、鉛離子+綠肥、鉛離子+腐殖酸、銅離子、銅離子+沸石、銅離子+綠肥、銅離子+腐殖酸、鋅離子、鋅離子+沸石、鋅離子+綠肥和鋅離子+腐殖酸。每組實驗設6個濃度梯度，其中土壤重金屬鉛離子，銅離子和鋅離子的濃度梯度見表1。沸石和綠肥均為土壤質量的5%。每個處理設置5個重復實驗，見表2。一次性將抑制劑及污染物均勻拌入盆栽土壤，腐殖酸則以固體生化試劑形式加入。
2.2腐殖酸實驗
可溶態(交換態和水溶態)、有機結合態、鐵錳氧化物結合態、碳酸鹽結合態及殘渣態都是重金屬的范疇。易被植物及微生物吸收，并在生物體內進行富集作用是可溶態的特性，本實驗通過比較3種金屬離子在不同濃度腐殖酸下的可溶態量，進而得出修復效果。分別取過1mm篩的風干土樣2.500g加入5mL不同濃度腐殖酸和10mL蒸餾水，振蕩平衡后，在平衡液中加入1mol/L的MgCl2溶液10mL，調節pH7.00±0.05，室溫振蕩1h，離心，收集上清液待測。
3、測定項目和方法
3.1?植物測量
植物處理15d后，沿植株基部用剪刀切取，分為地上部和根部。用去離子水洗干凈根系后，殺青30min(105℃下)，恒溫(80℃下)烘干根系表面水，測根系條數、重量和長度。
3.2?測量方法
根系采樣選用場地法，每一個立方體是一個單位，取出每個方格的土壤，在尼龍網袋(100目)中用水清洗，使根與土壤分開，并采用人工分離法將不同作物根系分開，烘干后稱干質量。
根系長度：選用交叉法；
根長計算：L=1114×M×2(M為根系交叉點個數)?。
3.3?可溶態測定方法
按照以上方法，在土壤樣品中加入浸提劑后振蕩平衡，以4000r/min?離心分離20min，分離過濾上層清液后定容至50.0mL，用原子吸收分光光度計測定重金屬吸光度，由工作曲線求出重金屬可溶態的含量。工作曲線的繪制參照文獻中方法繪制工作曲線。
二、結果與討論
2.1?不同濃度重金屬鋅對植物生長的影響
生長的抑制和形態的改變是壓力脅迫下最明顯可見的癥狀之一。大多數的成分進入植物體內都是通過植物根的吸收作用，因此根是對外界毒害發生反應的第一個部位。根的快速生長性決定了根對各種因素的敏感性。另外，根生長的改變易于測量，使根成為進行各種化學毒害研究的優良材料。根長的變化能夠反映重金屬毒性對植物的影響，是個很好的指標。
向土壤中施加不同濃度的重金屬發現并非金屬對植物生長都是抑制的。低濃度金屬有利于植物生長(此時金屬濃度范圍是相當窄的)?，高濃度重金屬則不利植物生長且呈現抑制作用。重金屬脅迫下，在一定的濃度范圍內，植物仍可繼續生長，但正常的生長活動受到不同程度的抑制，嚴重時植物甚至會死亡。植物受重金屬的影響與重金屬的種類、濃度和作用時間相關。
以鋅離子為例，土壤中的金屬鋅離子濃度在0～250mg/g之間對植物根系有促進作用，120mg/g 左后玉米生長相對于對照( 不加金屬離子) 的玉米生長的最好，這說明植物對金屬離子有一定的忍受范圍，一定濃度重金屬離子環境反而可以使植物更好生長，而超過一定范圍則表現出抑制作用，如圖在480mg/g濃度下抑制作用非常明顯。由圖4可知，相對而言，綠肥對土壤銅離子的修復能力相對沸石強。同時，在低濃度銅離子起促進作用時，由于綠肥對銅離子的修復能力強，使得植物地下生物量減少的相對沸石更多。
2.2?修復劑對土壤重金屬離子和植物生長的影響
添加修復劑對植物的生長有一定的影響，在低濃度鋅離子下，修復劑中和了鋅離子的促進作用，使得地下部生物量都有所減少； 而在高濃度鋅離子下，修復劑的加入使植物地下生物量增加，起到了一定的修復作用。
2.3?不同修復劑的修復能力
相對而言，綠肥對土壤銅離子的修復能力相對沸石強。同時，在低濃度銅離子起促進作用時，由于綠肥對銅離子的修復能力強，使得植物地下生物量減少的相對沸石更多。
2.4?腐殖酸濃度對鉛、銅、鋅形態的影響
在pH為6.95的土壤下，不同濃度腐殖酸對鉛離子、銅離子和鋅離子可溶態的影響。可得知，可溶態的鉛離子、銅離子和鋅離子濃度隨腐殖酸量的增加，快速下降70%左右。腐殖酸中不僅含有大量苯環，還有大量芳香環等，其中提供電子的絡合官能團可與鉛離子、銅離子和鋅離子生成螯合物或絡合物，這些生成物與粘土有一定的結合能力，重金屬離子可溶態減少的原因之一是粘土的附著能力增加。腐殖酸自身是很容易吸附在土壤膠體的強力吸附劑，能增多顆粒物上新的吸附點。因此隨著腐殖酸濃度的增加，配位作用越來越強烈，從而更容易吸附溶液中的重金屬離子。上述作用使得土壤中可溶態的重金屬離子濃度急劇降低，實驗可知，重金屬離子可溶態含量在加入的腐殖酸濃度達到20mg/L時不再發生變化。多是腐殖酸填入后，最后重金屬離子解吸、配位與吸附達到平衡。
三、結論
通過盆栽試驗研究多種修復劑對植物吸收重金屬離子的影響，得出以下結論：
(1)在不加修復劑情況下，發現不同濃度的重金屬離子對玉米生長產生不同影響，少量濃度的重金屬離子促進玉米生長，高濃度則會產生抑制作用。土壤重金屬離子在一定濃度范圍內根的條數、根的重量、根的長度隨濃度的增加而增加。
(2)?在本實驗中，修復劑對480mg/g左右下的銅離子修復能力最大，說明在含有金屬銅離子的土壤中加入修復劑沸石或綠肥后，植物生長受重金屬離子影響減小，較生長在同等高濃度金屬下的玉米生長良好。
(3)?不同種類修復劑修復能力不同。實驗表明綠肥對土壤重金屬離子的修復能力相對沸石強，腐殖酸修復效果最好。
(4)?在含重金屬離子土壤中添加腐殖酸，可以改變重金屬離子形態分布，從而降低土壤中重金屬離子可溶態濃度，使重金屬離子固定在土壤表面，降低了重金屬離子的活性、生物可利用性。
