试验采用农场土壤，以腐殖酸、绿肥和沸石为土壤改良剂。选用玉米种子，观察玉米植株幼苗的根系长度，以及单一重金属对植物根部的影响，之后加入修复剂，观察植物长势和根的状况，从而判断出修复剂的效力。结果表明，重金属浓度影响玉米根的条数、根的重量、根的长度，低浓度促进作物根生长，120mg/g根长度是0mg/g的1.24倍；480mg/g根长度是0mg/g的0.59倍。重金属对植物根的影响既有促进又有抑制，实验结果对土壤修复具有指导意义。
伴随着城市及工业的疾速发展，土壤重金属污染已经是当下高度注视的生态问题。在最近50年里，大约有7.82×105t的铅，9.40×105t的铜和1.35×106t的锌排放到寰球环境中，且大部分进入土壤，使得土壤受到严重污染。土地面积受重金属污染限度大，每年生产受重金属污染的粮食约一千二百万吨，经济损失大约二百亿元。
且人为因素干扰加大，受污染程度更大，重金属污染土壤具有长期性、隐藏性和不可逆性等特征，对环境造成的污染不断加重。探索修复此类污染的方式被全球广泛关注，修复被污染土壤刻不容缓。供试材料玉米，是全世界总产量最高的粮食作物，种植广泛，是一种常用的实验模式植物。重金属离子能够聚集在玉米的根部，影响根部生长。绿肥是能和土壤中的重金属离子发生络合反应的有机物，会使土壤酸碱度变化，表面可使负电荷增加，吸附能力也加强。沸石是具备较强的吸附能力和离子交换能力的黏土矿物，比表面积大并带有负电荷，颗粒小，很容易和重金属离子结合。
腐殖酸是结构复杂的多元有机复合体，其中含有不同比率聚合的芳香环带有大量的羧基(－COOH)、硫羟基(－SH)、酚羟基以及氨基(－NH2)、醇羟基(－OH)、偶氮基(－N=N－)等官能团，能和金属离子通过吸附、交换和络合等作用合成有机－金属络合物，加上其吸附物的稳定性，这对土壤中金属的迁移、转化、生物活性起到重要作用。
一、材料与方法
1、实验材料
供试玉米品种为龙高L2。腐殖酸、沸石和绿肥为国产生化试剂。
2、试验方法
2.1 盆栽实验
实验采用的5cm～10cm长和宽均为4.7cm，高为5.0cm的网格盘，把根系限制在室中生长。每小格土质量为75g，保持土壤持水量为80%左右，在温室中平衡2周。取饱满的玉米籽粒，在次氯酸钠溶液(5%)消毒5min，去离子水清洗洁净后，放于铺有湿润滤纸的培养皿中，将培养皿放在25℃左右培养箱约2d进行催芽，将发芽的种子播种于网格盘中，每格1株。将种下玉米种子的栽种盘放置在室温25℃的环境下，生长15天，测量根的长度、重量及条数等相关指标。实验中共设 12组处理：铅离子、铅离子+沸石、铅离子+绿肥、铅离子+腐殖酸、铜离子、铜离子+沸石、铜离子+绿肥、铜离子+腐殖酸、锌离子、锌离子+沸石、锌离子+绿肥和锌离子+腐殖酸。每组实验设6个浓度梯度，其中土壤重金属铅离子，铜离子和锌离子的浓度梯度见表1。沸石和绿肥均为土壤质量的5%。每个处理设置5个重复实验，见表2。一次性将抑制剂及污染物均匀拌入盆栽土壤，腐殖酸则以固体生化试剂形式加入。
2.2腐殖酸实验
可溶态(交换态和水溶态)、有机结合态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态及残渣态都是重金属的范畴。易被植物及微生物吸收，并在生物体内进行富集作用是可溶态的特性，本实验通过比较3种金属离子在不同浓度腐殖酸下的可溶态量，进而得出修复效果。分别取过1mm筛的风干土样2.500g加入5mL不同浓度腐殖酸和10mL蒸馏水，振荡平衡后，在平衡液中加入1mol/L的MgCl2溶液10mL，调节pH7.00±0.05，室温振荡1h，离心，收集上清液待测。
3、测定项目和方法
3.1 植物测量
植物处理15d后，沿植株基部用剪刀切取，分为地上部和根部。用去离子水洗干净根系后，杀青30min(105℃下)，恒温(80℃下)烘干根系表面水，测根系条数、重量和长度。
3.2 测量方法
根系采样选用场地法，每一个立方体是一个单位，取出每个方格的土壤，在尼龙网袋(100目)中用水清洗，使根与土壤分开，并采用人工分离法将不同作物根系分开，烘干后称干质量。
根系长度：选用交叉法；
根长计算：L=1114×M×2(M为根系交叉点个数) 。
3.3 可溶态测定方法
按照以上方法，在土壤样品中加入浸提剂后振荡平衡，以4000r/min 离心分离20min，分离过滤上层清液后定容至50.0mL，用原子吸收分光光度计测定重金属吸光度，由工作曲线求出重金属可溶态的含量。工作曲线的绘制参照文献中方法绘制工作曲线。
二、结果与讨论
2.1 不同浓度重金属锌对植物生长的影响
生长的抑制和形态的改变是压力胁迫下最明显可见的症状之一。大多数的成分进入植物体内都是通过植物根的吸收作用，因此根是对外界毒害发生反应的第一个部位。根的快速生长性决定了根对各种因素的敏感性。另外，根生长的改变易于测量，使根成为进行各种化学毒害研究的优良材料。根长的变化能够反映重金属毒性对植物的影响，是个很好的指标。
向土壤中施加不同浓度的重金属发现并非金属对植物生长都是抑制的。低浓度金属有利于植物生长(此时金属浓度范围是相当窄的) ，高浓度重金属则不利植物生长且呈现抑制作用。重金属胁迫下，在一定的浓度范围内，植物仍可继续生长，但正常的生长活动受到不同程度的抑制，严重时植物甚至会死亡。植物受重金属的影响与重金属的种类、浓度和作用时间相关。
以锌离子为例，土壤中的金属锌离子浓度在0～250mg/g之间对植物根系有促进作用，120mg/g 左后玉米生长相对于对照( 不加金属离子) 的玉米生长的最好，这说明植物对金属离子有一定的忍受范围，一定浓度重金属离子环境反而可以使植物更好生长，而超过一定范围则表现出抑制作用，如图在480mg/g浓度下抑制作用非常明显。由图4可知，相对而言，绿肥对土壤铜离子的修复能力相对沸石强。同时，在低浓度铜离子起促进作用时，由于绿肥对铜离子的修复能力强，使得植物地下生物量减少的相对沸石更多。
2.2 修复剂对土壤重金属离子和植物生长的影响
添加修复剂对植物的生长有一定的影响，在低浓度锌离子下，修复剂中和了锌离子的促进作用，使得地下部生物量都有所减少； 而在高浓度锌离子下，修复剂的加入使植物地下生物量增加，起到了一定的修复作用。
2.3 不同修复剂的修复能力
相对而言，绿肥对土壤铜离子的修复能力相对沸石强。同时，在低浓度铜离子起促进作用时，由于绿肥对铜离子的修复能力强，使得植物地下生物量减少的相对沸石更多。
2.4 腐殖酸浓度对铅、铜、锌形态的影响
在pH为6.95的土壤下，不同浓度腐殖酸对铅离子、铜离子和锌离子可溶态的影响。可得知，可溶态的铅离子、铜离子和锌离子浓度随腐殖酸量的增加，快速下降70%左右。腐殖酸中不仅含有大量苯环，还有大量芳香环等，其中提供电子的络合官能团可与铅离子、铜离子和锌离子生成螯合物或络合物，这些生成物与粘土有一定的结合能力，重金属离子可溶态减少的原因之一是粘土的附着能力增加。腐殖酸自身是很容易吸附在土壤胶体的强力吸附剂，能增多颗粒物上新的吸附点。因此随着腐殖酸浓度的增加，配位作用越来越强烈，从而更容易吸附溶液中的重金属离子。上述作用使得土壤中可溶态的重金属离子浓度急剧降低，实验可知，重金属离子可溶态含量在加入的腐殖酸浓度达到20mg/L时不再发生变化。多是腐殖酸填入后，最后重金属离子解吸、配位与吸附达到平衡。
三、结论
通过盆栽试验研究多种修复剂对植物吸收重金属离子的影响，得出以下结论：
(1)在不加修复剂情况下，发现不同浓度的重金属离子对玉米生长产生不同影响，少量浓度的重金属离子促进玉米生长，高浓度则会产生抑制作用。土壤重金属离子在一定浓度范围内根的条数、根的重量、根的长度随浓度的增加而增加。
(2) 在本实验中，修复剂对480mg/g左右下的铜离子修复能力最大，说明在含有金属铜离子的土壤中加入修复剂沸石或绿肥后，植物生长受重金属离子影响减小，较生长在同等高浓度金属下的玉米生长良好。
(3) 不同种类修复剂修复能力不同。实验表明绿肥对土壤重金属离子的修复能力相对沸石强，腐殖酸修复效果最好。
(4) 在含重金属离子土壤中添加腐殖酸，可以改变重金属离子形态分布，从而降低土壤中重金属离子可溶态浓度，使重金属离子固定在土壤表面，降低了重金属离子的活性、生物可利用性。
