Research Progress of Plant-microbe Remediation for Cd Contaminated Soil

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0412

Abstract

Abstract:

Cadmium pollution has become a major global challenge to farmland safety, and safeguarding the quality of farmland is of paramount importance. This paper examined the sources and speciation of cadmium in soil, summarized the efficacy and mechanisms of plant-microbe systems in remediating cadmium-contaminated soils, including root interaction, metabolite regulation and cadmium speciation transformation. This study introduced the primary sources and characteristics of both plants and microorganisms in such synergistic systems, and elucidated the underlying remediation mechanisms as well as key influencing factors. Owing to the synergistic interactions between plants and microorganisms, the combined remediation system demonstrated superior efficiency in remediating cadmium-contaminated soils compared to individual remediation approaches. Finally, in view of the future research direction, it is recommended to introduce eco-friendly functional materials (such as biochar, nanomaterials, etc.) in order to provide efficient and environmentally friendly technical solutions for the remediation of cadmium-contaminated soil.

Key words: plant-microbe combined remediation, cadmium-contaminated soil, remediation mechanism, functional microbiome

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Figures/Tables 3

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性质	数值
元素名称	镉
化学符号	Cd
原子序数	48
周期	第五周期
族	第IIB族
相对原子质量	112.41
原子半径	155 pm
电子排布	[Kr]4d¹⁰5s²
熔点	320.9℃
沸点	767.3℃
常见化合价	0，+1，+2
常温下密度	8.642 g/cm³

性质	数值
元素名称	镉
化学符号	Cd
原子序数	48
周期	第五周期
族	第IIB族
相对原子质量	112.41
原子半径	155 pm
电子排布	[Kr]4d¹⁰5s²
熔点	320.9℃
沸点	767.3℃
常见化合价	0，+1，+2
常温下密度	8.642 g/cm³

土壤中Cd含量/ (mg/kg)	植物	微生物	单一体系和联合体系修复效率对比	参考文献
20	狗尾巴草	肠杆菌VY-1	接种VY-1菌株后狼尾草地上部分及根部对Cd的吸收分别提高了64%、52%，土壤中DTPA-Cd的含量降低了9%	[78]
77.3	狗牙根	青霉菌ZZ-2	与未接种植株相比，ZZ-2接种植株茎和根的Cd吸收浓度分别提高了63%、41%	[79]
1.79	碱蓬	大肠埃希氏菌	E.coli-10527接种后提高了碱蓬根系的生物量， F.使碱蓬Cd总累积量提高了24.51%~73.21%	[80]
17.20	东南景天	枯草芽孢杆菌	与单一植物修复相比，接种枯草芽孢杆菌的东南景天茎叶中的 Cd累积量分别增加了88.02%	[81]
—	东南景天	荧光假单胞菌	与未接种相比，接种后东南景天侧根数增加1.78倍，此外地下、地上Cd浓度和积累量分别提高1.7、2.63、1.33、1.87倍	[82]
450	黑麦草	霍氏肠杆菌	与未接种相比，接种霍氏肠杆菌的黑麦草冠层高度增加了28.5%，黑麦草茎叶Cd浓度增加了21.2%，根中的Cd浓度增加了12.2%	[83]

土壤中Cd含量/ (mg/kg)	植物	微生物	单一体系和联合体系修复效率对比	参考文献
20	狗尾巴草	肠杆菌VY-1	接种VY-1菌株后狼尾草地上部分及根部对Cd的吸收分别提高了64%、52%，土壤中DTPA-Cd的含量降低了9%	[78]
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1.79	碱蓬	大肠埃希氏菌	E.coli-10527接种后提高了碱蓬根系的生物量， F.使碱蓬Cd总累积量提高了24.51%~73.21%	[80]
17.20	东南景天	枯草芽孢杆菌	与单一植物修复相比，接种枯草芽孢杆菌的东南景天茎叶中的 Cd累积量分别增加了88.02%	[81]
—	东南景天	荧光假单胞菌	与未接种相比，接种后东南景天侧根数增加1.78倍，此外地下、地上Cd浓度和积累量分别提高1.7、2.63、1.33、1.87倍	[82]
450	黑麦草	霍氏肠杆菌	与未接种相比，接种霍氏肠杆菌的黑麦草冠层高度增加了28.5%，黑麦草茎叶Cd浓度增加了21.2%，根中的Cd浓度增加了12.2%	[83]