近日，学院修复生态学团队连续在国际知名学术期刊发表两项研究成果，分别在锰尾矿区植被恢复优化模式筛选与耐锰促生菌强化栾树修复锰尾矿的效应与机制方面取得进展，为矿区重金属污染生态修复提供了科学依据和技术支撑。

进展一：锰尾矿区植被恢复优化模式筛选

研究背景：

磷是限制生态系统初级生产力的关键营养元素之一。在锰尾矿区退化生态系统中，土壤酸化与重金属污染叠加会加剧磷的固定强度，降低其生物有效性，进而严重制约植被恢复进程。尽管植被恢复被证实可有效改善矿区生态环境，但不同植被恢复模式调控土壤磷形态转化及其有效性的机制尚不明确。因此，明确锰尾矿区不同恢复模式下土壤磷组分变化规律及其关键驱动因素，对于指导矿区生态修复具有重要意义。

研究发现：

本研究以湖南省湘潭锰矿废弃地为研究区域，选取三种典型植被恢复模式——截叶铁扫帚（LC）、圆柏（JC）和栾树（KP），并以未恢复区（S）为对照，系统评估了植被恢复对土壤磷形态及其有效性的影响。结果表明：植被恢复显著改变了土壤磷形态以及有效性。KP模式树脂提取态无机磷（Resin-Pi）和碳酸氢钠提取态无机磷（NaHCO3-Pi）含量分别较对照提高了1290%和57%，其总磷（TP）含量也显著高于其他模式。与对照相比，LC、JC和KP三种模式下土壤活性磷分别提高了50%、103%和205%；中度活性磷分别提高了62%、25%和68%，其中KP模式提升最为显著。相关性分析表明，土壤磷组分变化主要受pH、土壤含水率（SWC）、酸性磷酸酶（ACP）、碱性磷酸酶（ALP）活性以及粉粒（silt）和粘粒（clay）含量的影响。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）进一步揭示，植被恢复通过提高土壤含水率和粉粒含量，增强ALP活性，从而提升土壤磷的有效性。综合来看，栾树恢复模式在提升土壤磷有效性方面表现最优，可作为锰尾矿区生态修复的推荐植被配置模式。

图1. 不同植被恢复类型土壤总磷含量，各磷组分占总磷、无机磷与有机磷的百分比

图2. 土壤理化性质、磷酸酶活性及土壤磷有效性的PLS-PM路径模型

该研究成果以“Vegetation restoration improves phosphorus content and availability in tailings slag”为题发表在环境与生态学领域TOP期刊《Journal of Environmental Management》（Q2，IF=8.4）上，论文第一作者为中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室2022级硕士生李梦婷（已毕业），闫文德教授和吴小红教授为共同通讯作者。该研究获湖南省“三尖”创新人才计划项目（2022RC1124）和国家重点研发计划项目（2024YFD2200505）等的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.127102

进展二：耐锰促生菌强化栾树修复锰尾矿的效应与机制

研究背景：

湖南省锰矿资源丰富，长期开采导致尾矿大量堆积。尾矿中重金属等有毒有害物质持续释放，造成土壤和植被退化，区域生态风险突出。植物修复具有绿色持久、环境友好等优势，然而因植物生长慢、对高浓度锰耐受性有限，存在修复周期长、效率低的问题。单一微生物修复则存在受环境波动影响大、现场效果不稳定等问题。前期研究发现栾树对重金属具有一定的耐受性，但其生长速率和锰富集效率仍较低。因此，筛选兼具锰耐受性与植物促生功能的微生物，构建植物-微生物联合修复体系，是提升栾树锰修复效率、形成金属矿区可推广生态修复模式的关键。

研究发现：

本研究从湖南湘潭锰尾矿植物根际分离获得两株兼具锰耐受性与促生功能的细菌：蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）和巨大普里斯特氏菌（Priestia megaterium）。傅里叶变换红外光谱显示，两株菌株表面具有羟基、磷酸基团等官能团，可通过配位作用与Mn离子结合形成稳定的Mn-O配位结构，实现细胞表面对锰的富集与固定。盆栽试验表明，两株菌均可提高栾树修复锰污染的效率。接种Priestia megaterium促进锰从根部向地上部转运，叶片超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性分别提升201.57%和34.48%，有效缓解锰胁迫下栾树的氧化损伤。接种Bacillus cereus则通过分泌大量吲哚乙酸和溶磷物质，促进栾树根系、茎干和叶片生长，净光合速率和气孔导度分别提高81.38%和86.05%，植株锰积累量与富集系数增幅达113.09%和76.19%。综合生物量和锰富集效果，Bacillus cereus表现更优，具备高效强化栾树修复锰尾矿的应用潜力。

图 3 两株菌株吸附Mn²⁺前后的傅里叶变换红外光图谱

图4. 接种两株菌株后栾树对锰吸收富集影响。（a）根、茎和叶中的锰含量；（b）植株锰积累量；（c）土壤Mn含量；（d）锰生物富集系数;（e）土壤Mn去除率

图5. 图形摘要

研究成果：

该研究成果以“Screening of manganese-resistant bacteria and their synergistic effect with Koelreuteria paniculata on remediation of manganese-contaminated soil”为题发表在国际综合性TOP期刊《Journal of Advanced Research》（Q1，IF=13）上，论文第一作者为中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室2022级博士研究生何金松，闫文德教授和吴小红教授为共同通讯作者。该研究获国家重点研发计划（2024YFD2200505）、湖南省"三尖"创新人才项目（2022RC1124）和国家自然科学基金（32471842）的联合资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123225008276