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近年来由于工矿企业的发展，农业生产中化肥、有机肥、城市废弃物、污泥的大量施用和污水灌溉，中国乃至世界的土壤重金属污染越来越严重。植物修复技术是目前重金属污染治理最有效的方法之一，该技术成功的关键在于寻找富集植物和超富集植物。一方面，虽然目前已报道的超富集植物有400多种，但大多数种类都具有生物量小，生长缓慢，弱抵抗力，种子少，缺乏与当地植物竞争的能力等缺点，所以能够真正应用于植物修复技术的超富集植物很少。另一方面，虽然近年来人们通过对高生物量强富集植物的研究也找到一些有效的修复材料，但由于这方面研究的时间较短，所以报道的具有修复潜力的植物种类并不多。因此利用有效的方法来筛选更多超富集植物和高生物量强富集植物具有重要的现实意义。牧草拥有适应性强、生长快速、生物量大、抵抗力和固土力强、易于栽培管理等优点。杂草拥有传播方式多，繁殖与再生力强，生活周期短，成熟的种子随熟随落，抗逆性强，光合作用效益高等优点。这两类植物在植物修复工程的实施和应用上都具有巨大的优势。以这两类植物为研究对象筛选重金属污染土壤的修复植物具有重要的意义。本研究通过温室盆栽实验，一方面利用现有的寻找富集植物的方法（特殊植物-重金属浓度梯度法），选择高生物量植物牧草为研究对象来筛选重金属污染土壤的修复植物；另一方面提出一种新型有效的方法（土壤种子库-重金属浓度梯度法），以杂草为研究对象来筛选重金属超富集植物并对该方法加以验证。研究结果如下：
1、对4种牧草对Cd和Zn污染土壤修复潜力的研究发现，在土壤Cd浓度为8mgkg-1时，杂交狼尾草、热研11号黑籽雀稗、热研2号柱花草和串叶松香草根系和地上部分别富集59和47mg kg-1、349和46 mg kg-1、82和36 mg kg-1、240和6mg kg-1Cd，地上部分别提取624、179、21和15ug Cd株-1。在土壤Zn浓度为600 mg kg-1时，杂交狼尾草根系和地上部分别富集2670和1590mg kg-1Zn，地上部能提取8189 ug Zn株-1，其他3种植物在该Zn浓度污染下被严重毒害甚至死亡。杂交狼尾草可应用于Cd和Zn污染土壤的植物提取技术：热研11号黑籽雀稗可应用于Cd污染土壤的植物提取技术：串叶松香草可应用于Cd污染土壤的植物稳定技术。热研2号柱花草对Cd和Zn污染土壤均没有修复能力。
2、对杂交狼尾草在Cd和Zn复合污染下的生长响应、对重金属的富集特性以及修复重金属污染土壤的潜力进行了研究。结果表明，Cd/Zn复合污染在低Zn污染时比Zn单一污染更有利于植物的生长，植物的生物量有所增加；在高Zn污染时，复合污染比Zn单一污染毒性更强，尤其与低、中浓度Cd结合时毒性最剧烈，使植物地上部生物量、根长和开花数量比单-Zn污染下降50％左右。Cd/Zn复合污染比Zn单一污染推迟开花时间和增加开花速率。土壤Zn浓度的增加降低的杂交狼尾草的各器官的Cd的浓度和提取量，这种拮抗效应在土壤高Cd污染时尤为显著。土壤Cd浓度的增加对杂交狼尾草体内的Zn浓度和Zn提取量没有显著影响，除了Zn提取量在Cdl/Zn600和Cd4/Zn600时分别比Cd0/Zn600下降59.9%和62.7%。杂交狼尾草在Cd8/Zn400和Cd0/Zn600处理时，地上部分别能富集18mg kg-1 Cd和1588mg kg-1 Zn，提取172ug Cd株-1和16mg Zn株-1。杂交狼尾草对Zn单一污染和Cd/Zn复合污染均有很强的修复能力，同时在修复Cd污染土壤时还应控制土壤Zn浓度以免对植物富集Cd产生拮抗作用。
3、对3种牧草对Cd的生长响应、光合作用响应、矿质元素吸收及其对污染土壤修复潜力的研究发现，在测定的8个生长指标中，杂交狼尾草地上部含水量最先受到Cd的影响，皇草的株高、根长、生物量、地上部含水量最先受到影响，香根草根长最先受到影响。当土壤Cd浓度超过30或者60mg kg-1时，皇草和杂交狼尾草嫩叶的叶绿素与对照相比开始显著增加或者下降，成熟叶叶绿素含量没有发生显著变化。在所有Cd处理时，香根草嫩叶和成熟叶的叶绿素含量均未受到影响。随着土壤Cd浓度的增加，杂交狼尾草的最大净光合速率和光饱和点基本保持不变，光补偿点增加：皇草的最大净光合速率基本不变，光补偿点和光饱和点增加；香根草的最大净光合速率、光补偿点和光饱和点基本保持不变。土壤Cd污染使杂交狼尾草对光强适应范围变窄，使皇草对光强的适应范围推迟；对香根草的光强适应范围没有影响。对3种牧草的光合参数与叶片7种矿质元素(Zn、Cu、Mg、Mn、Fe、Ca、K)浓度进行相关分析，杂交狼尾草的最大净光合速率和光饱和点与7种矿质元素均无显著相关关系，光补偿点与Cu、Mg和Ca浓度呈显著正相关。皇草的最大净光合速率与Mn浓度呈显著负相关关系，光补偿点和光饱和点均与Cu和K有显著正相关关系。香根草的最大净光合速率与Zn呈显著正相关关系，光饱和点与Ca呈显著正相关关系，光补偿点与7种矿质元素均无显著相关关系。在土壤Cd浓度为100 mg kg-1时，杂交狼尾草根系和地上部Cd浓度分别为453和208 mg kg-1，提取量分别为185和532 u g株-1；皇草根和地上部Cd浓度分别为206和47 mg kg-1，提取量分别为461和516μg株d；香根草根系和地上部Cd浓度分别为396和9 mg kg-l，提取量分别为648和52μg株-1。杂交狼尾草和皇草适合应用于高Cd污染土壤的植物提取技术。香根草适合应用于高Cd污染土壤的植物稳定技术。
4、对镉超富集植物少花龙葵的筛选研究。在本研究中提出一种新型的筛选超富集植物的方法即土壤种子库-重金属浓度梯度法，然后通过以下三个实验对该方法加以验证并成功找到一种Cd超富集植物少花龙葵。通过土壤种子库一重金属富集植物初步筛选实验，发现少花龙葵对Cd有很强的耐性，并且能够富集较高浓度的Cd;通过土壤种子库——Cd浓度梯度实验，发现当土壤Cd浓度为100mgkg-1，少花龙葵的生长未受影响，其根部Cd含量高达544 mg kg-1，茎、叶、地上部Cd含量达132、158和142 mg kg-1。植物根系和地上部Cd提取量分别为157和195μg Cd株J。通过移苗-Cd浓度梯度实验，发现当土壤Cd浓度为100 mg kg-1，少花龙葵生物量显著降低，叶绿素和光合作用没有显著变化，地上部含水量显著增加，植物叶片气孔导度和蒸腾速率下降，水分利用效率增加。当土壤Cd浓度为60 mg kg-1时，少花龙葵的生长未受影响，根部Cd含量高达473mgkg-1，茎、叶和地上部Cd含量分别达215、251和230 mg kg-1。植物根系和地上部Cd提取量分别为176和787ug Cd株-1。少花龙葵是Cd的超富集植物，可应用于高Cd污染土壤的植物提取技术。土壤种子库-重金属浓度梯度法是寻找超富集植物的有效方法。