《Journal of Hazardous Materials》：Arbuscular mycorrhizal fungal inoculation as a potential approach for enhancing pollutant removal from tailwater in
Acorus calamus constructed wetlands
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植物–AMF共生提高了人工湿地中污染物的去除效果，并减少了N?O排放。
AMF接种与三羧酸循环（TCA）相关基因丰度的增加有关。
AMF接种富集了人工湿地中的关键氮循环微生物和基因。
AMF与Acorus calamus共生招募了能够吸收磷和重金属（HMs）的多聚磷酸盐
植物–AMF共生提高了人工湿地中污染物的去除效果，并减少了N?O排放。AMF接种与三羧酸循环（TCA）相关基因丰度的增加有关。AMF接种富集了人工湿地中的关键氮循环微生物和基因。AMF与
Acorus calamus共生招募了能够吸收磷和重金属（HMs）的多聚磷酸盐积累菌（PAOs）。# 引言随着工业化和城市化的加速，人口和产业的密集集中导致水资源需求大幅增加。与此同时，排水与排污网络逐步完善，显著提升了污水收集与集中处理能力。然而，经过污水处理厂集中处理后，出水仍含有残留的有机污染物、氮、磷、重金属（HMs），甚至包括抗生素、微塑料和内分泌干扰物等新兴污染物[46]。污水处理厂出水中重金属浓度通常较低，一般介于未检出与数微克每升（μg L?1）之间[11]、[32]。Vymazal等人[44]发现，七个构造湿地沉积物中的重金属浓度与未受污染的自然湿地相当，但沉积物质量增加，反映出运行过程中重金属总质量的增加。这种积累可能对水生生物和生态系统的完整性构成严重威胁。Shen等人[37]报道，淡水寡毛类动物对镉（Cd）和锌（Zn）的10天半致死浓度分别为281 mg kg?1和1320 mg kg?1。因此，对污水处理厂出水进行深度净化以进一步降低残留污染物浓度，已成为一项紧迫而关键的任务。构造湿地（CWs）作为一种低能耗、易于管理且与景观相协调的生态污水处理技术，已被广泛应用于处理生活污水、农业径流及污水处理厂出水[13]、[42]。在尾水处理过程中，有机物和氮主要通过微生物代谢与矿化作用去除[36]：有机化合物经厌氧水解发酵菌与好氧矿化菌的协同作用发生水解、酸化与矿化，逐步被分解为CO?。硝化细菌与反硝化细菌协同作用将氮转化为N?，并从系统中释放。磷和重金属的去除则主要依赖于基质吸附和植物吸收[15]、[53]：基质通过吸附和化学沉淀将磷和重金属固定在其表面或孔隙中，而植物则通过根系直接吸收磷和重金属。此外，在好氧条件下，多聚磷酸盐积累菌（PAOs）可以过量吸收可溶性磷酸盐，并将其以胞内多聚磷酸盐的形式储存，从而实现生物除磷[25]。然而，在处理低C/N合成尾水的构造湿地系统中，AMF接种对根际微生物群落组成与功能的影响，尤其是对磷循环和金属抗性相关功能基因的富集作用，仍知之甚少。此外，AMF引起的微生物群落结构变化与湿地系统整体去除性能（包括化学需氧量（COD）、总氮（TN）和HMs）之间的关系，也尚未得到系统研究。因此，AMF–植物共生提高构造湿地合成尾水净化能力的潜在机制值得进一步探讨。丛枝菌根真菌（AMF）可与大多数陆地植物形成互利共生关系，通过其发达的根外菌丝网络增强宿主植物的养分获取能力和胁迫耐受性[18]、[20]、[7]。在土壤环境中，已有报道称AMF接种后植物营养状态的改善有助于提升土壤系统中植物的营养状况，这可能与根系氧气损失（ROL）增加和碳释放有关[27]、[28]。根际微环境的改变伴随着功能性微生物类群（包括异养菌、硝化菌和反硝化菌）相对丰度的变化；然而，这些变化在湿地环境中对有机物去除和氮转化的作用仍不清晰。AMF定殖后根系系统的扩展可以增强共生体吸收磷和重金属的能力[34]。此外，微生物多样性、群落结构和代谢功能的变化是否能够加强基质对磷和重金属的吸附与固定，目前也仍未知。尽管上述研究表明AMF接种在提高构造湿地处理效率方面具有潜力，但迄今为止，利用植物–AMF共生增强构造湿地以进行尾水深度净化的研究仍然有限，且对其作用机制的探索尚不充分。因此，本研究聚焦于基于
A. calamus–AMF共生的构造湿地对合成尾水多种污染物的深度净化。研究旨在探讨该共生体系对有机物、氮、磷和HMs去除性能的增强效果，并为潜在机制提供相关性证据。具体目标如下：(1) 评估该共生体系对有机物、氮、磷和HMs的去除性能，并探讨植物生理水平和微生物群落水平上的潜在贡献因素；(2) 考察AMF增强型构造湿地中多种污染物的去除效率以及对一氧化二氮（N?O）排放的抑制效应；(3) 研究
A. calamus–AMF共生对构造湿地中微生物群落多样性、结构组成和多种功能代谢（包括与碳代谢、氮转化和磷循环相关的功能基因）的影响，并鉴定可能与污染物去除相关的候选微生物途径。# 章节摘要## 植物与丛枝菌根真菌的准备本研究所使用的混合AMF菌剂购自长江大学根生物学研究所（中国），包含
Rhizophagus intraradices、
Funneliformis mosseae和
，孢子密度为每10克菌剂含89个孢子。
A. calamus幼苗先用75%乙醇表面消毒10秒，再用无菌水冲洗三次，然后移栽到经121 °C高压灭菌2小时处理的腐殖土中进行预培养。## 丛枝菌根真菌对Acorus calamus的定殖AMF对
A. calamus根系的定殖率是决定
A. calamus–AMF共生系统稳定性及其相关构造湿地生态功能的关键因素。定殖实验结果显示，在构造湿地运行期间，
A. calamus的AMF定殖率总体呈上升趋势（图1b–d），从初始的32.30%上升至峰值56.60%，在第60至90天之间略有下降（从55.19%降至52.64%）。在整个运行期间，## 结论本实验室规模研究提供了相关性证据，表明AMF接种与有机物和氮去除效果的改善相关。构造湿地植物中重金属（Cr、Ni、Pb和Zn）的含量与积累量增加，并在以下三个方面表现出积极变化：(1) AMF定殖显著增加了植物生物量，这与微生物碳代谢潜能的增强以及COD去除效率的提升相关；(2) 硝化菌的富集……## CRediT作者贡献声明**Qi-Hang Zhang（张启航）**：方法学。**Xiang-Long He（何翔龙）**：数据整理。**Zhi-Hao Song（宋志豪）**：撰写——初稿。**Jun-Feng Wang（王俊峰）**：撰写——审阅与编辑，概念构思。**Yi-Hao Li（李乙豪）**：项目管理。**Liang-Cheng Lin（林良成）**：可视化呈现。**Jing-Wen Li（李景文）**：软件、资源。## 利益冲突声明作者声明不存在可能影响本论文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。## 致谢本工作得到国家重点研发计划（2025YFC3909904）、广西区域创新能力提升计划项目（2025XT1101001）和国家自然科学基金重点项目（U1901212）的资助。## 重要性声明污水处理厂尾水中的残留污染物，包括有机物……---Zhi-Hao Song | Xiang-Long He | Qi-Hang Zhang | Jing-Wen Li | Liang-Cheng Lin | Yi-Hao Li | Jun-Feng Wang
