引言
土壤重金属污染已成为由全球快速工业化和城市扩张所驱动的普遍性生态危机，对农业生态系统和人类膳食安全构成严重且持久的威胁（Abid et al., 2025）。矿业开发是主要的污染源，向周边环境中排放大量有毒金属元素；有害污染物迁移至远超矿区范围的区域，并在相邻农业土壤中累积，导致土壤功能长期退化（Abid et al., 2025）。城市工业排放与矿产开采共同导致城郊农业区土壤中镉、铅、锌和铜浓度升高，形成复合污染，阻碍作物生长，并通过土壤-作物食物链引发健康风险（Jiang et al., 2026; Nazir et al., 2025）。
重金属污染是全球城市化和工业扩张的普遍后果，对农业生态系统和人类健康构成严重威胁（Ren et al., 2022）。矿业活动尤其会向周边环境释放大量重金属，其有害效应不仅局限于开采区域，还波及邻近农业土壤（Zhong et al., 2020）。这些持久性污染物通过抑制酶活性和扰乱微生物群落结构与多样性来损害土壤生态系统功能，同时其较高的生物有效性促进了重金属通过土壤-植物连续体的转移（Gong et al., 2026）。值得注意的是，土壤重金属污染具有高毒性、环境持久性和不可逆性特征（Rashid et al., 2023）。随着这些金属在食物链中生物累积并在营养级间生物放大，人类通过膳食摄入的暴露量增加，可能引发严重的健康问题（Wang et al., 2026）。
在中国，矿业活动导致农业土壤中出现了广泛的重金属复合污染，部分矿区周边土壤重金属超标率高达98%（Xu et al., 2022）。传统的修复技术，包括土壤挖掘和化学淋洗，可能存在成本过高且造成二次环境扰动的问题（Kannan et al., 2025）。植物修复作为一种可持续的替代方案应运而生；然而，其实际应用受限于候选物种的生物学特性，包括生物量低、生长速率慢和适应性有限等（Sun et al., 2026）。某些入侵植物物种具有生物量高、繁殖能力强、耐逆性优良和根系发达等特征，已被提议用于原生植被难以建立的退化场地植物修复（Khan et al., 2023）。有研究报告表明，入侵植物和本土杂草均能通过多种生物技术策略降低重金属毒性（Nguyen et al., 2022）。菊科植物在重金属富集方面表现出显著潜力（Pandey et al., 2019; Parven et al., 2022）。*Erigeron sumatrensis* Retz.原产于南美洲，已入侵中国多个省份，单株个体可产生超过6万粒轻质种子（Vital Silva et al., 2022），并在含金属土壤中茁壮成长（Lan et al., 2024）。已有研究记录了其在多个矿区及周边耕地的存在，其特征为生物量高、耐逆性强且分布广泛（Lan et al., 2025）。尽管近期研究已记录了该物种在短期试验中对镉和铅的富集能力（Lan et al., 2024），但在连续田间条件下，该物种对复合重金属的长期修复效果和时间稳定性仍完全未知。这一知识空白至关重要，因为植物提取效率并非静态的，由于土壤金属耗竭、生理适应或植物-微生物互作变化，其可能在时间过程中波动或下降（Guo et al., 2025; Liu et al., 2024）。
植物提取系统的可持续性从根本上取决于对种植时长如何影响修复性能的理解。长期监测至关重要，因为污染物去除率很少呈线性变化，而是受植物生长周期、微生物群落动态和环境因素的影响（Dasari and Mishra, 2026; Lee et al., 2023）。连续种植研究表明，植物提取效率在不同生长季之间差异显著，对土壤金属耗竭产生累积效应（Dou et al., 2022; Kama et al., 2023）。然而，探讨植物生物富集系数和时间推移系数时间动态的多季田间试验极为稀缺。现有研究大多依赖单时间点采样，仅提供植物性能的"快照"，而在更长时间尺度上的修复能力演替动态仍缺乏充分表征（Abid et al., 2025; Torbati et al., 2021; Tripathi et al., 2021）。
根际微生物组在调节植物-重金属相互作用中发挥着关键作用，作为"第二基因组"增强植物耐受性和金属吸收能力（Doku et al., 2026; Luo et al., 2025）。然而，微生物群落结构高度动态，对植物发育阶段、土壤理化性质改变和重金属胁迫表现出显著的时间变异（Heisi et al., 2025）。跨多个生长季的微生物演替可能从根本上改变根际的功能潜力，但这一时间维度在植物修复研究中大多被忽视。土壤理化参数、微生物群落动态和植物金属富集之间的相互作用可能随时间演变，形成复杂且随时间变化的系统，无法通过短期研究捕捉（Gao et al., 2025; Guo et al., 2022; Lopez-Echartea et al., 2020; Vitanza et al., 2025）。重金属解毒的分子机制涉及以谷胱甘肽和植物螯合素为中心的复杂酶促途径（Ji et al., 2026; Vatamaniuk et al., 2000）。尽管这些途径已在模式植物中得到表征，但它们在入侵植物长期植物修复过程中的功能动态仍未知。高通量测序结合PICRUSt2等功能预测工具为推断微生物群落代谢潜力的时间变化提供了强大的方法，使人们能够推断参与持续金属解毒的关键基因和酶（Heisi et al., 2025）。
为解决关于长期修复能力和种植时长效应的这些关键知识空白，本研究在中国湖南省岳阳市一个典型铅锌矿区周边复合重金属污染的农业土壤中，对*E. sumatrensis*进行了为期三年（2023–2025年）的在位监测。本研究是首次对入侵植物修复效果进行纵向评估，并深化了我们对种植时长如何决定土壤修复系统可持续性的理解。
