Alfalfa-mediated phytoremediation and soil restoration for sustainable cereal and fruit crop production: a review of roles, detoxification mechanisms, nitrogen enhancement, and agroecological integration

重金属、石油烃和过量农用化学品投入造成的土壤污染，加之土壤肥力下降，对可持续的谷类与水果生产及全球粮食安全构成重大威胁。本综述综合了2000年至2026年间发表的同行评审研究证据，评估紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为生物土壤工程师在植物修复、土壤恢复和可持续农业集约化中的多功能作用。所综述的证据表明，紫花苜蓿可通过植物提取、植物稳定和根际介导的有机污染物降解促进污染土壤的修复，同时通过生物固氮（BNF）提高土壤肥力。其深而广泛的根系能够改善土壤结构、团聚体、持水能力和土壤有机碳，同时促进有益微生物群落、养分循环并抑制土传病原菌。在谷类作物系统中，这些过程可降低污染物的生物有效性，减少对合成肥料的依赖，并提高后茬作物的生产力和韧性。在水果系统中，包括果园和多年生种植系统，紫花苜蓿可通过间作或覆盖作物提供额外效益，包括氮输入、改善土壤保水、增强土壤生物活性以及潜在的经济回报。然而，紫花苜蓿生物量中污染物的积累仍是一个重要的食品和饲料安全问题，凸显了严格污染物监测和适当生物量管理的必要性。新兴方法，包括定向微生物接种、生物炭改良、间作策略和基因编辑技术，可能进一步提高修复效率和农业生态系统可持续性。总体而言，将紫花苜蓿纳入谷类和水果生产系统，代表了一种有前景的基于自然的途径，用于恢复退化土壤、提高土壤韧性、减少外部投入并支持可持续作物生产。未来研究应优先开展长期、多地点田间研究，以评估修复性能、污染物质量平衡、植物–微生物相互作用、生物量安全性以及谷类和水果生产系统的长期生产力。