根际环境与土壤污染的植物修复研究进展.doc

根际环境与土壤污染的植物修复研究进展
张太平,潘伟斌
华南理工大学环境科学与工程系,广东广州 510641
摘要:土壤污染的植物修复通常与植物根际微生物紧密相关,根际微生物群落变化与土壤污染物在根际环境中的动态,可能是对土壤污染成功进行植物修复的基本过程。可见根际环境在土壤污染的植物修复中具有明显的重要作用。文章介绍了有关重金属在根际环境中的动态、有机污染物在根际环境中的降解转化、土壤重金属污染与土壤有机污染的植物修复研究进展。
关键词:根际环境;土壤污染;植物修复
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2003)01-0076-06
根际环境(rhizosphere)是指与植物根系发生紧密相互作用的土壤微域环境,是植物在其生长、吸收、分泌过程中形成的物理、化学、生物学性质不同于土体的、复杂的、动态的微型生态系统。它是土壤圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用的结果。从环境科学角度来说,根际环境是重要的环境界面,因而成为当前土壤与环境科学研究中的一个热点[1]。根际环境的研究主要集中在两个方面,一是农业方面,探讨根际的物理、化学和生物环境与作物生长发育、抗逆性和生产力的直接关系;二是环境污染及其治理研究[2]。由于土壤及地下水的污染呈日益加剧的趋势,近年来对土壤重金属及有机污染的植物修复研究日渐增多,其关键之处是根际环境在土壤污染植物修复中的地位与作用,新的研究方法与技术、思路与观点不断涌现。本文就根际环境与土壤污染植物修复近年来这方面的研究进展作一简要评述,以期为该领域的研究提供借鉴。
1 根系分泌、根际微生物相互关系及其在土壤污染生物修复中的地位与作用
根际环境由于植物根系分泌作用的存在致使其pH、Eh、微生物等组成一个有异于非根际的特殊生境,根系分泌、根际微生物间存在着复杂的相互关系。14CO2连续标记植物与密闭根-土壤系统研究表明,植物光合产物的40%以上通过根释放到土壤,称为根际沉降(rhizodeposition),供相关的生物群的代谢利用,包括自由生活的微生物,及其与植物共生的根瘤菌与菌根真菌[3]。早已证明,根系分泌物会影响土壤中微生物的数量及群落组成,群落特征也随着根系分泌物的类型而变化。根际环境中的细菌密度比非根际土壤通常大2~4个数量级,并表现范围更广泛的代谢活性[4]。
土壤中微生物的活性及其生物量增长受到底物的限制,特别是碳源,根际环境中碳源的输入明显增加微生物的活性。通过模拟根系分泌物组成成分进行碳源添加实验,测定微生物群落的DNA分子杂交、(G+C)比例、膜脂,结果表明,微生物群落结构及活性与碳源存在明显的相关性[5]。Compbell等研究了以根系分泌物中的有机物为唯一碳源培养土壤微生物,对3种不同植被类型9个取样点的土壤样品研究结果表明,根系分泌物对土壤微生物具有一定的选择性[6]。Kozdroj等的研究结果表明,植物根系分泌物明显影响根际微生物群落结构,根系分泌物中的有机成分是引起根际新的细菌群落发展的潜在机制。以植物为基础的土壤污染生物修复通常是由于与植物根际紧密相连的微生物的作用,这种依赖于根际的变化而使土壤中微生物群落发生变化,可能是对土壤污染成功进行生物修复的基本过程[7]。可见根系分泌、根际微生物相互关系在土壤污染生物修复中具有非常重要的地位与作用。
根系分泌物具