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关于菌根真菌对重金属的相对独立吸收作用很早就已经有了研究。如,Cooper和Tinker采用能区分根系和菌丝的装置,利用同位素示踪技术,演示了内生菌根菌丝吸收、累积和移动.65Zn的过程,表明了菌丝本身能够吸收重金属,这可能促进了根系对重金属的吸收能力。此外,外生菌根真菌还具有它独特的特点——屏障作用,因菌套的形成而较为明显,对重金属起了物理阻碍作用,阻止重金属向植物体内转移。另外,菌根真菌还通过屏障、螯合以及菌根根际效应来影响微生物活性等作用,进一步促进污染物的降解和转化。
3.2根际环境内微生物对有机物污染土壤的修复
根际环境内的细菌除了对无机污染物具有独特的降解之外,也对大多数有机污染物进行降解。它们除直接的代谢活动外,还能以根分泌物和根际内有机质为主要营养源,从而具有根际环境外细菌所不具有的降解特点。Ortega-Calvo等人首次评价了根际环境内细菌的趋化性使根际内降解性细菌数量增加,提高了污染物的生物可利用性,促进了根际内多环芳烃的降解。
菌根真菌作为根际环境内根系与土壤相接触的重要媒介,在促进有机污染物的降解和转化、促进污染土壤中植物的生长、有机污染土壤的生物修复等方面具有积极的作用。研究表明,受菌根接种的植物根系对农药的污染有很强的耐受力,菌根通过吸收、积累以及分泌物对农药进行分解、挥发等一系列的作用降低了有机农药的毒害。林先贵等研究发现了接种VA菌根真菌后,白三叶草的菌根侵染率、生长量和对N、P 元素的吸收量都高于不接种的对照植株。王曙光等也进一步揭示了 AM真菌的菌丝在酞酸酯的降解和转移过程中起了某些特殊的作用。在对外生菌根真菌的众多研究中,均揭示了其对有机除草剂的降解吸收作用。
4根际环境内土壤动物对污染土壤的修复
目前对于土壤动物修复的概念还没有准确统一的定义。据大量研究表明土壤动物修复技术是利用土壤动物对污染物进行机械破碎、分解、消化和富集以及在土壤中进行的翻耕和穿插等活动影响污染物的迁移和分布,并通过肠道排放的微生物及分泌的酶而使污染物降低或消除的一种生物修复技术。土壤动物作为土壤中的一份子,它们的活动、生长以及繁殖都与土壤的理化性质息息相关,尤其生活在根际环境内的土壤动物对有机物污染物的机械破碎和分解具有重要的作用。与此同时,大量的肠道微生物及分泌的酶也转移到土壤中来,它们与根际环境内土着微生物一起通过吸收、降解等方式使得污染物浓度降低或消失。
土壤动物生活在土壤环境内,作为土壤污染的一个评价指标,因此它在一定程度上能够反映土壤的污染状况。在土壤中添加有机氯培养蚯蚓试验中,谢文明等发现蚯蚓对所加的有机氯农药的富集作用明显。蚯蚓不但富集了重金属,还可以改良土壤,保持土壤的肥力。将蚯蚓应用于污染土壤生态系统的恢复,甚至应用于强化污染土壤生态系统的修复,具有一定的发展潜力,在实际应用当中也有较大的可行性。
除了以捕食和代谢分泌为基础的假说外,土壤动物对微生物群落结构、土壤有机碳、根系生长及植物群落等的影响也将对根际生物修复产生深远的反馈作用。在今后的研究中应加大土壤动物其它种类,如甲螨、线虫、跳虫等微型和中型土壤动物对土壤污染修复作用研究。
5结语
根际环境内除了上述的生物种群外,还有很多微生物及土壤动物类群,而对于它们在根际污染土壤中修复作用研究的较少。土壤遭受污染是一个十分复杂的过程,不存在相对单一的污染物,几乎都是多种污染物综合污染的结果。生物修复体系中任何单一生物体一般都不具备降解复合污染物整体能力,因此,生物联合修复是必须采用的。修复过程中可以充分发挥各有机体及相互结合产生的修复作用。随着科技的进步根际环境内污染土壤的生物修复技术已经取得很大的发展,但由于受到区域生物特性以及自然环境的限制,还存在着许多局限性。
(1)土壤中根系的形态和根系的构型在污染土壤中的修复作用研究的很少,应加强不同土壤层中根系修复作用的研究。
(2)由于根际环境是动态的、复杂的系统,在营养及重金属等的胁迫条件下,根系分泌物产生的机制以及影响根际环境中其它组成成分的机理需要进一步的研究。
(3)对于轻度污染的土壤,污染物浓度没有达到生物降解的最低含量,迫使生物无法发挥其正常的降解功能,鉴于此,微生物对污染物最低量的降解反应能否进行定量的研究。
(4)微生物对根际内污染土壤的修复受多种因素的影响,如菌株的生存条件、营养条件以及菌株的呼吸活性等,而从这一视角研究的比较少。
(5)土壤动物在对根际内污染土壤修复中的研究报道的很少,大部分都是集中于蚯蚓的修复作用,而应加强对土壤动物其它种类,如甲螨、线虫等微型和中型土壤动物对土壤污染修复作用研究。随着科学技术的发展和对实验条件进一步的精确模拟,很多新的技术和理论也得到了很大的发展,如,分子生物学技术、基因工程理论、重新组建微生物的遗传性状、筛选具有降解多种污染物且降解效率更高的优良菌株及酶系,显然已经成为污染土壤修复研究的热点。通过对以上内容的深入研究,必将促进生物修复技术从实验室走向大田生产应用。
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