根系分泌物及其在有机污染土壤修复中的应用解析

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时间：2016-06-15 19:51:03

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根系分泌物及其在有机污染土壤修复中的应用解析　　土壤是人类生存与发展的物质基础，是农业生产的关键要素，也是自然环境的重要组成部分。随着农药施用、废水排放等工业和农业活动的增加，土

　　土壤是人类生存与发展的物质基础，是农业生产的关键要素，也是自然环境的重要组成部分。随着农药施用、废水排放等工业和农业活动的增加，土壤有机污染日益严重。据统计，目前我国受有机物污染的农田达6 000多万hm2，居世界之首。有机污染物进入土壤后，会使土壤肥力下降，影响农作物的产量和品质，并会通过食物链的“富集和放大”作用对人体健康造成危害。同时，土壤有机污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点，其危害严重，治理困难。因此，研究有机污染土壤修复对全球农业安全和环境保护具有重要意义。

　　植物修复(Phytoremediation)指利用植物及其根际微生物体系的物理、化学或生物过程来吸收、挥发、转化、降解或固定土壤污染物的一种原位生物修复技术，与传统修复方法相比，其操作简便、持效长、成本低、环境友好、且易于被公众接受，已成为当前最有发展前途的土壤污染修复技术。根系分泌物(Root exudates)是植物修复有机污染土壤过程中的关键物质，其通过营造适宜的根际生态微环境以促进根际微生物对有机污染物的降解，该过程是植物去除土壤有机污染物的主要作用机制。目前，该领域已成为植物修复研究的热点，新的观点、方法与技术不断涌现，但相关的研究报道较少M。本研究在总结近年来国内外相关文献的基础上，对根系分泌物及其在植物修复有机污染土壤中的作用进行了论述，以期为植物修复技术的实际应用提供理论支持。

　　1、根系分泌物的定义、种类和产生途径

　　对根系分泌物的研究始于18世纪，1795年Plenk首次发现植物根系能够向外分泌一些物质，但直到20世纪50年代，由于固氮菌的利用才使这一领域的研究活跃起来。

　　1.1 根系分泌物旳定义和种类

　　根系分泌物是指植物根系在生命活动过程中向外界环境分泌的各种有机化合物的总称，其释放量占年光合作用产量的10%—20%，是植物与土壤、水、大气进行物质、能量和信息交换的重要介质之一。根据产生方式的不同，根系分泌物有广义和狭义之分，广义的根系分泌物有：(1)分泌物，即细胞在代谢过程中释放的物质；(2)渗出物，即细胞中主动扩散出来的低分子量化合物；(3)黏胶质，即根冠细胞、根表皮细胞和根毛分泌的黏胶状物质；(4)分解物质，即成熟根表皮细胞的分解产物及脱落的根冠和根毛细胞等；狭义的根系分泌物则仅指由溢泌作用进人土壤的可溶性有机物。

　　根系分泌物的种类繁多，已鉴定的约有200多种。按其分子量大小可分为低分子和高分子有机物，其中低分子分泌物主要为糖类、有机酸和酚类，高分子分泌物主要为多糖、脂肪酸、留类化合物和胞外酶等物质。此外，按其作用性质可分为大多数植物所共有的普通分泌物和特殊植物或植物在特定条件下产生的专一性分泌物。表1列出了一些常见的根系分泌物。

　　1.2 根系分泌物的产生途径

　　植物根系分泌物的产生途径主要有两种，即代谢途径和非代谢途径。代谢途径可分为初生代谢和次生代谢。初生代谢产生的分泌物是植物根系在代谢过程中释放到根际土壤中的，如糖类和氨基酸等；次生代谢产生的分泌物不直接参与植物的生长、发育和繁殖，而是用于植物对不良环境的适应，如酚类物质等。非代谢途径产生的分泌物不受代谢调控，主要来自于植物根残体的分解或根表皮细胞内含物的释放，如原儿茶酸等化感物质。

　　2、根系分泌物的影响因素

　　根系分泌物的成分和数量受很多因素的影响，不仅取决于植物体的生理特性，而且与外界环境条件密切相关。

　　2.1植物种类和年龄

　　根系分泌物在不同种属植物间存在显著差异，如豆科植物根系分泌物中脂肪酸的含量高于一般植物。同一植物在不同年龄或发育阶段其根系分泌物的种类也有所不同，如幼年欧洲赤松根系分泌物中氨基酸和糖的含量较高。

　　2.2 矿质营养

　　营养物质的多少直接影响根系分泌物的质和量，如缺磷时，油菜中苹果酸的分泌量增加60倍。