根系分泌物及其在有機(jī)污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用解析

　　 土壤是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵要素，也是自然環(huán)境的重要組成部分。隨著農(nóng)藥施用、廢水排放等工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)的增加，土壤有機(jī)污染日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)受有機(jī)物污染的農(nóng)田達(dá)6 000多萬(wàn)hm2，居世界之首。有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后，會(huì)使土壤肥力下降，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，并會(huì)通過(guò)食物鏈的“富集和放大”作用對(duì)人體健康造成危害。同時(shí)，土壤有機(jī)污染具有長(zhǎng)期性、隱蔽性和不可逆性等特點(diǎn)，其危害嚴(yán)重，治理困難。因此，研究有機(jī)污染土壤修復(fù)對(duì)全球農(nóng)業(yè)安全和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

　　植物修復(fù)(Phytoremediation)指利用植物及其根際微生物體系的物理、化學(xué)或生物過(guò)程來(lái)吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化、降解或固定土壤污染物的一種原位生物修復(fù)技術(shù)，與傳統(tǒng)修復(fù)方法相比，其操作簡(jiǎn)便、持效長(zhǎng)、成本低、環(huán)境友好、且易于被公眾接受，已成為當(dāng)前最有發(fā)展前途的土壤污染修復(fù)技術(shù)。根系分泌物(Root exudates)是植物修復(fù)有機(jī)污染土壤過(guò)程中的關(guān)鍵物質(zhì)，其通過(guò)營(yíng)造適宜的根際生態(tài)微環(huán)境以促進(jìn)根際微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解，該過(guò)程是植物去除土壤有機(jī)污染物的主要作用機(jī)制。目前，該領(lǐng)域已成為植物修復(fù)研究的熱點(diǎn)，新的觀點(diǎn)、方法與技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但相關(guān)的研究報(bào)道較少M(fèi)。本研究在總結(jié)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)根系分泌物及其在植物修復(fù)有機(jī)污染土壤中的作用進(jìn)行了論述，以期為植物修復(fù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供理論支持。

　　1、根系分泌物的定義、種類和產(chǎn)生途徑

　　對(duì)根系分泌物的研究始于18世紀(jì)，1795年P(guān)lenk首次發(fā)現(xiàn)植物根系能夠向外分泌一些物質(zhì)，但直到20世紀(jì)50年代，由于固氮菌的利用才使這一領(lǐng)域的研究活躍起來(lái)。

　　1.1 根系分泌物旳定義和種類

　　根系分泌物是指植物根系在生命活動(dòng)過(guò)程中向外界環(huán)境分泌的各種有機(jī)化合物的總稱，其釋放量占年光合作用產(chǎn)量的10%—20%，是植物與土壤、水、大氣進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的重要介質(zhì)之一。根據(jù)產(chǎn)生方式的不同，根系分泌物有廣義和狹義之分，廣義的根系分泌物有：(1)分泌物，即細(xì)胞在代謝過(guò)程中釋放的物質(zhì)；(2)滲出物，即細(xì)胞中主動(dòng)擴(kuò)散出來(lái)的低分子量化合物；(3)黏膠質(zhì)，即根冠細(xì)胞、根表皮細(xì)胞和根毛分泌的黏膠狀物質(zhì)；(4)分解物質(zhì)，即成熟根表皮細(xì)胞的分解產(chǎn)物及脫落的根冠和根毛細(xì)胞等；狹義的根系分泌物則僅指由溢泌作用進(jìn)人土壤的可溶性有機(jī)物。

　　根系分泌物的種類繁多，已鑒定的約有200多種。按其分子量大小可分為低分子和高分子有機(jī)物，其中低分子分泌物主要為糖類、有機(jī)酸和酚類，高分子分泌物主要為多糖、脂肪酸、留類化合物和胞外酶等物質(zhì)。此外，按其作用性質(zhì)可分為大多數(shù)植物所共有的普通分泌物和特殊植物或植物在特定條件下產(chǎn)生的專一性分泌物。表1列出了一些常見的根系分泌物。

　　1.2 根系分泌物的產(chǎn)生途徑

　　植物根系分泌物的產(chǎn)生途徑主要有兩種，即代謝途徑和非代謝途徑。代謝途徑可分為初生代謝和次生代謝。初生代謝產(chǎn)生的分泌物是植物根系在代謝過(guò)程中釋放到根際土壤中的，如糖類和氨基酸等；次生代謝產(chǎn)生的分泌物不直接參與植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖，而是用于植物對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)，如酚類物質(zhì)等。非代謝途徑產(chǎn)生的分泌物不受代謝調(diào)控，主要來(lái)自于植物根殘?bào)w的分解或根表皮細(xì)胞內(nèi)含物的釋放，如原兒茶酸等化感物質(zhì)。

　　2、根系分泌物的影響因素

　　根系分泌物的成分和數(shù)量受很多因素的影響，不僅取決于植物體的生理特性，而且與外界環(huán)境條件密切相關(guān)。

　　2.1植物種類和年齡

　　根系分泌物在不同種屬植物間存在顯著差異，如豆科植物根系分泌物中脂肪酸的含量高于一般植物。同一植物在不同年齡或發(fā)育階段其根系分泌物的種類也有所不同，如幼年歐洲赤松根系分泌物中氨基酸和糖的含量較高。

　　2.2 礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

　　營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的多少直接影響根系分泌物的質(zhì)和量，如缺磷時(shí)，油菜中蘋果酸的分泌量增加60倍。