全 文 ：接种丛枝菌根 (AM)真菌对植物 DBP 污染的影响 3
王曙光1 ,2 3 3 　林先贵1 　尹　睿1
(1 中国科学院南京土壤研究所 ,南京 210008 ;2 中国科学院生态环境研究中心 ,北京 100085)
【摘要】　在温室进行盆栽试验 ,以 DBP(邻苯二甲酸二丁酯)为研究对象 ,以豇豆 ( Pigna sinensis) 为宿主植
物 ,分别接种 AM 真菌 Acaulospora lavis (光壁无梗球囊霉)和 Glom us caledonium (苏格兰球囊霉) ,观察接
种 AM 真菌对植物 DBP 污染变化的影响. 结果表明 ,接种 AM 真菌明显控制了植物对 DBP 的吸收 ,降低
了植物体内 DBP 的浓度. 在低浓度 DBP(4 mg·kg - 1)土壤处理时 ,接种 Acaulospora lavis 和 Glom us caledo2
nium 分别使植物体内 DBP 浓度比不接种 (CK)最大下降 32. 7 %和 21. 7 % ;高浓度 DBP (100 mg·kg - 1) 土
壤处理时 ,分别比 CK最大下降 30. 5 %和 30. 0 %. 接种 AM 真菌还抑制了 DBP 由植物根系向地上部的迁
移 ,对减轻植物遭受 DBP 污染起了一定的作用.
关键词 　AM 真菌 　DBP 　污染 　迁移
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 04 - 0589 - 04 　中图分类号 　S643. 3 ,X503. 23 　文献标识码 　A
Effect of inoculation with AM fungi on DBP2pollution of plant. WAN G Shuguang1 ,2 , L IN Xiangui1 , YIN Rui1
(1 Institute of Soil Science , Chinese Academy of Sciences , N anjing 210008 , China ;2 Research Center f or Eco2
Envi ronmental Science , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100085 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,
14 (4) :589～592.
In greenhouse , taking DBP as the object and taking Pigna sinensis inoculated respectively with AM fungi Acu2
lospora lavis and Glom us caledonium as the host plants , a pot experiment was carried out to study the effect of
inoculated AM fungi on the dynamics of plant DBP2pollution. The experiment lasted 60d. The results indicated
that inoculation with AM fungi could restrain plant from absorbing DBP. Although AM fungi were affected by
DBP , they played important roles in decreasing the DBP uptake by plant and the translocation of DBP from roots
to aboveground part of plant . After inoculation with AM fungi , the final concentrations of DBP in plants inocu2
lated respectively with Aculospora lavis and Glom us caledonium were decreased , to significant level ( P < 0. 01)
with maximum decrease ratios reaching up to 32. 7 % and 21. 7 % , respectively when soil2applied DBP concen2
tration was 4mg·kg - 1 , and to significant level ( P < 0. 05) with maximum decrease ratios reaching up to 30. 5 %
and 30. 0 % , respectively when soil2applied DBP concentration was 100mg·kg - 1 . The translocation of DBP from
roots to aboveground part of plant was also inhibited by inoculated AM fungi. Therefore , AM was helpful to de2
crease plant DBP2pollution.
Key words 　AM fungi , DBP , Pollution , Translocation.3 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1999011806) 和国家杰出青年
科学基金资助项目 (4010015) .3 3 通讯联系人.
2002 - 03 - 25 收稿 ,2002 - 07 - 15 接受.
1 　引 　　言
邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)是比较常用的酞酸酯
( PAEs)系列化合物之一 ,具有典型的 PAEs 理化性
质. PAEs 是一类被广泛使用的化学工业品 ,主要被
用做塑料增塑剂 ,增加塑料的可塑性 ,提高塑料的强
度 ,在 PVC 塑膜中含有 20 %～50 %的一种或多种
PAEs[19 ] . 由于 PAEs 并没有被聚合到 PVC 的高分
子碳链上 ,因此 ,随着使用时间的推移 , PAEs 会不
断被释放到环境中[16 ] . 在许多国家和地区的大气、
水体、土壤中均已检测出 PAEs 的存在[18 ] . PAEs 不
仅能对环境造成污染 ,还能通过植物富集 ,对植物生
理生态、生长和作物品质产生影响[4 ,7 ,14 ] ,并能通过
食物链威胁到高等动物乃至人体的健康[8 ] . 所以 ,
PAEs 的污染已引起研究人员高度关注.
AM 是土壤菌根真菌侵染植物根系形成的一种
共生体. AM 在改善植物营养状况 ,促进植物生长 ,
增强植物抗逆能力和修复污染土壤等方面有显著的
作用. 在 AM 对污染物影响的研究中 ,对无机污染
物研究较多[1 ,5 ,6 ,10 ,13 ] ,而对有机污染物研究则较
少[3 ,11 ,12 ,15 ] ,但从为数不多的结果来看 ,AM 对促进
污染环境中植物生长 ,提高植物抗有机污染能力和
增加有机污染物降解等有明显作用. 因此 ,在本试验
中 ,我们选择 DBP 研究 AM 对植物吸收 DBP 及其
在植物体内分布的影响 ,旨在为 PAEs 污染的治理
探索新的途径.
2 　材料与方法
211 　试验材料
容积为 1. 6kg 的白陶瓷盆 ,每盆装添加过 DBP 的土壤
应 用 生 态 学 报 　2003 年 4 月 　第 14 卷 　第 4 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Apr. 2003 ,14 (4)∶589～592
1. 5kg. 供试土壤为未灭菌的黄棕壤 ,采自南京市麒麟镇孟
庄村蔬菜塑料大棚内 ,理化性质 ,全 N 1. 6 g·kg - 1 ;全 P 1. 47
g·kg - 1 ;全 K 18. 4 g·kg - 1 ;速效 P 50. 5 mg·kg - 1 ;水解性 N
239 mg·kg - 1 ;p H 6. 95. 风干 ,过 20 目筛. 以个体生长差异较
小的豇豆 ( Pigna sinensis) 为供试植物 ,选取籽粒大小均匀、
饱满的豇豆种子 ,在 10 %的 H2O2 浸泡 10 min 进行表面消
毒 ,用灭菌蒸馏水冲洗后放在托盘中于 28 ℃下催芽处理. 接
种的 AM 真菌分别为 Acaulospora lavis (光壁无梗球囊霉)和
Glom us caledonium (苏格兰球囊霉) ,菌剂为以绿豆 ( Phaseo2
l us radiatus)为宿主植物扩大培养的根系2土壤混合物. 接种
前用 MPN ( most probable number) 法测两菌剂的繁殖体含
量 ,以保证每个处理接种的有效繁殖体数量相同.
用于气相色谱分析的 DBP 标准品购自 Chem Service
Inc. (USA) . 盆栽试验用 DBP 为分析纯 ,购自苏州振兴化学
试剂研究院. 试验前 ,用重蒸石油醚 (70～72 ℃) 适度稀释 ,贮
存在棕色容量瓶中 ,备用.
212 　研究方法
21211 试验处理 　试验共设 6 个处理 ,即土壤施加低浓度
DBP(4 mg·kg - 1 ) 时 ,不接种 ( CK) 处理、接种 Acaulospora
lavis 处理和接种 Glom us caledonium 处理 ;土壤施加高浓度
DBP(100 mg·kg - 1) 时 ,不接种 (CK) 处理、接种 Acaulospora
lavis 处理和接种 Glom us caledonium 处理. AM 菌剂层接于
容器的 1/ 3 处 ,CK接等量灭过菌的菌剂. 每盆播种 9 粒发芽
的种子 ,出苗后间苗至 7 株. 每个处理设 12 个重复. 植物出
苗后第 20 天、40 天和 60 天时分别采样 ,每次收获每个处理
4 个重复.
21212 测试方法 　菌根侵染率的测定用 Koske 和 Gemma[9 ]
方法. 植株地上部和根系 DBP 浓度的测定 :分别采集植物地
上部和根系 ,经 50～60 ℃烘干 ,磨碎后过 1 mm 筛. 称取 1 g
样品 (精确至 0. 01 g)于 250 ml 三角瓶中 ,加 1∶1 的丙酮2石
油醚混合液 60 ml ,室温下振荡 4 h ,抽滤 ,把滤液转移到 250
ml 分液漏斗中 ,加 6 % Na2 SO4 溶液 100 ml ,振荡 3 min ,静止
分层 ,除去水相 ,从上口将有机相转入梨形瓶中经 K2D 浓缩
仪浓缩至 2 ml ,此液过 Florisil 柱 ( Florisil PR60/ 100 购自
DIKMA) . 过柱时 ,先用 20 ml 重蒸石油醚预洗脱 ,再用 50 ml
1∶3 的乙醚∶石油醚 (均重蒸) 洗脱液洗脱. 最后把洗脱下的
液体用 K2D 浓缩仪浓缩至 10 ml ,用气相色谱 ( GC) 测定. 气
相色谱条件 :气相色谱仪为 GC29A 配电子捕获检测器 ,色谱
柱内径 4 mm ,长 2 m ,10 % SE230 涂于 Chromsorp2WHP 80～
100 目上 , C2R3A 自动积分仪. 检测温度 300 ℃,柱温 240
℃,载气 N2 ,流速 40 ml·min - 1 ,峰高外标法定量.
3 　结果与分析
311 　不同浓度 DBP 对菌根侵染率的影响
31111 低浓度 DBP 对菌根侵染率的影响 　土壤中
DBP施加浓度为 4 mg·kg - 1时 ,接种 A caulospora
lavis 和 Glom us caledoni um 的豇豆菌根侵染率明显
比CK高 ,尤其是 A caulospora lavis 菌 , 在接种后
图 1 　低浓度 (a)和高浓度 (b) DBP 对菌根侵染率的影响
Fig. 1 Effect of low (a) and high (b) concentration of DBP on AM colo2
nization.
Ⅰ. Acaulospora lavis , Ⅱ. Glom us caledonium . 下同 The same below.
40d 时的侵染率是 CK 的 2. 08 倍 (图 1a) ,表明 A 2
caulospora lavis 和 Glom us caledoni um 菌根真菌侵
染豇豆的能力比土著真菌更强. 从图 1a 还可看出 ,
菌根侵染率随时间呈“V”型变化 ,即侵染率在 20d
和 60d 时较高 ,在 40d 时较低.
31112 高浓度 DBP 对菌根侵染率的影响 　土壤中
DBP 浓度增至 100 mg·kg - 1时 ,接种处理植物的菌
根侵染率仍明显大于 CK ,但菌根侵染率随时间变
化的趋势与低浓度 DBP (4 mg·kg - 1 ) 处理明显不
同 ,即侵染率随着豇豆生长期的增加而增加 (图
1b) . 与低浓度 DBP 土壤处理时相比 ,接种 20d 时的
菌根侵染率明显下降 , A caulospora lavis 和 Glom us
caledoni um 的菌根侵染率分别下降 32. 9 % 和
53. 8 % ,而接种 40d 和 60d 时的侵染率又比低浓度
DBP 处理高 , 其中 A caulospora lavis 和 Glom us
caledoni um 在 60d 的侵染率比同期低 DBP 浓度土
壤处理增加 33. 3 %和 13. 7 %.
312 　AM 对植物吸收 DBP 的影响及其动态变化
31211 低浓度下 AM 对植物 DBP 吸收和分布的影
响　与 CK相比 ,接种 AM 真菌明显降低了植物根
系中 DBP 浓度 ,虽然随着植物生长和 DBP 的降解 ,
CK植物根系 DBP 浓度同接种植物一样明显下降 ,
但其 DBP 浓度却始终比接种的植物高 (图 2a) . 在植
物生长初期 (20d) ,接种 A caulospora lavis 和 Glo2
m us caledoni um 分别使植物根系 DBP 浓度比 CK
下降 32. 7 %和 21. 7 % , 60d 时 ,分别比 CK 下降
26. 4 %和 18. 2 % ,表明 AM 对植物根系吸收 DBP
有抑制作用. AM 的这种作用同其高侵染率是一致
的.
　　但植物地上部 DBP 浓度的变化与根系明显不
095 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
同. 在植物生长初期 ,接种 A caulospora lavis 和 Glo2
m us caledoni um 的植物地上部 DBP 浓度分别为
8. 31和 3. 40 mg·kg - 1 ,而 CK没有检测到 DBP 的存
在 (图 2b) . 随着植物生长和 DBP 的迁移 ,地上部
DBP 浓度逐渐增加 ,在这一变化过程中 ,DBP 浓度
在接种植物和 CK 植物中分别呈现出不同的变化 ,
接种植物的 DBP 浓度由 20d 时高于 CK植物到 40d
时则低于 CK 植物 ,而 CK 植物的 DBP 浓度则由
20d 时检测不出到 40d 时高于接种植物. 在植物生
长后期 (第 40 天至第 60 天) , CK 植物地上部的
DBP 浓度继续增加 ,且幅度较大 ,60d 时的 DBP 浓
度比 40d 时增加 23. 1 % ,而接种植物的 DBP 浓度则
增加甚微或下降 ,接种 A caulospora lavis 和 Glom us
caledoni um 的植物 DBP 浓度仅分别比 40d 时增加
3. 7 %和下降 1. 2 %. 60d 时菌根植物地上部 DBP 浓
度分别比 CK植物的下降 28. 1 %和 19. 8 %. DBP 浓
度在 40d 时呈现转折点可能与菌根侵染率的“V”型
变化有一定关系. 由于收获时每个重复的根系量和
20d 时豇豆地上部生物量较小 ,不能每个重复单独
测试 DBP 含量 ,所以我们测定了 4 个重复的混合
样 ,故对根系和 20d 时接种与 CK植物 DBP 含量的
差异无法进行统计. 对 40d 和 60d 时地上部 DBP 浓
度进行 Duncan 检验 ,结果表明 ,40d 时接种 A cau2
lospora lavis 的豇豆地上部 DBP 含量与非接种植物差
异达极显著水平 ( P < 0. 01) ,60d 时接种两真菌的豇豆
地上部DBP 含量与非接种豇豆差异均达极显著水平
( P < 0. 01) .
31212 高浓度下 AM 对植物 DBP 吸收和分布的影
响　当土壤中 DBP 施加浓度由 4 mg·kg - 1增加至
100 mg·kg - 1时 ,植物根系中 DBP 浓度变化趋势同
图 2 　低浓度DBP时AM对植物根系(a)和地上部(b)DBP的浓度的影响
Fig. 2 Effect of AM on DBP concentration in the roots (a) and above2
ground (b) at low concentration of DBP.
4 mg·kg - 1时是相似的 ,即接种 A caulospora lavis 和
Glom us caledoni um 明显降低植物根系中 DBP 的浓
度 (图 3a) . 在 20d 时 ,接种 A caulospora lavis 和 Glo2
m us caledoni um 分别使植物根系 DBP 浓度比 CK
下降 19. 5 %和 25. 3 % ,60d 时分别下降 30. 5 %和
15. 5 %. 植物地上部的 DBP 浓度变化也同 4 mg·
kg - 1时相似 (图 3b) ,即 CK植物地上部 DBP 浓度随
图 3 　高浓度 DBP 时 AM对植物根系(a)和地上部(b) DBP浓度的影响
Fig. 3 Effect of AM on DBP concentration in the plant roots ( a) and
aboveground (b) at high concentration of DBP.
植物生长期延长而明显增加 ,而菌根植物 DBP 浓度
在 40d 后呈缓增或下降趋势 , 60d 时 , 接种 A 2
caulospora lavis 和 Glom us caledoni um 的植物地上
部 DBP 浓度分别比 40d 时降低 2. 9 %和 8. 4 % ,而
CK却增加了 21. 3 % , 60d 时菌根化植物地上部
DBP 浓度分别比 CK下降 27. 5 %和 30. 0 %. 虽然添
加到土壤中的 DBP 浓度由 4 mg·kg - 1增加至 100
mg·kg - 1 ,且菌根化植物体根系对 DBP 吸收或吸附
量也明显升高 ,但植物地上部 DBP 的浓度并未随之
明显增加. Duncan 检验表明 ,40d 时接种与非接种
植物地上部 DBP 含量差异均达显著水平 ( P <
0. 05) ,60d 时差异达极显著水平 ( P < 0. 01) .
4 　讨 　　论
411 　DBP 对菌根侵染率的影响
　　接种 AM 真菌侵染能力显然比土著微生物强 ,
这是本试验能够进行的重要条件. 从菌根侵染率的
变化可以发现 ,土壤施加低浓度 DBP 时 ,菌根侵染
率呈“V”型变化 ,这可能是由于 DBP 破坏根系内的
孢囊生长 ,抑制孢囊萌发出菌丝所致. 随着 DBP 浓
度的下降 ,孢囊又得以生长 ,并萌发大量的菌丝 ,所
以 60d 时菌丝量很大. 显微镜的观察结果似乎证实
了上述推断 ,20d 时 ,菌根化植物根系内有大量孢
囊 ,60d 时 ,菌根化植物根系内有大量菌丝 ,而 40d
1954 期 　　　　　　　　　　　　王曙光等 :接种丛枝菌根 (AM)真菌对植物 DBP 污染的影响 　　　　　　　
时孢囊和菌丝量明显较低. 高浓度 DBP 对菌根侵染
率影响较为明显 ,可能是由于高浓度 DBP 抑制孢囊
的生长和萌发 ,或 DBP 及其降解产物被植物吸收
后 ,干扰植物根系对 AM 真菌侵染产生的内部生理
响应 ,如表皮的突起等 ,阻碍了菌丝侵入植物根系.
但菌根侵染率随时间的变化趋势不同于低浓度 ,可
能是经过一定时间后 ,高浓度 DBP 胁迫诱导了 AM
真菌对新环境的适应 ,或使部分微生物自发产生突
变和形成新的诱导酶系[17 ] ,使 AM 真菌对高浓度
DBP 的抗胁迫能力增加 ,但也可能是由于 AM 真菌
代谢有机物后促进了自身的活性.
412 　AM 对植物吸收和转移 DBP 的影响
　　植物对 PAEs 有较强的富集作用 ,在部分植物
甚至它们的深加工产品中都发现了 PAEs 的存在.
安琼等[2 ]指出 ,DBP 对蔬菜的产量和品质会产生一
定影响. 刘小秧等[14 ]研究发现 ,DBP 对胡萝卜、白
菜、西红柿、大豆、水稻、绿豆、柽麻有污染 ,其中以食
用部分为块根的胡萝卜污染最重. Giuseppa 等[7 ]在
数十种柠檬油、橙子油和桔子油中均检测出不同浓
度的 PAEs. 在本实验中 ,无论是在植物地上部还是
在根系中也均检测到了 DBP ,且最终根系中的浓度
明显高于地上部的浓度 ,这与以前的研究结果是一
致的. 但是 ,接种 AM 真菌后 ,无论土壤施加低浓度
DBP 还是高浓度DBP ,植物对DBP 的吸收和转移与
非菌根植物明显不同. 在植物生长早期 ,AM 不仅降
低了根系对 DBP 吸收或吸附量 ,而且还使根系已吸
收的 DBP 迅速转移 ,扩散到整个植物体 ,减轻幼小
植物局部受到的胁迫 ,虽然造成生长早期菌根植物
地上部 DBP 浓度大于非菌根植物 ,但这对幼苗的成
活非常有益 ,也可能是 AM 提高植物存活率 ,增强
植物抗耐和逃避环境胁迫能力的途径之一. 随着植
物的生长 ,DBP 并没有一直被大量地从菌根植物根
系向地上部转移 ,而是在植物具有一定适应和抵抗
胁迫能力后 ,DBP 转移减慢 ,但非菌根植物却由于
根系中 DBP 浓度增加逐渐加大向地上部的转移. 因
此 ,在植物生长后期 ,非菌根植物地上部 DBP 浓度
大于菌根植物 ,这也是在菌根和非菌根植物地上部
DBP 浓度变化存在交叉过程原因之所在.
　　从试验结果还可发现 ,植物根系对 DBP 有较强
的吸收或吸附性 ,植物根系的 DBP 浓度远大于土壤
施加浓度 ,这可能是 DBP (甚至是 PAEs 系列化合
物)对植物的危害所在. 虽然 DBP 相对易降解 ,但其
易被富集、迁移速度较快 ,无疑增加了其造成污染的
几率 ,所以仍可能对作物造成污染. 菌根植物对
DBP 吸收和转移与非菌根植物的不同对研究和治
理 DBP(甚至 PAEs 系列化合物)污染无疑提供了一
种新的思路和方法 ,但由于这只是 AM 真菌结合于
DBP 污染研究的初探 ,有些现象还不能做出很合理
的解释 ,机理方面也还需做更多探索.
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作者简介 　王曙光 ,男 ,1973 年生 ,博士 ,主要从事菌根和农
业生态工程方面的研究 ,发表论文 8 篇. Tel :010262849346.
E2mail : shgwang2002 @yahoo. com. cn
295 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷