全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 042341204
土壤微生物对黑麦草和百喜草吸收89 Sr 的影响
钟伟良1 　刘可星2
(11 华南农业大学生命科学学院 , 广东 广州　510624 ; 21 华南农业大学资源环境学院 , 广东 广州　510642)
摘 　要 :用 310 和 2510 kGy 剂量的60 Coγ射线分别对供试土壤进行了辐照处理 ,以区分土壤中的内生菌
根菌和其他土壤微生物 ;并以未经辐照处理的土壤为对照研究了土壤微生物对黑麦草和百喜草吸收89 Sr
的影响。结果表明 :在对照土壤中黑麦草和百喜草根部内生菌根的侵染率分别为 4810 %和 2810 % , 说
明两种草均易与内生菌根菌形成内生菌根。尽管内生菌根菌和其他土壤微生物对黑麦草和百喜草的地
上部分生物量没有明显影响 ,但它们都不同程度地降低了两种草对89 Sr 的吸收。
关键词 :89 Sr ;黑麦草 ;百喜草 ;土壤微生物 ;内生菌根菌
EFFECTS OF SOIL MICROORGANISMS ON UPTAKE OF 89 Sr BY RYEGRASS AND BAHIA GRASS
ZHONG Wei2liang1 　LIU Ke2xing2
(11 College of Life Sciences , Guangzhou , Guangdong 　510642 ;
21 College of Natural Resources and Environment , South China Agricultural University , Guangzhou , Guangdong 　510642)
Abstract :In present study , 60 Coγ2rays was used to irradiate soil with doses of 310 kGy and 2510 kGy , respectively , to
discriminate between arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and other soil microorganisms , while soil without irradiation was used
as control to study the effects of soil microorganisms on uptake of 89 Sr by ryegrass and bahia grass. The results showed that the
AM infection rates in ryegrass and bahia grass were 4810 % and 2810 % in the control soil , respectively which indicated that
both grass species were prone to forming AM symbiosis with AM fungi . Although AM fungi and other soil microorganisms had
no significant effect on above ground biomass in ryegrass and bahia grass , both AM fungi and other soil microorganisms
decreased the uptake of 89 Sr in the two grass species , though to a more or less extant .
Key words :89 Sr ; ryegrass ; bahia grass ; soil microorganisms ; AM fungus
收稿日期 :2005208231
作者简介 :钟伟良 (19702) ,男 ,浙江平湖人 ,讲师 ,在读博士 ,从事环境科学和放射生态学方面的研究。Tel : 020 85282048 , 13640697414 ; Email :
wlzhong88 @21cn. com
　　在核爆试验和核电站事故所释放的核裂变产物
中 ,放射性锶 (89 Sr 和90 Sr) 是对环境可能产生危害的关
键核素。从长远来看 ,通过大气沉降于陆地表面的放
射性锶主要由植物根系吸收进入植物体内 ,并通过食
物链途径对人类健康构成危害。影响植物从土壤中吸
收放射性锶的因素有土壤理化性质、植物种类、土壤微
生物等 ,对于这些因素的研究可以为放射性锶污染的
治理提供有用途径[1～3 ] 。
土壤中尤其是植物根际 ,生活着大量的微生物。
土壤微生物对放射性锶的吸收和贮藏 ,以及根际微生
物与植物根部的相互作用也会影响植物对放射性锶的
吸收[1 ] 。与其他土壤微生物不同 ,菌根菌可以与植物
的根部形成共生体 ,其菌丝能够有效地渗透根际土壤 ,
从而使植物从土壤获取更多养分[4 ] 。大多数植物根部
都会形成内生菌根 ,但其对植物吸收放射性锶影响的
研究很少见报道[5 ] 。
本试验以黑麦草和百喜草为材料 ,用不同剂量的
60 Coγ射线辐照土壤以区分土壤中固有的内生菌根菌
和其他土壤微生物 ,并对土壤微生物对植物吸收89 Sr
的影响进行了初步探索。
143　核 农 学 报　2006 ,20 (4) :341～344Journal of Nuclear Agricultural Sciences
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
1 　材料与方法
111 　材料
本试验选用的植物为黑麦草 ( Lolium perenne L. )
和百喜草 ( Paspalum notatum L. ) ;供试土壤为旱地赤红
壤 ,取自华南农业大学校园内 ,土壤中有机物质含量
919gΠkg , 全 N 含量 110gΠkg , 速效 N 含量 1713mgΠkg ,
全 P 含量 0115gΠkg , 速效 P 含量 117mgΠkg , 全 K含量
1514gΠkg , 速效 K含量 1713 mgΠkg , pH 416 (水土比 :
215∶1) 。89 Sr2氯化锶注射液由成都中核高通同位素股
份有限公司提供 ,其放射性比活度为 6616 MBqΠml (参
考时间 :2004 年 12 月 27 日 16 时 48 分) 。
112 　方法
将89 Sr2氯化锶注射液 215ml 用蒸馏水稀释、定容
到 1L。取自然烘干的旱地赤红壤 615kg ,经粉碎后经
2mm 筛网过筛 ,然后将 900ml 的89 Sr2氯化锶稀释液倒
入此土壤 ,留下 100ml 稀释液备用。将土壤充分混合
后 ,自然风干、粉碎 ,再经 2mm 筛网过筛。最后将此土
壤分成 3 等份 ,利用60 Coγ射线对其中两份进行 310 和
25 kGy 剂量辐照灭菌处理 ,另外 1 份土壤样 ,不经辐照
处理 ,作为对照。每处理设 5 个重复。
本试验采用盆栽 ,每盆装土 200g , 然后将盆钵置
于托盘上 ,余下的土壤样备用。每盆播种经 30 % H2O2
表面杀菌的 20 粒草种 ;然后在土壤上部覆盖一层经彻
底灭菌处理的细砂。播种日期为 2005 年 1 月 28 日 ,
试验期间用无菌水从托盘引入 ,使盆栽土壤保持湿润。
待草籽出芽 1 周后对植株进行修剪 ,每盆保留 10 株。
113 　样品测定
本试验对两种草均进行了 3 次采样 ,从播种之日
开始计算 ,黑麦草采样时间间隔分别为 21、42、25d ;百
喜草采样间隔分别为 49、21、18d。每次采样时 ,用剪刀
剪取离沙层表面 2cm 以上部分的植株。将草样与备用
的土壤样在烘箱中 80 ℃下烘 48h ,然后将草样剪成约
2mm 的片段。
称取一定量的草样和土壤样 ,放入 FJ22702G定标
器进行放射性活度的测定 (探头为固体闪烁晶体) 。测
量的相对误差均控制在 5 %以内 ;测量结果经探测效
率、扣本底 (nb = 30 cpm) 和衰变校正后换算成样品的
放射性比活度。最后一次采样后 ,立即从土壤中取出
植株的根 ,用自来水和去离子水将其冲洗干净 ;经曲利
本蓝染色 ,方格交叉法测定菌根侵染率[6 ] 。
2 　结果与分析
与高压灭菌法、烟熏法相比 ,γ射线辐照灭菌是一
种较为有效且对土壤理化性质影响较小的灭菌方
法[7 ] 。本试验利用60 Coγ射线对土壤进行不同剂量的
辐照处理选择性地保留土壤中固有的内生菌根菌和其
他土壤微生物。对照组的土壤未经任何处理 ,保留了
所有的土壤微生物。310 kGy 剂量处理土壤 ,足以杀死
土壤中的内生菌根菌繁殖体 ,但保留了其他的土壤微
生物[7 ,8 ] 。2510 kGy 剂量处理土壤能杀死绝大多数的
土壤微生物 ,但又不至于对土壤的理化性质造成明显
的影响[7 ] 。
211 　土壤微生物对植物生长的影响
统计分析表明 :黑麦草和百喜草的前两次采样地
上部分生物量没有显著差异 ,但第 3 次的则比前两次
的少 ;同一批次的不同土壤处理间生物量没有显著差
异 (见表 1、2) 。这说明 310 和 2510 kGy 辐照处理对两
种草地上部分生物量的积累没有明显影响 ,即土壤微
生物对其生长的影响不大。已有研究表明 ,黑麦草接
种内生菌根后地上部分生物量没有显著增加[9 ] ,而百
喜草接种后地上部分生物量则明显增加[5 ] 。
表 1 　不同土壤处理对黑麦草地上部分生物量和内生菌根侵染率的影响
Table 1 　Effect of different soil treatment on above ground biomass and
arbuscular mycorrhizal (AM) infection rate in ryegrass
土壤处理
soil treatment
地上部分生物量 above ground biomass(g)
第 1 次采样 1st harvest 第 2 次采样 2nd harvest 第 3 次采样 3rd harvest
菌根侵染率
AM infection rate ( %)
CK 010152 ±010034a 010165 ±010018a 010104 ±010035b 4810 ±1010
310 kGy 010160 ±010032a 010144 ±010013a 010058 ±010026b 210 ±017
2510 kGy 010164 ±010029a 010153 ±010004a 010105 ±010052b 0
注 :表中生物量部分第 1 次、第 2 次采样 n = 5 , 第 3 次采样 n = 3 ;菌根侵染率 n = 3 ;表中数据末尾英文字母不同者表示经DMRT法检验差异达 1 % 显
著水平。下表同。
Note : for biomass of 1st and 2nd harvest , n = 5 ; and for biomass of 3 rd harvest and AM infection rate , n = 3 ; values followed by different letters are significantly different
( p < 0101) with Ducan’s test . The same as following tables.
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表 2 　不同土壤处理对百喜草地上部分生物量和内生菌根侵染率的影响
Table 2 　Effect of different soil treatment on above ground biomass and AM infection rate in bahia grass
土壤处理
soil treatment
地上部分生物量 above ground biomass(g)
第 1 次采样 1st harvest 第 2 次采样 2nd harvest 第 3 次采样 3rd harvest
菌根侵染率
AM infection rate ( %)
CK 010148 ±010006a 010154 ±010006a 010086 ±010037b 2810 ±219
310 kGy 010150 ±010008a 010136 ±010026a 010103 ±010033b 310 ±210
2510 kGy 010149 ±010003a 010147 ±010009a 010093 ±010022b 0
　　植物根际往往生活着大量的微生物 ,主要是各种
细菌和菌根菌[1 ] 。根际细菌的存在会减少低浓度营养
元素的植物有效性 ,从而对植物的生长造成负面影响 ;
但也有证据表明 ,土壤细菌会通过一定途径增加根际
养分的供应[1 ] 。植物与内生菌根菌形成共生体后 ,一
方面能更有效地获取矿质营养 ,另一方面又要为内生
菌根菌的生长提供碳源。当土壤中的矿质营养尤其是
磷元素的生物有效性较低时 ,植物从共生体获得的收
益大于其付出的成本 ,菌根会促进植物的生长 ;然而当
土壤中的营养供应充足时 ,情况则相反 ,菌根会抑制植
物的生长[4 ] 。
212 　内生菌根菌对黑麦草和百喜草的侵染率
研究发现 ,未经处理土壤中生长的黑麦草根部内
生菌根侵染率为 4018 % ,加入内生菌根菌繁殖体后侵
染率为 4418 %[8 ] , 这与本试验中黑麦草对照组的侵染
率结果相近 (见表 1) 。另据报道 ,未经处理土壤中生
长的百喜草根部内生菌根侵染率为 5015 % ,分别加入
Glomus mosseae 和 Glomus intraradices 后侵染率分别达
8513 % 和 7218 %[5 ] ,与之相比本试验中百喜草对照组
的侵染率相对较低 (见表 2) 。综合上述结果 ,可以认
为黑麦草和百喜草的根部都易于形成内生菌根 ,但具
体的侵染情况因土壤性质而异。2510 kGy 组两种草根
部都没有观察到内生菌根 ,说明此剂量灭菌彻底且整
个试验期间并未受到内生菌根菌的污染 ;而 310 kGy
组两种草根部仍观察到少量菌根 ,可能是 310 kGy 剂
量并未能完全除去内生菌根菌繁殖体的结果。
213 　内生菌根菌对黑麦草和百喜草吸收89 Sr 的影响
对于同一处理的 3 次采样进行比较发现 ,3 种处
理中黑麦草对89 Sr 的吸收都是随时间增加而增加的 ( p
< 0101) ;此结果与黑麦草对137 Cs 的吸收情况相似[9 ] 。
然而在百喜草中其89 Sr 比活度大小顺序都是第 2 次 >
第 3 次 > 第 1 次 ( p < 0101) 。而且两种草样中89 Sr 比活
度相差较大 (见图 1、2) ,这说明不同植物由于其生物
学特性不同 ,对89 Sr 的吸收行为也不同。而对于同一
次采样的不同处理间进行互相比较发现 ,两种草中89 Sr
的比活度大小顺序均是 CK组 < 310 kGy 组 < 2510 kGy
组 (见图 1 ,2) 。但统计分析表明 :黑麦草第 1 次采样
和百喜草第 3 次采样的 3 种处理间89 Sr 比活度差异不
显著 ( p > 0105) ;黑麦草第 2、3 次采样的 3 种处理间89
Sr 比活度的差异则达极显著水平 ( p < 0101) ,而百喜草
第 1、2 次采样的 3 种处理间89 Sr 比活度的差异显著 ( p
< 0105) 。
图 1 　不同土壤处理对黑麦草地上部吸收89 Sr 的影响
Fig. 1 　Effect of different treatments on uptake
of 89 Sr by ryegrass (above ground)
图 2 　不同土壤处理对百喜草地上部吸收89 Sr 的影响
Fig. 2 　Effect of different treatments on uptake
of 89 Sr by bahia grass (above ground)
在 3 次采样中 ,黑麦草对照组89 Sr 比活度平均值
分别是 310 kGy 组的 9618 % ,8519 %和 8115 % ;而百喜
草对照组 89 Sr 比活度平均值分别是 310 kGy 组的
7812 % ,9018 % 和 9018 %。对照组土壤与 310 kGy 组
的差异是多了内生菌根菌 ,由此表明内生菌根菌不同
程度地降低了两种草对89 Sr 的吸收。各种内生菌根菌
的根外菌丝体从土壤中吸收89 Sr 后 ,可能只将其中很
少的一部分转运至黑麦草根部 ,而贮存了大部分89 Sr ,
从而降低了根际89 Sr 浓度 ,使黑麦草根部对89 Sr 的吸收
343　4 期 土壤微生物对黑麦草和百喜草吸收89Sr 的影响
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以及向地上部分的转运减少。
有人用内生菌根菌 Glomus mosseae 和 Glomus
intraradices 分别接种百喜草 ,结果发现两种内生菌根
菌都促进了对百喜草对89 Sr 吸收[5 ] 。这与本试验结果
不同 ,其可能的原因是不同土壤中存在着不同种类的
内生菌根菌 ,而其在吸收、贮存以及向植物转运89 Sr 方
面存在差异。
214 　其他土壤微生物对黑麦草和百喜草吸收89 Sr 的
影响
在 3 次采样中 ,黑麦草 310 kGy 组89 Sr 比活度平均
值分别是 2510 kGy 组的 9511 % , 8712 % 和 8416 % ;而
百喜草 310 kGy 组89 Sr 比活度平均值分别是 2510 kGy
组的 8919 % ,7713 %和 9313 %。310 kGy 组土壤与 2510
kGy组的差异是多了除内生菌根菌以外的其他微生
物 ,由此可以认为其他土壤微生物同样也不同程度地
降低了两种草地上部分对89 Sr 的吸收。土壤的根际微
生物包括细菌和真菌都能吸收和贮存土壤中的痕量金
属离子[1 ] ,这种作用会降低植物根际89 Sr 的浓度 ,使两
种草根部对89 Sr 的吸收减少 ,从而降低了植物地上部
分89 Sr 的积累。另外 ,从 3 次采样中黑麦草和百喜草
的对照组、310 kGy 组和 25 kGy 组间89 Sr 比活度平均值
组的相互比较中可以看出 (见图 1、2) ,内生菌根菌和
其他土壤微生物对两种草地上部分89 Sr 吸收的影响程
度大致相当。
215 　黑麦草和百喜草对89 Sr 的富集作用
测定和校正后获得原始土壤样品的放射性比活
度 ,利用下式即可求得黑麦草和百喜草对89 Sr 的浓集
系数。
浓集系数 = 干草样的放射性比活度 (BqΠg)Π
干土壤样放射性比活度 (BqΠg)
经计算得结果如下 :黑麦草对89 Sr 的浓集系数在
113～315 之间 ,而百喜草对89 Sr 的浓集系数在 019～
212 之间 ;这说明两种草对89 Sr 都有较强的富集能力。
据报道 ,百喜草对90 Sr 的浓集系数在 215～311 之间[5 ] ,
这与本试验结果相近。
3 　结论
311 　在旱地赤红壤中 ,黑麦草和百喜草的根部较易与
内生菌根菌形成内生菌根。
312 　尽管内生菌根菌和其他土壤微生物对上述两种
草的地上部分生物量积累没有明显影响 ,但它们都不
同程度地降低了黑麦草和百喜草地上部分对89 Sr 的吸
收。
313 　黑麦草和百喜草对89 Sr 都有较强的富集能力 ,但
两种草对89 Sr 的吸收行为不同。
314 　对于不同内生菌根菌对植物吸收89 Sr 的影响及
作用机理有待于进一步研究 ,进而为放射性锶污染治
理提出切实可行的植物修复技术。
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