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Impacts of arbuscular mycorrhizae on plant uptake and phytoremediation of pyrene in soils

丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响


采用温室盆栽试验方法,研究了两种丛枝菌根真菌Glomus mosseae Glomus etunicatum对三叶草(Trifolium subterraneum L.)和辣椒(Capsicum annuum L.)修复芘污染土壤的影响。供试土样中芘初始浓度为0 ~ 75.18 mg/kg。结果表明,接种AMF可促进供试植物对土壤中芘的吸收,并且显著提高三叶草根的芘含量、根系富集系数、根和茎叶的芘积累量,但对辣椒根和茎叶芘含量、根系富集系数的影响不显著,这主要与植物的菌根侵染率和“菌根依赖度”不同有关。接种AMF土壤中芘的削减率高于普通植物修复,但植物吸收积累对修复的贡献率小于0.2%;因此推测,AM作用下良好的根际环境对土壤微生物数量和活性的提高、进而对土壤中芘降解的促进可能是菌根修复的主要机理。

Uptake of pyrene from soils by clover (Trifolium subterraneum L.) and capsicum (Capsicum annuum L.) in the presence of arbuscular mycorrhizae (AM) fungi was investigated using a greenhouse study. The impacts of AM on phytoremediation of soil pyrene contaminant were also elucidated. Two arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) including Glomus mosseae and Glomus etunicatum were experimented. The initial concentrations of pyrene in soils were 0–75.18 mg/kg. In 60 days, inoculation of AMF significantly enhanced the uptake of pyrene by clover from soils basing on the root concentrations, root concentration factors, and accumulated amounts of pyrene in root and shoot. However, no significant influence was observed for the inoculation of AMF on the uptake of pyrene by capsicum. This would be the results from the weaker mycorrhizal infection rate and Mycorrhizal Dependence (MD) for capsicum. Compared with phytoremediation, arbuscular mycorrhizal remediation (AMR) was more efficiency on soil pyrene contaminant reduction. In 60 days, 67.80%–92.40% of pyrene was degraded for AMR process. However, the accumulated amounts of pyrene by tested plants contributed less than 0.2% to the total degradation of pyrene in soils. In contrast, the enhanced microbial activities and consequently the increase of microbial degradation of pyrene in soils in the presence of AM should be the predominant mechanisms of AM bioremediation for soil pyrene contamination.


全 文 :收稿日期:!""#$%"$&" 接受日期:!""’$"($%)
基金项目:国家自然科学基金()"#"%"#&,!"###"&*,!"("#""+);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(,-./$"*$")+%);江苏省青年科技创新人
才基金(01!""*(%’,01!""#(’");教育部重点实验室开放课题(.2.3"#"&)资助。
作者简介:程兆霞(%+#+—),女,河北张家口人,硕士研究生,研究方向为污染土壤修复。/45:"!($’)&+*!"’,.67895::9;9!""*!""*<%*&= >?7
!通讯作者 /45:"!($’)&+(!&’,.67895:@8?:8A;B4A@A
丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响
程兆霞%,凌婉婷%,!,高彦征%!,王经洁%
(%南京农业大学资源与环境科学学院,南京 !%""+(;
! 污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州 &%""!+)
摘要:采用温室盆栽试验方法,研究了两种丛枝菌根真菌 !"#$%& $#&&’(’ 和 !"#$%& ’)%*+,()%$ 对三叶草( -.+/#"+%$
&%0)’..(*’%$ F=)和辣椒(1(2&+,%$ (**%%$ F=)修复芘污染土壤的影响。供试土样中芘初始浓度为 "!#(G%’ 7@ H I@。
结果表明,接种 JKL可促进供试植物对土壤中芘的吸收,并且显著提高三叶草根的芘含量、根系富集系数、根和茎
叶的芘积累量,但对辣椒根和茎叶芘含量、根系富集系数的影响不显著,这主要与植物的菌根侵染率和“菌根依赖
度”不同有关。接种 JKL土壤中芘的削减率高于普通植物修复,但植物吸收积累对修复的贡献率小于 "G!M;因此
推测,JK作用下良好的根际环境有利于土壤微生物数量和活性的提高,进而对土壤中芘降解的促进可能是菌根
修复的主要机理。
关键词:丛枝菌根;多环芳烃;植物吸收;土壤;菌根修复
中国分类号:N%()G& 文献标识码:J 文章编号:%""’$("(O(!""’)"*$%%#’$"’
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植物营养与肥料学报 !""’,%)(*):%%#’$%%’(
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
c58AU ,DU\9U9?A 8AE L4\U959;4\ N>94A>4
当前,土壤有机污染问题比较普遍。其中的多
环芳烃(!"#$)等有机污染物大多具有“三致”效应,
易在土壤中持留,严重威胁着农产品的安全和人类
健康。据知,在我国污灌土壤中以苯并[%]芘为代表
的 !"#$含量可高达 &’’’!())) *+ , -+[.]。如何修
复 !"#$等有机污染土壤已成为国内外环境科学领
域研究的一个热点[./’]。
近年来,植物修复有机污染土壤很受重视,已取
得一些共识性研究结果[’/0]。与无植物对照相比,植
物修复效率高,主要是植物促进了土壤微生物等对
污染物的降解作用;根际土体的比例以及根际微生
物的数量和活性将决定植物修复的效率[1/..]。近些
年来,研究者为解决植物修复中存在的一些问题,将
菌根应用到修复之中。菌根修复技术能针对性地克
服植物修复土壤有机污染的不足,它综合利用土壤
中的微生物、植物和菌根真菌及其相互作用的根际
和菌(丝)际环境,来有效降解土壤中的有机污染
物[0]。一方面,菌根通过外延菌丝大大提高了与土
体的接触。据报道,外延菌丝与土体的接触面积可
超过 2)) 3&[(],松树幼苗接种菌根真菌后,菌丝的长
度甚至超过根长的 4)))倍。另一方面,菌根和菌丝
周围特殊的土体条件为微生物生长和繁殖提供了良
好环境。据知,树木每克外生菌根(鲜重)能分别支
持 .)1 和 .)& 的好氧细菌和酵母,菌根根际微生物
的数量要比周围土体高 .)))倍[0]。菌根条件下,扩
大的与土体的接触面积和数量众多的微生物,为菌
根修复土壤有机污染提供了良好基础。作为土壤修
复中一个新的生长点,菌根修复有望成为面源有机
污染土壤治理的一种最有前途的修复途径。近几年
来,该研究领域开始受到关注,但从国内外已有的资
料来看,菌根修复的研究多集中于外生菌根及重金
属类污染物[.&]。
相对于外生菌根,利用丛枝菌根("5)来修复土
壤有机污染的研究还很少。丛枝菌根真菌("56)能
与绝大多数植物共生,在自然界中分布广泛[.2];它
的根外菌丝能向土壤中广泛伸缩,形成根外菌丝网,
有利于吸收土壤中的矿质养分,并在根际生态系统
中起着多种作用。许多研究表明,"5 在促进植物
吸收水分、磷和其他营养元素,改善土壤质地,提高
土壤结构性等方面作用显著[.2/.0]。应用 "5修复重
金属污染土壤的研究已有报道[.&,.1];但能否利用
"5来修复土壤 !"#$等有机物污染,仍需要大量试
验证实。
本文以芘为 !"#$ 代表物,采用温室盆栽试验
方法,研究丛枝菌根对植物吸收及修复 !"#$污染
土壤的影响,试图为经济高效的 "5修复技术的确
立、保障农产品安全等提供基础依据。
! 材料与方法
!"! 试验材料
芘购自北京化学试剂公司,纯度 7 849;二氯
甲烷、正己烷、丙酮、无水硫酸钠、层析用硅胶(&))
!2)) 目)均为分析纯;甲醇为色谱纯。主要仪器:
:;/2))<=医用数控超声波清洗器、旋转浓缩蒸发
仪、台式高速冷冻离心机、超低温冰箱、高效液相色
谱仪等。
供试植物:三叶草( !"#$%&#’( )’*+,""-.,’( >?)、
辣椒(/-0)#1’( -..’’( >?)。
供试丛枝菌根真菌:摩西球囊霉菌 2&%(’)
(%)),-,("56.)、幼套球囊霉菌 2&%(’) ,+’.#1-+’(
("56&),购自北京市农林科学院植物营养与资源研
究所“中国丛枝菌根真菌种质资源库(@AB)”。
供试土样:采自南京市江宁,为旱作水稻土表
层,其 C#值为 1D)&,有机质含量 &’D. + , -+,砂粒、粉
粒和粘粒含量分别为 .2D’9、1.D89和 &’D(9。土
样采集后风干,过 & 33筛,备用。
试验用沙为河砂,水洗后过 & 33筛,晾干后备
用。
!"# 试验方法
配制不同浓度芘的丙酮溶液,均匀加入一系列
上述土样中。待丙酮完全挥发后,用未污染土壤稀
释,多次搅拌,充分混匀,制得芘含量不同的污染土
样。将该土样与河砂按 2 E.充分混匀,待装盆备用。
测得最后各土样中芘的含量分别为 1D)&、&)D8.、
28D2.、0&D1’、(0D.4 3+ , -+,分别标号为 F.、F&、F2、F’、
F0,未加芘的土样设为对照,标号为 F)。
称取最后制备的土样 &0) + 于盆钵中,然后称
取菌剂 &) +均匀覆于上面,最后再覆 .)) +制备好
的土样,加水至 0)9最大持水量,静置过夜。供试
植物催芽后播于盆钵中,出苗一周左右进行间苗,留
苗 1株 ,盆,同时做不加菌对照,各处理 2 个重复。
定期浇水,土壤水分维持在最大持水量的 0)9。1)
天后采样,植物根和茎叶采集后,用蒸馏水充分淋
洗,再用滤纸吸干植物表面的水分后,放入 / &)G低
温冰箱中保存;植物采集后,将土样充分混匀,过
)D4033筛后装入密封袋,放入 / &)G低温冰箱保
存,待分析。
8(..1期 程兆霞,等:丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响
!"# 样品提取及分析方法
!)侵染率测定采用曲利苯蓝染色法[!"]。
#)土壤样品中芘的提取:取 # $ 土壤于 #" %&
玻璃离心管中,加入 # $无水硫酸钠,充分混匀;加
入 !’ %& 二氯甲烷溶液,盖紧后,超声萃取 ! ( ;
#’’’ ) * %+,下离心 !’ %+,,取 - %&上清液过 # $硅胶
柱,用 !! %& !.!的二氯甲烷和正己烷溶液洗脱;洗
脱液收集后 /’0下浓缩至干,用甲醇定容至 # %&,
过 ’1##!%孔径滤膜后进行 23&4分析。
-)植物样品中芘的提取:植物样品粉碎后、混
匀。取一定量上述制备的植物样品于 #" %&玻璃离
心管中,用 -’ %& !.!的二氯甲烷和正己烷溶液分 -
次,每次 !’ %&超声萃取 -’ %+,;将萃取液收集于
"’ %&圆底烧瓶中;/’0下浓缩至干,用正己烷定容
至 # %&;取 ! %&过 # $硅胶柱,用 !! %& !.!的二氯
甲烷和正己烷溶液洗脱,洗脱液收集后 /’0下浓缩
至干,用甲醇定容至 # %&,过 ’1##!%孔径滤膜后进
行 23&4分析。
/)根系富集系数(5667 86,89,7):7+6, ;:876)<,
54=<):是植物根中污染物含量(4植物)与土壤中污
染物浓度(4土壤)的比值,计算公式为:
54= > 4植物 * 4土壤
数据处理:采用 ?@89A、B3BB统计软件对试验结
果进行统计分析。
$ 结果与分析
$"! %&’侵染率
在芘污染土壤中,CD=对三叶草的侵染状况良
好。除个别处理外,随土壤施芘量的增加,接种处理
的菌根侵染率并未显著降低(图 !)。E’ F 后,在无
芘污染的对照土样(B’)中,CD=!和 CD=#对三叶草
根的侵染率分别为(E#1G# H ’1!/)I和("J1J’ H
’1!#)I。污染土样(B!!B")中,两种 CD=对三叶
草的侵染率分别为 /"1#!I!E!1GKI和 "#1#’I!
"E1/!I。
与三叶草相比,CD=!和 CD=#对辣椒的侵染率
略低(图 !)。在 B/和 B"土样中,CD=!对辣椒的侵
染率分别为 /G1!#I和 #/1G’I,CD=# 的侵染率则
分别为 /#1G#I和 -/1J’I。这可能是由于三叶草
的根系比辣椒发达,且两种 CD=均与三叶草的亲合
能力强。丛枝菌根真菌和宿主植物之间存在双向选
择关系,在相同的条件下不同宿主植物对同一 CD=
的依赖性存在差异。
图 ! () * 后两种植物在不同处理下的菌根侵染率
’+,-! &./0112+345 +678/9+06 1498 07 !"#$%&#’( )’*+,""-.,’( :- 46* /-0)#1’( -..’’( :- 47981 () *4.;
$"$ 植物生物量
当土壤中芘浓度较低时(如 B!、B#),供试植物
根和茎叶的生物量与对照植物(生长于 B’)相比没
有显著差异;但当污染强度较高时(如 B-!B"),根
和茎叶的生物量则显著低于对照(! L ’1’"),且随
着污染强度的提高,生物量趋于减小(图 #)。接种
CD=的植物长势好于未接种的植物,但除生物量有
所差异外,生长于污染土壤的植物长势良好,并未观
察到其他表观毒害或胁迫效应。
’G!! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !/卷
图 ! "# $后不同处理的两种植物的生物量
%&’(! )**+, -.$ ,/**+, 0&*1-,, *2 !"#$%&#’( )’*+,""-.,’( 3( -.$ /-0)#1’( -..’’( 3( -2+45 "# $-6,
!78 9:对植物吸收芘的影响
!"#"$ 植物的芘含量 总体来看,随着土壤中芘浓
度的提高,植物根系的芘含量均趋于增大。由表 $
可知,接种 %&’使三叶草根系的芘含量明显提高,
高污染土样更为明显。($!() 土样中,未接种 %&’
的三叶草根系的芘含量由 *"+! ,- . /- 增至 +!"#0
,- . /-,接种 %&’$的根系芘含量由 *"0! ,- . /-增至
10"$2 ,- . /-,接种 %&’! 的根系芘含量由 *"31
,- . /- 增至 2*"10 ,- . /-。在 (+和 ()两种高芘浓度
土壤中,接种 %&’$后,三叶草根系的芘含量分别比
对照提高 $$)"!$4和 $*#"+34;接种 %&’!则分别
比对照提高 $##"#$4和 $$+"+24。
接种 %&’对辣椒的影响不显著(表 !),在 (+和
()两种高芘浓度土样中,接种 %&’$的辣椒根系的
芘含量分别为 $"!2 ,- . /-和 +"21 ,- . /-,接种 %&’!
的辣椒根系的芘含量则为 !"!# ,- . /- 和 0"#!
,- . /-。接种 %&’后,土样 ()中辣椒根系的芘含量
略有提高,但并没有表现出显著的差异。
表 ; 三叶草根和茎叶的芘含量(1’ < =’)
>-0?4 ; @*.A4.+5-+&*., *2 B654.4 &. 5**+ -.$ ,/**+ *2 !"#$%&#’( )’*+,""-.,’( 3( -2+45 "# $-6,
处理
56789,7:9;
土壤 (<=>;
($ (! (# (+ ()
根 ?<<9;
@A *")!(*"$$) *"+!(*"!*) *"+#(*"!+) $!"+#(!"0*) +!"#0(3")2)
%&’$ *"2$(*")*) *"0+(*"+)) *"0!(*"#3) !0"3)(+"#0) 10"$2(!"*!)
%&’! $")$($"!0) *"31(*"*+) $"!+(*"3#) !2"**($$"*1) 2*"10(!2"00)
茎叶 (B<<9;
@A *"*2(*"*2) *"*0(*"*)) — $"$0(*"21) *"3!(*"#2)
%&’$ *"*3(*"*0) *"$$(*"*1) *"*1(*"*!) $"#)($"$)) $"$#(*"+*)
%&’! — *"$$(*"$*) *"$0(*"$+) $"*2(*"00) $"2#($"+3)
注(C<97):括号内的数字为标准差,下同 D898 =: E68F/79 867 ;98:G86G G7H=89=<:I 5B7 ;8,7 E7>$1$$0期 程兆霞,等:丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响
造成三叶草和辣椒两种植物对根系芘含量差异
的原因可能有以下两个方面:一是三叶草根系为须
根系,与丛枝菌根真菌的亲合能力强,侵染率高。二
是两种植物的“菌根依赖度”[!"#$%%&’()* +,-,./
0,.#,,!+;!+(1)2菌根植株干重 3非菌根植株干
重 4 566]不同。研究表明,不同属、种植物对菌根的
依赖性不同[57]。三叶草的 !+最大可达 8661;而
辣椒的 !+则较小。!+大的三叶草对菌根的依赖
性强,菌根存在时对其影响也大。因此,在丛枝菌根
修复中,选取 !+大的植物,有望达到更好的修复效
果。
不同植物根系的芘含量相差很大,供试三叶草
根系的芘含量显著高于辣椒。如 96 0 后,土样 :7
中接种 ;!<=的三叶草和辣椒根系的芘含量。分别
为 >6?@9 AB 3 CB和 9?D= AB 3 CB。高彦征等[@]研究了
植物对 E;FG的吸收作用,得出根中 E;FG含量与根
脂肪含量显著正相关,而与根含水量关系不显著。
本实验中,测定了辣椒和三叶草根的脂肪含量,分别
为 6?5771和 6?@6H1,与根的芘含量成正比。
两种植物茎叶的芘含量明显低于根系(表 5、表
=)。如 96 0 后,土样 :7 在不接种和接种 ;!<5、
;!<=时三叶草茎叶的芘含量分别为 6?H=、5?5D 和
5?>D AB 3 CB,远小于其对应根系的芘含量;辣椒茎叶
的芘含量为 6?78、6?D=和 6?6@ AB 3 CB,相应根系的芘
含量则为 8?77、8?>@和 9?D= AB 3 CB。随着土壤芘浓
度的提高,三叶草茎叶中芘含量的变化趋势不明显,
而辣椒茎叶的芘含量则略有降低。接种 ;!<对三
叶草茎叶芘含量的影响不显著;但与不接种对照相
比,接种 ;!<的辣椒茎叶的芘含量则略有减小。
表 ! 辣椒根和茎叶的芘含量("# $ %#)
&’()* ! +,-.*-/0’/1,-2 ,3 450*-* 1- 0,,/ ’-6 27,,/ ,3
!"#$%&’( "))’’( 89 ’3/*0 :; 6’52
处理 土样 :$’*G
I%,)JA,.JG :8 :7
根 K$$JG
LM =?98(6?8D) 8?77(5?77)
;!<5 5?=>(6?DH) 8?>@(5?8>)
;!<= =?=D(5?D@) 9?D=(8?66)
茎叶 :&$$JG
LM 5?D6(5?6>) 6?78(6?65)
;!<5 6?==(6?57) 6?D=(6?=@)
;!<= 6?=6(6?5H) 6?6@(6?66)
=?D?= 植物根系富集系数 接种 ;!<使得三叶草
对土壤中芘的根系富集系数增大,但对辣椒根系富
集系数的影响不显著。从表 D 可以看出,接种
;!<5、;!<=的处理中,三叶草根系富集系数分别比
不接种对照高 7=?6=1! @7?@D1 和 7@?@>1!
5D5?@71。显然,接种 ;!<提高了三叶草对土壤中
芘的富集能力。另外,结果还表明,相同试验条件
下,接种 ;!<与否,三叶草对土壤中芘的根系富集
系数均大于辣椒;其原因可能是由于三叶草根脂肪
含量高于辣椒,对土壤芘的富集能力更强。
表 < 芘的根系富集系数
&’()* < =,,/ .,-.*-/0’/1,- 3’./,02 ,3 450*-*
植物 处理 土样 :$’*G
E*).JG I%,)J N :8 :7
三叶草 LM D?96(5?8>) =?8@(5?68)
!"#$%&#’( ;!<5 9?9>(=?5H) D?HH(6?>9)
)’*+,""-.,’( ON ;!<= 7?H=(5?58) 7?H7(=?HD)
辣椒 LM 6?8D(6?==) 6?=H(6?55)
/-0)#1’( ;!<5 6?5>(6?6>) 6?=7(6?67)
-..’’( ON ;!<= 6?85(6?5>) 6?=H(6?6@)
=?D?D 植物的芘积累量 植物本身可吸收积累土
壤中的 E;FG。三叶草根系和茎叶对芘的积累量随
土壤污染强度的增大而提高(表 8)。接种 ;!<可促
进供试植物对土壤中芘的积累。由表 8可以看出,
接种 ;!< 增加了三叶草根系和茎叶的芘积累量。
从土样 :5到 :7,未接种 ;!<时三叶草根系的芘积
累量分别为 6?8>8、6?98D、6?5@5、=?956、5@?98=
!B 3盆;接种 ;!<5时根系的芘积累量比无 ;!<对
照提高了 99?8@1!D6>?>91;接种 ;!<=时根积累
量则提高了 >7?661!8D7?6=1。另外,;!<= 对三
叶草根系和茎叶芘含量的影响强于 ;!<5。辣椒根
系对土壤中芘的积累量也随土壤中芘浓度的提高而
增大(表 7),但茎叶对芘的积累量则略有降低,这与
其茎叶芘含量的变化规律一致。接种两种 ;!<,辣
椒根系的芘积累量也有所增加,但对辣椒茎叶的芘
积累量影响不明显。
!>? 植物吸收对 @A修复的贡献
接种 ;!< 可降低污染土壤中芘的残留浓度。
由图 D 可见,土壤中芘起始浓度为 9?6=! H7?5@
AB 3 CB时,接种 ;!<5、;!<=的处理中土壤芘残留浓
度均显著小于无 ;!< 对照,分别比对照低 7?D61
! 7@?771和 5=?D61!95?681。
=@55 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 58卷
表 ! 三叶草根和茎叶对芘的积累量(!" # $%&)
’()*+ ! ,--./.*(&+0 (/%.1&2 %3 $45+1+ )4 5%%& (10 26%%& %3 !"#$%&#’( )’*+,""-.,’( 78
处理 土样 !"#$%
&’()*+(,*% !- !. !/ !0 !1
根 2""*%
34 56070(56.85) 5690/(565:0) 56-:-(56-.1) .69-5(56855) -:690.(06/-5)
;<=- -6-.5(569-1) 568./(56-0-) 16-0.(56109) -5685-(-6775) /-65//(-061.-)
;<=. .6901(-6.//) 5691-(56-8/) 561-9(56.55) --69-8(16:/-) /96/01(-760-/)
茎叶 !>""*%
34 56591(56595) 565./(565.5) 56508(565.0) 56551(5655/) 56/.8(56-9/)
;<=- 5651-(565.5) 5657:(56515) 56595(565-1) 565.9(565-:) 56911(56-7/)
;<=. 5651-(565.5) 56--:(56571) 56-.5(565:5) 560.8(56577) -6-1:(5610/)
表 9 辣椒对芘的积累量(!" # $%&)
’()*+ 9 ,--./.*(&+0 (/%.1&2 %3 $45+1+ )4
/-0)#1’( -..’’( 78
处理 土样 !"#$%
&’()*+(,*% !0 !1
根中积累量 ?@’(,( )AAB+C #, ’""*%
34 56-/1(5658.) 568.:(56.18)
;<=- -6.:0(56-55) -6070(560-1)
;<=. 5611:(56/.9) -6.90(568:8)
茎叶中积累量 ?@’(,( )AAB+C #, %>""*%
34 -6-79(567:-) 56/8:(56-8/)
;<=- 56.07(565/1) 56-1:(56..7)
;<=. 56-5.(565:5) 5658/(56590)
95 D 后,接种 ;<= 土样中芘的降解率为
986:5E!7.605E,;<可提高污染土壤中芘的降解
率。以种植三叶草的 !0 和 !1 土样为例,由图 / 和
表 9可见,95 D后接种 ;<=-的处理中芘的残留浓
度为 0655 +F G HF 和 ..6:8+F G HF,降解率为 7.605E
和 9761:E;接种 ;<=. 的处理中芘的残留浓度为
1658 +F G HF 和 -16:-+F G HF,降解率为 756/9E 和
8:678E;而有植物但不接种 ;<=的对照土壤中芘
的残留浓度为 7691 +F G HF和 /06--+F G HF。显然,接
种供试 ;<=促进了土壤中芘的降解,降解率提高了
:697E!.06/0E。辣椒与三叶草具有相似的规律
性。
/环以上高分子量的 ?;I%(如芘)一般在土壤
中难于降解、易持留,可长期危害农产品安全和人类
健康。如何强化这类 ?;I%在土壤中的降解一直受
到研究者的关注。J",(’等[-8]采用三叶草和黑麦草
为宿主植物,研究了其对两种工业污染土壤的修复
作用,发现接种 ;<=后,?;I% 降解率有较大提高。
本文研究结果表明,供试 ;<=可促进土壤中 ?;I%
图 : 不同污染强度下接种与不接种 ,;<
对土壤中芘残留的影响
<="8: >33+-&2 %3 =1%-.*(&=%1 ?=&6 ,; 3.1"= %1 &6+
5+2=0.(* -%1-+1&5(&=%12 %3 $45+1+ =1 2%=*2 ?=&6
0=33+5+1& -%1&(/=1(&=%1 *+@+*2
的降解,与植物修复相比,接种 ;< 的修复效率更
高;但 ;<的修复机制有待阐释。
接种 ;<=-、;<=. 后,三叶草积累芘的量对土
壤中芘降解的贡献率分别为 5659/E!56-8/E和
56580E!56-:5E,辣椒积累量对 ;<修复的贡献率
则小于 565-E。已有不少研究证实[0],植物吸收积
累对修复土壤中 ?;I%的贡献率很小。本实验结果
表明,尽管 ;<可提高供试植物对土壤中芘的吸收
和积累作用,但植物积累量占土壤中芘总降解量的
比例均小于 56.E。显然,植物积累并不是 ;<修复
土壤芘污染的主导机制。
;<作用下良好的根际和菌际环境提高了土壤
微生物对污染物的降解作用,这可能是 ;<修复的
主要机理。另外,已证实,土壤中某些真菌(如白腐
真菌)自身可降解 ?;I%[.]。最近,也有资料表明,
;<=也可将污染物作为自身的碳源进行吸收、代
谢、转化或固定,从而减低污染风险。K)%L)’等[-:]
/:--9期 程兆霞,等:丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响
表 ! 植物积累对 "#修复土壤芘的贡献率
$%&’( ! )*+,-.&/,.*+ *0 1’%+, %22/3/’%,.*+ *0 14-(+( ,* "#5-(3(6.%,.*+
植物
!"#$%&
土样
’()"&
处理 *+,#%-,$%&
./01 ./02
芘降解率(3)
4,5+#6#%)($ +#%)( *
(3)
芘降解率(3)
4,5+#6#%)($ +#%)( *
(3)
三叶草 ’7 8297:(:9:;) :9:<;(:9:12) 8:9;<(:9:7) :9:=7(:9:;>)
!"#$%&#’( )’*+,""-.,’( ?@ ’> <89>A(:9:7) :91=;(:9112) =A98=(:91;) :91A:(:9:8>)
辣椒 ’7 A<9A7(:9:8) :9:1:(:9::>) A89>=(:9:2) :9::7(:9::2)
/-0)#1’( -..’’( ?@ ’> =;9=2(:9:>) :9::8(:9::2) <=9A:(:91;) :9::=(:9::7)
注(B(%,):*为植物积累对土壤中芘降解的贡献率。* )& %C, +#%)( (D E"#$% #FFG-G"#%,6 #-(G$%& (D EH+,$, %( %C, %(%#" 6,5+#6,6IEH+,$, )$ &()"&@
发现,./0孢子可直接从土壤中吸收 !.J&(菲),并
通过生物固定将其累积在孢子里;但 ./0对 !.J&
的直接降解很少。目前,由于体系复杂、难于操作、
且分离技术受限,./0直接降解对 ./修复土壤有
机污染的贡献仍难于定量计算。
7 结论
1)接种 ./0可促进供试植物对土壤中芘的吸
收。<: 6 后,接种 ./01( 2&%(’) (%)),-,)和 ./02
(2&%(’) ,+’.#1-+’()的三叶草根的芘含量、根系富集
系数、根和茎叶的芘积累量均显著提高;但接种这
两种 ./0对辣椒根和茎叶的芘含量、根系富集系数
的影响不显著。这主要与该两种作物的菌根侵染率
和“菌根依赖度”不同有关。
2)与植物修复相比,./ 修复芘污染土壤的效
率更高。<: 6后,接种 ./0的土样中芘的降解率达
<=9A:3!8297:3,比未接种 ./0土样中芘的降解
率提高了 A9<83!279;73。但供试试验条件下,辣
椒和三叶草吸收积累对 ./修复土壤芘污染的贡献
率小于 :923。由此推测,./作用下良好的根际和
菌际环境,提高了土壤微生物数量和活性,从而促进
土壤中芘的降解,这可能是 ./修复的主要机理。
参 考 文 献:
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