根系分泌物及其在修复多环芳烃污染土壤中的应用

修复被多环芳烃污染的土壤是目前环境和生态领域的一个前沿课题,植物修复是一种经济廉价、可操作性强、美化景观的绿色技术,而根系分泌物在植物修复污染土壤过程中有着重要的意义。总结了近年来国内外植物根系分泌物研究的主要成果,系统介绍了根系分泌物的定义、组成、影响因素及其收集和分离纯化方法,综述了近年来根系分泌物在植物修复技术中的应用情况,以期为进一步开展多环芳烃污染土壤植物修复研究提供实践参考和理论依据。     

2种城市绿化树种根系分泌物对芘胁迫的响应

为分析不同浓度芘胁迫下植物根系分泌物的变化情况,进一步研究多环芳烃污染环境的植物修复机理提供科学理论和参考。选取栾树、樟树为试验对象,测定在不同芘浓度胁迫下(L_0:0 mg/kg;L_1:500 mg/kg;L_2:2 000 mg/kg)两种树种的根系分泌物的组成成分、总碳、总氮含量及根系活力吸收面积、磷酸酶活性吸收面积及其生长形态。结果表明:不同浓度芘胁迫下,2种绿化树种根系分泌物种类均发生明显变化,栾树根系分泌物中检测到化合物种类顺序为:L_1(20种) L_2(19种) L_0(15种);樟树根系分泌物中检测到化合物种类顺序为:L_1(14种) L_2(9种) L_0(7种)。不同浓度的芘胁迫改变了植物根系的活性吸收能力,且低浓度的胁迫可以促进植物的生长。本研究可为城市绿化树种去除土壤中的多环芳烃提供科学参考。     

根与凋落物对樟树人工林土壤呼吸的影响

采用LI-8100开路式土壤C通量测定系统,对湖南省森林植物园10~20年樟树人工林土壤呼吸速率进行了为期1年的观测。结果表明:土壤呼吸CO2排放速率最大值在7月、8月,最小值出现在2月和3月,表现出单峰曲线的月动态变化趋势。对照、去除凋落物及去根3种处理的土壤呼吸速率范围分别为0.39～9.34、0.29～5.77、0.43～6.22μmol/m2·s,年均土壤呼吸速率分别为3.351、2.145和2.154μmol/m·2s。采用双因素关系模型(Rs=aebtWc),结果优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素关系模型;土壤温度和湿度共同解释了2010年不同处理方式土壤呼吸速率季节变化的95.2%～97.6%。对照、去根及去除凋落物处理的土壤呼吸Q10值分别为1.998、1.744、1.815,证明了根及凋落物对森林土壤呼吸起着一定的影响作用。     

4种绿化树种根系分泌物中的化学成分分析

【目的】研究我国南方4种常见绿化树种根系分泌物组分及各组分含量的差异,为城市绿化树种的选择和污染土壤的植物修复与治理提供研究数据。【方法】选取栾树(Koelreuteria paniculata)、紫玉兰(Magnolia liliiflora)、樟树(Cinnamomum camphora)、桂花(Osmanthus fragrans)4种常用绿化树种为试验材料,对其根系分泌物进行GC-MS分析,同时对根系分泌物中的总碳(TC)和总氮(TN)质量浓度进行测定。【结果】植物根系分泌物中检测到的成分数量依次为紫玉兰(35种)、桂花(16种)、栾树(15种)、樟树(7种),4种绿化树种根系分泌物成分主要包括烷烃、苯酚、烯烃、醛、酯、酮、醚、呋喃、胺肟、吡啶、咔唑、喹啉、有机酸、氨基酸等(按类型分),相对含量较高的为酚醛和烷烃类,其中栾树、紫玉兰、樟树、桂花根系分泌物中酚醛类相对含量分别为20.22%,13.61%,41.94%和42.07%,烷烃类相对含量分别为56.65%,7.77%,37.29%和33.13%。有5种化合物(二十烷、二十三烷、2,2′-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基)苯酚、3-羧胺吡啶-N-(2-三氟甲苯基)胺肟、8-羟基-2-甲醛喹啉)在4种绿化树种的根系分泌物中均可检测到;有2种化合物(二十一烷、二十四烷)在栾树、紫玉兰、桂花根系分泌物中均可检测到;顺-14-二十九烯烃在栾树、樟树、桂花根系分泌物中均可检测到。4种绿化树种根系分泌物中TC质量浓度依次为:栾树(28.78mg/L)紫玉兰(24.15mg/L)桂花(8.58 mg/L)樟树(7.98 mg/L);TN质量浓度依次为:栾树(6.65 mg/L)樟树(5.55mg/L)紫玉兰(0.98mg/L)桂花(0.76mg/L)。【结论】不同绿化树种根系分泌物中化合物种类及类型存在差异。