根系分泌物对土壤重金属活化及其机理研究进展

植物通过调节根分泌物的组成来改变根际状态以适应外界环境。在重金属胁迫下,植物根系分泌物种类和量会发生显著变化。根系分泌物可通过溶解、螯合、还原等作用活化土壤重金属,提高重金属的植物有效性,或固定和钝化重金属,降低重金属的移动性。文章就根系分泌物对土壤重金属形态、有效性及其在重金属吸附解吸中的作用,根系分泌物活化土壤重金属的影响因素等国内外研究进展作了综述,并对该领域今后的研究方向进行了探讨。     

生物有机肥对香蕉枯萎病及根系分泌物的影响

生物有机肥通过调节微生物群落多样性来改善土壤生态环境,而根际微生物生态环境变化取决于根系分泌物的种类和数量.研究通过盆栽试验和离位溶液培养法研究了生物有机肥对香蕉枯萎病及香蕉根系分泌物的影响.结果表明,生物有机肥对香蕉枯萎病的防病效果高于有机肥和不施肥处理,生物有机肥和有机肥防病效果分别达到55.4%和28.5%;香蕉根系分泌物中低分子量有机酸包括草酸、苹果酸和反丁烯二酸,以草酸为主,ρ(草酸)占ρ(有机酸总量)的百分比为83.6%~93.0%;生物有机肥比有机肥更显著降低香蕉根系分泌物中ρ(苹果酸)、ρ(反丁烯二酸)和ρ(有机酸总量),不同处理处理根系分泌物的ρ(有机酸)依次为:有机肥>生物有机肥>不施肥;生物有机肥处理的氨基酸种类和质量浓度最大,有机肥次之,生物有机肥处理中根系分泌物的ρ(γ-氨基丁酸)、ρ(β-丙氨酸)、ρ(a-氨基丁酸)、ρ(谷氨酸)、ρ(天冬氨酸)和ρ(磷酸丝氨酸)均显著高于有机肥和不施肥处理;生物有机肥处理的主要氨基酸[各氨基酸质量浓度占ρ(氨基酸总量)的百分比大于5%]有磷酸丝氨酸、苏氨酸、γ-氨基丁酸、乙醇氨和肌肽,其中ρ(磷酸丝氨酸)和ρ(γ-氨基丁酸)显著高于不施肥和有机肥处理;香蕉枯萎病病情指数与ρ(磷酸丝氨酸)、ρ(丝氨酸)、ρ(异亮氨酸)呈显著负相关,相关系数分别为-0.99、-0.98和-0.95,与ρ(鹅肌肽)呈极显著正相关,相关系数为1.00.生物有机肥降低了根系分泌物中有机酸的质量浓度,增加了氨基酸的种类和质量浓度,且香蕉枯萎病病情指数与根系分泌物中一些氨基酸质量浓度存在显著相关性,这可能是生物有机肥在香蕉枯萎病防治中起作用的原因之一.     

植物根系分泌物分析及对湿地微生物群落的影响研究

植物是人工湿地的重要组成部分,其通过根系分泌物对湿地中的微生物群落结构产生影响。本研究分析了美人蕉（Canna indica）、茭白（Zizania caduciflora）、千屈菜（Lythrum salicaria Linn）等3种湿地植物的根系分泌能力及分泌物组成。3种植物的根系分泌物主要组成物质相似,均含有小分子有机酸、酚类、芳香族蛋白质,但各组成比例有所差异。分泌能力则随生长周期持续下降,千屈菜的分泌能力远强于美人蕉和茭白。本研究利用醌指纹研究人工湿地中微生物群落结构,结果发现不同湿地植物对湿地中微生物的组成和多样性产生显著影响。     

磷胁迫对高原湿地浮水植物大藻根系分泌物的影响

目前湿地水体富营养化越来越严重,其自净能力逐渐下降.通过研究湿地典型浮水植物大薸根系分泌物在磷胁迫下的适应机制,以期为高原湿地污染修复的根际调控措施提供科学依据.实验采用营养液水培方式,研究不同磷浓度胁迫对大薸根系分泌物的影响.结果表明,大薸根系分泌物主要有烷烃、酯、醇、胺、苯和酸类化合物,无磷处理分泌物中烷烃类、酸类和胺类的相对含量较大,分别占总检出面积的41.02%、24.74%和12.11%,其中三类化合物中分泌量最多的物质分别为环戊硅氧烷8.47%,邻苯二甲酸20%,萘胺6.39%;在磷胁迫下,大薸根系分泌物的种类和对应的相对含量差异较大且分泌物的种类逐渐减少,其中邻苯二甲酸的含量在每一种胁迫条件下相对含量均较高;磷胁迫下的大薸根系分泌物有机酸总的相对含量均高于无磷胁迫状态,且随着磷浓度的增加,有机酸的种类和相对含量减少;邻苯二甲酸、苯二羧酸和环己硅氧烷在6种磷胁迫下的根系分泌物中相对含量显著差异且随着磷浓度的增加均出现先增加后减少的变化趋势;磷胁迫浓度与邻苯二甲酸间有极显著的负相关关系,与苯二羧酸存在显著的负相关关系,其中邻苯二甲酸与苯二羧酸间存在极显著的正相关关系.本研究表明磷胁迫下大薸根系增加邻苯二甲酸的分泌是响应环境胁迫的一种重要机制.     

芘对玉米根系分泌氨基酸的影响

植物根系释放分泌物是根际修复土壤多环芳烃污染的重要机制之一,但对于多环芳烃污染下根系分泌物的研究很少.以玉米Zea mays L.为供试材料,通过土培培养试验方式研究了在多环芳烃芘处理下,玉米根系分泌氨基酸的变化.结果表明,种植玉米2 1 d后,低质量分数芘(75 mg·kg-1)处理和高质量分数芘(600 mg·kg-1)处理种植玉米土壤芘的去除率分别为36.0%和28.2%.氨基酸分泌总量随着芘胁迫的加强显著增多,低质量分数芘处理和高质量分数芘处理下氨基酸分泌总量分别是无芘胁迫处理下的1.25倍和5.12倍.不同芘质量分数处理下玉米根系分泌的氨基酸的种类和数量的变化情况不相同.     

菲对黑麦草根系几种低分子量分泌物的影响

有机污染的植物修复过程与植物根系分泌密切相关,近年来,对于持久性有机污染多环芳烃的植物修复研究得到了很大发展,但对于多环芳烃污染下植物根系分泌物的研究很少.该实验以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为供试材料,以营养液栽培方式研究了在多环芳烃菲处理下,黑麦草根系对几种低分子量有机物的分泌情况.研究结果显示,黑麦草根系分泌有机酸、总糖以及氨基酸的量都随菲质量浓度的上升而变化.黑麦草根系分泌的低分子有机酸主要为草酸,在菲处理下,低分子有机酸的组成无明显变化,但含量随菲质量浓度上升而提高(由对照时的2.33 mg·g-1 FW升高至8 mg·L-1时的4.75 mg·g-1 FW);总糖和氨基酸含量均随菲质量浓度上升出现先升高后下降的趋势,但是最高值出现的菲质量浓度不同,从含量上来看,有机酸是黑麦草根系低分子量分泌物的主要部分.结合其它研究结果分析,植物分泌的有机酸可能在加速多环芳烃清除中发挥了重要作用.     

根系分泌物介导的土壤金属氧化物纳米材料对植物毒性作用的研究进展

金属氧化物纳米材料（metal oxide nanomaterials,MONMs）在生产生活中广泛应用,可通过各种途径进入到土壤中,对土壤生物（特别是植物）和人类健康造成威胁.根系分泌物（root exudates,REs）作为植物与外界进行物质交流的媒介,能够与MONMs发生相互作用而影响其生物毒性,这对于评估土壤中MONMs生态健康风险具有重要的意义.本文综述了土壤中MONMs的来源,并总结了REs与MONMs界面相互作用;着重介绍了REs介导下MONMs的植物毒性及其环境影响因素,并对未来的研究趋势进行展望.本综述可对MONMs的生态健康风险及其在环境中的潜在应用提供理论依据.     

油菜根系分泌物对不同作物幼苗生长的化感效应

在实验室采用发芽试验的方法研究了油菜Brassicacampestris根系分泌物对小麦、油菜、蚕豆和玉米种子活力、幼苗生长发育及生理生化特性造成的化感效应。结果表明,油菜根系分泌物的化感累加作用对不同作物种子发芽率、幼苗芽长、芽质量、根长、根质量、根系活力以及幼芽过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量均具有显著影响,其化感效应对小麦的影响程度最弱,其中对小麦的种子发芽率、幼苗根长、芽干物质量、POD活性和根系活力以及各作物幼芽细胞膜的毒害程度均表现出促进作用,而对小麦幼苗其它生长特性以及油菜、蚕豆和玉米幼苗的所有生长特性均表现为抑制作用,表明油菜根系分泌物对不同作物及不同生长特性的化感效应具有不同的选择性。因此,合理搭配油菜作物的间、套、轮作是其夺取优质、高产栽培的关键技术。     

镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数(0、50、100、200 mg.kg-1)对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明:Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999(P<0.01)和0.995(P<0.01),根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998(P<0.01)和0.987(P<0.05);Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。     

放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸优势物种根系分泌速率的影响

根系分泌物是调节土壤养分循环的关键物质,对土壤微生物生理活性和有机物分解等土壤生态过程有关键影响.为了解放牧条件下根系分泌物分泌速率和变化规律,在放牧管理试验样地上,采用原位草本根系分泌物收集法,在生长旺季测定不同放牧强度(不放牧、轻度放牧、重度放牧)和放牧停止后1 d和21 d取样(视为短期休牧)青藏高原高寒草甸优势物种垂穗披碱草(Elymus nutans)的根系分泌速率.结果显示:放牧条件下,垂穗披碱草在生长旺季正午的根系分泌平均速率(以C计)为851.29μg g~(-1) h~(-1).放牧停止后1 d,不放牧、轻度放牧和重度放牧的根系分泌速率无显著差异;而放牧停止后21 d,轻度放牧的根系分泌速率[(1 032.33±53.63)μg g~(-1) h~(-1)]和地上生物量增量显著高于不放牧,重度放牧则与不放牧差异不显著.本研究表明,轻度放牧和适当短期休牧能够增加根系分泌速率,并可能通过正反馈作用刺激植物地上补偿生长.     

胶束形态对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)增溶典型苯系物行为的影响

研究了30℃条件下,浓度为1.2×10-4mol·l-1—2.88×10-2mol·l-1的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液的吸光度及相应浓度条件时对典型苯系物(苯、甲苯和乙苯)的增溶作用.利用表面活性剂的紫外吸收随浓度变化这一特性,从其不同的拐点处求得CTAB的第一、第二临界胶束浓度分别为7.2×10-4mol·l-1和9.6×10-3mol·l-1.在实验浓度范围内,CTAB溶液对苯、甲苯和乙苯的表观溶解度增溶曲线上同样得到两个拐点,即苯7.2×10-4mol·l-1和9.6×10-3mol·l-1,甲苯7.2×10-4mol·l-1和7.2×10-3mol·l-1以及乙苯7.2×10-4mol·l-1和9.6×10-3mol·l-1,这与第一、第二临界胶束浓度相等或相近.由于溶液中CTAB胶束形态随浓度增加而变化,表明胶束形态对CTAB增溶苯系物的行为有显著影响。     

沉积物对菲和五氯酚的吸附性能

研究了菲和五氯酚（PCP）在五种沉积物的吸附解吸行为，菲和PCP在各沉积物上的吸附和解吸都是较快的过程。均能在8h内达到平衡，吸附和解吸结果表明，高有机质含量的沉积物对菲和PCP的吸附和持留能力都较强，菲和PCP在各沉积物中的吸附系数跟沉积物的有机质含量呈线性正相关。等温吸附结果表明，低有机质含量的三种沉积物比有机质含量较高的两种沉积物呈更好的线性关系。不同沉积物对菲和PCP的吸附性能差异跟沉积物的有机质含量密切相关。     

银在活性炭上的吸附行为和机理的研究

本文研究了银在活性炭上的吸附行为，探讨了影响吸附效率的各种因素。考察了多种溶液对吸附银的洗脱效果，发现银在活性炭上的吸附不是还原吸附，而是以离子形成与活性炭表面的－ＮＨ２和＝ＮＨ形成络合物而被吸附。     

五氯苯酚与腐殖酸作用的荧光猝灭效应研究

通过对五氯苯酚与腐殖酸作用的荧光猝灭效应研究,探讨了五氯苯酚与腐殖酸之间的相互作用机理.结果表明,五氯苯酚可以有规律地猝灭腐殖酸的内源荧光,其猝灭机理可认为是五氯苯酚和腐殖酸形成复合物的静态猝灭,五氯苯酚与腐殖酸的结合常数较大,说明腐殖酸能够有效吸附五氯苯酚分子,形成复合物;并获得了不同温度下,五氯苯酚与腐殖酸作用的结合常数和热力学参数.根据所得结果可推断五氯苯酚与腐殖酸的主要作用力为氢键和范德华力.     

白腐真菌降解五氯酚的初步研究

研究了白腐真菌黄孢原毛平革菌在不同营养条件下对五氯酚的降解.采用土豆葡萄糖液体培养基,接种后第2天投加PCP,在胞外木质素降解酶活性极低的真菌反应体系中,五氯酚能够有效降解,4d内10mg·1-1五氯酚降解率达到98%;采用高氮培养基,接种后第6天投加五氯酚,在胞外木质素酶含量极低的真菌反应体系和不含胞外酶的菌丝体反应体系中,五氯酚均能有效降解,1d内降解率分别达到56%和22%;采用低氮培养基,接种后第6天投加五氯酚,在胞外木质素酶含量较高的真菌反应体系、胞外酶液反应体系和不含胞外酶的菌丝体反应体系中,五氯酚均能有效降解,1d内降解率分别达到86%,17%和46%.结果表明,黄孢原毛平革菌在非木质素降解条件下,依赖胞内酶能有效地降解PCP;在木质素降解条件下依赖胞外木质素降解酶和胞内酶降解五氯酚,降解效率高于非木质素降解条件.     

阳离子表面活性剂对污泥脱水性能的影响和作用机理

采用实验室模拟的方法研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和四甲基溴化铵(TMAB)对活性污泥脱水性能的影响.结果表明,相比污泥原样,经两种表面活性剂调理的污泥脱水性能均有一定程度的改善;在同样的投加量下,CTMAB比TMAB能更有效地改善污泥的脱水性能.实验数据显示:与TMAB相比,投加约为泥样干重25%的CTMAB可以释放出更多污泥胞外聚合物总量,其值约为231mg·l-1;污泥毛细吸水时间(CST)可缩短为73s左右;当TMAB和CTMAB的投加量大于泥样干重的15%时,真空抽滤后,污泥比阻达到易脱水范围;CTMAB和TMAB对污泥沉降性能的改善不是非常明显.     

镧对微囊藻的生长效应及被富集的动力学研究

研究了稀土元素La3 对微囊藻生长效应及其被微囊藻富集的动力学过程 .结果表明 :当La3 的添加浓度小于 2mg·l- 1 时 ,对微囊藻的生长有促进作用 ,当La3 的添加浓度大于 2mg·l- 1 时 ,微囊藻的生长受到抑制 .La3 在微囊藻中富集的动力学过程可用表面配位模型表征     

土壤中石油污染物微生物修复动力学和机理初探

以正十六烷为代表污染物,研究2种微生物对烷烃的反应动力学方程,以及正十六烷的摄取和运输机理;确定吸附摄取和运输对整个代谢过程的影响.结果表明,降解菌对正十六烷均有一定的运输富集能力;2株菌对正十六烷的运输过程存在很大差别,DQ01对正十六烷的运输呈缓慢趋势,而DQ02对正十六烷的主动运输过程是比较快的.菌体对正十六烷的吸附和运输过程对于正十六烷的降解速度影响较小,限制污染物降解速率和程度的关键可能是降解过程.     

厌氧颗粒污泥降解五氯酚活性的研究

在分批培养条件下，对取自处理含氯酚有机废水厌氧反应器的颗粒污泥降解五氯酚（ＰＣＰ）的活性作了初步研究．结果发现，反应器下层污泥降解ＰＣＰ活性较高，污泥浓度影响比ＰＣＰ降解速率；表观ＰＣＰ降解过程可用一级反应动力学表征，外加碳源特别是丁酸、葡萄糖对ＰＣＰ厌氧降解有明显的强化作用；外加碳源与ＰＣＰ浓度均影响ＰＣＰ的降解速率．     

β-环糊精对对硝基苯酚微生物降解的影响

通过对对硝基苯酚微生物降解过程的研究，探讨了在降解过程中加入环糊精对对硝基苯酚降解的影响。研究表明，对硝基苯酚不能单独被降解；葡萄糖能与对硝基苯酚产生共代谢作用；环糊精不能单独与对硝基苯酚产生共代谢作用。在葡萄糖存在的情况下，加入环糊精能影响对硝基苯酚的降解率，且影响的程度与对硝基苯酚的浓度和环糊精的浓度有关，在对硝基苯酚浓度较低时，加入环糊精会延缓对硝基苯酚的降解；当对硝基苯酚浓度较高时，加入环糊精会促进对硝基苯酚的降解。