第9章植物修复-2摘要.ppt

第9章 植物修复-2 第三节 修复植物的筛选与性能改进 1. 筛选条件与过程 筛选方法： 野外采样分析法 温室营养液或土壤盆栽模拟法 根系分泌物及根系-微生物体系鉴定法 细胞或组织培养法 种子发芽试验法 筛选目的： 根据不同的修复机理选择不同的植物。 （1）植物降解、根际降解和植物稳定等3种 修复方法，主要是利用植物根系分泌物和根系微生物降解体系修复污染土壤，筛选此类植物要从根际圈修复功能加以研究。 根际分泌物的研究方法： （2）植物吸收和挥发植物的筛选： 主要采用野外取样法和盆栽模拟法 Brooks（1977）的研究： 植物标本分析法 Bake (1996)的研究： 野外速测法 2. 修复植物的性能改进 2.1 作物育种技术的利用 1) 常规育种技术的应用 2.2 化学强化技术 1）叶面施肥 无机肥料、腐殖酸肥料 2）生长调节剂 3）综合 2.3 微生物制剂 修复植物与高效细菌、真菌等微生物联合起来的修复作用是改进修复植物性能的有效手段之一，目前已成为植物修复领域重要的研究方向。 通常的方法是将特效微生物做成某种剂型，以叶面肥或根部追施的方式加入于植物相结合。 第四节 植物根际及根际分泌物 植物根际圈是指植物根系和土壤微生物之间相互作用而形成的独特圈带，是土壤中极为独特的“生态修复单元”。 根际圈通过植物根及其分泌物和微生物、土壤动物的新陈代谢活动对污染物产生吸收、吸附和降解等一系列活动，在污染土壤的修复中起重要作用。 1 根际圈的理化特点 pH Nutrients 根的生理生态作用（分泌、合成、吸附、破坏） 有机质 有机酸 Eh Roots systems 矿物特性 吸附解吸 2 根际圈中植物-微生物相互作用 1）细菌 假单胞菌，固氮菌 细菌在好氧条件下，使疏水性污染物完全矿化 2）真菌 其数量和生物量可能超过细菌 菌根mycorhiza真菌的作用：mycorrhizal fungi 吸收养分 降解污染物 吸附污染物 阻隔污染物 3）根际对微生物生物活性的促进作用 3 根际圈中植物-微生物-污染物的相互作用 1）菌根（mycorrhizae）真菌对污染物的修复功能 菌根是自然界中普遍存在的高等植物与微生物之间的生命共生现象。 内生菌根Endomycorrhizal fungi 真菌的菌丝通过细胞壁大部分侵入到幼根皮层活细胞内，呈盘旋状态。在显微镜下，可以看到表皮细胞和皮层细胞内散布着菌丝，这就是内生菌根的特点。如胡桃、桑、葡萄、李、杜鹃及兰科等植物的根内，都有内生菌根。 a）菌丝本身能够吸收重金属，从而促进植物吸收重金属 b）菌丝吸收重金属后，有些真菌使之沉淀，阻碍植物根的吸收，对重金属起到机械屏蔽作用 c）菌根分泌某些物质，螯合重金属，固定在菌体中，减少其向根的传递 上述作用的大小取决于不同的情形。如果是超积累植物可能是促进作用大于屏蔽作用，对于非超积累植物则可能屏蔽大于促进。 外生菌根ectomycorrhiza。真菌菌丝大部分包被在植物幼根的表面，形成白色丝状物覆盖层，只有少数菌丝伸入根的表皮、皮层细胞的胞间隙中，但不侵入细胞之中。以菌丝代替了根毛的功能，增加了根的吸收面积，具有外生菌根的根尖通常略变粗。如马尾松、云杉、栎属等。 外生菌根真菌对重金属的吸收作用于内生菌根相似。不过，对重金属的屏蔽作用因菌套的形成而较为明显。 为此，具有外生菌根的植物通常作为废弃重金属矿区植被恢复的先锋植物。 外生菌根在对有机污染物吸收的同时，也对根圈中大多数有机污染物，尤其是POPs具有降解和矿化作用。 2) 细菌 存在位置：共生，如根瘤菌；根表面；根周围 功能： A) 吸附能力 B) 降解 3）腐生真菌，如white rot fungi 4) 动物，如蚯蚓 4 根际圈的生物降解过程 1）好氧代谢 降解通常是好氧分解过程。 多种微生物连续活动，污染物最终被矿化分解 2）厌氧代谢 厌氧状态下的电子受体 厌氧微生物：反硝化菌、甲烷化硫化菌 厌氧微生物对POPs如PCBs，DDT,和PCE(五氯乙烯)有较强的去除能力。 这对土壤和地下水的原位生物修复尤其重要。 一些有机污染物，如苯和苯系物在厌氧条件下可以完全矿化为无害物。 3）腐植化过程 由于腐植化过程，有毒有机物可以转化为惰性的物资被固定下来，达到脱毒的目的。 微生物加速污染物的腐植化过程 4）深纤维根系效应 植物的细根改善微生物的活动，使得微生物与污染物的接触面增加，从而加强其生物降解率 5）浓度因子 浓度因子为根内化学品的浓度与土壤水溶液中化学品浓度的比值。 植物根积累的污染物具有较高的辛醇/水分配