二氧化碳濃度升高對(duì)植物修復(fù)土壤污染的影響

趙義武，劉 寧

（北京軒昂環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，北京 100029）

土壤污染是當(dāng)今全球污染最嚴(yán)重的問(wèn)題之一。隨著人類對(duì)土地資源的開發(fā)利用，大量有毒有害污染物質(zhì)進(jìn)入土壤，超出了土壤自凈的范圍，最終導(dǎo)致土壤污染。導(dǎo)致土壤污染的原因主要有：1）工業(yè)廢料的排放，如有害氣體、化學(xué)品、農(nóng)藥、化肥和殺蟲劑等；2）事故導(dǎo)致的污染物排放；3）固體廢物在填埋后部分有毒有害物質(zhì)的泄漏等。土壤主要污染物包括有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物。有機(jī)污染物包括多環(huán)芳烴（PAHs）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、洗滌劑和殺蟲劑等。無(wú)機(jī)污染物包括硝酸鹽、磷酸鹽，重金屬和放射性元素等。

嚴(yán)重的土壤污染會(huì)導(dǎo)致：1）土壤肥力下降，從而降低土壤中作物產(chǎn)量；2）土壤的污染物通常具有滯留性，會(huì)對(duì)土壤造成長(zhǎng)期污染；3）污染土壤不易生長(zhǎng)植物，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)；4）污染物會(huì)造成土壤結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致許多重要生物死亡；5）土壤污染間接影響了人類的健康；6）土壤污染物可通過(guò)滲入或通過(guò)地表徑流導(dǎo)致水源和地下水污染；7）土壤污染也會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性污染物導(dǎo)致大氣污染。

土壤的修復(fù)方式包括原位修復(fù)和異位修復(fù)。土壤的有機(jī)污染修復(fù)的方法通常包括物理、化學(xué)、生物以及生物-植物聯(lián)合的修復(fù)方法。去除土壤中有機(jī)污染物最常采用的是生物修復(fù)的方法。由于微生物本身的特性，使得生物修復(fù)過(guò)程對(duì)外界的環(huán)境要求較高。相對(duì)于其他的修復(fù)方法，植物修復(fù)方法要更困難、更復(fù)雜一些，這是因?yàn)樵谛迯?fù)過(guò)程中，有機(jī)污染物在植物體的存在形式比較復(fù)雜，且有機(jī)污染在植物體內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物的形態(tài)也比較復(fù)雜。但植物修復(fù)因其具有非破壞型的修復(fù)方式和運(yùn)行成本較低、操作簡(jiǎn)便且對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染的特點(diǎn)，因而采用植物修復(fù)污染土壤是一種綠色的修復(fù)方式，也越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外環(huán)保工作者的重視。

1 植物修復(fù)土壤有機(jī)污染的機(jī)制

1.1 植物提取

植物提取是指污染物通過(guò)根部富集進(jìn)入到植物體內(nèi)，然后轉(zhuǎn)移到植物的其他部分，在轉(zhuǎn)移過(guò)程中污染物本身的形態(tài)和性質(zhì)沒有發(fā)生改變。有機(jī)污染物進(jìn)入植物體內(nèi)后，通過(guò)木質(zhì)部在植物體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，大部分有機(jī)污染物會(huì)在植物生長(zhǎng)代謝的過(guò)程中被轉(zhuǎn)化成植物自身所需的物質(zhì)而儲(chǔ)存在植物體內(nèi)；部分污染物會(huì)通過(guò)植物的蒸騰作用從葉片揮發(fā)到空氣中；極小部分的污染物會(huì)被植物完全降解，最終轉(zhuǎn)化成CO2和H2O。環(huán)境中大多數(shù)的單環(huán)芳香碳?xì)浠衔锛坝袡C(jī)溶劑都是通過(guò)植物的礦化作用達(dá)到降解的目的，從而從環(huán)境中去除。

Sung等研究表明，污染物的辛醇和水分配系數(shù)比值（logKow）直接影響植物去除有機(jī)污染物的效果。中等的親水性有機(jī)污染物（logKow為0.5～3.0）可以較容易地進(jìn)入植物體內(nèi)，在植物體內(nèi)通過(guò)木質(zhì)部進(jìn)行轉(zhuǎn)移然后轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的產(chǎn)物，然后被植物利用，儲(chǔ)存在植物體內(nèi)；而疏水有機(jī)化合物（logKow＞3.0）往往不易進(jìn)入植物體內(nèi)，通常只是被根表吸附；易溶于水的有機(jī)物（logKow＜0.5）不易吸附在植物的根表，很容易進(jìn)入植物體內(nèi)。

影響植物吸收有機(jī)污染物的因素很多，要達(dá)到較高的去除效率就必須從土壤自身的環(huán)境、污染物性質(zhì)以及植物的種類這三方面入手，進(jìn)行深入的研究。

1.2 根際酶的降解

植物可以向土壤中釋放大量的有機(jī)污染物的降解酶，但這些酶的活性具有一定的限制時(shí)間，在存活性時(shí)間內(nèi)的酶可以對(duì)土壤中的有機(jī)污染物起到降解作用。同時(shí)酶對(duì)周圍的環(huán)境要求較高，金屬濃度過(guò)高、酸度不適宜以及毒素的存在都會(huì)導(dǎo)致酶的失活，從而失去降解污染物的作用。

有研究指出，三硝基苯酚的降解率受硝基還原酶的影響十分顯著，在硝基還原酶存在的情況下，其降解效率顯著提升；過(guò)氧化氫酶的存在顯著增加了PCBs的降解效果；在脫鹵素酶的作用下，TCE（三氯乙烯）的去除效果明顯得到了改善；去氯代酶的作用使得含氯溶劑可以轉(zhuǎn)化為氯離子。研究證實(shí)，植物根系分泌物中包含的酸性磷酸酶、真菌及細(xì)菌產(chǎn)生的相應(yīng)的磷酸酶對(duì)有機(jī)磷的去除具有顯著效果。有研究指出，通過(guò)篩選找到分泌具有特異性酶的植物，可以修復(fù)土壤中的某類有機(jī)污染物。

植物的根部區(qū)域含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能源，是植物根際區(qū)域微生物或力和代謝能力的源泉，這些能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)部分是通過(guò)根系產(chǎn)生的分泌物提供的，這些分泌物對(duì)提高微生物的活力、降解有機(jī)污染物具有有效的促進(jìn)作用。Godsy等研究表明棉白楊根系分泌物可以促進(jìn)氯乙烯降解。Yoshitomi等研究表明，土壤中的芘在植物根系分泌物的作用下，降解效果得到了有效改善；對(duì)微生物降解情況的研究發(fā)現(xiàn)，植物根系分泌物也有效增加了微生物對(duì)芘的降解率。通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)的方式減少有機(jī)污染物與土壤顆粒的結(jié)合點(diǎn)位，可以有效減少污染物在土壤中的殘留情況。植物根系釋放的分泌物有時(shí)就可以充當(dāng)這種競(jìng)爭(zhēng)的角色，有時(shí)還可以充當(dāng)表面活性劑，有效緩解污染物在土壤中的溶解，從而提高污染物在土壤中的去除率。

1.3 根際微生物的降解

在植物修復(fù)土壤有機(jī)物污染的過(guò)程中，植物根部的污染物的降解效果最好，這與植物根際的微生物種類繁多且具有較高的活性有關(guān)。微生物的降解作用是有機(jī)污染物降解的主要方式，有機(jī)農(nóng)藥的充分降解就是污染物本身被氧化生成二氧化碳和水的過(guò)程。有機(jī)農(nóng)藥為微生物的新陳代謝和增值提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能源。這個(gè)過(guò)程主要是依靠微生物分泌的專一酶進(jìn)行的，所以影響微生物活性的因素都會(huì)影響土壤中有機(jī)污染物的降解速率。土壤中生物降解的速度取決于4個(gè)變量，即：農(nóng)藥及其代謝物的生物利用率、微生物的生理狀態(tài)、農(nóng)藥降解菌在污染現(xiàn)場(chǎng)的生長(zhǎng)和增殖及微生物的種群上限。Nichols等發(fā)現(xiàn)植物根際的微生物數(shù)量顯著增加，同時(shí)土壤中污染物的降解效率也顯著提高。張建等研究表明，酞酸酯類的降解主要是通過(guò)土壤中的微生物作用實(shí)現(xiàn)的。

在降解污染物的過(guò)程中，植物根際微生物的生物量和代謝能力都明顯優(yōu)于植物的非根際，降解效果也明顯高于非根際，這主要是因?yàn)楦捣置谖餅楦H區(qū)域的微生物提供了豐富的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Reilley等研究結(jié)果表明，根際區(qū)域微生物數(shù)量的變化直接影響了多環(huán)芳烴的降解效率，數(shù)量增大，降解效率提高。

2 土壤污染植物修復(fù)的強(qiáng)化措施

2.1 接種AM真菌

菌根（Mycorrhiza或Mycorrhizae）是指真菌與植物根系形成的共生體。能夠侵染植物根系形成菌根的真菌叫菌根真菌（Mycorrhizal fungus）。形成菌根的植物被稱為菌根（Mycorrhizal plant）或寄主植物（Host plant），不能形成菌根的植物被稱作非菌根植物（non-mycorrhizal plant）或非寄主植物（non-host plant）。叢枝菌根真菌能夠與大部分陸生高等植物（＞80%）形成互惠共生體，是最普遍、最古老的植物促生菌之一。菌根侵染宿主植物后可以產(chǎn)生大量的外生菌絲，這些外生菌絲可以有效地改善植物根部周圍的土壤環(huán)境，幫助植物吸收更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。大量的外生菌絲存在于土壤中，可以改善土壤質(zhì)量，為植物生存提供更好的環(huán)境。

大量研究表明，接種AMF（叢枝菌根真菌）的植物對(duì)于外界的抵抗性都好于未接種的植物。孫鐵珩等進(jìn)行了種植苜蓿（Medicago sativa）并接種真菌（Glomus caledonium）對(duì)土壤中PAHs的植物修復(fù)研究，結(jié)果表明接種真菌（Glomus caledonium）后修復(fù)效果明顯提高。劉世亮等研究表明， 苯并（a）芘B[a]P起始濃度為1mg/kg、10mg/kg和100mg/kg時(shí)，90d后在種植紫花苜蓿（Medicago sativa） 并接種菌根真菌（Glomus caledonium）土壤中B[a]P的降解率分別達(dá)86.2%、86.6%、57.0%，而不接種AMF的對(duì)照土壤中B[a]P降解率則為75.9%、77.7%、53.4%。Joner研究了叢枝菌根真菌Glomus mosseae BEG69接種的三葉草和黑麥草修復(fù)多環(huán)芳烴污染的土壤。16周后，接種后降解率為66%，高于未接菌（56%）。Joner和Leyval利用叢枝菌根修復(fù)不同濃度多環(huán)芳烴污染土壤，26周，接種菌根土壤中剩余濃度為222mg/kg，未接菌的為275mg/kg。

2.2 增施表面活性劑

有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后可與土壤的成分發(fā)生吸附或固定作用。水溶性的高低會(huì)影響植物對(duì)污染物的吸收累積和降解的作用。水溶性較低的污染物不易被植物吸收累積，達(dá)不到降解的目的，而疏水性的污染物則不易被植物和微生物利用，這就降低了污染物的降解效果。表面活性劑可以增加有機(jī)污染物的水溶性，通過(guò)向土壤中添加表面活性劑，可以提高植物和微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解效果。不同的表面活性劑以及不同土壤類型對(duì)有機(jī)污染物的洗脫效果都會(huì)產(chǎn)生影響，除此之外污染物的性質(zhì)也是不可忽略的因素。高士祥等研究了表面活性劑對(duì)土壤中污染物的洗脫效果影響時(shí)得出十二烷基本磺酸鈉溶液對(duì)土壤中苯酚、硝基苯的洗脫率分別達(dá)93.97%和78.74%。單一的表面活性劑增溶速率較低，而且容易受吸附和沉淀作用的影響，降低其增溶的效果，如果大量使用容易造成成本較高并會(huì)帶來(lái)污染。幾種表面活性劑的相互協(xié)同作用可以增加有機(jī)污染物的可溶性，這可有效改善單一表面活性劑的弊端。

2.3 轉(zhuǎn)基因植物

為了改善植物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的能力，利用基因工程手段對(duì)植物進(jìn)行改造，可以培育出對(duì)污染物有高效降解作用的植物。例如從細(xì)菌、真菌、動(dòng)物中分離出能降解有機(jī)污染物的基因，將其轉(zhuǎn)化到目標(biāo)植物中。轉(zhuǎn)基因植物因其具有更好的抗性和累積能力，能更好地修復(fù)污染土壤。利用轉(zhuǎn)基因植物修復(fù)污染土壤，已經(jīng)逐漸受到各國(guó)科研人員的注意。

目前已有很多研究將基因轉(zhuǎn)接到植物中，2006年Rylott等在植物中導(dǎo)入降解環(huán)三甲基三硝胺（RDX）的基因，增強(qiáng)了植物對(duì)RDX的抗性，導(dǎo)入基因后植物的生長(zhǎng)明顯優(yōu)于野生植物。Kawahigashi等將三種基因（CYP1A1、CYP2B6、CYP2C19）同時(shí)導(dǎo)入水稻中，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)除草劑的降解效果明顯提升。Doty等證明：將攜帶細(xì)胞色素P4502E1的基因?qū)霟煵葜?，這種轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)二溴乙烷有顯著的去除效果，而且降解三氯乙烯的效率增加了640倍。Limura等人通過(guò)向植物中導(dǎo)入錳過(guò)氧化氫酶達(dá)到修復(fù)五氯苯酚的目的，取得了較好的效果。通過(guò)向植物轉(zhuǎn)入具有降解效果的功能性基因，可達(dá)到有效降解有機(jī)污染物的效果，這種將基因工程與植物修復(fù)相結(jié)合的手段，將是未來(lái)的發(fā)展方向，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

3 增施二氧化碳強(qiáng)化植物修復(fù)的可行性分析

隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源消耗量持續(xù)增長(zhǎng)，二氧化碳的排放量逐年增加，如何降低這些二氧化碳的排放已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究關(guān)注的重點(diǎn)。二氧化碳作為植物光合作用的必須因子，植物的生長(zhǎng)必然會(huì)對(duì)其濃度的升高產(chǎn)生積極響應(yīng)，從而影響植物的地上地下生理過(guò)程，為強(qiáng)化土壤污染的植物修復(fù)提供可能，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 二氧化碳濃度升高對(duì)植物生物量的影響

植物的形態(tài)會(huì)隨著二氧化碳濃度的升高而發(fā)生一定的變化。汪杏芬等研究發(fā)現(xiàn)，植物根系的表面積對(duì)二氧化碳濃度的升高會(huì)作出積極的響應(yīng)，但由于不同植物的結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致結(jié)果會(huì)存在一定的差異。一些植物如大豆等根莖比成倍增加，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化主要是對(duì)二氧化碳濃度升高的響應(yīng)，有利于植物在外界的脅迫下吸收更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。不同類型的植物對(duì)二氧化碳濃度升高的表現(xiàn)存在差異，C3植物對(duì)二氧化碳濃度的響應(yīng)比C4植物顯著。這是因?yàn)橹参锏姆N類存在差別，從而對(duì)二氧化碳濃度升高也會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)：C3植物葉片厚度增加的效果明顯強(qiáng)于C4植物。王春乙等發(fā)現(xiàn)二氧化碳濃度升高對(duì)玉米等C4作物的株高影響并不顯著，而有研究表明在高濃度二氧化碳水平下，大豆等C3植物株高在不同生育時(shí)期都有較大增長(zhǎng)。

此外，花的發(fā)育對(duì)二氧化碳的濃度變化也會(huì)產(chǎn)生一定響應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，在二氧化碳濃度倍增至更高的情況下，大多數(shù)植物的開花數(shù)量、花的干重都有所增加。在高濃度二氧化碳下，植物細(xì)根的生長(zhǎng)時(shí)序和空間分布會(huì)發(fā)生顯著的變化。Thomas等對(duì)輻射松（Pinus radiata）進(jìn)行2年的CO2濃度升高處理后的研究發(fā)現(xiàn)，與正常情況相比，高濃度二氧化碳使得植物細(xì)根更早出現(xiàn)。同樣，在對(duì)黃松（Pinus ponderosa）近2年的研究中也發(fā)現(xiàn)，高濃度二氧化碳處理下，0.3m深處植物根的生長(zhǎng)較早，而常態(tài)下的植物根生長(zhǎng)明顯晚于處理過(guò)的?？梢?，高濃度二氧化碳會(huì)促進(jìn)植物的根較早生長(zhǎng)。

3.2 二氧化碳濃度升高對(duì)植物光合作用的影響

二氧化碳做為植物光合作用過(guò)程最重要的物質(zhì)，其濃度升高將直接影響光合作用的變化。二氧化碳濃度升高使得C3植物的光合速率和凈光合生產(chǎn)力提高；C4植物則對(duì)CO2濃度升高未表現(xiàn)出十分顯著的變化。這是由于C4植物在正常大氣CO2濃度下所需的二氧化碳已經(jīng)滿足了光合作用所需，所以C4植物對(duì)二氧化碳濃度升高的響應(yīng)沒有C3植物明顯。CO2濃度升高可能增加了CO2占有Rubisco酶結(jié)合位點(diǎn)，抑制植物的呼吸作用，從而提高了植物的凈光合效率。王春乙等研究表明，CO2濃度增加使得C3作物比C4作物的光合速率增長(zhǎng)得快，且C3植物的光合時(shí)間也比C4植物長(zhǎng)，光補(bǔ)償點(diǎn)C3植物下降的也較為明顯。

Acock等指出，在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)暴露在高濃度CO2下的葉子的光合速率有提高作用，而時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)對(duì)植物光合作用產(chǎn)生一定的抑制作用。Gunderson等也發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間暴露在高濃度CO2下會(huì)抑制植物光合作用，并稱這種現(xiàn)象為對(duì)CO2的光合適應(yīng)現(xiàn)象。植物光合作用因其的種類、生長(zhǎng)環(huán)境及生長(zhǎng)階段的不同，對(duì)高濃度CO2的響應(yīng)也存在區(qū)別，除此之外，其他的環(huán)境因素也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

3.3 二氧化碳濃度升高對(duì)植物抗逆性的影響

植物的抗逆性可以使植物抵抗外界環(huán)境的不利因素，如抗寒性、抗旱性、抗鹽性等?？寡趸到y(tǒng)也是植物對(duì)逆境脅迫的一種防御機(jī)制，抗氧化能力受植物本身性質(zhì)及周圍環(huán)境因素的影響。高濃度二氧化碳下云杉、火炬松和橡樹的超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，而煙草和小麥未受影響，云杉和煙草的過(guò)氧化氫酶（CAT）活性下降，但桔樹、橡樹、松樹的CAT活性并未受到影響。Pritchard等的研究表明，增施CO2條件下兩種不同基因的植物的抗氧化酶、過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性都有所下降。

二氧化碳濃度升高能提高植物抗鹽的脅迫能力。NaCl會(huì)抑制冬小麥生長(zhǎng)，而高濃度二氧化碳促進(jìn)其生長(zhǎng)；NaCl會(huì)降低植物葉片中葉綠素的含量，而二氧化碳濃度升高可促進(jìn)其含量增加，這表明二氧化碳濃度升高可以增強(qiáng)植物的抗鹽性。

3.4 二氧化碳濃度升高對(duì)根際微生物的影響

土壤微生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響受到碳源的限制，二氧化碳濃度升高將給植物根際微生物帶來(lái)豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高土壤中微生物的活性。大氣二氧化碳濃度的升高直接影響植物的光合作用和分泌物，從而影響土壤微生物可利用的物質(zhì)達(dá)到影響土壤中微生物的效果。大氣二氧化碳濃度的升高對(duì)土壤微生物的生物量和微生物活性都產(chǎn)生或多或少的影響。

（1）大氣二氧化碳濃度升高對(duì)土壤微生物生物量的影響

土壤中的微生物生物量是分解動(dòng)植物殘?bào)w和土壤中有機(jī)污染物的主要參與者，對(duì)土壤性質(zhì)和植物的生長(zhǎng)有著重大的影響，作為重要的生產(chǎn)者參與到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)當(dāng)中。Marilley等研究了高濃度CO2下土壤微生物生物量碳、氮以及微生物活性等發(fā)現(xiàn)，微生物活性明顯增高，生物量也增加。但也有一些研究表明二氧化碳濃度的升高不會(huì)對(duì)微生物生物量產(chǎn)生影響，甚至有的還得出了相反的結(jié)論，Barnard等研究認(rèn)為CO2濃度升高并未對(duì)土壤中微生物的生物量氮產(chǎn)生一定的影響。這有可能與微生物的N源，生活環(huán)境等有關(guān)，這需要更進(jìn)一步的研究。

土壤微生物中細(xì)菌占大部分，是土壤分解有機(jī)物的主要成員，并隨著二氧化碳濃度的升高細(xì)菌數(shù)量不斷增加，而真菌數(shù)量隨二氧化碳濃度的增加變化不明顯，可見二氧化碳對(duì)土壤中微生物的影響與種類有關(guān)。二氧化碳濃度的增加使有些微生物數(shù)量增加，有些不變，有些降低，這可能與微生物的呼吸方式、土壤的性質(zhì)及微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求不同有關(guān)，更深層次的原因還需大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)探索。但總的來(lái)說(shuō)，一般情況下的土壤微生物生物量隨著二氧化碳濃度的升高而增加。

（2）大氣二氧化碳濃度升高對(duì)土壤微生物活性的影響

大氣中的二氧化碳濃度升高，增加了植物可利用碳的量，大約一半的光合產(chǎn)物會(huì)通過(guò)植物轉(zhuǎn)移至地下，通過(guò)根系分泌物運(yùn)送到土壤中，為根際微生物提供了更多可利用的物質(zhì)，從而增加了微生物的活性。郭嘉等研究二氧化碳濃度對(duì)稻田中微生物的影響表明，二氧化碳濃度升高增加了土壤上層水體中碳源的量，為微生物提供了更多可利用的能源，增加了微生物的生物量和活性。在CO2濃度升高后，白櫟的細(xì)根數(shù)量和菌根有所增加，同時(shí)微生物活性也表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。但有些研究也表明微生物活性不變或下降，Schortemeyer等的研究表明，在大氣CO2濃度升高的條件下，胭脂櫟植物群落根際微生物活性（ FDA水解） 下降。這可能與不同的植物種類及生存環(huán)境的差異及研究的環(huán)境、微生物的種類等有關(guān)。

土壤的微生物活性很大程度上受植物輸入到土壤中的有機(jī)底物量的影響，不同的植物也會(huì)對(duì)土壤中的微生物活性產(chǎn)生不同的影響。

3.5 二氧化碳濃度升高對(duì)根系分泌物和酶的影響

植物根系在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)向土壤中分泌一些物質(zhì)，這些物質(zhì)通常具有某種特定的功能。Moorhead等人對(duì)阿拉斯加北部在高濃度CO2（680μmol·mol-1） 條件下生長(zhǎng)3年的植物原生態(tài)系統(tǒng)做了研究，研究表明高濃度的二氧化碳增加了白毛羊胡子草（Eriophorum vaginatum）根的表面和樺木（Betulanana）的菌絲中磷酸酶的活性；并且菌根的外延菌絲中纖維素酶活性也表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，這些都能增加植物攝取所需物質(zhì)的能力。相反，Cardon則沒有發(fā)現(xiàn)CO2濃度升高對(duì)裂稃燕麥（Avena barbata）和大麥狀雀麥（Bromus hordeaceus）兩種植物根系磷酸酶活性產(chǎn)生顯著的影響。土壤酶活性是土壤微生物活性的一個(gè)重要組成部分，其對(duì)環(huán)境的變化反應(yīng)比較敏感。二氧化碳濃度的升高對(duì)土壤酶的數(shù)量和活性都有影響，不過(guò)研究結(jié)果并不一致，這可能與研究的環(huán)境和酶的種類有關(guān)系，但大氣二氧化碳濃度的升高使大多數(shù)酶數(shù)量增加、活性增強(qiáng)。Runion等通過(guò)分析土壤磷酸酶發(fā)現(xiàn)高濃度CO2條件下根際微生物的整體活性增加了16%。

綜上，大量實(shí)驗(yàn)表明二氧化碳濃度的升高對(duì)多數(shù)根系分泌物和酶都有積極的作用，從而增強(qiáng)了土壤的活性和自我修復(fù)的能力。

4 展望

相對(duì)于其他污染土壤的修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)技術(shù)操作簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染，并且工程造價(jià)較低，但是到目前為止，大規(guī)模的實(shí)地應(yīng)用還十分有限。通過(guò)上文的分析可以看出，CO2濃度升高影響了土壤有機(jī)污染修復(fù)的基礎(chǔ)和有機(jī)污染物降解的途徑，這為利用高濃度CO2強(qiáng)化土壤有機(jī)污染修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。因此，綜上所述，雖然每種處理技術(shù)都具有優(yōu)勢(shì)，但不可避免地具有局限性。如果將CO2捕集起來(lái)并利用其來(lái)強(qiáng)化植物修復(fù)，不僅可為碳減排提供一種新的思路，而且也可為強(qiáng)化植物修復(fù)探索一個(gè)新的方向。

目前，國(guó)內(nèi)的植物修復(fù)技術(shù)的研究與應(yīng)用尚處在起步階段，然而我國(guó)的土壤污染問(wèn)題已十分嚴(yán)峻，一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)污染已經(jīng)影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，希望今后開展大量的研究使植物修復(fù)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。相信隨著研究的不斷拓展和深入，植物修復(fù)技術(shù)能夠在我國(guó)未來(lái)的土壤修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。

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