根瘤菌在污染土壤修復(fù)中的作用探討

（甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730010）

1 根瘤菌對(duì)污染土壤修復(fù)的重要性

根瘤菌作為一種革蘭氏陰性桿狀細(xì)菌，其具有較強(qiáng)的有機(jī)污染物降解能力，同時(shí)其能夠刺激其他降解菌發(fā)揮作用，進(jìn)而有效進(jìn)行污染物的降解。根瘤菌與豆科植物共生過(guò)程中，通過(guò)結(jié)瘤固氮能夠幫助植物更好地進(jìn)行生長(zhǎng)，植物的抗病能力顯著增強(qiáng)。在重金屬礦區(qū)和工業(yè)廢棄地之中，根瘤菌能夠?qū)}漬、重金屬、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴有著良好的降解效果，能夠有效修復(fù)該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

土壤之中，眾多污染物匯集、循環(huán)，土壤的污染程度將直接影響著種植作物的質(zhì)量。當(dāng)前，植物與微生物聯(lián)合進(jìn)行污染土壤修復(fù)已經(jīng)成為我國(guó)污染土壤治理的一種重要技術(shù)，通過(guò)植物與微生物的協(xié)同作用來(lái)對(duì)土壤之中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行清除、降解，能夠以較低的成本和安全的操作獲得良好的土壤修復(fù)效果。根瘤菌是當(dāng)前較為常見(jiàn)的微生物類別，其與豆科植物形成的共生體系能夠有效提供微生物聯(lián)合降解污染物的效率，改變污染物的形態(tài)，提高植物對(duì)污染物的吸收與轉(zhuǎn)化速度進(jìn)而降低污染物對(duì)土壤的毒害。

2 根瘤菌在重金屬污染土壤修復(fù)中的作用

首先，根瘤菌對(duì)于重金屬有著較強(qiáng)的抗性。大量研究調(diào)查表明，當(dāng)對(duì)重金屬具有較強(qiáng)抗性的根瘤菌與豆科類植物形成共生體時(shí)，其能夠有效地改變重金屬在土壤之中的分布和釋放量，同時(shí)，根瘤桿菌還能夠與土壤膠體組合作用形成復(fù)合體，對(duì)重金屬離子進(jìn)行固定。

其次，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程之中，根瘤菌逐漸能夠在一定程度上適應(yīng)有害物質(zhì)和環(huán)境。研究學(xué)者M(jìn)aynaud等人發(fā)現(xiàn)，在Zn和Cd存在的條件下，幾種編碼金屬流出及隔離基因的表達(dá)有著顯著的上升，該研究表明，這些基因與根瘤菌耐受金屬原理有著密切的聯(lián)系。第一，根瘤菌能夠降低細(xì)胞外層屏障的通透性，重金屬離子便很難穿過(guò)細(xì)胞外壁進(jìn)入菌體之內(nèi)。第二，細(xì)胞外壁屏障包含細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和胞外多糖、脂多糖等結(jié)構(gòu)，除細(xì)胞膜和細(xì)胞壁外的附屬結(jié)構(gòu)能夠吸附重金屬，降低重金屬對(duì)于細(xì)胞的毒害程度。第三，重金屬即便通過(guò)了層層阻礙進(jìn)入了細(xì)胞，細(xì)胞溶液和細(xì)胞液泡的螯合和分離作用也將使得重金屬與胞蛋白結(jié)合以最大限度避免重金屬的毒害。第四，根瘤菌還將能夠運(yùn)用外排排出個(gè)別類型的重金屬，降低重金屬的累積過(guò)量。根瘤菌與豆科植物的共生體能夠有效固氮且量大，抗逆性強(qiáng)，其能夠?qū)χ亟饘傥廴具M(jìn)行有效的生態(tài)修復(fù)。

3 根瘤菌在有機(jī)污染土壤修復(fù)中的作用

在對(duì)多氯聯(lián)苯污染土壤的修復(fù)過(guò)程中，由于根瘤菌是一種典型的土壤微生物，在與植物共生的過(guò)程之中，根瘤菌也能為植物的正常生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，同時(shí)還能夠降低多氯聯(lián)苯等不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物。研究結(jié)果表明，根瘤菌與植物的共生體系能夠有效降低土壤之中多氯聯(lián)苯的濃度，顯示出了較強(qiáng)的修復(fù)能力。

在對(duì)多環(huán)芳烴污染土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)，因?yàn)槎喹h(huán)芳烴顯示出極強(qiáng)的毒性且不易降解，多年以來(lái)，其一直是我國(guó)土壤修復(fù)類型的難題。研究學(xué)者對(duì)黑麥草、白三葉草和根瘤菌組成的共生體對(duì)多環(huán)芳烴的修復(fù)能力進(jìn)行探討后發(fā)現(xiàn)，在根瘤菌接種之后，植物起到了良好地對(duì)污染土地的修復(fù)效果，對(duì)于三環(huán)、四環(huán)的多環(huán)芳烴降解率達(dá)到了78%。

4 根瘤菌在濱海鹽漬土壤修復(fù)中的作用

豆科植物具有一定的生物脫鹽作用，能夠?qū)ν寥乐械目扇苄喳}離子進(jìn)行吸收，并積累與自身體內(nèi)。根瘤菌與豆科類植物相結(jié)合能夠在土壤之中起到良好的固氮效果，優(yōu)化植物的生長(zhǎng)環(huán)境，隨著植物數(shù)量的提升，植物的生長(zhǎng)、細(xì)根、根瘤、落葉死亡脫落等為土壤帶來(lái)了大量的有機(jī)物質(zhì)，土壤養(yǎng)分增多。研究學(xué)者在進(jìn)行田間長(zhǎng)期定位實(shí)驗(yàn)時(shí)，開(kāi)展了豆科類植物對(duì)濱海鹽漬土壤的修復(fù)問(wèn)題研究，研究結(jié)果表明長(zhǎng)期種植紫花苜蓿和林生山黧豆，試驗(yàn)地的鹽分和pH含量有了明顯下降，有機(jī)物質(zhì)、土壤含氮量則有了較大上升。由此可見(jiàn)，根瘤菌與豆科植物共生能夠有效地運(yùn)用于濱海鹽漬土壤修復(fù)。

根瘤菌能夠?yàn)橹参锷L(zhǎng)提供養(yǎng)分，對(duì)于提高豆科植物的產(chǎn)量，修復(fù)污染土地，改善土壤肥力有著重要意義。當(dāng)前，越來(lái)越多的人關(guān)注到了根瘤菌的作用，并展開(kāi)了土壤修復(fù)的大量實(shí)踐，但根瘤菌對(duì)于土壤的修復(fù)能力受到了諸多因素影響，根瘤菌——豆科類植物共生體系修復(fù)技術(shù)的完善和大規(guī)模推廣還有很長(zhǎng)的路要走。