3.2 根际氧化-还原状况

　　在植物根系的作用下，根际氧化-还原状况与土体存在显著差异。研究表明，由于根系和微生物的呼吸作用以及根系分泌物中的还原物质的作用，旱作植物的根际氧化-还原电位一般可低于土体50-100mV。植物类型的差异、生育期的不同以及营养元素状况对根际的Eh都将产生一定的影响。水稻由于其根系特殊的泌氧功能，使得根区的氧还电位和溶解氧浓度始终高于根外土壤。根际环境的 Eh条件对重金属的形态转化和毒性具有重要的影响。许多重金属如Cr、As、Hg等，在环境中均以多种价态存在，而不同价态的重金属其毒性差异可以很大。如在含砷量相同的土壤中，水稻易受害，而对旱地作物几乎不产生毒害。这主要是由于渍水条件下，土壤呈还原态环境，而旱地土壤Eh则较高，在淹水条件下存在的还原态As3+比氧化态As5+易溶 4-10倍，其毒性也显著高于As5+。Shuman等（1997）的研究表明，由于水稻根际中高Eh环境，使得根际铁锰氧化物增加，从而降低了根际Zn有效态浓度。对一般的重金属元素的研究认为，在还原条件下可增强重金属的固定作用，这主要是由于Cd、Zn、Ni、Co、Cu、Pb等重金属都能与还原条件下的S2-形成难溶性的硫化物，使它们的迁移性和生物可给性降低，从而大大减轻了重金属的生物毒性。

　　4 重金属胁迫条件下的根系分泌物

　　一般认为，植物在重金属胁迫条件下，可以通过调节根泌物的组成来改变根际状态以适应外界环境。如在铝胁迫条件下，耐铝作物根际有机酸的积累增加，以缓解铝的毒害。Hue等以棉花为指示作物进行解毒实验，认为有机酸的解毒能力与OH/COOH在主碳链上的相对位置有关。并将有机酸分为三种类型：柠檬酸为强解毒型，苹果酸为中解毒型，乙酸、乳酸为弱解毒型。但近来也有相反的结论认为根系低分子的有机酸对重金属具有增溶的作用，从而增强了重金属在作物中的富集。此外，一些根系分泌物（主要是高分子凝胶物质）能对重金属产生吸附、络合作用，从而使其固定，减轻其生物毒性，被认为是重金属向根系迁移的“过滤器”。胡红青等人用砂培法研究了不同铝浓度的营养液处理后，小麦根系分泌氨基酸和糖类的种类和数量的变化。结果表明，铝胁迫下小麦根细胞膜受到损害，透性增加，并引起植物体内碳氮代谢紊乱）。一些研究表明，重金属的胁迫使得根系游离脯氨酸的分泌量增加，并认为这是重金属根际解毒的机制之一，但这一理论还有待于进一步证实。由此可见，根系分泌物对重金属的根际形态转化起着重要的作用。但由于根泌物对重金属的影响并不只是简单的化学反应。根系的分泌作用也在积极的改变着微生物的活动状态、土壤的理化性质，而这些变化反过来又进一步影响重金属在根际环境中的迁移和转化。

　　5 根际微生物效应

　　在植物根际，由于有较高浓度的碳水化合物、氨基酸、维生素和其它生长因子的存在，使之成为微生物活动旺盛的区域。研究表明，根际中微生物的数量一般为非根际的5-40倍左右（王建林，1993）。这些微生物的活动对根际土壤性质的改变、养分的有效性以及重金属的固定活化等都具有重要的影响。

　　重金属对微生物效应的研究由来已久，Hosfall总结出金属阳离子的毒性顺序：Ag>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Co>Zn。并指出这种顺序可因生物种类的不同而略有差异。通过研究，人们发现重金属的毒性还与其与蛋白质中巯基亲合力的大小有关。事实上两者顺序非常相似，即Hg≌Ag>Cu>Pb>Cd>Zn。Khan等（1998）人的实验结果表明Cd、Pb、Zn的加入导致了红壤中微生物生物量的显著下降，其生物毒性依次为Cd>Zn>Pb。

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