污染土壤的修复研究对提高土壤和水的环境质量、保证农产品的安全、实现农业可持续发展等有着重要的理论和现实意义(骆永明等，2005)。对绝大多数有机污染物来说，微生物降解是最重要的降解过程之一，微生物特别是根际微生物在有机污染土壤的修复过程中扮演着重要的角色(戴树桂等，1998)。因而，探明植物修复过程中根际微生物动态变化特征具有重要的现实意义。

阿特拉津，又名莠去津(Atrazine)，是我国土壤环境中由于化学农药的大量使用而广泛存在的典型有机污染物(姚斌等，2005)。其化学名称为2-氯-4-乙氨基-6-异丙氨基-1，3，5-三嗪，系均三氮苯类农药，分子式为C₈H₁₄ClN₅，分子量为215.69。

遗憾的是，目前对土壤环境中阿特拉津污染的情况还了解不够，并缺乏整治的相关理论基础和实践经验。研究表明杨树种群具有广泛的修复意义(Schnoor et al., 1995；Gordon et al., 1998；余国营等，1996；吴雁华，2005)。国外植物修复研究和应用领域已利用杨树进行修复试验，其重要目的是探索通过杨树根系最大程度地消除土壤污染的可行性(Schnoor et al., 1995；Gordon et al., 1998)。国内的研究主要集中于杨树对重金属的吸收和转移(余国营等，1996；吴雁华，2005)，而利用杨树修复有机污染土壤的研究鲜见报道。

鉴此，本文以从美国引入的对多种有机污染物强转化的转基因杨树(Populus deltoides × nigra，DN34；ZY)及普通杨树(P. deltoids cv. Ⅰ-69/55；PY)为试验材料，在中国林业科学研究院科研温室进行控制试验，开展阿特拉津污染土壤树木(杨树)修复过程中根际污染物降解及其微生物区系的初步研究，试图探明杨树修复过程中污染物降解及微生物区系的变化情况，以期为提高植物的修复效率提供理论依据。

供试土壤采自北京市大兴区某苗圃，表层(0~15 cm)土壤，土壤类型为轻壤潮土。基本理化性质：砂粒26.0%，粉粒24.3%，粘粒49.7%，有机碳10.96 g·kg^-1，阳离子交换量(CEC) 8.5 cmol.kg^-1，pH值(H₂O) 8.46，全氮4.03 g·kg^-1，全磷(P₂O₅)4.28 g·kg^-1，全钾15.07 g·kg^-1。

阿特拉津标准品购于国家农药质检中心，纯度≥98.5%。

转基因杨树由美国密苏里大学罗拉分校Joel Gerard Burken博士提供。将引进的插条及普通杨树插条扦插育苗，选取长势均匀的当年扦插苗用于盆栽试验。

参照文献(姚斌等，2005)配制10 mg·kg^-1的阿特拉津污染土样；参照文献(蒋先军等，2000)定义非根际土壤和根际土壤，设置对照、污染不种树(非根际土壤)及污染种杨树(根际土壤)3种试验处理，制备好的污染土壤装入规格为16 cm×30 cm，且带盆托的塑料盆中，每盆装土5 kg，重复5次。盆栽试验在中国林业科学研究院科研温室进行，试验过程中定量浇水，确保盆内水不外溢，防治污染物随水流失影响试验结果。分别在杨树移栽后第0，30，60，90和120天取样。土样置于4 ℃温控培养箱中待测。

采用平板分离法测定土壤中细菌、真菌及放线菌；利用北京分析仪器厂SP-3420型气相色谱仪，TSD检测器；RE-52A型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)；SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(巩义市英峪仪器厂)；德国HERMLE Z323K型离心机等仪器设备，参照文献(李清波等，2003)采用气相色谱法测定土壤中的阿特拉津母体残留，外标法计算土壤中阿特拉津的母体残留。

数据分析采用DPS 2000统计分析软件包(唐启义等，2002)进行。

阿特拉津污染土壤植物修复过程中根际阿特拉津母体的残留动态见表 1，对照土壤中阿特拉津未检出，表中没有标出。

表 1 植物修复过程中根际和非根际土壤中阿特拉津的降解动态^① Tab.1 Degradation of atrazine in Poplar rhizosphere and non-rhizosphere

表 1 植物修复过程中根际和非根际土壤中阿特拉津的降解动态① Tab.1 Degradation of atrazine in Poplar rhizosphere and non-rhizosphere

测定结果表明：修复过程中植物根际土壤中阿特拉津的降解动态不同于非根际土壤。前60天普通杨树根际土壤中阿特拉津的残留量高于非根际土壤，到第60天时二者阿特拉津的残留量大致相同，60天之后杨树根际土壤中的残留量开始低于非根际土壤，污染物母体的降解率高于非根际土壤。比较普通杨树根际与非根际土壤中阿特拉津的残留量和降解率，结果显示种植杨树有利于阿特拉津在土壤中的降解，这与Burken等(1997)的研究结果相似。然而方差分析表明，修复第30，60和120天时普通杨树根际与非根际土壤中阿特拉津残留量的差异不显著。普通杨树对阿特拉津污染土壤的修复潜力及相关修复机理还有待进一步深入研究。

分析结果显示，转基因杨树根际土壤中阿特拉津的降解不同于非根际土壤，修复过程中转基因杨树根际土壤中阿特拉津的残留量明显低于非根际土壤。方差分析表明：转基因杨树根际与非根际土壤中阿特拉津残留量的差异显著。与普通杨树相比，转基因杨树根际环境中污染物母体降解速度更快，降解状态较为稳定。栽培第30天根际阿特拉津母体的降解残留大约为1.5 mg·kg^-1，降解率为85.31%；第120天时阿特拉津的降解率为84.29%。根据研究结果初步判断转基因杨树对阿特拉津污染土壤具有明显的修复作用，相关机理有待进一步研究。

有机污染物的降解过程中土壤微生物扮演着重要的角色，为了探明修复过程中土壤微生物区系的变化情况。采用常规的三大菌分析方法对土壤微生物进行了分析测定，植物修复过程中根际微生物区系的变化见表 2。

表 2 不同处理土壤中微生物区系变化 Tab.2 Change of microbial flora in different soil

表 2 不同处理土壤中微生物区系变化 Tab.2 Change of microbial flora in different soil

结果显示，对照土壤中细菌基本处于稳定状态，没有发生明显变化。但外源加入阿特拉津后导致根际和非根际土壤中的细菌数量与对照明显不同，T检验表明其在0.05水平差异显著(P＜0.05)。10 mg·kg^-1的污染胁迫下，阿特拉津对非根际和普通杨树根际土壤细菌产生显著抑制作用。第30天时非根际土壤和普通杨树根际土壤中细菌数量较低。第30天后非根际土壤和普通杨树根际土壤中细菌数逐渐上升。60天后非根际土壤中细菌数量变化趋势缓慢。转基因杨树根际土壤中的细菌数量与对照相比，在整个培养过程中皆呈增加趋势。导致此现象的原因可能与转基因杨树生长过程中产生的根系分泌物有关，相关机理有待进一步研究。

修复过程中根际和非根际土壤中细菌数的变化规律与阿特拉津的降解动态表现出相近的规律。研究表明降解阿特拉津的微生物主要包括细菌、真菌、放线菌、藻类等。细菌由于其生化上的多种适应能力以及容易诱发突变菌株，在降解阿特拉津的微生物中占有重要地位(董春香等，2001)。Schnoor等(1997)认为植物根际增加了土壤中的有机碳、细菌、菌根真菌及其他一些因素，所有这些因素都促进了土壤中有机化合物的降解。另有研究结果显示，与无树的土壤相比，杨树的根际细菌的数目明显增加(Jordahl et al., 1997)。结合表 1阿特拉津降解动态，初步推断阿特拉津在杨树根际和非根际土壤中的降解可能与土壤中细菌有较为密切的关系。此研究发现也为将来通过外部调控措施刺激杨树根际细菌增殖、提高阿特拉津的降解效率提供了依据，相关机理还有待进一步研究。

对照土壤中真菌数量在整个采样时期内变化较小，基本处于稳定状态。结果表明，阿特拉津10 mg·kg^-1质量分数的污染胁迫在整个采样时期内并没有对非根际土壤中的真菌产生明显的抑制作用，这与Gaur等(1978)利用同属酰胺类除草剂西玛津进行研究得出的结论具有一定的相似性；而胡江等(2005)的研究结果表明，阿特拉津质量分数对真菌的刺激非常显著，二者的差异可能是因为纯培养条件和土壤修复试验介质环境不同所致。土壤微生物数量与其发挥的生态功能密切相关，数量的减少反映出土壤微生物活性的下降，非根际土壤中真菌的数量与对照土壤接近，可能的原因是作为初级真核生物的真菌对阿特拉津胁迫的适应力和抗逆性要强于同属于原核生物的细菌和放线菌。根际微生物数量明显多于非根际土壤的事实已被多位研究者证实(魏树和等，2003；陆雅海等，2006)。修复30~90天普通杨树和转基因杨树根际土壤环境中真菌数量有所增加，一方面可能是阿特拉津对真菌有一定的刺激作用；另一方面可能是在杨树修复过程中根际微域的环境条件发生变化，根际分泌物等对微生物的生长产生明显影响(陆雅海等，2006)。据报道，植物根部的真菌有独特的酶解方式，促进有机物的降解，可以和细菌一起降解不能被细菌单独降解的有机物(Schnoor et al., 1997)。

在整个采样测定时期，对照土壤中的放线菌数量总体上高于其他处理土壤，而根际土壤的放线菌数量在培养前60天高于非根际土壤，而培养60~120天期间根际土壤放线菌数量少于非根际土壤和对照。其中的原因可能为阿特拉津10 mg·kg^-1的污染胁迫对土壤中的放线菌产生刺激作用，而根际微域的特殊生境缓解了阿特拉津对放线菌的刺激作用。与非根际比较，修复初始60天内根际放线菌数都有所增加，到60天时与对照土壤更为接近，其中修复第60天普通杨树根际放线菌数与对照差异不显著。此研究结果与Martinz等(1996)的研究结论具有一定的相似性，这可能与杨树修复过程中土壤中阿特拉津逐渐降解及根际土壤环境得到改善有关。同期转基因杨树根际放线菌数与对照差异显著，此可能与其根际的特征分泌物有关，相关机理还有待进一步研究。

阿特拉津污染土壤(污染质量分数为10 mg·kg^-1)树木修复过程中普通杨树根际和非根际土壤中阿特拉津母体的降解残留差异不显著，初步推断普通杨树对阿特拉津污染土壤修复作用不显著；同期转基因杨树修复过程中根际和非根际土壤中阿特拉津母体的降解差异显著，其对污染土壤的修复更快、更稳定。由此初步推断，转基因杨树对阿特拉津污染土壤的修复作用显著，相关机理有待进一步研究。植物修复过程中阿特拉津对非根际土壤中的细菌产生了显著性的抑制作用。在整个采样时期内土壤三大菌的分布趋势是：根际土壤中的细菌、真菌和放线菌数量高于非根际土壤。由此可以初步推断，杨树修复过程中根际土壤的微生物区系发生了明显变化，相关的机理还有待采用更好的手段做进一步研究和验证。