植物根表铁膜的形成及其营养与生态环境效应

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1、应用生态学报2004年6月第15卷第6期CHINESEJOURNALOFAPPLIEDECOLOGY，Jun2004，l5(6)：1069～1073植物根表铁膜的形成及其营养与生态环境效应*何春娥刘学军一张福锁(中国农业大学植物营养系，北京100094)【摘要】论述了根表铁膜的形成条件、形态和矿物学组成及在根表的沉积位置，讨论了根表铁膜作为铁库改善植物Fe营养、影响P、Zn等营养状况的植物营养效应以及铁膜通过吸附或共沉淀的外在抗性机制和竞争代谢敏感位点的内在抗性机制，在提高植物抵抗Cu、Ni、Cd、As等重金属毒害和强酸、低碳的逆境环境等方面的生态环境效应．关键词水生植物铁膜营养元素重

2、金属元素文章编号1001—9332(2004)06—1069—05中图分类号Q945．15文献标识码AFormationofironplaqueonrootsurfaceanditseffectonplantnutritionandecologicalenvironment．HEChune，LIUXuejun，ZHANGFusuo(DepartmentofPlantNutrition，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100094，China)．一Chin．J．App1．Eco1．，2004，15(6)：1069～1073．Thispaperillu

3、stratedtheconditionsofironplaqueformationonrootsurface，themorphology，mineralogicalcom—positionanddepositionsiteoftheplaque，anditsfunctionasaFereservoirinsupplyingFenutrientandaffectingtheuptakeofothernutrientssuchasphosphorusandzinc．Theenvironmentalandecologicalroleoftheplaqueininhibitingtheupta

4、keandtranslocationofheavymetalssuchasCu，Ni，CdandAsthroughabsorptionorco-pre—cipitationwascalledexternaltolerancemechanism，whileitscompetitionwithheavymetalsformetabolicallysen—sitivesitesinplantswascalledinternaltolerancemechanisms．ThesetWOmechanismshelpplantsurviveinhighacidicandlowcarbonenviro

5、nment．KeywordsHydrophyte，Ironplaque，Nutritionalelements，Heavymetalelements气输送到根系，从而把Fe2氧化成铁的氧化物、氢氧化物胶1引言膜．研究表明，许多植物的根系都有形成铁胶膜的能力．其中水生植物的重要特征之一是根系具有氧化能力．生长在包括水下植物、挺水植物、渍水环境中的陆生植物、非开花植渍水土壤中的植物，为了适应其缺氧环境，在长期进化过程物、松柏类植物(裸子植物)、单子叶植物及双子叶植物等．表中形成了发达的通气组织【·¨·44···51]．能够把大气中的氧1列出了目前业已发现的根系能形成铁膜的植物种类．铁膜高效

6、率地运输到根表。从而使根际处于相对氧化状态，逃避的形成或富集不仅局限于植物的根表，在海滩上的一些无脊缺氧胁迫【32j．Fe和Mn是地壳的主要组成元素．在自然成土椎动物及某些细菌表面也发现有类似现象【]．过程中，其各种氧化物积存于土壤中．如果土壤处于渍水状2．1铁膜形成的条件局部的氧化条件是渍水土壤中形成铁膜的必备条件之态，由于化学及生物的还原作用，各种高价氧化物被还原，其一溶解度不断提高，使得土壤中Fe¨、Mn的浓度急剧增加．植物根系发生氧化作用的机制主要有两个：一是通过根系释放出的氧气；二是通过根系分泌的一些氧化性物质，包这些低价的离子在根际由于连续氧化作用而在根表面及根括一些氧化酶

7、．具有通气组织的水生或挺水植物可从叶片将质外体被氧化形成明显可见的红色铁、锰氧化物／氢氧化物氧气运输到根系，并释放到介质中．另外，除了地上部分输送胶膜，可以防止Fe2、Mn2的过量吸收造成的毒害[II-12,．下来的氧气外，根表的酶促降解也可以将一些有机酸分解并同时，由于根表铁、锰胶膜具有特殊的电化学性质，可发生多释放出氧气【2]．如根际中的乙醛酸、草酸和甲酸均可在酶的种离子的吸附一解吸附反应，能引起植物营养状况的改作用下分解，除了形成coz外