多环芳烃类化合物(PAHs)是环境中普遍存在的持久性有毒有机污染物。因其具有慢性毒性和致癌、致畸、致突变的“三致”作用,引起各国环境科学工作者的广泛关注。目前,治理PAHs污染土壤的方法主要有物理修复、化学修复和生物修复。物理化学修复成本昂贵,易破坏土壤生态,不适合大规模应用,生物修复技术(包括微生物修复和植物修复)因具有成本低、无二次污染、可大面积应用等独特优点而越来越受到人们的重视。植物-微生物联合修复是利用环境中植物根系对微生物生长的促进作用,有效地提高微生物降解率。因此,植物-微生物联合作用在PAHs污染土壤修复中有着重要意义。本研究以采自江西的一种典型低有机质红壤为例,通过盆栽试验,研究了植物根系在强化微生物修复多环芳烃污染土壤中的作用,通过计算非生物因素、土著微生物、植物根系和根系分泌物对土壤中菲、芘降解的贡献率,探讨了其作用机理。与单一植物比较研究了植物间作在修复PAHs污染土壤的作用。其目的是为发展菲、芘污染他土壤植物-微生物联合修复技术提供科学依据。主要研究结论如下:第一个实验的研究结论:1降解经60天实验后,菲的去除率分别是:97.8%T2,98.9%T3,98.4 %T4,83.4%T1,芘的去除率分别为:69.8%T2,78.5%T3,75.3 %T4,57.2%T1。三种不灭菌处理土壤中菲的剩余浓度无显著差异(P <0.05)。芘的剩余浓度则为不灭菌无植物有根系分泌物处理(T3)显著低于不灭菌无植物处理(T2),不灭菌无植物有根系分泌物处理(T3)和不灭菌有植物处理(T4)无显著差异。说明微生物在土壤中菲、芘的降解中起着积极的作用。微生物对菲的降解作用是其在土壤中浓度减少的主要原因,种植植物并未促进其降解。但对芘而言,除了微生物的作用外,种植植物促进了其降解,也即种植植物强化了微生物的降解作用。2生物功能多样性在240h的培养过程中,4个处理平均吸光度值均随培养时间的增加而增大,灭菌无植物处理(T1)的平均吸光度值随培养时间的增加呈缓慢上升的趋势,培养240h后,平均吸光度值仅比培养初期提高了0.1。说明灭菌处理,显著降低了微生物的活性。不灭菌无植物处理(T2)和不灭菌有植物处理(T4)平均吸光度值均随培养时间增加呈线性增大,且T2大于T4,培养240h后,平均吸光度值比培养初期分别提高了1.35和1.12。不灭菌无植物有根系分泌物处理(T3)在培养时间在120h前,平均吸光度随培养时间增加急剧增大,最大值达到1.63,120h后则出现平台,基本不随培养时间增加而变化。3贡献率非生物因素在植物修复过程中的贡献率很高,对菲去除的贡献率是84%,对芘去除的贡献率为57.2%。其次就是根系分泌物强化微生物修复的贡献,对菲来讲,这个贡献达到了15.5%,对芘来讲,这个贡献达到了21.3%,均高于土著微生物对他们的降解。并且随着污染物环数的增高,根系分泌物强化微生物降解的贡献就显得越来越重要。BIOLOG数据分析显示,随着根系分泌物的加入,土壤微生物种群结构确实发生了变化并有利于污染物的降解。第二个实验的结论:1生物量大豆和黑麦草间作处理中黑麦草干重显著低于单独种植黑麦草的处理,而大豆干重则与单独种植黑麦草的处理无显著差异。说明间作处理中大豆抑制了黑麦草的生长,产生了竞争的结果。2微生物功能多样性在240小时的培养时间中,总体来讲,单独种植黑麦草处理和单独种植大豆处理之间的差异不大,而且都高于间作处理的平均吸光度值。在120小时之前,单独种植黑麦草处理的平均吸光度值增长要快于单独种植大豆处理,120小时之后,二者趋于相同。3降解在植物的存在下显著的提高了多环芳烃的降解去除,相比之下黑麦草的修复效果最好,大豆其次,而两者间作处理下修复效果最差。在40天的盆栽实验结束后,在种植黑麦草的处理中,菲和芘的剩余量分别为0.78 mg·kg-1和7.33 mg·kg-1;在种植大豆的处理中,菲和芘的剩余量为2.97 mg·kg-1和12.54 mg·kg-1;在间作处理中,菲和芘的剩余量为2.63 mg·kg-1和19.53 mg·kg-1。从结果中看出,4环的芘仍然比3环的菲难于降解,这与第一个研究的结论相同。BIOLOG数据显示,在黑麦草和大豆的存在下,土壤微生物的活性和功能多样性被显著提高,但二者间作处理中,微生物活性反而很低,这说明在间作处理中有限制性因素的存在。对土壤中营养元素的分析结果表明,N、P、K的含量在间作处理中最低,说明营养元素是间作处理中一个限制性的条件。通过对不同处理中对碳源利用的结果进行分析得出,不同植物之间引起的土壤微生物种群结构的变化是不同的,而且对多环芳烃降解的促进效果也不同。