土壤－植物系統的淨化功能
正文
土壤－植物系統是陸地生態系統的基本結構單元，包括綠色植物及其根系周圍的土壤環境。這個系統通過物理、化學和生物學的過程，起到消除污染、維護生態平衡的作用。淨化機理 在生態系統中，土壤生物特別是微生物能分解有機廢物，使之礦化為無機營養物質，供給植物生長、發育的需要，保證地球上生物小循環的正常進行。綠色植物不僅在光合作用過程中吸收空氣中二氧化碳，放出氧氣，而且具有淨化大氣中塵埃、氣溶膠、重金屬和有機污染物以及細菌等的功能，也是土壤－植物系統淨化功能的重要組成部分。環境污染日益嚴重後，土壤－植物系統被看成是一種高效的“活過濾器”。它的淨化功能主要由下列要素構成：①綠色植物根系的吸收、轉化、降解和生物合成作用；②土壤中細菌、真菌和放線菌等微生物區系的降解、轉化和生物固定化作用；③土壤的有機、無機膠體及其複合體的吸收、絡合和沉澱作用；④土壤的離子交換作用；⑤土壤和植物的機械阻留作用；⑥土壤的氣體擴散作用。
對不同的污染物，土壤－植物系統的淨化機理、能力和過程是不同的，氣候和其他環境條件也起著十分重要的作用。例如，在溫暖的植物生長季節，對生物可降解的有機污染物，上述要素中①、②、③項起主要作用；對無機鹽類、營養元素和重金屬等污染物，①、④項起重要作用；對那些易揮發的或者可以轉化為氣態的污染物，則⑥項起主導作用。這些要素的總和是構成某一個區域環境容量的基礎。
實際套用 土壤－植物系統的淨化功能目前正在被廣泛套用到環境工程方面。
中國幾千年來有利用人糞尿、廄肥和垃圾等廢物作農業肥料的傳統，並且積累了豐富的經驗。隨著城市和工農業的發展，近年來全國開闢了十多個污水灌區。這些污灌區農田生態系統不僅在利用水肥資源、增加農業產量方面取得顯著效果，而且由於農田生態系統對污水有強大的淨化能力，在保護環境方面也作出了貢獻。例如，西安污水灌區大大減輕對渭河的污染；瀋陽撫順灌區使瀋陽南塔水源和渾河的水質明顯好轉；白洋淀上游的保定市截污灌田，使白洋淀水質有很大改善；齊齊哈爾引污治嫩工程建成後，對保護嫩江的水質也起了重要作用。
各個污水灌溉系統，由於灌溉水質、植物種類、耕作制度和自然條件不同，淨化效果也不相同。在瀋陽撫順灌區，通過對含酚石油污水灌溉水稻的土壤生物學特性的研究，還發現隨著污水灌溉定額的增加，土壤中酚細菌和硫細菌等微生物類群的數量呈拋物線狀變化（見表）。試驗結果表明，土壤中酚細菌對環境中酚的忍受程度是有限的，最大耐酚量為0.05％，如果超過這個限度，必然會影響土壤－植物系統對酚的淨化功能。 微生物在土壤中所引起的各種生物化學過程，主要是藉助於它們所產生的酶系來實現的。在含酚石油污水灌區土壤中形成了能分解酚的多酚氧化酶系，其含量變化和微生物類群數量的消長是一致的。因此，長期利用適量的含酚石油污水灌溉水稻田，在土壤中不會出現酚的累積。此外，在灌區土壤中已分離出多種能分解石油污水中烷烴類和多環芳烴［包括苯並(a)芘］的細菌。
土壤－植物系統功能的研究還包括對農藥在土壤中消長狀況的研究。農藥分解過程有化學分解和生物分解兩個方面，而以生物分解為主。在化學分解方面以水解作用為主。農藥品種不同，對它們的分解效果也不相同。例如有機磷酸酯、馬拉硫磷、1059等殺蟲劑在土壤中很容易水解消失,而DDT、六氯苯、異狄氏劑等人工合成有機氯農藥，則很難水解，而在土壤中保持相對穩定。土壤微生物的分解作用也因農藥品種不同而有很大的差異。以除草劑為例，2,4-D在土壤中能很快被微生物分解,但2,4,5-T卻因苯核上Cl-對微生物有抗性，很難被分解。農藥在土壤－植物系統中的消長過程涉及其降解中間產物和最終產物等一系列反應的動態過程。實現農業現代化必須充分掌握土壤－植物系統對不同化學物質的淨化功能及其作用機理。
土壤－植物系統對生物污染也有一定的淨化功能，例如已知土壤對大腸桿菌有良好的過濾作用。
參考書目
中國科學院林業土壤研究所編譯：《環境污染與生物淨化（水—土壤—植物）》，科學出版社，北京，1976。
R.L.Culp et al.，Handbook of Advanced Wastewater Treatment，2nd ed.，pp.513～583，Van Nostrand Reinhold,New York,1977.
