深圳禾易康农业科技有限公司
Shenzhen He Yi Kang agricultural Technology Co., Ltd.

土壤重金属污染对植物生长的影响

浏览数:879 

土壤重金属污染对植物生长的影响

  重金属对植物生长发育的影响研究主要涉及重金属汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍和类金属砷等生物毒性明显的重金属对植物生长发育的影响;对于植物而言,主要研究重金属对植物的出芽率、生长速率、产量等生长参数影响的浓度和时间效应

  重金属指密度在4.0以上的60种元素或密度在5.0以上的45种元素。随着矿产资源的大量开发,农药、化肥的广泛使用以及城市污泥、污水的农用,重金属对土壤、水体的污染越来越严重。环境污染将引起土壤中某些重金属离子增加,当土壤中重金属离子含量超过其对重金属离子的自净作用时,将对植物代谢和生长发育产生影响。环境污染方面的重金属实际上是指汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性明显的重金属,也指锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)等有一定毒性的一般重金属。据前人研究表明,重金属对植物影响研究包含以下几方面:重金属对植物的生长发育存在浓度和时间效应的影响;植物对重金属的吸收和重金属在植物体内的分布以及植物农产品质量;重金属对植物各种生理生化指标的影响;重金属对植物超微结构的毒害;重金属对植物形态、生殖、繁衍的影响。该研究综述前人研究成果,了解重金属对植物各方面的影响,探讨未研究或未完全研究的领域,为植物生长提供更有利的环境。

1、镉( Cd)

 对植物生长的影响 Cd是危害植物生长发育的有害元素,土壤中过量Cd会对植物生长发育产生明显的危害。有研究表明,Cd 胁迫时会破坏叶片的叶绿素结构,降低叶绿素含量,使叶片发黄,严重时几乎所有叶片都出现褪绿现象,叶脉组织成酱紫色、变脆、萎缩、叶绿素严重缺乏,表现为缺铁症状。何振立、吴燕玉等指出叶片受伤害时植物生长缓慢,植株矮小, 根系受到抑制,造成生长障碍,产量降低,Cd 浓度过高时植株死亡。土壤中Cd 胁迫对植物代谢的影响更加显著,胁迫引起植物体内活性氧自由基剧增,超出了活性氧清除酶的岐化-清除能力时,使根系代谢酶活性降低,严重影响根系活力。随胁迫时间的延长,SOD活性受到影响而急剧下降,从而使其他代谢酶活性也受到影响,最终使植株死亡。叶片中叶绿素成为自由基攻击的靶分子,造成叶绿素结构破坏,叶片失绿严重,使叶片枯萎。

2、铅( Pb)

  对植物生长发的影响Pb并不是植物生长发育的必需元素,当Pb被动进入植物根、皮或叶片后,积累在根、茎和叶片,影响植物的生长发育,使植物受害。Pb对植物根系生长的影响是显著的,Pb能减少根细胞的有丝分裂速度,这也是造成植物生长缓慢的原因。Pb毒害草坪植物主要的中毒症状为根量减少,根冠膨大变黑、腐烂,植物地上部分生物量随后下降,叶片失绿明显,严重时逐渐枯萎,植株死亡。Pb的积累也直接影响细胞的代谢作用,其效应也是引起活性氧代谢酶系统的破坏作用。高浓度Pb还使种子萌发率和胚根长度、上胚轴长度降低, 甚至出现胚根组织坏死。

3、汞( Hg)

 对植物生长的影响重金属Hg是植物生长和发育的非必需元素,是对植物具有显著毒性的污染物质。Hg2+不仅能与酶活性中心或蛋白质中的巯基结合,而且还能取代金属蛋白中的必需元素(Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+),导致生物大分子构像改变,酶活性丧失、必需元素缺乏,干扰细胞的正常代谢过程。Hg2+能干扰物质在细胞中的运输过程。Hg2+ 胁迫还与其他形式的氧化胁迫相似,能导致大量的活性氧自由基产生,自由基能损伤主要的生物大分子(如蛋白质、DNA等),引起膜脂过氧化。Hg2+达到一定浓度时会抑制植物种子萌发。

4、铬(Cr)

 对植物生长的影响微量元素Cr是植物生长发育所必需的,缺乏Cr元素会影响植物的正常发育,但体内积累过量又会引起毒害作用。研究表明,当土壤中的Cr3+浓度为20×10-6~40×10-6g/kg时,对玉米苗生长有明显的刺激作用;但达到320×10-6g/kg时,则对玉米生长有抑制作用;Cr6+ 浓度为20×10-6g/kg时,对玉米苗生长具刺激作用;浓度为80×10-6g/kg 时有明显的抑制作用。Cr还可引起永久性的质壁分离并使植物组织失水。周建华等发现,高浓度的Cr3+处理可使水稻幼苗叶片可溶性糖和淀粉含量降低,低浓度则对它们稍起促进作用。

5、铜(Cu)

 对植物生长的影响 Cu是植物必需的一种营养元素,它是几种涉及电子传递和氧化反应的酶的结构成分和催化活性成分,如多酚氧化酶、Zn/Cu超氧化物歧化酶、抗坏血酸氧化酶、Cu胺氧化酶、半乳糖氧化酶和质体蓝素等。Cu的缺乏会减少质体蓝素和细胞色素氧化酶的合成,导致生长的抑制和光合作用、呼吸作用的降低。然而过量的Cu对植物有明显的毒害作用,主要是妨碍植物对二价铁的吸收和在体内的运转,造成缺铁病。在生理代谢方面,过量的Cu抑制脱羧酶的活性,间接阻碍NH4+向谷氨酸转化,造成NH4+的积累,使根部受到严重损伤,主根不能伸长,常在2~100px就停止,根尖硬化,生长点细胞分裂受到抑制,根毛少甚至枯死。

6、锌( Zn)

 对植物生长的影响 Zn元素是植物生长发育不可缺少的元素,硫酸锌是一种微量元素肥料。Zn 是部分酶的组分,与叶绿素和生长素的合成有关,缺Zn时叶片失绿,光合作用减弱。但过量的Zn也会伤害植物根系,使植物根系生长受到阻碍,此外,还使地上部分有褐色斑点并坏死。

7、总结

 目前,重金属对植物生长发育的影响研究主要涉及重金属汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍和类金属砷等生物毒性明显的重金属对植物生长发育的影响;对于植物而言,主要研究重金属对植物的出芽率、生长速率、产量等生长参数影响的浓度和时间效应, 植物对重金属的吸收和重金属在植物体内的分布以及对植物超微结构的毒害等方面。上述领域研究的进一步深入,必能为植物的生长和发育提供更有利的环境。