土壤重金属Pb、Cd污染对植物的影响

王欣若

(辽宁省环境科学研究院，辽宁 110161)

土壤重金属Pb、Cd污染对植物的影响

王欣若

(辽宁省环境科学研究院，辽宁 110161)

土壤的重金属污染问题日益严重，本文从土壤重金属污染的内涵及特点着手，深入分析重金属Pb、Cd污染对植物生长形态、细胞结构、光合特性、营养系统的影响。为今后重金属污染的防治提供重要依据。

铅镉植物影响

1研究背景

1.1 土壤重金属污染现状及其来源

随着现代工业和城市的迅猛发展，城市化、工业化、农业经营集约化以及公路交通扩大化，加快了土壤重金属污染的进程。据报道，目前我国受镉（Cd）、砷（As）、铬（Cr）、铅（Pb）等重金属污染的耕地面积近2. 0×107hm2，约占总耕地面积的1/ 5；其中工业“三废”污染耕地面积1.0×106hm2，污水灌溉的农田面积3.3×103hm2[1]。因此，世界各国对其高度重视，有关环境重金属问题的研究也日益增多，并逐步成为国际科学界研究的热点[2]。

1.2 土壤中重金属Pb、Cd的概况与危害

重金属Pb、Cd属于潜在污染物，在土壤中具有稳定、易于积累以及不易去除等特性[3]。重金属在土壤环境中主要以水溶态、交换态、有机结合态、沉淀或难溶态复合物、硅酸盐矿物等结构存在。其中，水溶态的重金属易被植物直接吸收，其释放的程度却需土壤环境因子的调节[4]。

2 国内外研究进展

2.1 重金属Pb、Cd污染对植株生长的影响

Pb、Cd进入植物，集中并积累到一定程度，表现出来的毒害症状通常为植株矮小、生长缓慢、退绿、产量下降等。大麦受Cd污染后，种子的萌发率、根系生长的速率均下降，并且随处理时间的延长和处理浓度增大而加剧。当土壤Pb含量达到1000mg/ kg时，小麦叶色灰绿，植株矮小、不分粟、成熟延迟、结实减少，小麦子粒Pb含量可达1. 5 mg/kg[5]。种类不同，植物出现的中毒症状和临界活度均有不同。不同Cd浓度下，玉米和白三叶草在8 umol 时出现了明显的症状，黑麦草在28umol、卷心菜在14 umol时才能出现症状[6]。植物的不同部位，对重金属蓄积的量不同。植物机体蓄积Pb的顺序是∶根＞茎＞叶＞果。Pb、Cd对植物生长影响的大小和植物的生长发育时期也有联系。向日葵的幼苗在0.01 mmo1. L-1Pb处理下，幼苗生物量和根系长度与对照相比有所增大，等到增长到0.1 mmo1. L-1时，生物量和长度均随浓度的升高而下降，叶片产生黄色斑点，出现失绿等症状[7]。

2.2 重金属Pb、Cd污染对植物细胞结构的影响

重金属对线粒体膜上ATP酶活性的抑制，是由于钾离子和水分子的渗透作用具有方向性，终将引起线粒体结构发生改变。大蒜根尖细胞核中的核质经Cd处理后高度凝聚；近皮层2-3层细胞的胞质收缩明显，出现质壁分离现象；线粒体壳的数量变少或减至为零，大多数细胞液泡化程度升高，高尔基体的数目严重减少[8]。

2.3 重金属Pb、Cd污染对植物细胞膜透性和MDA含量的影响

植物细胞膜系统是植物细胞和外界环境进行物质能量交换和信息交流的界面和屏障，其稳定性是细胞进行正常生理功能的基础。此外，Cd能够加剧膜脂过氧化程度[9]。枇杷在不同浓度的Cd处理下，叶片细胞的MDA含量和电解质渗出率均随Cd浓度的增大而增大[10]，说明是Cd胁迫引起枇杷叶片膜透性的破坏，加剧了细胞膜脂过氧化活动。

2.4 重金属Pb、Cd污染对植物光合系统的影响

光合作用是植物的能量来源和物质基础，重金属对光合作用的抑制是限制植物生长、影响植物产量最重要的因素[11]。过量的重金属Pb、Cd导致叶绿素a/b值发生变化，叶绿素含量降低，从而使光合作用受抑制[12]。土壤重金属Pb、Cd的污染对植物光合系统的影响与植物种类有关。谷绪环、金春文等[13]研究表明，在Pb、Cd污染下，两个不同品种苹果的光合特性所受的影响不同。

2.5 重金属Pb、Cd污染对植物可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

可溶性糖作为植物的代谢产物和结构底物参与胁迫反应，可溶性蛋白则既作为构成生理生化过程的活性基础。植物可溶性糖和可溶性蛋白含量受土壤重金属Pb、Cd污染的影响，并因处理浓度和植物种类的不同而变化[14]。学者研究结果表明，随Pb、Cd处理浓度的增加，大麦根系中可溶性糖含量降低。

3 总结与展望

重金属对植物的毒害是多方面的,是研究土壤重金属污染的重要课题，其中何为关键因子至今还不明白。本文主要总结了近年来重金属对植物生长形态、细胞结构、光合特性、营养系统的影响，重金属浓度、植株种类都是受胁迫后表现出不同的症状的原因。因此，对这一问题的透彻研究和应用，将会为修复土壤重金属污染提供快速、经济、有效的手段。

[1]万云兵, 仇荣亮, 陈志良等.2002.重金属污染土壤中提高植物提取修复功效的探讨[J].环境污染治理技术与设备, 3(4)∶56-59.

[2]ChaneyR. L.,Malik M.,Li Y M. et al.1997.Phytoremediation of soil metals[J].Curr.Opin. Biotech.,8∶279-284.

[3]祖元刚,张晓楠,任之光等.2010.入侵植物假苍耳对土壤中铜,铅重金属污染的富集特征[J].植物研究, 30(5)∶612-616.

[4]朱艳霞,魏幼璋,叶正钱等.2006.有机酸在超积累植物重金属解毒机制中的作用[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),34∶121-126.

[5]何念祖. 1990.铅对小麦生长和土壤酶活性的影响[J].浙江农业人学学报. 16(2)∶195-198.

[6]杨明杰,林咸勇,杨肖娥.1998.Cd对不同种类植物生长和养分积累的影响[J].应用生态学报, 9(1)∶89-94.

[7]郭平,刘畅,张海博.2007.向日葵幼苗对Pb,Cu富集能力与耐受性研究[J].水土保持学报, 21(6)∶92-95.

[8]刘东华,蒋悟生,李海峰等.2000.Cd对大蒜生长和根尖细胞超微结构的影响[J].华北农学报,15(3)∶ 66-71.

[9]罗立新,孙铁晰等.1998.镉胁迫下小麦叶中超氧阴离子自由基的积累[J].环境科学学报, 18(5)∶495-499.

[10]余东,许家辉,李永裕.2008.Cd胁迫对批把叶片酶活性及膜透性的影响[J].热带作物学报, 29(2)∶154-158.

[11]Siedlecka A,Krupa Z. 1996.Interaction between cadmium and iron and its effects on photosynthetic capacity of primary leaves of Phaseolus vulgaris[J].Plant Physiol Biochem, 34∶833-841.

[12]余国莹,吴玉树.1992.不同化合形态镉,锌及其复合污染对小麦生理的影响[J].生态学报, 12(1)∶93-96.

[13]谷绪环,金春文,王永章等.2008.重金属Pb与Cd对苹果幼苗叶绿素含量和光合特性的影响[J].安徽农业科学, 36(24)∶10328-10331.

[14]周建华,王永锐.1999.硅营养缓解水稻幼苗Cd,Cr的毒害的生理研究[J].应用与环境生物学报, 5(1)∶11-15.

S210

：B

1007-6344（2015）06-0133-01