土壤重金屬Pb、Cd污染對植物的影響

王欣若

(遼寧省環境科學研究院，遼寧 110161)

土壤重金屬Pb、Cd污染對植物的影響

王欣若

(遼寧省環境科學研究院，遼寧 110161)

土壤的重金屬污染問題日益嚴重，本文從土壤重金屬污染的內涵及特點著手，深入分析重金屬Pb、Cd污染對植物生長形態、細胞結構、光合特性、營養系統的影響。為今后重金屬污染的防治提供重要依據。

鉛鎘植物影響

1研究背景

1.1 土壤重金屬污染現狀及其來源

隨著現代工業和城市的迅猛發展，城市化、工業化、農業經營集約化以及公路交通擴大化，加快了土壤重金屬污染的進程。據報道，目前我國受鎘（Cd）、砷（As）、鉻（Cr）、鉛（Pb）等重金屬污染的耕地面積近2. 0×107hm2，約占總耕地面積的1/ 5；其中工業“三廢”污染耕地面積1.0×106hm2，污水灌溉的農田面積3.3×103hm2[1]。因此，世界各國對其高度重視，有關環境重金屬問題的研究也日益增多，并逐步成為國際科學界研究的熱點[2]。

1.2 土壤中重金屬Pb、Cd的概況與危害

重金屬Pb、Cd屬于潛在污染物，在土壤中具有穩定、易于積累以及不易去除等特性[3]。重金屬在土壤環境中主要以水溶態、交換態、有機結合態、沉淀或難溶態復合物、硅酸鹽礦物等結構存在。其中，水溶態的重金屬易被植物直接吸收，其釋放的程度卻需土壤環境因子的調節[4]。

2 國內外研究進展

2.1 重金屬Pb、Cd污染對植株生長的影響

Pb、Cd進入植物，集中并積累到一定程度，表現出來的毒害癥狀通常為植株矮小、生長緩慢、退綠、產量下降等。大麥受Cd污染后，種子的萌發率、根系生長的速率均下降，并且隨處理時間的延長和處理濃度增大而加劇。當土壤Pb含量達到1000mg/ kg時，小麥葉色灰綠，植株矮小、不分粟、成熟延遲、結實減少，小麥子粒Pb含量可達1. 5 mg/kg[5]。種類不同，植物出現的中毒癥狀和臨界活度均有不同。不同Cd濃度下，玉米和白三葉草在8 umol 時出現了明顯的癥狀，黑麥草在28umol、卷心菜在14 umol時才能出現癥狀[6]。植物的不同部位，對重金屬蓄積的量不同。植物機體蓄積Pb的順序是∶根＞莖＞葉＞果。Pb、Cd對植物生長影響的大小和植物的生長發育時期也有聯系。向日葵的幼苗在0.01 mmo1. L-1Pb處理下，幼苗生物量和根系長度與對照相比有所增大，等到增長到0.1 mmo1. L-1時，生物量和長度均隨濃度的升高而下降，葉片產生黃色斑點，出現失綠等癥狀[7]。

2.2 重金屬Pb、Cd污染對植物細胞結構的影響

重金屬對線粒體膜上ATP酶活性的抑制，是由于鉀離子和水分子的滲透作用具有方向性，終將引起線粒體結構發生改變。大蒜根尖細胞核中的核質經Cd處理后高度凝聚；近皮層2-3層細胞的胞質收縮明顯，出現質壁分離現象；線粒體殼的數量變少或減至為零，大多數細胞液泡化程度升高，高爾基體的數目嚴重減少[8]。

2.3 重金屬Pb、Cd污染對植物細胞膜透性和MDA含量的影響

植物細胞膜系統是植物細胞和外界環境進行物質能量交換和信息交流的界面和屏障，其穩定性是細胞進行正常生理功能的基礎。此外，Cd能夠加劇膜脂過氧化程度[9]。枇杷在不同濃度的Cd處理下，葉片細胞的MDA含量和電解質滲出率均隨Cd濃度的增大而增大[10]，說明是Cd脅迫引起枇杷葉片膜透性的破壞，加劇了細胞膜脂過氧化活動。

2.4 重金屬Pb、Cd污染對植物光合系統的影響

光合作用是植物的能量來源和物質基礎，重金屬對光合作用的抑制是限制植物生長、影響植物產量最重要的因素[11]。過量的重金屬Pb、Cd導致葉綠素a/b值發生變化，葉綠素含量降低，從而使光合作用受抑制[12]。土壤重金屬Pb、Cd的污染對植物光合系統的影響與植物種類有關。谷緒環、金春文等[13]研究表明，在Pb、Cd污染下，兩個不同品種蘋果的光合特性所受的影響不同。

2.5 重金屬Pb、Cd污染對植物可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

可溶性糖作為植物的代謝產物和結構底物參與脅迫反應，可溶性蛋白則既作為構成生理生化過程的活性基礎。植物可溶性糖和可溶性蛋白含量受土壤重金屬Pb、Cd污染的影響，并因處理濃度和植物種類的不同而變化[14]。學者研究結果表明，隨Pb、Cd處理濃度的增加，大麥根系中可溶性糖含量降低。

3 總結與展望

重金屬對植物的毒害是多方面的,是研究土壤重金屬污染的重要課題，其中何為關鍵因子至今還不明白。本文主要總結了近年來重金屬對植物生長形態、細胞結構、光合特性、營養系統的影響，重金屬濃度、植株種類都是受脅迫后表現出不同的癥狀的原因。因此，對這一問題的透徹研究和應用，將會為修復土壤重金屬污染提供快速、經濟、有效的手段。

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1007-6344（2015）06-0133-01