土壤—水稻系统重金属污染的研究现状和展望
水稻对重金属镉和铅的吸收和运转及栽培环境的影响研究
水稻对重金属镉和铅的吸收和运转及栽培环境的影响研究一、本文概述本文旨在深入研究水稻对重金属镉（Cd）和铅（Pb）的吸收和运转机制，以及栽培环境对这些过程的影响。
水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生长环境中的重金属污染问题日益引起人们的关注。
镉和铅是两种常见的重金属污染物，它们在水稻田中的积累和转运对水稻的生长、产量和品质产生显著影响，同时也对人类健康构成潜在威胁。
因此，探究水稻对这两种重金属的吸收、转运机制以及环境因子对这些过程的影响，对于保障水稻安全生产、降低重金属污染风险具有重要的理论和实践意义。
本文将从水稻对重金属镉和铅的吸收和转运机制入手，分析水稻根部对重金属的吸收、茎部对重金属的转运以及籽粒对重金属的积累等过程。
本文还将探讨土壤pH、土壤有机质、灌溉水质等栽培环境因素对水稻重金属吸收和转运的影响。
通过综合分析这些因素，本文旨在为减少水稻对重金属的吸收和积累提供理论依据，为水稻安全生产和重金属污染防治提供科学指导。
二、水稻对重金属镉和铅的吸收机制水稻作为一种重要的粮食作物，其对环境中重金属的吸收和转运机制一直是环境科学和农业科学研究的重要课题。
特别是镉（Cd）和铅（Pb）这两种常见的重金属，由于其在环境中的广泛存在和潜在的生态风险，对水稻生长和产量构成严重威胁。
因此，研究水稻对重金属镉和铅的吸收机制，对于理解重金属在水稻体内的分布、积累和转运规律，以及优化水稻种植技术和降低重金属污染风险具有重要的理论和实践意义。
重金属镉和铅在水稻体内的吸收主要发生在根部。
根系通过主动运输或被动扩散的方式，将土壤中的重金属离子吸收进入根细胞。
其中，主动运输通常涉及到特定的转运蛋白，这些转运蛋白能够识别并转运重金属离子。
被动扩散则是指重金属离子顺浓度梯度进入根细胞，这一过程通常不需要额外的能量供应。
吸收进入根细胞的重金属离子，一部分会被细胞内的螯合剂（如谷胱甘肽、植物螯合肽等）结合，形成稳定的络合物，从而降低其对细胞的毒性。
土壤重金属污染的现状及其治理
土壤重金属污染的现状及其治理【摘要】土壤重金属污染是当前环境面临的严重问题之一，源自工业废水、农药残留、废弃电子产品等多种渠道。
这种污染对农作物生长、土壤微生物和生态系统产生严重危害。
为了及时发现和治理土壤重金属污染，科研人员开发了多种监测方法，如X射线荧光光谱、原子吸收光谱等。
治理技术包括物理修复、化学修复和生物修复，如土壤修复剂和植物修复技术。
在防治策略上，需要强化土壤保护政策、加大工业废水处理力度等。
强调土壤重金属污染治理的重要性，呼吁政府、企业和公众共同努力，寻求更加可持续的土壤资源利用方式。
未来的发展方向是加强技术创新，提高治理效率，推动土壤重金属污染治理工作迈上新台阶。
【关键词】土壤重金属污染、来源、危害、监测方法、治理技术、防治策略、重要性、发展方向1. 引言1.1 土壤重金属污染的现状及其治理土壤重金属污染是当前环境保护领域的热点问题之一，其造成的危害日益凸显。
土壤重金属污染源自各种工业活动、农业施肥、废弃物堆积等，其中铅、镉、汞、铬等重金属是主要的污染物质。
这些重金属在土壤中长期积累，会对植物生长和人类健康造成严重影响。
针对土壤重金属污染，科研人员提出了一系列的监测方法和治理技术，包括地球化学方法、生物地球化学方法、远程感应技术等。
还有植物修复、土壤改良、修复材料覆盖等治理技术被广泛研究和应用。
为了有效防止和治理土壤重金属污染，政府部门、科研机构和企业需要共同努力，制定相关政策、加强监管、推动技术创新。
公众也要加强环境保护意识，减少对土壤环境的破坏。
土壤重金属污染治理不仅关乎人类健康和环境生态，也是可持续发展的重要一环。
未来，应该加大研究投入，促进治理技术的进一步突破，实现土壤重金属污染问题的有效治理和治理。
2. 正文2.1 土壤重金属污染的来源1.工业排放：工业生产的过程中会排放大量的重金属污染物，比如铅、镉、汞等。
这些污染物通过废水、废气等途径进入土壤，导致土壤中重金属含量超标。
稻米重金属污染的调查研究及其对策思考
稻米重金属污染的调查研究及其对策思考谭周镃湖南农业科学,1999(5):26-28为了提高稻米的卫生品质，确保人们身体健康，我们对稻米中某些重金属的污染状况进行了调查及其试验研究，现将部分结果报道如下。
1 材料与方法1.1 调查采集全省不同地域的水稻田耕作层土壤和稻米，检测分析稻米中重金属含量。
1.2 重金属钝、敏性品种筛选。
(1)供试品种:早稻有雪早9287、师大435、湘早籼19号、92A97、湘辐93-4、91-2、浙733、潭早籼1号，晚稻有V 56、培矮64S/特青(培/特)、V 644、V 46、Ⅱ优63、V 198、师大1911、湘晚籼6号、湘晚籼10号、珍黑米。
(2)试验设计:设供给重金属与不供给重金属(对照)的田间试验，小区面积为10m2，小区田埂用塑料膜包埂，供试重金属品种为分析纯Pb(NO3)2(简称供Pb)，分子量331.21，分析纯K2CrO7，分子量294.18，施用量为20×10-5/kg，对水施入土壤中。
1.3 检测分析。
土壤中重金属系由中南工业大学测试中心用电感耦合等离体发射光谱仪，Baird ps-6型检测分析;稻米中重金属由湖南师大测试分析中心用日本8000型塞曼偏振原子吸收分光光度计检测。
2 结果与分析2.1 部分稻田土壤重金属检测分析。
稻田土壤是水稻生长的环境，稻田中的有机物与无机物的存储与水稻产量及品质关系密切。
采集到全省部分不同地域稻田耕作层土壤中重金属含量如表1。
表1 不同地域稻田土壤重金属含量(μg/g)采集地点样品(个)Pb Cd Cr As 个总量x平均值个总量x平均值个总量x平均值个总量x平均值涟源市10 6 2.07 0.414 9 459.79 51.09 9 603.14 67.03 湘乡市9 3 148.57 49.12 6 6.67 1.112 9 759.57 84.4 9 2021.69 224.63 永州市7 2 67.41 33.74 6 2.13 0.355 6 418.71 69.79 6 655.41 109.24 株洲市 4 3 9.19 3.06长沙市 4 2 110.77 55.39 2 0.88 0.44 1 62.12 62.12桂阳县 1 1 391.15 391.15 1 0.22 0.22邵东县 1 1 0.10 0.10 1 65.68 65.68 1 54.43 54.43 衡阳西渡1 1 15.9 15.9其它四县* 4 00 0 0*其它四县为凤凰县、芷江县、永定区、安乡县。
水稻中重金属污染及防治研究进展
水稻中重金属污染及防治研究进展唐守寅福建农林大学资源与环境学院摘要：从重金属在水稻中的累积及迁移、重金属污染对水稻的影响、土壤改良剂抑制水稻对重金属的吸收三个方面介绍了水稻中重金属污染及防治研究进展，并对今后水稻重金属污染的研究方向提出了一些建议。
关键词：水稻；重金属；迁移转化；吸收0 前言在化学领域中，重金属是指比重大于4或5的金属。
大多数金属都是重金属。
环境污染领域所说的重金属主要是指Hg、Cd、Pb、Cr和类金属A8等生物毒性明显的重金属元素，此外，还包括Cu、Co、Ni、Sn等具有一定毒性的重金属元素[1]。
研究发现，我国部分城镇的农田菜地已出现土壤重金属污染超标的现象，超标元素主要为Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni，香港、广州、成都等不少城市已出现了不同程度的重金属污染[2]。
我国每年因土壤重金属污染造成的经济损失达到近200亿元[3]。
土壤重金属微量元素由于隐蔽性强、毒性大、难降解且能沿食物链富集，成为人们优先考虑去除的污染物。
水稻是最主要的粮食作物之一。
土壤-水稻系统是重金属向人类食物链迁移积累、直接和间接危害人体健康的关键环节。
近20年来，由于人类的工农业生产和生活活动使得农田环境日益恶化，稻米中重金属积累增加直接威胁着人体健康[4]。
因此开展针对水稻的重金属污染及防治研究，对重金属在水稻中的富集、迁移转化、其对水稻的影响及如火如何防治的机理进行分析具有重要意义。
1 重金属在水稻中的累积及迁移1.1不同水稻品种对重金属的富集规律在相同条件下，不同的水稻品种由于其内部构造不同，对重金属富集存在显著差异。
Al-Saleh 和Shinwari (2001) []检测了27个水稻品种籽粒中的重金属含量, 结果表明, 不同品种Cd、Pb和Hg 含量差异很大。
蒋彬等通过研究发现，水稻籽实吸收重金属存在基因型差异，他们将来自于全国不同地区的239份样品种植在同一地区，发现各品种Pb、As含量存在极显著基因型差异，并筛选出了一系列低铅、低镉、低砷的品种。
农田重金属污染修复新技术展望与探索
农田重金属污染修复新技术展望与探索农田重金属污染已成为当前环境保护领域的一个重要问题。
随着工业化和城市化的发展，农田土壤中重金属污染问题日益突出，严重威胁到农产品质量和人类健康。
寻找有效的重金属污染修复新技术显得尤为迫切。
本文将从农田重金属污染的现状出发，展望未来的重金属污染修复技术，并对其进行探索和分析。
一、农田重金属污染的现状农田重金属污染主要来源于工业排放、废弃物处理和农药施用等多种途径。
工业排放是最主要的来源之一，工业生产过程中排放的废水、废气和固体废物中含有大量的重金属物质，一旦这些废物进入土壤和水体中，就会对农田造成污染。
一些不合格的农药和化肥也会含有重金属成分，长期施用会使土壤中重金属含量逐渐积累，形成污染。
农田重金属污染的影响主要表现在两个方面。
一方面，重金属对作物生长和发育产生负面影响。
镉、铅等重金属会阻碍作物的吸收和利用营养元素，抑制光合作用，影响植物呼吸和水分代谢，从而减缓植物生长速度，降低产量和品质。
农田重金属污染还会对食物链造成影响，当重金属积累到一定程度时，容易进入到农产品中，通过食物链进入人体，对人体健康产生危害，严重时会导致中毒和慢性病。
针对农田重金属污染，目前的修复技术主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要是采用土壤改良和修复技术，如植被覆盖、疏通排水系统等；化学方法主要是利用化学物质对土壤进行修复，如土壤添加剂、化学还原剂等；生物方法主要是利用植物和微生物等生物体对土壤进行修复，如植物修复、微生物修复等。
这些方法各有优缺点，综合利用多种修复技术，对农田重金属污染进行综合修复是当前的发展方向。
1. 新型物理方法近年来，人们研究发现了一些新型物理方法，如电化学方法和土壤修复材料技术。
电化学方法是将电场或电化学反应引入到土壤修复中，通过电场作用或电化学反应来促使土壤中的重金属物质向外迁移或转化成不易迁移的形态，从而实现土壤重金属污染的修复。
土壤修复材料技术则是利用改性材料或纳米材料等物质对土壤进行修复，这些修复材料具有吸附、固定和稳定重金属离子的功能，可以有效减少土壤中重金属的活性，降低对作物的毒害性。
《2024年我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》范文
《我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》篇一我国农田土壤重金属污染现状、来源及修复技术研究综述一、引言随着工业化和城市化的快速发展，我国农田土壤面临着日益严重的重金属污染问题。
重金属污染不仅对农产品质量安全构成威胁，也对人类健康和生态环境安全产生严重影响。
因此，对我国农田土壤重金属污染的现状、来源及修复技术进行深入研究，具有极其重要的现实意义和科学价值。
本文将对目前我国农田土壤重金属污染的现状进行概述，分析其主要来源，并综述现有的修复技术研究成果。
二、我国农田土壤重金属污染现状目前，我国农田土壤重金属污染问题日益严重，尤其是镉、铅、汞、砷等重金属的污染尤为突出。
这些重金属通过大气沉降、污水灌溉、固体废弃物堆放等多种途径进入土壤，导致土壤质量下降，农产品安全受到威胁。
据相关研究显示，我国受重金属污染的耕地面积已占到全国耕地总面积的近五分之一，且呈逐年上升趋势。
三、农田土壤重金属污染来源农田土壤重金属污染的来源主要包括以下几个方面：1. 工业排放：工业生产过程中产生的含有重金属的废水、废气、废渣等未经处理或处理不当直接排放到环境中，通过大气沉降和污水灌溉等方式进入农田土壤。
2. 农业活动：过度使用化肥、农药等农业投入品，以及不合理的灌溉方式，也可能导致重金属在土壤中积累。
3. 城市生活垃圾和污水：城市生活垃圾和污水中含有大量的重金属，如果不经过妥善处理而直接排放或倾倒到农田中，将导致重金属污染。
四、农田土壤重金属污染修复技术研究针对农田土壤重金属污染问题，国内外学者进行了大量的研究，提出了一系列修复技术。
这些技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。
1. 物理修复技术：主要包括换土法、电动修复法、热解吸法等。
这些技术主要通过物理手段将重金属从土壤中去除或分离，从而达到修复目的。
2. 化学修复技术：主要包括化学淋洗法、化学固定法等。
化学淋洗法是通过使用适当的淋洗剂将土壤中的重金属淋洗出来，然后进行回收处理；化学固定法则是通过向土壤中添加改良剂，将重金属固定在土壤中，降低其生物可利用性。
农田土壤重金属污染防治现状及展望
农田土壤重金属污染防治现状及展望摘要：土壤作为农田中的关键组成部分之一，如果其发生了污染，就会对水环境以及大气环境带来污染，严重情况下会对农产品产量带来影响。
目前，重金属污染是农田土壤污染中的主要问题之一，其会通过食物链对人体的身体健康带来影响。
基于此，本文对农田土壤重金属污染的防治措施和现状进行了分析，希望能够实现对我国环境的保护。
关键词：农田土壤；重金属污染；防治现状现如今，我国为了提高农田生产的质量，加强了对重金属污染治理的力度。
但是，目前我国污染土壤修复产业还处于发展阶段，相关技术还不够成熟，没有对重金属污染土壤进行全面清洁。
这就需要在农田土壤的特点出发，加强重金属污染治理和防治力度，从而进一步强化土壤自身抵抗风险的能力。
一、农田土壤重金属污染的现状虽然最近几年我国农业得到了快速发展，但是受到一些客观因素的影响土壤重金属污染程度正在不断加剧，整体的污染面积也在不断扩大，其污染源主要呈现多元化的发展趋势。
由于重金属污染物在土壤中的移动性比较差，所滞留的时间也比较长，并不容易被土壤中的微生物降解。
再加上，农业土壤是强化人体身体健康的主要土壤，其环境状况和人们的健康存在直接关系，这就需要加强对农业土壤重金属污染的有效防控，明确重金属污染的主要来源[1]。
如果在重金属污染的传播上分析，发现其主要包括大气沉降和固体废弃物等。
不管是那种污染方式都会对农田土壤的质量带来影响。
尤其是在我国工业化进程不断加快的背景下，一些工矿企业并没有将污水有效处理，这会对农业土壤造成非常严重的污染。
因此，相关学者要在农田土壤重金属污染情况出发，完善防治方案，实现对此环境的有效治理。
二、农田土壤重金属污染的特点（一）以无机元素为主在对我国土壤重金属污染情况进行分析时，发现其中的土壤点位存在超标情况，并且这些污染物源一般以无机元素为主。
其中镉元素的超标点位比较高，这些物质如果长时间存在农田土壤中，就会对农作物和人们的身体健康带来影响。
中国农田土壤重金属污染的人体健康风险评估 研究进展与展望
1、危害识别
通过对土壤样品的分析，发现赣东北地区典型重金属污染农田土壤中，铬、 铅、汞、砷等重金属含量超标。这些重金属可通过食物链进入人体，对人体健康 造成危害。
2、暴露评估
通过问卷调查和实地走访，了解当地居民的饮食和生活习惯。结合土壤重金 属含量数据，评估居民通过食物摄入重金属的量。结果表明，当地居民通过食物 摄入的重金属量高于国家标准，存在一定的健康风险。
二、研究进展
1、土壤重金属污染现状
近年来，中国农田土壤重金属污染问题日益突出。据报道，中国部分地区的 农田土壤受到镉、铅、汞等重金属的污染，严重影响了农产品质量，威胁了人体 健康。
2、人体健康风险评估方法
为了评估农田土壤重金属污染对人体健康的风险，研究人员采用了多种方法， 包括暴露评估、风险评估模型和生物标志物等。这些方法为准确评估农田土壤重 金属污染对人体健康的风险提供了有力支持。
在赣东北地区选取典型重金属污染农田，按照网格布点法进行采样，共采集 100个土壤样品。采用标准方法进行样品处理和分析，测定土壤中重金属含量。
2、健康风险评估模型
采用国际通用的健康风险评估模型，评估土壤中重金属对人体健康的危害。 评估流程包括：危害识别、暴露评估、毒性评估、风险评估和风险管理。
三、评估结果
2、深化人体健康风险评估研究
目前，对于农田土壤重金属污染的人体健康风险评估研究仍处于初级阶段。 未来需要进一步深化研究，包括完善暴露评估方法、提高风险评估模型的精度和 可靠性、探索新的生物标志物等。通过深入研究，可以更准确地评估农田土壤重 金属污染对人体健康的潜在风险，为制定针对性的防控措施提供有力支持。
3、毒性评估
根据已有的毒理学数据，评估重金属对人体的毒性。结果表明，土壤中超标 的重金属对当地居民的健康有一定威胁。
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土壤—水稻系统重金属污染的研究现状和展望Ξ余守武1,2,刘宜柏1(1.江西农业大学农学院,江西南昌330045;2.江西省农业科学院水稻研究所,江西南昌330200) 摘 要:对土壤—水稻系统的重金属污染的研究现状进行了综述。
主要介绍了土壤中重金属污染的形态、分布状况、重金属对水稻的生理生态效应、水稻吸收累积重金属的影响因素及水稻对重金属抗性的分子生物学基础,并对未来的研究方向进行了展望。
关键词:土壤—水稻系统;重金属;污染中图分类号:S153.61 文献标识码:A 文章编号:1001-8581(2004)01-0041-08重金属污染是一种严重的环境污染因素[1]。
重金属一旦进入环境,尤其是进入土壤—水稻系统中就很难排除。
过量的重金属在水稻的根、茎、叶以及籽粒中大量积累,不仅影响水稻产量和品质及整个农田生态系统,并可通过食物链危及动物和人类的健康。
因此,了解重金属对水稻污染的生理生物学机制及水稻对重金属的抗性机理显得非常重要,对保护生态环境和生产绿色食品都具有重要的意义。
1 土壤中重金属污染形态及分布状况1.1 土壤中重金属污染形态有关研究表明,石灰性污水灌溉土壤0～20cm 土层中,Pb 、Cd 主要以碳酸盐结合态,硫化物残渣态存在,其次是有机结合态,交换态、吸附态较少,总的看来Pb 的吸附态>交换态,而Cd 则相反[2]。
影响Pb 、Cd 形态分布的主要因素有土壤pH 值、有机质含量、腐殖酸组成和碳酸钙含量等[3]。
而Hg 的有效态主要与土壤中的硫、氯化物及有机肥料含量有关[4]。
在As 污染的土壤中,主要以水溶性砷和钙砷为主,铝砷和铁砷最低[5]。
Cr 主要在20～40cm 的表层和耕作层累积,下层土壤则无明显累积,且Cr 在土壤中不易移动,也较难被植物吸收[6～7]。
1.2 重金属在土壤中的分布状况水稻土中的无机及有机胶体对重金属阳离子的吸附、代换、络合具有一定的作用,使大部分土壤中的重金属污染物被固定在耕作层(0～20cm )中,而40cm 以下逐渐减少。
此外,土壤对重金属羟基络合物的吸附比自由金属离子的吸附要多,且土壤的吸持强度与金属本身的特性有关[8]。
As 在土壤中的迁移性与Cu 、Pb 、Cd 等有所不同,在酸性(pH 5.3～6.8)红壤中,由于大量铁、铝组分存在,砷酸根可与之生成难溶盐类而富集于30～40cm 耕作层中[5]。
灌溉污水中的Hg 呈溶解态和络合态,进入土壤后95%被土壤矿物质胶体和有机质迅速吸附或固定,所以,Hg 主要在土壤表层累积,随土层深度而逐渐减少[9]。
2 重金属污染水稻的效应2.1 单因素重金属污染水稻的效应江西农业学报 2004,16(1):41～48Acta Agriculturae Jiangxi Ξ收稿日期:2003-10-15 作者简介:余守武(1974-),男,江西上饶人,硕士,主要从事水稻生物技术研究。
2.1.1 镉(Cd )的效应 土壤中Cd 的污染,主要来自矿山、冶炼、污水灌溉与污泥的施用。
此外,Cd 还可伴随着过磷酸钙等的施用而进入土壤。
Cd 对水稻的危害,在较低浓度时虽在外部形态特征上无明显症状,但通过食物链可危及人类健康。
当土壤Cd 浓度高到一定含量时,水稻会出现受害症状,表现叶片失绿,出现褐色斑点与条纹。
严重受害的,根系少而短,根毛发育不良[10]。
在草甸褐土上,据试验,当土壤Cd 浓度为150mg/kg 时引起水稻减产10%～30%。
在草甸棕壤的盆栽水稻研究中,当土壤Cd 浓度达200mg/kg 时,表现植株较矮,无效分蘖增多,地上干物重下降,减产12.3%[11]。
红壤性水稻土的盆栽试验表明,无论是氯化镉或是硫酸镉形态处理,水稻株高均随土壤Cd 浓度的增高而降低,土壤Cd 浓度达100mg/kg 时减产20%～50%,当达到200mg/kg 时,植株矮化,无效分蘖增多,穗实粒数减少,秕谷率增加[11]。
重金属对水稻的污染效应还表现在对水稻的直接伤害上。
Cd 污染对水稻不同发育时期的光合作用影响非常明显,并且其光合强度随着Cd 浓度增高而降低。
处理浓度为0.01mg/kg 时,水稻植株光合作用下降,拔节期减少17%,开花期减少4%;处理浓度为0.05mg/kg 时,拔节期减少23%,开花期减少8%;处理浓度为0.1mg/kg 时,拔节期减少20%,开花期减少70%[12]。
周建华等[27]研究表明,高浓度Cd 处理可使水稻幼苗叶片可溶性糖和淀粉含量降低;低浓度则对它们稍有促进作用。
因此,认为植物体内可溶性糖变化可能与重金属的污染程度有关,即低浓度重金属能增加植物的可溶性糖含量,在高浓度条件下,可溶性糖含量则很低。
重金属污染对植物氮代谢的干扰是通过降低氮素的吸收和硝酸还原酶活性,改变氨基酸组成,阻碍蛋白质合成以及加速蛋白质分解来实现的。
硝酸还原酶是植物氮同化和吸收的关键酶,对重金属污染特别敏感。
Cd 处理时,植物体的硝酸还原酶活性下降[13]。
2.1.2 铅(Pb )的效应 水稻田的Pb 主要是通过农药(如砷酸铅)或某些肥料而进入土壤。
此外,还可通过大气沉降物、降水、灌溉水、矿山排出物或外地吹来的矿区粉尘等进入土壤和水稻的表面。
一定浓度的Pb 对作物的生长不会造成危害,但随着浓度的升高而表现出对水稻秧苗素质、生长发育状况、生育期和产量的影响[10]。
顾淑华等[14]盆栽试验表明,土壤含Pb 量大于400mg/kg 时,水稻秧苗叶面出现条状褐斑,苗身矮小,带蘖苗减少,根系短而少;1000mg/kg 时,秧苗的叶尖及叶缘均呈褐色斑块,最后枯萎致死。
Pb 对水稻产量影响也因土壤而异,草甸褐土中水稻减产10%的土壤相应Pb 含量为345mg/kg ;红壤性水稻土上,水稻减产10%的相应土壤Pb 含量为700mg/kg [11]。
Pb 使水稻生长受阻的主要原因是根系遭受毒害而丧失正常功能,能减少细胞的有丝分裂速度,抑制根系的生长,妨碍根系对养料的吸收[10];其次,Pb 能影响水稻的光合作用,延缓生长,推迟成熟而导致减产。
从水稻分蘖期测定的叶绿素来看,不同土壤中水稻叶绿素含量均随Pb 的添加而有下降的趋势[15]。
叶绿素的减少直接使水稻光合作用降低。
此外,Pb 也影响水稻的呼吸作用,杨树华等[16]报道,水稻种子萌发时的呼吸强度随Pb 浓度的增加而降低,呈显著负相关。
但Pb 对水稻呼吸作用的抑制可随着萌发天数的增加而下降。
匡少平等[17]的盆栽试验表明,水稻根系对土壤中铅的吸收性最强,是秸秆、籽实的几十至几千倍,这也说明水稻根系为秸秆、籽实对铅的吸收提供了良好的屏障。
2.1.3 砷(As )的效应 农业中曾广泛使用的含As 农药、除草剂、脱叶剂、杂交水稻杀雄剂等和工业中排放出的含As 废水、废气、废物,矿山排放的砷灰,含As 尾气等都直接或间接进入土壤和植物系统进而影响土壤和动、植物的正常功能。
As 在土壤中的存在形态依土壤条件不同而有差异,旱田土壤条件下大部分是砷酸,在水田状态下随Eh 降低,亚砷酸增加,而氧化亚砷是最毒的砷化物。
杨居荣[14]等研究表明,As 对水稻毒害的可见症状比较明显,表现为植株矮24 江 西 农 业 学 报 16卷 化,叶色浓绿,抽穗期和成熟期延迟,在一定条件下,会出现明显稻穗或稻粒畸型和花穗不育现象;中度受害时,还出现茎叶扭曲,无效分蘖增多;严重受害时植株不发棵,地上部分发黄,根系发黑,根量少,干枯致死。
据盆栽试验结果[11],在草甸褐土上,水稻减产10%时,土壤中As 含量为12.95mg/kg ;在草甸棕壤上,当土壤As 浓度为35.59mg/kg 时水稻则减产10%。
As 对水稻的毒害机理主要体现在以下几方面:过量砷可使叶绿素形成受阻[18];引起叶面蒸腾下降,阻碍作物对水分的吸收及水分从根部向地上部分运输[19],使叶片萎黄,光合作用受抑制,作物营养生长不良;As 是一种很强的呼吸抑制剂,很低浓度下就能抑制呼吸作用[20];干扰核酸与蛋白质的合成,抑制植物体内磷的功能从而阻碍ATP 生成及其代谢过程[18]。
2.1.4 汞(Hg )的效应 目前我国对含Hg 农药已禁止使用,但随着乡镇工业的发展,在一些地区,因利用含Hg 污水、污泥以及受Hg 污染的河水灌溉农田而引起了土壤含Hg 量的增加,严重地影响农作物的生长发育,导致产量和品质下降。
Hg 对水稻的毒害,主要表现在根部,受害时根部呈棕色,根量减少,干物重下降,有效分蘖降低,叶片浓绿,呈现贪青晚熟;严重受害时,叶片发黄,以致整株枯萎[21]。
这可能与水稻在Hg 胁迫下,叶绿素和叶绿素a/b 比值下降有关[22]。
由水稻盆栽试验可见,在草甸褐土上,水稻减产10%时相应土壤Hg 浓度为1.25mg/kg ;在草甸棕壤上,水稻减产10%时相应土壤Hg 浓度为3.00mg/kg [11]。
2.1.5 铬(Cr )的效应 Cr 在水中能以铬酸根离子(CrO 42-)状态出现,当水中铬酸根离子浓度高时,常被认为是工农业废弃物污染的结果。
Cr 是否为植物生长发育的必需元素,尚未得到证实。
但有试验研究[9]表明,在投加铬酸盐的土壤中,低剂量时,Cr 有一定刺激生长作用。
这可能是因为Cr 能提高植物体内一系列酶活性,并增加叶绿素、有机酸、葡萄糖和果糖的含量[23]。
Cr 对水稻的危害及迁移能力都以6价Cr 强于3价Cr 。
在土培试验中,当土壤中六价铬浓度为50mg/kg ,三价铬为100mg/kg 时,水稻开始受影响(减产10%)。
受害的水稻植株变矮,叶片狭窄,叶色枯黄,分蘖减少,叶鞘呈黑褐色,根系溃烂且细短而稀疏,生长严重受抑[24]。
由不同土壤的水稻盆栽试验可知,在草甸褐土上,水稻减产10%时土壤Cr 浓度为118.2mg/kg (Ⅵ)和703.5mg/kg (Ⅲ);在草甸棕壤上,当水稻减产17%时土壤Cr (Ⅵ)含量达150mg/kg [11]。
铬对水稻生理生化过程的影响研究还不多。
有研究表明,铬影响根尖细胞的有丝分裂,从而抑制萌发和发育[25～26],使产量降低。
铬处理时水稻幼苗叶片可溶性蛋白质、可溶性糖及淀粉含量下降,而POD 活性急剧上升[27]。
2.2 重金属复合污染水稻的效应在自然界中,单个重金属元素污染虽有发生,但多为伴生性或综合性,即多种金属元素同时污染的复合污染[28]。
20世纪80年代以来,国外一些学者进行了土壤重金属复合污染效应及其指标的研究[29]。
在我国,从20世纪90年代开始,一些研究者进行了Cd 、Pb 、Zn [30,31],Cd 、Pb 、Cu 、Zn 、Ni [8],和Cd 、Pb [32]等阳离子元素之间复合污染对水稻影响的盆栽实验研究及Cd 、Pb 、Cu 、Zn 、As [33],和Pb 、Zn 、As [34]等阴、阳离子之间的复合污染物对水稻影响的田间和盆栽实验研究。