重金属铜对辣椒根系土壤特性的影响
目录
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1 试验材料 3
2.2 试验设计 3
2.3 测定项目与方法 4
2.4 数据分析 4
3 结果与分析 4
3.1 不同浓度重金属铜对土壤中速效氮的影响 4
3.2 不同浓度重金属铜对土壤中速效磷的影响 5
3.3 不同浓度重金属铜对土壤中速效钾含量的影响 6
3.4 不同浓度重金属铜对土壤中有机质含量的影响 6
3.5 不同浓度重金属铜对土壤电导率的影响 7
3.6 不同浓度重金属铜对土壤过氧化氢酶活性的影响 8
3.7 不同浓度重金属铜对土壤中磷酸酶活性的影响 8
结论 10
致谢 11
参考文献 12
1 引言
铜是一种金属元素，是人体所必需的微量元素，铜也是人类发现的最早的金属、铜离子（铜）对于生物来说，无论是动物还是植物都是必不可少的元素。铜广泛分布于生物组织中，大部分的有机物，大量的金属蛋白，以酶存在的形式起着重要的作用[1]。铜是重金属也是植物生长发育所必需的微量元素，适量的铜可以促进植株正常生长发育，但当土壤中铜含量超过土壤的自净能力，铜在土壤中积累到一定程度，甚至造成土壤污染[2]，从而抑制植物的生长发育。
土壤中铜的含量与成土母质、成土过程、耕作措施等诸多因素有关。土壤不同类型的含铜量大有不同，平均土壤含铜量约为20~30mg/kg[3]。岩石圈的平均铜含量为70 mg/kg，位列26。由于铜是一种亲硫元素，在含硫化物的岩石中，往往含有较多的含铜矿物。但含铜矿物在局部地区都很不平衡，而且含量很小。我国土壤铜的含量主要是在4~150mg *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/kg，平均的含铜水平约有22 mg/kg，部分土壤是26 mg/kg。土壤含铜量的分布大致与母质类型、腐殖质含量、土壤肥力等相关条件和形成过程有关[4]。
土壤中的铜主要以以下形式存在[5-6]：水溶性铜、有机结合态铜、铁和铜锰氧化物，碳酸盐结合态铜和矿物残留态铜，形成方式不同也就有不同的分类方式。可交换性铜是有效铜的重要组成部分，约占天然土壤总铜量的1%。它是由铜和土壤条件的综合影响所组成的。有机结合态铜和有效铜含量也有明显的相关性[7]，约占总铜含量的10%至15%。铁锰氧化物结合态的铜含量较高，一般在30%以上，对生物的影响较小，毒性小。土壤碳酸盐结合态铜的PH值在石灰性土壤上具有唯一性，其含量为30%至20%。残留态铜是从各种形态的铜中提取的残余铜，是暂时无效的铜，一般占20%至60%的总铜量，甚至更高，是铜在土壤中的主要存在形式[8]。
植物体内的含铜量常因植物的种类、在植物体内的分布情况、植物的成熟状况和土壤的基本条件等不同而有所差异[9]。铜在植物的生长发育过程中起着不可或缺的作用，是植物生长发育所必须的一种营养元素。铜离子具有很强的形成一个稳定的复合物的能力，他可以和氨基酸、肽、蛋白质等形成有机化合物，如含铜的各种酶和各种含铜的蛋白质[10]。植物叶片中铜含量最高，是植物叶绿素的组成部分，参与光合作用中的电子转移过程。缺铜会影响植物的光合作用，当植物体内的铜含量缺乏时，植株叶片中将会出现叶绿素含量的下降，出现叶片失绿等症状[11]。铜缺乏也能影响植物的正常生长发育，由于铜能增加植物生殖器官中的碳水化合物的含量，促进植物生长，以及铜缺乏限制植物生殖器官发育，导致形成不饱满的果实，降低籽粒品质[12]。根系是植物和土壤中最初接触的器官，植物吸收的铜主要集中在根系，植物在铜污染的情况下首要表现时根系生长抑制，植物根系生物量下降等。当根系中的铜含量过高时，会抑制其他营养元素（氮、磷、钾等）的吸收。同时，过量的铜会对植物的生理和形态造成严重的伤害[13]。植物对铜的吸收受土壤条件的影响，因为土壤条件的变化影响土壤中重金属的形态，从而导致土壤对重金属吸收过程的变化。铜的移动依赖于植物体内的铜水平。当铜的浓度供应充足时，铜是容易移动；当供应不足时，铜是不容易移动的[14]。
微量元素如铜对农作物的生长发育至关重要，但对农作物的影响远远小于大量的营养元素。施肥不当，如单次施用过量或长期盲目连续使用可能使农作物中毒，造成生长不良，严重时可导致死亡[15]。
土壤中铜含量的提高，不仅影响了植物的正常生长发育，影响了农作物的品质，而且打破了环境平衡，还使人体内的有害物质积累。同时，铜可以通过生物富集和食物链进入人体，并对人体健康造成危害[16]。
随着经济和重工业的迅速发展，经济水平得到提高的同时环境污染也日益严重，土壤污染严重的影响、威胁了人们正常的生存环境。土壤作为植物生长的基本载体，为植物提供整个生育期所需要的营养物质。如今的土壤污染问题备受广泛的关注，关于重金属危害的研究也非常的广泛，而有关重金属铜对土壤特性及植物生理生化状态研究的文章很少，故开展此次的课题研究。本实验通过辣椒盆栽试验采用单因素完全随机组合设计研究重金属铜对土壤特性的一些影响。通过设置不同浓度的外源铜，进一步明确重金属铜对土壤特性的一些影响，为科学生产提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
试验材料
供试土壤取自农田0至20厘米厚度的表土层，采回的土壤要经过碾碎、过筛、暴晒三个过程，然后按量装盆备用。其基本理化性质如下：速效氮为12.6 mg.kg-1，速效磷为11.63 mg.kg-1 ，速效钾为140.68 mg.kg-1，有机质为15.95 mg.kg-1。供试外源铜为分析纯硫酸铜(CuS04-5H20),含铜量为 25.7%。
辣椒：品种为苏椒5号，辣椒幼苗由淮安市农科院提供。
2.2 试验设计
本试验采用的是单因素随机区组设计，试验共7个处理（表1），每个处理三次重复。外源铜浓度设置为0%（CK）、40%、80%、100%、120%、160%、200%。其中外源铜以水溶液的形式一次性添加在土壤中，搅拌均匀。每盆土重3kg，每盆土壤里栽上大小均等的六株辣椒苗(辣椒苗4-5片真叶)，以没有加CuSO4.5H2O的处理为对照，并定量、定期浇水。待辣椒苗缓苗后，每隔10天对土壤进行采样、测定。
表1 试验设计
重金属铜 不同浓度重金属铜
CuSO4.5H2O 0%（CK）
40%
80%
100%
120%
160%
200%
2.3 测定项目与方法
采样：去除0-3cm表层土壤，五点法取3-10cm土样，混匀风干。过0.25mm筛，测定土壤有机质；过1mm筛测定土壤的养分含量如：速效氮、速效磷、速效钾和电导率。把不同加铜水平的土壤分别放入相对应的袋中,自然风干后碾磨过1mm过筛，再分别装入瓶子中，盖紧瓶塞，放进冰箱，于4摄氏度条件下冷藏，供土壤酶活性的测定。
实验室内测定土壤酶活性及相关土壤肥力因子指标，土壤有机质测定采用油浴加热重铬酸钾氧化－容量法，土壤碱解氮采用碱解扩散法，土壤有效磷采用碳酸氢钠提取－钼锑抗比色法，土壤速效钾采用乙酸铵浸提－火焰光度法测定；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法，电导率的测定采用水：土（5：1）法。
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1 试验材料 3
2.2 试验设计 3
2.3 测定项目与方法 4
2.4 数据分析 4
3 结果与分析 4
3.1 不同浓度重金属铜对土壤中速效氮的影响 4
3.2 不同浓度重金属铜对土壤中速效磷的影响 5
3.3 不同浓度重金属铜对土壤中速效钾含量的影响 6
3.4 不同浓度重金属铜对土壤中有机质含量的影响 6
3.5 不同浓度重金属铜对土壤电导率的影响 7
3.6 不同浓度重金属铜对土壤过氧化氢酶活性的影响 8
3.7 不同浓度重金属铜对土壤中磷酸酶活性的影响 8
结论 10
致谢 11
参考文献 12
1 引言
铜是一种金属元素，是人体所必需的微量元素，铜也是人类发现的最早的金属、铜离子（铜）对于生物来说，无论是动物还是植物都是必不可少的元素。铜广泛分布于生物组织中，大部分的有机物，大量的金属蛋白，以酶存在的形式起着重要的作用[1]。铜是重金属也是植物生长发育所必需的微量元素，适量的铜可以促进植株正常生长发育，但当土壤中铜含量超过土壤的自净能力，铜在土壤中积累到一定程度，甚至造成土壤污染[2]，从而抑制植物的生长发育。
土壤中铜的含量与成土母质、成土过程、耕作措施等诸多因素有关。土壤不同类型的含铜量大有不同，平均土壤含铜量约为20~30mg/kg[3]。岩石圈的平均铜含量为70 mg/kg，位列26。由于铜是一种亲硫元素，在含硫化物的岩石中，往往含有较多的含铜矿物。但含铜矿物在局部地区都很不平衡，而且含量很小。我国土壤铜的含量主要是在4~150mg *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/kg，平均的含铜水平约有22 mg/kg，部分土壤是26 mg/kg。土壤含铜量的分布大致与母质类型、腐殖质含量、土壤肥力等相关条件和形成过程有关[4]。
土壤中的铜主要以以下形式存在[5-6]：水溶性铜、有机结合态铜、铁和铜锰氧化物，碳酸盐结合态铜和矿物残留态铜，形成方式不同也就有不同的分类方式。可交换性铜是有效铜的重要组成部分，约占天然土壤总铜量的1%。它是由铜和土壤条件的综合影响所组成的。有机结合态铜和有效铜含量也有明显的相关性[7]，约占总铜含量的10%至15%。铁锰氧化物结合态的铜含量较高，一般在30%以上，对生物的影响较小，毒性小。土壤碳酸盐结合态铜的PH值在石灰性土壤上具有唯一性，其含量为30%至20%。残留态铜是从各种形态的铜中提取的残余铜，是暂时无效的铜，一般占20%至60%的总铜量，甚至更高，是铜在土壤中的主要存在形式[8]。
植物体内的含铜量常因植物的种类、在植物体内的分布情况、植物的成熟状况和土壤的基本条件等不同而有所差异[9]。铜在植物的生长发育过程中起着不可或缺的作用，是植物生长发育所必须的一种营养元素。铜离子具有很强的形成一个稳定的复合物的能力，他可以和氨基酸、肽、蛋白质等形成有机化合物，如含铜的各种酶和各种含铜的蛋白质[10]。植物叶片中铜含量最高，是植物叶绿素的组成部分，参与光合作用中的电子转移过程。缺铜会影响植物的光合作用，当植物体内的铜含量缺乏时，植株叶片中将会出现叶绿素含量的下降，出现叶片失绿等症状[11]。铜缺乏也能影响植物的正常生长发育，由于铜能增加植物生殖器官中的碳水化合物的含量，促进植物生长，以及铜缺乏限制植物生殖器官发育，导致形成不饱满的果实，降低籽粒品质[12]。根系是植物和土壤中最初接触的器官，植物吸收的铜主要集中在根系，植物在铜污染的情况下首要表现时根系生长抑制，植物根系生物量下降等。当根系中的铜含量过高时，会抑制其他营养元素（氮、磷、钾等）的吸收。同时，过量的铜会对植物的生理和形态造成严重的伤害[13]。植物对铜的吸收受土壤条件的影响，因为土壤条件的变化影响土壤中重金属的形态，从而导致土壤对重金属吸收过程的变化。铜的移动依赖于植物体内的铜水平。当铜的浓度供应充足时，铜是容易移动；当供应不足时，铜是不容易移动的[14]。
微量元素如铜对农作物的生长发育至关重要，但对农作物的影响远远小于大量的营养元素。施肥不当，如单次施用过量或长期盲目连续使用可能使农作物中毒，造成生长不良，严重时可导致死亡[15]。
土壤中铜含量的提高，不仅影响了植物的正常生长发育，影响了农作物的品质，而且打破了环境平衡，还使人体内的有害物质积累。同时，铜可以通过生物富集和食物链进入人体，并对人体健康造成危害[16]。
随着经济和重工业的迅速发展，经济水平得到提高的同时环境污染也日益严重，土壤污染严重的影响、威胁了人们正常的生存环境。土壤作为植物生长的基本载体，为植物提供整个生育期所需要的营养物质。如今的土壤污染问题备受广泛的关注，关于重金属危害的研究也非常的广泛，而有关重金属铜对土壤特性及植物生理生化状态研究的文章很少，故开展此次的课题研究。本实验通过辣椒盆栽试验采用单因素完全随机组合设计研究重金属铜对土壤特性的一些影响。通过设置不同浓度的外源铜，进一步明确重金属铜对土壤特性的一些影响，为科学生产提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
试验材料
供试土壤取自农田0至20厘米厚度的表土层，采回的土壤要经过碾碎、过筛、暴晒三个过程，然后按量装盆备用。其基本理化性质如下：速效氮为12.6 mg.kg-1，速效磷为11.63 mg.kg-1 ，速效钾为140.68 mg.kg-1，有机质为15.95 mg.kg-1。供试外源铜为分析纯硫酸铜(CuS04-5H20),含铜量为 25.7%。
辣椒：品种为苏椒5号，辣椒幼苗由淮安市农科院提供。
2.2 试验设计
本试验采用的是单因素随机区组设计，试验共7个处理（表1），每个处理三次重复。外源铜浓度设置为0%（CK）、40%、80%、100%、120%、160%、200%。其中外源铜以水溶液的形式一次性添加在土壤中，搅拌均匀。每盆土重3kg，每盆土壤里栽上大小均等的六株辣椒苗(辣椒苗4-5片真叶)，以没有加CuSO4.5H2O的处理为对照，并定量、定期浇水。待辣椒苗缓苗后，每隔10天对土壤进行采样、测定。
表1 试验设计
重金属铜 不同浓度重金属铜
CuSO4.5H2O 0%（CK）
40%
80%
100%
120%
160%
200%
2.3 测定项目与方法
采样：去除0-3cm表层土壤，五点法取3-10cm土样，混匀风干。过0.25mm筛，测定土壤有机质；过1mm筛测定土壤的养分含量如：速效氮、速效磷、速效钾和电导率。把不同加铜水平的土壤分别放入相对应的袋中,自然风干后碾磨过1mm过筛，再分别装入瓶子中，盖紧瓶塞，放进冰箱，于4摄氏度条件下冷藏，供土壤酶活性的测定。
实验室内测定土壤酶活性及相关土壤肥力因子指标，土壤有机质测定采用油浴加热重铬酸钾氧化－容量法，土壤碱解氮采用碱解扩散法，土壤有效磷采用碳酸氢钠提取－钼锑抗比色法，土壤速效钾采用乙酸铵浸提－火焰光度法测定；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法，电导率的测定采用水：土（5：1）法。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/yy/737.html
