土壤铜污染对植物的毒性研究进展
(
1
北京化工大
学
北
京
10002
9
;
2
中国科学院生态环境研究中心土壤环境研究
室
北
京
10008
5
)
摘
要
介绍了土壤中铜污染对植物的影响
包括
C
u
污染对植物
、
植物
群
落
、
个体生长发育的影
响
并分析了其影响机
制
。
土
壤
C
u
污
染
引
起的植物毒性受到土壤中
C
u
的生物可利用性的影响
因此在评价土壤
C
u
污染的环境风险时应充分考虑土壤中
C
u
的生物可利用性
在土壤中
C
u
的生物可利用性
、
植物个体影响和群落变化之间建立联系
。
关键词
土壤铜污染
;
植物毒性
;
群落变化
;
氧化胁迫
中图分类号
X
13
1
3
文献标识码
A
文章编号
051
7
661
1
(
201
1
)
3
5
2174
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0
3
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土壤是人类生存与发展的重
要自然资
源
是重要的环
境
要素
是
人类和整个陆地生态系
统赖以存在的基
础
1
。
但
是
很多研究都表明目前土壤性质正在发生剧烈的变
化
土
壤污染问题也日益严重
特别是重
金属污染已经成为土壤污
染的一个特
性
2
。
从全球范围来看
重金属类污染物由于移
动性
差
、
长期滞留于土壤而随着时间不断积
累
土壤污染
程
度
逐渐增加
。
这已经成为一个
全球性的严重问
题
并引起
严
重的生态风险
也是环境科学研
究的热点和难点之
一
3
。
植
物是生态系统的重要组成
部
分
能在群
落
、
种
群
、
个
体
、
器
官
、
细胞等水平上
显示重金属对生态环境的影
响
。
在众多的
重
金属元素中
C
u
、
C
d
、
A
s
、
P
b
等重金属因其
急
性
、
毒性比较
明
显
而研究得较
多
4
。
C
u
是植物
维持正
常生命活动所必需的
微
量元素之
一
参与植物光合作用和呼吸作用中的电子传
递
是多种调节蛋白和氧化还原酶的组成成
分
对于维持
生
物体正常的
生
长发育以及繁殖后代具有重要的意
义
5
。
然
而
生物体只能
适应一定
浓
度范围
的
C
u
。
过量
的
C
u
会干
扰
生物体生命代谢的各个过
程
从而对生物产生多种伤
害
6
。
近年来
含
C
u
杀菌剂在农业生产过程中的长
期频繁使
用
7
、
畜牧业生产过程中含
C
u
废物的农田施
用
8
9
、
C
u
矿的开
采
和加工利
用
1
0
等都引起并加
重了土壤
环境
的
C
u
污
染
使
得
C
u
污染已经成为重金属污
染的
重要方面之
一
。
这应引起
全
世界科学家的广
泛
重
视
。
现有研究表
明
土
壤
C
u
污染不
仅
降低土壤环境质量
而且威胁植物
群落的平衡稳定发展和农
产品质量安全
。
重金属污染的适应性不
同
从而引
起的植物对重金属的抗性
不
同
1
1
。
生长于污染环境
下的植物对污染有一个适应的过
程
。
C
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r
d
把这
种适应性定
义为环境条件的改变使植物
在生理和生态方面
逐
渐形成的一种可逆的调
整
1
2
。
正是
因
为不同植物对环境污染的调整不同
不同植物对重金属的抗
性
、
生长模式也不
同
;
即使是对同一种植物的不同基因型而
言
其抗性的变化也不一定相同
。
抗性差的植物因为不能适
应环境而种群逐渐减
小
甚至会引起物种的消失或灭
亡
而
抗性强的植物则由于获得更多的
生长资源使种群加
大
从
而
引起植物
群
落结构的变
化
。
P
u
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h
o
n
等研究表
明
采用逐
渐
增加培养基质中
C
u
浓度的方法可以改变柳属植物
对
C
u
的
抗
性
而且不同种柳属植物的抗性变化趋势不
同
有的种
抗
性增加
有的
种抗性基本不
变
也有的种抗性
下降很
多
。
因
此
当生长环境发生
C
u
污染时
势必引起柳
属植物种群结构
的变
化
抗性上升的种将在群落中占有更大的比
例
而抗
性
不变
和
降低的种势必会
减
少
降低植物群落的生物多样
性
1
1
。
但是
目前
C
u
污染引起
的
农
田生态系统典型植物抗
性的变化趋势以
及
因引起抗性变化而影响植物群落结构变
化的浓度
还需要进一
步的研究
。
重金属污染引
起
植物群落结构变化的另一个重要原因
可能是重金属污染改变了植物性
别分
化
进而影响到植物群
落
结构
。
对于依靠雌雄结合而
繁殖后代的生物体而
言
维
持
雌雄个体或器官
数
量的合适比例是该生物能正常生存发展
的基本条件
一旦生物体的性别比
例失调就可能引起物种灭
绝
1
3
。
已有大
量
的研究表
明
环境污染特别是
具有雌激
素
效应的污染物能
够
影响或改变动物的性别分化和生物性别
1
土壤
C
u
污染对植物群落变化的影响
环境污染对生
态
系统生物多样性的影响一直是人们关
注
的热点之一
。
作为陆地生态
系统最
重要的组成部
分
植
物
在
C
u
污染下群落结构变化的研究并不多见
。
分析土壤环
境
C
u
污染引起植物群落结构变
化的原因
首先在于不同植物对
比
例变化
影响到种
群的发展和平衡甚至引起物种灭
绝
1
4
但是关于环境污
染
引起高等植物性别分化变化的研究比较
少
。
高等植物的
性别分化一般是指雌雄异株植物或雌雄同
株植物的雌花和雄花的分化
是植
物生长过程中的一个重要
发
育阶段
。
植物
性别分化过程是一个由植物本身基因和外
基金项
目
作者简
介
国家自然科学基金项
目
(
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林爱军
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山东梁
山
人
讲
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博
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从
事
土
壤
污
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5
界
因素共同作用的
结
果
在受植物遗传基因控制的同
时
收稿日
期
也受到外界环
境条件的影
响
。
植物性别分化不仅影响到植
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