过量硼对植物的毒害及高硼土壤植物修复研究进展

硼作为一种植物必需元素,在土壤中过量存在会对植物产生毒害,硼对植物的毒害作用以及利用植物修复高硼土壤已经日益受到关注。目前,硼对不同类型植物的毒害特点,植物的耐受机制还不十分清楚。特别是对于硼污染的植物修复,其研究还处于起步阶段。本文分别从植物的表观症状、生理生化和基因水平等层次,综述了过量硼对植物的毒害,并从高耐受性、超富集能力植物筛选,以及转基因技术应用等角度回顾了硼污染的植物修复研究进展。在此基础上,提出了当前相关研究存在的主要问题,并对未来的研究进行了展望。     

椪柑叶片硼毒害症状及光合生理响应研究

  【目的】  准确及时诊断硼毒害,了解硼毒害对叶片造成的生理影响,为硼毒害的有效防治提供理论依据。  【方法】  通过田间调查和叶片养分含量测定,明确福建省安溪县椪柑叶片黄化和脱落是由硼中毒引起的。分别采集不同程度硼毒害椪柑叶片,测定叶片光合作用速率、叶绿素荧光特性和细胞膜透性。  【结果】  在正常、中度黄化和重度黄化叶片中,钾、镁、锌含量均处于椪柑适宜范围内,而中度黄化和重度黄化叶片的硼含量比正常叶片分别提高了11.11和19.71倍,显示硼毒害是造成椪柑叶片黄化的原因。椪柑叶片硼毒害症状有两种表现形式:一是症状由叶尖沿主脉向下发展,叶肉和叶脉均褪绿黄化,黄化部位可见棕褐色的坏死斑点;二是症状由叶缘向主脉发展,主脉保持绿色,叶片呈不规则的黄、绿斑驳黄化。硼毒害椪柑叶片的光合色素含量、有效光化学效率 (Fv'/Fm')、电子传递效率 (ETR)、有效量子产额 (ΦPS II) 和光化学淬灭系数 (qP) 随症状的加重而下降,而非光化学淬灭系数 (NPQ)、过剩激发能 (E) 和天线热耗散 (D) 则随症状的加重而提高,引起光合作用速率、淀粉和可溶性糖含量下降,硼毒胁迫下椪柑叶片细胞膜透性明显提高。  【结论】  过量喷施硼肥所造成的硼毒害会导致椪柑叶片黄化、异常落叶,硼毒害使椪柑光合作用受抑、光合产物合成受阻,细胞膜受到伤害。柑橘生产上应重视含硼叶面肥的合理使用,以免造成硼中毒现象。有关椪柑硼毒害的防治措施还有待进一步研究。     

硼在土壤中的吸附-解吸及其对植物吸收硼的影响

本文对湖北省几种主要旱地土壤进行了硼的吸附－解吸实验,同时对这些土壤上油菜幼苗吸收硼进行了试验,并用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程对实验结果进行了拟合。从中发现,一些土壤硼的解吸存在着明显的滞后解吸现象,这种现象可用滞后系数来定性描述。     

镉汞胁迫对花生种子的毒害效应

采用室内水培法,分别研究了镉(Cd2+)、汞(Hg2+)单一胁迫对花生种子萌发与幼苗的主要生理生化特性的影响。结果表明,当Hg2+浓度达到5 mg/L、Cd2+浓度达到或大于20 mg/L时出苗率下降;当Hg2+浓度达到25 mg/L、Cd2+浓度大于10 mg/L时不仅显著抑制生长,而且根系变黑腐烂;不同浓度Hg2+与叶绿素a的含量呈显著负相关,而与叶绿素b的含量呈显著正相关;不同浓度Hg2+与花生叶片过氧化氢酶活性呈极显著正相关。过氧化氢酶活性和叶绿素含量都与Cd2+浓度呈极显著负相关。     

土壤溶液性质对水溶性镍的西红柿毒害的影响

选取17种具有代表性的中国土壤,研究土壤溶液性质对土壤孔隙水以及0.01 mol/L CaCl2浸提液中镍(Ni)植物毒害的影响。结果发现,孔隙水中Ni(PW-Ni)对西红柿地上部分生物量50% 抑制的毒性阈值(EC50)变化范围为1.02 ~ 8.91 mg/L,最大值是最小值的 8.7倍;CaCl2-Ni的毒性阈值EC50变化范围为 0.77 ~ 20.40 mg/kg,最大值是最小值的26.5倍,表明土壤溶液性质对水溶性Ni的毒性阈值影响很大。土壤PW-Ni毒性主要受到K+、Mg2+、S的影响,基于这3个因子的回归方程可以较好预测PW-Ni对西红柿毒性阈值EC50,决定系数为0.71。当回归方程包括土壤溶液中溶解性有机碳(DOC)、pH、电导率(EC)、Ca2+、Na+ 时,其决定系数提高到0.84,说明其他因子对PW-Ni的毒性也存在一定的影响,利用这些土壤溶液性质可以较好预测PW-Ni的植物毒性阈值。     

磷素对高硼土壤小麦生长的影响

为减轻高硼对小麦的毒害作用,研究不同土壤Ｂ浓度下磷素对小麦生长的影响。结果表明、增施Ｐ素能减轻小麦Ｂ毒害症状,小麦平均黄叶率由９．９５％降至７．６０％,促进泪科生长,Ｂ浓度为５０ｍｇ／ｋｇ时,小麦根系和地上部分生物量分别增加４４．９Ａ％和１１．７２％,３０ｃｍ以下土层根系平均增加２．１％,促进了小麦对深层养分和水分的利用。     

土壤有效硼与棉花不同生育时期硼含量的相关分析

硼是作物正常生长的必需元素，其在土壤的含量缺乏或过多都会影响作物的生长发育，导致产量、品质的下降。合理施用微量元素已成为生产上一项简单易行、经济有效的增产措施。     

Cd、Zn污染对玉米的毒害效应

采用均匀设计，研究土壤Cd、Zn污染对玉米的毒害效应。结果表明：玉米生物量随Cd、Zn投加量的增加而下降,在Cd的投加量为4mg／kg至20mg／kg,Zn的投加量为200～1000mg／kg的范围内，其下降量之和大于Cd～Zn复合污染造成的下降量。这表明在Cd和Zn投加范围内。Cd、Zn对玉米的毒害存在拮抗作用。     

磷素对高硼土壤小麦生长的影响

为减轻高硼(B)对小麦的毒害作用,研究了不同土壤B浓度下磷(P)素对小麦生长的影响。结果表明,增施P素能减轻小麦B毒害症状,小麦平均黄叶率由9.95%降至7.60%;促进小麦生长,B浓度为50mg/kg时,小麦根系和地上部分生物量分别增加44.9%和11.72%,30cm以下土层根系平均增加2.1%,促进了小麦对深层养分和水分的利用。     

pH和质地对土壤供硼影响的研究

取广东省花生主产区５种代表性土壤,在连续栽种的情况下,研究土壤ＰＨ和质地对花生植株硼的积累及土壤有效变化的影响,结果表明,随着苛种次次增加,土壤ＰＨ值呈显著上升趋势,而花生植株的硼积累最则呈显著下降趋势,二者表现出极显著负相关。土壤质地明显影响植株硼的积累量,不同粒级的土壤颗凿对花生各茬硼积累量的影响左异。土壤ＰＨ值和土衣效硼的相关不显著,而质地为有效硼表现正相关,并达到极显著水平。     

硼胁迫对植物的影响及硼与其它元素关系的研究进展

从硼的缺乏和中毒对植物营养器官和生殖器官、植物生理特性的影响等方面，综述了植物必需微量元素硼在胁迫条件下对植物的影响及硼在植物体中与其它元素的相互作用，为植物硼营养的研究提供了新资料。     

镉毒害对小麦生理生态效应的研究进展

镉是植物生长的非必须元素,它具有很大的生物毒性,与其它重金属相比,更易被植物吸收积累,即使生长在非污染土壤上的小麦,籽粒中镉含量都在0.002~0.207 mg/kg。在参考大量文献资料的基础上,综述了镉（Cd）毒害对小麦植株幼苗的萌发、生长及小麦生理生化特性的反应,提出了小麦镉毒害影响因素与防治途径。     

钒对大豆幼苗的毒害与土壤特性的关系

温室盆栽试验研究结果表明,在潮土中钒含量高于３０ｍｇ／ｋｇ,大豆幼苗地上部和地下部干物质显著减少,而在红壤中,钒含量高达７５ｍｇ／ｋｇ,对大豆幼苗的生长也没有明显的影响。     

水分状况及硼素营养对油菜苗期根系生长及硼营养效率的影响

采用温室盆栽试验 ,研究了不同土壤水分条件下施硼对油菜苗期根系生长、硼吸收、利用及其移动性的影响。结果表明 ,随土壤含水量、施硼量的下降 ,油菜根长、根体积、根系生长速率、根 /冠比减小 ,根系及地上部干物质积累降低 ,植株地上部硼浓度及含硼量下降。而硼利用效率、硼运移指数则随土壤含水量、施硼量的下降而升高。不同油菜品种的根系形态参数 (包括根长、根体积、根干重、根冠比及根系生长速率 )、硼利用效率及运移指数存在明显差异 ,即在相同条件下 ,V1根系较发达 ,硼利用效率、运移指数均高于V4 。研究认为 ,根系发达程度、硼利用效率及硼移动性大小是不同基因型油菜耐缺硼差异的重要因素。     

土壤中水溶性铜对西红柿的毒害影响因素及预测模型

该文选取17种具有代表性的中国土壤,研究了土壤孔隙水以及0.01mol/LCaCl2浸提态Cu对西红柿生长的毒害,结果发现对于土壤孔隙水中Cu对西红柿生物量10%抑制的毒性阈值(EC10)和50%抑制的毒性阈值(EC50),在17个非淋洗土壤中变化范围分别为0.06～1.47和0.17～3.42mg/L,淋洗土壤变化范围分别为0.05～2.24和0.13～4.37mg/L,最大值与最小值相差为23～41倍;0.01mol/LCaCl2提取态Cu的EC10和EC50,在非淋洗土壤变化范围分别为0.18～2.64和0.57～6.14mg/kg,淋洗土壤变化范围分别为0.18～1.28和0.61～7.11mg/kg,相差从6.9～14.4倍,表明土壤溶液性质影响水溶性Cu对西红柿的毒性阈值。同时,发现土壤孔隙水中Ca2+、溶解性有机碳是影响孔隙水中Cu对西红柿生长毒性的主要因子。当进一步考虑土壤溶液的重要因子(溶解性有机碳、土壤溶液pH值、电导率、全硫含量、Ca2+、Mg2+、K+、Na+),发现基于水溶性Cu的毒性阈值和土壤溶液性质的多元回归系数变化范围为0.75～0.99,说明利用土壤溶液性质能较好的预测土壤中水溶性Cu对西红柿的毒性阈值。该研究可为土壤水溶性Cu的风险评估提供参考。