果园土壤中铜的形态及其生物效应研究

【摘要】： 本研究以位于鲁东及鲁中南山地丘陵区的不同园龄的苹果园为样点，调查了铜在果园土壤中的含量、分布及形态转化。同时又以苹果、草莓及牧草为试材，采用大田研究与盆栽试验相结合的方法，对果园土壤中铜的含量形态与其生物效应的关系进行研究，系统分析了铜在植物体内不同组织器官中及根系细胞不同部位的分布；过量铜对植物的毒害作用：铜对根系超微结构的影响；以及植物对铜毒害的反应等，对铜在果园中的累积动态、铜在土壤中的化学行为及其对果树的生物效应进行了系统而深入的探讨，所得主要结果如下： 1、随种植年限的增加果园土壤铜增加，0-10cm表土增幅为每年2.5-9.0mg/kg左右，在测定的果园中，除20年与10年园龄的果园含量差异不显著外，其他不同园龄的果园铜含量的差异均达显著极显著水平。铜在土体中有自上而下含量逐步降低的趋势，各土层的差异达显著水平，相邻土层铜也存在显著相关关系，铜的横向差异不显著。 2、在形态当中有机结合态、锰氧化物结合态及无定型铁氧化物结合态(Shuman法)，碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态及有机结合态(Tessier法)的量较高。各形态间及与硝酸提取铜都有很好的相关关系。随土层加深各种形态的铜也都下降，有机结合态、锰氧化物结合态及无定型铁氧化物结合态三种形态的量下降明显，10-20cm、20-30cm分别降之为表土的17-30％，4-15％，其他两种则下降不明显，分别只为表土的89-92％，69-86％。TESSIER法中碳酸盐结合态、铁锰结合态及有机结合态组分含量在10-20cm、20-30cm分别降之表土的22-14％，13-6％，其他两种则分别为95-32％，78-18％。不同园龄的果园各种铜含量也不同，随铜总量增加各种形态的量也分别增加，从上下土层的相关性来看，相邻土层在部分形态铜间有一定正相关关系。 3、水溶态铜在土壤全铜中所占比例较低，pH6.0土壤上易溶性铜占全铜的比例仅为1.2-2.8％，DOCCu占全铜与易溶态铜的比例分别为0.11-0.28％和8-10％，离子态铜占全铜及水溶态铜的比例分别为0.0003-0.018％和0.01-1.4％，在pH4.7土壤上各形态所占的比例均有升高，易溶性铜占全铜的比例为3.1-8.3％，DOCCu占全铜与易溶态铜的比例分别为0.1-0.3％和1-9％，离子态铜占全铜及水溶态铜的比例分别为0.007-0.072％和0.2-8.7％。土壤中水溶态铜、DOCCu、离子态铜与土壤全铜有极显著正相关关系。 4、果园土壤对铜的吸附随平衡浓度的增加而升高，当浓度达到一定值时则增幅减小，曲线逐渐平缓，其吸附特性可用Frundlich、Langmiur、Temkin以及米氏方程等模型很好地描述。不同土壤的吸附特性不同，褐土对铜的吸附较棕壤强烈，同时吸附还受土壤条件的影响，随pH降低、离子强度的增加土壤胶体对铜的吸附降低，高价陪伴离子增加降低土壤对铜的吸附。 5、除交换态外其它各组分在褐土中含量均比棕壤中为高，差异均达显著水平。土壤各组分间也有较好的相关关系。T2、S3组分随有机肥的施用含量降低，T1、T4、T5、S1、 李文庆：果园土壤中铜的形态及其生物效应研究 SZ各组分均呈升高趋势，而且差异达显著水平，其中有机结合态的铜的增加最为明显。 随酸度的降低，土壤水溶态铜、离于态铜均显著增加，但土壤易溶有机碳降低，与 易溶有机碳结合的铜差异不显著。 氮对土壤铜的形态及植物铜的吸收也没有明显影响。 6、果树对铜的吸收特性可用Frundlich、Langmiur、Telnkin、以及米氏方程等模型 很好地描述。随PH降低、离子强度的增加、高价陪伴离子增加果树对铜的吸收降低。 各种类型的根系在吸收特性上存在差异，草毒木栓化根（黑根上有细的白根）的吸收比 新生根（白色粗根）的吸收要强，而苹果细根的吸收能力较粗根强，草萤老根的吸收较 苹果根系的吸收要高，而新根的吸收则较苹果细根低，与苹果粗根接近。 7、铜在果树体内的分布最高的为树干老皮与果皮，二者与其他部位的差异均达显著 水平，其它含量由高到低依次为枝条韧皮部、叶、枝条木质部、细根、种子、粗根、果 肉，但除枝皮与果肉间差异达显著水平外其他部位差异均不显著。果树各部位之间铜含 量有一定相关关系，根系之间及根系与果实（果肉）间有显著的相关关系。 在枝条中铜与锌、铁、锰、钙、镁及其他各元素间均有极显著正相关关系，而在果 实中铜仅与锰有显著正相关关系，与其他元素的相关关系不显著。从与土壤铜含量的关 系来看，果实、根系与表层士壤中的全铜及各种形态的铜有显著的正相关关系。 8、在铜处理量适宜时草毒生长正常，当含量超过3E－3g／L时叶片叶绿素含量降低， 绿叶数量减少，黄叶数量增加，黄叶出现的部位靠上。细根的根尖部位变褐变黑，细胞 膜的透性增强。多酚氧化酶，SOD活性降低。随铜含量的增加根系活力先是增强，根系 有效吸收面积增加，但在超过mlg／L后则逐步降低。苹果根系在铜的浓度超过m斗g／L 之后生长变差，根系变粗变短，侧根减少，根尖数量降低，根系比表面降低，浓度高于 IE上g／L则根系变褐变黑直至死亡。 随铜处理浓度的增加草萄根系铜、铁、锌的含量增加，但锰的