下载文档原格式
zn在植物中的作用zn是植物生长和发育过程中不可或缺的微量元素之一。
它在植物中发挥着重要的作用，包括调节植物生长、增强植物抗逆能力、参与光合作用等。
本文将详细介绍zn在植物中的作用。
zn在植物中调节植物生长。
zn是许多重要酶的组成部分，可以催化植物体内许多生化反应。
例如，zn参与植物体内的DNA合成和蛋白质合成过程，促进植物细胞的分裂和生长。
此外，zn还参与植物体内的植物激素合成和传递，调节植物的开花、果实发育等过程。
因此，缺乏zn会导致植物生长受限，影响植物的产量和品质。
zn能够增强植物的抗逆能力。
植物在生长发育过程中会受到各种逆境的影响，如干旱、高温、低温、盐碱等。
缺乏zn会导致植物对这些逆境的敏感性增加。
研究表明，zn可以提高植物的抗氧化能力，减少氧化损伤。
此外，zn还参与植物体内的一些抗逆蛋白的合成，如抗寒蛋白、抗干旱蛋白等。
因此，适量的zn供应可以增强植物的抗逆能力，提高植物的适应性。
zn在植物的光合作用中也起着重要的作用。
光合作用是植物体内最重要的代谢过程之一，是植物获取能量和制造有机物质的关键过程。
zn是许多光合作用酶的辅助因子，如光合作用中的光合色素和电子传递体。
缺乏zn会导致光合作用受损，影响植物的能量合成和有机物质的积累。
因此，适量的zn供应可以促进植物体内光合作用的进行，提高植物的生长速度和光合效率。
除了上述作用，zn还参与植物体内的其他重要生理过程。
例如，zn 参与植物体内的氮代谢过程，调节植物对氮的吸收和利用。
此外，zn还参与植物体内的脱毒代谢过程，帮助植物排除有害物质。
因此，适量的zn供应对植物的生长和发育具有重要意义。
zn在植物中发挥着重要的作用。
它调节植物生长、增强植物抗逆能力、参与光合作用等多个方面。
因此，在植物生产中，合理补充zn 对于提高植物产量和品质具有重要意义。
同时，我们也要注意适量使用zn肥料，避免过量施用引起的环境污染和植物对其的毒害。
通过科学合理的zn管理，可以为植物的健康生长提供良好的条件。
水环境中的污染物质对有机农业生产的危害当今，在淡水资源十分紧张的情况下，许多地方利用污水灌溉农田。
未经处理的污水，既含有农作物生长所必需的养分，又含有有毒成分。
盲目使用污水，不仅会污染土壤，而且还会影响农作物的生长和产品质量，损害人体健康。
为了科学利用污水，妨患于未然，现将国家颁布的“农田灌溉水质标准”（GB 5084 － 92）中提到的水环境中的主要污染物的超标对农业环境的危害分述如下：1、五日生化需氧量五日生化需氧量是指在好氧的条件下，温度为20 培养水样5天水中微生物分解有机质的生物化学过程中所需要的溶解氧量。
五日生化需氧量常作为水体有机物污染程度的指标。
灌溉水中的需氧有机污染物进入农田后，最终要被分解。
在处于氧化条件的旱田土壤中，有机物质将被分解为二氧化碳和水等；在水田处于还原条件的土壤中，将生产氨气、沼气、有机酸、乙醇类等中间代谢产物。
在分解过程中，由于消耗了水中的溶解氧及土壤中的氧化物的氧，从而使土壤的氧化还原电位下降，产生二价铁、硫化氢、二价锰等。
灌溉水中需氧有机物的含量不太高时，对作物生长一般无不良影响，在一定条件下甚至还有改良土壤，促进增产的作用。
但是，需氧有机物的含量过高时，上述产生的过剩的二价铁、硫化氢等就要随同有机酸等一起被水稻吸收，阻碍植株体内的代谢活动，抑制根系生长，甚至引起烂根，以至影响地上部植株的发育。
尤其是作物对氮、磷、钾等养分的吸收受到阻碍后，必然造成作物减产。
（水中的离子浓度增加，将严重影响作物对养分吸收，同时部分离子的吸收，也会造成其他养分离子的吸收受阻）需氧有机物污染对水稻的危害一般在水田入水口附近较明显，这是由于水中不溶性的有机物多半沉积在这里，土壤发生还原性危害所致。
国标要求灌溉水中五日生化需氧量的含量：水作应小于80 mg/l，旱作应小于150 mg/l，蔬菜应小于80 mg/l。
2、化学需氧量化学需氧量是在一定的条件下用强氧化剂氧化水样时，所消耗该氧化剂量相当的氧的质量浓度，以氧的mg/l表示。
我国土壤中锌含量的分布规律
我国土壤中锌含量的分布规律主要受地形、地质结构和生态环境条件等多种因素影响。
一般情况下，锌含量低于50毫克/公斤的土壤较多，占全国总样本的45.1%；
50~100毫克/公斤之间的土壤占37.4%；100~200毫克/公斤的占11.9%；200~300毫克/公斤的占3.7%；300毫克/公斤以上的占2.0%。
从地形角度来看，我国山地土壤中的锌含量一般较低，而盆地土壤中的锌含量一般较高；从地质结构角度来看，受流经过程及地壳热液作用而形成的沉积岩中锌含量较高，而受风化石物质作用而形成的土壤中锌含量较低；从生态环境角度来看，大气污染物营养物质的沉积加快了土壤锌的累积，因此，靠近工业污染源的土壤中的锌含量较高。
纳米氧化锌对羊角月牙藻毒性效应及其在藻细胞内外的分布刘建新;杜青平;陈展明;石瑛;李乐;王柯英;许燕滨【摘要】为研究纳米氧化锌(ZnO NP)的毒性效应及其在细胞内外分布,以羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)为模型藻类,研究了不同浓度ZnO NP对羊角月牙藻生长、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物岐化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量及细胞内外ZnO NP含量变化.结果表明,ZnO NP 对羊角月牙藻的生长抑制与处理浓度呈现正相关.在45 mg·L-1 ZnO NP暴露24 h 后,其生长抑制率已达到95%.当ZnO NP处理藻细胞72 h后,羊角月牙藻细胞的叶绿素含量与处理浓度之间存在剂量-效应关系.低浓度(0.5 mg·L-1)ZnO NP处理后藻细胞可溶性蛋白质含量、SOD和POD活性明显下降,MDA含量升高,其产生的毒性效应高于高浓度组(5 mg·L-1、45 mg·L-1).细胞培养液溶出Zn2+量及藻细胞外吸附的ZnO NP量与ZnO NP处理浓度成正比,但是藻细胞内ZnO NP量与ZnO NP浓度没有相关性,胞内积累量基本维持不变.研究表明,各浓度组对藻细胞毒性的差异,不仅与细胞内Zn2+量有关,还与细胞外粘附的ZnO NP有关.%To study the toxic effects and cellular distributions of ZnO nanoparticles (ZnO NP) in microalgae, we investigated the growth, chlorophyll contents and protein contents, the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD), the contents of malonydialdehyde (MDA) and intra- and extra-cellular ZnO NP concentrations in S.capricornutum after ZnO NP exposure.The results indicated that the growth of S.capricornutum was significantly inhibited by ZnO NP, and a positive correlation was found between ZnO NP levels and the biomass concentration of S.capricornutum in medium.The growth inhibition rate was over 95% after 45 mg·L-1 ZnONP treatment for 24 h.The chlorophyll contents was decreased with increasing ZnO NP concentrations in a dose-dependent manner.After 0.5 mg·L-1 ZnO NP exposure for 72 h, both of the protein contents and the activities of POD and SOD of S.capricornutum decreased significantly, while MDA contents in algae cells increased dramatically, compared to the control.The toxic effects induced by low concentrations of ZnO NP (0.5 mg·L-1) were more significant than those of higher concentrations of ZnO NP treatments (5 mg·L-1, 45 mg·L-1) in terms of protein contents, MDA contents, POD and SOD activities.Both Zn2+ contents dissolved from ZnO NP to culture medium and contents of ZnO NP adsorbed on algae surface increased with the increase of the concentrations of ZnO NP.No significant correlation was observed between ZnO NP contents inside algal cells and the treatment concentrations of ZnO NP, and the intracellular accumulation of Zn almost remained constant.The results showed that the cytotoxicity of ZnO NPs to algal cells was not only related to the contents of intracellular Zn2+ but also to the extracellular adhesion of ZnO NP.【期刊名称】《生态毒理学报》【年(卷),期】2016(011)005【总页数】8页(P103-110)【关键词】纳米氧化锌;羊角月牙藻;毒性效应;锌离子【作者】刘建新;杜青平;陈展明;石瑛;李乐;王柯英;许燕滨【作者单位】广东工业大学环境科学与工程学院,广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广州 510006;太原师范学院生物系,太原 030031;广东工业大学环境科学与工程学院,广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院,广州 510006【正文语种】中文【中图分类】X171.5作为全球产量仅次于纳米TiO2的纳米氧化锌(ZnO NP)被广泛应用于塑料、陶瓷、玻璃、防晒霜、遮光剂、医药及食品(提供营养元素Zn)等领域[1-2]，且ZnO NP产量和应用领域逐年增加，多数产品与人类机体直接接触，大大提升了其释放到环境中的几率。
4种重金属离子对中华原钩虾幼虾的急性毒性研究王红义;曹善茂;李应东;李春颖【摘要】研究了Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅶ)、Cr(Ⅵ)对中华原钩虾幼虾的急性致毒效应,结果表明:Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅶ)、Cr(Ⅵ)对中华原钩虾幼虾的24 h LC50分别为1.403,2.105,3.820,36.15 mg/L, 48 h LC50分别为0.475 9,0.7188,1.251,10.38 mg/L.四种重金属的毒性顺序为Zn(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ) ＞Mn(Ⅶ) ＞Cr(Ⅵ).【期刊名称】《河北渔业》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】3页(P7-9)【关键词】中华原钩虾;锌;镉;锰;铬;24 h LC50;48 h LC50【作者】王红义;曹善茂;李应东;李春颖【作者单位】大连水产学院,生命科学与技术学院,辽宁,大连,116023;大连水产学院,生命科学与技术学院,辽宁,大连,116023;大连水产学院,生命科学与技术学院,辽宁,大连,116023;大连水产学院,生命科学与技术学院,辽宁,大连,116023【正文语种】中文钩虾系端足目钩虾亚目泛称，因其形似钩而得名，常栖息于暖水潮间带海藻或岩石下，主要分布于渤海和黄海［1］，而中华原钩虾Eogammarus sinensis就是其中之一。
端足类是目前开展海洋沉积物毒性检测的优选受试生物，对其研究工作进行的最多，经验积累也最丰富，用其进行的有关沉积物毒性检测的方法也比较成熟［2］。
中华原钩虾具有对沉积物粒度有较强的耐受性，分布范围广，对玷污沉积物的急性和慢性毒性均具有良好的敏感性等特点，是开展沉积物质量评价，进行沉积物毒性检测的良好受试生物，已经应用到部分地区海洋沉积物的监测、评价中［3－5］。
本试验研究了锌、镉、锰、铬4种重金属离子对中华原钩虾幼虾的急性毒性，旨在对其防除提供一些参考。
1.1 材料中华原钩虾成虾于2009年7月捕获至大连黑石礁附近海域。
绿化工（高级）模拟试卷9(题后含答案及解析) 题型有：1. 单项选择题 2. 判断题请判断下列各题正误。
3. 简答题单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
1．下列抗凝血杀鼠剂中，毒力最强的是________。
A．敌鼠B．大隆C．杀鼠灵D．氯鼠酮正确答案：B2．下列杀鼠剂中,目前已禁止使用的是________。
A．敌鼠B．野鼠净C．毒鼠强D．杀它仗正确答案：C3．乙烯利的主要作用是________。
A．促进发芽B．促进成熟C．防止倒伏D．保花保果正确答案：B4．赤霉素的主要作用是________。
A．促进生长B．打破顶端优势C．疏花疏果D．增强抗性正确答案：A5．抗药性是由单个或几个主基因控制的，病原菌对杀菌剂的敏感性表现为不连续分布，这种现象称之为________。
A．适合度B．质量遗传C．数量遗传D．单基因遗传正确答案：B6．下列天然活性物质中，属于昆虫内源激素的是________。
A．天然保幼激素B．醌类C．性信息素D．印楝素正确答案：A7．下列杂草中，属于世界性恶性杂草的是________。
A．?蓄B．稗草C．狗尾草D．离子草正确答案：B8．在外部化学治疗中，伤口一般切成________。
A．三角形B．棱形C．梯形D．平行四边形正确答案：B9．列杀菌剂中，影响脂肪酸氧化的是________。
A．多菌灵B．代森锌C．十三吗啉D．萎锈灵正确答案：D10．多菌灵对核酸合成的主要影响是________。
A．形成“掺假的核酸”B．与形成碱基的组分结构相似???C．阻碍叶酸的合成D．影响核酸的聚合正确答案：A11．鳞翅目幼虫体壁的原生刚毛在第1龄幼虫已出现，次生刚毛在第2龄幼虫开始出现，是重要的分类特征。
A．正确B．错误正确答案：B12．昆虫在脱皮时，内表皮可被消化、吸收，而外表皮则全部脱去。
A．正确B．错误正确答案：A13．蓟马的喙由上唇、下颚和下唇组成，左右上颚变成口针。
A．正确B．错误正确答案：B14．科、属、种均有模式标本，目和纲则没有模式标本。
锌元素对植物的生理功能锌（Zn）是一种微量营养素，对植物、动物和人类的健康生长至关重要。
在植物中，锌促进适当的生长和发展，并被认为是与有限的作物产量密切相关，如果没有足够的数量。
此外，锌缺乏造成的营养不良可能对人类产生毁灭性的影响。
由于全球对土壤缺锌的认识日益提高，以及2050年全球估计超过90亿人口的粮食安全需求面临挑战，许多人预计对肥料的需求将不断增加。
根据锌营养倡议（ZNI），缺锌是土壤中最常见的微量营养素缺乏症，影响到世界一半以上的农业土壤。
锌是作物必需的营养元素，锌能促进作物体内吲哚乙酸的合成，从而促进茎端、幼叶、根系的生长；锌是作物体内多种酶的组成成分和活化剂，从而参与作物的呼吸作用及多种物质的代谢过程；锌与作物蛋白质的合成密切相关，对作物叶绿素的形成和光合作用影响重大，有利于作物根系细胞膜、细胞结构的稳定及功能的完整，对根表和根内细胞膜起着保护作用，可增强作物的抗逆性，影响作物对磷的吸收，调节作物体内对磷的平衡利用。
如果缺锌，会对作物根、茎、叶的正常生长产生不良影响。
一、作物缺锌症状作物缺锌症状主要发生在生长前期，主要表现为节间短缩，植株矮小，叶片变小、变畸形，并出现失绿条纹或花白纹，形成叶簇。
但不同作物的缺锌症状有所不同。
1. 水稻缺锌症状一般出现在插秧后2～4周。
首先新叶中肋失绿变白，接着中下部叶片由上而下、由内向外出现大量褐斑和条纹；随着缺锌症状的发展，下部叶片下披、发脆、易折断，叶尖枯焦干裂，新叶短小，上下叶枕并列，叶鞘重叠，分蘖小而少，植株矮小，节间短缩，根系瘦弱、呈红褐色。
2. 玉米缺锌症状首先出现在苗期，刚出土的玉米幼苗呈现白色，当幼苗长出4～5片叶后，叶脉之间会出现与叶脉平行的黄白色条纹；随着缺锌症状的发展，有的叶片沿条纹开裂，叶缘焦枯，长出的新根少，根系变为褐色，植株矮小，果穗短小且缺粒秃尖。
3. 小麦缺锌症状首先出现在苗期，幼苗叶片出现不正常灰绿色，叶脉之间失绿，叶片表面出现浅灰色斑点，叶尖和叶缘黄化，植株矮小。
生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 2012,31 (3) :538-543 土壤中外源锌对不同植物毒性的敏感性分布 *魏 威 梁东丽 陈世宝1 ,2 1 2**( 1 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100 ; 2 农业部植物营养与施肥重点实验室 / 中国农业科学研究院农业资源 与农业区划研究所, 北京 100081 )摘 要 采用逻辑斯蒂克分布( log-logistic distribution) 模型结合物种敏感性分布方程 BurrIII 分析,研究了 2 种不同土壤中添加不同水平的外源 Zn 后对 8 种不同植物毒性的剂量-效 应关系及不同植物对外源 Zn 毒害的敏感性差异㊂ 结果表明, 土壤中添加低浓度 ( < 100 mg㊃kg -1 ) Zn 能对植物生长产生刺激效应, 而过量的 Zn 则产生明显毒害作用㊂ 土壤中 Zn 毒性的阈值浓度( ECx ) 在不同植物间有较大差异, 这主要与植物种类及土壤性质差异有 关㊂ 不同土壤中 Zn 植物毒性的敏感性分布结果表明,不同植物对 Zn 毒性的敏感性频次分 布有明显差异,其中叶菜类植物对土壤中 Zn 的毒害较为敏感,而禾本科类植物( 如玉米) 对 Zn 具有较强的抗性,不同类型植物对土壤中 Zn 毒害的敏感性分布频次顺序与土壤性质无 关㊂ 关键词 Zn; 毒性; 物种敏感性分布; 剂量-效应 中图分类号 X503. 23 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2012)3-0538-06Plant species sensitivity distribution to the phytotoxicity of soil exogenous zinc. WEI Wei1 , LIANG Dong-li1 , CHEN Shi-bao2** ( 1 College of Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 2 Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China) . Chinese Journal of Ecology, 2012, 31 (3) : 538-543. Abstract: A pot experiment with two different soils was conducted to study the dose-response curves of 8 plant species after applying different concentration Zn and the differences in the sensitivity of the species to the applied Zn. The threshold values of the zinc phytotoxicity to the plant species were analyzed by using log-logistic distribution model, and the species sensitivity distribution was performed with BurrIII model. All the test plant species had hormesis when the zinc was applied with low level ( <100 mg㊃kg -1 ) , but the phytotoxicity of zinc was observed when the zinc was added with high levels. There existed greater differences in the threshold values of zinc among the plant species due to the difference of plant species and soil properties. The accumulated frequency of the threshold values of zinc varied markedly among the plant species. In general, leaf vegetables ( e. g. , Chinese cabbage and mustard) were more sensitive to the toxicity of zinc than the plants of Poaceae family ( e. g. , maize) . The species sensitivity distribution had no relationships with soil properties. Key words: zinc; phytotoxicity; species sensitivity distribution ( SSD) ; dose-response curve. Zn 是植物生长发育所必需的微量元素,土壤中 缺 Zn 将直接影响植物的代谢活动,但 Zn 过量时,则 又会导致土壤退化㊁ 作物产量和品质降低 ( 杨红飞*国家自然科学基金项目 (21077131) 和农业部农业公益性行业专 项(200903015,201103007) 资助㊂ **通讯作者 E-mail: sbchen@ caas. ac. cn 收稿日期: 2011-07-28 接受日期: 2011-11-19等,2007) ㊂ 近年来, 随着铅锌矿的开采冶炼㊁ 畜禽 粪便及化肥农药等农业源重金属污染范围的扩大, 我国农田土壤 Zn 污染正在以不同尺度呈现蔓延趋 势㊂ 近年来,我国针对土壤重金属污染防治研究中, 有关污染土壤生态修复基本原理及技术研究已经取 得了长足的发展 ( 周启星等,2007;Luo,2009) , 而对 土壤重金属污染生态风险评价的理论与技术研究相魏 威等:土壤中外源锌对不同植物毒性的敏感性分布539对薄弱㊂ 土壤重金属的生态风险阈值取决于土壤的 性质㊁不同植物类型及植物品种间差异等㊂ 大量研 究表明,重金属的生态毒害与不同作物类型及土壤 pH 等因素有直接关系( Markich et al. ,2003;Wang et al. ,2003;Singh et al. ,2005 ) ㊂ 植物种类的差异直 接决定了吸收重金属能力的差异, 不同种类植物及 同一植物的不同品种对同一重金属的吸收富集能力 不同,而同一种植物对不同的重金属的吸收富集能 力也不同( Singh et al. ,2005) , 因此, 研究不同土壤 中外源 Zn 的植物毒性剂量-效应关系及不同植物对 Zn 毒性的物种敏感性分布, 对污染土壤中 Zn 的生 态风险评估及 Zn 的生态阈值确定具有非常重要的 意义㊂ 目前,欧盟重金属风险评估报告的重金属环 质归一化后重金属植物毒性的敏感性分布数据在毒 文利用我国不同性质的土壤, 通过研究不同植物对 我国 Zn 污染土壤生态风险评价及土壤环境质量标 1 材料与方法 1. 1 试验材料 准的修订提供依据㊂ 境阈值中( European Commission,2003) , 不同土壤性 性阈值( ECx 或 NOEC) 的导出起到了很大作用㊂ 本 土壤中外源 Zn 的毒性剂量-效应关系, 推导不同植 物对不同土壤中外源 Zn 毒性的敏感性分布,以期为土添 加 剂 量 为: 0㊁ 20㊁ 50㊁ 100㊁ 200㊁ 400㊁ 800㊁ 1600 大持水量的 70% ,在室温 (25 ±2 ℃ ) 条件下平衡 14 d 后备用㊂400㊁800㊁1600㊁2400 mg㊃kg -1 ㊂ 土壤加水为田间最mg㊃kg -1 ; 德 州 潮 土 添 加 剂 量 为: 0㊁ 50㊁ 100㊁ 200㊁在大约 700 g 干 土 的 钵 盆 里 ( 12 cm 高,10 cm 直 径) ㊂ 根据种子的大小决定投放多少粒的种子㊂ 出 苗 3 d 后,根据不同植物的生长状况定植幼苗㊂ 每 盆定植玉米 3 颗,西红柿㊁青椒㊁菠菜幼苗为 4 颗,小 白菜㊁ 芥菜㊁ 生菜 5 颗, 大麦 6 颗, 每个处理 3 次重 20±2 ℃ ) 生长 6 周㊂ 为防止植物营养匮乏, 浓度为 0. 429 g CO( NH2 ) 2 ㊃kg -1 土,0. 263 g KH2 PO4 ㊃kg -1 土,0. 420 g KCl㊃kg -1 土的营养液在生长过程中随 水分含量为 70% 田间持水量 ( WHC) ㊂ 6 周后收获 植物地上部分,收获方法为距土面 1 cm 处进行刈割 后,以去离子水冲洗 3 遍, 在 65 ℃ 烘箱中风干 48 h 至恒 重, 并 记 录 干 重㊂ 同 时 使 用 原 子 吸 收 光 谱 (AAS / FAAS:Varian AA 240FS+GTA) 测量植物体内 的 Zn 的含量,以及每个处理土壤中 Zn 实际含量,以 1. 3 试验方法 控制㊂ 复㊂ 植物在温室中 ( 白天室温 25 ±2 ℃ 和夜间温度盆栽试验: 将未包衣的预发芽的不同种子播种水浇灌到钵盆里㊂ 利用称重法保持整个过程中土壤国家标准土壤( GSS-6) 作为标准物质进行测定质量 1. 3. 1 土壤重金属( Zn) 含量测量 不同处理的土 壤总 Zn 浓度使用硝酸-氢氟酸微波消煮以及原子吸 收光谱 ( AAS / FAAS: Varian AA 240FS + GTA) 测 量 1. 3. 2 植物重金属含量测量 不同处理的土壤总 1. 3. 3 剂量-效应曲线拟合 土壤中 Zn 植物毒性 的 剂 量 -效 应 关 系 曲 线 采 用 逻 辑 斯 蒂 克 分 布 模 型 ( log-logistic distribution) 进行拟合 ( Schabenberger et al. ,1999) : 谱( AAS) 测量( GB / T 5009. 17-2003) ㊂ ( 鲁如坤,2000) ㊂ Zn 浓度使用硝酸-氢氟酸微波消煮以及原子吸收光多点取样法分别采自浙江杭州(30°26′N,120°25′E)供试土壤为浙江水稻土和山东潮土㊂ 土壤利用和山东德州(37°20′N,116°29′E) 的耕层土壤(0 ~ 20 筛,储存备用㊂ 另取少许土样过 0. 25 mm 和 0. 147 析“( 鲁如坤,2000),土壤基本理化性状见表 1㊂cm)㊂ 将采集的土样风干,剔去残茬㊁碎砾后,过 2 mm mm 筛,分别用于土壤常规分析和 Zn 含量测定㊂ 土 壤理化性质及 Zn 含量测定方法参见 ‘ 土壤农化分 1. 2 试验设计 土壤处理: 风干土过 2 mm 筛, 每个土壤添加 8个 Zn 的浓度,Zn 为分析纯 ZnCl2 , 以溶液加入㊂ 根 据不同土壤 pH 值及前期预备实验结果, 杭州水稻表 1 试验土壤基本理化性质 Table 1 Basic physic-chemical properties of the tested soils土壤类型 浙江水稻土 山东潮土 pH (1 ∶ 5) 6. 8 8. 9 电导率 ( μS㊃cm -1 ) 203 112 Zn ( mg㊃kg -1 ) 64. 35 42. 91阳离子交换量 ( cmol + ㊃kg -1 ) 12. 8 8. 33有机碳 ( g㊃kg -1 ) 24. 6 6. 9碳酸钙 ( g㊃kg -1 ) 61. 7 -总氮 ( g㊃kg -1 ) 2. 5 0. 8<2 μm 粘粒 含量( % ) 41 18供试植物品种包括: 大麦 ( Hordeum vulgare ) ㊁ 水稻 ( Oryza sativa ) ㊁ 西红柿 ( Lycopersicon esculentum ) ㊁ 青椒 ( Capsicum frutescens ) ㊁ 小白菜 ( Brassica chinensis) ㊁芥菜( Brassica campestris) ㊁玉米( Zea mays) 以及生菜( Lactuca sativa) ㊂540 生态学杂志 第 31 卷 第 3 期 log-logistic 曲线:y =式中,y 为各处理水平的植物干重与对照处理的植 物干重的比值, 即相对植物干重 ( % ) , y0 ㊁ b 为拟合 的参数, x 为 添 加 的 Zn 浓 度 值 ( mg ㊃ kg -1 ) ; M 为 ECx 的自然对数值㊂ 当低剂量毒物刺激效应发生 效应( hormesis) 曲线拟合,通过 Tablecurve 2D V5. 01 软件来完成㊂ 当土壤中低浓度 Zn 对植物产生刺激 程如下: Y= 时,采用 Schabenberger 等(1999) 的低剂量毒物刺激 效应时, 采用低剂量刺激效应拟合方程 ( Hormesis dose-response data fitting) 进行毒性效应的拟合, 方 a +bX k 100 bc +( ) 1+ exp[ dlnX / c] 100-k 100-k ay0 1+e [ ( b( x-M) ]{}式中,Y 为水稻 Zn 相对含量或相对生物量 ( % ) , X k 为 10㊁50 时,参数 c 定义为 EC10 及 EC50 ㊂为 Zn 的浓度( mg㊃kg -1 ) ,a㊁b㊁c㊁ d 为方程参数㊂ 当 1. 3. 4 Zn 植物毒性的物种敏感性分布 ( SSD) 测定 本实验采用 BurrIII 型分布作为不同土壤中植物 Zn 毒性的敏感性分布 ( SSD) 拟合曲线㊂ 澳大利亚 联邦 科 学 和 工 业 研 究 组 织 ( http / / www. csiro. au / 关的计算软件 BurrlizO㊂ F ( x)= BurrIII 型函数的参数方程为: 1 b [1+( ) c ] k x products / BurrIII. html) 提供了该方法的说明以及相式中,x 为土壤中 Zn 的浓度( mg㊃kg -1 ) ,b㊁c㊁k 为函 1. 4 数据处理 数的 3 个参数㊂ 所有实验数据均采用 Excel 和 SPSS 分析软件( v16. 0) 进行处理,不同土壤不同浓度 Zn 处理间进 行单因素方差分析,利用新复极差法( Duncan 法 ) 进 2 结果与分析 行差异显著性分析( 显著性水平设为 0. 05) ㊂图 1 土壤中不同锌浓度变化对植物生物量的影响 Fig. 1 Effect of added Zn in soils on biomass of different plant species相同植物不同字母表示不同 Zn 浓度差异显著㊂2. 1 土壤 Zn 浓度变化对植物生物量的影响浓度 800 mg㊃kg -1 时生物量仍大于对照,这与 Zn 在 低浓度条件下对植物生长的刺激效应有关㊂ 随着土 壤中 Zn 浓度的逐渐增加,Zn 的植物毒性也逐渐增 加,不同植物的生物量显著降低,在水稻土中添加的 最高浓度 1600 mg ㊃ kg -1 时, 除了玉米能正常生长 外,其他 7 种植物的生长明显受到抑制㊂ 与偏酸性 的水稻土不同, 在碱性 ( pH = 8. 9) 的山东德州潮土 中,当添加的 Zn 的浓度为 200 mg㊃kg -1 时, 除了水种土壤中,添加不同浓度的 Zn 对 8 种不同的植物生 物量影响有较大的差异, 这种差异与土壤性质的变-1从图 1 可以看出, 在浙江水稻土和山东潮土 2化及植物品种的不同有很大关系㊂ 在浙江水稻土 中,当添加的 Zn 的浓度较低( <100 mg㊃kg ) 时,芥 菜㊁生菜及大麦的生物量显著增加,其中大麦在添加魏 威等:土壤中外源锌对不同植物毒性的敏感性分布541稻外其他植物的生长没有受到影响, 相反, 大麦㊁ 西 红柿及青椒的生物量与对照相比有显著增加, 随着 2. 2 土 壤 外 源 Zn 对 不 同 植 物 毒 性 的 剂 量-效 应 关系 应关系,采用逻辑斯蒂克分布模型 ( log-logistic dis为了测定在不同土壤中 Zn 植物毒性的剂量-效 添加浓度的逐渐增加,植物生物量逐渐降低㊂tribution) 对土壤中 Zn 植物毒性的剂量-效应关系曲 线进行了拟合㊂ 由于在低浓度条件下,添加 Zn 对植 物生长有一定的刺激效应,因此,利用 Schabenberger 下的 Zn 植物毒性效应的剂量阈值 ( EC50 ) ㊂ 从图 2 毒性阈值在不同植物间也有很大差异( 表 2) ㊂ 等(1999) 的低剂量毒物刺激效应曲线模型对刺激 效应条件下的参数进行了修正, 得到上述不同条件 可以看出,Zn 在不同土壤中相同浓度条件下产生的 植物毒性有很大的差异, 而在相同土壤中,Zn 植物 从表 2 可以看出, 在酸性 ( pH = 6. 8) 的水稻土 中,Zn 对上述不同植物的毒性阈值浓度( EC50 ,mg㊃ kg -1 ) 变化范围为 226 ~ 3460 mg㊃kg -1 , 最低的毒性 阈值是芥菜,而最高浓度是玉米,差异 15. 3 倍;而在 碱性的山东潮土上 EC50 的变化范围为 735 ~ 2570 壤中的阈值浓度有很大差异, 在本实验所测定的 2 mg㊃kg -1 (3. 5 倍差异) ㊂ 通过比较相同植物在不同 土壤中 Zn 的毒性阈值发现,即使相同植物在不同土 种土壤中,外源 Zn 毒性在杭州水稻土和德州潮土上 这可能与低 pH 条件下 Zn 的较高的迁移转化特性 浓度条件下,添加 Zn 对植物产生不同的生长刺激效 应 ( 图2) , 尤其是在杭州水稻土及德州潮土的部分表 2 基于植物生物量的不同土壤中外源锌植物毒性阈值 及范围( EC50 ,mg㊃kg -1 ) Table 2 Phytotoxicity thresholds of Zn added to soil derived from biomass of plant species in the two soils植物种类 大麦 小白菜 青椒 水稻 西红柿 芥菜 玉米 水稻土 1730(1362 ~ 2017) 335(289 ~ 406) 357(311 ~ 462) 730(562 ~ 897) 226(189 ~ 288) 1520(1441 ~ 1689) 3460(2791 ~ 3963) 潮土 2470(1976 ~ 2722) 735(643 ~ 961) 1350(1172 ~ 1560) 1270(1106 ~ 1421) 2570(2109 ~ 3011) 698(579 ~ 738) 689(602 ~ 779) 891(772 ~ 1012)品种之间的差异为 17. 8 ~ 538. 5 倍㊂ 从表 2 还可以 有关㊂ 从图 2 的剂量-效应关系曲线可以看出,在低看出,在酸性土壤中外源 Zn 的毒性高于碱性土壤,图 2 土壤中外源锌植物毒性的剂量-效应关系曲线 Fig. 2 Dose-response curves of added Zn in soils for different plant species植物( 大麦㊁ 小白菜等 ) , 这与本文 2. 1 部分对植物 2. 3 基于毒性阈值 ( EC50 ) 的土壤中 Zn 植物毒性 的敏感性频次分布 合模型主要有 BurrIII㊁log-logistic㊁log-triangular 以及 2009) , 但目前还没有理论研究证明物种敏感性分 目前, 国内外对物种敏感性分布的常用参数拟 生物量影响的结果相吻合㊂生菜 301(266 ~ 382) 数据为平均值,括号内为范围㊂log-normal 等 ( Aldenberg & Slob, 1993; 雷 炳 莉 等,542 生态学杂志 第 31 卷 第 3 期 调节植物体内酶的活性,缺少 Zn 会影响植物 DNA㊁ RNA 聚合酶活性进而影响核酸和蛋白质的合成和 1992) ,低剂量的 Zn 可促进植物的生长发育㊂ 本研 100 mg ㊃ kg -1 时, 明显促进了芥 菜㊁ 生 菜 及 大 麦 的 生长㊂ 影响植物的生长发育㊂ 研究表明, 当植物 Zn 含量 > 在土壤中,过量的 Zn 可对植物产生毒害, 从而 究结果表明,在 2 种不同的土壤中添加 Zn 的浓度为 生物 膜 功 能 的 完 整 性 ( 叶 志 鸿, 1992; 张 福 锁,50 mg㊃kg -1 时,就会发生 Zn 中毒现象,抑制光合作 2009) ,并通过食物链的生物放大作用对人类健康 造成危害( Nolan et al. ,2005) ㊂ 土壤中过量的 Zn 会 对植物产生毒性作用, 当重金属进入植物并积累到 一定程度, 就会产生毒害症状, 表现出生长受到抑图 3 不同植物基于 EC50 的锌毒性阈值累积分布曲线 Fig. 3 Cumulative frequency ( %) of the different plant species based on the threshold value EC50用,减少 CO2 固定, 改变细胞膜渗透性等 ( 王俊等,制㊁植株矮小㊁失绿㊁产量下降等症状,其原因是 Zn2+2003) ㊂ 研究表明, 过量的 Zn2+ 对植物体产生毒性 的机制可能包括:1) 大量的 Zn2+ 进入植物体内干扰 了离子间原有的平衡系统,造成正常离子的吸收㊁运 输㊁渗透和调节等方面的障碍,从而使代谢过程紊乱 与植物体内某些酶蛋白的非活性基团结合使其变 性,或取代某些酶和蛋白质代谢所必需的特定元素 等( Chao & Li,1984) ㊂ 此外,Zn 在土壤中的大量积 有有机物或无机物所固有的化学平衡和转化, 进而 改变植物的根际环境, 间接地影响植物的生长发育 ( 江行玉和赵可夫,2001) ㊂ Baker 等 (1987) 认为, 植 物对重金属胁迫的抗性可通过两种途径产生, 即避 性和耐性,而抗性是某种特定植物对金属胁迫反应 中产生的避性和耐性的综合反应, 这与不同植物品 种间基因型差异有很大关系㊂ 大量研究表明, 重金 属的生态毒害与不同作物类型等因素有直接关系 ( Markich et al. , 2003; Wang et al. , 2003; Singh et al. ,2005) ㊂ 植物种类的差异直接决定了吸收重金 属能力的差异,不同种类植物及同一植物的不同品 种对同一重金属的吸收富集能力不同, 而同种植物 对不同 的 重 金 属 的 吸 收 富 集 能 力 也 不 同 ( He & Sing,2004) ㊂ 本研究表明,在不同的土壤中, 叶菜类 植物如芥菜㊁生菜㊁小白菜等对 Zn 的毒害敏感性较 强,而禾本科类植物, 如水稻㊁ 大麦及玉米对土壤中 Zn 的毒害具有较强耐性㊂对植物 内 部 生 理 功 能 造 成 严 重 伤 害 ( 顾 继 光 等,布属于某一特定曲线形式, 因此可选择不同的拟合 方法㊂ 本实验根据上述在不同土壤中 Zn 植物毒性 的浓度阈值( ECx 值 ) 进行对数变换后, 利用 BurrIII 型分布统计软件的方法进行土壤中 Zn 植物毒性的 敏感性分布 ( species sensitivity distributions,SSD) 的 2009) ㊂( Krupa et al. ,1995) ;2) 较多 Zn2+ 进入植株体内后,曲线拟合㊂ BurrIII 型分布是一种灵活的分布函数, 对物 种 敏 感 性 数 据 拟 合 特 性 较 好 ( 雷 炳 莉 等, 从 BurrIII 模型拟合得到的基于 95% 概率的土 壤中 Zn 植物毒性的敏感性分布曲线 ( 图 3) ㊂ 从图 阈值有很大差异,但在所测试的不同土壤中,不同植 物对土壤中 Zn 毒性的敏感性分布频次的顺序是一 致的,即:芥菜 > 生菜 > 小白菜 > 青椒 > 西红柿 > 水稻 > 所测试的不同品种植物中,芥菜㊁生菜和小白菜等叶 大麦 >玉米㊂ 植物毒性的敏感性分布结果表明, 在 菜类植物是对土壤中 Zn 毒害比较敏感的品种,其次 是青椒和西红柿, 相对而言, 禾本科植物如水稻㊁ 大 麦和玉米对土壤中 Zn 的毒害最不敏感,即对土壤中 3 讨 论 Zn 的污染胁迫具有较强的抗性㊂累也会影响土壤的物理和化学性质以及破坏其中原3 可见,虽然不同植物品种对不同土壤中 Zn 的毒性大类功能酶中不同辅助因子的主要成分之一, 可以作为植物体的微量元素之一,Zn 是植物体内六魏 威等:土壤中外源锌对不同植物毒性的敏感性分布543 concentrations based on logistically distributed NOEC toxicity data. Ecotoxicology and Environmental Safety, 25 : 4863. Baker AJM. 1987. Metal tolerance. New Phytologist, 106 ( suppl) : 93-111. Chao SH, Li J. 1984. Study on the Zinc toxification in the wheat seeds. Molecular Pharmacology, 26 : 75. European Commission. 2003. Final Report on the Ecological Risk Assessment of Chemicals. Adopted by the Scientific Steering Committee at Its Meeting: 11. He QB, Singh BR. 2004. Crop uptake of cadmium from phosphorus fertilizers. Ⅰ. Yield and cadmium content. Water, Air, and Soil Pollution, 74 : 251-265. Krupa Z, Siedlecka A, Mathis P. 1995. Cd / Fe interaction and its effects on photosynthetic capacity of primary bean leaves / / Mathis P, ed. Proceeding of the 10th international photosynthesis congress. Netherlands: Kluwer Academic Publishers: 621-624. Luo YM. 2009. Trends in soil environmental pollution and the prevention-controlling-remediation strategies in China. Environmental Pollution & Control, 12 : 27-31. Markich SJ, Brown PL, Jeffree RA, et al. 2003. The Effects of pH and dissolved organic carbon on the toxicity of cadmium and copper to a freshwater bivalve: Further support for the extended free ion activity model. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 45 : 479-491. Nolan AL, Zhang H, McLaughlin MJ. 2005. Prediction of zinc, cadmium, lead, and copper availability to wheat in contaminated soils using chemical speciation, diffusive gradients in thin films, extraction, and isotopic dilution techniques. Journal of Environmental Quality, 34 : 496-507. Schabenberger O, Tharp BE, Kells JJ, et al. 1999. Statistical test for hormesis and effective dosages in herbicide dose response. Agronomy Journal, 91 : 713-721. Singh BR, Narwal RP, Jeng AS, et al. 2005. Crop uptake and extractability of cadmium of cadmium in soils naturally high in metals at different pH levels. Soil Science and Plant Analysis, 26 : 2133-2142. Suter GW. 2008. Ecological risk assessment in the United States environmental protection agency: A historical overview. Integrated Environmental Assessment and Management, 4 : 285-289. Wang HY, Arneo S. 2003. Heavy metal pollution in air-watersoil-plant system of Zhuzhou city China. Water, Air, and Soil Pollution, 147 : 79-107. 作者简介 魏 威,女,1985 年生, 硕士, 主要从事环境土壤 化学研究㊂ E-mail: ww493808125@ 126. com 责任编辑 魏中青关污染土壤生态修复基本原理及技术研究已经取得 壤重金属污染生态风险评价的理论与技术研究相对 薄弱㊂ 相对而言,国外发达国家在重金属污染土壤 究起步较早,包括在重金属生态危害的量化表征的 理论与技术㊁不同受体的污染浓度阈值或风险值推 导㊁测试植物的生命周期及测试终点研究等 ( Suter近年来,我国在土壤重金属污染防治研究中,有了一定的成绩( 周启星等,2007;Luo,2009) , 而对土 的生态风险评价( ecological risk assessment,ERA) 研et al. ,2008;雷炳莉等,2009) ㊂ 而基于重金属毒性 阈值的物种敏感性分布研究对于环境中重金属的生 分重要的意义㊂ 本实验结合了目前国外相关的理论 方法,对 2 种土壤中 Zn 植物毒性的敏感性分布进行 态风险评价及 ‘ 土壤环境质量标准 “ 的修订具有十 了研究,结果表明,不同基因型植物品种对 Zn 毒害 玉米则具有较强的抗性,这一结果对 Zn 污染土壤的 生态风险指示性植物筛选及 Zn 污染土壤的防治具 有一定参考价值㊂参考文献 顾继光, 周启星, 王 新. 2003. 土壤重金属污染的治理途 径及其研究进展. 应用基础与工程科学学报, 11 (2) : 143-151. 江行玉, 赵可夫. 2001. 植物重金属伤害及其抗性机理. 应 用与环境生物学报, 71 (1) : 92-99. 雷炳莉, 黄圣彪, 王子健. 2009. 生态风险评价理论和方法. 化学进展, 21 (2 / 3) : 350-357. 鲁如坤. 2000. 土壤农业化学分析方法. 北京: 中国农业科 技出版社. 王 俊, 郭 颖, 吴 蕊, 等. 2009. 不同种植年限和施肥 量对日光温室土壤锌累积的影响. 农业环境科学学报, 28 (1) : 89-94. 杨红飞, 严 密, 姚 婧, 等. 2007. 铜㊁锌污染对油菜生长 和土壤酶活性的影响. 应用生态学报, 18 (7) : 1484 1490. 叶志鸿. 1992. 锌污染对植物的毒害及植物的忍耐性. 生态 学杂志, 11 (5) : 42-45. 张福锁. 1992. 锌营养状况对小麦根细胞膜透性的影响. 植 物生理与分子生物学学报, 18 (1) : 24-28. 周启星, 魏树和, 刁春燕. 2007. 污染土壤生态修复基本原 理及研究进展. 农业环境科学学报, 26 (2) : 419-424. Aldenberg T, Slob W. 1993. Confidence limits for hazardous的敏感性存在很大差异, 叶菜类植物 ( 芥菜㊁ 生菜㊁ 小白菜) 相对比较敏感, 而禾本科类植物, 如大麦㊁。
