浅析水稻对镉污染土壤修复的作用机理

浅析水稻对镉污染土壤修复的作用机理

江亚丽

河北晶淼环境咨询有限公司 河北 石家庄 050000

摘要:土壤是人类赖以生存的环境，重金属镉在土壤中毒性较高，严重影响到土壤的生存环境。金属镉不仅严重限制了作物的生长发育，还会间接危害到人类的身体健康。因此,本文探讨植物从土壤中转化以及收集镉离子的运输机制,严格治理镉污染严重的土壤,重点研究重金属镉在植物体的吸收、运输、积累和分布的生态过程，探讨了植物根系的运输、细胞壁的固定、质膜的选择、液泡划分等生物进程。此外，根据植物修复和筛选的生物学概念，合理修复作物的生理能力，统一的修复过程的试验标准,这样做不仅控制了镉对生态环境造成的污染程度，有效降低土壤中镉浓度,还促进了我国环境的可持续发展

关键词:镉;土壤修复；耐性机制;植物修复;植物应用;土壤污染

引言:

近年来，随着社会经济的不断发展，土壤污染问题正逐渐出现在人们的面前,目前的土壤污染问题正处在危险的阶段，不仅会影响农业种植，也会影响到人民的身体健康，因此,土壤修复相关的技术可以带来非常高质量的社会效益。本文以重金属镉污染为基础，简要分析了重金属镉污染的主要来源、特点和风险，并研究了相关土壤污染修复技术的作用机理。

一、土壤有机质的来源及组分

土壤中含有由腐殖质、生物碳、可溶性碳和氧化碳等组成的有机质，不同来源的有机质的来源决定着去除土壤中镉的含量的作用效果的不同。根据有机物的来源方向可以将有机物分成外源有机物和内源有机物两类。外源有机质大多数来自动物粪便和作物秸秆；内源有机物大多数来自土壤中微生物的代谢物或动植物残留物分泌的腐殖酸和腐殖素等。不同来源的有机物的来源方向决定着治理镉的作用功效不同，基本上都可以减少镉在土壤中的溶解率，优化植物的生存条件，提高作物产量。研究结果显示，土壤中的有机质分为可溶性有机质和颗粒性有机质。可溶性有机质大多数具有水溶性、酸溶性、碱溶性等，可以调节土壤的酸碱程度，降低镉的生物活性；颗粒性有机物具有粒径小的优势，可以有效减少土壤对镉的吸收量，控制镉的污染程度。由此可见，有机质在修复优化土壤方面能发挥出较大的作用。

二、镉在植物体内的分布和积累

在生物学的角度来讲，植物首先将大部分的镉积累在根中部位，将少数的镉经过跨膜运输到茎部，剩下的镉通常储存在叶片的位置，因此可以看出，植物吸收镉的过程不能循环重复进行，只能单方向进行。植物通常将镉储存在距离敏感点更远的地方，这样可以有效避免镉对植物本身生长发育产生的不良影响。从组织水平上看，植物将吸收的Cd2+大部分储存在根部，这样可以抑制植物地面器官对镉的吸收量，通过组织的运输功能，将镉运输到植物体外，防止镉对植物体的生长代谢产生不好的作用。尖端大多数是由新生细胞组成的，由于尖端周围的pH较低，另外，Cd2+的浓度在尖端到成熟区处于不断减少的阶段，这有助在土壤溶液中发挥出持久的作用。同时，在外皮层和薄壁组织向外皮层，再到柱层鞘，于Cd2+的浓度逐渐减少，出现了侧向分布的现象。在细胞水平上，Cd2+大对数储存在植物的表皮细胞、表皮下细胞和毛体中。在亚细胞水平上，我们观察不同亚细胞的超微结构组织和器官的前提下，研究出Cd2+在植物体的细胞器部分含量较少，而在液泡细胞壁和残基的含量很多。借助超声细胞破碎和超速离心技术，我们研究出Cd2+在植物体内的分布情况，在细胞壁和细胞液中Cd的浓度如果有上升趋势，Cd2+的浓度也会上升，最终细胞壁、细胞液和细胞器中Cd含量的比例达到16∶5∶1。经过高镉处理后，分布比都会成比例增加。保持Cd2+的细胞积累远离各种细胞器等敏感点，可能是超富镉植物重金属耐镉的相应机制之一。

3. 高镉积累水稻对镉污染土壤修复作用机理

近几年来，由于重金属镉对环境造成了较严重的污染，还间接危害到人类的身体健康,因此,我国十分关心具体的应急措施.经过调查结果得知,我国最大的粮食作物的水稻具有富集镉的功能，因此我国应重点提高水稻的种植产量，广泛应用水稻用于有效治理镉污染的情况。目前,研究影响水稻对重金属镉的富集和吸收情况的因素,其中水稻的种类和土壤中镉的含量都会影响到水稻吸收镉的速率和效率。为了验证这一事实,选择适合的稻田进行试验。将经过实验室筛选出的高镉积累水稻和对照低镉水稻进行实验。设计试验区面积20m2，一半的面积种植高镉水稻品种,一般种植低镉水稻品种，保护线周边lm宽。土壤样品与水稻品种相对应。每个样品经风干研磨后自然混合分出四个子样品。子样品分布在每个群落的不同方向上，土壤子样的采集深度为地表以下0.20cm。

将新鲜的土壤样品经过自然风干30天的处理过程。再风干步骤完成后，反复筛选土壤样品,直至将土壤中的植物残留物和石头颗粒筛选出来,将筛选后的土壤小心放入50ml清洁离心管，按照1：1加入10ml去离子水，剧烈搅拌，直至完全完全混合，再静置30分钟，再利用pH电极来读取数据并测量出此时的土壤的pH值,测量后将土壤样品放入烤箱中放置3天取出含有的水份,待土壤干燥后，用据浓盐酸与浓硝酸的体积比为3：1的混合液体进行溶解,最后直接测量出土壤中的镉的含量。由于水稻的基因型不同,造成水稻各个部位的富集镉的效率也不同，甚至同一时期的水稻的不同器官对镉的富集效果也是不同的,具体表现在根>穗>粒，同时,水稻不同部分的谷物重金属含量也是不同的，如胚胎中的重金属含量远远多于胚乳，粒壳重金属含量最高。因此可以看出,我们应大力培养镉含量低的水稻品种,不仅可以有效控制镉污染的趋势,尽早修复土壤的基本性能,还能减少金属镉通过食物链对人类带来的潜在危害，并积极的推动我国的环境进行可持续性的发展.

结束语:

综上所述,经过调查研究得知,部分品种的水稻对土壤中镉的富集能力较强，其对镉的富集能力远远大于其它有相同功能的植物，在利用水稻这一特性的条件下，土壤表面镉的提取效率逐渐上升，因此,我们应充分利用水稻的这一特性来修复和治理受镉污染的土壤,促进我国环境的可持续发展。

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