茶树生理生态

镉污染对茶树生理影响

一镉污染的危害

重金属是指比重大于4或5的金属，约有45 种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所必需的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必需，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水体和土壤环境，引起严重的环境污染。到上世纪末，全球每年释放的镉离子为22,000吨，铜为954,000吨，铅为796,000吨，Zn为1,372,000 吨。以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害[10,11]镉作为一种有毒元素,是近年来研究较多的一种重金属。镉离子对动、植物来说都是危害较大的,它不但使植物受到伤害,而且通过根的吸收后运输到可食部分,人类食用后会严重影响身体健康。20世纪60年代,日本发生的骨痛病,便是由于食用被镉污染的土壤生产的“镉米”所致。因此，镉离子一旦进入环境,就会给社会、经济发展及人类健康带来巨大的危害[14]。

过量的镉对植物有很强的毒害效应。研究发现，不同浓度的镉离子处理下，植物叶片的丙二醛（MDA）含量及电导度随镉离子浓度的增大而增大，说明植物叶片的细胞膜的组成和完整性遭到破坏[17]。镉离子可使雪松聚球藻的光合放氧量几乎停止。另外重金属胁迫会改变植物体的激素水平及核酸代谢，导致生长下降，进而造成减产[13]。

目前我国重金属污染严重。有资料显示，受重金属污染的耕地面积占全国耕地总面积的20％，每年因土壤污染而损失的粮食产量达1000万吨，直接经济损失100多亿元人民币[14]。

茶树(Camelliassinensis(L)o.Kuntze)起源于我国，我国是世界第一产茶大国，2006年，我国茶园面积为2177万亩，茶叶产量为92万吨川，均居世界第一，茶叶年产值上升到500亿以上。我国又是世界上第三大茶叶出口国，2006年出口量为28.7万吨，出口额达到5.47亿美元121。茶叶是一种健康、绿色、天然的饮料，而如何保证茶叶安全、优质、营养是茶产业能否实现持续发展的关键。近年来中国茶产业发展迅速，但茶叶的安全质量问题仍然是茶产业发展中存在的一个瓶颈，也是茶叶生产者和消费者共同关注的问题。

二镉离子在茶树体内的分布及积累

唐茜等【2，7】通过水培茶苗研究名山 213、名山131和福鼎大白茶三个茶树品种，受镉毒害的表观症状以及镉在茶树体内的分布、积累特性。结果表明：镉（1-5 mg/L）胁迫下，茶树出现的毒害症状和对新梢生长的抑制效应因胁迫浓度、时间和品种而异。茶树各器官的镉含量总体随镉胁迫浓度的增加而增加，并且与胁迫浓度呈极显著或显著正相关。镉：吸收根＞主根＞主茎＞新梢（一芽二叶）＞枝条＞老叶。新梢不同叶位镉含量的高低顺序为：第一叶＞第二叶＞第三叶＞第四叶，新梢中的镉有明显向上富集的趋势。不同品种的茶树对镉的吸收、积累和迁移能力有一定差异。

石元值等[3] 通过田间调查及盆栽试验,探讨镉元素在茶树中的分布规律及吸收累积特性。结果表明：正常状况下,镉元素在茶树体内由高到低的分布次序是:吸收根>茎(生产枝)或主根 >老叶(当年生成熟叶)>新梢(1芽2叶)。

李云[1]通过盆栽实验，从动态角度研究了在不同培养期内，铅、铜、镉离

子和鉻4种重金属在茶树中的累积规律。结果表明，茶树不同部位对4种重金属的累积量存在很大差异，重金属的分布顺序为根>茎>叶；4种重金属大部分被茶树根系固定，在其体内的迁移性较低，在茶叶中积累的顺序为：鉻>铜>镉离子>铅。茶叶中重金属累积量和重金属添加量、培养时间都存在显著的正相关关系。4种重金属元素中，鉻的累积速率常数最大，镉离子最小。茶树对重金属的吸收与土壤pH 值和土壤有效态重金属含量显著相关

三镉离子对茶树叶片生理的影响

4.1镉离子对茶树新梢生育影响

唐茜等[2]采用室内水培法，研究镉胁迫，低浓度镉处理下(≤3 mg/L),茶树的越冬芽物候期与对照接近,未抑制越冬芽萌发。当镉处理浓度增加为4mg/L、5mg/L时,越冬芽物候期分别比对照晚 2～6d、7～16d。

茶树新梢数量，芽叶重量和长度是反映新梢生长势强弱和生长量大小的重要指标。低浓度镉处理下(≤3mg/L),供试茶树的新梢数随浓度增加而增加,2mg/L,3mg/的处理,新梢数还超过对照和其他处理;但新梢长度和重量与对照比较 ,则有增有降。由于茶树发芽数是决定茶叶产量的主导因素。因此,总体来看 ,低浓度镉(≤3mg/L)对新梢生长有一定的刺激效应。当镉处理浓度为≥4mg/ L时,虽然一芽三叶、一芽四叶的长度和重量均超过对照,但新梢数分别减少了27.5%和80.%,对新梢生长量无疑有显著的负面影响。

4.2镉离子对茶树叶片生理的影响

4.2.1茶树叶片表观变化

唐茜等[2]研究表明茶树叶片在遭受镉离子毒害时,随处理浓度增加,下部叶片出现了不同程度的失绿黄化症状,而浓度≥4mg/L 的处理,下部叶片黄化的同时,还出现褐色斑点和斑块,逐渐脱落。

4.2.2茶树叶片内部生理变化

叶绿素是植物进行光合作用的色素,其含量高低与光合作用密切相关,同时叶绿素含量减少是衡量叶片衰老的重要生理指标。

石元值等[3]研究表明当镉添加量为6mg/kg时,茶树的叶绿素含量开始受到显著的负面影响,但光合速率、蒸腾速率及气孔导度变化不明显;当镉添加量为20 mg/kg时,上述4项指标均显著降低。

夏建国[4]通过盆栽试验，研究不同镉浓度对蒙山茶树生长及叶片生理特性的影响。结果表明：低浓度镉对茶树无明显毒害作用，当镉浓度达到60 mg/kg 时，茶树植株受毒害基本死亡；春茶叶绿素含量加镉处理大多高于对照，其增加量先高后低；夏茶叶绿素总量随镉浓度的增加极显著降低，叶绿素含量与添加镉的量呈显著负相关。春茶、夏茶的丙二醛（MDA）含量随镉处理浓度增加显著增加，游离脯氨酸含量也随添加镉浓度的增加显著增加且夏茶游离脯氨酸含量明显高于春茶。春茶可溶性糖都高于对照，其增加量先高后低，夏茶可溶性糖呈下降趋势。

唐茜等[2]研究表明低浓度镉处理下(≤3mg/L),与对照相比,无论是叶绿素a ,b 的含量,还是叶绿素总量均高于对照,而≥4 mg/L的处理均低于对照和低浓度处理。茶树的光合速率、气孔导度和蒸腾速率随镉处理浓度的升高,呈先上升后下降的趋势,并且与叶绿素含量的变化趋势基本一致。当处理浓度升至3 mg/ L 时,上述3个指标均达到最大值 ,处理浓度≥4 mg/L 时,3个指标均下降,且5 mg/ L的处理光合速率、气孔导度和蒸腾速率都显著低于对照。说明低浓度镉处理(≤3 mg/L)对叶绿素合成和光合作用增强有促进作用,而处理浓度≥4mg/L时,对叶