土壤和植物中的铜

土壤和植物中的铜

铜在植株中的正常浓度一般是5×10-6~20×10-6。植物根及叶片吸收铜离子（Cu2+）及天然或合成有机复合体中的铜。铜的还原态易于结合并还原O2，其氧化态易于还原。在蛋白质复合体中铜具有高氧化还原势。酶利用这些性质于羧化、氧化单酚生成的木质素和黑色素等复杂多聚物；终止电子传递链；解除过氧化物毒性；氧化酰胺等。铜在酶中的作用独一无二，不可能被其它金属取代。

铜的硫化物是地壳中主要含铜矿物。铜（Cu2+）与还原态硫（S2-）形成较强的共价键。黄铜矿（CuFeS2）是最广泛存在的含铜矿物。辉铜矿（CuS2）和斑铜矿（CuFeS4）是另外两种重要的含铜硫化物矿物。铜还可生成氧化物、碳酸盐、硅酸盐和氯化物等相对可溶的Cu2+次生矿物，但它们大多在强淋溶条件下不能长久保持。

从原生和次生矿物晶格中的铜释放出的铜在土壤中有以下几种存在形态：（1）以离子态或络合态存在于土壤溶液中；（2）受静电力作用吸持在粘土或有机质的普通阳离子交换位点上；（3）闭蓄或共沉淀在土壤氧化物中；（4）吸持在专性位点上，一旦这样被吸持，通常不能反应移出；（5）存在于生物残体和活体中。

土壤溶液中铜的形态与土壤酸度有关。pH值低于6.9时以Cu2+为主，pH值大于6.9时主要是Cu(OH)20，还有一些Cu(OH)+离子。其水解反应为：

Cu2+ + H2O ←----→ Cu(OH)+ + H+

Cu(OH)+ + H2O ←----→ Cu(OH)20 + H+

CuSO40和CuCO30也是铜的两种重要形态。Cu2+的溶解度高度依赖pH值，pH值每下降1，Cu2+的溶解度增加100倍。

一般铜在土壤溶液中浓度太低，以致不受土壤中含铜矿物溶解控制，而受铜在铁、铝和锰氧化物表面上吸附以及与有机质的结合来控制。铜能被闭蓄或埋藏在层状硅酸盐土壤粘粒和铁、锰氧化物等各种矿物结构中，也可能包裹在铝和铁的氢氧化物共沉淀中。层状硅酸盐粘粒、有机质和铁铝锰氧化物能专性吸附或化学吸附铜离子。土壤中大部分铜是难溶的。因铜在土壤中的非活动性，植物主要以根系截获铜。有效铜形态与有效储备之间可能有以下关系：

可交换性和可溶性铜←----→ 专性吸附态铜←----→ 有机束缚态铜

虽然土壤中大部分铜是难溶的，好在有个重要的可扩散铜库以有机络合态存在，与土壤溶液中极低水平的铜保持着平衡关系。许多土壤中有20~50%的铜以有机束缚态存在。铜比其它微量元素更强地束缚在有机质上。有机酸分子通过螯合和络合作用溶解铜。土壤表层中大多数铜是有机络合态的。Cu2+直接在两个或多个有机官能团上，主要是羧基、羰基和酚基官能团。土壤腐殖质中的胡敏酸和富里酸都含有许多铜束缚位点，以羧基（COO-）起主导作用。在大多数矿质土壤中，有机质与粘粒紧密结合，可能形成粘粒?金属?有机质复合体。有机质丰富的土壤中具有更多的溶解态铜。

铜与其它植物养分间存在许多相互关系。施用氮肥能加重缺铜现象，给作物施氮对铜在植物体内的移

动产生不利影响，已知植物中高水平氮阻止铜从老叶向最需铜的生长点转移。土壤溶液中高浓度的锌和铝降低植物根系吸收铜。磷和铁都限制植物吸铜。

最常用的铜肥是胆矾（CuSO4.5H2O），即五水硫酸铜，其水溶性很好。一般用来叶面喷施。螯合铜肥可以土壤施用和叶面喷施。