我国土壤的全铜含量比较丰富,范围在3~0010-³10-²10-¹111010²300mg/kg之间,平均22mg/kg,但大多数土壤的MnSO₄相对浓度含量为20~40mg/kg。在土壤中,大部分铜存在于O:pH=6●:pH=4原生和次生矿物的晶格内,如橄榄石、角闪石、辉图4-35锰浓度对莴苣根毛形成的影响石、黑云母、正长石、斜长石等。此外,局部地区(Konno等,2003b)还有富集的含铜矿物如辉铜矿(Cu₂S)、黄铜矿
(CaFeS)、赤铜矿(Cu₂O)、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、蓝铜矿[Cu₂(OH)₂(CO₃)₂]等,它们的含铜量很高。
在土壤中,铜的含量主要决定于成土母质。一般而言,玄武岩风化物的含铜量最高,安山岩风化物次之,花岗岩、石英岩、凝灰岩和火山灰风化物含铜量最低。在沉积母质中,以湖积及冲积黏土的含铜量最高,其次是页岩风化物和黄土性母质,砂土的含铜量最低。有机质土含铜量较低,是主要的缺铜土壤。在生壤中,铜可分为矿物态、交换态和水溶态等。铜可能是土壤中最不容易移动的微量元素,植物所需要的铜绝大多数依靠植物根系截留获得。因此,影响植物根系发育的因子也会影响植物对铜的吸收。
铜是植物生长发育必需的微量营养元素,它是细胞色素氧化酶、多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、多胺氧化酶和铜锌型超氧化物歧化酶等蛋白质的重要辅助因子,参与呼吸代谢中的氧化还原反应及叶绿体质体蓝素中光合作用的电子传递等多种生理代谢过程,对作物的发育、品质、产量等有重要影响,但铜具有累积性,过量的铜也会对植物产生毒害作用,阻碍植物正常生长,减少作物的产量;铜还可能通过拮抗作用影响植物对其他营养离子的吸收。
通过水培和盆栽试验发现,随铜浓度的提高,小麦胚根、次生根条数减少,总根长度、胚芽长度缩短,根体积、干重也较对照减少;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性呈下降趋势,脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量增加,膜透性增大。从根外部形态上看,根毛稀少,随着铜浓度的增加,根尖逐渐微黄、黄、萎缩变黑。
土壤铜处理对水稻根系的生长具有明显的抑制作用,土壤铜含量越高,对根系生长的抑制作用越大,粉砂土、壤土条件下表现一致;较低的土壤铜含量对水稻分蘖期单位干质量根系的α-萘胺(a-NA)氧化力、基于单位鲜重的根系玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)的含量影响不大;较高的土壤铜含量则使基于单位鲜重的根系活性显著低于对照;随着土壤铜含量的提高,拔节前生长的根系比例减少、拔节后生长的根系比例增加、抽穗期基于单位根干重的根系α-NA氧化力显著提高;土壤铜处理对水稻单株根系活性有极显著影响,土壤铜含量越高,分蘖期和抽穗期的单株根系α-NA氧化力越小。
研究表明,高浓度的铜会使稻根生长受抑制,根系变粗,根毛少。铜污染区(150mg/kg)分蘖期根数、最长根长是正常区的31.5%和33.3%。水稻铜中毒不生次生根且根干重降低。随着溶液浓度的提高,豆芽新根生长受到抑制而过氧化物酶活性升高,新根长度与酶活性呈一定的负相关。低浓度Cu处理(50μmol/L)对海州香薷的生长有一定的促进作用,植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根均略有升高。但随着Cu浓度(100~500μmol/L)增加,表现出一定的负效应,海州香薷在500μmol/LCu处理时植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根明显受到抑制,与对照相比差异达显著或者极显著水平。紫花香薷在50μmol/LCu处理时根系生长就受到严重抑制,而当浓度再增加时,根系形态的各项指标则无明显变化。

