植物的土壤營(yíng)養(yǎng)姓名：蘇婷婷專業(yè)：2014級(jí)植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)號(hào)：112014320001426鎳元素西南大學(xué)2014年12月12日西南大學(xué)鎳元素的發(fā)現(xiàn)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)植物體內(nèi)鎳的含量鎳的營(yíng)養(yǎng)功能植物對(duì)鎳的需求鎳對(duì)植物的毒害作用目錄鎳污染修復(fù)鎳元素的發(fā)現(xiàn)西南大學(xué)發(fā)現(xiàn)人：克朗斯塔特發(fā)現(xiàn)過(guò)程：1751年，瑞典的克郎斯塔特，用紅砷鎳礦表面風(fēng)化后的晶粒與木炭共熱，而制得鎳。元素來(lái)源：鎳黃鐵礦[(Ni,Fe)9S8]發(fā)現(xiàn)時(shí)間和地點(diǎn)：1751瑞典西南大學(xué)一般認(rèn)為，鎳是親鐵元素，土壤中鎳大部分與鐵錳氧化物結(jié)合在一起形成復(fù)合物或吸附在鐵錳氧化物的表面。鎳鐵隕石鎳元素的發(fā)現(xiàn)西南大學(xué)鎳元素的簡(jiǎn)介位于第四周期第Ⅷ族?；瘜W(xué)性質(zhì)較活潑，但比鐵穩(wěn)定。室溫時(shí)在空氣中難氧化，不易與濃硝酸反應(yīng)。耐強(qiáng)堿，在稀酸中可緩慢溶解。鎳和鐵屬d區(qū)過(guò)渡元素化學(xué)特性鎳元素的簡(jiǎn)介西南大學(xué)鎳在地殼中含量不小，大于常見(jiàn)金屬鉛、錫等，但明顯比鐵少得多，而且鎳和鐵的熔點(diǎn)不相上下，因此注定它比鐵發(fā)現(xiàn)得晚。鎳元素的簡(jiǎn)介西南大學(xué)過(guò)量表現(xiàn)：每天攝入可溶性鎳250mg會(huì)引起中毒。有些人比較敏感，攝入600μg即可引起中毒。依據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，慢性超量攝取或超量暴露，可導(dǎo)致心肌、腦、肺、肝和腎退行性變。缺乏癥：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示缺乏鎳可出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢，生殖力減弱。鎳元素的簡(jiǎn)介鍍?cè)谄渌饘偕峡梢苑乐股P，可用來(lái)制造貨幣等，主要用來(lái)制造不銹鋼和其他抗腐蝕合金，如鎳鋼、鎳鉻鋼，含鎳成分較高的銅鎳合金，就不易腐蝕；鎳的鹽類大都是綠色的，氫氧化鎳是棕黑色的，氧化鎳則是灰黑色的，因此也被用于各種有色金屬合金，陶瓷制品、玻璃著色等等；鎳也作加氫催化劑。電解鎳：電解鎳是使用電解法支撐的鎳，用它制造的不銹鋼和各種合金鋼被廣泛地用于飛機(jī)、坦克、艦艇、雷達(dá)、導(dǎo)彈、宇宙飛船和民用工業(yè)中的機(jī)器制造、陶瓷顏料、永磁材料、電子遙控等領(lǐng)域。西南大學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)鎳元素是植物所必需元素？自1975年發(fā)現(xiàn)鎳是脲酶的組成成分以來(lái)，人們對(duì)鎳在高等植物體中的作用有了新的認(rèn)識(shí)，隨后又發(fā)現(xiàn)鎳還是幾種氫化酶、脫氫酶及甲基酶的組分；Eskew等發(fā)現(xiàn)，缺鎳的大豆由于植株體內(nèi)脲酶活性受到抑制而使其葉中的尿素累積到毒害水平，葉尖出現(xiàn)壞死現(xiàn)象。Walker等用碗豆做試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在植物的生殖生長(zhǎng)階段鎳參與了體內(nèi)的氮代謝。Checkai等報(bào)道缺鎳的番茄植株新生葉失綠，繼而引起了分生組織壞死。80年代中期，Brown等在實(shí)驗(yàn)室條件下系統(tǒng)研究了鎳對(duì)植物生長(zhǎng)和代謝的影響，發(fā)現(xiàn)植物受鎳影響的主要代謝過(guò)程包括種子萌發(fā)、衰老、氮代謝和鐵吸收，并且發(fā)現(xiàn)缺鎳時(shí)有些植物不能完成生命周期，進(jìn)而指出了鎳是植物生長(zhǎng)所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——植物體內(nèi)鎳的含量與植物必需的Mn、Cu、Zn等微量營(yíng)養(yǎng)元素相比，鎳在植物體中的含量較低。元素土壤植物平均值范圍一般范圍中毒臨界值Mn850100～400015～100500Zn5010～3008～15500Cu202～1004～1530Ni4010～1000125Co81～400.05～0.5——表2土壤和植物體內(nèi)鎳和其它金屬元素的含量（mg/kg）西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——植物體內(nèi)鎳的含量大多數(shù)植物體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)器官中的鎳的含量一般在0.05～10mg·kg-1范圍內(nèi)，平均1.10mg·kg-1。作物種類含鎳量/mg·kg-1干重作物種類含鎳量/mg·kg-1干重食莢菜豆1.7～3.7萵苣1.0～1.8菜豆1.1番茄0.43～0.48洋蔥0.59～0.84馬鈴薯0.29～1.0大白菜0.62～0.99黃瓜1.3～2.0胡蘿卜0.26～0.98甜玉米0.22～0.34燕麥子粒0.3～2.8蘋(píng)果0.06小麥子粒0.2～0.6柑橘0.39西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能（一）有利于種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)低濃度的鎳能刺激許多植物的種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)，例如小麥、豌豆、蓖麻、白羽扇豆、大豆、水稻等。植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能用0.5～1.0mg·kg-1濃度的鎳處理春小麥，總的生物量、株高和產(chǎn)量有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。用10～100mg·kg-1濃度的鎳處理春小麥，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量無(wú)明顯影響。這一結(jié)果說(shuō)明，春小麥對(duì)高濃度鎳的耐受性較強(qiáng)。當(dāng)鎳濃度高達(dá)200mg·kg-1時(shí)，其株高及產(chǎn)量均受到明顯的影響。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能在種子萌發(fā)時(shí)，尿囊素是氮的代謝產(chǎn)物，因而需要鎳參與這些代謝活動(dòng)，促進(jìn)種子萌發(fā)，且這種作用會(huì)影響后代。所以，鎳對(duì)于施用尿素或代謝過(guò)程中產(chǎn)生尿囊素的植物具有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。鎳促進(jìn)種子的萌發(fā)或許是參與尿素代謝時(shí)所需。另外，缺鎳種子的成活率能通過(guò)鎳浸種來(lái)提高，說(shuō)明鎳對(duì)母體植物種子的發(fā)育是必需的。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能用低濃度的鎳噴施馬鈴薯、葡萄、番茄和水稻均可促進(jìn)其生長(zhǎng)。鎳鹽能顯著抑制蘋(píng)果和綠豆胚軸組織中乙烯的產(chǎn)生。施用鎳，能使馬鈴薯、大豆、小麥等作物產(chǎn)量增加，產(chǎn)品品質(zhì)改善。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能不同濃度Ni2+脅迫對(duì)苗長(zhǎng)的影響以梭梭、花棒、紅砂、白沙蒿、鹽生草、五星蒿和蟲(chóng)實(shí)7種旱生植物種子為材料，研究不同濃度鎳處理下7種旱生植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)情況。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能圖2鎳對(duì)苗長(zhǎng)的影響西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能由圖2可以看出，5mg／L的Ni均不同程度抑制7種旱生植物幼苗生長(zhǎng)。Ni濃度為5mg/L時(shí)，梭梭和花棒苗長(zhǎng)與對(duì)照相比略有減少，但不顯著(P>0.05)，隨Ni濃度升高抑制程度顯著增強(qiáng)。鹽生草和五星蒿苗長(zhǎng)在Ni濃度為5mg／L時(shí)顯著減少，Ni濃度大于50mg／L減少極為顯著(P<0.001)。紅砂、白沙蒿苗長(zhǎng)受抑制最為明顯，在Ni濃度為5mg／L時(shí)極為顯著減少(P<0.001)。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能圖4鎳對(duì)幼苗根長(zhǎng)的影響西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能5mg/L的Ni2+顯著抑制除花棒外其余6種旱生植物幼苗根生長(zhǎng)，梭梭、鹽生草和五星蒿根長(zhǎng)顯著減少，紅砂和白沙蒿根長(zhǎng)受抑制最為明顯，減少極為顯著，當(dāng)Ni2+濃度高于50mg/L時(shí)，紅砂和白沙蒿根伸長(zhǎng)僅為1～3mm，根部呈黑色，根生長(zhǎng)停止，致使苗生長(zhǎng)也受到抑制。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能圖3鎳對(duì)種子萌發(fā)的影響西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能結(jié)論鎳脅迫對(duì)7種旱生植物種子萌發(fā)、苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)影響中，對(duì)發(fā)芽率影響最小，對(duì)根長(zhǎng)抑制作用最強(qiáng)。相對(duì)于種子萌發(fā)而言，幼苗生長(zhǎng)狀況對(duì)金屬毒性更敏感，而根長(zhǎng)的變化最為顯著。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能（二）催化尿素降解在生物系統(tǒng)中，鎳作為許多酶的金屬成分，是維持酶活性所必需的。微生物、動(dòng)物——含鎳的酶，如氫化酶、甲基輔酶、肝脫氫酶等。植物——脲酶。脲酶的作用是催化尿素水解為氨和二氧化碳。脲酶的種類很多，不同種類脲酶的含鎳量不同。鎳對(duì)于脲酶維持構(gòu)型與發(fā)揮功能是必需的。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)EDTA處理鈍化的脲酶，在加入鎳后可恢復(fù)活性，在一定范圍內(nèi)其活性恢復(fù)的程度與添加的鎳的數(shù)量呈直線相關(guān)。高等植物中的脲酶主要存在于葉片中，在葉面噴施尿素后也可誘導(dǎo)產(chǎn)生。不僅土壤中尿素肥料的分解需要含鎳的脲酶，植物體以尿素為氮源時(shí)也需要含鎳的脲酶。如果土壤施用尿素過(guò)多而鎳不足時(shí)，脲酶活性降低，導(dǎo)致體內(nèi)尿素過(guò)量累積會(huì)導(dǎo)致葉片異常甚至壞死。植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能西南大學(xué)即使高等植物不以尿素為氮源，代謝過(guò)程中體內(nèi)也可能累積尿素，因此也需要適量的鎳，以促使尿素分解。植物體內(nèi)尿素的生成途徑如圖5所示。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能瓜氨酸精氨酸鳥(niǎo)氨酸γ—胍基氨酸鯡精胺丁二胺γ—氨基丁酸尿素嘌呤黃嘌呤尿素尿囊酸乙醛酸刀豆氨酸副刀豆氨酸圖5植物體內(nèi)尿素生物合成的途徑西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能（三）防止某些病害低濃度的鎳可以促進(jìn)紫花苜蓿葉片中過(guò)氧化物酶和抗壞血酸氧化酶的活性，達(dá)到促進(jìn)微生物分泌的毒素降解和增強(qiáng)作物的抗病能力。研究表明，鎳可降低IAA氧化酶活性而提高多酚氧化酶活性，間接影響酚類合成，并提高作物的抗病性，如低濃度鎳能防治谷類作物的銹病、水稻葉枯病、棉花枯萎病等。圖6總結(jié)了鎳對(duì)高等植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的一些研究結(jié)果。西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能圖6鎳對(duì)高等植物生長(zhǎng)的影響植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能補(bǔ)充適量的鎳能改善小麥、棉花、辣椒、番茄、馬鈴薯等植物的生長(zhǎng)狀況?！舵囋谥参锷顒?dòng)中的作用》扶惠華.等.1996

小麥、水稻種子經(jīng)低濃度鎳浸種后,發(fā)芽率明顯提高?！舵噷?duì)水稻種子萌發(fā)的影響及生理生化背景研究》王煜.1998低濃度Ni2+處理可以適當(dāng)提高大豆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率,促進(jìn)種子萌發(fā)；促進(jìn)植物體內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)所存在的酶類活性增加,使膜系統(tǒng)免受氧化而造到破壞,促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

《鎳對(duì)大豆種子萌發(fā)和膜脂過(guò)氧化作用及體內(nèi)保護(hù)酶活性的影響》王啟明.2006低濃度Ni2+處理可以略微的提高黃瓜種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，促進(jìn)種子萌發(fā)。體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)SOD、POD、CAT的活性明顯上升?！恫煌瑵舛孺嚸{迫對(duì)黃瓜種子萌發(fā)及其生理生化特性的影響》陳慶華.2009

西南大學(xué)植物對(duì)鎳的需求豆科植物和葫蘆科植物對(duì)鎳的需求最明顯，這些植物的氮代謝中都有脲酶參加。豆科作物中大豆、豇豆在固氮條件下，木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)牡刂饕悄蛩嘏c酰脲。當(dāng)供應(yīng)尿素為氮源時(shí)，植物對(duì)鎳的需要更迫切。Walkeg等(1985)試驗(yàn)證明，在豌豆培養(yǎng)液中除去鎳后，植株中尿素明顯累積，葉尖壞死，在壞死組織中尿素的含量高達(dá)3.1%。而施入適量的鎳后，植株內(nèi)脲酶活性增強(qiáng)，尿素含量下降，對(duì)植株的生長(zhǎng)有所促進(jìn)（如表3）。西南大學(xué)植物對(duì)鎳的需求表3鎳對(duì)黃瓜、大麥脲酶活性的影響鎳濃度/mg·L-1脲酶活性（NH3）/mg·kg-1·h-1鮮重黃瓜大麥?zhǔn)┯媚蛩?N施用NO3--N施用尿素-N施用NO3--N0.0038211370.011961061871030.102341192121161.00263162153248西南大學(xué)鎳對(duì)植物的毒害作用鎳超過(guò)一定濃度就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害，其毒害程度隨化合物種類而異。例如，對(duì)小麥種子發(fā)芽的抑制能力是：Ni(CN)2·2KCN＞Ni(NO3)2＞NiCO3＞NiCl2＞NiSO4。也因植物種類而異。對(duì)鎳比較敏感的植物，中毒的臨界濃度>10μg·g-1，對(duì)鎳中等敏感植物的臨界濃度＞50μg·g-1。鎳毒害的癥狀首先是葉子表現(xiàn)缺綠。缺綠嚴(yán)重度和鎳︰鐵比率之間有正相關(guān)。例如，基質(zhì)中鎳︰鐵比值在6以上缺綠是嚴(yán)重的，而低于1則常常不顯著。還有人指出鎳︰銅比率和缺綠及壞死有關(guān)，約為1.0的鎳銅比值就引起這種癥狀，推測(cè)鎳︰銅比率增加時(shí)，植物對(duì)鎳毒的忍耐力則減少。西南大學(xué)鎳對(duì)植物的毒害作用繼缺綠之后，往往在葉脈間出現(xiàn)褐色壞死（如糖用甜菜），在燕麥葉片上壞死則呈白色縱向帶狀。壞死并不一定發(fā)生在缺綠的葉片上，而且對(duì)許多植物可能僅僅引起壞死。葉的含鎳量與壞死的出現(xiàn)存在正相關(guān)。番茄受到鎳毒害時(shí)，隨著缺綠和壞死，出現(xiàn)生長(zhǎng)受阻和稀疏，果實(shí)變小和早熟，果實(shí)上有褐斑，發(fā)出褐色帶粘性的根。燕麥亦表現(xiàn)根的生長(zhǎng)和次生長(zhǎng)根形成受抑制，根變成纖維狀與暗赭石色。微生物修復(fù)技術(shù)土壤中的微生物在重金屬脅迫下，形成了體內(nèi)和體外的抗性機(jī)制，通過(guò)微生物的吸收和吸附作用，可能減少重金屬的移動(dòng)性和生物毒性。一些試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)根際微生物可使植物修復(fù)效率提高。

（蔡信德2005）植物修復(fù)技術(shù)重金屬污染土壤的植物修復(fù),是一種利用自然界中超積累植物或者遺傳工程培育植物系統(tǒng)及其根際微生物群落來(lái)移去揮發(fā)或穩(wěn)定土壤環(huán)境中的重金屬污染物,或降低重金屬的毒性,以期達(dá)到清除污染修復(fù)或治理土壤為目的的一種技術(shù)"鎳污染修復(fù)淋洗技術(shù)淋洗劑可抑制Ni2+沉淀和有效解吸土壤負(fù)載Ni2+,提高了Ni2+的生物可利用性和植物修復(fù)效率。淋洗劑：無(wú)機(jī)類溶液淋洗劑(HCl),天然有機(jī)類溶液淋洗劑(腐殖酸),有機(jī)類溶液淋洗劑(檸檬酸、環(huán)糊精),人工合成類螯合物(EDTA、DTPA)

腐殖酸洗脫率較大,且洗脫速率較快,土壤pH為4~8時(shí)可以很好地去除Ni2+。(劉峙嶸2006)

鎳污染修復(fù)西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能鎳和其它植物營(yíng)養(yǎng)元素的關(guān)系知識(shí)小拓展人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)過(guò)量鎳引起的植物毒害癥狀類似缺鐵性缺綠病,如用同位素69Fe試驗(yàn)證明，鎳抑制植物對(duì)鐵的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)。Cataldo等在用大豆幼苗研究鎳的吸收動(dòng)力學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鐵抑制了鎳的吸收和從根向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。但有些報(bào)告指出，過(guò)量鎳引起的缺綠植株的鐵含量很少改變或沒(méi)有改變。Iizuka還發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)在蛇紋石土壤上的桑屬植物的毒害癥狀,可因向土壤施鐵或葉面噴鐵而減輕。鐵Fe西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能人們發(fā)現(xiàn)鎳處理亦使植物葉片中鋅含量減少，而且鋅對(duì)鎳的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)同樣有抑制作用，這種抑制是競(jìng)爭(zhēng)性的，可能它們的吸收是利用同一載體位置。Iizuka發(fā)現(xiàn)鋅和上述鐵一樣，可以減輕蛇紋石土壤上桑屬植物的毒害癥狀，并且葉片中鎳、鐵與鋅含量之間的相互關(guān)系可用總活性指標(biāo)T=〔Ni〕+0.17〔Fe〕+0.38〔Zn〕的相對(duì)穩(wěn)定性來(lái)反映。在毒性方面，鎳比鋅要大好幾倍，也大于銅。鋅Zn西南大學(xué)植物的鎳素營(yíng)養(yǎng)——鎳的營(yíng)養(yǎng)功能Cataldo等（1978）的研究指出銅對(duì)鎳的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)都有抑制作用，和鋅一樣，銅對(duì)植物吸收鎳的抑制是競(jìng)爭(zhēng)性的。但我國(guó)廖曉勇.等（2007）對(duì)金昌鎳銅礦區(qū)植物的金屬含