2　水稻对重金属元素吸收与分配的机理

2.1　土壤 pH 值和氧化还原状况

土壤 pH 是土壤重要的理化性质之一。几乎所有的研究报告都将土壤 pH 列为影响植物对重金属吸收的最主要的土壤因素。在控制 pH (5、6、7和8)情况下的研究结果表明，水稻对 Cd 的吸收总量随着 pH 的降低而增加 (Reddy and Patrick，1977)。Kitagishi 和 Ramane (1981)研究发现，水稻幼苗对 Cd 的吸收量在 pH 值为4.5～5.5时达最大值。 Bingham 等(1980)的研究也认为，稻米的 Cd 含量与土壤 pH 值关系很大，pH 值为5.5时，稻米的 Cd 含量最高。随着 pH 的降低水稻吸收重金属量的增加，有可能归因于一些固相盐类溶解度的增加以及由于土壤溶液中 Fe2+、Mn2+、Zn2+ 和 H+ 的增加而增加了对重金属元素在土壤中交换位的竞争，使得土壤对重金属元素的吸附减少　(Reddy and Patrick，1977)。

土壤氧化还原状态亦被认为是淹水土壤中对重金属的溶解性和植物有效性影响最大的土壤理化性质之一。Reddy 和 Patrick (1977)研究指出，随着稻田 Eh 值的增大，土壤中水溶性 Cd 含量、水稻吸收 Cd 的总量及地上部 Cd 量随之增加。而土壤淹水可以显著地降低水稻糙米中的含 Cd 量 (Kitagishi andRamane，1981；曹仁林 等，1999)，因为当土壤处于还原条件时，随着氧化还原电位的降低，硫还原为S2-的量增加，与土壤中的Fe2+、Cd2+ 和 Hg2+ 等离子形成沉淀，从而使土壤溶液中重金属元素的浓度降低，当土壤处于氧化状态，可使根际的一些硫化物发生氧化，从而使 Cd 等重金属元素释放出来(陈涛 等，1980；李花粉，2000)。但郑绍建和胡霭堂(1995)对稻田新鲜土样的研究表明淹水降低土壤 Cd 活性主要是由于淹水增强了有机质和 CaCO3 对 Cd 的吸附所致，而并非是形成 CdS 沉淀之故。Gambrell 等(1991)研究还发现，土壤氧化还原状态对土壤 Cd 的有效性的影响还与土壤 pH 值有关，pH 值为4.5时，不同氧化还原条件下水稻植株的 Cd 含量可相差数十倍，而在 pH 值为7.5时，差异不显著。所以，因土壤水分管理不同而形成的土壤氧化还原状况的差异，会造成相关研究结果很大的筹异。

2.2　根系吸收机能

根系是重金属元素进入植物体的门户，根系的形态性状和生理活性等都会影响植物对重金属元素的吸收，但目前涉及水稻的研究甚少。吴启堂 等(1999)水培试验表明，糙米 Cd 含量较高的水稻品种其单位产量的耗水量、根冠比明显高于糙米含 Cd 量较低的品种，而品种间单位根表面积的吸收量可能相差不大。

2.3　根表氧化膜

水稻根系具有向根际释放氧气和氧化物质的能力，使根际氧化还原电位高于土体。这一特性使渍水土壤中大量的 Fe2+ 和 Mn2+ 等还原性物质在水稻根表及根质外体被氧化而形成明显可见的铁锰氧化物胶膜。一般认为，该膜具有特殊的电化学性质，对重金属离子进入水稻体内起着重要作用(刘义菊 等，1999；刘敏超 等，2001)。而目前关于水稻根系铁锰氧化物胶膜的形成对水稻吸收重金属的影响，研究结果很不一致。刘敏超 等(2000，2001)以我国北方水稻品种为材料进行研究表明，水稻不同品种问根表铁氧化物胶膜含铁量(可表示铁氧化膜的量)存在显著差异，在琼脂培养试验中，不同水稻基因型根膜巾的含铁量与根表铁氧化物富集的 Cd 量、根部和地上部的含 Cd 量存在显著直线相关；但在土培试验中，根膜的含铁量与根膜、地上部的含 Cd 量无显著相关性，而与根膜的含 Mn 量相关性显著。另一种观点认为，一定厚度的铁膜可促进水稻根系对周围介质中元素的吸收，如果厚度太大，铁膜则成为元素吸收的阻碍层(张西科 等，1996，1997)。

水稻对重金属元素的吸收，不仅与胶膜的厚度有关，还与铁胶膜中不同离子问的相互作用(如竞争作