进入土壤的重金属可以溶解于土壤溶液中，吸附于胶体的表面，闭蓄于土壤矿物之内，与土壤中其他化合物产生沉淀，这些都影响到植物的吸收与积累。土壤不同组分之间重金属的分配，即重金属形态，是决定重金属对植物有效性的基础，一种离子由固相形态转移到土壤溶液中，是土壤中增加该离子对植物有效性的前提。控制土壤固-液相间平衡的因子十分复杂，而且至今尚未完全弄清楚；但研究表明在这样一个复杂体系中的平衡为其pH,温度、有机质含量、氧化还原电位、矿物成分、矿物类型以及其他可溶性成分的浓度等所影响(Bruemmer et al. 1986)。

(一)重金属浓度的影响

一般说来，植物吸收重金属的浓度有随土壤中重金属浓度的增高而增加的趋势，在重金属累积或污染土壤中生产的糙米平均重金属含量亦较高。重金属浓度增加到一定数值后，可对植物的生长产生危害，生理、生化过程受阻，生长发育停滞，甚至死亡，其原因可能是由于减少了光合作用速度，引起禾苗缺水，或由于抑制了有机养分的矿化而使土壤中氮和磷等的供应降低等。

在一定范围内，植物产量与土壤重金属的累积或污染程度有着良好的相关性。对灰钙土中重金属污染的研究表明(许嘉琳等1995),春小麦的相对产量(y，％)和土壤中的重金属浓度(x，mg/kg)相关关系为：

Pb: y＝101.5-0.0386x     r=0.905    p＜0.01     (5-34)

As: y＝102.2-0.018 5x    2r=0.984   p＜0.01     (5-35)

Cu: y＝181.5e-0.0064x     r=0.896     p＜0.01      (5-36)

式(5-34)～(5-36)表明，随着土壤中重金属浓度的增加，春小麦的产量有着明显的降低。

除了对产量的影响外，植物对重金属的吸收亦随着土壤累积或污染程度的增加而增大，例如盆栽试验中几种作物籽粒含砷量与土壤含砷量的关系如表5-8所示，它表明植物对As的吸收随着土壤中As浓度的增加而增加，直至受害：砷对植物危害的症状首先表现在叶片上，受害叶片卷曲、枯萎和脱落，然后是根部的伸长受到阻碍，致使植物的长发育受到显著抑制，甚至枯死。砷可以取代DNA中的磷，抑制水分从根部向地上部输送，妨碍水分特别是养分的吸收，从而使叶片凋萎以至枯死。水稻受砷毒害的可见症状表现为植株矮化、叶色浓绿、抽穗期或成熟期延迟，严重受害时地上部分发黄、根系发黑且根量稀少。大豆受轻度毒害时，长势较弱，植株萎缩并使干物重下降；严重毒害时则绝产。

表5-8 籽粒含砷量与土壤含砷量的关系(mg/kg)

(二)氧化还原电位、pH和阳离子交换容量

1.氧化还原电位

氧化还原电位(Eh)，pH是影响淹水土壤中重金属的可动性和对植物有效性的重要因子，在控制氧化还原电位(-200、-100、0、+100、+200和＋400 mV)和pH(5、6、7和8)情况下的研究结果表明，水稻对Cd的吸收总量随着氧化还原电位的增加和pH的降低而增加，许多试验均证实了这一点。不同品种，例如小麦和水稻对重金属抗性的差异亦与氧化还原电位有关，不同农业管理措施，如水肥管理亦可造成氧化还原电位和pH的差异，从而影响植物对重金属毒害的抗性，例如在淹水条件下，减产25％时的土壤添加Cd浓度为320 mg/kg，而在非淹水条件下同样减产幅度时的Cd浓度仅为17 mg/kg。水稻不同生育期由于烤田处理所造成的Eh的变化及其对糙米重金属含量的影响表明(许嘉琳等1995)，由于烤田处理使糙米中重金属的含量有一定程度的增加。氧化还原电位的降低，在一些土壤中有可能形成重金属的硫化物，从而使重金属的水溶性减少，因而减少了其毒害程度。

2. p H和阳离子交换容量(CEC)

土壤中重金属的活性与其所处环境的pH有着密切的关系，对重金属阳离子来说，pH越低，溶解度越大，活性越大，植物吸收越多，这有可能归因于一些固相盐类溶解度的增加使得重金属的吸附减少，从而增加了土壤溶液中重金属的浓度。在相同Pb含量而pH不同的土壤中，所栽种的大豆对Pb的吸收表现出随着pH升高而降低的趋势(Miller et al. 1975)。

在其他条件相似的情况下，阳离子交换容量越高，对重金属的钝化能力越强(Miller et al. 1975)。试验表明，随着CEC的下降，大豆植株中Pb的含量显著增加。需要注意的是，在pH 4.5和CEC为2.3 cmol₍₊₎/kg的两个处理中添加1000 mg/kg时反而比500 mg/kg的植株Pb含量要低，这可能是因为在低pH和CEC、高浓度Pb的处理中，大豆根已经受到Pb的伤害而使吸收受阻所致。

(三)土壤质地

一定量的重金属或类金属投入到土壤后，土壤质地越黏重，它的持留性就越大，反之，土壤质地越砂，它的淋失率就越高。从土壤有效态Cd与机械组成的关系可以看出：土壤机械组成对醋酸铵可提取Cd和DTPA可提取Cd均有明显影响，即随着土壤质地的加重，两种提取液可提取Cd的量均随之减少，而小麦籽粒的吸收量也随着土壤质地的加重而降低。在投加Cd 10 mg/kg时，在质地为黏质土和砂质土中，醋酸铵可提取Cd分别为7.2％和11.3％，DTPA可提取Cd为46.2％和61.2％，而麦粒吸收率为2.5％和6.3%(许嘉琳等 1995)。

(四)共存离子的影响

土壤中其他离子的存在，也影响植物对重金属的吸收。研究表明，在石灰性土壤中有Ca存在时，植物体内即使铅的浓度较高也没有明显的毒性，这可能是因为钙与铅竞争的结果，使铅被吸收在植物体中酶结构的不起毒害的位点上。磷酸盐的存在也影响植物吸收铅，当玉米幼苗生长在有足够磷酸盐的含铅培养液中时，叶中的含铅量为936mg/kg，而当培养液中缺少磷酸盐时，则含铅量高达6716 mg/kg；显然，磷酸盐减少了植物叶中Pb的累积，这是由于根部的磷酸盐与铅的作用而延缓了它向叶中的迁移。

Cd、Zn共存对植物吸收Cd和Zn均有影响。野外条件下土壤和小麦含镉量的调查结果表明，土壤中锌和镉的含量变化影响着小麦对镉的吸收(夏增禄等1984)，当Zn/Cd比增大时，小麦吸收镉量会随之降低，土壤Zn/Cd比与小麦吸收镉之间呈负指数关系。在土壤含镉量＜2 mg/kg时，Zn对Cd的影响大约在Zn/Cd比小于1500时较为显著，大于1500时其影响较小。有关共存离子的影响在交互作用的讨论中将有进一步的阐述。