锌污染对土壤和植物的影响

张莹

摘要：锌对土壤的危害主要表现在当土壤受到重金属锌污染后，一方面会使土壤的结构与功能遭受破坏；另一方面还能影响土壤的理化性状，甚至严重时还会完全威胁土壤的自然生产力。锌对植物的影响主要体现在锌缺乏和锌富集两种情况，无论是哪一种情况均会使植物的生理生化特征受到严重影响，从而抑制植物生长。

关键词：锌；土壤；金属污染；植物生长；锌富集

中图分类号：F59 文献标识码：A 文章编号：1672-7517（2018）08-0086-02

1 锌污染对土壤环境的影响

锌污染对土壤的影响主要表现在锌能严重破坏土壤中的多种微生物的产生和生长，研究表明随着土壤中锌含量的增加，其微生物的种类和数会量显著降低。而究其主要原因其实是锌破坏了土壤酶的活性，而土壤酶则是土壤中微生物生存与代谢的重要因素。曾有研究表明，杨红飞（2007）研究发现，当给油菜幼苗的土壤中施大量锌和铜时，油菜幼苗根系生长被抑制，其中，被抑制的主要原因是铜严重破坏了土壤中脉酶活性，与此同时，锌则影响了过氧化氢酶活性。

2 锌污染对植物的危害

曾有研究表明，一种引种于江汉平原的意杨苗期出现了类似于黄化型的花叶症，通过对土壤进行了多年的分析比较、以及分析了植株的组织和营养元素的结构与含量之后得出了重要结论，即该症状是由于土壤中锌缺乏所致的。众所周知，锌是植物生长的必须元素，但其量既不可过多也少不得，一般在一年生的植物中，缺锌常常表现的症状为叶片脉间失绿，出现黄色甚至白色斑区。与此同时，还有科学家通过大量实验研究证明当植物缺锌时，还会出现叶肉细胞收缩，细胞间隙增大，甚至输导组织发育严重受抑制，最终导致机械组织不发达等多种病状。综合以上研究，说明锌对植物生长代谢过程至关重要，其重要性除了上述研究所提到的之外，还包括降低植物组织中酶的降低、使糖的代谢合成受阻、影响植物的光合作用、使生物膜的透性增加以至于降低生长素水平甚至导致植物病害加重而死亡。

锌浓度得过高也会影响植物正常生长，迫使植物老化，这一症状主要是通过降低植物叶绿素含量，造成植物表现出缺绿症状。而产生这一系列症状的主要原因有以下三个生物学机制。第一，过量的锌离子在植物细胞中打破了原有的离子平衡，从而阻碍了正常离子的吸收、运输、渗透和调节等活动，造成使矿物质代谢紊乱。第二，锌胁迫条件下，会干扰铁离子的正常代谢功能，从而影响使叶绿素的产生和生理功能。第三，锌过量还会主动结合植物体内的某些酶蛋白的非活性基团结合，影响酶的活性。

2.1 锌离子对植物细胞膜结构的影响

植物的细胞膜性结构属于细胞膜系统，其包括细胞质膜、细胞器膜和液泡膜等，使植物细胞与外界环境之间物质交换和信号传导的通道与屏障，生物膜的稳定性也直接决定了细胞的正常生理功能。大量研究表明，过量的锌离子会严重破坏植物细胞膜的透性，直接伤害其生物膜系统，从而对植物的生理功能造成不可逆转的伤害作用。

那么过量的锌是怎样伤害植物的细胞膜系统呢，研究证明，当植物受到外界环境中的鋅胁迫时，细胞内会出现自由基的产生与清除发生混乱，这一原有平衡的打破，会使自由基数量瞬间猛增。大量的自由基会首先破坏细胞膜中的不饱和脂肪酸，发生了过氧化反应使其的不饱和脂肪酸直接破坏了植物细胞膜结构，最终使其功能受到严重影响，由于结构破坏功能丧失。使液泡内有机酸和蛋白质水解酶得以释放出来，从而使质膜相对透性越加增大、对膜的破坏越加严重。通过以上研究表明，锌对植物细胞活性氧代谢的作用机制主要有以下几个方面：1）加速活性氧自由基的生成。2）抑制抗氧化酶活性。3）在重金属锌胁迫的作用下，导致植物细胞质膜的完整性遭到严重破坏，结果导致细胞内的离子和有机物大量渗出，同时外界大量有毒物质也会进入细胞，迫使植物体内正常的生理生化功能受到严重影响。

2.2 锌离子对植物水分代谢与矿质营养的影响

锌离子在土壤中浓度的增加会降低植物钙、镁等离子的浓度；此外，大量的锌还会导致铁的缺乏。土壤中重金属的含量不同对于不同类型铁效率基因型的植物产生极大不同的影响，研究证实，对一种铁高效型西红柿施用锌含量为480kg/hm2的溶液时，其叶片和茎仍能保持正常的绿色。锌胁迫对作物和牧草类植物的影响都会共同的表现出一种缺磷症状，但通过大量研究证实磷在含磷组织中的浓度却并未显著下降。也就是说，锌胁迫造成的植物缺磷病症并不是通过影响植物对磷的吸收而产生的，而是磷的代谢过程受阻从而危害植物的（Boawn and Rasmussen 1971）。此外，过量的使植物根系代谢失调，危害根系生长，其吸收能力受损，从而使植物营养缺失，生长受到抑制。

参考文献：

[1] 王秀丽，徐建民，谢正苗，等.重金属铜和锌污染对土壤环境质量生物学指标的影响[J].浙江大学学报：农业与生命科学版， 2002，28（2）：190-194.

[2] 杨红飞，严密，姚蜻，等.铜、锌污染对油菜生长和土壤酶活性的影响[J].应用生态学报，2007，18（7）：1484-1490.

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