鋅污染對土壤和植物的影響

張瑩

摘要：鋅對土壤的危害主要表現在當土壤受到重金屬鋅污染后，一方面會使土壤的結構與功能遭受破壞；另一方面還能影響土壤的理化性狀，甚至嚴重時還會完全威脅土壤的自然生產力。鋅對植物的影響主要體現在鋅缺乏和鋅富集兩種情況，無論是哪一種情況均會使植物的生理生化特征受到嚴重影響，從而抑制植物生長。

關鍵詞：鋅；土壤；金屬污染；植物生長；鋅富集

中圖分類號：F59 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7517（2018）08-0086-02

1 鋅污染對土壤環境的影響

鋅污染對土壤的影響主要表現在鋅能嚴重破壞土壤中的多種微生物的產生和生長，研究表明隨著土壤中鋅含量的增加，其微生物的種類和數會量顯著降低。而究其主要原因其實是鋅破壞了土壤酶的活性，而土壤酶則是土壤中微生物生存與代謝的重要因素。曾有研究表明，楊紅飛（2007）研究發現，當給油菜幼苗的土壤中施大量鋅和銅時，油菜幼苗根系生長被抑制，其中，被抑制的主要原因是銅嚴重破壞了土壤中脈酶活性，與此同時，鋅則影響了過氧化氫酶活性。

2 鋅污染對植物的危害

曾有研究表明，一種引種于江漢平原的意楊苗期出現了類似于黃化型的花葉癥，通過對土壤進行了多年的分析比較、以及分析了植株的組織和營養元素的結構與含量之后得出了重要結論，即該癥狀是由于土壤中鋅缺乏所致的。眾所周知，鋅是植物生長的必須元素，但其量既不可過多也少不得，一般在一年生的植物中，缺鋅常常表現的癥狀為葉片脈間失綠，出現黃色甚至白色斑區。與此同時，還有科學家通過大量實驗研究證明當植物缺鋅時，還會出現葉肉細胞收縮，細胞間隙增大，甚至輸導組織發育嚴重受抑制，最終導致機械組織不發達等多種病狀。綜合以上研究，說明鋅對植物生長代謝過程至關重要，其重要性除了上述研究所提到的之外，還包括降低植物組織中酶的降低、使糖的代謝合成受阻、影響植物的光合作用、使生物膜的透性增加以至于降低生長素水平甚至導致植物病害加重而死亡。

鋅濃度得過高也會影響植物正常生長，迫使植物老化，這一癥狀主要是通過降低植物葉綠素含量，造成植物表現出缺綠癥狀。而產生這一系列癥狀的主要原因有以下三個生物學機制。第一，過量的鋅離子在植物細胞中打破了原有的離子平衡，從而阻礙了正常離子的吸收、運輸、滲透和調節等活動，造成使礦物質代謝紊亂。第二，鋅脅迫條件下，會干擾鐵離子的正常代謝功能，從而影響使葉綠素的產生和生理功能。第三，鋅過量還會主動結合植物體內的某些酶蛋白的非活性基團結合，影響酶的活性。

2.1 鋅離子對植物細胞膜結構的影響

植物的細胞膜性結構屬于細胞膜系統，其包括細胞質膜、細胞器膜和液泡膜等，使植物細胞與外界環境之間物質交換和信號傳導的通道與屏障，生物膜的穩定性也直接決定了細胞的正常生理功能。大量研究表明，過量的鋅離子會嚴重破壞植物細胞膜的透性，直接傷害其生物膜系統，從而對植物的生理功能造成不可逆轉的傷害作用。

那么過量的鋅是怎樣傷害植物的細胞膜系統呢，研究證明，當植物受到外界環境中的鋅脅迫時，細胞內會出現自由基的產生與清除發生混亂，這一原有平衡的打破，會使自由基數量瞬間猛增。大量的自由基會首先破壞細胞膜中的不飽和脂肪酸，發生了過氧化反應使其的不飽和脂肪酸直接破壞了植物細胞膜結構，最終使其功能受到嚴重影響，由于結構破壞功能喪失。使液泡內有機酸和蛋白質水解酶得以釋放出來，從而使質膜相對透性越加增大、對膜的破壞越加嚴重。通過以上研究表明，鋅對植物細胞活性氧代謝的作用機制主要有以下幾個方面：1）加速活性氧自由基的生成。2）抑制抗氧化酶活性。3）在重金屬鋅脅迫的作用下，導致植物細胞質膜的完整性遭到嚴重破壞，結果導致細胞內的離子和有機物大量滲出，同時外界大量有毒物質也會進入細胞，迫使植物體內正常的生理生化功能受到嚴重影響。

2.2 鋅離子對植物水分代謝與礦質營養的影響

鋅離子在土壤中濃度的增加會降低植物鈣、鎂等離子的濃度；此外，大量的鋅還會導致鐵的缺乏。土壤中重金屬的含量不同對于不同類型鐵效率基因型的植物產生極大不同的影響，研究證實，對一種鐵高效型西紅柿施用鋅含量為480kg/hm2的溶液時，其葉片和莖仍能保持正常的綠色。鋅脅迫對作物和牧草類植物的影響都會共同的表現出一種缺磷癥狀，但通過大量研究證實磷在含磷組織中的濃度卻并未顯著下降。也就是說，鋅脅迫造成的植物缺磷病癥并不是通過影響植物對磷的吸收而產生的，而是磷的代謝過程受阻從而危害植物的（Boawn and Rasmussen 1971）。此外，過量的使植物根系代謝失調，危害根系生長，其吸收能力受損，從而使植物營養缺失，生長受到抑制。

參考文獻：

[1] 王秀麗，徐建民，謝正苗，等.重金屬銅和鋅污染對土壤環境質量生物學指標的影響[J].浙江大學學報：農業與生命科學版， 2002，28（2）：190-194.

[2] 楊紅飛，嚴密，姚蜻，等.銅、鋅污染對油菜生長和土壤酶活性的影響[J].應用生態學報，2007，18（7）：1484-1490.

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