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(xiàn)在當(dāng)土壤受到重金屬鋅污染后，一方面會使土壤的結(jié)構(gòu)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(yán)重時還會完全威脅土壤的自然生產(chǎn)力。鋅對植物的影響主要體現(xiàn)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(yán)重影響，從而抑制植物生長。

關(guān)鍵詞：鋅；土壤；金屬污染；植物生長；鋅富集

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

1 鋅污染對土壤環(huán)境的影響

鋅污染對土壤的影響主要表現(xiàn)在鋅能嚴(yán)重破壞土壤中的多種微生物的產(chǎn)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(shù)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(fā)現(xiàn)，當(dāng)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(yán)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(xiàn)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(yǎng)元素的結(jié)構(gòu)與含量之后得出了重要結(jié)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(xiàn)的癥狀為葉片脈間失綠，出現(xiàn)黃色甚至白色斑區(qū)。與此同時，還有科學(xué)家通過大量實驗研究證明當(dāng)植物缺鋅時，還會出現(xiàn)葉肉細(xì)胞收縮，細(xì)胞間隙增大，甚至輸導(dǎo)組織發(fā)育嚴(yán)重受抑制，最終導(dǎo)致機械組織不發(fā)達(dá)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(guān)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(dǎo)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(xiàn)出缺綠癥狀。而產(chǎn)生這一系列癥狀的主要原因有以下三個生物學(xué)機制。第一，過量的鋅離子在植物細(xì)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(diào)節(jié)等活動，造成使礦物質(zhì)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(chǎn)生和生理功能。第三，鋅過量還會主動結(jié)合植物體內(nèi)的某些酶蛋白的非活性基團結(jié)合，影響酶的活性。

2.1 鋅離子對植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的影響

植物的細(xì)胞膜性結(jié)構(gòu)屬于細(xì)胞膜系統(tǒng)，其包括細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞器膜和液泡膜等，使植物細(xì)胞與外界環(huán)境之間物質(zhì)交換和信號傳導(dǎo)的通道與屏障，生物膜的穩(wěn)定性也直接決定了細(xì)胞的正常生理功能。大量研究表明，過量的鋅離子會嚴(yán)重破壞植物細(xì)胞膜的透性，直接傷害其生物膜系統(tǒng)，從而對植物的生理功能造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害作用。

那么過量的鋅是怎樣傷害植物的細(xì)胞膜系統(tǒng)呢，研究證明，當(dāng)植物受到外界環(huán)境中的鋅脅迫時，細(xì)胞內(nèi)會出現(xiàn)自由基的產(chǎn)生與清除發(fā)生混亂，這一原有平衡的打破，會使自由基數(shù)量瞬間猛增。大量的自由基會首先破壞細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸，發(fā)生了過氧化反應(yīng)使其的不飽和脂肪酸直接破壞了植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，最終使其功能受到嚴(yán)重影響，由于結(jié)構(gòu)破壞功能喪失。使液泡內(nèi)有機酸和蛋白質(zhì)水解酶得以釋放出來，從而使質(zhì)膜相對透性越加增大、對膜的破壞越加嚴(yán)重。通過以上研究表明，鋅對植物細(xì)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(dǎo)致植物細(xì)胞質(zhì)膜的完整性遭到嚴(yán)重破壞，結(jié)果導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的離子和有機物大量滲出，同時外界大量有毒物質(zhì)也會進入細(xì)胞，迫使植物體內(nèi)正常的生理生化功能受到嚴(yán)重影響。

2.2 鋅離子對植物水分代謝與礦質(zhì)營養(yǎng)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(dǎo)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(diào)，危害根系生長，其吸收能力受損，從而使植物營養(yǎng)缺失，生長受到抑制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王秀麗，徐建民，謝正苗，等.重金屬銅和鋅污染對土壤環(huán)境質(zhì)量生物學(xué)指標(biāo)的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版， 2002，28（2）：190-194.

[2] 楊紅飛，嚴(yán)密，姚蜻，等.銅、鋅污染對油菜生長和土壤酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18（7）：1484-1490.

【通聯(lián)編輯：代影】