Zink in Pflanzen

Zink ist ein unedles Schwermetall; daher kommt es in der Natur nie als Element, sondern stets in Form von Verbindungen vor, so z. B. als Zinksulfit (ZnS), Zinkcarbonat (Galmei, ZnCO3), Zinksilikat (Kieselzinkerz, Zn2SiO4 · H2O) u. dgl. Große Zinklager gibt es vor allem in Amerika (Joplingebiet).
Kleine Zinkmengen (in der Größenordnung von Milligrammen im Kilo Boden) sind in den meisten Böden nachweisbar; doch gibt es auch nahezu zinkfreie Böden, deren Pflanzenwuchs vielfach "Zinkmangelkrankheiten" aufweist. Einige Pflanzen haben sich an hohe Zinkgehalte des Bodens angepasst, so daß sie sogar Zinkerzgebiete bevorzugen. Hierher gehört das gelbblühende Galmei-Veilchen (Viola calaminaria), das auf Galmeiböden bei Aachen wächst, ferner Rassen des naheverwandten Stiefmütterchens, das Pfennigkraut, der Taubenkropf usw.
Die meisten Pflanzenaschen enthalten etwa 0,5 - 1% Zink (als Oxyd berechnet). Die Zinkgehalte von Bananen, Blumenkohl, Tomaten, Kartoffeln erreichen nur 2 - 3 mg / kg; 10 - 14 mg / kg findet man bei Zwiebeln, 3 - 10 mg / kg im Frischgemüse, 2 mg / kg in Zuckerrüben, 10 - 50 mg / kg in Getreidekörnern und Hülsenfrüchten, 40 - 280 mg / kg in Pilzen. Natürlich sind diesen Zahlen erhebliche Schwankungen unterworfen; Herkunft und Alter der untersuchten Pflanzen spielen eine Rolle. Einzelne Pflanzen können erhebliche Zinkmengen in sich anreichern; so sammelt z. B. ein Gras (Setaria, Fennich) in Florida bis zu 585 mg / kg Zink in sich an, während auf dem gleichen Boden Mais an Zinkmangelerscheinungen erkrankt. Eine Ambrosia-Art (Korbblütler), die in der Nähe eines Zinkausbisses in Arkansas wuchs, hatte die Rekordziffer von 3800 mg Zink im Kilo Pflanzensubstanz angehäuft; das ist das über 100fache bei Pflanzen sonst übliche "Normalbetrag".
Über die Wirkungsweise des Zinks im pflanzlichen Organismus ist in den letzten Jahren u. a. folgendes bekannt geworden: Zinkt spielt offenbar (neben Eisen und Kupfer) eine Rolle bei vielen biologischen Oxydationen und Reduktionen, und zwar vermutet man, daß Eisen und Mangan bei den Oxydations-Reduktionsprozessen hauptsächlich bei der Anlagerung und Entferndung von Sauerstoff, Zink und Kupfer dagegen bei der Anlagerung und Abspaltung von Wasserstoff beteiligt sind. Bei Zinkmangel treten Störungen in der Kohlenhydratoxydation auf. In der Carbonanhydratase (Ferment, daß die Zerlegung und Bildung von H2CO3 aus H2O und CO2 katalysiert) fand man neben Eiweiß 0,3% Zink. Dieses lebenswichtige Ferment ist in Tieren und Pflanzen verbreitet, es spielt ofenbar auch bei der Assimilation eine Rolle. Bei Zinkmangel kann sich nicht genug von diesem Ferment bilden; es sammeln sich dann größere Mengen von Kohlensäure (H2CO3) in den Pflanzengeweben an; diese bewirken eine Verlangsamung der biologischen Oxydationen. Man fand bei Tomaten und Sonnenblumen, die in zinkfreien (sonst normalen) Nährlösungen aufwuchsen, den Gehalt an Wuchsstoffen (Auxin) deutlich vermindert; nach Zinkzusatz erhöhte sich auch der Wuchsstoffgehalt. Zink ist also offenbar für eine normale Wuchsstofferzeugung nötig; damit erklärt sich auch der Zwergwuchs vieler unter Zinkmangel leidenden Pflanzen. Auch für die normale Chlorophyllproduktion der Pflanzen scheint Zink von Bedeutung zu sein; denn Zinkmangel verursacht oft auch Störungen des Chlorophyllapparats. Freilich muß die "Zinkbleichsucht" andere Gründe haben als die "Eisenbleichsucht"; denn man kann die letztere bei Hortensien nicht durch Zinkzufuhr heilen.
Schon 1914 bewies Mazé durch Nährlösungsversuche, daß Mais zum normalen Gedeihen Spuren von Zink benötigt. Reed zog 1942 zahlreiche Erbsen in sorgfältigst gereinigten Nährlösungen mit Zinkgehalten von 0,0 - 0,005 - 0,02 - 0,10 und 0,20 mg im Liter heran; er fand, daß die in Lösungen mit 0,005 mg / Liter Zink kultivierten Erbsen überhaupt keine Samen trugen; bei den übrigen Lösungen stieg die Zahl der Samen mit der Zinkkonzentration. In vielen weiteren Versuchen wurde dargetan, daß z. B. bei Nußbäumen, Pappeln, Feigen, Apfel- und Birnenbäumen, Zwetschgen, Kirschen, Pflaumen, Orangen, Zitronen, Bohnen, Tabak, Mais, Tomaten, Gurken, Weizen, Roggen, Gerste usw. geeignete, kleine Zinkgaben vorteilhaft sind.
In Deutschland hat man bis jetzt kaum irgendwelche ernsthafteren Zinkmangelerscheinungen an Kulturpflanzen festgestellt. In Ungarn, Holland, Dänemark und der Schweiz wurde an Apfelbäumen gelegentlich die sog. "Rosettenkrankheit" ("Little Leaf" in den USA genannt) beobachtet, die in Amerika beim Kern- und Steinobst häufiger auftritt. Bei dieser Krankheit bilden sich im Frühjahr Rosetten von ganz kleinen Blättchen (die nur etwa 1/20 der normalen Blattflächen erreichen) mit chlorotischer Sprenkelung. Die folgenden Schößlinge können zeitweise normale Blätter tragen; doch werden die Blätter mit vorgerückter Jahreszeit immer kleiner, scheckig und mißgestaltet. Man kann diese Krankheit heilen, wenn man ein Loch in den Stamm bohrt und dieses mit festem Zinksulfat (ZnSO4) oder einer Zinksulfatlösung ausfüllt. Mulder heilte 1947 in Holland rosettenkranke Apfelbäume durch winterliche Spritzungen mit 5%iger Zinksulfatlösung bzw. durch Sommerspritzungen mit wässerigen Aufschwemmungen aus 1,5% Zinksulfat und 0,75% gebranntem Kalk.
In Kalifornien und Florida treten bei den Blättern von Orangen- und Zitronenbäumen hier und da gelbliche Scheckungen auf, die sich durch Spritzungen mit Zinksulfatlösungen beseitigen lassen. Die Maisernten in Florida schlagen stellenweise gänzlich fehl, weil die Zinkversorgung der jungen Pflanzen gefährdet ist. Die Blättchen der Sämlinge werden zwischen den Adern gelblich, später weiß (daher die amerikanische Krankheitsbezeichnung "white bud"); schließlich sterben sie unter Dunkelfärbung ab. Düngt man das Hektar Mais mit 25 kg Zinksulfat, so unterbleiben diese Krankheitserscheinungen. Zinkmangelkrankheiten können auch dann auftreten, wenn der Boden Zinkvorräte für mehrere Jahrhunderte enthält; in solchen Fällen wird das Zink durch Zeolithe, Humussubstanzen, Bakterien u. dgl. so zäh im Boden festgehalten, daß die Pflanzen es nicht aufnehmen können. In solchen Fällen bleibt auch eine Bodendüngung mit mehreren Hundert Kilo Zinksulfat je Hektar erfolglos; wohl aber können Spritzungen oder Injektionen mit Zinksulfatlösungen helfen. Oft genügt es schon, einen verzinkten Nagel in einen zinkmangelkranken Stamm zu schlagen.
In Mitteleuropa ist Zinkdüngung höchstens gelegentlich bei Faserpflanzen (Flachs, Lein).