植物变异（plant variation）是指土壤污染、大气污染引起的植物的生态、形态甚至遗传特性的发生变化。变异是为了适应新的环境。由于土壤污染而引起植物的变异有以下几种表现，如植物逐渐变异最终演化为新的生态型；植物的器官及其形态变化如缺少花瓣或出现缺刻；花颜色的变化；还有的植物个体变成矮小态和硕大态类型。大气污染物质如
过氧乙酰硝酸酯能使被害叶子停止生长，出现畸形等症状；SO2、Cl2、O3、多环芳烃等引起的花叶症，也就是叶的颜色和形状发生改变等。利用植物的变异可指示环境污染的范围、性质、程度及其效应等。另外，利用那些变异后能适应在有毒矿床和冶炼废渣上生长的植物和所形成的植被，来改善和恢复被破坏了的环境。
土壤污染能使植物发生生态学特性变化，或产生遗传变异，以适应变化了的环境。
土壤有机物污染引起的植物变异 这种污染达到一定浓度,会造成植物的急性中毒；由于土壤自净能力较强，有的有机物容易分解,中毒现象很快就会缓解;有的有机物在土壤中难以分解，能引起植物的变异。例如生长在里海沿岸沥青土壤上的眼子菜科植物矮大叶藻(Zosteranana)比正常条件下生长的体积大5倍，藜科植物等也出现硕大态类型。
土壤无机物污染引起的植物变异 有几种变异形式。第一种形式是植物逐步变异演化成新的生态型。忍耐土壤金属污染的生态型的出现,是进化作用的例证之一,如
剪股颖属植物
细弱剪股颖 (Agrostis tenuis)常常在有毒矿渣上首先出现,这是生态型的选择结果。出现在比利时、波兰、德国和澳大利亚异极锌矿的土壤上的堇菜属植物芦苇叶堇菜(Viola calaminare)和菥蓂属植物芦苇叶菥蓂(Thlaspi calaminare)分别是欧洲堇菜（Viola lutea）和高山菥蓂(Thlaspi alpestre)的化学诱变型。土壤受氯化物、硫酸盐等无机盐污染出现盐渍化，植物长期适应这种土壤，变异演化成盐生植物生态型，如多浆性等。自然选择以持续不断的不易察觉的作用，使有机体由细微的个体变异演化为变种，有的进一步演化为种。
第二种形式是植物器官的外部变化。如在某矿区锌污染的土壤上生长的钟形罂粟(Papaver macrostemum)，花瓣出现缺刻现象。在铜和钼污染的土壤上生长的点瓣罂粟(Papaver commutatum)，花瓣上出现黑色条纹。在镍污染的硅酸盐土壤上生长的
掌叶白头翁(Pulsatilla patens),缺少花瓣；在镍沉积物的土壤上生长时，花呈白色。园林工人用施加铁、铝的办法可以使红绣球花属的一种植物的花变为蓝色。 第三种形式是植株个体的变态，变成矮小态或硕大态。在新西兰生长的灌木海桐花属植物硬叶海桐花(Pit-tosporum rigidium)在正常条件下可生长到 4米多高，而在蛇纹岩地区却变成一种几十厘米高的垫状植物。有的植物如蒿属植物（Artemisia lercheana）和木地肤(Kochiaprostrata) 生长在中等浓度硼污染的土壤上比生长在硼含量正常的土壤上的植株更大；而生长在高硼污染的土壤上的驼绒蒿(Eurotia ceratoides)则变成矮小态或畸形。
这种污染引起的植物变异，与上述变异大致相同。有花颜色的变化，如放射性矿区
曼陀罗花 (Datula stramonium)从纯白色变为洋红花；有形态上的变异，如有些植物缺少花瓣或雄蕊，并具有非常大的、绿色的萼片。生长在放射性污染区域的
笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)有 6种变异的果实。还有其他的变异，如在日本广岛原子弹爆炸后的下一个季节观察到各种谷物的产量都出现异常。
土壤污染和植物变异的研究，在理论上是把土壤中的污染物作为生态因子之一，研究它对植物的生态学影响，探讨自然界的规律。生产实践中则是利用一些植物忍耐变异的生态型或变种，在有毒矿床和冶炼废渣上形成植被。生长在含有大量重金属的土壤上的某些植物种群,常常演化成耐性强的种,这对于改造被破坏了的生态环境、保持生态平衡有重要作用。此外，可利用某些具有变异特征的植物或植物的忍耐生态型作为土壤污染的监测植物。