napus L. var. napobrassica (L.) Rchb.), g · kg-1s.m.
Dawka arse-nu w mg As · kg-1
gle-by
Rodzaj substancji neutralizującej
Średnia bez
dodat-ków torf kora ił dolomit
zeolit synte-tyczny Części nadziemne 0 1,7 2,1 2,1 2,0 1,6 2,3 2,0 10 1,7 2,0 2,1 2,0 1,7 2,1 1,9 20 2,1 2,0 2,2 2,1 1,7 2,0 2,0 30 1,8 2,4 1,8 2,3 1,5 2,1 2,0 40 1,7 2,2 1,9 2,2 1,6 2,2 2,0 Średnia 1,8 2,1 2,0 2,1 1,6 2,1 2,0 r 0,091 0,567 0,674* 0,849** 0,378 0,277 0,261 NIR a 0,20**; b n.i. a · b n.i.
Korzenie 0 2,6 2,0 2,6 2,6 2,3 2,3 2,4 10 1,8 2,1 2,4 2,5 2,5 2,4 2,3 20 1,3 2,2 1,5 2,5 2,6 2,5 2,1 30 1,4 2,2 2,4 2,3 2,3 2,4 2,2 40 2,5 2,3 2,5 2,2 2,0 2,0 2,3 Średnia 1,9 2,2 2,3 2,4 2,3 2,3 2,2 r 0,157 0,971** 0,071 0,962** 0,549 0,493 0,575* NIR a 0,20**; b 0,20**; a · b 0,40**
a rodzaj dodatków, b zanieczyszczenie arsenem; istotne dla: *
p = 0,05, **p = 0,01, n.i.
róż-nice nieistotne; r współczynnik korelacji.
W przypadku ziarna obecność arsenu w glebie miała podobny wpływ po zasto-sowaniu drugiej dawki arsenu (50 mg As · kg-1), w odróżnieniu od dawek wyższych. Zastosowane dodatki neutralizujące w stosunkowo niewielkim stopniu oddziaływa-ły na zmianę zawartości fosforu w jęczmieniu jarym, z wyjątkiem iłu, który powo-dował zmniejszenie jego zawartości we wszystkich organach tej rośliny. Arsen na piątym stopniu utlenienia cechuje się właściwościami zbliżonymi do właściwości fosforu. Oznacza to, iż może on współzawodniczyć z fosforem w procesach energe-tycznych komórki. Inhibicyjne działanie arsenu pięciowartościowego na oddycha-nie mitochondrialne w dużym stopniu decyduje o jego toksyczności wobec organi-zmów żywych [WHO 2004]. Niektóre gatunki roślin, jako rodzaj odpowiedzi na toksyczne działanie metali ciężkich wykształciły specyficzną gospodarkę wodą i niektórymi makroelementami, w tym fosforem, wapniem i potasem. Inne gatunki
68
Tabela 5. Zawartość fosforu (P) w ziarnie, słomie i korzeniach jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.), g · kg-1 s.m.
Dawka arse-nu w mg As · kg-1
gle-by
Rodzaj substancji neutralizującej
Średnia bez
dodat-ków torf kora ił dolomit
zeolit synte-tyczny Ziarno 0 4,4 5,0 4,8 4,4 4,5 3,7 4,5 10 4,7 4,8 4,4 3,9 4,3 4,1 4,4 20 5,0 4,7 4,4 3,9 4,2 4,5 4,5 30 4,6 4,7 4,5 3,8 4,2 4,6 4,4 40 4,4 4,5 4,5 3,5 4,0 4,5 4,2 Średnia 4,6 4,7 4,5 3,9 4,2 4,3 4,4 r 0,064 0,957** 0,481 0,927** 0,957** 0,881** 0,738* NIR a 0,20**; b n.i. a · b 0,50** Słoma 0 1,9 2,3 2,4 2,3 2,3 1,9 2,2 10 2,0 1,9 2,2 1,8 2,0 2,0 2,0 20 2,2 1,9 2,1 1,8 2,0 2,2 2,0 30 2,5 2,4 2,2 2,0 2,2 2,4 2,3 40 2,9 2,7 2,3 2,2 2,4 2,5 2,5 Średnia 2,3 2,2 2,2 2,0 2,2 2,2 2,2 r 0,973** 0,598 0,277 0,000 0,354 0,992** 0,712* NIR a n.i.; b 0,20**; a · b n.i.
Korzenie 0 1,7 1,9 2,1 1,9 1,9 1,6 1,9 10 1,7 2,0 2,0 1,6 1,8 1,7 1,8 20 1,9 2,2 2,0 1,6 2,1 1,9 2,0 30 2,1 2,1 1,8 1,7 2,2 2,1 2,0 40 2,3 2,3 1,8 1,9 2,1 2,1 2,1 Średnia 1,9 2,1 1,9 1,7 2,0 1,9 1,9 r 0,970** 0,900** 0,943** 0,104 0,770* 0,971** 0,925** NIR a - 0,20**; b - 0,20**; a · b - n.i.
a rodzaj dodatków, b zanieczyszczenie arsenem; istotne dla: *
p = 0,05; **p = 0,01; n.i.
różnice nieistotne; r współczynnik korelacji
roślin mają także możliwość syntezowania enzymów odpornych na obecność kse-nobiotyków w komórkach [Seregin, Ivanov 2001; Baranowska-Morek 2003]. Jak podają Gorlach i Gambuś [2000], arsen może wywierać wpływ na procesy bioche-miczne zachodzące w roślinach, w tym może zakłócać gospodarkę fosforem i azo-tem. Ci sami autorzy [Gorlach, Gambuś 1991] donoszą, iż arsen znajdujący się w roślinach w stężeniu toksycznym powoduje w nich zmniejszenie zawartości fosforu
69
i innych makroelementów, między innymi potasu, wapnia i magnezu. Opinię taką podzielają również Kabata-Pendias i Pendias [1999]. Badania wykonane z grochem (Pisum sativum) [Paivoke i Simola 2001], z mieszanką owsa z grochem [Stepanok 1998] i [Ghoshal i in. 2003] oraz [Rabbii in. 2007] z ryżem, a także z soczewicą [Ahmedi in. 2006] wskazują także na zmniejszenie zawartości fosforu w roślinach pod wpływem wzrastającego zanieczyszczenia gleby arsenem, zarówno w czę-ściach nadziemnych, jak i w korzeniach. Jest to częściowo zgodne z wynikami ba-dań własnych, w których takie zależności stwierdzono w częściach nadziemnych kukurydzy, kupkówki pospolitej i łubinu żółtego, w odróżnieniu od słomy i korzeni jęczmienia jarego oraz korzeni kupkówki pospolitej.
Wpływ aplikacji do gleby dodatków neutralizujących na zawartość fosforu w roślinach zależy od rodzaju dodatku oraz gatunku i organu rośliny, co stwierdzono w badaniach własnych. We wcześniej wykonanych doświadczeniach [Ciećko i in. 1995, 1998, 2001] węgiel brunatny i wapnowanie działały raczej w kierunku zmniejszenia zawartości tego pierwiastka w roślinach. Według Nakayamy [1988] oraz Mongii i in. [1998] wapno także może zmniejszać zawartość fosforu w rośli-nach. Zdaniem Fernandesa i Coutinho[1999] w przypadku gleb kwaśnych wapno przez zmianę odczynu gleby zwiększa zawartość form przyswajalnych fosforu i je-go pobieranie przez rośliny. Z kolei w innych badaniach Ciećki i in. [2004] aplika-cja węgla brunatnego, wapna i bentonitu do gleby zmniejszyła zawartość fosforu, w odróżnieniu od ziemi kompostowej, która sprzyjała jego nagromadzaniu w rośli-nach. Bentonit zwykle powodował zwiększenie zawartości fosforu w pszenicy [Abed i in. 1999] i w kukurydzy [Boskovic-Rakocevic i in. 2004]. Zeolity nato-miast mogą zwiększać pobieranie fosforu przez rośliny, np. sałatę [Bernardi i in. 2005],lucernę siewną [Notario del Pino i in. 1994] czy [Wu1994].
4. Wnioski
1. Zawartość fosforu w rozpatrywanych organach badanych roślin była uza-leżniona od zanieczyszczenia podłoża arsenem i dodatków neutralizujących oraz gatunku i organu roślin.
2. Ujemną zależność między zanieczyszczeniem gleby arsenem a zawartością fosforu w roślinach odnotowano w częściach nadziemnych kukurydzy, kupkówki pospolitej i łubinu żółtego, a dodatnią w słomie i korzeniach jęczmienia jarego oraz w korzeniach kupkówki pospolitej. W przypadku korzeni kukurydzy, łubinu żółte-go, ziarna jęczmienia jareżółte-go, a także korzeni i liści brukwi pastewnej te zależności były mniej jednoznaczne.
3. Aplikacja dodatków neutralizujących do gleby wywoływała zmiany w za-wartości fosforu w testowanych roślinach. Ich wpływ był większy w korzeniach niż w częściach nadziemnych roślin. Powodowały one na ogół zwiększenie zawartości fosforu w korzeniach kukurydzy, kupkówki pospolitej, łubinu żółtego oraz
czę-70
ściach nadziemnych i korzeniach brukwi. Spośród wszystkich zastosowanych do-datków neutralizujących najsilniej działał ił.
Literatura
Abed A.M. Medani R.A., Mohamed S.A., El-Shewy A.A., Khafaga E.R. 1999. Effect of bentonite and
hydrogel on wheat plants grown under salinity conditions. Ann. Agricult. Sci. 37 (4): 2383-2398.
Ahmed F.R.S., Killham K., Alexander I. 2006. Influences of arbuscular mycorrhizal fungus Glomus
mosseae on growth and nutrition of lentil irrigated with arsenic contaminated water, Plant Soil
283 (1-2): 33-41.
Baranowska-Morek A. 2003. Roślinne mechanizmy tolerancji na toksyczne działanie metali ciężkich. Kosmos, 52 (2-3): 283-298.
Bernardi A.C.C., Verruma-Bernardi M.R., Werneck C.G., Haim P.G., Monte M.B.M. 2005. The yield,
appearance, and nitrogen, phosphorus and potassium contents of lettuce grown in a substrate with zeolite. Horticult. Brasil. 23 (4): 920-924.
Boskovic-Rakocevic L., Ubavic M., Jakovljevic M., Milivojevic J. 2004. Effects of pseudogley
chemi-cal amelioration on the changes in soil and plant phosphorus and potassium contents. J. Agricult.
Sci. 49 (2): 149-158.
Carbonell-Barrachina A.A., Aarabi M.A., DeLaune R.D., Gambrell R.P., Patrick W.H. 1998. The
in-fluence of arsenic chemical form and concentration on Spartina patens and Spartina alterniflora growth and tissue arsenic concentration. Plant Soil 198: 33-43.
Ciećko Z., Kalembasa S., Wyszkowski M., Rolka E. 2004. The effect of soil contamination with
cad-mium on the phosphorus content in plants. Electron. J. Pol. Agricult. Univers., Environm.
Devel-op. 7(1): http://www.ejpau.media.pl/series/ volume7/issue1/environment/art-05.html.
Ciećko Z., Wyszkowski M., Krajewski W., Zabielska J. 2001. Effect of organic matter and liming on
the reduction of cadmium uptake from soil by triticale and spring oilseed rape. Sci. Total
Envi-ron. 281 (1-3): 37-45.
Ciećko Z., Wyszkowski M., Żołnowski A. 1995. Ocena wpływu kory drzewnej i torfu oraz
wapnowa-nia na pobieranie kadmu przez owies i kukurydzę. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 418 (2): 603-611.
Ciećko Z., Wyszkowski M., Żołnowski A. 1998. Pobranie kadmu przez kukurydzę w warunkach
sto-sowania węgla brunatnego, kompostu i wapna. Zesz Probl. Post. Nauk. Rol. 455: 47-56.
Fernandes M.L.V., Coutinho J.F. 1999. Effect of liming and phosphate application on sudangrass
growth and phosphorus availability in two temperate acid soils. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 30
(5/6): 855-871.
Ghoshal S.K., Mukhopadhyay D., Ghosh T.K. 2003. Effect of arsenic-contaminated irrigation water
on the uptake of arsenic and phosphorus by rice (cv. IET-4094). Crop Res. Hisar. 26 (2):
243-248.
Gorlach E., Gambuś F. 1991. Desorpcja i fitotoksyczność metali ciężkich zależnie od właściwości
gle-by. Rocz. Glebozn. 42 (3/4): 207-214.
Gorlach E., Gambuś F. 2000. Potencjalne toksyczne pierwiastki śladowe w glebach (nadmiar,
szko-dliwość i przeciwdziałanie). Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 472 (1): 287-295.
Jiang Q.Q., Singh B.R. 1994. Effect of different forms and sources of arsenic crop yield and arsenic
concentration. Water Air Soil Pollut. 74 (3/4): 321-343.
Kabata-Pendias A., Pendias H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
Milton A., Johnson M. 1999. Arsenic in the food chains of revegetated metalliferous mine tailings
71
Mongia A.D., Singh N.T., Mandal L.N., Guha A. 1998. Effect of liming, superphosphate and rockphosphate application to rice on the yield and uptake of nutrients on acid sulphate soils. J. Indian
Soc. Soil Sci. 46 (1): 61-66.
Nakayama L.H.I. 1988. Influence of the forms of lime and gypsum application on cocoa growing. Re-vista Theobroma 18 (4): 241-246.
Notario del Pino J.S., Arteaga-Padron I.J., Gonzalez-Martin M.M., Garcia-Hernandez J.E. 1994.
Re-sponse of alfalfa to a phillipsite-based slow-release fertilizer. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 25
(13/14): 2231-2245.
Paivoke A.E.A., Simola L.K. 2001. Arsenate toxicity to pisum sativum: Mineral nutrients, chlorophyll
content, and phytase activity. Ecotoxicol. Environm. Safety 49: 111-121.
Rabbi S.M.F., Rahman A., Islam M.S., Kibria K.Q., Huq S.M.I. 2007. Arsenic uptake by rice (Oryza
sativa L.) in relation to salinity and calcareousness in some soils of Bangladesh. Dhaka Univ. J.
Biol. Sci. 16 (1): 29-39.
Seregin I. V., Ivanov V.B., 2001. Physiological aspects of cadmium and lead toxic effects on higher
plants. Russ. J. Plant Physiol. 48: 523-544.
StatSoft, Inc. 2006, STATISTICA (data analysis software system), version 7.1. www.statsoft.com. Stepanok V.V. 1998. The effect of arsenic on the yield and elemental composition of agricultural
crops. Agrokhimiya 12: 57-63.
WHO 2004, United Nations synthesis report on arsenic in drinking water.
http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/arsenic3/en/print.html.
Wu J.C. 1994. Mechanism of the effect of natural zeolite on the improvement of cold rice soil. J. Jilin Agricult. Univ. 16 (3): 63-66.
PRACE NAUKOWE UNIWERSYTETU EKONOMICZNEGO WE WROCŁ AWIU
Nr 4 (1204) 2008
Chemia
Związki fosforu w chemii, rolnictwie, medycynie i ochronie środowiska