Wpływ pierwiastków śladowych na parametry morfometryczne aparatu asymila-cyjnego brzozy brodawkowatej

INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH INFRASTRUCTURE AND ECOLOGY OF RURAL AREAS Nr 2/2011, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddziaá w Krakowie, s. 261–273

Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi

Dariusz Kayzer, Andrzej Czerniak, Agata Poszyler-Adamska

WPàYW PIERWIASTKÓW ĝLADOWYCH

NA PARAMETRY MORFOMETRYCZNE APARATU

ASYMILACYJNEGO BRZOZY BRODAWKOWATEJ

____________

EFFECT OF TRACE ELEMENTS

ON THE MORPHOMETRIC PARAMETERS

OF ASSIMILATION APPARATUS IN WHITE BIRCH

Streszczenie

Celem zrealizowanego projektu badawczego byáa weryfikacja hipotezy, iĪ brzoza brodawkowata jako hiperakumulator wybranych pierwiastków Ğladowych moĪe znaleĨü zastosowanie w remediacji gleb, peániü rolĊ bioindykatora w bada-niach Ğrodowiskowych oraz byü gatunkiem przydatnym do nasadzeĔ ograniczają-cych migracjĊ pierwiastków Ğladowych do ekosystemu leĞnego, bez negatywnego wpáywu na swój rozwój i prawidáowe funkcjonowanie.

Badania przedstawione w artykule polegaáy na porównaniu parametrów morfometrycznych aparatu asymilacyjnego brzóz (Betula pendula Roth.) rosną-cych w wyizolowanej geomembraną glebie, do której wprowadzono dwie dawki pierwiastków Ğladowych w formach áatwo przyswajalnych.

Przeprowadzone badania nie wykazaáy istotnego wpáywu wprowadzonych poziomów pierwiastków Ğladowych na stan aparatu asymilacyjnego brzozy bro-dawkowatej. Z uwagi na powszechne wystĊpowanie brzozy w warunkach pol-skich, jej áatwoĞü do adoptowania siĊ w Ğrodowisku o silnej antropopresji oraz maáe wymagania Ğrodowiskowe, gatunek ten moĪe byü przydatny do nasadzeĔ w formie barier biogeochemicznych ekranizujących Ĩródáa emitujące pierwiastki Ğladowe (szlaki komunikacyjne, haády, skáadowiska, zakáady przemysáowe, oczyszczalnie).

Sáowa kluczowe: pierwiastki Ğladowe, aparat asymilacyjny, brzoza, wielowymia-rowa analiza wariancji

Summary

The aim of the research project was to test the hypothesis that the white birch as hyperaccumulator of selected trace elements can be used in soil remedia-tion, that it acts as bioindicator in environmental studies and can be a useful spe-cies for planting to restrict migration of trace elements to the forest ecosystem with no adverse impact on its development and proper functioning.

The research presented in this paper relied on a comparison of the mor-phometric parameters of assimilation apparatus in white birch (Betula pendula Roth.) growing in an isolated geomembranes soil, which has received two doses of trace elements in easily digestible forms.

The results showed that the different levels of trace elements have the same impact on the state of assimilation apparatus birch. Given the prevalence of birch in Polish conditions, its good adoption to an environment with a strong human im-pact and low environmental requirements, this species may be suitable for plant-ing in the form of biogeochemical barriers screenplant-ing sources emittplant-ing trace ele-ments (routes, dumps, landfills, industrial plants, sewage treatment plant).

Key words: trace elements, assimilatory apparatus, white birch, multivariate

analysis of variance

WSTĉP

Warunkiem trwaáego istnienia ekosystemu leĞnego jest równowaga gáów-nych procesów przemian materii. KaĪda istotna zmiana chemicznej równowagi w Ğrodowisku powoduje zakáócenie homeostazy, sukcesjĊ iloĞciową i jakoĞcio-wą poszczególnych komponentów Ğwiata roĞlinnego i zwierzĊcego, a w konse-kwencji degradacjĊ naturalnego Ğrodowiska przyrodniczego. PoniewaĪ Ğrodowi-sko naturalne, w wyniku oddziaáywania czynników antropogenicznych ulega ciągáemu przeksztaácaniu, konieczne jest prowadzenie periodycznej obserwacji i pomiarów wybranych indykatorów rejestrujących zmiany w ekosystemach leĞnych.

Wszystkie pierwiastki chemiczne wystĊpujące w nadmiernych iloĞciach mogą stwarzaü warunki stresowe dla Ğwiata oĪywionego. Metale ciĊĪkie są szczególnie aktywne i szkodliwe ze wzglĊdu na specyficzną rolĊ, jaką speániają w procesach biochemicznych oraz w charakterystycznych interakcjach typu synergicznego lub antagonistycznego. ToksycznoĞü metali zaleĪy od ich iloĞci i form oraz reaktywnoĞci chemicznej, czyli zdolnoĞci do tworzenia skáadników kompleksowych z frakcjami materii organicznej, ze związkami nieorganicznymi i Īywymi organizmami poprzez biosorbcjĊ i kumulacjĊ. Biosorpcja polega na tworzeniu wiązaĔ metali z aktywnymi grupami związków chemicznych wystĊ-pujących w otoczkach, Ğcianach i báonach komórkowych. Kumulacja to tworze-nie kompleksów wewnątrzkomórkowych.

OcenĊ chemicznej jakoĞci Ğrodowiska przyrodniczego moĪna prowadziü poprzez obserwacjĊ wskaĨników biologicznych. Bioindykatorami są na ogóá

organizmy stenotopowe o wąskim zakresie tolerancji w stosunku do okreĞlonego czynnika Ğrodowiskowego. WáaĞciwoĞci bioindykacyjne mogą siĊ przejawiaü na poziomie cech biochemicznych i fizjologicznych komórek, cech anatomicznych i fizjologicznych tkanek i organów, cech morfologicznych, anatomicznych i biorytmicznych caáych organizmów, cech troficznych i konkurencyjnych popu-lacji i biocenoz.

DuĪa zawartoĞü w Ğrodowisku glebowym danego pierwiastka lub zespoáu pierwiastków powodowaü moĪe zmiany fizjologiczne i morfologiczne, które z czasem mogą utrwalaü siĊ dziedzicznie. Reakcje roĞlin na zmiany chemiczne-go skáadu Ğrodowiska znalazáy szerokie zastosowanie w prospekcji geochemicz-nej oraz monitoringu chemiczgeochemicz-nej jakoĞci Ğrodowiska przyrodniczego.

Jako czuáy indykator stanu Ğrodowiska przyrodniczego uznaje siĊ aparat asymilacyjny, którego cechy (np. wielkoĞü, masa, wystĊpowanie nekroz) mogą byü skorelowane ze stanem zdrowotnym poszczególnych drzew a nawet kondy-cją caáych drzewostanów. O szkodliwoĞci danego metalu decyduje nie tylko jego ogólna iloĞü w glebie, lecz forma wystĊpowania. Formy pierwiastków w glebie decydują w znacznym stopniu o ich mobilnoĞci i przyswajalnoĞci przez roĞliny i migracji biogenicznej.

Pobieranie pierwiastków Ğladowych z gleb przez roĞliny przekracza czĊsto ich zapotrzebowanie fizjologiczne. Sáabe dziaáanie bariery fizjologicznej w ro-Ğlinach powoduje bierną niemetaboliczną absorpcjĊ i stwarza ryzyko biologicz-nej akumulacji i wáączenia pierwiastków metalicznych w system troficzny. Absorpcja nieselektywna moĪe byü związana z procesem ewolucyjnej adaptacji roĞlin. Osáabienie bariery fizjologicznej moĪe nastĊpowaü szczególnie szybko w przypadku dziaáania jednoczeĞnie kilku szkodliwych substancji podlegających interakcji synergicznej lub antagonistycznej.

Aktywne (metaboliczne) pobieranie przez systemy korzeniowe pierwiast-ków Ğladowych jest przyczyną zróĪnicowania ich zawartoĞci w czĊĞciach gene-ratywnych i wegetatywnych roĞlin. Mechanizm pobierania przez roĞliny nad-miernych iloĞci róĪnych pierwiastków wynika z braku bariery biologicznej i prowadzi w niektórych przypadkach do adaptacji. RoĞliny o zwiĊkszonych zdolnoĞciach selektywnego pobierania pierwiastków mogą byü wskaĨnikiem stanu skaĪenia Ğrodowiska.

WstĊpne badania wykazaáy, Īe indykatorami kumulacji zanieczyszczeĔ chemicznych mogą byü gatunki: sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.), topola osika (Populus tremula L.) i brzoza brodawkowata (Betula pendula Roth.) [Czerniak i Kayzer 2007, Czerniak i inni 2007]

Stwierdzono takĪe, Īe aparat asymilacyjny brzozy wykazuje predyspozy-cjĊ do kumulowania dioksyn [Czerniak i Poszyler-Adamska 2006].

Celem zrealizowanego projektu badawczego byáo wytypowanie gatunków drzewiastych przydatnych do:

 fitoremediacji pierwiastków Ğladowych z obszarów leĞnych naraĪonych na kumulacjĊ zanieczyszczeĔ,

 badaĔ bioindykacyjnych,

 nasadzeĔ ograniczających migracjĊ pierwiastków Ğladowych do eko-systemu leĞnego.

Badania polegaáy na analizie róĪnych parametrów drzew rosnących na glebach zanieczyszczonych i porównaniu tych cech z drzewami kontrolnymi. Badano miĊdzy innymi: stan zdrowotny drzew, przyrosty roczne na wysokoĞü, stan systemów korzeniowych, masĊ aparatu asymilacyjnego, proces fotosyntezy. W niniejszym artykule przedstawiono badania polegające na porównaniu wiel-koĞci liĞci.

Celem przeprowadzonych badaĔ byáa weryfikacja hipotezy, iĪ brzoza bro-dawkowata jako hiperakumulator wybranych pierwiastków Ğladowych moĪe znaleĨü zastosowanie w remediacji gleb, peániü rolĊ bioindykatora w badaniach Ğrodowiskowych oraz byü gatunkiem przydatnym do nasadzeĔ ograniczających migracjĊ pierwiastków Ğladowych do ekosystemu leĞnego, bez negatywnego wpáywu na swój rozwój i prawidáowe funkcjonowanie.

Uzyskane wyniki i obserwacje bĊdą mogáy znaleĨü zastosowanie przy projektowaniu i doborze wáaĞciwej struktury gatunkowej barier biogeochemicz-nych czyli zadrzewieĔ ekranizujących Ĩródáa zanieczyszczeĔ.

METODY BADAē

Sposób zaáoĪenia doĞwiadczenia polowego.

NajczĊĞciej badania toksycznoĞci pierwiastków Ğladowych prowadzi siĊ w doĞwiadczeniach wazonowych na roĞlinach próbnych. W przypadku drzew, metody wazonowe nie są moĪliwe do zastosowania. Opracowana metoda wáasna polegaja na dozowaniu pierwiastków Ğladowych do gleby odizolowanej od Ğro-dowiska nieprzepuszczalną membraną. DoĞwiadczenie polowe zaáoĪono w listo-padzie 2006 roku na terenie LeĞnego Zakáadu DoĞwiadczalnego Murowana Go-Ğlina, w LeĞnictwie KamiĔsko. Metodami geodezyjnymi wyznaczono lokalizacjĊ koáowych powierzchni doĞwiadczalnych. Sposób wykonania powierzchni do-Ğwiadczalnych polegaá na wykopaniu 16 powierzchni koáowych o Ğrednicy 2 metrów i gáĊbokoĞci 0,5 metra.

Dno kaĪdej powierzchni odizolowano od Ğrodowiska glebowego nieprze-puszczalną geomembraną, w celu unikniĊcia migracji pionowej i poziomej wprowadzonych pierwiastków Ğladowych. Zastosowana polietylenowa geo-membrana cechuje siĊ wysoką gĊstoĞcią, a jej wysoka odpornoĞü na degradacjĊ biologiczną oraz mechaniczną zapewnia utrzymanie staáych i kontrolowanych warunków doĞwiadczenia. Tym sposobem zamkniĊto obieg metali w ukáadzie: odizolowana gleba - roĞlina.

ZaáoĪono trzy powierzchnie doĞwiadczalne: A i B zróĪnicowane pod wzglĊdem sumarycznej wprowadzonej dawki pierwiastków Ğladowych oraz

powierzchnie kontrolną (K). Dno kaĪdej koáowej powierzchni doĞwiadczalnej wyáoĪono warstwą drenaĪową (piasek Ğredni) o miąĪszoĞci 0,04m. Na gáĊboko-Ğci 0,3 metra, do warstwy gleby organicznej wprowadzono uwodnione sole pierwiastków Ğladowych. Pierwiastki Ğladowe w glebie wystĊpują w zmiennych iloĞciach, a ich zawartoĞci ogólne nie odzwierciedlają potencjalnej dostĊpnoĞci oraz zagroĪenia dla roĞlin. W celu nadania im form najlepiej przyswajalnych przez roĞliny, sole rozpuszczono w wodzie. Chrom wprowadzono w postaci Cr(SO4)3×18H2O, cynk – ZnCl2×6H2O, miedĨ – CuSO4×5H2O, oáów –

Pb(CH3COO)2×3H2O, nikiel – NiCl2×6H2O, kobalt – CoSO4×7H2O oraz kadm –

CdCl2×2½H2O.

Dawki wprowadzonych metali Ğladowych zostaáy ustalone w oparciu o dopuszczalne wartoĞci stĊĪeĔ w glebie lub ziemi obowiązujące w Polsce, przedstawione w Rozporządzeniu Ministra ĝrodowiska z dnia 9 wrzeĞnia 2002r. w sprawie standardów jakoĞci gleby oraz standardów jakoĞci ziemi. W bada-niach zastosowano sumaryczną masĊ pierwiastka równorzĊdną 10% dopuszczal-nej wartoĞci stĊĪeĔ dla obszarów kategorii B i C. Zastosowana 10% iloĞü po-szczególnych pierwiastków Ğladowych wynika z faktu, iĪ w Rozporządzeniu dopuszczalne stĊĪenia są wartoĞciami caákowitymi pierwiastka, natomiast bada-nia [Czekaáa 1997; Czerbada-niak 2004] wskazują iĪ wartoĞci przyswajalne pier-wiastków Ğladowych wystĊpują w glebie na poziomie 10%. WielkoĞci wprowa-dzonych dawek pierwiastków zawarto w tabeli 1.

Tabela 1. ZawartoĞci pierwiastków Ğladowych wprowadzonych do gleby,

z podziaáem na doĞwiadczenie A i B StĊĪenie pierwiastka (mg/kg s.m.) Lp. Pierwiastek A B 1 Cr 15,00 50,00 2 Zn 32,50 100,00 3 Cd 0,45 1,50 4 Co 2,50 20,00 5 Cu 12,50 60,00 6 Ni 7,50 30,00 7 Pb 10,00 60,00

Wiosną 2007 roku kaĪdą z powierzchni koáowych obsadzono 7 sztukami dwuletnich sadzonek brzozy brodawkowatej (Betula pendula Roth).

Aparat asymilacyjny pobierano losowo w poáowie wrzeĞnia w latach: 2007, 2008 i 2009. Zebrane liĞcie zasuszano, a nastĊpnie skanowano w rozdziel-czoĞci 4800×9600 dpi. Pomiar zeskanowanych liĞci (górne strony blaszek liĞciowych) wykonano przy uĪyciu programu komputerowego DigiShape, umoĪliwiającego morfometryczną analizĊ 34 cech u obiektów sylwetkowych [Moraczewski 2005].

Analizie statystycznej poddano 5 podstawowych parametrów:

 LengthMER (L) - dáugoĞü obiektu obliczona wg tzw. najmniejszego prostokąta zamykającego (minimum enclosing rectangle). Najmniejszy prostokąt zamykający to prostokąt zawierający obiekt i stykający siĊ z nim bokami. DáuĪ-szy bok prostokąta jest równolegáy do tzw. gáównego (dáuĪszego) wektora wáa-snego. DáuĪszy (gáówny) wektor wáasny to kierunek, w którym figura jest naj-bardziej rozciągniĊta,

 WidthMER (W) - szerokoĞü obiektu obliczona wg tzw. najmniejszego prostokąta zamykającego,

 Perimeter (P) - obwód obiektu (dáugoĞü konturu), liczony wg rzeczywi-stego obwodu obiektu lub po wygáadzeniu wielomianami trzeciego stopnia,

 Area (AR) - pole powierzchni obiektu,

 LengthDiam (LD) - dáugoĞü Ğrednicy, czyli odcinek áączący dwa najbar-dziej oddalone od siebie punkty konturu

.

Model matematyczny.

Do porównania parametrów morfometrycznych liĞci brzozy brodawkowa-tej pobranych z drzewek rosnących na koáowych powierzchniach doĞwiadczal-nych zastosowano metodĊ wielowymiarowej analizy wariancji dla klasyfikacji dwukierunkowej [Morrison 1967, Seber 1980, KrzyĞko 2000]. Przez yj,k,l

ozna-czono 5×1 wymiarowy wektor wartoĞci parametrów morfometrycznych liĞci brzóz (dáugoĞü, szerokoĞü, powierzchnia, obwód oraz szerokoĞü konturu) rosną-cych na powierzchniach z glebą zawierającą j-tą dawką pierwiastków Ğladowych (j=1,2,3 czyli z powierzchni: A, B i K) pobranych w k-tym roku wegetacyjnym (k=1,2,3, czyli w latach: 2007, 2008 i 2009) w l-tym powtórzeniu (l=1,...,Nj,k).

Przez

¦ ¦

j k

k j

N

N _, oznaczono liczbĊ wszystkich badanych liĞci brzozy brodawkowatej. Wielowymiarowy model liniowy moĪna wówczas zapisaü w postaci: e Ȗ X ȕ X Į X ȝ 1 Y _N c ₁  ₂  ₁₂  , (1) gdzie

>

@

Y jest N u 5 wymiarową macierzą obserwacji,

ȝ jest 5 u 1 wymiarową macierzą Ğrednich ogólnych,

Į jest 3 u 5 wymiarową macierzą parametrów powiązanych z wprowadzo-nymi dawkami pierwiastków Ğladowych,

ȕ jest 3 u 5 wymiarową macierzą parametrów powiązanych z latami,

12 2 1 ,X ,X

X są macierzami ukáadu doĞwiadczalnego,

ejest N u 5 wymiarową macierzą báĊdów.

Model (1) nastĊpnie przedstawiono w nastĊpującej postaci:

e

XȄ

Y



gdzie X

>

@

>

@

Ȅˆ c c [Seber 1984], który moĪe byü zapisany w nastĊpującej postaci » ¼ º « ¬ ª u 12 5 7 ˆ ˆ Ȅ 0

Ȅ , gdzie Ȅˆ₁₂

12

ˆȄ reprezentuje przeciĊtne oceny parametrów morfometrycznych liĞci brzozy brodawkowatej dla poszczególnych obiektów doĞwiadczalnych (powierzchnie z wprowadzonymi dawkami pierwiastków Ğladowych w poszczególnych latach).

RozwaĪano hipotezĊ H₀: CȄ₁₂ 0, gdzie macierz ₅1 _{5 5} 5 1 c1

I

C . Przy zastosowaniu hipotezy H testowano, czy wartoĞci efektów obiektowych są₀ równe zero tzn. czy Ğrednie wartoĞci parametrów morfometrycznych liĞci brzozy brodawkowatej dla poszczególnych obiektów doĞwiadczalnych pomniejszone o Ğrednią obiektową są równe zero. HipotezĊ H testowano stosując statystykĊ₀ Lawleya – Hotelinga [Anderson 2003], a nastĊpnie testowano, które elementy macierzy CˆȄ₁₂ są odpowiedzialne za odrzucenie tej hipotezy [Lejeune i CaliĔ-ski 2000]. Do graficznego przedstawienia rezultatów wielowymiarowych analiz efektów obiektowych zastosowano analizĊ zmiennych kanonicznych [Lejeune i CaliĔski 2000, Kayzer i inni 2009].

Porównania pomiĊdzy parametrami morfometrycznymi liĞci brzozy bro-dawkowatej pochodzących z powierzchni z wprowadzonymi pierwiastkami Ğla-dowymi, a powierzchniami kontrolnymi w poszczególnych latach analizowano badając relacje miĊdzy wierszami macierzy ˆȄ zwane kontrastami [Seber₁₂ 1980].

Podsumowując – celem testowania byáo sprawdzenie, czy pierwiastki Ğla-dowe wprowadzone jednokrotnie w roku 2006 do gleb w dwóch dawkach mają wpáyw na wielkoĞü liĞci zebranych w latach: 2007, 2008 i 2009.

Fotografia 1. Widok na koáowe

powierzchnie doĞwiadczalne geomembraną gleba w koáowejFotografia 2. Wyizolowana powierzchni doĞwiadczalnej

Fotografia 1. Widok na koáowe

powierzchnie doĞwiadczalne

Fotografia 2. Wyizolowana

geomembraną gleba w koáowej powierzchni doĞwiadczalnej

WYNIKI I DYSKUSJA

HipotezĊ ogólną H testowaną przy uĪyciu statystyki Lawleya – Hotelin-₀ ga orzekającą o braku róĪnic miĊdzy Ğrednimi wartoĞciami parametrów morfo-metrycznych w poszczególnych obiektach badawczych odrzucono poniewaĪ wartoĞü empirycznego poziomu istotnoĞci p jest mniejsza od 0,001. Otrzymana wartoĞü p bliska zeru Ğwiadczy o zróĪnicowaniu wyróĪnionych obiektów w od-niesieniu do parametrów morfometrycznych.

W tabeli 2 przedstawiono wartoĞci róĪnic pomiĊdzy przeciĊtnymi warto-Ğciami parametrów morfometrycznych liĞci brzozy brodawkowatej dla poszcze-gólnych obiektów doĞwiadczalnych, a Ğrednimi obiektowymi (wartoĞci efektów obiektowych). Na ich podstawie stwierdzono, Īe liĞcie zebrane w poszczegól-nych latach róĪnią siĊ. NajwiĊksze liĞcie wyrosáy w roku 2007 (rok po zaapli-kowaniu do gleby pierwiastków Ğladowych), na najmniejsze stwierdzono w roku 2008.

Tabela 2. Oceny efektów CˆȄ₁₂ (róĪnice pomiĊdzy Ğrednimi wartoĞciami parametrów morfometrycznych liĞci brzozy brodawkowatej, a Ğrednią obiektową)

Obiekt doĞwiadczalny dáugoĞü (L) szerokoĞü (W) powierzchnia (AR) obwód (P) szerokoĞü konturu (LD) K_2007 7,69** 10,11** 645,4** 13,3 16,02** A_2007 10,08** 8,30** 379,2** 98,2** 15,50** B_2007 9,78** 10,17** 589,8** 36,8 16,46** K_2008 -13,53** -10,65** -528,0** -70,3** -26,94** A_2008 -14,46** -9,02** -547,7** -67,9** -26,92** B_2008 -6,33* -8,47** -590,6** -100,2** -23,56** K_2009 -0,20 -1,34 -33,4 -4,1 8,09** A_2009 7,05** 4,04* 239,5* 54,8** 14,16** B_2009 -0,08 -3,13 -154,2 39,4* 7,18** * istotnoĞü na poziomieD=0.05. ** istotnoĞü na poziomieD=0.01.

W tabeli 3 przedstawiono porównanie miĊdzy parametrami morfometrycz-nymi liĞci zebranych z powierzchni doĞwiadczalmorfometrycz-nymi zanieczyszczonych pier-wiastkami Ğladowymi (A i B), a liĞümi z drzewek kontrolnych (K). Na podstawie testowanych hipotez moĪna stwierdziü, Īe w roku 2007, róĪnice wystąpiáy jedy-nie miĊdzy Ğrednimi obwodami liĞci drzewek z powierzchni A i K. Analizując kontrasty dotyczące roku 2008 stwierdzono, Īe powierzchnia zanieczyszczona dawką B w roku 2008 róĪni siĊ istotnie od powierzchni kontrolnej w odniesieniu do dáugoĞci liĞci.

W roku 2009 zaobserwowano istotne róĪnice pomiĊdzy liĞümi drzew brzo-zy brodawkowatej rosnących na powierzchni doĞwiadczalnej zaniecbrzo-zyszczonych dawką A, a powierzchnią kontrolną (za wyjątkiem powierzchni liĞcia AR). WartoĞci analizowanych parametrów morfometrycznych liĞci dla drzew rosną-cych na powierzchni zanieczyszczonych dawką A byáy wiĊksze niĪ dla drzew rosnących na powierzchni kontrolnej. MoĪna to táumaczyü prawdopodobną ko-rzystną zmianą odczynu gleby po wprowadzeniu roztworów z pierwiastkami Ğladowymi. Nie stwierdzono natomiast istotnych róĪnic w parametrach morfo-metrycznych liĞci w roku 2009 pomiĊdzy powierzchnią zanieczyszczonych dawką B, a powierzchnią kontrolną.

Tabela 3. RóĪnice w wartoĞciach parametrów morfometrycznych

liĞci brzozy brodawkowatej pomiĊdzy powierzchniami doĞwiadczalnymi zanieczyszczonymi pierwiastkami Ğladowymi.

róĪnica dáugoĞü_(L) szerokoĞü_(W) powierzchnia_(AR) obwód_(P)

szerokoĞü konturu (LD) A_2007 - K_2007 2,39 -1,81 -266,23 84,94** -0,52 B_2007 - K_2007 2,09 0,06 -55,65 23,55 0,44 A_2007 - B_2007 0,30 -1,87 -210,57 61,40* -0,96 A_2008 - K_2008 -0,94 1,63 -19,64 2,40 0,02 B_2008 - K_2008 7,20* 2,18 -62,59 -29,92 3,38 A_2008 - B_2008 -8,14* -0,55 42,94 32,32 -3,36 A_2009 - K_2009 7,26* 5,39* 272,93 58,90* 6,07* B_2009 - K_2009 0,12 -1,79 -120,77 43,49 -0,91 A_2009 - B_2009 7,13 7,18** 393,70* 15,41 6,97*

* istotnoĞü na poziomieD=0.05 ** istotnoĞü na poziomieD=0.01

Przeprowadzone analizy okreĞlające wielkoĞü parametrów morfometrycz-nych liĞci brzozy brodawkowatej umoĪliwiáy graficzne przedstawienie wzajem-nego poáoĪenia poszczególnych obiektów doĞwiadczalnych w przestrzeni dwóch pierwszych zmiennych kanonicznych (rys. 1). MoĪna zaobserwowaü, Īe punkty reprezentujące obiekty doĞwiadczane analizowane w roku 2008 poáoĪone są po jednej stronie osi rzĊdnych, a pozostaáe punkty opisujące lata 2007 i 2009 po drugiej. Wskazuje to, Īe obiekty doĞwiadczalne z roku 2008 znacząco róĪnią siĊ od pozostaáych pod wzglĊdem wielkoĞci parametrów morfometrycznych.

Zaobserwowana zmiennoĞü aparatu asymilacyjnego wynikaáa prawdopo-dobnie z wielkoĞci parametrów meteorologicznych wystĊpujących w analizowa-nych okresach wegetacyjanalizowa-nych (tabela 4). Najlepsze warunki do wzrostu liĞci pod wzglĊdem wysokoĞci opadów i temperatury wystąpiáy w sezonach wegetacyj-nych (od maja do sierpnia) w latach 2007 i 2009. Sezon wegetacyjny w roku 2008 charakteryzowaá siĊ wzglĊdnie niskimi opadami, przy wysokich warto-Ğciach temperatury co prawdopodobnie byáo gáówną przyczyną sáabszego wzro-stu liĞci brzozy brodawkowatej.

Tabela 4. MiesiĊczne sumy opadów atmosferycznych

oraz Ğrednie miesiĊczne temperatury

Rok 2007 Rok 2008 Rok 2009

Suma opadów [mm] ĝrednia temperatura [ºC] Suma opadów [mm] ĝrednia temperatura [ºC] Suma opadów [mm] ĝrednia temperatura [ºC] StyczeĔ 74,0 4,6 76,0 2,2 10,9 -3,4 Luty 61,2 0,7 25,7 3,9 28,9 -0,4 Marzec 63,5 6,4 54,8 4,4 60,2 3,4 KwiecieĔ 8,0 11,2 53,9 8,9 3,2 11,0 Maj 95,2 16,6 8,5 15,6 73,2 13,3 Czerwiec 58,7 20,4 10,6 20,4 115,6 15,8 Lipiec 79,2 19,6 49,8 19,9 94,8 19,2 SierpieĔ 39,0 19,6 96,0 18,1 27,9 18,6 WrzesieĔ 28,3 13,8 17,1 12,6 40,6 14,2 PaĨdziernik 23,0 8,0 81,1 8,7 57,9 6,9 Listopad 56,5 2,7 24,4 5,3 46,0 6,1 GrudzieĔ 37,9 1,3 27,6 0,8 37,5 -1,4 od V do VIII 272,1 19,1 164,9 18,5 311,5 16,7 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 -2 -1 0 1 2 3 dr ug a w spó árz Ċdn a kan on ic zn a ( 7, 5% ) .

pierwsza wspóárzĊdna kanoniczna (88%) K_2008 K_2007 B_2007 A_2007 A_2009 K_2009 B_2009 A_2008 B_2008

Rysunek 1. Rozmieszczenie obiektów doĞwiadczalnych w przestrzeni dwóch

pierwszych zmiennych kanonicznych (np. A_2007 – oznacza wyniki uzyskane w roku 2007 z powierzchni doĞwiadczalnej z wprowadzonymi pierwiastkami Ğladowymi

Podsumowując moĪna stwierdziü, Īe jakoĞü aparatu asymilacyjnego brzo-zy brodawkowatej rosnącej na powierzchniach doĞwiadczalnych najbardziej uzaleĪniona jest od warunków meteorologicznych, które uznano jako silniejszy czynnik stresogenny od aplikowanych pierwiastków Ğladowych do gleby.

WNIOSKI

1. Przeprowadzone badania nie wykazaáy istotnego wpáywu pierwiastków Ğladowych wprowadzonych w dawkach A i B na wielkoĞü aparatu asymilacyj-nego brzóz brodawkowatych.

2. RóĪnice w wielkoĞciach liĞci stwierdzone po porównaniu wyników z kolejnych lat mogą wskazywaü, Īe o ich zmiennoĞci zadecydowaá inny czyn-nik niĪ negatywne dziaáanie wprowadzonych stĊĪeĔ pierwiastków Ğladowych. Prawdopodobnie najmniejsze wielkoĞci liĞci w roku 2008 wynikaáy z relatywnie maáych opadów atmosferycznych w okresie wegetacyjnym przy jednoczeĞnie zanotowanych wysokich temperaturach powietrza.

3. Zastosowane w doĞwiadczeniu dawki pierwiastków Ğladowych nie wpáynĊáy negatywnie na wielkoĞü liĞci u brzóz. Uzyskane wyniki na powierzch-niach zanieczyszczonych byáy zbliĪone do tych, które odnotowano na po-wierzchniach kontrolnych.

Z uwagi na powszechne wystĊpowanie brzozy w warunkach polskich, jej áatwoĞü do adoptowania siĊ w Ğrodowisku o silnej antropopresji oraz maáe wy-magania Ğrodowiskowe, gatunek ten jest poĪądany do nasadzeĔ ekranizujących Ĩródáa emitujące pierwiastki Ğladowe (szlaki komunikacyjne, haády, skáadowi-ska, zakáady przemysáowe, oczyszczalnie).

BIBLIOGRAFIA

Anderson T. W., An introduction to multivariate statistical analysis. 3-rd ed. Wiley, New York, 2003, 721 ss.

Czekaáa J., Chrom w glebie i roĞlinie – wystĊpowanie, sorpcja i pobieranie

w zaleĪnoĞci od jego formy i dawki, wáaĞciwoĞci Ğrodowiska i nawoĪenia. Wyd. AR

w Poznaniu, Rozp. Nauk, 1997, 90 ss.

Czerniak A., Zanieczyszczenie i bioindykacja stref ekotonowych lasu mieszanego ĞwieĪego (LMĞw) w zasiĊgu oddziaáywania cementowo-gruntowych podbudów drogowych. Rozpra-wy Naukowe Zeszyt 257, Roczniki AR W Poznaniu, 2004, 191 ss.

Czerniak A., Kayzer D., Assimilatory Apparatus of White Birch (Betula pendula Roth.) in

Bioindi-cation and Phytoremediation of Trace Elements. Polish Journal of Environmental Studies,

Vol. 16, No.3B, 2007, s: 64-67.

Czerniak A., Poszyler-Adamska A., ZawartoĞü dioksyn i metali ciĊĪkich w aparacie

asymilacyj-nym sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) i brzozy brodawkowatej (Betula pendula Roth.) rosnących w sąsiedztwie lokalnego skáadowiska odpadów. Zeszyty Problemowe PostĊpów

Nauk Rolniczych, nr 515, Wydziaá Nauk Rolniczych, LeĞnych i Weterynaryjnych PAN, 2006, s: 47-54.

Czerniak A., Kayzer D., Górna M., Ocena predyspozycji aparatu asymilacyjnego topoli osiki (Populus tremula L.) do akumulacji pierwiastków Ğladowych. Ochrona ĝrodowiska i Zaso-bów Naturalnych nr 31. Instytut Ochrony ĝrodowiska, Warszawa, 2007, s: 215-219. Kayzer D., Czerniak A., Comparison of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and White birch (Betula

pendula Roth.) in terms of the accumulation of heavy metals in the assimilatory apparatus. XVIII Summer school of biometrics, Biometrical methods and models in agricultural

sci-ence, research and education, Book of proceedings, Nitra, 2008, s: 191-198.

Kayzer D. Borowiak K., Budka A., Zbierska J., Study of interaction in bioindication research on

tobacco plant injuries caused by ground level ozone, Environmetrics 20, , 2009, s. 666-675.

KrzyĞko M., Wielowymiarowa analiza statystyczna. Wydawnictwo Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, PoznaĔ, 2000, 353 ss.

Lejeune M., CaliĔski T., Canonical analysis applied to multivariate analysis of variance. Journal of Multivariate Analysis 72, 2000, s.100-119,.

Morrison D. F., Multivariate Statistical Methods, New York, 1967, 338 ss.

Rozporządzenie Ministra ĝrodowiska z dnia 9 wrzeĞnia 2002 r. w sprawie standardów jakoĞci gleby oraz standardów jakoĞci ziemi (Dz. U. nr 02.165.1359 z dnia 4 paĨdziernika 2002 r.). Seber G. A. F., The Linear Hypothesis: A General Theory, Charles Griffin, London, 1980, 117 ss. Seber G. A. F., Multivariate Observations. Wiley, New York, 1984, 686 ss.

Dr Dariusz Kayzer Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Katedra Metod Matematycznych i Statystycznych Wojska Polskiego 28, 60-637 PoznaĔ dkayzer@up.poznan.pl Dr hab. inĪ. Andrzej Czerniak prof. nadzw. Dr inĪ. Agata Poszyler-Adamska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Katedra InĪynierii LeĞnej Mazowiecka 41, 60-623 PoznaĔ aczerni@up.poznan.pl Recenzent: Prof.dr hab. Andrzej Tomek