CZESŁAW K U D U K
W PŁY W CYNKU NA PO CZĄ TKO W E FA ZY W ZROSTU JĘC Z M IEN IA
K atedra B otan ik i i F izjologii R oślin A k a d em ii R olniczej w e W rocław iu
C ynk jest pierw iastkiem m etalicznym , którego przeciętna zaw artość w sk orupie ziem skiej w ynosi 50 ppm . Duża ko n cen tracja tego m e ta lu w y stę p u je w glebach objętych w pływ em em isji h u t m etali nieżelaznych. W tak ich w aru n k ach pow staje nad m iern e grom adzenie cynku w tk an k ach roślin. C ynk spełnia ważne funk cje fizjologiczne w roślinach, będąc sk ład nikiem różnych enzymów. P rzeciętn e jego stężenie w roślinach w ynosi 15— 80 ppm [1, 5].
B adania W h ite’a i w spółpracow ników w ykazują n a ogół dużą to le ra n cję ro ślin na zwiększoną ko n centrację cynku, przy czym da się zauw ażyć różną reak cję poszczególnych gatu n kó w i odm ian. Dośw iadczenia prow a dzone na 20 odm ianach soi d ały podstaw ę do w ydzielenia w śród nich
3 grup: 1 — odm ian odpornych na zwiększone daw ki cynku, 2 — rea g u jących przeciętnie i 3 — w rażliw ych [15]. N iek tóre o dm iany soi po b ierały znaczne ilości Zn przez korzenie, ale słabo go przem ieszczały do liści [16]. W zrost daw ek cynku w glebie wzm aga jego pob ieran ie przez rośliny, p rzy czym stw ierdza się na ogół w iększą absorpcję Zn przez korzenie niż przez części nadziem ne [1, 8]. Z badań n a d toksycznością różnych m eta li ciężkich w ynika, że cynk, obok żelaza i m anganu, należy do n a j m niej szkodliw ych [3]. O bjaw am i toksyczności cynku są: chloroza o raz zaham ow anie w zrostu pędów i korzeni [4, 6, 11]. Rów nież niedobór cyn ku ma u jem n y w pływ na rośliny. B adania prow adzone z soją w ykazały, że poniżej k ry tyczn ej zaw artości cynku m alał plon m asy nadziem nej i pod ziem nej [9]. O bjaw em b rak u cynku je st ograniczenie w zrostu roślin, drobnolistność, nekrozy, słab e w ykształcenie nasion, opóźnienie dojrze w ania, słab y rozwój system u korzeniowego, w ypadanie siew ek [2, 7, 10, 13, 14]. W yjątkow o w rażliw a na niedobór Zn jest k u k ury dza, w k tó rej obniżka suchej m asy — zależnie od o dm iany — w yniosła 26 do 74% [12].
C elem tej p racy jest o kreślenie w pływ u cynku, dodanego w różnych daw kach do gleby lekkiej, n a wczesne fazy w zrostu jęczm ienia i n a za w artość tego m eta lu w tk an k a c h roślin oraz na aktyw ność d rob n oustro jów celuloliitycznych w glebie.
z różnym i daw kam i cynku. Badano w pływ n a stę p u jąc y c h daw ek ZnO w m g na 1 kg pow ietrznie suchej gleby: 0, 25, 50, 100, 200, 300, 500, 750, 1000, 2000. Do doniczek z glebą i odpow iednią daw ką cy n k u w ysiano po 30 ziarniaków jęczm ienia odm iany A ram ir. Zastosow ano 3 pow tórzenia. W trak cie trw an ia dośw iadczenia obserw ow ano kiełkow anie roślin, do konyw ano k ilk u k ro tn y c h pom iarów wysokości, po ich zaś zbiorze m ierzo no długość liści i korzeni o raz oznaczono suchą m asę roślin. W tk an k a c h części nadziem nych i korzeni jęczm ienia oznaczono zaw artość cy nku sto sując m etodę absorpcji atom ow ej na sp ek trofotom etrze A A S -1. B adania aktyw ności drobn ou strojó w celulolitycznych prow adzono m etodą b ibu łową.
W Y N IK I B A D A Ń
W prow adzenie do gleb y cynku w różnych daw kach m iało w p ły w na w zrost, długość korzeni i m asę zm ieranych po 5 tygodniach roślin jęcz m ienia. W schody roślin na badanych o biek tach w ah ały się od 88 do 98%, p rzy czym nie zauważono jak ie jś zależności spow odow anej dodatkiem ZnO. Z kolei w zrost roślin jęczm ienia był już w yraźnie u zależniony od
T a b e l a 1 ffpływ cy n ku n a J ę c s e i e ń hodowany n a р 1 а з к ц g l i n i a s t y m lekJcü*
The z i n c e f f e c t on b a r l e y c u l t i v a t e d o s l i g h t loamy s a n d
O b i e k t T r e a t m e n t
D łu g o ś ć • O!
- L e n g t h
Я Su ch a maca -I- Dry m a t t e r5 Wechody l i ś c i e o f l e a v e s k c r s e n i e o f r o o t e o f l e a v e sl i ś c i e o f r o o t sk o r z e n i e E m erg en ce % 1 . 5 kg g l e b y 1 . 5 kg o f s o i l ++ 0 mg ZnO/kg g l e b y 0 mg ZnO/kg o f s o i l 2 2 , 4 1 7 , 3 0 , 5 6 7 0 , 3 9 5 92 1»5 kg g l o b y 1 . 5 kg o f e o i l + + 25 mg ZnO/kg g l e b y 25 mg ZnO/lcg o f e o i l 2 3 ,1 1 6 , 8 0 , 6 2 8 0 , 3 8 2 96 1*5 kg g l e b y 1 . 5 kg o f e o i l + + 50 mg ZnO/kg g l e b y 50 mg ZnO/k£ o f e o i l 2 3 , 6 1 6 , 0 0 , 6 3 3 0 , 3 9 6 90 1 . 5 kg g l e b y 1 . 5 kg o f e o i l ++ 100 mg ZnO/kg g l e b y 100 mg ZnO/kg o f e o i l 2 4 , 0 1 7 , 0 0 , 6 1 6 0 , 4 0 4 88 1*5 kg g l o b y 1 . 5 kg o f o o i l ++ 200 mg ZnO/kg g l e b y 200 mg ZnO /kg o f s o i l 2 2 , 8 1 6 , 3 0 , 6 2 9 0 , 4 0 9 92 1*5 kg g l e b y 1 . 5 k£ o f s o i l + + 300 a c ZnO /kg g l e b y 300 mg ZnO/kg o f s o i l 23*0 1 4 , 7 0 , 6 4 4 0 , 4 4 9 94 1 . 5 kg g l e b y
1 . 5 kg o f e o i l + 500 n g ZnC /kg g l e b y 500 tag ZnO/'ks o.r c o i l 2 1 , 0 1 2 , 3 0 , 6 1 3 0 , 3 9 5 90 1 . 5 kg g l e b y
1 . 5 kg o f e o i l ♦+ 750 mg Zn O /k g g l e b y 750 mg ZnO/kg o ' t o i l 1 7 , 3 1 1 , 4 0 , 4 5 2 0 , 3 8 4 98 1 . 5 *€ g l e b y
1 . 5 kg o f s o i l ++ 1000 r.ß ZnO/kp r ’ s by 1000 mg ZnO /kg oi' a o i l 15» 6 1 1 . 3 c , : ? - 5 0 , 2 3 4 С 2 1 , 5 kg g l o b y
D yn am ik a w zrostu jęczm ien ia h o d ow an ego na p ia sk u g lin ia sty m le k k im z różn ym i d aw k am i cy n k u
1.5 kg gleby plus ZnO/kg gleby w ilości: 1 — 0 mg, 2 — 25 mg, 3 — 50 mg, 4 — 100 mg, 5 — 200 mg, 6 — 300 mg, 7 — 500 mg, 8 — 750 mg, 9 — 1000 mg, 10 — 2000 mg
G row th dyn am ics of b a rley c u ltiv a te d on lig h t lo a m y sa n d w ith added d ifferen t am ou n ts of zinc
1.5 kg of soil + ZnO/kg of soil: 1 — 0 mg ZnO, 2 — 25 mg, 3 — 50 mg, 4 — 100 mg, 5 — 200 mg,
в — 300 mg, 7 — 500 mg, 8 — 750 mg, 9 — 1000 mg, 10 — 2000 mg
w prow adzonych do gleby daw ek cynku. M ianow icie daw ki w granicach 25 m g do 300 m g na kg gleby w p ły nęły ko rzy stnie na w zrost roślin; m ia ły one lepszą dynam ikę w zro stu niż ro ślin y hodow ane w glebie bez cy n k u (rye. 1). D odatek 500 mg ZnO w p ły n ął już h am ująco na w zrost roślin, b y ły one bow iem średnio o 1,4 cm niższe od siiewek jęczm ienia rosnącego w glebie bez udziału cynku. W yższe daw ki cy n k u (750, 1000 i 2000 m g ZnO) w sto p n iu w iększym ham ow ały w zrost roślin ,k tó re w chw ili zbio r u b y ły niższe o 5,1, 6,8 i 10,9 cm od roślin zebranych z gleby o b iek tu kontrolnego (tab. 1, rye. 1).
W yraźn y był rów nież w pływ cy n k u na korzenie roślin, z k tó ry c h n a j dłuższe m iał jęczm ień rosnący na glebie bez cynku (17,3 cm). D odatek
stosow any w daw kach od 25 do 500 m g ZnO w p ły n ął na zw iększenie m a sy liści i korzeni jęczm ienia. Dopiero p rzy w yższych daw kach (750, 1000
i 2000 m g ZnO) obserw ow ano w y raźniejsze zm niejszenie się m asy zbie ran y c h roślin (tab. 1).
W yniki dotyczące zaw artości cynku w tk an k ach jęczm ienia w sk azu ją na istn ien ie zależnośoi m iędzy daw ką cy nku w glebie a jego zaw artością w częściach nadziem nych czy korzeniach, co św iadczy rów nież o b ier nym pobieran iu tego pierw iastk a przez rośliny. W liściach jęczm ienia, upraw ianeg o w glebie bez d o datku cynku, było 110 ppm Zn. W niesienie ZnO do gleby powodow ało pro po rcjo n aln y do daw ki w zrost cynku w ba danych roślinach. W zw iązku z ty m w liściach jęczm ienia rosnącego na obiektach z 1000 i 2000 mg ZnO było go już kilkanaście razy w ięcej niż w roślinach o b iek tu kontrolnego. Podobnie pod w pływ em rosnących da w ek c y n k u w glebie zw iększyła się jego k on cen tracja w korzeniach. Ilość cynku oznaczona w korzeniach jęczm ienia z poszczególnych obiektów w a h a ła się od 512 do 2610 ppm i była w iększa niż w pędach (110— 1502 ppm).
C ynk w daw kach do 500 m g ZnO w y w arł dodatni w pływ n a a k ty w ność m ikroorganizm ów celulolitycznych, o czym świadczą w iększe o 14
T a b e l a 2 Z a w a r t o ś ć cynku w l i ś c i a c h i k o r z e n i a c h j ę c m i e n i a ho dow anego
n a p i e s k u g l i n l a s t y a l e k k i a The z i n c c o n t e n t i n l e a v e s and r o o t s o f b a r l e y c u l t i v a t e d on l i g h t l o o ^ y s a n d O b i e k t - T r e a t a e n t Cynk w r o ś l i n a o h - ZIno i n p l a n t ppo l i ś c i e - o f l o a v a e k o r z e n i e - o f r o o t s 1»5 *45 g l e b y + 0 Big ZaO/kg g l e b y 110 512 1 , 5 o f s o i l + 0 D g Z n O /kg e f s o i l 1e 5 kg g l e b y + 25 e g ZnO/kg g l e b y 186 695 1 , 5 kg o f s o i l + 25 bis ZnO/k£ o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 50 a g ZnO/kg g l e b y 245 730 1*5 kg o f s o i l + 50 a g ZnO/kg o f s o i l 1»5 kg g l e b y + 100 a g ZaO/kg g l e b y 366 976 1 . 5 kg o f s o i l + 100 a g ZnO/kg o f s o i l 1 »5 Iwę g l o b y ♦ 200 a g ZnO/kg g l e b y 475 1227 1 , 5 kg o f s o i l + 200 H£ ZnO/kg o f e o i l 1*5 *g g l e b y + 300 tt s ZnO/kg g l e b y 583 1438 1*5 kg o f s o i l + 300 ö g ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 500 c g ZnO/kg g l e b y 776 1450 1 . 5 kg o f s o i l + 500 tag ZnO/kg o f s o i l 1 t 5 kg g l e b ? + 7?0 m g Zr.0/ kg g l e b y 1048 1668 1*5 kg o f t o i l + 750 R g ZaC /kg o f u c i l 1*5 k£ g l e b y + 1000 trg Zr.O/b? g l o b y 1205 2 57 3 1*5 fcs \àf e o i l + 1000 Z:.0/kjj o f s o i l 1 , 5 kg g l e b y 2000 e s ZaO/kg g l e b y 1502 26 "•О 1*5 kg o f s o i l 2000 a g Z n O /k s o f e o i l
T a b e l a 3 B o r k ł a d c e l u l o z y w p l a s k u g l i n i a s t y ® l e k k i m z r ó ż n y m i dawkami c y n ku C e l l u l o s e d e c o m p o s i t i o n I n l i g h t l o a n y s a n d w i t h a d d e d d i f f e r e n t a m o u n ts o f z i n c O b i e k t - T r e a t m e n t C e l l u l o s e d e c o m p o s i t i o nU b y t k i c e l u l o a y 1*5 kg g l e b y + 0 шg ZnO/kg g l e b y 3 7 , 6 1 , 5 kg o f e o i l + 0 mg ZnO/kg o f s o i l 1 , 5 kg g l e b y + 25 mg ZnO/kg g l e b y 4 5 , 0 1 , 5 kg o f s o i l + 25 ng ZnO/kg o f s o i l 1 , 5 kg g l e b y ♦ 50 ng ZnO/kg g l e b y 4 7 , 8 1 , 5 kg o f s o i l + 50 mg ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y 100 mg ZnO/kg g l e b y 4 4 , 7 1 , 5 kg o f s o i l + 100 ng ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 200 ng ZnO/kg g l e b y 4 5 , 6 1 , 5 kg o f s o i l + 200 mg ZnO/kg o f s o i l 1 . 5 kg g l e b y ♦ 300 mg ZnO/kg g l e b y 4 7 , 0 1 , 5 kg o f s o i l + 300 ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 500 mg ZnO/kg g l e b y 4 2 , 6 1 , 5 kg o f e o i l + 500 mg ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 750 ng ZnO/kg g l e b y 2 6 , 6 1 ,5 kg o f s o i l + 750 n g ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 1000 mg ZnO/kg g l e b y 13*2 1*5 kg o f s o i l + 1000 mg ZnO/kg o f s o i l 1*5 kg g l e b y + 2000 ng ZnO/kg g l e b y 6 , 2 1*5 kg o f s o i l + 2000 n g ZnO/kg o f s o i l
do 27% u b y tk i celulozy. P rz y w yższych daw kach ZnO obserw ow ano za ham ow anie ro zk ładu celulozy; w glebie z dodatkiem 750 m g ZnO u b y tk i celulozy zm niejszyły się o 1/3, w glebie z daw ką 1000 m g o 2/3, po doda n iu zaś 2000 m g ZnO na 1 kg pow ietrznie suchej g leby obniżka ta była aż 6-k ro tn a w porów naniu z w yn ik am i uzyskanym i w glebie bez dodatku cynku (tab. 3). M niejszy rozkład m ate rii organicznej w y stęp u je często na obszarach o b jęty ch działalnością przem ysłow ą, w w y n ik u k tó re j pow sta je skażenie gleb n ad m iern ą ilością m etali ciężkich, u jem n ie w p ływ ających na życie biologiczne gleb.
W N IO SK I
U zyskane w yniki pozw alają na w yciągnięcie n a stęp u jący ch wniosków:
1. M asa zb ieranych roślin była w iększa, gdy stosow ane daw ki cynku nie p rzek raczały 500 m g ZnO na 1 kg p ow ietrznie suchej gleby, n ato m iast w yraźnie m alała po zastosow aniu w yższych daw ek cynku. Stosow a ne daw ki cynku ( ^ 2000 m g na 1 kg gleby) nie w pływ ały na w schody jęczm ienia.
2. Na zaw artość cynku w tk an k ach roślin w yraźnie w pływ ały daw ki ZnO w prow adzone do gleby, p rzy czym w iększą k o n centrację tego p ier w iastk a stw ierdzono w korzeniach roślin (512— 2610 ppm), a m niejszą w liściach (110— 1502 ppm).
3. C ynk w m niejszych daw kach (25—500 m g ZnO) m iał k o rzy stn y w p ły w na rozwój m ikroorganizm ów celulolitycznych w glebie nato m iast w iększe jego daw ki aktyw ność tę ham ow ały.
S w ed . J. A gr. R esearch . 1974, 66, 220—223.
[3] H a r a T , S o n d a Y.: C om parison o f th e to x ic ity o f h ea v ry m eta ls to cabbage grow th. P la n t and S o il 51, 1979, 1, 127— 133.
[4] J o r d a n M. J.: E ffects o f zinc em issio n s and fire a ch estn u to a k w ood lan d . E co lo g y 56, 1975, 1, 78—91.
[5] K a b a t a - P e n d i a s A., P e n d i a s H.: P ie r w ia stk i śla d o w e w środ ow isk u b iologiczn ym . W yd aw n . geolog. W arszaw a 1979.
[6] K e i s l i n g T. C., L a u e r D. A., . W a l k e r M. E., H e n n i n g R. J.: V isual, tissu e, an d soil fak tors a sso cia ted w ith Zn to x ic ity of p ean u ts. A gron om y Journ, 69, 1977, 5, 765— 769.
[7] K n i g h t P. J.: Zinc d eficien cy in m u rsery g ro w n Pin u s r a d i a ta seed lin g s. N e w Z ealand J. For. Sei. 5, 1975, 3, 260—264.
[8] L o p e z P. L., G r a h a m E. R.: L abile pool and p la n t u p tak e of m icro n u trien ts. II. U p ta k e of Mn, Fe and Zn b y lad in s clo v er T r i t i c u m r e p e n s and its rela tio n to soil la b ile pools. S o il Sei. 515, 1973, 5, 380—389.
[9] О h к i K.: C ritical zinc le v e ls rela ted to e a rly grow th an d d ev elo p m en t o f d eterm in a te sob ean s. A gron om y Journ. 69, 1977, 969— 974.
[10] R a h i m i A., В u s s 1 e r W.: M akro- und M ik rosym p tom e den Z in k m an gels b ei h ö h eren P fla n zen . Z. P fla n zen er . B odenkd. 141, 178, 5. 567— 581.
[11] R o s e n J. A., P i k e C. S., G o l d e n M. L., F r e e d m a n J.: Z inc t o x ic ity in corn as a resu lt of a geo ch em ica l a n o m a ly . P la n t and S o il 50, 1978, 1, 151— 159.
[12] S a f a y a N. M. , G u p t a A. P.: D iffe r e n tia l su sc e p tib ility o f corn cu ltiv a rs to zinc d eficien cy. A gron om y Journ. 71, 1979, 1, 132— 136.
[13] T r i e r K. , B e r g m a n n W.: Zur D ia g n o zę des Z in k m an gels b e i la n d w ir t sc h a ftlic h e n K u ltu rp flan zen . A rch. f. A ck er P flb a u . 18, 1974, 1, 53— 63.
[14] T r i e r K., B e r g m a n n W.: E rgeb n isse zur w e c h se ls e itig e n B e e in flü ssu n g der Z in k - and P h osp h orsäu reern äh ru n g v o n M ais (Zea m a y s L.). A rch. f. A ck er
P flb a u . 18, 1974, 1, 65—75.
[15] W h i t e M. C., D e с к e r A. M., C h a n e y R. L.: D iffe r e n tia l c u lliv a r to lera n ce in soyb ean to p h y to to x ic le v e ls of so il Zn. I. R an ge o f cu ltiv a r r e sp o n se. A gron om y Journ. 71, 1979, 1, 121— 126.
[16] W h i t e М. С., С h a n e y R. L., D e с к e r A . M.: A gron om y J o u m . 71, 1979, 1, 126— 131. 4. КУДУК ВЛИЯНИЕ ЦИНКА НА НАЧАЛЬНЫЕ ФАЗЫ РОСТА ЯЧМ ЕНЯ Кафедра ботаники и физиологии растений Сельскохозяйственной академии во Вроцлаве Р е з ю м е В лабораторном опыте исследовали влияние цинка прибавленного в количествах: О, 25, 50, 100, 200, 300, 500, 750, 1000 и 2000 мг Zn 0 на 1 кг почвы на начальные фазы роста ячменя возделываемого в 5-недельный период в сосудах на содержание цинка в листьях
и корнях, а также на активность целлюлолитических микроорганизмов в почве легкого механического состава (легкая супесь). Полученные результаты показали влияние прибавленного к почве цикна так на рост растений как и на накапливание этого элемента в растительных тканях. Цинк в дозах до 300 мг ZnO на 1 кг почвы оказывал, как правило, благоприятное влияние на растения, ко торые были выше и достигали высшего веса. Более высокие дозы цинка приводили к сни жению этих величин. Химический анализ показал, что содержание цинка в растениях зависит заметно от содержания этого элемента в почве. Поэтому его самые малые количества были в растениях возделываемых без его (110 рртв листьях и 512 рртв корнях), тогда как каждая высшая доза ZnO прибавленная к почве повышала его накапливание в листьях (186-1502 ррт) т корнях (625-2610 ррш Zn). С. K U D U K
THE ZINC EFFECT ON IN IT IA L GROW TH P H A S E S OF BA R L EY D ep a rtm en t of B o ta n y and P la n t P h y sio lo g y ,
A g ricu ltu ra l U n iv e r sity of W rocław
S u m m a r y
The effect of zinc added to so il in th e am ou n ts of 0, 25, 50, 100, 200, 300, 500, 750, 1000 and 2000 m g o f ZnO per 1 k g o f so il on in itia l g ro w th ph ases of b a rley c u ltiv a te d in p ots in th e 5 -w eek period, on th e zinc c o n ten t in le a v e s an d roots and on th e c e llu lo ly tic m icro flo ra a c tiv ity in lig h t so il (lig h t loam y sand) w a s in v e stig a te d in the lab oratory ex p erim en t.
T he resu lts ob tain ed p roved th e e ffe c t of th e ad d ed zinc on both grow th and Zn a ccu m u la tio n in p lan t tissu es. Zinc ad d ed in th e a m ou n ts up to 300 m g ZnO per 1 kg of soil affected , on the w h ole, favo u rab ly th e grow th of plants, w h ich w er e ta ll and reach ed greater m ass. H igh er zinc am o u n ts in soil led to a d ecrease o f th e a b o v e valu es.
T h e ch em ica l a n a ly sis h as p roved th a t th e zinc co n ten t in p lan ts dep en d s d is tin c tly on the a m ou n t of th is m eta l in soil. Thus th e lea st zinc am ou n ts w ere in p lan ts c u ltiv a te d w ith o u t its a d d ition (110 ppm in le a v e s an d 512 pp m in roots), w h erea s each h igh er zinc am o u n t ad d ed to so il in crea sed th e zinc a ccu m u la tio n in le a v e s (186— 1502 ppm ) and roots (625—2610 p p m of Zn).
D r C z e s ła w K u d u k
K a t e d r a B o t a n i k i i F iz j o l o g i i R o ś li n A R W r o c l a w , C y b u l s k i e g o 32
