Zawartość selenu w różnych częściach lucerny i mniszka lekarskiego z plantacji lucernianych założonych na trzech typach gleb

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLVII NR 3/4 WARSZAWA 1996:239-245 K A T A R Z Y N A B O R O W S K A

Z A W A R T O ŚĆ SE L E N U W R Ó Ż N Y C H

C Z Ę ŚC IA C H L U C E R N Y I M N ISZ K A

L E K A R SK IEG O Z PLA N TA C JI L U C E R N IA N Y C H

Z A Ł O Ż O N Y C H N A TRZECH T Y P A C H G LEB

WSTĘP

R ola selenu w roślinach nie została do tej pory w pełni w yjaśniona, chociaż niektórzy b adacze sądzą, że pierw iastek ten bierze udział w p ew n y ch procesach m etabolicznych, zw ła szcz a u roślin k u m ulujących go w dużych ilościach [Kaba- ta-Pendias, P endias 1984]. N atom iast w m etabolizm ie człow ieka i zw ierząt selen, w cho d ząc y w skład peroksydazy glutationowej, m a zdolność redukcji nadtlenku w o d o ru i nadtlenków organicznych i w ten sposób chroni k o m ó rk ę przed ich szk o d liw y m działaniem [Rotruck i in. 1973]. Znaczenie selenu w roślinach należy w ięc oceniać pod kątem dietetycznym i paszow ym . P obieranie selenu p rzez rośliny zależy od wielu czynników , takich jak: gatunek rośliny, typ gleby, naw żenie, w arunki klim atyczne i zaw artość w glebie form selenu dostęp n y ch dla roślin [G issel-N ielsen i in. 1984]. L ucerna siew na (Mediccigo sativa) - j e d n a z n ajce n ­ niejszych roślin pasz o w y ch - jest rośliną o w ysokich w y m a g a n ia c h glebow ych. W regionie P o m o rza i K ujaw warunki takie spełniają czarne ziem ie, gleby b runa tne i płowe.

N iniejsza praca je s t kontynuacją rozpoczętych wcześniej badań [B orow ska 1994] i dotyczy roz m ie sz cze nia selenu w roślinach lucerny siewnej (Mediccigo

sativa) oraz m n iszk a lekarskiego (Taraxacum officinale) na tle zaw artości tego

p ierw ia stka w p rz y p o w ierz ch n io w y ch p oziom ach gleb w trzecim roku u ż y t k o w a ­ nia plantacji lucernianych.

M ATERIAŁ I METODY

Próbki g leb o w e i roślinne zostały pobrane z 5 lucernisk w trzecim roku u ż y tk o w a n ia plantacji (w iosną 1993 r.) przed kw itnieniem lucerny i na pocz ątku k w itnienia m n is zk a lekarskiego. P lantacje lucerny zostały założone na czarnych

2 4 0 К. B o ro w ska

ziem iach w łaśc iw ych i zbrunatniałych (W ierzchosław ice, Osięciny), glebach brunatnych w łaściw ych (K aczkow o) oraz p łow ych (S o b ieju ch y , W itosław ). P r ó b ­ ki gleb o w e pobierano z trzech punktów , z każdej plantacji lucernianej. N astępnie łącz ono je w próby zbiorcze, w których w yk o n a n o analizy chem iczne. Próbki roślin pobrano z tych sam ych punktów , ja k ie w yznacz o n o dla p o bra nia próbek glebow ych. Z eb ran e rośliny um yto pod bieżącą wodą, a następnie płukano 2-krot- nie w H 0O destylow anej, po czym oddzielano poszczególne części roślin. Z a w a r ­ tość selenu ozna czono w próbkach zbiorczych z 20 roślin, z każdego punktu.

Z aw arto ść selenu ogółem w próbkach gleb i roślin o znaczono spektrofluory- m e try c zn ą m etodą W a tk in so n a [1966] z użyciem 2,3-diam inonaftalcnu ja k o o d ­ czy n n ik a kom plek su jące g o selen na spektrofluorym etrze firmy A m in c o -B o w m a n . O z n acz en ia w y k ona no w dw óch pow tórzeniach. Do oznaczenia p o d staw o w y c h w łaściw ości gleb zastosow ano m etody rutynowe.

OMÓWIENIE W YNIKÓW I DYSK USJA

U z y sk a n e wyniki wskazują, że poziom y próchniczne Ap badanych czarnych ziem odzn a cza ją się m ałym zróżnicow aniem pod w zględem zawartości próchnicy, frakcji spławialnej i koloidalnej oraz wartości odczynu (tab. 1). Co sic tyczy badanych param etrów , to gleby brunatne oraz płow e w yraźnie różniły się od czarnych ziem. W cześniej p odobne wyniki uzyskali Cieśla i in. [1994]. R o z p a try ­ w a n e gleby charakteryzow ały się p o dobnym pochodz eniem g eologicznym , gdyż w y tw o rz o n e są z glin zw ałow ych m oreny dennej zlodow a cenia bałtyckiego sta- diału pozn a ń sk ie g o [Cieśla 1968].

Z aw arto ść selenu ogółem w próbkach czarnych ziem w p oziom ie próchnicz- nym Ap w ynosiła średnio 0,137 m g/kg, natom iast w poziom ie A - 0,144 m g/kg. W glebach brunatnych i p łow ych średnie wartości selenu kształtowały się o d p o ­ w iednio - w p oziom ie A p 0,081 i 0,128 m g/kg oraz w p oziom ie A 0.079 i 0,041 m g/kg. Z przeprow adzonej analizy korelacji m iędzy zaw artością selenu ogółem w b adanych glebach a podstaw o w y m i ich w łaściw ościam i wynika, że zaw artość selenu ogółem w pozio m ie A była skorelow ana z zaw artością frakcji koloidalnej (0,756**) oraz spławialnej (0,807**). W y s o c e istotną korelację stw ierdzono ró w n ie ż m iędzy zaw artością selenu ogółem w p oziom ie A a zaw artością p ró c h ­ nicy (0,878**) oraz odcz ynem m ierz onym w H^O (0,950**).

W e w cześniejszych badaniach [B orow ska i fn. 1993, B o ro w sk a 1994] stw ier­ dzono, że zaró w n o czarne ziemie, ja k i gleby brunatne oraz p łow e zawierały średnio 0 , 1 - 0 ,2 mg Se/kg i zaliczono je do średniej klasy zasobności pod w z g lę ­ dem zaw artości tego pierw iastka. W glebach tych w yk a zan o zależność m iędzy selenem ogółem a zaw artością materii organicznej. P o d o b n ą zależność uzyskali W u i L ag [1988], H am dy i G issel-N ielsen [1976] oraz T hornton i in. [1983]. N a tom iast Zabłocki [1994] rów nież w czarnych ziem iach, glebach brunatnych i pło w y ch okolic S zczecina stwierdził istotną zależność m iędzy zaw artością selenu ogó łem a zaw artością frakcji spławialnej i koloidalnej.

A naliza korelacji uzyskanych w yników zawartości selenu ogó łem w glebach oraz zaw artości tego pierw iastka w liściach, łodygach i korzeniach roślin w y k a ­ zała, że zaw artość selenu ogółem , średnio w obu badanych p o zio m ac h gleb brunatnych i p łow ych była istotnie skorelow ana z je g o zaw artością w n a d z ie ­ m n y ch częściach m niszka lekarskiego (0,587*). W czarnych ziem iach natom iast

Z a w a rto ść selenu w lucernie i m niszku

241

T A B E L A 1. Zawa rtość selen u o g ó ł e m i p o d s ta w o w e w ła ś c i w o ś c i gleb T A B L E !. T he total selenium content and basic soil properties

P o z io m n S c o g ó łe m Próchnica pH % frakcj i g leb o w e j Hori- sa m ples Total Se Hum us % o f soi:I fractions [n zon N o [mg/kg] [%] H 20 KC1 < 0 , 0 0 2 < 0 , 0 2 Czarne z ie m ie A p 8 0 , 1 0 3 - 0 , 1 5 3 1 , 9 5 -2 ,4 7 7 , 1 5 - 7 , 4 3 6 , 9 8 - 7 , 0 7 9 - 1 6 2 0 - 2 7 X 0 , 1 3 7 2,23 7,30 7,03 12,5 24 A 8 0 , 0 9 4 - 0 , 1 7 5 1 , 9 3 -2 ,6 7 7 , 1 0 - 7 , 4 2 6 , 7 0 - 7 , 0 7 1 3 - 1 7 2 1 - 3 1 X 0 ,1 4 4 2,29 7,2 9 6,9 0 14,3 26 G le by brunatne w ł a ś c i w e A p 2 0 , 0 7 5 - 0 , 0 8 8 1 ,2 9 -1 , 6 0 7 , 0 8 - 7 , 1 4 7 , 0 3 - 7 , 0 5 1 1 - 1 5 1 8 - 2 6 X 0,081 1,44 7 ,12 7,05 13 22 A 2 0 , 0 7 8 - 0 , 0 7 9 1 , 7 2 -2 , 1 2 7 , 2 1 - 7 , 4 2 7 , 0 3 - 7 , 0 5 1 0 - 1 4 1 7 - 2 4 X 0 , 0 7 9 1,92 7,33 7 , 0 5 12 21 G le by p ło w e Ap 8 0 , 0 7 8 - 0 , 2 0 7 0 , 7 6 -1 ,8 1 7 , 1 1 - 7 , 4 0 6 ,0 1 -7 , 0 1 6 - 8 1 3 - 1 9 X 0 , 1 2 8 1.36 7 ,2 2 6,59 7 16 A 8 0 , 0 3 6 - 0 , 0 5 3 0 . 1 4 - 0 , 4 0 7 , 3 1 - 7 , 4 6 5 , 9 7 - 6 , 6 6 5 - 1 8 1 3 - 2 7 X 0,041 0,27 7,38 6,49 10,3 19

zaw artość selenu ogółem w glebach (średnio w obu badanych p o z io m a c h ) była s k o re lo w an a z zaw artością selenu w korzeniach m niszka lekarskiego (0,608*) oraz z zaw artością selenu w liściach (0,595*) i łodygach (0,538*) lucerny. Z w artości u zy sk a n y ch w trzecim roku u żytkow a nia plantacji lucerny (rys. 1 ) m o żn a stwierdzić, że w ystąpiły różnice w zawartości selenu w roślinach lucerny i m n isz k a lekarskiego zebranych z czarnych ziem w p orów na niu do roślin z e b ra ­ nych z gleb brunatnych i płow ych. P otw ierdza to pogląd, że zaw artość selenu w roślinach o dzw ie rciedla poziom tego pierw iastka w glebach i w wielu p r z y p a d ­ kach j e s t s kore low ana z całkow itą je g o zawartością, je d n a k w p ływ z ró ż n ic o w a ­ nych c z y n n ik ó w gleb o w y c h i atm osferycznych m oże zacierać te p ra w idłow ości [K abata-Pendias, P endias 1993].

R o zm ieszc zen ie selenu w różnych częściach obu badanych g a tu n k ó w roślin prz e d sta w io n o na rysunku 2. Z aw artość selenu w lucernie, niezależnie o d typu gleby, m o ż n a u sze reg o w a ć w następujący sposób: liście > ło d y g a > korzeń, co po tw ierdz iło w cześniejsze dane na ten tem at [Arvy 1986, B o ro w sk a 1994]. W częściach nad z ie m n y ch m niszka lekarskiego zebranego z czarnych ziem oraz z gleb p ło w y ch zaw artość selenu była nieznacznie niższa w poró w n a n iu do je g o zaw artości w korzeniach. N atom iast w roślinach m n iszk a lekarskiego ze b ran y c h z gleb brunatnych zaw artość selenu w częściach n adz ie m nych p rz e w a ż a ła w stosunku do j e g o zawartości w korzeniach.

Ś rednia zaw artość selenu w lucernie zebranej w trzecim roku u ż y tk o w a n ia plantacji wynosiła 0,069 m g/kg. a więc była zbliżona do zawartości tego p ie rw ia ­ stka w' roślinach lucerny w pierw szym roku trw ania plantacji [B o ro w sk a 1994]. Z n a c z n ie niższe zawartości selenu (0 .0 2 2 -0 .0 5 7 mg/kg) w roślinach lucerny zebranej z okolic S zczecina stwierdził Zabłocki [ i 994]. Z badań K a baty-P endias, P e n d ia sa [1993] wynika, że mniszek lekarski jest rośliną selenolubną. Jego zn a czenie polega rów nież na tym, żc jako roślina pow sze ch n ie w y stęp u jąc a jest

с/.лгпс ziemie л r a r ? ’ ' sieb) Ьrun.'itne Р Г О 'Л Г; Vi.'IIS gleby pbw<* :ć.v

R Y S U N E K I . Za w a rto ś ć selenu w glebac h( śre dni o dla obu p o z io m ó w ) ora/, w roślinach lucerny si ewnej (M cd ic a y o sa liva ) i m n is zk a le ka rsk ie go ( T a ra xa cu m o fjiciu a lc) (ś re d­ nio dla b a d an y c h części roślin łącznie) w mg Se/kg s.m.

F I G U R E 1. The total s ele niu m content in soils (mean lor both horizo ns) and plants o f M c d ic a g n sa liv a and Taraxacum o fficin a le (m e a n for investigated parts o f plants) in mg Sc per kg o f d.m.

mg S e/te lpçema nscie alfalfa-Ieaves alfalfa-stern: lucerna korzeń alfalfà-roots mniszek cz.nadz. dandelion ■ aerial paijs mniszek korzeń dandelion roots czarne ziemie black earths gleby brunatne brown soils gleby plowe lessivé soils

R Y S U N E K 2. Z a w a rto ść selen u w liściach, ło d y g ach i k o rz e n ia ch lu cern y (Medicago sativa) o raz w c zę ściac h n a d ziem n y c h i k o rz e n ia ch m n isz k a lek arsk ieg o (Taraxacum offi­ cinale) w m g S e/kg s.m .

F IG U R E 2. T h e sele n iu m content in leav es, stem s and roots o f Medicago saliva and aerial p a ils and roots o f Taraxacum officinale in m g Se per kg o f d .m .

Z a w a rto ść se le n u w lu ce rn ie i m n is zk u 2 4 3

244 К. B o ro w ska

coraz częściej w y k o rz y s ty w an a dla zbadania stanu środow iska glebow ego, r ó w ­ nież pod w zg lę d em zanieczyszczeń m etalam i ciężkimi.

W NIOSKI

1. Z a w a rto ś ć selenu ogółem w badanych glebach kształtow ała się na dość niskim poziom ie. Średnio dla obu pozio m ó w (Ap i A) zaw artość tego pierw iastka w czarnych ziem iach w ynosiła 0,140 m g/kg, w glebach brunatnych - 0,080 m g/kg oraz w glebach p łow ych - 0,085 mg/kg. U w zględniając w szystkie próbki gleb stw ierdzono, że w poziom ie A zaw artość selenu skorelow ana była z zaw artością p róchnicy oraz frakcją ilastą i koloidalną.

2. S tw ierdzono, ze zaw artość selenu w lucernie w y stępow a ła na poziom ie p rz eciętn y m dla tej rośliny i w ynosiła średnio 0,069 mg/kg.

3. Z aw arto ść selenu ogółem w glebach, średnio w obu badanych poziom ach, sk o re lo w a n a była z zaw artością selenu w korzeniach m niszka lekarskiego oraz liściach i łodygach lucerny.

4. U z yska ne wyniki zawartości selenu w częściach n adz ie m nych i korzeniach m n iszk a lekarskiego (średnio 0,093 m g/kg) w ystępującego w łanie lucerny p o ­ tw ierdz ają zdolność m niszka do kumulacji tego pierwiastka.

LITERATURA

A R V Y M.D. 1986: Distribution o f selenium and sixteen elements in different parts o f Trifolium repens. Flam Soil 91. 1: 2 9 -36.

BO R O W SK A К. 1994: Selen w glebach i roślinach /. wybranych plantacji lucerny. Zesz. Probl. Posi. Nauk R o i 414: 5 7 -6 2 .

BO R O W SK A K„ MALCZYK P., KĘDZIA W. 1993: Zawartość selenu w glebach uprawnych i leśnych w ojewództwa bydgoskiego. Zesz. Nauk. Komitetu Człowiek i Środowisko PAN, 8: 3 3 -3 8 .

CIEŚLA W 1968: Geneza i właściwości gleb uprawnych, wytworzonych z gliny zwałowej na W yso czyźn ic Kujawskiej. Praca habilitacyjna. Rocz. WSR. Poznań 18: 1-60.

CIEŚLA W*. D Ą B K O W S K A -N A S K R Ę T H., DŁU GO SZ J.. ZALEWSKI W. 1994: Evaluation of microelements contents in arable soils o f Eastern Wielkopolska Lowland. Rocz. Glebozn. Suppl. 46: 7 9 - 8 4 .

GISSEL-NIELSEN G., GUPTA U.C., LAM A N D M., WESTERMARCK T. 1984: Selenium in soils and plants and its importance in livestock and human nutrition. Advances in Agro nomy 37. Acad Press: 3 9 7 -4 6 0 .

H A M D Y A.A., GISSEL-NIELSEN G. 1976: Relationship between soil factors and selenium content of Danish soils and plants. Riso Report No 349.

К А В АГ А - PE N DIA S A., PENDIAS H. 1984: Trace elements in soils and plants. CRC Press. Florida: 185-191 .

K A B A T A -PE N D IA S A., PENDIAS H. 1993: Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN, Warsza­ wa.

RO TR UCK J.T., POPE A.L., GANT HER H.E., SW A N S O N A.B., HAFEM A N D.G., HOEKSTRA W.G. 1973: Selenium: Biochemical role as a component o f glutathione peroxidase. Science 179: 5 8 8 - 5 9 0 .

TH OR N T O N J.W., KLIMNIBURGH D.G., PULLEN G„ SMITH C.A. 1983: Geochemical aspects of selenium in British soils and implications to animal health. D. Hemphil. Trace substances in environment health. XVII, Columbia, Mo: 39 1 -3 9 8 .

W A T K IN S O N J.H. 1966: Fluoromctric determination o f selenium in biological material with 2,3-diami- nonaphtalene. Anal. C h em .3 8: 9 2 -9 7 .

Z a w a rto ść selenu w lucernie i m niszku 2 4 5 WU X., LAG J. 1988: Selenium in Norwegian farmland soils. A cta Agric. Scan. 38: 2 7 1 -2 7 6 . ZABŁOCKI Z. 1994: Porównanie zawartości selenu w glebach, roślinach i odciekach drenarskich. Zesz.

Nauk. K om itetu C złow iek i Środow isko PA N , 8: 4 4 - 5 0 .

K. B O R O W SK A

THE CONTENT OF SELENIUM IN DIFFERENT PARTS

OF

A N D

FROM SELECTED ALFALFA PLANTATIONS LOCATED

ON THREE TYPES OF SOIL

D e p a r t m e n t o f S o il S c i e n c e , U n iv e r s it y o f T e c h n o l o g y and A gr icu ltu re in B y d g o s z c z

S U M M A R Y

T he content o f selenium in leaves, stems and roots o f Meclicago sativa and ov erg ro u n d parts and roots o f Taraxacum officinale, collected from black earth, luvisols and typical brown soils in the third year o f using the alfalfa plantations was determ ined. D eterm inations o f selenium were carried out with the fluorom e- tric m ethod o f W atkinson with the use o f the 2,3-diam inonaphtalene. T h e m ean content o f total selenium in soils was generally low in black earth - 0 .140 m g/kg, in luvisols - 0.085 m g/kg and in typical brown soils - 0.080 m g/kg and it was highly correlated with organic matters and loam y and clay fractions. T he total selenium content in soils was correlated with that in roots o f Taraxacum officinale and in leaves and stems o f M edicago sativa. T he content o f selenium in M ed ica g o

sativa appro ach e d the m ean level o f 0.069 mg/kg.

D r in i. K a ta rzy n a B o ro w sk a

K a te d r a G le b o z n a w s tw a , Z a k ła d B io ch em ii A k a d e m ia T ech n iczn o -R o ln icza u’ B y d g o szc zy 8 5 -0 2 9 B y d g o szc z, ul, B e rn a rd yń sk a 6