OPIS DOŚWIADCZENIA I METODYKA BADAŃ WPŁYW MIEDZI NA JĘCZMIEŃ ROSNĄCY NA GLEBIE O SKŁADZIE GLINY LEKKIEJ

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 1996. z. 434

WPŁYW MIEDZI NA JĘCZMIEŃ ROSNĄCY NA GLEBIE O SKŁADZIE GLINY LEKKIEJ

Czesław Kuduk

Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin, Akademia Rolnicza we Wrocławiu

WSTĘP

Miedź należy

do tych metali

ciężkich,

które w

małych ilościach są niezbędne żywym

organizmom do ich normalnego wzrostu i rozwoju [6]. Dlatego

też

tak niedobór jak i nadmiar tego metalu jest dla

roślin

szkodliwy;

zwiększona zawartość

miedzi w glebie prowadzi do nadmiernego gromadzenia

się

Cu w tkankach

roślin

[2, 3, 4, 5, 7, 8, 12] .

Istotną

przy tym

rolę odgrywają właściwości

gleby. Znaczna

zawartość części

splawialnych, substancji organicznej oraz odpowiednio wysokie pH,

zmniejszają rozpuszczalność

miedzi, przez co staje

się

ona mniej

dostępna

dla

roślin

[l, 4, 6].

Celem przeprowadzonego

doświadczenia

mikropoletkowego

było określenie wpływu

miedzi dodanej w

różnych

dawkach do gleby na wzrost, rozwój i plonowanie

roślin,

oraz na

kumulację

Cu i Fe w ziarnie,

źdźbłach

i korzeniach

jęczmienia

jarego.

OPIS DOŚWIADCZENIA I METODYKA BADAŃ

Doświadczenie

przeprowadzono w RZD Piastów

k. Wrocławia

na glebie o

składzie

gliny lekkiej (C- 1,5%; ~H w KCI = 7,2) . Po spulchnieniu gleby i wytyczeniu mikropoletek o powierzchni 1 m wprowadzono

miedź

(CuSO

4

*5 H

2

0) w dawkach: O;

2.5; 5; 10; 25; 37.5; 50 i 75 g Cu/m

^2. Doświadczenie założono metodą

losowanych bloków

v,;

czterech powtórzeniach. Tak przygotowane poletka obsiano w dniu 15 kwietnia

jęczmieniem

jarym

(Hordeum sativum Jess.)

odmiany

Kristal,

w

ilości odpowiadającej

250 kg/ha. Po zbiorze

roślin

w dniu 10 sierpnia 1988

r.

pomierzono

długość źdźbeł, kłosów

i korzeni oraz oznaczono

masę roślin

i

masę

1000 ziarn. W

ziarnie,

źdźbłach

(z

podziałem

na

część górną

-

dokłosie,

i

część przyziemną) i

w

korzeniach

jęczmienia,

po ich zmineralizowaniu w mieszaninie kwasów HNO

3

i

HC1O

4,

oznaczono

zawartość

miedzi i

żelaza

-

posługując się metodą

adsorpcyjnej

spektrometrii i

używając

spektrometru

AAS-3.

W glebie oznaczono

miedź przyswajalną metodą

Westerhoffa, oraz odczyn gleby w H

2

O i w 1 M KCl. Uzyskane

wyniki poddano analizie wariancji przy poziomie

istotności

P=0,05.

124 CZ.KUDUK

WYNIKI

BADAŃ

Zastosowane tu dawki miedzi

miały

na ogól

mały wpływ

na wzrost i plonowanie

jęczmienia. Wyjątek stanowiły

korzenie; ich wzrost na

długość był

hamowany kolejnymi dawkami tego metalu. Korzystny

był wpływ

miedzi w dawkach od 2,5 do 25 g na przyrost

całkowitej masy roślin (16-18%). Z kolei po dodaniu 75 g Cu na nl

nastąpiło wyraźne obniżenie wartości

badanych

wskaźników

wzrostu

jęczmienia

(tab.

1).

Tabela 1. Wskaźniki wzrostu jęczmienia

Table I. Grmvth indices of harley

Mikropoletka z CuSO4 Długość, cm Cu w g/m² _I Lenght, cm

Masa roślin I Masa 1 OOO ziaren Mass of plants ^I Weight of 1000

I I

Microplots with CuSO4 ~ pęd

i

korz. -;- kłos ~ g/ni2

T

^grains

Cu of g/m^{2 I} _I shoot ^I _I roots ^I _I ear ^I _I ^I _I

o

59,8 16,0 21,5 985,5 40,4

2,5 58,8 15,8 21,2 1147,8 39,8

5,0 60,5 15,2 21.2 1162,5 39,7

10,0 59,7 14,6 21,1 1102,0 40,5

25,0 57,2 12,8 21,2 1105,0 41,4

37,5 57,7 12,0 21,0 998,0 39,2

50,0 57,8 11,5 19.7 990,5 39,0

75,0 54,7 8,2 19,5 823,0 36,2

NIR-LSD-P=0,05 1,8 1,2

LI

^{10[,7 3,l}

Tabela 2. Zawartość miedzi w roślinach jęczmienia

Table2. Copper content in harley plants

Mikopoletka z CuSO4 1 Cuw mg/kg s.m. roślin

Cu g/m² ~ - - - T -mg_ Cu/kg o~.m. ofplants , - - - - Microplots with CuSO4 1 ziarno I źdźbło A* 1 źdźbło B* 1 korzenie

Cu of g/m^{2 1} gram ^I straw A* ¹ straw B

*

¹ roots

O 4,5 5,1 5,1 17,8

2,5 4,5 5,1 5,1 35,8

5,0 4,6 5, 1 5,9 63,8

10,0 4,6 5,3 6, 1 87,2

25,0 4,8 5,9 10,9 142,7

37,5 5,1 5,9 14,3 171,3

50,0 5, 1 5,9 17,2 273,6

75,0 5,3 6,3 23,5 338,1

NIR-LSD-P=0,05 1 0,25 0,28 1,82 37,4

źdźbło A* -część górna - straw A*- upper part; źdźbło B* -część dolna -straw B* - !ower part

Nawożenie miedzią powodowało

wzrost tego metalu w tkankach

roślin, jednakże

w

różnym

stopniu w poszczególnych jego organach. I tak w ziarnie przyrost ten

był

najmniejszy: 4,5 mg Cu na kg s. m.

zawierały rośliny

z poletek nie

nawożonych, zaś

po

najwyższej

dawce miedzi

zawartość

Cu w ziarnie

wzrosła

do 5,3 mg. W niewielkim

stopniu

wzrosła również ilość

miedzi w górnej

części źdźbła,

czyli w

dokłosiu

(od 5,1 -

WPLYW MIEDZI NA JĘCZMIEŃ ROSNĄCY NA GLEBIE ... 125

6,3 mg Cu), natomiast

już

2-3. krotnie

więcej

tego metalu stwierdzono w przyziemnej

części źdźbła.

Zdecydowanie

najwięcej

miedzi

zawierały

korzenie;

każda

kolejna dawka Cu wprowadzona do gleby

powodowała

bardzo

wyraźną

jego

kumulację.

Przykładowo

w

glebie bez dodatku CuSO₄

korzenie

zawierały

17,8 mg Cu; po malej dawce miedzi (2

,5 g/m²)

jego

zawartość wzrosła do 35,8

mg a po

najwyższej dawce -

74 g Cu/n/ korzenie zgromadziły 338,l mg Cu na kg s. m.

Powyższe

dane

dowodzą, że

w

miarę

wzrostu

stężenia

miedzi w glebie poszerza

się stosunek Cu zawartej w korzeniach do jej ilości w ziarnie czy słomie

(tab.

2).

Dane

dotyczące zawartości żelaza

w

roślinach jęczmienia wskazują

na istnienie

wyraźnego

antagonizmu

pomiędzy

Cu

a

Fe. Mianowicie

wzrostowi stężenia

miedzi w ziarnie,

źdźbłach

czy korzeniach

roślin odpowiadał

spadek

zawartości żelaza.

I tak ziarno

jęczmienia,

pod który nie stosowano dodatku miedzi,

zawierało

42,2 mg Fe,

zaś

w ziarnie roślin nawożonych

tym mikroelementem

zawartość żelaza zmalała

do 28

,4mg.

Źdźbła jęczmienia zawierały

kilkakrotnie

więcej żelaza niż ziarno. Wystąpiły

przy tym

znaczące różnice dotyczące zawartości

tego metalu w górnych i dolnych

częściach pędu;

dwu-trzykrotnie

więcej żelaza

stwierdzono w przyziemnej

części źdźbła:

wzrostowi

stężenia

miedzi towarzyszy! spadek

wartości żelaza. Pośród

analizowanych

części roślin zdecydowanie najwyższa zawartość żelaza

kumulowana

była w korzeniach jęczmienia;

tu

także wzrostowi

dawki miedzi

w glebie, a co za tym

idzie i w korzeniach,

odpowiadał

spadek

zawartości

Fe (tab. 3).

Gleba

użyta

w tym

doświadczeniu charakteryzowała się niską zasobnością miedź rozpuszczalną,

tj. 1,8 mg Cu.

Każdy

dodatek siarczanu miedziowego

powodował

w glebie

wzrost

tej formy miedzi oraz spadek

wartości

jej odczynu (tab. 4).

Tabela 3. Zawartość żelaza w roślinach jęczmienia

Table 3. Iron content in barley plants

Mikopoletka z CuSO4

Cu g/m² Microplots with CuSO4

Cu of

g/m

²

o

2,5 5,0 10,0 25,0 37,5 50,0 75,0 NIR-LSD-P=0,05

1 Fe w mg/kg s.m. roślin

~ - - - , - ms Fe/ks_ o~.m. oJy1ants ,---

1 ziamo , źdźbło A* , źdźbło B

*

¹ korzenie : gra in : straw A* : straw B * : roots

42,2 108,6 249,9 2278,5

42,2 105,6 256,8 2268,0

39,7 99,7 257,6 2178,4

33,8 85,3 244,2 2154,6

29,3 82,5 241,5 2163,0

28,4 84,4 199,0 2110,5

28,4 68,9 201,6 2093,0

28,4 67,9 145,6 1942,5

3,8 8,8 18,4 124,0

źdźbło A* -część górna -straw A* - upper part; źdźbło B* -część dolna -straw B* - !ower part

DYSKUSJA WYNIKÓW

Przeprowadzone na glinie lekkiej

doświadczenie wykazało

na

ogół małą wrażliwość rośliny

testowej na wysokie dawki miedzi; dopiero

najwyższa

jego

126 CZ. KUDUK

zawartość miała wyraźnie

ujemny

wpływ

na

ilość

i

jakość

plonów

jęczmienia. Również

badania innych autorów

dowodzą. że

na glebach

zwięzłych.

o wysokim pH i zasobnych w

substancję organiczną

i

części

ilaste rzadko

\")'Stępują

szkody

wywołane

nadmiarem miedzi czy innych pienviastków

śladowych

[I

,

3]. Prezentowane tu wyniki

wskazują

na

wyraźną zależność pomiędzy stężeniem

miedzi w

podłożu

i w

roślinie; najwięcej

tego metalu

zatrzymywały

korzenie, mniej

przedostawało się do

wegetatywnych

części

nadziemnych i najmniej do ziarna;

istotną

bowiem

barierą

w transporcie miedzi z korzeni do

pędów

jest endoderma. Z kolei

zawartość

miedzi w ziarnie jest zakodowana genetycznie i trudniej ulega zmianom,

niż

ma to miejsce w innych organach

roślin.

Podobne wyniki

można znaleźć

w odpowiedniej literaturze z tego

zakresu [2-10,

12].

Wzrostowi

stężenia

miedzi

w

tkankach

roślin jęczmienia towarzyszył

spadek

zawartości żelaza.

Na fakt istnienia antagonizmu

między

tymi metalami

zwracają uwagę również inni

badacze (6

, 8,

10)

.

Tabela 4. Miedź przyswajalna oraz odczyn gleby Table4.Available copper and reaction of soi!

1 Cu mg/kg gleby pH

I

Mikroploetka z CuSO4

Cu w g/1112 Microplots with CuSO4

Cu of m²

~---~---.--- - ----

1 Cu of mg/kg of soi! 1 H2O 1 KC!

o

2,5 5,0 10,0 25,0 37,5 50,0 75,0 NIR-LSD-P=0,05

I I I

I

1,8 7,82

5,1 7,80

10,2 7,82

23,2 7,80

74,5 7,78

116,4 7,72

202,2 7,62

238,0 7,45

12,3 0,10

WNIOSKI

7,25 7,25 7,25 7,25 7.25 7,20 7.18 7.10 0.08

1.

Najwyraźniej

na

miedź

w glebie

reagowały

korzenie

jęczmienia, gdyż każda

dawka Cu

hamowała

ich wzrost na

długość.

2.

Rosnące

dawki miedzi w glebie

wzmagały kumulację

tego metalu w tkankach

roślin, głównie

w korzeniach, w mniejszym stopniu w

źdźbłach

i w najmniejszym w ziarnie.

3. Wzrostowi

zawartości miedzi

w

roślinach towarzyszył

spadek

ilości żelaza,

co

świadczy

o antagonizmie

między

tymi pienviastkami.

4. Siarczan miedziowy wprowadzony do gleby

wpływał

na wzrost

zawartości

rozpuszczalnych form Cu oraz

powodował

spadek

wartości

pH.

LITERATURA

1. Feige W.( 1977). Physiologische Aktivitat einiger Spurenelements im Abwasserschlamm unter Standartverhaltnissen Nordwestdentschlands. Landw. Forsch. 30, 2, 112-118.

WPL YW MIEDZI NA JĘCZMIEŃ ROSNĄCY NA GLEBIE ... 127

2. Godach E .. Gambuś F.( 1988). Wpływ miedzi i cynku na pobieranie K, Na, Mg i Ca przez życicę wielokwiatową (Lolium multiflomm Lam.). Rocz. Glcbozn. 39, 3, 251-255.

3. Graham R.D.(1980).Thc distribution of coppcr and soluble carbohydrates in wheat plants grown at high and low levels of coppcr supply. Z. Pflanz. Bodenkd. 143, 2, 161-169.

4. Habent H. Gupta S .. Zobrist U.(1986). Eint1uss antropogencn Kupfcr auf Baden und Pt1anzcn.Biulletin Bodenkd. Gesellschaft der Schweiz. I O, 51-60.

5. Jarvis S.C.( 1978 ). Coppcr uptake and accumulation by perennial ryegrass grown in soil and solution culture.J. Sc. Food. Agricult. 29, I, 12-18.

6. Kabata-Pcndius A., Pendias H.(1993). Biogeochemia pierwiastków śldowych. PWN Warszawa.

7. Kuduk C.( 1987). Reakcja pszenicy na siarczan miedzi w zależności od wielkości jego dawki.

Rocz. Glcbozn. 38, 2, 143-149.

8. Kuduk C.( 1994). Wpływ miedzi na pszenicę rosnącą na glinie lekkiej. Zesz. Nauk. AR Wrocław,

253. Rol. 6 I, 23-31.

9. Lisner H. i in.( 1975). Kupferaufnshme und Proteinsynthese bei Sommerweizen im Verlauf der Vegetutionperiode. Z. Ptlanzen. Bodenkd. I, 25-32.

IO. Mathur S.P., Belanger A.(1984). The intluence of variations in soil cqpper on the yield and nutrition of soinach grown in microplots on two organie soils. Soi I Sci. Plant Anal. 15, 6, 695- 706.

11. Morot'! H., Gembarzewski H., Andruszczak E.( 1992). Zawartość miedzi w ziarnie zbóż w Polsce. Rocz. Glebozn. 43. 1/2, 71-78.

12. Piotrowska M., Dudka S., Bolibrzuch E.(1992). Wpływ zróżnicowanych dawek metali

śladowych na plon oraz na zawartość tych pienviastków w kukurydzy (Zea mays L.). Część IL Miedź i ołów. Arch. Ochr. Środ. 2, 145-152.

STRESZCZENIE

W doświadczeniu mikropoletkowym badano wpływ siarczanu miedziowego wprowadzonego do gleby ( glina lekka) w dawkach: O; 2,5; 5; IO; 25; 37,5; 50 i 75 g/m^2, na wzrost i plonowanie roślin oraz na kumulację Cu i Fe w ziarnie, słomie i korzeniach. Mikropoletka o powierzchni lm² obsiano ( 15.04)

jęczmieniem jarym odmiany Kristal, w ilości odpowiadającej 250 kg/ha. Zbioru roślin dokonano I0.08.1988r.

Wysokie dawki miedzi miały wpływ na kumulację Cu w różnych organach roślin, przy czym

najwięcej tego metalu gromadziły korzenie, mniej źdźbła i najmniej ziarno.

Wysokim zawartościom miedzi w roślinach odpowiada! spadek ilości żelaza.

Wzrostowi stężenia miedzi w glebie towarzyszył wzrost zawartości rozpuszczalnych form tego metalu.

EFFECT OF COPPER ON BARLEY GROWING IN A LIGHT LOAM

Czesław Kuduk

Department ofBotany and Plant Physiology, Agricultural University of Wrocław

Summary

The effect of addition of copper sulphate to cohesivc soil ( light loam ) in the doses: O; 2,5; 5; I O;

25; 37,5; 50 and 75 g /ni2, on the growth and yielding ofplants, Cu and Fe accumulation in grain, straw and roots of harley was investigated in the microplot experiments. The microplots of I m² in size were sown ( april 15 ) with spring harley Kristal cultivar in the amount corresponding to 250 kg/ha. The harverst was performed in IO August 1988.

128 CZ. KUDUK

High copper doses led also to accumulation of this element in plants, its highest amounts being accumulated in roots, less in shoots and on the lowest ones in grains.

High Cu concentrations in plants response of Fe decrease. Increase of soi! copper concentration affected simultaneous increse of soluble forms of this metal.

Dr inż. Czesław Kuduk

Akademia Rolnicza we Wrocławiu

Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin

ul. Cybulskiego 32 50-205 Wrocław