R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E , T . X X X I , N R 3/4, W A R S Z A W A 1980
c z e s ł a w Św i ę c i c k i
W P Ł Y W K A D M U N A P O B IE R A N IE S K Ł A D N IK Ó W P O K A R M O W Y C H P R Z E Z R O Ś L IN Y Z G L E B Y
Instytut G leboznaw stw a S G G W -A R w W arszaw ie
Rola kadmu w pobieraniu składników pokarmowych nie jest całko wicie wyjaśniona. Zdaniem wielu autorów rośliny wykazują znaczną tolerancję w stosunku do stężenia składników pokarmowych i m etali ciężkich, ale ich wzajem ne zależności nie są całkowicie wyjaśnione. Sprawa ta nie jest obojętna również dla zwierząt. W pracy tej badano pobieranie metali ciężkich przez rośliny zielne, głównie jednoliścienne: żyto i trawy, oraz częściowo dwuliścienne, w strefie zanieczyszczenia środowiska w zasięgu fabryki włókien sztucznych. W szczególności zwrócono uwagę na pobieranie N, P i S oraz m etali ciężkich, a także na ich wzajem ny stosunek w wym ienionych roślinach.
M A T E R IA Ł I M E T O D Y K A B A D A Ń
Badanie wykonano na terenie znajdującym się w promieniu 2 km T a b e l a ? Zawartość n iek tó rych m o ta li c i ę i k i c h w badanych glebach
Content o f some heavy m etale in the s o i l s i n v e s t ig a t e d
Nr p r o f i l u P r o f i l e N o . Głębokość Depth ш Cu Zn
I Fb I cr
j Cd Fe A l S kład mechanicznyM echanical com position
ppm %
1 Ap 0 ,1 0 -0 ,1 5 71 60 50 30 460,0 0,82 2,02 g lp - s i l t y loam
A 3 0 ,3 0 -0 ,4 0 42 92 60 60 430,0 3,82 2,96 p ł - s i l t B /C 0 ,5 5 -0 ,6 5 15 47 30 - 440,0 1,27 2,36 g lp - s i l t y loam
8 Ap 0 ,0 5 -0 ,1 5 34 29 40 30 10,0 0,90 1.17 peg - s l i g h t l y loamy sand /Б/ 0 ,3 0 -0 ,4 0 13 20 30 40 10,0 1,28 1,44 p g lp - s i l t y l i g h t loamy sand B/C 0 ,6 5 -0 ,7 5 11 12 20 40 0 ,0 1,02 1,70 psg - s l i g h t l y loamy sand D 0 ,9 0 -1 ,0 0 15 18 20 - 0 ,0 1,20 1,27 psg - s l i g h t l y loamy sand 10 Ap 0 ,0 5 -0 ,1 5 8 20 20 30 0 ,0 0,28 1,00 psg - s l i g h t l y loamy sand В 0 ,3 0 -0 ,4 0 20 17 30 20 0 ,0 0,30 1,00 psg - s l i g h t l y loamy sand С 1 ,0 0 -1 ,10 7 17 20 20 0 ,0 0,15 0,77 p i - lo o se sand
od fabryki włókien sztucznych. Stwierdzono w glebach miejscami znacz ną zawartość kadmu, bo do 460 ppm (tab. 1). W porównaniu z różnym i doniesieniami inw entaryzacyjnym i [2, 4] stanowi to ilość dotychczas nie spotykaną na terenie naszego kraju. Próbki roślin pobrano w lipcu 1976 r. i przeanalizowano na zawartość N, P, S i metali ciężkich. N a stępnie obliczono współczynniki korelacji poszczególnych pierwiastków dla roślin zawierających kadm i dla tych, które go nie zawierają.
Cu i Zn oznaczano metodą A S A na aparacie Perkin-Elmer-300, P — kolorym etrycznie z żółcienią wanadową, N - N 03 — elektrodą selektyw
ną na aparacie firm y Orion, Cd i Pb — po skompleksowaniu fazy orga nicznej, S — nefelom etrycznie po spopieleniu w 450°C, N — metodą Kjeldahla. Badania przeprowadzono w uprawnych glebach płowych, brunatnych, rdzawych i madach.
O M Ó W IE N IE W Y N IK Ó W
Największa zawartość kadmu (tab. 1) w wierzchnich poziomach or nych była w glebach płowych w ytw orzonych z glin pylastych (analizy wykonano 2 razy). M ady brunatne wytw orzone z piasków gliniastych zaw ierały go znacznie mniej, natomiast w glebach rdzawych w ytw orzo
nych z piasków słabo gliniastych kadmu nie stwierdzono. Ilość kadmu malała w profilu wraz z głębokością.
Zawartość Cu i Zn była zbliżona, co wystąpiło przypuszczalnie wsku tek im isji przem ysłow ej. W skazuje na to zawartość Cu w glebach pod danych im isji i nią dotkniętych [3]. M iedzi było najw ięcej w poziomach wierzchnich A p , natomiast Zn, Pb, Fe i A l w warstwie pyłow ej A 3, co w skazywałoby na wcześniejszą imisję. Potw ierdzają to współczynniki koncentracji: dla m iedzi od 4,73 do 1,14, dla Zn od 1,27 do 1,17, dla Pb od 1,67 do 1,0. Ilości oznaczanych m etali b yły znacznie w yższe niż w glebach nie znajdujących się pod w pływ em emisji przem ysłowej [2, 3]. W znacznym stopniu przemieścił się miejscami Cd. W zasadzie w szy stkie metale ciężkie b yły przemieszczone w głąb profilów. W warunkach skażenia środowiska trudno doszukiwać się zależności m iędzy ilością części ilastych i zawartością badanych metali, tym niemniej w glebach piaskowych słabo gliniastych widoczne jest intensywniejsze wym ywanie. Zależnością pobierania składników pokarmowych od zawartości metali •ciężkich zajm ow ali się liczni autorzy [1, 4, 5, 7, 8]. Stwierdzono na przykład, że wzrost stężenia Zn i Cu w pożywce ograniczał pobieranie Cd przez trawę. Natomiast dodatek Pb zwiększał pobranie kadmu przez trawę [5]. L a g e r w e r f f i B i e r s t d o r f [4] podają, że istnieje an tagonizm między cynkiem i kadmem przy pobieraniu przez rzodkiew kę. Natomiast w roślinach o znacznej zawartości kadmu nastąpiło zw ięk szenie molarnego stosunku w następującej kolejności: Cd/Zn > Cd/Cu > > Cd/Fe, co wskazywałoby, zdaniem autorów, na większe gromadzenie
Chemia gleby 283
żelaza i miedzi niż cynku w roślinach w warunkach znacznego pobiera nia kadmu.
Rośliny z grupy, która zawierała 'kadm, pobrały więcej poszczegól nych składników mineralnych w stosunku do suchej masy niż rośliny, które nie zaw ierały kadmu, co może być związane z obniżeniem się plonu biolnasy (tab. 2 i 3). Średnio można przyjąć, że stosunki molowe Cd do innych metali ciężkich ustaliły się dla roślin w następującym szeregu: Cd/Pb > Cd/Cu > Cd/Zn > Cd/Fe. W stosunku do mola kadmu zostały pobrane przez rośliny następujące ilości metali:
F e -T -4 5 3 > Z n -r -8 6 > C u -M 3 > P b -M «C d -^ l.
Natomiast te same rośliny pobrały średnio N-i-23, P -M ,4 , S-r-1. W y stąpiły znaczne zawartości azotu w niem otylkow ych (do 3,31%) oraz małe różnice m iędzy P i S. Średnio szereg pobrania ilości metali cięż kich w stosunku do ołowiu, którego rośliny pobrały również tak, jak w warunkach obecności kadmu, c z y li najmniej, przedstawia się w mo lach następująco:
Fe-^192>Zn-T-53>Cu-T-9>Pb-r-l a dla m akroelem entów
N - ^ 2 0 > P - M ,6 > S - M
Przedstawione średnie szeregów nie wyjaśniają jednak całkowicie roli kadmu w pobieraniu poszczególnych elementów. W celu wyjaśnienia współdziałania lub przeciwdziałania różnych badanych elem entów skła dowych biomasy obliczono współczynniki korelacji pobierania tych składników przez poszczególne rośliny (tab. 4 i 5). N ależy zaznaczyć, że rośliny zostały zebrane w jednym czasie, tj. na początku lipca, i w e getow ały w jednakowych warunkach atmosferycznych [7].
Jeśli kadm nie występował w roślinach, najczęściej istotną korelację stwierdzano m iędzy miedzią i wszystkim i elementami, z w yjątkiem oło wiu. Cynk korelował istotnie tylko z miedzią, podobnie żelazo. Dodat nia korelacja wystąpiła m iędzy makroelementami: N ogółem i P oraz S, N - N 03 i P.
W przypadku obecności kadmu liczba skorelowanych przypadków w badanych roślinach zm niejszyła się 2,5 raza. M iedź korelowała tylko z azotem, natomiast Zn z Fe i Pb oraz azot z fosforem. Kadm nie ko relow ał istotnie z żadnym z pierwiastków bezpośrednio, natomiast sprzy jał pośrednio pobieraniu Fe i Zn w obecności Pb. W ystąpił pewien w p ływ kadmu na stymulujące działanie miedzi w stosunku do fosforu i siarki oraz tendencja do pobierania żelaza i cynku, ale nieistotna. W wyniku takich stosunków zostają zakłócone procesy wzrostu. N ie tylko zmianowanie i nawożenie [6], które mają w p ływ na pobieranie skład ników pokarmowych, ale również zawartość m etali ciężkich, a w
szcze-Pow ierzchnie i użytkowanie gruntów oraz odpływy roczne w m^/ha ze z le w n i B a rtą g w la t a c h h y d ro lo gicz n y ch 1974/75 - 1977/78
Area and u t i l i z a t i o n o f s o i l s and annu al o u tflo w in m^/ha from the B a rtą g catchment a r e a in h y d r o l o g ic a l y e a rs 1974/75 - 1977/78 Nazwa - S p e c ific a t io n P ow ierzchnia w ha G leb a i użytkowanie Odpływy w la t a c h h y d ro lo g ic z n y c h O u tflo w s in h y d r o l o g ic a l y e a rs 1974/75-Area in ha . S o i l and i t s u t i l i z a t i o n 1974/75 1975/76 1976/77 1977/78 1977/78 D z i a ł d re n arsk i Drainage s e c to r
8 ,0 G leby c i ę ż k i e . Grunty orne i u ż y t k i z ie lo n e
Heavy s o i l s . A r a b le lan d s and g r a s s la n d s 1233 - 1015 2092 1447 D z i a ł d re n a r s k i
D rainege se c to r
6,6 G leby c ię ż k i e . Grunty orne i u ż y t k i z ie lo n e
Heavy s o i l s . A ra b le lan d s and g ra s s la n d s 2749 483 1985 3718 2234 D z ia ł d re n a r s k i
Drainage s e c to r
2,0 G leby c ię ż k i e . Grunty orne i u ży t k i z ie lo n e
Heavy s o i l s . A ra b le la n d s and g ra s s la n d s - 901 1782 1342 D z ia ł d re n a rs k i
D rainage se c to r 3,9
G leby c ię ż k i e . Grunty orne i u ż y tk i z ie lo n e
Heavy s o i l s . A ra b le lan d s sind g ra s s la n d s 1314
726 930 1772 1186
D z ia ł d re n arsk i D rainage se c to r
11,2 G leby c ię ż k i e . Grunty orne i u ży tk i z ie lo n e Heavy s o i l s . A r a b le lan d s and g ra s s la n d s
1252 463 900 1780 1099 D z ia ł d re n a rs k i D rainage s e c to r 15,3 G leby le k k i e . U ży tk i z ie lo n e L ig h t s o i l s . G ra s s la n d s 1741 218 663 1463 1021 D z ia ł d re n arsk i Drainage s e c to r
4,7 G leby le k k i e . Grunty orne L ig h t s o i l s . A ra b le lands 2421 725 1306 2362 1704 D z ia ł d re n arsk i Drainage se c to r 8 ,0 C-leby le k k ie . G r u n t y orne L ig h t s o i l s . A ra b le lan ds 2671 842 1257 2395 1791 Rów dopływowy Leading in dutch
72,8 G leby c i ę ż k i e . Grunty orne Heavy s o i l s . A rable lands
1340 268 944 1378 982
Rów odpływowy ze zlew n i c a łk o w ite j
L eadin g out d itch from the t o t a l catchment a re a
460,0 G leby c ię ż k i e , ś re d n ie i le k k i e . Grunty orne i u ży tk i z ie lo n e
Heavy, medium and li g h t ? o i l s . A rable landa and /ггг.озlan ds 869 271 849 1263 813 4 c - Ś w ię c ic k i
Chemia gleby 285
T a b e l a 3 Zaw artość n ie k tó ry c h m e t a li c ię ż k ic h o ra z N, P i S w r o ś lin a c h
n ie z a w ie ra ją c y c h Cd / ^ 0,05 ppm/
Content o f some heavy m e ta ls and N, P , S l a C d -fr e e p la n t s / < 0 . 0 5 ppm/
R o ś lin a P la n t Cu Zn Fe Pb Cd N -N 0 3 ^ogółem T o t a l N P S ppm % Żyto wykłoszone 4 ,8 36,2 137,5 1,400 0,05 24 0,84 0,2 2 0.12 E ared rye 5,6 26,0 142,1 82,0 0,05 74 1,08 0,32 0,14 8 ,8 43,5 131,2 3,2 0,05 61 1,15 0,26 0,29 Różne traw y 11.5 60,2 181,2 2,1 0,05 150 2,44 0,36 0,24 V a rio u s g ra s s e s 8 ,4 52,5 158,7 2 ,0 0,05 250 2,49 0,3 4 0,23 9.6 48,5 156,2 3,5 0,05 250 2,57 0,40 0,35 Żyto wykłoszone 5 ,2 33,2 142,5 3,2 0,05 31,5 0,92 0,21 0,09 Eared rye 4 ,4 58,7 98,7 3,7 0,05 16 ,0 0,79 0,1 9 0,13 Różne trawy 8 ,0 23,7 93,7 1,5 0,05 500,0 3,51 0,42 0,19 V a rio u s g r a s s e s Żyto wykłoszone 3 ,4 40,2 65,0 2 ,7 0,05 41,5 0,77 0,21 0,08 E ared rye z 6,97 42,27 130,72 2,53 - 129,8 1,728 0,293 0,186 T a b e l a 4 Y/spółczynr.iki k o r o l& c ji między metalami c ię ż k im i i N, P i S w warunkach
n ie o b e c n o śc i kadmu w r o ś lin a c h / ^ = 0,05/ K o r e la c ja is t o t n a p o dk reślon a
C o r r e la t io n c o e f f i c i e n t s between heavy metal3 and N, P, S at a la c k o f cadmium in p la n t s / О Ç = 0.05/
S i g n i f i c a n t co n c en tra tio n u n d e rlin e d
W y szcz egó ln ien ie S p e c if i c a t io n Zn Fe Pb Nogółem T o t a l N N -N03 P S Cu 0.667 0.685 0,030 o,8?7 0.685 0.794 0.915 Zn 0,430 0,527 -0 ,0 3 -0 ,0 4 0,070 0,388 Fe 0,024 0,357 0,345 0,454 0,479 Pb -0 ,1 7 6 -0 ,4 1 8 -0 ,3 7 0 0,182 TT ogołem T o t a l N 0.903 0.915 0,388 N -N03 0.927 0.594 P 0,70?
T a b e l a 5 W spółczynnik i k o r e l a c j i między metalam i cię ż k im i i N, P i S
w o becn o ści kadmu w r o ś lin a c h / bC = 0,05/ K o r e la c ja i s t o t n a po dk reślon a
C o r r e la t io n c o e f f i c i e n t s betv/een heavy m etala and N, P, S at presence o f cadmium in plaints / oC - 0.05/ S i g n i f i c a n t c o r r e la t io n u n d e rlin e d W y szczegó ln ien ie S p e c if i c a t io n Zn Fe Pb Cd ^ogółem T o ta l N N-NO 2 P S Cu 0,600 0,657 -0 ,2 5 7 -0 ,0 2 3 1 0,714 0,486 0,043 Zn 0« 943 0,829 0,600 0,600 0,036 0,600 0,629 Fe 0,480 0,660 0,660 0,286 0,660 0,543 Pb 0,130 0,257 -0 ,0 2 9 -0,02 9 -0 ,02 9 Cd -0 ,2 0 0 -0 ,1 4 3 0,090 -0 ,2 0 0 ^ogółem T o t a l N n-n o5 P 0,714 1 0,743 0,771 0,714 0,771
gólności kadmu, w pływ a pośrednio na pobieranie i asym ilację składni ków odżywczych.
W N IO S K I
1. Kadm pobrany z gleby przez rośliny zielne nie korelow ał istotnie
(a = 0,05) ilościowo z żadnym z badanych pierwiastków, natomiast powo dował wzrastanie koncentracji składników mineralnych.
2. W obecności kadmu zwiększyła się istotnie rola cynku w pobie raniu przez rośliny zielne Fe i Pb.
3. Obecność kadmu przyczyniła się istotnie do zakłócenia metabo lizmu oraz do niewystąpienia istotnej korelacji w życie, trawach i rośli nach dwuliściennych m iędzy N, P i S, co miało miejsce, gdy kadmu nie
było.
4. W przypadku występowania kadmu istotnie zm niejszył się w pływ miedzi na pobieranie N, P i S oraz Zn i Fe.
L IT E R A T U R A
[1] C h e r s h i r e M. V., De K o c k P. C., I n k s o n R.H.E.: Factor e ffeclin g the copper content o f oats grow n in peat. I. Sei. Fd. A gric. 18, 1967, 156-160. [2] C z a r n o w s k a K .: K ad m w glebach okolic W arszaw y. Rocz. glebozn. 29,
1978, 1, 57-63.
[3] D o b r z a ń s k i B. i in.: T yp ologia i w łaściw ości gleb w ytw orzon ych z glin y zw a łow ej zlodowacenia środkowopolskiego. Rocz. Nauk roi. M onografie, t. 151, s. 1-74.
Chemia gleby 287
zawartość m akro- i m ikroelem en tów w zbożach. Rocz. glebozn. 26, 1975, 3, 75-88.
[5] K a b a t a - P e n d i a s A., B o l i b r z u c h E.: Zaw artość m etali ciężkich w B ro -
m u s u n io lo id e s . Rocz. Nauk roi. 1976, 101, 4-A, 35-45. |
[6] M e r c i k S.: Zaw artość składników m ineralnych w roślinach w zależności od nawożenia i zm ianowania. Rocz. glebozn. 20, 1969, 367-407.
[7] N i k l e w s k i M.: D ziałanie m iedzi, m olibdenu i boru na plony roślin na tle czynników ekologicznych. Rocz. glebozn. 23, 1972, 2, 165-173.
[8] O 1 s e n S. R.: M acronutrient interactions. M icronutrients in A gricu ltu re. Proc. Symp. Alabana, 1972, 243-264. 4 . С В Е Н Ц И Ц К И В Л И Я Н И Е К А Д М И Я Н А У С В О Е Н И Е П И Т А Т Е Л Ь Н Ы Х Э Л Е М Е Н Т О В Р А С Т Е Н И Я М И ИЗ П О Ч В Ы Институт почвоведения, Варшавская сельскохозяйственная академия Р е з ю м е В работе рассматривается влияние кадмия на усвоение разли чн ы х мине р альн ы х элементов биомассы в услови ях загразнения зем ледельческой среды. В ы чи слены бы ли коэф фициенты корреляции (а = 0,05) для отд ельн ы х химичес ких элементов содерж ащ ихся в травах, рж и и в некоторы х двудольны х рас тениях. Установлено, что кадмий непосредственно не в ы я в ля л наличия сущ ествен ной корреляции ни с одним из химических элементов, однако в присутствии кадмия повысилась концентрация м инеральны х элементов. В присутствии кад мия существенно увели чи лось влияние. P b на усвоение растениями F e и Zn. Присутствие кадмия способствовало нарушению обмена веществ и не поя вилась существенная корреляция во ржи, травах и в двудольны х растениях м еж ду N, Р, и S, что имело место в случае отсутствия кадмия. При наличии кадмия сущ ественно понизилось влияние меди на усвоение N, P, S, Zn и Fe. с. Ś W I Ę C I C K I E F F E C T OF C A D IU M O N T H E A S S IM IL A T IO N O F N U T R IE N T S F R O M S O IL B Y P L A N T S
Departm ent o f Soil Science, W arsaw A gricu ltu ra l U n iversity
S u m m a r y
Г he cadmium effect on the assim ilation o f various m ineral elem ents их biomass under the agricultural production conditions is presented. C orrelation coefficien ts (a =0.05) fo r particular elem ents in grasses, rye and some dicotylédones w ere calculated.
It has been found that cadmium had no direct relationship w ith any of the elements, w h ile in the presence o f cadmium an increase o f the concentration of m ineral elements took place. In the presence o f cadmium sign ifican tly increased the e ffect o f zinc on the Fe and P b assimilation. The presence of this elem ent sign ifican tly contributed to a disturbance of the metabolism, as no correlation between N, P and S in rye, grasses and dicotylédones was observed, whereas no disturbance occurred at its lack. The presence o f cadmium resulted in a signi ficant decrease o f the copper effect on the assim ilation of N, P, S, Zn and Fe.
Pro/ , d r Czeslaw Św ięcicki
In stytu G lebozn a w stw a A R W arszawa, ul. Rakow iecka 26
162
,
J. We bei'w h ich th e m agn esiu m co n ten t reach es 96%. T he ratio b etw een ex c h a n g e a b le Ca and Mg cation s, p a rticu la rly in leach ed brow n soils, is ev en of 100 : 8866.
T he ch em ica l com p osition of so ils a n alysed is ch a racterized by a high m a g n esiu m con ten t. The p ercen ta g e of this ele m e n t in creases w ith depth, bein g lo w er th an in se rp en tin ites, w h a t p roves its rapid release; In a ll p ro files an in c r e a s e of A120 3 is observed as com pared w ith the parent rock, w h ereas in
proper brow n soils an en rich m en t in F e20 3 occurs. A characteristic fea tu re of
so ils u n der stu d y is a v e r y h igh con ten t of som e trace elem en ts o rig in a tin g from th e paren t rock (3666 ppm of Cr, 4200 ppm of N i and 180 ppm of Co).
Dr J e r z y W e b e r I n s t y t u t Ch em ii R o ln ic z e j, G l e b o z n a w s t w a i M ik ro b io lo g ii AR W r o c ła w , ul. G r u n w a l d z k a 53 E RR ATA
W n u m erze 3/4 tom u 21 z w in y drukarni za m ien io n e z o sta ły w dw u pracach ta b ele nr 2. M ia n o w icie na str. 265 w y d ru k o w a n o tabelę, która p ow in n a się zn a leźć na str. 284, a tab ela ze str. 284 ma sw o je m iejsce na str. 265.
P rzep raszam y
