Effect of soil pollution with heavy metal mixtures on iron content in broad bean (Vicia faba L.)

• Autorzy: Gospodarek J. , Nadgórska-Socha A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2014.21(4)37

Warianty tytułu

PL

Wpływ skażenia gleby mieszaninami metali ciężkich na zawartość żelaza w bobie (Vicia faba L.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The investigations were conducted to determine the effect of soil contamination with mixtures of: lead, copper and cadmium with zinc and nickel on two levels of pollution (acc. to II and III pollution class in IUNG classification) on iron concentrations in broad bean plants. Broad bean, White Windsor c.v. was cultivated in a control soil with natural heavy metal concentrations (Control and Control + NPK) and in the soil contaminated with the mixtures of heavy metals (Ni + Zn, Ni + Cd, Ni + Pb, Ni + Cu, Zn + Cd, Zn + Pb, Zn + Cu) applied in two doses, or with single heavy metals (Cd, Cu, Ni, Zn and Pb) used in a higher dose. Soil contamination with mixtures of Cu and Pb with Zn or Ni and Zn with Ni on the level matching III pollution level in IUNG classification, as well as pollution with mixtures of Cu with Ni and Pb with Zn on the level corresponding to II level of pollution leads to a significant increase in iron concentrations in broad bean shoots but causes its decrease in roots. A decline in Fe content in broad bean roots was observed also under conditions of soil contaminated with mixtures of Ni with Zn, Ni with Pb and Zn with Cu on a lower level of pollution. Cd presence in the mixtures with Ni or Zn, both in a higher and lower dose of the metals leads to alleviating the differences in Fe concentrations in broad bean shoots (and with the lower dose also in roots) in comparison with the control plants.

PL

Celem pracy było określenie wpływu skażenia gleby mieszaninami metali ciężkich: ołowiu, miedzi i kadmu z cynkiem i niklem na dwóch poziomach zanieczyszczenia (wg II i III klasy zanieczyszczenia zgodnie z klasyfikacją IUNG) na zawartość żelaza w roślinach bobu. Bób odmiany Windsor Biały był uprawiany w glebie o naturalnej zawartości metali ciężkich (Kontrola i Kontrola + NPK) oraz w glebie skażonej mieszaninami metali ciężkich (Ni + Zn, Ni + Cd, Ni + Pb, Ni + Cu, Zn + Cd, Zn + Pb, Zn + Cu) zastosowanymi w dwóch dawkach lub pojedynczymi metalami ciężkimi (Cd, Cu, Ni, Zn i Pb) zastosowanymi w wyższej dawce. Skażenie gleby mieszaninami Cu i Pb z Zn lub z Ni oraz Zn z Ni na poziomie odpowiadającym III stopniowi zanieczyszczenia wg klasyfikacji IUNG, a także Cu z Ni i Pb z Zn na poziomie odpowiadającym II stopniowi zanieczyszczenia prowadzi do istotnego wzrostu zawartości żelaza w pędach bobu, natomiast powoduje obniżenie jego poziomu w korzeniach. Spadek zawartości Fe w korzeniach bobu stwierdzono także w warunkach gleby skażonej mieszaninami Ni z Zn, Ni z Pb i Zn z Cu na niższym poziomie zanieczyszczenia. Obecność Cd w mieszaninach z Ni lub z Zn, zarówno przy wyższej, jak i niższej dawce metali prowadzi do zniwelowania różnic w zawartości Fe w pędach bobu (a przy niższej dawce także w korzeniach) w porównaniu do roślin kontrolnych.

Słowa kluczowe

EN

heavy metals; broad bean; accumulation; Fe

PL

metale ciężkie; bób; akumulacja; Fe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 21, nr 4
• Strony: 461--469
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr.

Twórcy

autor

Gospodarek J.

• Department of Agricultural Environment Protection, Agricultural University of Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland

autor

Nadgórska-Socha A.

• Departament of Ecology, University of Silesia, ul. Bankowa 9, 40–007 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Lima FD, do Nascimento CWA, Accioly AMD, Sousa CD, da Cunha FF. Bioconcentration of lead and micronutrients in horticultural crops grown in contaminated soil. Rev Cienc Agron. 2013;44(2):234-241. http://dx.doi.org/10.1590/S1806-66902013000200004.
• [2] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Warszawa: Wyd Nauk PWN; 1993.
• [3] Krutul D, Zielenkiewicz T, Zawadzki J, Radomski A, Antczak A, Drozdzek M. Influence of urban environment originated heavy metal pollution on the extractives and mineral substances content in bark and wood of oak (Quercus robur L.). Wood Res-Slovakia. 2014;59:177-190. http://www.centrumdp.sk/wr/01/15.pdf.
• [4] Bao T, Sun L-N, Sun T-H. Evaluation of iron on cadmium uptake by tomato, morel and leaf red beet in hydroponic culture. J Plant Nutr. 2010;33(5):713-723. DOI: 10.1080/01904160903575931.
• [5] Huang Y, Hu Y, Liu Y. Heavy metal accumulation in iron plaque and growth of rice plants upon exposure to single and combined contamination by copper, cadmium and lead. Acta Ecol Sin. 2009;29(6):320-326. DOI:10.1016/j.chnaes.2009.09.011.
• [6] Kabata-Pendias A, Motowicka-Terelak T, Piotrowska M. Terelak H, Witek T. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkimi i siarką. Puławy: Wyd IUNG ser. P; 1993.
• [7] Gospodarek J, Nadgórska-Socha A.The effect of soil contamination with heavy metals in a mixture with zinc and nickel on their content in broad bean (Vicia faba L., ssp. maior) roots and shoots. Ecol Chem Eng A. 2010;17(12):1571-1578. http://tchie.uni.opole.pl/ece_a/A_17_12/ECE_A_17%2812%29.pdf
• [8] Ostrowska A, Gawliński S, Szczubiałka Z. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. Warszawa: Wyd. Inst Ochr Środow; 1991.
• [9] Azcue J, Murdoch A. Comparison of different washing, ashing, and digestion methods for the analysis of trace elements in vegetation. Intern J Environ Chem. 1994;57(2):151-162. DOI:10.1080/03067319408027420.
• [10] Martinez RE, Marquez JE, Hoa HTB, Giere R. Open-pit coal-mining effects on rice paddy soil composition and metal bioavailability to Oryza sativa L. plants in Cam Pha, northeastern Vietnam. Environ Sci Pollut Res. 2013;20(11):7686-7698. DOI:10.1007/s11356-013-2030-1.
• [11] Yilmaz K, Akinci IE, Akinci S. Effect of lead accumulation on growth and mineral composition of eggplant seedlings (Solanum melongena). New Zeal J Crop Hort. 2009;37(3):189-199. DOI:10.1080/01140670909510264.
• [12] Zereen A, Wahid A, Khan Z-U-D, Sardar AA. Effect of tannery wastewater on the growth and yield of sunflower (Helianthus annuus L.). Bangladesh J Botany. 2013;42(2):279-285. DOI: http://dx.doi.org/10.3329/bjb.v42i2.18030.
• [13] Gospodarek J, Nadgórska-Socha A. Effect of liming of heavy metal polluted soil on the content of magnesium, calcium and iron in broad bean bean (Vicia faba L. ssp. maior) plants. Ecol Chem Eng A. 2009;16(7):777-784.
• [14] Smith GC, Brennan EG, Greenhalgh BJ. Cadmium sensitivity of soybean related to efficiency in iron utilization. Environ Exp Bot. 1985;25(2):99-106. DOI:10.1016/0098-8472(85)90015-2.
• [15] Barunawati N, Giehl RFH, Bauer B, von Wiren N. The influence of inorganic nitrogen fertilizer forms on micronutrient retranslocation and accumulation in grains of winter wheat. Front Plant Sci. 2013;4. DOI: 10.3389/fpls.2013.00320.
• [16] Santin D, Benedetti EL, Bastos MC, Kaseker JF, Reissmann CB, Brondani GE, de Barros NF. Growth and nutritional composition of erva-mate as affected by nitrogen, phosphate and potassium fertilization. Cienc Florest. 2013;123(2):363-375. cascavel.ufsm.br/revistas/ojs-2.2.2/index.../pdf.
• [17] Yi-Yousfi S, Wissal M, Mahmoudi H, Abdelly Ch, Gharsalli M. Effect of salt on physiological responses of barley to iron deficiency. Plant Physiol Bioch. 2007;45(5):309-314. DOI:10.1016/j.plaphy.2007.03.013.
• [18] Grusak MA. Pearson JN, Marente E. The physiology of micronutrient homeostasis in field crops. Field Crop Res. 1999;60(1-2):41-56. DOI:10.1016/S0378-4290(98)00132-4.
• [19] Li F, Ni L, Yuan J, Sheng GD. Cultivation practices affect heavy metal migration between soil and Vicia faba (broad bean). Chemosphere. 2010;80 (11):1393-1398. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.06.001.
• [20] Chang C, Zouari M, Gogorcena Y, Lucena JJ, Abadía J. Effects of cadmium and lead on ferric chelate reductase activities in sugar beet roots. Plant Physiol Bioch. 2003;41(11-12): 999-1005. DOI:10.1016/j.plaphy.2003.07.007.