Zinc uptake from soils at various times polluted with heavy metals

• Autorzy: Czech T. , Gambuś F. , Urbańska K. , Wieczorek J.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2014.21(2)18

Warianty tytułu

PL

Pobieranie cynku w różnym czasie z gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The interest in the subject of trace element concentrations and their behaviour in the environment is increasing, therefore investigations focused at determining abilities for harmful metals accumulation in plants growing on soil permanently or freshly polluted with heavy metals, contribute to development of this area of research. The paper aimed at an assessment of yielding and accumulation of zinc in buckwheat (Fagopyrum esculentum Mśnch) and sunflower (Helianthus annuus L.) cultivated on soils at various times polluted with this metal. Much lower yields of buckwheat and sunflower were obtained on light soils, irrespective of supplementary mineral fertilization or the level and date of soil pollution with heavy metals. A toxic effect of heavy metals “freshly” applied to the soil was visible only on light soil, additionally fertilized with NPK. Plants cultivated on soils with higher content of these metals usually accumulated at least several times higher amounts of zinc, both in their shoots and roots. Additional NPK fertilization often increased Zn content. The largest amounts of zinc were absorbed by plants from light soils freshly and permanently polluted with heavy metals, on which additional mineral (NPK) fertilization was applied, and next from medium soil, freshly polluted with heavy metals and fertilized with NPK.

PL

Stale wzrasta zainteresowanie tematyką zawartości pierwiastków śladowych i ich zachowaniem w środowisku, a badania, których celem jest określenie zdolności do akumulowania pierwiastków szkodliwych w roślinach rosnących na glebach trwale oraz świeżo zanieczyszczonych tymi metalami, przyczyniają się do rozwoju tego obszaru badawczego. Celem pracy była ocena plonowania oraz kumulacji cynku w gryce (Fagopyrum esculentum Mśnch) oraz w słoneczniku (Helianthus annuus L.) uprawianych w różnym czasie na glebach zanieczyszczonych tym metalem. Znacznie mniejsze plony gryki i słonecznika uzyskano na glebie lżejszej, niezależnie od dodatkowego nawożenia mineralnego oraz poziomu i terminu zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi. Toksyczny efekt „świeżo” zastosowanych do gleby metali ciężkich ujawnił się jedynie na glebie lekkiej dodatkowo nawożonej NPK. Rośliny uprawiane na glebach z większą zawartością tych metali nagromadzały zwykle co najmniej kilkakrotnie większe ilości cynku zarówno w częściach nadziemnych, jak i korzeniach. Dodatkowe nawożenie NPK często zwiększało tę koncentrację. Największe ilości cynku zostały pobrane przez rośliny z gleby lekkiej świeżo oraz trwale zanieczyszczonej metalami ciężkimi, do której zastosowano dodatkowe nawożenie mineralne (NPK) i z kolei z gleby średniej, świeżo zanieczyszczonej metalami i nawożonej NPK.

Słowa kluczowe

EN

zinc; pot experiment; heavy metals; sunflower; buckwheat

PL

cynk; doświadczenie wazonowe; metale ciężkie; słonecznik; gryka

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 21, nr 2
• Strony: 221--229
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Czech T.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Gambuś F.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Urbańska K.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Wieczorek J.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Sinclair SA, Kramer U. The zinc homeostasis network of land plants. Biochim Biophys Acta. 2012;1823:1553-1567. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2012.05.016.
• [2] Kabata-Pendias A, Pendias H. Trace Elements in Soils and Plants, 3rd ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2010;432 p.
• [3] Sillanpaa M. Micronutrients and the Nutrient Status of Soils. No. 48. Rome: FAO Soil Bulletin 1982;444 p.
• [4] Gambuś F, Rak M, Wieczorek J. Ocena możliwości akumulacji cynku w glebach województwa krakowskiego. Katedra Chemii Rolnej Akademii Rolniczej im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, 2000;37 p.
• [5] Marschner H. Mineral Nutrition of higher plants. San Diego, CA:Academic Press, 1995;889 p.
• [6] Hussain D, Haydon MJ, Wang Y, Wong E, Sherson SM, Young J, Camakaris J, Harper JF, Cobbett CS. P-Type ATPase Heavy Metal Transporters with Roles in Essential Zinc Homeostasis in Arabidopsis. Plant Cell. 2004;16(5):1327-1339. DOI: http://dx.doi.org/10.1105/tpc.020487.
• [7] Cakmak I. Tansley review No. 111 – Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species. New Phytol. 2000;146(2):185-205. DOI: 10.1046/j.1469-8137.2000.00630.x.
• [8] Schutzendubel A, Polle A. Plant responses to abiotic stresses: heavy metals-induced oxidative stress and protection by mycorhization. J Exp Bot. 2002;53:1351-1365.
• [9] Cai Q, Long M-L, Zhu M, Zhou Q-Z, Zhang L, Liu J. Food chain transfer of cadmium and lead to cattle in a lead–zinc smelter in Guizhou, China. Environ Pollut. 2009;157:3078-3082. DOI: 10.1016/j.envpol.2009.05.048.
• [10] Kopittke PM, Asher CJ, Kopittke RA, Menzies NW. Toxic effects of Pb2+ on growth of cowpea (Vigna unguiculata). Environ Pollut. 2007;150:280-287. DOI: 10.1016/j.envpol.2007.01.011.
• [11] Singh RP, Tripathi RD, Sinha SK, Maheshwari R, Srivastava HS. Response of higher plants to lead contaminated environment. Chemosphere. 1997;34(11):2467-2493. DOI: 10.1016/S0045-6535(97)00087-8.
• [12] Friesl W, Friedl J, Platzer K, Horak O, Gerzabek MH. Remediation of contaminated agricultural soils near a former Pb/Zn smelter in Austria: Batch, pot and field experiments. Environ Pollut. 2006;144:40-50. DOI: 10.1016/j.envpol.2006.01.012
• [13] Cabała J. Metale ciężkie w środowisku glebowym olkuskiego rejonu eksploatacji rud Zn-Pb. Katowice: Wyd Uniwersytetu Śląskiego; 2009; 130 p.
• [14] Wright LS, Kornguth SE, Oberley TD, Siegel FL. Effects of lead on glutathione S transferase expression in rat kidney: a dose-response study. Toxicol Sci. 1998;46(2):254-259. DOI: 10.1093/toxsci/46.2.254.
• [15] Caggiano R, Sabia S, D’Emilio M, Macchiato M, Anastasio A, Ragosta M, Paino S. Metal levels in fodder, milk, dairy products, and tissues sampled in ovine farms of Southern Italy. Environ Res. 2005;99:48-57. DOI: 10.1016/j.envres.2004.11.002.
• [16] Verbruggen N, Hermans C, Schat H. Molecular mechanisms of metal hyperaccumulation in plants. New Phytol. 2009;181(4):759-776. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2008.02748.x.
• [17] Krämer U. Metal hyperaccumulation in plants. Ann Rev Plant Biol. 2010;61:517-534. DOI: 10.1146/annurev-arplant-042809-112156.
• [18] Kabata-Pendias A, Motwicka-Terelak T, Piotrowska M, Terelak H, Witek T. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkimi i siarką, IUNG, Puławy. 1993;P(53):20 p.
• [19] Jiang C, Wu Q, Zeng S, Chen X, Wei Z, Long X. Dissolution of different zinc salts and Zn uptake by Sedum alfredii and maize in mono- and co-cropping under hydroponic culture. J Environ Sci. 2013;25(9):1890-1896. DOI: 10.1016/S1001-0742(12)60213-7.
• [20] Miretzky P, Munoz C, Carrillo-Chavez A. Experimental Zn(II) retention in a sandy loam soil by very small columns. Chemosphere. 2006;65:2082-2089. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2006.06.047.
• [21] Galletti A, Verlicchi P, Ranieri E. Removal and accumulation of Cu, Ni and Zn in horizontal subsurface flow constructed wetlands: Contribution of vegetation and filling medium, Sci Total Environ. 2010;408:5097-5105. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2010.07.045.