The influence of organic matter on yield and quality of winter wheat Triticum aestivum ssp. vulgare (L.) cultivated on soils contaminated with heavy metals

• Autorzy: Leszczyńska D. , Kwiatkowska-Malina J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ materii organicznej na plon i jakość pszenicy ozimej Triticum aestivum ssp. vulgare (L.) na glebach zanieczyszczonych metalami ciężkimi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to determine the influence of organic matter from different sources on the yield of winter wheat and macroelements content in it. The experiment was carried out in stoneware pots sank into the ground filled up with 56.4 kg of soil: Haplic Luvisols formed from loamy sand. The soil was slightly acidic. The soil was mixed up with liquid form of salts: Cd(NO₃)₂, Pb(CH₃COO)₂ and ZnSO₄. To the soil a brown coal preparation, so called “Rekulter”, brown coal, peat and farmyard manure were applied in the amount of 180, 140, 390 and 630 g per pot, which is equivalent to 5 Mg of organic carbon per ha. Winter wheat Triticum aestivum ssp. vulgare (L.) for grain was cultivated. The manurial value of organic substance originated from different sources expressed as the plants' crop was the highest for Rekulter and the lowest for peat. The addition of organic substance to soil contaminated with heavy metals causes the higher content of potassium, magnesium and nitrogen in winter wheat's grain. The content of calcium and sodium in winter wheat grain's did not depend from addition of organic matter to soil. Organic matter added into contaminated soil increased the uptake of main macroelements by winter wheat straw. Organic matter fertilization broadened the K: (Ca + Mg) ratio in grain and straw.

PL

Celem pracy była ocena wpływu materii organicznej z różnych źródeł na wielkość plonu i zawartość makroelementów w pszenicy ozimej. Badania prowadzono w wazonach kamionkowych umieszczonych w gruncie, które wypełniono glebą płową właściwą (wg WRB, Haplic Luvisols), wytworzoną z piasku gliniastego lekkiego na glinie lekkiej. Gleba charakteryzowała się lekko kwaśnym odczynem. Do gleby wprowadzono metale ciężkie w formie soli: ZnSO₄, Pb(NO₃)₂ i Cd(NO₃). Jednocześnie do gleby dodano jednorazowo: nawóz organiczno-mineralny z węgla brunatnego "Rekulter", węgiel brunatny, torf lub obornik w dawkach odpowiednio 180, 140, 390 lub 630 g na wazon, co odpowiadało 5 tonom C-org na ha. W doświadczeniu uprawiano pszenicę ozimą Triticum aestivum ssp. vulgare (L) odmiany Alba. W próbach roślinnych oznaczono ogólną zawartość wapnia, magnezu, sodu, potasu, fosforu i azotu. Wartość nawozowa substancji organicznej z różnych źródeł wyrażona plonem roślin była najwyższa dla „Rekultera”, a najniższa dla torfu. Dodatek substancji organicznej do gleby powoduje wzrost zawartości K, Mg, P i N w ziarnie i słomie pszenicy. Zawartość sodu i wapnia w ziarnie pszenicy nie zależała od zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi i dodatku materii organicznej. Zawartość azotu w ziarnie i słomie pszenicy na glebie zanieczyszczonej była większa w porównaniu do roślin z gleby bez metali ciężkich. Dodatek materii organicznej do gleby spowodował rozszerzenie stosunku K : (Ca + Mg) w ziarnie i słomie pszenicy.

Słowa kluczowe

EN

soil contaminated with heavy metals; winter wheat; yield; macroelements

PL

gleba zanieczyszczona metalami ciężkimi; pszenica ozima; plon; makroelementy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 4
• Strony: 701--708
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab.

Twórcy

autor

Leszczyńska D.

• Institute of Soil Science and Plant Cultivation, State Research Institute, ul. Czartoryskich 8, 24-100 Puławy, Poland, phone [phone] int. 345

autor

Kwiatkowska-Malina J.

• Department of Spatial Planning and Environmental Science, Warsaw University of Technology, pl. Politechniki 1, 00-661 Warsaw, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Valizadeh GR, Rengel Z, Rate A. Wheat genotypesdiffer in growth and phosphorus uptake when with different sources and rates of phosphorus banded or mixed in soil in pots. Austr J Exper Agric. 2002;42(8):1103-1111. DOI: 10.1071/EA01087.
• [2] Zhao FJ, Su YH, Dunhama SJ, Rakszegi M, Bedo Z, McGrath SP, et al. Variation in mineral micronutrient concentrations in grain of wheat lines of diverse origin. J of Cereal Sci. 2009;49:290-295. DOI: 10.1016/j.jcs.2008.11.007.
• [3] Kirkham MB. Cadmium in plants on polluted soils: effects of soil factors, hyperaccumulation, and amendments. Geoderma. 2006;137:19-32. DOI: 1016/j.geoderma.2006.06.024.
• [4] Perez AL, Anderson KA. DGT estimates cadmium accumulation in wheat and potato from phosphate fertilizer applications. Sci Total Environ. 2009;18:5096-5103. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.05.045.
• [5] Hart JJ, Welch RM, Norvell WA, Kochian LV. Transport interactions between cadmium and zinc in roots of bread and durum wheat seedlings. Physiol Plant. 2002;116:73-78. DOI: 10.1034/j.1399-3054.2002.1160109.x.
• [6] Benedetti MF, Van Riemsdijk WH, Koopal LK, Kinniburgh DG, Goody DC, Milne CJ. Metal ion binding by natural organic matter: from the model to the field. Geochimica Cosmochimica Acta. 1996;60(14):2503-2513.
• [7] Yin Y, Impellitteri CA, You SJ, Allen HE. The importance of organic matter distribution and extract soil: solution ratio on the desorption of heavy metals from soils. Sci Total Environ. 2002;287:107-119.
• [8] Zeng F, Ali S, Zhang H, Ouyang Y, Qiu B, Wu F, et al. The influence of pH and organic matter content in paddy soil on heavy metal availability and their uptake by rice plants. Environ Pollut. 2011;159:84-91. DOI: 10.1016/j.envpol.2010.09.019.
• [9] Park JH, Lamb D, Paneerselvam P, Choppala G, Bolan N, Chung J. Role of organic amendments on enhanced bioremediation of heavy metal(loid) contaminated soils. J Hazard Mater. 2011;185:549-574. DOI: org/10.1016/j.jhazmat.2010.09.082.
• [10] Bhattacharyya P, Chakrabarti K, Chakraborty A. Residual effect of municipal solid waste compost on microbial biomass and activities in mustard growing soil. Arch Agron Soil Sci. 2003;49:585-592.
• [11] Basu M, Bhadoria PBS, Mahapatra SSCC. Comparative effectiveness of different organic and industrial wastes on peanut: plant growth, yield, oil content, protein content, mineral composition and hydration coefficient of kernels. Arch Agron Soil Sci. 2007;53:645-658.
• [12] Liu LN, Chen HS, Cai P, Liang W, Huang QY. Immobilization and phytotoxicity of Cd in contaminated soil amended with chicken manure compost. J Hazard Mater. 2009;163:563-567. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.07.004.
• [13] Kwiatkowska J. Dynamics of organic matter in soil coming from different sources. Monografie. Ochr i Inż Środow - Zrównoważony Rozwój. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH; 2008;37:105-111.
• [14] Kwiatkowska J, Provenzano MR, Senesi N. Long-term effects of brown coal-based amendment on the properties of soil humic acids. Geoderma. 2008;148:200-205. DOI: 10.1016/j.geoderma.2008.10.001.
• [15] Maciejewska A, Kwiatkowska J. Properties of brown coal and its usability for improvement of soil structure. Humic Substances in Ecosys. 2005;6:115-117.
• [16] Maciejewska A, Kwiatkowska-Malina J. The influence of brown coal on physico-chemical properties of sandy soils. Humic Substances in Ecosystems. 2009;8:106-109.
• [17] Ghani A. Effect of cadmium toxicity on the growth and yield components of mungbean [Vigna radiata (L.) Wilczek]. World Applied Sci J 8 (Special Issue of Biotechnology & Genetic Engineering). 2010;8:26-29.
• [18] Ciećko Z, Wyszkowski M, Żołnowski A. Ocena wpływu kory drzewnej i torfu oraz wapnowania na pobieranie kadmu przez owies i kukurydzę. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1995;418(2):603-609 (in Polish, with English abstract).
• [19] Ciećko Z, Wyszkowski M, Krajewski W, Zabielska J. Effect of organic matter and liming on the reduction of cadmium uptake from soil by triticale and spring oilseed rape. Sci Total Environ. 2001;281:37-45.
• [20] Arienzoa M, Christena EW, Quaylea W, Kumar A. A review of the fate of potassium in the soil-plant system after land application of wastewaters. J Hazard Mater. 2009; 164:415-422, DOI: org./10.1016/j.jhazmat.2008.08.095.
• [21] Whitehead DC. Nutrient Elements in Grassland. Soil-Plant Animal Relationships. Wallingford, UK: CAB International; 2000.
• [22] Kinraide TB, Pedler JF, Parker DR. Relative effectiveness of calcium and magnesium in the alleviation of rhizotoxicity in wheat induced by copper, zinc, aluminum, sodium, and low pH. Plant and Soil. 2004;259:201-208.
• [23] Shewmaker GE, Johnson DA, Mayland HF. Mg and K effects on cation uptake and dry matter accumulation in tall fescue (Festuca arundinacea). Plant Soil. 2008;302:283-295. DOI: 10.1007/s11104-007-9482-3.
• [24] Kalembasa S, Wysokiński A. Wpływ nawożenia mieszaniną osadów ściekowych z popiołem z węgla brunatnego lub CaO na plon i skład chemiczny roślin. Część II. Zawartość wybranych makroelementów.Zesz Probl Post Nauk Roln. 2002;482:257-263 (in Polish, with English abstract).
• [25] Maciejewska A, Kwiatkowska J. Wpływ nawozu organiczno-mineralnego z węgla brunatnego na plony i zawartość K, Mg, Ca w roślinach. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2001;480:281-289 (in Polish, with English abstract).
• [26] Smiles DE. Sodium and potassium in soils of the Murray-Darling Bas: a note. Aust Soil J Res. 2006;44:727-730.