WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA GLEBY ARSENEM I DODATKU WYBRANYCH SUBSTANCJI NEUTRALIZUJĄCYCH NA ZAWARTOŚĆ WAPNIA W ROŚLINACH

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2008 z. 533: WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA GLEBY ARSENEM I DODATKU WYBRANYCH SUBSTANCJI NEUTRALIZUJĄCYCH NA ZAWARTOŚĆ WAPNIA W ROŚLINACH Tomasz Najmowicz, Mirosław Wyszkowski, Zdzisław Ciećko Katedra Chemii Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Wstęp Emisje do powietrza, a następnie sucha i mokra depozycja naleŝą do najwaŝniejszych przyczyn zawartości arsenu w środowisku, w tym w środowisku glebowym [HŁAWICZKA 1998; KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1999; IPCS 2001]. W porównaniu do roku 1900 w okresie następnych 100 lat zaobserwowano znaczny 31-krotny wzrost potencjalnego ładunku arsenu wnoszonego w wyniku działalności człowieka do gleb uprawnych [HAN i in. 2003]. MoŜe on stwarzać pewne problemy na niektórych obszarach. Polska nie leŝy w strefie szczególnie zagroŝonej na zanieczyszczenie tym pierwiastkiem [KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1999]. Ponadto w ostatnich kilkunastu latach następuje zmniejszenie emisji wielu pierwiastków śladowych do atmosfery, w tym takŝe i arsenu [OLENDRZYŃSKI i in. 2003]. Arsen naleŝy do pierwiastków silnie oddziaływujących na kolejne ogniwa łańcucha troficznego, w tym takŝe na rośliny, ludzi i zwierzęta [KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1999]. Toksyczność i mobilność arsenu w środowisku zaleŝy od współdziałania róŝnych czynników biogeochemicznych, z których jako najwaŝniejsze naleŝy wymienić: ph, potencjał redox, aktywność mikroorganizmów, obecność minerałów ilastych i substancji organicznej oraz stosunki jonowe decydujące o ograniczaniu (antagonizm) lub wspomaganiu (synergizm) jego pobierania przez rośliny i inne organizmy Ŝywe [WARNER 2003], w czym znaczącą rolę odgrywają takie pierwiastki jak: azot, Ŝelazo, glin, wapń czy fosfor [OSTROWSKA 1994; KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1999]. Toksyczny wpływ arsenu na rośliny nie jest jednakowy i jest uzaleŝniony od gatunku roślin [JIANG, SINGH 1994; CARBONELL-BARRACHINA i in. 1998]. Czynniki te, mogą być w pewnym stopniu regulowane przez człowieka i tym samym ograniczają mobilność arsenu w środowisku [WARNER 2003] oraz jego destrukcyjne oddziaływanie na wzrost i rozwój roślin, a takŝe na pobieranie wapnia i wielu innych makro- i mikroskładników [KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1999; PAIVOKE, SIMOLA 2001]. MoŜna tego dokonać przez dodatek róŝnych substancji, takŝe o charakterze odpadowym do gleby. Dlatego teŝ przeprowadzono badania, których celem było określenie oddziaływania dodatku do gleby substancji neutralizujących: dolomitu, iłu, kompostu, kory sosnowej, torfu, wapna, węgla drzewnego, zeolitu naturalnego i zeolitu syntetycznego na zawartość wapnia w wybranych roślinach uprawnych na glebach w róŝnym stopniu skaŝonych arsenem.

2 286 T. Najmowicz, M. Wyszkowski, Z. Ciećko Materiał i metody badań Badania prowadzono w warunkach doświadczeń wazonowych w hali wegetacyjnej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie na glebach o podobnych właściwościach fizyko-chemicznych, pobranych z poziomu próchnicznego Ap gleb brunatnych właściwych o składzie granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego. Miały one odczyn kwaśny lub lekko kwaśny, średnią zawartość przyswajalnego fosforu i potasu oraz średnią lub niską zawartość dostępnego magnezu i podobne pozostałe właściwości fizykochemiczne (tab. 1). Zawartość arsenu i innych pierwiastków śladowych była na niskim poziomie i nie przekraczała wartości dopuszczalnych dla gleb uŝytkowanych rolniczo (2,21-3,58 mg As kg -1 gleby) [ROZPORZĄDZENIE MŚ 2002]. Gleby zanieczyszczono arsenem w dawkach: 0, 10, 20, 30 i 40 mg As kg -1 gleby w doświadczeniu z łubinem Ŝółtym (Lupinus luteus L.) odmiany Juno oraz w ilości: 0, 25, 50, 75 i 100 mg As kg -1 gleby w badaniach z kukurydzą (Zea mays L.) odmiany Scandia, kupkówką pospolitą (Dactylis glomerata L.) odmiany Nawra, brukwią pastewną (Brassica napus var. napobrassica (L.) RCHB.) odmiany Sara i jęczmieniem jarym (Hordeum vulgare L.) odmiany Ortega. W celu zmniejszenia wpływu arsenu na rośliny do gleby wprowadzono następujące materiały: w doświadczeniu z kukurydzą - wapno, zeolit naturalny, węgiel drzewny, ił, kompost; w badaniach z kupkówką i łubinem Ŝółtym - wapno, zeolit naturalny, węgiel drzewny, ił, kompost i zeolit syntetyczny oraz w doświadczeniach z jęczmieniem jarym i brukwią pastewną - torf, korę sosnową, ił, dolomit i zeolit syntetyczny. PowyŜsze substancje stosowano w ilości 3% w stosunku do masy gleby w wazonie, a wapno i dolomit w ilości równowaŝnej 1 kwasowości hydrolitycznej (Hh). Wpływ badanych substancji porównywano z serią kontrolną (bez dodatków). Zastosowane wapno (tlenek wapnia 50%), dolomit i zeolity wyróŝniały się wysoką zawartością wapnia. Ił charakteryzował się znacznymi zawartościami tego pierwiastka. Torf, kora sosnowa i kompost zawierały stosunkowo niewielkie ilości wapnia. Ponadto do wszystkich wazonów wniesiono jednakowe uzupełniające nawoŝenie NPK, zgodnie z potrzebami nawozowymi roślin. Arsen wprowadzono do gleby w postaci wodnego roztworu arsenianu sodu, azot w formie mocznika, fosfor w postaci superfosfatu potrójnego, a potas w formie soli potasowej, po wcześniejszym sporządzeniu wodnych roztworów tych związków. Arsen, nawozy mineralne i substancje neutralizujące wymieszano dokładnie z 9 kg gleby i przeniesiono do wazonów polietylenowych. Następnie wykonano siew roślin. Badania przeprowadzono z następującą obsadą testowanych roślin w jednym wazonie: kukurydza - 10, kupkówka pospolita - 8, łubin Ŝółty - 8, jęczmień jary - 15 i brukiew pastewna - 3 sztuki. Doświadczenie wykonano w trzech powtórzeniach. W czasie wegetacji roślin utrzymywano wilgotność gleby w wazonach na poziomie 60% polowej pojemności wodnej. Zbiór roślin przeprowadzono w fazie dojrzałości technologicznej i pobrano próbki materiału roślinnego do analiz laboratoryjnych. Próbki materiału roślinnego po rozdrobnieniu poddano suszeniu w temperaturze 60 C i następnie zmielono. Zawartość wapnia oznaczono metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA) [OSTROWSKA i in. 1991]. Tabela 1 na końcu art.

3 WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA GLEBY ARSENEM Wyniki badań opracowano statystycznie z zastosowaniem analizy wariancji dwuczynnikowej ANOVA za pomocą programu STATISTICA [StatSoft, Inc. 2006]. Ponadto obliczono współczynniki korelacji prostej Pearsona między dawką arsenu a zawartością wapnia w badanych organach roślin. Omówienie i dyskusja wyników Zawartość wapnia wykazywała duŝe zróŝnicowanie w zaleŝności od gatunku i organu rośliny (tab. 2-6). Szczególnie duŝe róŝnice stwierdzono między zawartością tego pierwiastka w organach łubinu Ŝółtego i brukwi pastewnej, gdyŝ jego zawartość w częściach nadziemnych łubinie była 3-krotnie, a w brukwi 6-krotnie wyŝsza niŝ w korzeniach. W przypadku pozostałych, testowanych roślin w badaniach, róŝnice te były zdecydowanie mniejsze. Stopień zanieczyszczenia gleby arsenem i rodzaj substancji zastosowanej do inaktywacji tego pierwiastka miały duŝy wpływ na kształtowanie zawartości wapnia w roślinach (tab. 2-6). W serii bez dodatków neutralizujących wykazano istnienie dodatniej zaleŝności pomiędzy poziomem zanieczyszczenia podłoŝa arsenem a zawartością wapnia w częściach nadziemnych (r = 0,919) i korzeniach kukurydzy (r = 0,592), w korzeniach brukwi pastewnej (r = 0,985) oraz ziarnie (r = 0,911), słomie (r = 0,935) i korzeniach jęczmienia jarego (r = 0,881). NaleŜy jednak nadmienić, Ŝe zwiększenie zawartości wapnia pod wpływem maksymalnego zastosowanego w doświadczeniu zanieczyszczenia gleby arsenem (100 mg As kg -1 gleby) odnotowano tylko w częściach nadziemnych kukurydzy, w korzeniach brukwi oraz w ziarnie i słomie jęczmienia jarego, które odpowiednio wynosiło 100, 29, 109 i 108%. Wzrost zawartości wapnia w korzeniach kukurydzy i jęczmienia o 75 i 67% następował do dawki 75 mg As kg -1 gleby, natomiast 100 mg As kg -1 gleby działało ujemnie na zawartość tego pierwiastka. Odnotowano takŝe zwiększenie zawartości wapnia o 29% przy dawce 20 mg As kg -1 gleby w korzeniach łubinu Ŝółtego oraz o 20% przy dawce 25 mg As kg -1 gleby w częściach nadziemnych brukwi pastewnej, podczas, gdy wyŝsze dawki ograniczały jego zawartość. Zdecydowanie ujemny, ale niewielki, wpływ arsenu wykazano w częściach nadziemnych łubinu Ŝółtego, a w korzeniach kupkówki pospolitej zmiany były nieregularne. Dodatek do gleby substancji neutralizujących spowodował zmiany w zawartości wapnia w badanych roślinach (tab. 2-6). Wpływ zaaplikowanych substancji był większy w korzeniach niŝ w częściach nadziemnych roślin. Ich najbardziej jednoznaczny wpływ stwierdzono w korzeniach kukurydzy, w częściach nadziemnych łubinu Ŝółtego, ziarnie, słomie i korzeniach jęczmienia jarego, w których następowało na ogół zmniejszenie oraz w korzeniach kupkówki pospolitej i łubinu Ŝółtego, częściach nadziemnych i korzeniach brukwi pastewnej, gdzie wykazano zwiększenie zawartości wapnia. Zmniejszenie zawartości wapnia w korzeniach kukurydzy wahało się średnio od kilku procent (wapno, zeolit naturalny), kilkunastu procent (węgiel drzewny) do 22-24% (kompost, ił), w porównaniu do serii kontrolnej (bez dodatków neutralizujących). Analogiczny ujemny wpływ węgla drzewnego, zeolitu naturalnego, zeolitu syntetycznego i kompostu na zawartość wapnia w częściach nadziemnych łubinu Ŝółtego wahał się w zakresie 21-28%. Tylko wapno działało dodatnio. Tabela 2-6 na końcu art.

4 288 T. Najmowicz, M. Wyszkowski, Z. Ciećko Ograniczenie zawartości wapnia w korzeniach jęczmienia jarego wynosiło 9-11% (dolomit, zeolit syntetyczny, kora drzewna), 17% (ił) i 21% (torf). Ił miał podobny (16%), a kora większy (32%) wpływ na zawartość wapnia w ziarnie tej rośliny. Odmienne zaleŝności zanotowano na glebie z aplikacją zeolitu syntetycznego. Znacznie słabiej, jakkolwiek ujemnie, działały badane substancje na zawartość wapnia w słomie jęczmienia jarego, gdyŝ tylko torf spowodował 18% obniŝenie jego zawartości, podczas, gdy wpływ dolomitu, zeolitu syntetycznego i kory wynosił zaledwie kilka procent. Zaaplikowane do gleby substancje zwiększyły zawartość wapnia w następujących zakresach: w korzeniach kupkówki od 24% (zeolit syntetyczny, ił) do 109% (kompost); w korzeniach łubinu Ŝółtego od 42% (zeolit naturalny) do 111% (wapno), w częściach nadziemnych brukwi od 12% (kora) do 22% (zeolit syntetyczny) w korzeniach brukwi pastewnej od 13% (torf, ił) do 38% (dolomit). Zmiany zawartości wapnia w częściach nadziemnych kukurydzy i kupkówki były niewielkie, gdyŝ nie przekraczały kilkunastu procent. Odpowiedzią na toksyczne działanie metali cięŝkich obserwowaną u wielu roślin jest ich specyficzna gospodarka wodą oraz wapniem i innymi pierwiastkami, a takŝe synteza enzymów odpornych na obecność ksenobiotyków w komórkach [SEREGIN, IVANOV 2001; BARANOWSKA-MOREK 2003]. Arsen występujący w nadmiarze, a nawet na poziomie toksycznym, w glebie i roślinach moŝe powodować zmniejszenie w nich zawartości wapnia [GORLACH, GAMBUŚ 1991]. Podobne zaleŝności obserwowali takŝe KABATA-PENDIAS i PENDIAS [1999] w róŝnych gatunkach roślin, PAIVOKE i SIMOLA [2001] w grochu, SHAIBUR i in. [2008] w jęczmieniu oraz RABBI i in. [2007] w ryŝu. Zmiana odczynu gleby, np. przez wapnowanie lub stosowanie innych dodatków prowadzi do zwiększenia zawartości wapnia w poszczególnych organach roślin (głównie korzeniach), co podobnie jak w badaniach własnych, stwierdzili takŝe ALFARO i in. [1998] w trawach i roślinach motylkowatych, HAHN i MARSCHNER [1998] w korzeniach świerka pospolitego, PATIRAM-RAI i in. [1990] w soi, KADAR i in. [2007] w róŝnych gatunkach roślin. ZbliŜone, jak w wyŝej opisanych doświadczeniach, wyniki uzyskali CIEĆKO i in. [1998, 2001], którzy pod wpływem kompostu i węgla brunatnego wykazali niewielkie zwiększenie zawartości wapnia w częściach nadziemnych kukurydzy [CIEĆKO i in. 1998], a w wyniku oddziaływania kompostu i wapna w ziarnie i słomie pszenŝyta [CIEĆKO i in. 2001]. W innych badaniach CIEĆKO i in. [2004] aplikacja do gleby kompostu, węgla brunatnego i wapna zwiększała zawartość wapnia w kukurydzy, łubinie Ŝółtym i rzodkiewce. Działanie bentonitu w wyŝej wykonanych badaniach było odwrotne. W przypadku owsa wpływ rozpatrywanych substancji na zawartość wapnia był relatywnie najmniejszy. Wnioski 1. Zawartość wapnia była zróŝnicowana w zaleŝności od zanieczyszczenia podłoŝa arsenem, dodatków neutralizujących oraz gatunku i organu roślin. 2. W serii bez dodatków neutralizujących wykazano istnienie dodatniej zaleŝności pomiędzy poziomem zanieczyszczenia podłoŝa arsenem, a zawartością wapnia w częściach nadziemnych i korzeniach kukurydzy, w korzeniach brukwi pastewnej oraz w ziarnie i słomie jęczmienia jarego. Największe zanieczyszczenie gleby arsenem (100 mg As kg -1 gleby) działało ujemnie na zawartość wapnia w korzeniach kukurydzy i jęczmienia. W przypadku pozostałych organów roślin zmiany te były mniejsze i mniej jednoznaczne.

5 WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA GLEBY ARSENEM Zastosowane w doświadczeniach substancje neutralizujące na ogół zmniejszały zawartość wapnia w korzeniach kukurydzy, w częściach nadziemnych łubinu Ŝółtego, ziarnie, słomie i korzeniach jęczmienia jarego. Odwrotną zaleŝność czyli zwiększenie zawartości wapnia odnotowano w korzeniach kupkówki pospolitej i łubinu Ŝółtego, częściach nadziemnych i korzeniach brukwi pastewnej. Literatura ALFARO V.M., TEUBER K.N., DUMONT L.J.C., MEDONE V.F Effect of lime application on the establishment and yield of forage grasses and legumes in Chile. Agricult. Tecnica Santiago 58(3): BARANOWSKA-MOREK A Roślinne mechanizmy tolerancji na toksyczne działanie metali cięŝkich. Kosmos 52(2-3): CARBONELL-BARRACHINA A.A., AARABI M.A., DELAUNE R.D., GAMBRELL R.P., PATRICK W.H The influence of arsenic chemical form and concentration on Spartina patens and Spartina alterniflora growth and tissue arsenic concentration. Plant Soil 198: CIEĆKO Z., KALEMBASA S., WYSZKOWSKI M., ROLKA E Wpływ zanieczyszczenia gleby kadmem na zawartość wapnia w roślinach. J. Elementol. 9(4): 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. 281(1-3): CIEĆKO Z., WYSZKOWSKI M., śołnowski A Pobranie kadmu przez kukurydzę w warunkach stosowania węgla brunatnego, kompostu i wapna. Zesz Probl. Post. Nauk. Rol. 455: GORLACH E., GAMBUŚ F Desorpcja i fitotoksyczność metali cięŝkich zaleŝnie od właściwości gleby. Rocz. Glebozn. 42(3/4): HAHN G., MARSCHNER H Cation concentrations of short roots of Norway spruce as affected by acid irrigation and liming. Plant Soil 199(1): HAN F.X., SU Y., MONTS D.L., PLONDINEC M.J., BANIN A., TRIPLETT G.E Assessment of global industrial-age anthropogenic arsenic contamination. Naturwissenschaften, 90: HŁAWICZKA S Ocena emisji metali cięŝkich do powietrza z obszaru Polski. Cz. II. Emisje w latach Arch. Ochr. Środ. 4: IPCS Arsenic and arsenic compounds, w: Environmental Health Criteria. WHO Genewa 224: 521 ss. JIANG Q.Q., SINGH B.R Effect of different forms and sources of arsenic crop yield and arsenic concentration. Water Air Soil Pollut. 74(3/4): KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd. Nauk. PWN Warszawa: 399 ss. KADAR I., MARTON L., NEMETH T., SZEMES I Effect of liming and mineral fertilization on the soil and plants in a 44-year long-term experiment in Nyirlugos. Agrokemia es Talajtan 56(2): OLENDRZYŃSKI K., DĘBSKI B., KARGULEWICZ I., SKOŚKIEWICZ J., FUDAŁA J., PŁAWICZKA S., CENOWSKI M Inwentaryzacja emisji zanieczyszczeń powietrza za rok 2001 na

6 290 T. Najmowicz, M. Wyszkowski, Z. Ciećko potrzeby statystyki krajowej i zobowiązań międzynarodowych w ramach Konwencji w sprawie transgranicznego przenoszenia zanieczyszczeń powietrza na dalekie odległości. IOŚ Warszawa, Krajowe Centrum Inwentaryzacji Emisji: 70 ss. OSTROWSKA E ZaleŜność pomiędzy wybranymi własnościami fizyczno-chemicznymi gleby a zawartością arsenu w roślinach łąkowych. Zesz. Nauk. PAN Człowiek i środowisko 8: OSTROWSKA A., GAWLIŃSKI S., SZCZUBIAŁKA Z Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa: 334 ss. PAIVOKE A.E.A., SIMOLA L.K Arsenate toxicity to Pisum sativum: Mineral nutrients, chlorophyll content, and phytase activity. Ecotoxicol. Environ. Safety 49: PATIRAM-RAI R.N., SINGH K.P., PRASAD R.N Response of soybean to liming in acid soils of Sikkim. J. Indian Soc. Soil Sci. 38(3): RABBI S.M.F., RAHMAN A., ISLAM M.S., KIBRIA K.Q., HUQ S.M.I Arsenic uptake by rice (Oryza sativa L.) in relation to salinity and calcareousness in some soils of Bangladesh. Dhaka Univ. J. Biol. Sci. 16(1): ROZPORZĄDZENIE MŚ Z 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. Dz. U. Nr 165, poz SEREGIN I.V., IVANOV V.B Physiological aspects of cadmium and lead toxic effects on higher plants. Russ. J. Plant Physiol. 48: SHAIBUR M.R., KITAJIMA N., SUGAWARA R., KONDO T., HUQ S.M.I., KAWAI S Physiological and mineralogical properties of arsenic-induced chlorosis in barley seedlings grown hydroponically. J. Plant Nutr. 31(2): STATSOFT, Inc STATISTICA (data analysis software system), version WARNER S.D Distinguishing natural and anthropogenic sources of arsenic: Implications for site characterization, w: U.S. EPA Workshop on Managing Arsenic Risks to the Environment: Characterization of Waste, Chemistry, and Treatment and Disposal, U.S. Environmental Protection Agency, Denver, Słowa kluczowe: zanieczyszczenie gleby arsenem, substancje neutralizujące, rośliny, zawartość wapnia Streszczenie Celem przeprowadzonych badań było określenie oddziaływania substancji neutralizujących wpływ zanieczyszczenia gleby arsenem na zawartość wapnia w wybranych roślinach uprawnych. Były to: wapno, dolomit, zeolit naturalny i syntetyczny, węgiel drzewny, ił i kompost. Zawartość wapnia była zróŝnicowana w zaleŝności od zanieczyszczenia podłoŝa arsenem i dodatków neutralizujących oraz od gatunku i organu roślin. W serii bez dodatków neutralizujących wykazano istnienie dodatniej zaleŝności pomiędzy poziomem zanieczyszczenia podłoŝa arsenem a zawartością wapnia w częściach nadziemnych i korzeniach kukurydzy, w korzeniach brukwi pastewnej oraz w ziarnie i słomie jęczmienia jarego. NajwyŜsze zanieczyszczenie gleby arsenem (100 mg As kg -1 gleby) działało ujemnie na zawartość

7 WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA GLEBY ARSENEM wapnia w korzeniach kukurydzy i jęczmienia. W przypadku pozostałych organów roślin zmiany te były mniejsze i mniej jednoznaczne. Najbardziej jednoznaczny wpływ substancji neutralizujących stwierdzono w korzeniach kukurydzy, w częściach nadziemnych łubinu Ŝółtego oraz w ziarnie, słomie i korzeniach jęczmienia jarego, w których następowało na ogół zmniejszenie oraz w korzeniach kupkówki pospolitej i łubinu Ŝółtego oraz w częściach nadziemnych i korzeniach brukwi pastewnej, gdzie wykazano zwiększenie zawartości wapnia. EFFECT OF SOIL CONTAMINATION WITH ARSENIC AND THE INTRODUCTION OF SOME INACTIVATING SUBSTANCES ON THE CONTENT OF CALCIUM IN PLANTS Tomasz Najmowicz, Mirosław Wyszkowski, Zdzisław Ciećko Department of Environmental Chemistry, University of Warmia and Mazury, Olsztyn Key words: soil contamination with arsenic, inactivating substances, plants, calcium content Summary The aim of the study was to determine the effect of substances inactivating soil contamination with arsenic on the content of calcium in some crop plants. The neutralizing substances included: lime, dolomite, natural and synthetic zeolite, charcoal, loam and compost. The content of calcium in plant tissues highly varied, depending on the soil contamination with arsenic and the applied inactivating substances, as well as the species and organs of the crops. Positive correlation was demonstrated in the series without soil neutralizing additives between the degree of soil contamination with arsenic and the content of calcium in the above-ground parts and roots of maize, in roots of swede and in grain and straw of spring barley. The highest arsenic pollution rate (100 mg As kg -1 soil) had a negative influence on the content of calcium in roots of maize and barley. With respect to other parts of the crops, changes in calcium concentrations under the influence of arsenic pollution of soil were smaller and more ambiguous. The least ambiguous effect of the inactivating substances on the content of calcium appeared in maize roots, the above-ground parts of yellow lupine as well as in grain, and straw and roots of spring barley, where the level of calcium tended to decline. In contrast, elevated amounts of calcium were detected in roots of cocksfoot and yellow lupine or in the above-ground parts and roots of swede. Prof. dr hab. Zdzisław Ciećko Katedra Chemii Środowiska Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Plac Łódzki OLSZTYN zdzislaw.ciecko@uwm.edu.pl

8 Wybrane właściwości chemiczne gleb uŝytych do doświadczeń wazonowych Some chemical properties of soils used in pot trials Tabela 1; Table 1 Doświadczenia Trials ph Hh (mmol kg -1 ) C N Formy ogólne Total forms Formy przyswajalne Available forms H 2O KCl P K Mg Ca Na Fe As Cu Zn Mn P K Mg g kg -1 mg kg -1 mg kg -1 Z kukurydzą; With maize 6,07 5,91 19,5 5,01 0,61 0,43 0,52 0,41 1,10 0,09 10,70 2,71 1,58 24,34 272,22 53,2 94,5 34,0 Z kupkówką i łubinem Ŝółtym With cocksfoot and yellow lupine Z jęczmieniem i brukwią With barley and swedes 5,75 4,53 33,1 5,41 0,69 0,47 0,96 0,51 1,41 0,11 12,50 3,58 1,44 22,81 253,83 49,8 87,2 34,2 5,53 4,16 28,2 5,48 0,51 0,45 0,88 0,55 1,35 0,08 12,59 2,21 1,51 23,15 258,77 52,2 91,8 29,9

9 Dawka arsenu w mg As kg -1 gleby Arsenic dose in mg As kg -1 of soil Zawartość wapnia (Ca) w częściach nadziemnych i korzeniach łubinu Ŝółtego (Lupinus luteus L.), g kg -1 s.m. Calcium (Ca) content in the above-ground parts and roots of yellow lupine (Lupinus luteus L.), g kg -1 DM bez dodatków without additions Rodzaj substancji neutralizującej; Type of neutralisation substance węgiel drzewny charcoal zeolit naturalny natural zeolite Części nadziemne; Above-ground parts zeolit syntetyczny synthetic zeolite ił loam kompost compost wapno lime Tabela 2; Table 2 0 9,5 7,7 6,4 5,9 10,0 5,3 13,6 8,3 10 9,0 7,5 6,5 5,9 9,7 5,9 13,0 8,2 20 8,7 7,1 6,5 6,6 8,4 6,2 12,6 8,0 30 8,7 7,1 7,7 7,7 8,1 7,1 12,8 8,5 40 9,0 6,2 7,7 7,7 7,4 8,1 13,0 8,4 Średnia; Average 9,0 7,1 7,0 6,8 8,7 6,5 13,0 8,3 Średnia Average r -0,628* -0,933** 0,888** 0,944** -0,979** 0,981** -0,592 0,380 NIR; LSD a - 0,2**; b - 0,2**; a b - 0,5** Korzenie; Roots 0 1,7 1,8 2,9 2,8 2,2 2,7 3,6 2,5 10 2,1 1,7 2,8 3,1 4,6 2,6 4,5 3,1 20 2,2 1,7 2,6 3,4 4,6 2,8 4,9 3,2 30 1,8 2,0 2,8 3,0 3,8 3,1 3,7 2,9 40 1,8 2,1 2,4 3,1 3,1 3,1 3,1 2,7 Średnia; Average 1,9 1,9 2,7 3,1 3,7 2,9 4,0 2,86 r -0,073 0,783** -0,791** 0,365 0,154 0,893** -0,392 0,068 NIR; LSD a - 0,3**; b - 0,3**; a b - 0,7** a rodzaj dodatków; type of additions b zanieczyszczenie arsenem; arsenic contamination istotne dla; significant for: * p = 0,05 ** p = 0,01 r współczynnik korelacji; correlation coefficient

10 Dawka arsenu w mg As kg -1 gleby Arsenic dose in mg As kg -1 of soil Zawartość wapnia (Ca) w częściach nadziemnych i korzeniach kukurydzy (Zea mays L.), g kg -1 s.m. Calcium (Ca) content in the above-ground parts and roots of maize (Zea mays L.), g kg -1 DM bez dodatków without additions Rodzaj substancji neutralizującej; Type of neutralisation substance kompost compost węgiel drzewny charcoal Części nadziemne; Above-ground parts ił loam wapno lime zeolit naturalny natural zeolite Tabela 3; Table 3 0 2,6 3,2 2,4 2,4 3,6 3,4 2,9 25 2,6 4,2 3,4 2,8 3,7 3,2 3,3 50 4,7 4,6 4,7 3,8 4,9 4,1 4,5 75 4,9 5,3 4,9 3,9 5,1 4,1 4, ,2 4,7 4,4 3,5 5,1 5,6 4,8 Średnia; Average 4,0 4,4 4,0 3,3 4,5 4,1 4,0 Średnia Average r 0,919** 0,833** 0,832** 0,798** 0,912** 0,890** 0,937** NIR; LSD a - 0,3**; b - 0,3**; a b - 0,7** Korzenie; Roots 0 3,6 3,5 2,1 2,9 3,3 3,9 3,2 25 5,2 3,6 3,3 2,9 3,3 4,5 3,8 50 5,5 4,2 4,8 3,6 4,0 4,7 4,5 75 6,3 5,3 5,8 4,8 6,7 6,1 5, ,9 3,3 5,9 5,1 6,8 5,7 5,3 Średnia; Average 5,1 4,0 4,4 3,9 4,8 5,0 4,5 r 0,592 0,254 0,969** 0,957** 0,921** 0,912** 0,916** NIR; LSD a - 0,3**; b - 0,3**; a b - 0,7** a rodzaj dodatków; type of additions b zanieczyszczenie arsenem; arsenic contamination istotne dla; significant for: * p=0,05, ** p=0,01 r współczynnik korelacji; correlation coefficient

11 Tabela 4; Table 4 Zawartość wapnia (Ca) w częściach nadziemnych i korzeniach kupkówki pospolitej (Dactylis glomerata L.), g kg -1 s.m. Calcium (Ca) content in the above-ground parts and roots of cocksfoot (Dactylis glomerata L.), g kg -1 DM Dawka arsenu w mg As kg -1 gleby Arsenic dose in mg As kg -1 of soil bez dodatków without additions Rodzaj substancji neutralizującej; Type of neutralisation substance zeolit naturalny natural zeolite wapno lime węgiel drzewny charcoal Części nadziemne; Above-ground parts ił loam kompost compost zeolit syntetyczny synthetic zeolite 0 5,0 5,0 5,1 5,2 4,9 4,4 5,3 5,0 25 5,3 4,8 4,9 5,1 5,0 5,4 5,3 5,1 50 5,5 6,3 4,8 5,0 5,8 5,6 5,5 5,5 75 5,4 6,8 4,8 5,0 5,9 5,8 5,5 5, ,8 7,5 6,1 5,4 5,9 6,2 7,3 6,3 Średnia; Average 5,4 6,1 5,1 5,1 5,5 5,5 5,8 5,5 Średnia Average r 0,922** 0,954** 0,546 0,283 0,908** 0,941** 0,776** 0,954** NIR; LSD a - 0,4** b - 0,4**; a b - 0,9** Korzenie; Roots 0 3,8 4,1 4,5 3,5 3,6 5,4 3,6 4,1 25 3,0 5,0 4,6 3,6 3,9 7,1 3,3 4,4 50 3,1 6,3 6,3 4,3 5,1 7,1 3,7 5,1 75 3,1 6,9 6,7 5,8 4,7 7,5 4,6 5, ,2 6,4 6,3 6,3 3,9 8,5 5,6 5,9 Średnia; Average 3,4 5,7 5,7 4,7 4,2 7,1 4,2 5,0 r 0,267 0,890** 0,862** 0,962** 0,351 0,933** 0,892** 0,986** NIR; LSD a - 0,6**; b - 0,5**; a b - r.n.; n.s. a rodzaj dodatków; type of additions b zanieczyszczenie arsenem; arsenic contamination istotne dla; significant for: * p=0,05, ** p=0,01 r współczynnik korelacji; correlation coefficient

12 Tabela 5; Table 5 Zawartość wapnia (Ca) w częściach nadziemnych i korzeniach brukwi pastewnej (Brassica napus L. var. napobrassica (L.) RCHB.), g kg -1 s.m. Calcium (Ca) content in the above-ground parts and roots of swede (Brassica napus L. var. napobrassica (L.) RCHB.), g kg -1 DM Dawka arsenu w mg As kg -1 gleby Arsenic dose in mg As kg -1 of soil bez dodatków without additions Rodzaj substancji neutralizującej; Type of neutralisation substance torf peat kora bark ił loam Części nadziemne; Above-ground parts dolomit dolomite zeolit syntetyczny synthetic zeolite Średnia; Average 0 13,3 12,9 15,8 18,3 18,0 17,5 16, ,0 13,6 16,3 18,5 18,4 19,3 17, ,7 16,2 18,4 19,3 18,4 18,6 17, ,6 16,0 18,2 18,7 16,9 18,6 17, ,3 13,6 16,5 15,3 14,7 18,5 15,7 Średnia; Average 15,2 14,5 17,0 18,0 17,3 18,5 16,7 r 0,527 0,394 0,442-0,586-0,817** 0,319-0,055 NIR; LSD a - 1,3**; b - 1,2**; a b - 2,9** Korzenie; Roots 0 2,1 3,0 2,8 3,0 3,3 3,1 2,9 25 2,2 2,6 3,0 2,8 3,1 3,3 2,8 50 2,3 2,6 3,4 2,7 3,1 3,1 2,9 75 2,5 2,5 2,8 2,5 3,4 2,9 2, ,7 2,6 2,7 2,5 3,6 2,7 2,8 Średnia; Average 2,4 2,7 2,9 2,7 3,3 3,0 2,8 r 0,985** -0,730** -0,226-0,969** 0,671* -0,832** -0,773** NIR; LSD a - 0,2**; b - 0,2**; a b - 0,4** a rodzaj dodatków; type of additions b zanieczyszczenie arsenem; arsenic contamination istotne dla; significant for: * p=0,05, ** p=0,01 r współczynnik korelacji; correlation coefficient

13 Zawartość wapnia (Ca) w ziarnie, słomie i korzeniach jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.), g kg -1 s.m. Calcium (Ca) content in grain, straw and roots of spring barley (Hordeum vulgare L.), g kg -1 DM Tabela 6; Table 6 Dawka arsenu w mg As kg -1 gleby Arsenic dose in mg As kg -1 of soil bez dodatków without additions Rodzaj substancji neutralizującej; Type of neutralisation substance torf peat kora bark ił loam dolomit dolomite zeolit syntetyczny synthetic zeolite Ziarno; Grain 0 2,2 2,1 2,0 2,6 2,8 2,8 2,4 25 2,7 2,2 1,9 2,8 2,9 3,2 2,6 50 2,9 2,9 2,0 2,7 2,9 3,7 2,9 75 3,1 4,4 2,4 2,6 2,8 4,6 3, ,6 3,7 2,4 2,4 3,6 4,4 3,5 Średnia; Average 3,1 3,1 2,1 2,6 3,0 3,7 2,9 Średnia Average r 0,911** 0,866** 0,853** -0,640* 0,699** 0,949** 0,988** NIR; LSD a - 0,3**; b - 0,3**; a b - 0,6** Słoma; Straw 0 3,9 4,0 4,1 4,9 5,1 5,2 4,5 25 4,3 4,3 4,8 4,8 5,5 5,0 4,8 50 4,6 5,0 5,6 6,0 5,4 5,2 5,3 75 7,5 5,8 5,4 7,0 5,5 5,2 6, ,1 4,3 6,1 5,9 5,6 5,8 6,0 Średnia; Average 5,7 4,7 5,2 5,7 5,4 5,3 5,3 r 0,935** 0,457 0,943** 0,735** 0,822** 0,730** 0,957** NIR; LSD a - 0,4; b - 0,3; a b - 0,8

14 Korzenie; Roots 0 4,2 3,3 4,4 3,3 5,4 5,1 4,3 25 4,2 4,1 4,4 4,6 5,1 5,0 4,6 50 4,9 4,2 4,7 4,8 4,5 5,1 4,7 75 7,0 5,4 5,0 4,8 4,5 4,8 5, ,4 3,8 4,9 4,6 4,5 4,0 4,7 Średnia; Average 5,3 4,2 4,7 4,4 4,8 4,8 4,7 r 0,881** 0,468 0,912** 0,698** -0,894** -0,818** 0,682* NIR; LSD a - 0,4**; b - 0,4**; a b - 0,9** a rodzaj dodatków; type of additions b zanieczyszczenie arsenem; arsenic contamination istotne dla; significant for: * p=0,05, ** p=0,01 r współczynnik korelacji; correlation coefficient