ZAW ARTOŚĆ SELENU W RÓŻNYCH CZĘŚCIACH LUCERNY I M NISZK A LEKARSKIEGO Z PLANTACJI LUCERNIANYCH ZAŁOŻONYCH N A TRZECH TYPACH GLEB

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLVII NR 3/4 WARSZAWA 1996: KATARZYNA BOROW SKA ZAW ARTOŚĆ SELENU W RÓŻNYCH CZĘŚCIACH LUCERNY I M NISZK A LEKARSKIEGO Z PLANTACJI LUCERNIANYCH ZAŁOŻONYCH N A TRZECH TYPACH GLEB Katedra Gleboznawstwa, Zakład Biochemii Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy WSTĘP Rola selenu w roślinach nie została do tej pory w pełni wyjaśniona, chociaż niektórzy badacze sądzą, że pierwiastek ten bierze udział w pewnych procesach metabolicznych, zwłaszcza u roślin kumulujących go w dużych ilościach [Kabata-Pendias, Pendias 1984]. Natomiast w metabolizmie człowieka i zwierząt selen, wchodzący w skład peroksydazy glutationowej, ma zdolność redukcji nadtlenku wodoru i nadtlenków organicznych i w ten sposób chroni komórkę przed ich szkodliwym działaniem [Rotruck i in. 1973]. Znaczenie selenu w roślinach należy więc oceniać pod kątem dietetycznym i paszowym. Pobieranie selenu przez rośliny zależy od wielu czynników, takich jak: gatunek rośliny, typ gleby, naw żenie, warunki klimatyczne i zawartość w glebie form selenu dostępnych dla roślin [Gissel-Nielsen i in. 1984]. Lucerna siewna (Mediccigo sativa) - jedna z najcenniejszych roślin paszowych - jest rośliną o wysokich wymaganiach glebowych. W regionie Pomorza i Kujaw warunki takie spełniają czarne ziemie, gleby brunatne i płowe. Niniejsza praca jest kontynuacją rozpoczętych wcześniej badań [Borowska 1994] i dotyczy rozmieszczenia selenu w roślinach lucerny siewnej (Mediccigo sativa) oraz mniszka lekarskiego (Taraxacum officinale) na tle zawartości tego pierwiastka w przypowierzchniowych poziomach gleb w trzecim roku użytkowania plantacji lucernianych. MATERIAŁ I METODY Próbki glebowe i roślinne zostały pobrane z 5 lucernisk w trzecim roku użytkowania plantacji (wiosną 1993 r.) przed kwitnieniem lucerny i na początku kwitnienia mniszka lekarskiego. Plantacje lucerny zostały założone na czarnych

2 240 К. Borow ska ziemiach właściwych i zbrunatniałych (Wierzchosławice, Osięciny), glebach brunatnych właściwych (Kaczkowo) oraz płowych (Sobiejuchy, Witosław). Próbki glebowe pobierano z trzech punktów, z każdej plantacji lucernianej. Następnie łączono je w próby zbiorcze, w których wykonano analizy chemiczne. Próbki roślin pobrano z tych samych punktów, jakie wyznaczono dla pobrania próbek glebowych. Zebrane rośliny umyto pod bieżącą wodą, a następnie płukano 2-krotnie w H0O destylowanej, po czym oddzielano poszczególne części roślin. Zawartość selenu oznaczono w próbkach zbiorczych z 20 roślin, z każdego punktu. Zawartość selenu ogółem w próbkach gleb i roślin oznaczono spektrofluorymetryczną metodą Watkinsona [1966] z użyciem 2,3-diaminonaftalcnu jako odczynnika kompleksującego selen na spektrofluorymetrze firmy Aminco-Bowman. Oznaczenia wykonano w dwóch powtórzeniach. Do oznaczenia podstawowych właściwości gleb zastosowano metody rutynowe. OMÓWIENIE WYNIKÓW I DYSKUSJA Uzyskane wyniki wskazują, że poziomy próchniczne Ap badanych czarnych ziem odznaczają się małym zróżnicowaniem pod względem zawartości próchnicy, frakcji spławialnej i koloidalnej oraz wartości odczynu (tab. 1). Co sic tyczy badanych parametrów, to gleby brunatne oraz płowe wyraźnie różniły się od czarnych ziem. Wcześniej podobne wyniki uzyskali Cieśla i in. [1994]. Rozpatrywane gleby charakteryzowały się podobnym pochodzeniem geologicznym, gdyż wytworzone są z glin zwałowych moreny dennej zlodowacenia bałtyckiego stadiału poznańskiego [Cieśla 1968]. Zawartość selenu ogółem w próbkach czarnych ziem w poziomie próchnicznym Ap wynosiła średnio 0,137 mg/kg, natomiast w poziomie A - 0,144 mg/kg. W glebach brunatnych i płowych średnie wartości selenu kształtowały się odpowiednio - w poziomie Ap 0,081 i 0,128 mg/kg oraz w poziomie A i 0,041 mg/kg. Z przeprowadzonej analizy korelacji między zawartością selenu ogółem w badanych glebach a podstawowymi ich właściwościami wynika, że zawartość selenu ogółem w poziomie A była skorelowana z zawartością frakcji koloidalnej (0,756**) oraz spławialnej (0,807**). Wysoce istotną korelację stwierdzono również między zawartością selenu ogółem w poziomie A a zawartością próchnicy (0,878**) oraz odczynem mierzonym w H^O (0,950**). We wcześniejszych badaniach [Borowska i fn. 1993, Borowska 1994] stwierdzono, że zarówno czarne ziemie, jak i gleby brunatne oraz płowe zawierały średnio 0,1-0,2 mg Se/kg i zaliczono je do średniej klasy zasobności pod względem zawartości tego pierwiastka. W glebach tych wykazano zależność między selenem ogółem a zawartością materii organicznej. Podobną zależność uzyskali Wu i Lag [1988], Hamdy i Gissel-Nielsen [1976] oraz Thornton i in. [1983]. Natomiast Zabłocki [1994] również w czarnych ziemiach, glebach brunatnych i płowych okolic Szczecina stwierdził istotną zależność między zawartością selenu ogółem a zawartością frakcji spławialnej i koloidalnej. Analiza korelacji uzyskanych wyników zawartości selenu ogółem w glebach oraz zawartości tego pierwiastka w liściach, łodygach i korzeniach roślin wykazała, że zawartość selenu ogółem, średnio w obu badanych poziomach gleb brunatnych i płowych była istotnie skorelowana z jego zawartością w nadziemnych częściach mniszka lekarskiego (0,587*). W czarnych ziemiach natomiast

3 Zaw artość selenu w lucernie i m niszku 241 TABELA 1. Zawartość selenu ogółem i podstawowe właściwości gleb TABLE!. The total selenium content and basic soil properties Poziom n Sc ogółem Próchnica ph % frakcj i glebowej Hori- samples Total Se Humus % of soi:i fractions [n zon No [mg/kg] [%] H20 KC1 <0,002 <0,02 Czarne ziemie Ap 8 0,103-0,153 1,95-2,47 7,15-7,43 6,98-7, X 0,137 2,23 7,30 7,03 12,5 24 A 8 0,094-0,175 1,93-2,67 7,10-7,42 6,70-7, X 0,144 2,29 7,29 6,90 14,3 26 Gleby brunatne właściwe Ap 2 0,075-0,088 1,29-1,60 7,08-7,14 7,03-7, X 0,081 1,44 7,12 7, A 2 0,078-0,079 1,72-2,12 7,21-7,42 7,03-7, X 0,079 1,92 7,33 7, Gleby płowe Ap 8 0,078-0,207 0,76-1,81 7,11-7,40 6,01-7, X 0, ,22 6, A 8 0,036-0, ,40 7,31-7,46 5,97-6, X 0,041 0,27 7,38 6,49 10,3 19 zawartość selenu ogółem w glebach (średnio w obu badanych poziomach) była skorelowana z zawartością selenu w korzeniach mniszka lekarskiego (0,608*) oraz z zawartością selenu w liściach (0,595*) i łodygach (0,538*) lucerny. Z wartości uzyskanych w trzecim roku użytkowania plantacji lucerny (rys. 1) można stwierdzić, że wystąpiły różnice w zawartości selenu w roślinach lucerny i mniszka lekarskiego zebranych z czarnych ziem w porównaniu do roślin zebranych z gleb brunatnych i płowych. Potwierdza to pogląd, że zawartość selenu w roślinach odzwierciedla poziom tego pierwiastka w glebach i w wielu przypadkach jest skorelowana z całkowitą jego zawartością, jednak wpływ zróżnicowanych czynników glebowych i atmosferycznych może zacierać te prawidłowości [Kabata-Pendias, Pendias 1993]. Rozmieszczenie selenu w różnych częściach obu badanych gatunków roślin przedstawiono na rysunku 2. Zawartość selenu w lucernie, niezależnie od typu gleby, można uszeregować w następujący sposób: liście > łodyga > korzeń, co potwierdziło wcześniejsze dane na ten temat [Arvy 1986, Borowska 1994]. W częściach nadziemnych mniszka lekarskiego zebranego z czarnych ziem oraz z gleb płowych zawartość selenu była nieznacznie niższa w porównaniu do jego zawartości w korzeniach. Natomiast w roślinach mniszka lekarskiego zebranych z gleb brunatnych zawartość selenu w częściach nadziemnych przeważała w stosunku do jego zawartości w korzeniach. Średnia zawartość selenu w lucernie zebranej w trzecim roku użytkowania plantacji wynosiła 0,069 mg/kg. a więc była zbliżona do zawartości tego pierwiastka w' roślinach lucerny w pierwszym roku trwania plantacji [Borowska 1994]. Znacznie niższe zawartości selenu ( mg/kg) w roślinach lucerny zebranej z okolic Szczecina stwierdził Zabłocki [ i 994]. Z badań Kabaty-Pendias, Pendiasa [1993] wynika, że mniszek lekarski jest rośliną selenolubną. Jego znaczenie polega również na tym, żc jako roślina powszechnie występująca jest

4 с/.лгпс ziemie л r a r? ' sieb) Ьrun.'itne РГО 'Л Г; Vi.'IIS gleby pbw<* :ć.v RYSUNEK I. Zawartość selenu w glebach(średnio dla obu poziomów) ora/, w roślinach lucerny siewnej (M cdicayo saliva) i mniszka lekarskiego (Taraxacum ofjiciualc) (średnio dla badanych części roślin łącznie) w mg Se/kg s.m. FIGURE 1. The total selenium content in soils (mean lor both horizons) and plants of M cdicagn saliva and Taraxacum officinale (mean for investigated parts of plants) in mg Sc per kg of d.m.

5 mg S e/te lpçema nscie alfalfa-ieaves czarne ziemie black earths gleby brunatne brown soils gleby plowe lessivé soils alfalfa-stern: lucerna korzeń alfalfà-roots mniszek cz.nadz. dandelion aerial paijs mniszek korzeń dandelion roots RYSUNEK 2. Zaw artość selenu w liściach, łodygach i korzeniach lucerny (Medicago sativa) oraz w częściach nadziemnych i korzeniach m niszka lekarskiego (Taraxacum officinale) w mg Se/kg s.m. FIG U R E 2. The selenium content in leaves, stem s and roots o f Medicago saliva and aerial pails and roots of Taraxacum officinale in mg Se per kg o f d.m. Zawartość selenu w lucernie i mniszku 243

6 244 К. Borow ska coraz częściej wykorzystywana dla zbadania stanu środowiska glebowego, również pod względem zanieczyszczeń metalami ciężkimi. WNIOSKI 1. Zawartość selenu ogółem w badanych glebach kształtowała się na dość niskim poziomie. Średnio dla obu poziomów (Ap i A) zawartość tego pierwiastka w czarnych ziemiach wynosiła 0,140 mg/kg, w glebach brunatnych - 0,080 mg/kg oraz w glebach płowych - 0,085 mg/kg. Uwzględniając wszystkie próbki gleb stwierdzono, że w poziomie A zawartość selenu skorelowana była z zawartością próchnicy oraz frakcją ilastą i koloidalną. 2. Stwierdzono, ze zawartość selenu w lucernie występowała na poziomie przeciętnym dla tej rośliny i wynosiła średnio 0,069 mg/kg. 3. Zawartość selenu ogółem w glebach, średnio w obu badanych poziomach, skorelowana była z zawartością selenu w korzeniach mniszka lekarskiego oraz liściach i łodygach lucerny. 4. Uzyskane wyniki zawartości selenu w częściach nadziemnych i korzeniach mniszka lekarskiego (średnio 0,093 mg/kg) występującego w łanie lucerny potwierdzają zdolność mniszka do kumulacji tego pierwiastka. LITERATURA ARVY M.D. 1986: Distribution of selenium and sixteen elements in different parts of Trifolium repens. Flam Soil 91. 1: BOROWSKA К. 1994: Selen w glebach i roślinach /. wybranych plantacji lucerny. Zesz. Probl. Posi. Nauk Roi 414: BOROWSKA K MALCZYK P., KĘDZIA W. 1993: Zawartość selenu w glebach uprawnych i leśnych województwa bydgoskiego. Zesz. Nauk. Komitetu Człowiek i Środowisko PAN, 8: CIEŚLA W 1968: Geneza i właściwości gleb uprawnych, wytworzonych z gliny zwałowej na Wysoczyźnic Kujawskiej. Praca habilitacyjna. Rocz. WSR. Poznań 18: CIEŚLA W*. DĄBKOWSKA-NASKRĘT H., DŁUGOSZ J.. ZALEWSKI W. 1994: Evaluation of microelements contents in arable soils of Eastern Wielkopolska Lowland. Rocz. Glebozn. Suppl. 46: GISSEL-NIELSEN G., GUPTA U.C., LAM AND M., WESTERMARCK T. 1984: Selenium in soils and plants and its importance in livestock and human nutrition. Advances in Agronomy 37. Acad Press: HAMDY A.A., GISSEL-NIELSEN G. 1976: Relationship between soil factors and selenium content of Danish soils and plants. Riso Report No 349. К А В АГА - PE N DIA S A., PENDIAS H. 1984: Trace elements in soils and plants. CRC Press. Florida: KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1993: Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN, Warszawa. ROTRUCK J.T., POPE A.L., GANTHER H.E., SWANSON A.B., HAFEMAN D.G., HOEKSTRA W.G. 1973: Selenium: Biochemical role as a component of glutathione peroxidase. Science 179: THORNTON J.W., KLIMNIBURGH D.G., PULLEN G SMITH C.A. 1983: Geochemical aspects of selenium in British soils and implications to animal health. D. Hemphil. Trace substances in environment health. XVII, Columbia, Mo: WATKINSON J.H. 1966: Fluoromctric determination of selenium in biological material with 2,3-diaminonaphtalene. Anal. Chem.38:

7 Z aw artość selenu w lucernie i m niszku 245 WU X., LAG J. 1988: Selenium in Norwegian farmland soils. Acta Agric. Scan. 38: ZABŁOCKI Z. 1994: Porównanie zawartości selenu w glebach, roślinach i odciekach drenarskich. Zesz. Nauk. Komitetu Człowiek i Środowisko PAN, 8: K. BOROWSKA THE CONTENT OF SELENIUM IN DIFFERENT PARTS OF M E D IC A G O S A T IV A AND T A R A X A C U M O F F IC IN A L E FROM SELECTED ALFALFA PLANTATIONS LOCATED ON THREE TYPES OF SOIL Department of Soil Science, University of Technology and Agriculture in Bydgoszcz SUM M ARY The content of selenium in leaves, stems and roots of Meclicago sativa and overground parts and roots of Taraxacum officinale, collected from black earth, luvisols and typical brown soils in the third year of using the alfalfa plantations was determined. Determinations of selenium were carried out with the fluorometric method of Watkinson with the use of the 2,3-diaminonaphtalene. The mean content of total selenium in soils was generally low in black earth mg/kg, in luvisols mg/kg and in typical brown soils mg/kg and it was highly correlated with organic matters and loamy and clay fractions. The total selenium content in soils was correlated with that in roots of Taraxacum officinale and in leaves and stems of Medicago sativa. The content of selenium in Medicago sativa approached the mean level of mg/kg. D r ini. K atarzyna B orow ska K atedra G lebozn a w stw a, Zakład B iochem ii A kadem ia T echniczno-r olnicza u B ydgoszczy Bydgoszcz, ul, Bernardyńska 6

8