ZESZYTY PROBLEMOWE POSTEPOW NAUK ROLNICZYCH 1997, z. 448b: TOPOGRAFIA KADMU W BURAKACH CWIKLOWYCH. Czeslawa Jasiewicz, Jacek Antonkiewicz

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTEPOW NAUK ROLNICZYCH 1997, z. 448b: TOPOGRAFIA KADMU W BURAKACH CWIKLOWYCH Czeslawa Jasiewicz, Jacek Antonkiewicz Katedra Chemii Rolnej, Akademia Rolnicza im. H. Kollqtaja w Krakowie wsw Produkcja zywnosci dla ludzi zalezy w znacznej mierze od stanu zanieczyszczenia gleb metalami ci?zkimi. Do jednych z najbardziej niebezpiecznych i toksycznych metali ci^zkich nalezy kadm. Zanieczyszczenie gleb tym pierwiastkiem jest istotnym zagrozeniem skazenia roslin. Jest on kumulowany gtownie w korzeniach, chociaz pod wpjywem opadow atmosferycznych zawieraj^cych ten pierwiastek, nast^puje wi^ksze jego nagromadzenie w lisciach niz w korzeniach spichrzowych, np. marchwi lub buraka [2, 7, 10]. Uwaza si?, ze cz?sci nadziemne roslin zawierajq wi^cej metali ci zkich, w tym kadmu, poniewaz mog^ one pochodzic z atmosfery, a dodatkowo otrzymuj i je z gleby poprzez system korzeniowy [1]. Badania Sauerbecka [11] nad skazeniem warzyw sugerujq, ze poziom skazenia lisci warzyw zalezy w pierwszym rz?dzie od opadu pylow z atmosfery, a w mniejszym stopniu od skazenia gleby. Zawartosc kadmu w burakach wedlug Kabaty-Pendias [4] najczqsciej miesci si? w przedziale od 0,008 do 0,07 mg Cd kg"* swiezej masy. Badania Curzydty [1] potwierdzaj^ fakt, ze liscie burakow w porownaniu z korzeniami charakteryzujq si? znacznie wyzsz^i zawartosci^ kadmu co sugeruje, ze nagromadzenie tego pierwiastka w cz?sciach nadziemnych zalezy od emisji pylow i gazow. Natural na zawartosc kadmu w glebach niezanieczyszczonych jest niska i miesci si? w przedziale 0,2-1,05 mg Cd kg'' s.m. gleby. Srednia zawartosc kadmu w glebach Polski wynosi 0,2 mg Cd kg'' s.m. W glebach wojewodztwa krakowskiego wyst?puje znaczne zroznicowanie zawartosci kadmu. Srednie jego st?zenie wynosi 0,85 mg Cd kg"', jest wi?c znacznie wyzsze od sredniej koncentracji w glebach calej Polski [9]. Celem prowadzonych badan byto okreslenie zawartosci kadmu w poszczegolnych cz?sciach burakow cwiklowych uprawianych na terenie wojewodztwa krakowskiego. MATERIAL I METODYKA W trzeciej dekadzie marca 1995 r. wysiano buraki cwiklowe w 44 punktach zlokalizowanych w wojewodztwie ki-akowskim. W pierwszej polowie wrzesnia zostaly pobrane probki gleb (z warstwy 0-20 cm), oraz probki burakow cwiklowych (dojrzalosc konsumpcyjna), ktore po przywiezieniu do laboratorium, zostaty dokladnie umyte, rozdzielone na poszczegolne cz?sci roslin (korzenie, skorka korzeniowa, blaszki lisciowe i ogonki lisciowe), rozdrobnione, a nast?pnie wysuszone w termostacie przy

2 74 C. JASIEWICZ, J. ANTONKIEWICZ temperaturze 70 C. Po wysuszeniu materiai roslinny zostal rozdrobniony na mlynku udarowym i przygotowany do analiz chemicznych, natomiast probki gleby po uprzednim wysuszeniu na powietrzu roztarto w mozdzierzu porcelanowym i nast?pnie przesiano przez sito plastikowe o srednicy oczek 1 mm. W materiale glebowym wykonano podstawowe oznaczenia: odczyn gleby (ph) metodq potencjometrycznq, pojemnosc sorpcyjnq gleby (T) metodî Kappena, zawartosc materii organicznej metodq Tiurina. Zawartosc kadmu w oznaczono po trawieniu probki gleby w mieszaninie st?- zonych kwasow azotowego i nadchlorowego. St?zenie kadmu w glebie, jak i w materiale roslinnym oznaczono za pomocq spektrofotometru absorpcji atomowej (ASA) firmy Philips model PU 9100 [6, 8]. WYNIKI I DYSKUSJA W tabeli 1 przedstawiono wlasciwosci chemiczne gleb oraz zawartosc Cd w burakach cwiklowych. Z danych tych wynika, ze o zawartosci kadmu w burakach decydowala lokalizacja uprawy oraz analizowane cz?sci roslin. Koncentracja kadmu w burakach cwiklowych wynosila od 0,11 do 13,0 mg kg"' s.m. Zakres zawartosci kadmu w blaszkach lisciowych burakow wynosil 0,87-13,0 mg kg'' s.m,. a w korzeniach 0,12-1,83 mg kg"' s.m. Srednia zawartosc tego pierwiastka w blaszkach lisciowych burakow wynosila 2,6 mg Cd kg"' s.m. i byla wyzsza od zawartosci w korzeniach, ktora wynosila 0,5 mg kg'' s.m. Podobne zaleznosci zarejestrowano we wczesniejszych badaniach [3], w ktorych zawartosc kadmu w korzeniach burakow uprawianych w ogrodach dzialkowych Krakowa miescila si? w 0,3-1,6 mg Cd kg'', a w cz?sciach nadziemnych 0,4-2,8 mg Cd kg"' s.m. Curzydlo [1] stwierdzit rowniez wyzszq zawartosc kadmu w lisciach burakow anizeli w korzeniach. Duzî kumulacj? tego metalu stwierdzono w lisciach burakow uprawianych w Wadowie i Ruszczy (1,79 mg i 0,81 mg Cd kg"' s.m.). Najwi?ksze ilosci tego metalu wyst?pujii w blaszkach lisciowych (srednio 2,65 mg Cd kg''), nast?pnie w kolejnosci: w skorce korzenia 0,96 mg Cd kg"', ogonkach lisciowych 0,65 mg Cd kg"' i korzeniach 0,56 mg Cd kg'' (rye. 1). Najwyzszq wartosc wspolczynnika zmiennosci zarejestrowano w cz?sciach nadziemnych, mianowicie w blaszkach lisciowych (72%), w ogonkach lisciowych (60%) i skorce korzenia (49%), a nizsz^j w korzeniach (42%) i glebie (38%). Zawartosc kadmu w cz?sciach nadziemnych burakow cwiklowych jest bardzo zroznicowana (tab. 1). Badajqc zaleznosci pomi?dzy koncentracjij kadmu w glebie i zawartosci^ tego metalu w burakach cwiklowych nie stwierdzono statystycznie istotnej korelacji. Wspoiczynniki korelacji prostej, opisuj^ce zaleznosc pomi?dzy calkowitî zawartosciq kadmu w glebie i jej wybranymi cechami, wskazujq na bardzo silny zwi^zek zawartosci tego metalu z zawartosciî materii organicznej (r = 0,56***) oraz nieco slabszy z pojemnosciq sorpcyjnî gleby (r = 0,34*). Statystycznie istotne zaleznosci zarejestrowano pomi?dzy koncentracjq kadmu w burakach i niektorymi wiasciwosciami gleby (tab. 2). Najsilniej na dost?pnosc kadmu dla burakow oddzialywaly odczyn gleby (r = -0,49***) i jej pojemnosc sorpcyjna (r = -0,35*).

3 TOPOGRAFIA KADMU W BURAKACH CWIKLOWYCH 75 Tabela 1. Wlasciwosci chemiczne gleb oraz zawartosc Cd w burakach i glebie (mg kg' s.m.) Table 1. Chemical properties of soils and Cd content in red beet and soil (mg kg' d.m.) Nr gleby C-org. No of soil ph(kcn % T; CEC cmol(+) 100 g-' gleba soil Zawartosc Cd Content of Cd korzen skorka ogonek root skin tail lisc leaf 1 4,18 0,85 13,17 1,43 1,21 1,22 0,58 13,00 2 5,15 0,67 9,32 0,88 0,46 1,43 1,69 4,50 3 4,79 0,81 11,37 0,82 0,62 1,08 0,38 1,38 4 6,58 0,77 13,27 1,02 0,48 0,62 0,36 1,63 5 6,62 0,93 24,27 1,08 0,41 0,40 0,40 1,25 6 6,47 0,68 8,32 0,81 0,47 0,65 0,80 2,20 7 6,68 1,03 26,20 1,22 0,75 0,78 0,92 1,93 8 7,12 1,16 39,92 1,13 0,32 0,46 0,38 1,01 9 6,83 0,45 17,00 1,24 0,53 0,49 0,34 0, ,35 0,46 11,83 0,68 0,79 0,79 0,82 1, ,12 0,57 13,46 1,04 0,45 0,74 0,22 1, ,93 0,82 19,79 1,24 0,77 1,02 0,38 1, ,40 0,40 21,56 1,08 0,47 0,77 0,34 3, ,59 0,54 12,28 0,68 0,37 0,76 0,56 1, ,44 0,93 17,31 1,43 0,68 1,23 0,22 1, ,49 0,54 1 1,51 0,69 0,51 0,55 0,67 0, ,62 1,21 40,26 1,43 0,43 0,93 0,19 1, ,26 2,25 27,31 1,67 0,49 0,99 0,74 1, ,22 0,62 13,16 1,25 0,77 1,50 1,61 6, ,56 0,82 15,06 1,61 1,11 2,08 1,58 9, ,55 1,49 22,10 3,50 1,07 2,29 0,74 3, ,78 1,05 28,52 1,71 0,43 0,70 0,51 1, ,03 0,75 7,87 0,68 1,38 2,62 2,02 9, ,30 1,17 18,00 2,03 1,64 3,12 0,27 3, ,20 0,66 16,59 0,84 0,68 1,09 1,07 2, ,78 0,92 33,26 1,11 0,53 0,91 0,30 1, ,08 0,70 11,42 0,76 0,44 0,48 0,22 1, ,31 0,86 8,24 0,78 1,16 2,48 1,69 10, ,33 0,89 10,09 1,05 1,04 1,45 1,79 6, ,09 0,82 9,68 1,25 0,68 1,09 0,52 2,81

4 76 C. JASIEWICZ, J. ANTONKIEWICZ Tabela 1. cd. Table 1. continued Nr gleby C-org. No of soil ph(kci) % T; CEC cmol(+) 100 g-' gleba soil Zawartosc Cd Content of Cd korzen root skorka skin ogonek tail lisc leaf ,85 9,41 1,09 1,83 1,86 1,82 9, ,96 0, ,53 0,25 0,46 2,10 8, ,25 0,85 8,04 1,30 0,51 1,13 0,30 0, ,37 0,69 9,55 2,62 0,68 1,79 1,11 2, ,25 0,88 8,03 1,24 0, ,95 J, ,24 22,69 1,78 0, ,02 1, ,54 0,79 10,77 1,59 0,55 0,81 0,69 2, ,60 1,29 12,96 1,51 0,70 2,46 2,86 3, ,50 1,10 12,35 1,20 0,64 1,90 1,01 11, ,80 1,37 14,00 1,44 1,07 2,59 1,71 11, ,72 1,07 37,18 3,88 0,50 0,79 0,66 2, ,49 1,1 1 10,76 1,11 0,12 0,11 0,25 1, ,54 1,52 19,97 3,19 0,13 0,42 0,53 2, ,92 1,47 12,75 3,44 0,13 0,86 0,26 3,70 Wspolczynnik zmiennosci % Coefficient of variation % Tabela 2. Wspoiczynniki korelacji liniowej (r) pomi^dzy zawartosciji kadmu w roslinie i w glebie oraz niektorymi jej wiasciwosciami Table 2. Simple correlation coefficients (r) between content of cadmium in plant and soil and some of its properties Cd ph C - org. T; CEC Cd w glebie in soil w glebie in soil 0,29 0,56*** 0,34* w burakach in red beets*.0,49*** 0,01-0,54* 0,13 *w obliczeniach przyjgto sredniq geometrycznti zawartosc dla calej rosliny r istotny przy r significant at: *p = 0,05; **p = 0,01; ***p = 0,001

5 TOPOGRAFIA KADMU W BURAKACH CWIKLOWYCH 77 2,65 Korzen-Root Skorka-Skin Ogonek-Tail Lisc-Leaf Rye. 1. Srednia zawartosc kadmu w roznych cz^sciach burakow cwiklowych Fig. 1. Mean content of cadmium in different parts of red beet Przyjmujcic 0,15 mg Cd kg s.m. jako dopuszczalntj do konsumpcji zawartosc tego pierwiastka w burakach [5] stwierdzono, ze w 93% analizowanych probek korzeni burakow cwiklowych wyst^powalo przekroczenie normy. Zawartosc kadmu w skorce burakow powyzej 0,15 mg kg"' stwierdzono az w 43 punktach, co stanowi 97,7% analizowanych probek, natomiast w ogonkach lisciowych przekroczenie wystqpilo we wszystkich probkach. Rowniez w lisciach wszystkich kontrolowanych obiektow odnotowano przekroczenie normy, a ponadto w 91% prob zawartosc kadmu byla wyzsza od 1 mg kg"'. Najwyzszq zawartosc stwierdzono w punkcie nr 1 (13 mg Cd kg"'), w ktorym nast^pilo 86,6-krotne przekroczenie dopuszczalnej zawartosci. WNIOSKI 1. Zawartosc kadmu w badanych czqsciach roslin burakow cwiklowych ksztattowala si? nast?puj ico: blaszki lisciowe skorka korzenia ogonki lisciowe korzenie. 2. Pod wzgl?dem przydatnosci konsumpcyjnej 93% prob burakow uprawianych w 44 miejscowosciach woj. ki-akowskiego nie odpowiadato kryterium z uwagi na przekioczonq norm? zawartosci Cd. 3. Z obliczonych wspotczynnikow korelacji wynika, ze dost?pnosc kadmu dla roslin determinowana byla glownie odczynem i pojemnosciq sorpcyjnq gleby. 4. Popraw? jakosci burakow cwiklowych pod wzgl?dem zawartosci kadmu w regionie krakowskim mozna osiqgnqc poprzez kontrol? ph gleby oraz ograniczenie emisji przemysiowych.

6 78 C. JASIEWICZ, J. ANTONKIEWICZ LITERATURA 1. Curzydlo J. (1990). Wplyw Kombinatu Metalurgicznego Huty im. Lenina na zanieczyszczenie gleby i roslin metalami ci^zkimi oraz plan rolniczego zagospodarowania terenow skazonych. Kl?- ska ekologiczna Krakowa. Wyd. Polski Klub Ekologiczny, Krakow, Grodzinska K., Godzik B., Szarek G., (1990). Skazenie gleb i warzyw ogroddw dzialkowych aglomeracji krakowskiej metalami ciezkimi. Kl?ska ekologiczna Krakowa. Wyd. Polski Klub Ekologiczny. Krakow, Jasiewicz C. (1992). Zanieczyszczenie warzyw metalami ci^zkimi. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 265, Roln. 30, Kabata-Pendias A., Pendias H. (1993). Biogeochemia pierwiastkow sladowych. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa. 5. Kabata-Pendias A., Motowicka-Terelak T., Piotrowska M., Witek T. (1993). Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roslin metalami ciqzkimi i siarkq. Ramowe wytyczne dla rolnictwa. Wyd. lung, P(53), Putawy. 6. Litynski T., Jurkowska H., Gorlach E. (1976). Analiza chemiczno-rolnicza. PWN, Warszawa. 7. Marchwinska E., Kucharski R. (1984). Zawartosc mikroelementow w wybranych warzywach w zaleznosci od poziomu zanieczyszczenia powietrza. Zesz. Probl. PNR, 242, Ostrowska A., Gawlinski St., Szczubiatka Z. (1991). Metody analizy i oceny wlasciwos'ci gleb i roslin katalog. Wyd. Inst. Ochr. Srod., Warszawa. 9. Praca zbiorowa. (1996). Ocena stanu zanieczyszczenia gleb wojewodztwa krakowskiego metalami ci^zkimi i siark^i. Bibliot. Monit. Srod., Krakow. 10. Sapek B. (1991). Wptyw wapnowania na zawartosc i pobieraniu kadmu i olowiu przez roslinnosc hiki trwalej. Roczn. Glebozn., 42, 3/4, Saubereck D. (1982). Welche Schwermetallgehalte in Pflanzen diiifen nicht uberschritten werden, um Wachstumsbeeintrachtigungen zu vermeiden? Landwirtsch. Forschung, 39, STRESZCZENIE W 44 punktach zlokalizowanych w roznych warunkach glebowych wojewodztwa krakowskiego uprawiano buraki cwiklowe. Zbior burakow wykonano w fazie fizjologicznej dojrzatosci. Jako cz^sci wskaznikowe wybrano: korzen, skdrk? korzeniowji, blaszki lisciowe oraz ogonki lisciowe. Stwierdzono, ze zawartosc kadmu w badanych cz sciach wskaznikowych burakow ksztattowala si? nast^pujqco: najwyzsze ilosci tego metalu kumulowaty blaszki lisciowe, a nast^pnie w kolejnos'ci skorka korzeniowa, ogonki lisciowe i korzenie. W 93% analizowanych prob zawartosc kadmu zostata przekroczona w stosunku do normy (0,15 mg Cd kg"' s.m.). Z obliczonych wspotczynnikow korelacji wynika, ze dost^pnosc kadmu dla roslin determinowana byla gtownie odczynem i pojemnoscin sorpcyjn^i gleby. Popraw? Jakosci burakow cwiklowych pod wzgl?dem zawartosci kadmu w regionie krakowskim mozna ositigntic poprzez regulacj? ph gleby oraz kontrol? emisji przemysiowych. TOPOGRAPHY OF CADMIUM IN RED BEETS Cz. Jasiewicz. J. Antonkiewicz. Department of Agricultural Chemistry, Hugon KollqtaJ Agricultural University of Cracow Summary Red beets were cultivated under various soil conditions in forty four places of the Cracow province. They were harvested at the stage of physiological maturity. The indicator parts were: the roots without skin, the skin, leaf blades and petioles. Following contents of cadmium were found in

7 TOPOGRAFIA KADMU W BURAKACH CWIKLOWYCH 79 investigated indicator parts of red beets: the highest accumulation was noted in leaves, followed by skin-petiole-roots. Cadmium content in 93% red beet samples exceeded the standard allowable value (0.15 mg Cd kg"' d.m). Calculated correlation coefficients show that cadmium availability for plants was determined by the soil reaction and cation exchange capacity. In the Cracow province the quality of red beets in respect of cadmium and other heavy metals contents may be improved through liming of acid soils and control of industrial emissions. Prof, dr hab. Czeslawa Jasiewicz Katedra Chemii Rolnej Akademia Rolnicza im. H. KoltQlaja Al. A. Mickiewicza Krakow