Logo VUZ Katera chémie UKF, Nitra (1)

Výskumný ústav zeleninársky (2)
Andovská 6
94001 Nové Zámky
tel. 035/6400795, fax: 035/6401892
e-mail: valsikovam@vuznz.sk
 


Pohyb kadmia v systéme pôda rastlina

THE TRANSFER OF THE CADMIUM IN THE SOIL-PLANT SYSTEM

ÚVOD

Súčasné poznatky poukazujú na potrebu komplexného prístupu k riešeniu otázok kontaminácie pôd a pestovaných poľnohospodárskych plodín. Dôležitým poznaním je, že vplyvom rôznych faktorov len s malou pravdepodobnosťou sa vyskytuje lineárna závislosť medzi obsahmi ťažkých kovov v pôde a ich transportom z pôdy do rastlín.

Je potrebné diferencovať ťažké kovy a ich negatívne vplyvy v rôznych podmienkach a rôzne účinnosti koreňového systému ako bariéry pre vstup do nadzemných častí rastlín.

Zo zdravotného hľadiska patrí kadmium (Cd) medzi ťažké kovy, ktoré majú toxické vlastnosti už pri relatívne nízkych koncentráciách. Aj napriek tomu, že nie je potrebné k rozvoju rastlín, je nimi prijímané nielen koreňovým systémom, ale aj foliárne. Príjem kadmia rastlinami súvisí s rizikom jeho prísunu potravovým reťazcom k ľudskému organizmu. Významný podiel v ňom patrí zelenine.

MATERIÁL A METÓDA

Pre sledovanie obsahu Cd v pôde a vo vybraných zeleninových druhoch boli založené modelové pokusy vo Výskumnom ústave zeleninárskom v Nových Zámkoch pod fóliovým krytom. Semená rajčiakov, mrkvy a šalátu boli vysiate priamo do nádob z PVC s obsahom 11 kg zeminy, v troch variantoch a desiatich opakovaniach.

V každom variante po vzídení sa rajčiaky a šalát vyjednotili na jednu rastlinu, mrkva na desať rastlín.

Do pôdneho substrátu (pH=7,4) sa aplikovali živiny N, P, K vo forme roztokov solí NH4NO3 , K2SO4 a KH2PO4 v množstve odpovedajúcom 0,2 g N; 0,17 g P; 1,5 g K na 1 kg vysušenej pôdy. Kadmium bol aplikovaný vo forme Cd(NO3)2 .4H2O v dvoch variantoch:

Varianty pokusu:
- K : NPK
- X : NPK +1 mg Cd.kg-1 pôdy
- Y : NPK +2 mg Cd.kg-1 pôdy

Mrkva a šalát sa zberali vo fáze konzumnej zrelosti , rajčiaky vo fáze prvého plodu a na konci vegetácie. Celkový obsah Cd sa stanovil v sušine nadzemných a podzemných častí rastlín po mineralizácii suchou cestou.

V zemine sa stanovil obsah Cd eluovateľný s HNO3 c=2 mol.dm-3. V roztokoch rastlinných a pôdnych vzoriek sa kadmium stanovoval metódou AAS na prístroji Spektr AAS-200, elektrotermickou atomizáciou pár v grafitovej piecke.


VÝSLEDKY A DISKUSIA

Zmeny pôdneho obsahu Cd mali dopad na zmenu jeho obsahu v koreňoch i nadzemných častiach rajčiakov, mrkvy a šalátu. Z množstva Cd odčerpaného z úrody najväčší podiel pripadal na koreňové časti rastlín.(tab.1,3,5,7,9,11) .

Riziko zvýšeného obsahu Cd v koreňoch a nadzemných častiach rajčiakov, mrkvy a šalátu v porovnaní s kontrolným variantom bolo štatisticky významné až vysoko preukazné (tab.2,4,6,8,10).

V porovnaní s kontrolným variantom aplikované dávky Cd vyvolali v čerstvej hmote konzumných častí zeleniny relatívne najvyššie riziko u mrkvy (približne 9,5 a 14-násobné zvýšenie) a v 1.plodoch rajčiakov v roku 1996(10 a 21 násobné zvýšenie). Najnižšie riziko sa zistilo v konzumnej časti šalátu a to 1,8 resp.1,9 a 3,2 násobné.

Bilancovaním mikrogramových množstiev Cd odčerpaných úrodou z pôdneho substrátu maximálna hladina pripadla na korene mrkvy ( 96%) , nadzemnú časť rajčiakov (80 %) a na listy hlávkového šalátu (85 %), minimálna hladina na korene rajčiakov (8,5 %), na listy mrkvy (4 % ) a na plody rajčiakov ( 10 %).

Naše poznatky sú v súlade s autormi, ktorí sledovali koreňový príjem Cd a jeho distribúciu v rastlinách (Chreneková a kol.1991, Lahučký 1997).

Koreň sa javil najmenej účinnou bariérou pre transfer Cd do nadzemných častí šalátu a rajčiakov. Stúpajúca koncentrácia Cd v nadzemných častiach šalátu a rajčiakov nepriamo potvrdzuje narušenie vnútorných procesov súvisiacich s permeabilitou bunkových membrán. Toto zistenie nepriamo potvrdzuje predpoklad Alexejeva (1987) a Larchera (1988), podľa ktorých ťažké kovy s neznámou metabolickou funkčnosťou sa dostávajú do nadzemných častí apoplastickou cestou.

Brzdiaca funkcia koreňového systému sa prejavila v závislosti od špecifity rastlinného druhu. Preto pri mrkve, ako koreňovej zelenine bol pravdepodobne blokovaný transport Cd (Lahučký 1993).

Hygienická nezávadnosť konzumnej časti dopestovanej zeleniny sa hodnotila NPM (najvyššie prípustné množstvo) kadmia v čerstvej zelenine (0,1 mg.kg-1 , pre šalát 0,2mg.kg1).

V podmienkach aplikovaných dávok Cd (1 mg a 2 mg.kg-1 pôdy) svojim obsahom záväzný limit prekročila len konzumná časť mrkvy.

ZÁVER

V modelových podmienkach pod fóliou sa sledoval transfer rôznych dávok kadmia z pôdneho substrátu (slaboalkalická hlinito-piesočnatá zemina) do podzemnej a nadzemnej časti rajčiakov, mrkvy a hlávkového šalátu. Dávky Cd (1mg, resp.2 mg.kg-1 pôdy) predstavovali zvýšené zaťaženie pôdy kadmiom.

Na aplikované dávky Cd najvýraznejšie reagovala konzumná časť mrkvy. Maximálna hladina úrodou odčerpaného množstva Cd pripadla na konzumnú časť mrkvy, šalátu a nadzemnú časť rajčiakov ( bez plodov).

Hodnotením hygienickej nezávadnosti sa prejavila ako riziková pri aplikovaných dávkach Cd len konzumná časť mrkvy. Výsledky sú v súlade s publikovanými výsledkami, podľa ktorých najintenzívnejšie kumuluje Cd listová a koreňová zelenina, najmenej plody zelenín.

SÚHRN

V modelových pokusoch pod fóliou sa sledoval transfer rôznych dávok kadmia z pôdneho substrátu do podzemnej a nadzemnej časti rajčiakov, mrkvy a hlávkového šalátu. V porovnaní s kontrolným variantom vyvolali aplikované dávky Cd v čerstvej hmote konzumných častí zeleniny relatívne najvyššie riziko u mrkvy (9,5 a 14 násobné zvýšenie Cd ) a v prvých plodoch rajčiakov v prvom roku ( 10 a 21 násobné zvýšenie ), najnižšie u šalátu (1,8 resp.3,2 násobné zvýšenie ).

Hodnotením hygienickej nezávadnosti sa prejavila ako riziková pri aplikovaných dávkach Cd len konzumná časť mrkvy.

SUMMARY

The transfer of different doses of cadmium in the model experiments under the folio from the soil substrat to the underground and overground (parts) of tomatoes, carrots and lettuce. (were observed).

In comparision with the control variant the applicated doses of Cd in the row material of the consuming parts of vegetables brought about reletively high risk in carrots (9,5 and 14 times increase Cd) and in the first fruits of tomatoes in the first year (10 and 21 times increase), the lowest in lettuce (1,8 - 3,2 times increase).

LITERATÚRA

  1. ALEXEJEV, J.V.: Tjažolye metally v počvach i rastenijach. VO-Agropromizdat, Leningrad 1987.
  2. HOLOBRADÝ, K. a kol.: Zdroje a obmedzenie vstupu ťažkých kovov do produktov rastlinnej výroby. In: Ekologické princípy ochrany životného prostredia v poľnohospodárstve. ČSVTS Duslo Šaľa, 1992, s.81-87
  3. CHRENEKOVÁ, E. a kol.: Koreňový príjem olova a kadmia jarným jačmeňom. Poľnohospodárstvo, 37, 1991, 2, s.137-144
  4. LAHUČKÝ, L.: Posúdenia rizika transferu kadmia a chrómu do produktov rastlinnej výroby. In: Cudzorodé látky v životnom prostredí. Zborník z medzinárodnej vedeckej konferencie, SPU Nitra, september 1997, s.68-73
  5. LAHUČKÝ, L.: Pôdne vstupy ťažkých kovov do rastlín a možnosti ich minimalizácie. Kandidátska dizertačná práca. VŠP Nitra, 1993
  6. LARCHER, W. a kol.: Fyziologická ekologie rostlin. Academia Praha 1988
  7. TÓTH, J.: Hodnotenie pôdnej hygieny v regióne Stredný Spiš. In: Cudzorodé látky v životnom prostredí. Zborník z medzinárodnej vedeckej konferencie, SPU Nitra, september 1997, s.44-50
  8. VALŠÍKOVÁ, M. a kol.: Technologické systémy vybraných druhov zeleniny, II. časť. VÚZ Nové Zámky v rámci poradenských aktivít SPPK. 1997, 162 s.

Tab.1 Obsah Cd v sušine rajčiakov a základné charakteristiky (prvý pokusný rok)priemermax.s

Variant

Rastlinná časť

Sušina [%]

Cd [mg.kg-1]

      min. priemer max. s
 

Korene

19,31

0,1321

0,2131

0,3016

0,05347

K

nadzemná časť

14,57

0,1125

0,1500

0,2000

0,02421

 

plody 1

5,49

0,0000

0,0476

0,1141

0,04335

 

plody 2

6,04

0,1764

02510

0,2897

0,03882

  Korene 18,14 1,7244 2,9276 5,8006 1,21128

X

nadzemná časť

15,92

0,3750

0,7944

1,5500

0,34430

 

plody 1

5,41

0,1395

0,4842

1,4338

0,38065

 

plody 2

6,10

0,4451

1,0093

1,4474

0,27351

 

Korene

18,67

2,0819

3,5310

7,9781

1,80745

Y

nadzemná časť

16,32

1,3000

1,5413

1,9875

0,23379

 

plody 1

5,49

0,8080

1,1477

1,4253

0,17366

 

plody 2

6,33

0,8647

1,1478

1,5500

0,23051

Poznámky:
plody 1 - prvé dozreté plody
plody 2 - plody na konci vegetačného obdobia
s - smerodajná odchýlka


Tab.2 Štatistické hodnotenie výsledkov z tab. 1

Rozdiel variantov

Korene
F preuk.

Nadz. časť
F preuk.

Plody 1
F preuk.

Plody 2
F preuk.

K : X

24,252

+ +

24,621

+ +

6,251

+

55,133

+ +

K : Y

13,191

+ +

64,528

+ +

28,497

+ +

47,358

+ +

X : Y

0,440

-

27,834

+ +

18,539

+ +

5,255

+

F0,05 = 3,07
F0,01 = 5,06


Tab.3 Obsah Cd v sušine rajčiakov a základné charakteristiky (druhý pokusný rok)

Variant

Rastlinná časť

Sušina [%]

Cd [mg.kg-1]

      min. priemer max. s
 

Korene

22,05

0,1100

0,2416

0,4575

0,0917

K

nadzemná časť

16,79

0,0712

0,1347

0,2375

0,0458

 

plody 1

6,77

0,0022

0,1505

0,2103

0,0608

 

plody 2

8,93

0,0507

0,0882

0,1653

0,0388

  Korene 24,93 0,9075 1,2473 1,5137 0,0917

X

nadzemná časť

18,72

0,7637

1,1122

1,4387

0,2183

 

plody 1

7,07

0,2337

0,3881

0,5339

0,0943

 

plody 2

10,5

0,1569

0,3462

0,6315

0,1337

 

Korene

26,84

1,1312

1,8892

3,0200

0,5798

Y

nadzemná časť

18,84

0,9663

1,5301

1,9862

0,3513

 

plody 1

6,77

0,2527

0,4113

0,4759

0,1150

 

plody 2

10,17

0,1852

0,3173

0,5015

0,1242

Poznámky:
plody 1 - prvé dozreté plody
plody 2 - plody na konci vegetačného obdobia
s - smerodajná odchýlka


Tab.4 Štatistické hodnotenie výsledkov z tab. 3

Rozdiel variantov

Korene
F preuk.

Nadz. časť
F preuk.

Plody 1
F preuk.

Plody 2
F preuk.

K : X

202,88

+ +

157,389

+ +

43,938

+ +

49,095

+ +

K : Y

42,826

+ +

89,250

+ +

19,985

+ +

20,470

+ +

X : Y

9,067

+ +

8,502

+ +

0,085

-

0,319

-

F0,05 = 3,07
F0,01 = 5,06

Tab.5 Obsah Cd v sušine mrkvy a základné charakteristiky (prvý pokusný rok)

Variant

Rastlinná časť

Sušina [%]

Cd [mg.kg-1]

      min. priemer max. s
 

Korene

20,24

0,0141

0,0586

0,1251

0,12895

K

Listy

14,25

0,0005

0,0241

0,0469

0,01716

  Korene 20,78 0,1255 0,5012 0,7569 0,48190

X

Listy

15,39

0,0010

0,0664

0,2164

0,09124

 

Korene

16,49

0,4039

1,0961

2,6801

0,63837

Y

Listy

13,77

0,0023

0,0976

0,5446

0,18925

Poznámky: s - smerodajná odchýlka


Tab.6 Štatistické hodnotenie výsledkov z tab. 5

Rozdiel variantov

Korene
F preukaznosť

Listy
F preukaznosť

K : X

9,387

+ +

2,454

-

K : Y

14,995

+ +

0,926

-

X : Y

3,625

+

0,037

-

F0,05 = 3,07
F0,01 = 5,06


Tab.7 Obsah Cd v sušine mrkvy a základné charakteristiky (druhý pokusný rok)

Variant

Rastlinná časť

Sušina [%]

Cd [mg.kg-1]

      min. priemer max. s
 

Korene

20,41

0,0591

0,0672

0,0794

0,00733

K

Listy

13,72

0,0287

0,0608

0,0987

0,02096

  Korene 20,48 0,3974 0,6917 1,3079 0,32551

X

Listy

13,47

0,3537

0,5769

0,8562

0,15461

 

Korene

16,39

0,3650

1,2137

2,1476

0,63031

Y

Listy

14,95

0,1725

0,8837

1,5650

0,39883

Poznámky: s - smerodajná odchýlka

Tab.8 Štatistické hodnotenie výsledkov z tab. 7

Rozdiel variantov

Korene
F preukaznosť

Listy
F preukaznosť

K : X

30,916

+ +

60,341

+ +

K : Y

15,111

+ +

20,794

+ +

X : Y

1,424

-

2,060

-

F0,05 = 3,07
F0,01 = 5,06


Tab.9 Obsah Cd v sušine šalátu a základné charakteristiky (prvý pokusný rok)

Variant

Rastlinná časť

Sušina [%]

Cd [mg.kg-1]

      min. priemer Max. s
 

Korene

7,15

0,4052

0,6694

1,0841

0,20171

K

Listy

6,57

0,2115

0,3370

0,5005

0,08702

  Korene 7,33 0,6197 1,0611 1,9066 0,44167

X

Listy

7,32

0,3995

0,5801

0,9200

0,17111

 

Korene

7,15

1,0585

2,4743

5,4034

1,34570

Y

Listy

7,02

0,6745

1,0066

1,4227

0,23318

Poznámky: s - smerodajná odchýlka


Tab.10 Štatistické hodnotenie výsledkov z tab. 9

Rozdiel variantov

Korene
F preukaznosť

Listy
F preukaznosť

K : X

7,037

+ +

16,179

+ +

K : Y

19,442

+ +

20,832

+ +

X : Y

13,863

+ +

9,900

+ +

F0,05 = 3,07
F0,01 = 5,06


Tab.11 Obsah Cd v sušine šalátu a základné charakteristiky ( druhý pokusný rok)

Variant

Rastlinná časť

Sušina [%]

Cd [mg.kg-1]

      min. priemer max. s
 

korene

6,10

0,7575

1,0597

1,6366

0,25096

K

listy

6,62

0,7254

0,9113

1,1192

0,11803

  korene 6,29 1,0481 2,3641 3,4387 0,77597

X

listy

6,34

1,0567

1,5090

2,5754

0,53410

 

korene

5,64

1,4500

2,7425

3,9543

0,94512

Y

listy

6,56

1,0862

1,8014

305700

0,81050

Poznámky: s - smerodajná odchýlka


Tab.12 Štatistické hodnotenie výsledkov z tab. 11

Rozdiel variantov

Korene
F preukaznosť

Listy
F preukaznosť

K : X

24,314

+ +

8,168

+ +

K : Y

6,209

+ +

4,757

+

X : Y

0,776

-

0,112

-

F0,05 = 3,07
F0,01 = 5,06

 

Vystavené 9.9. 2005

Autori textu: RNDr.Alžbeta Hegedûsová, PhD.(1) -
Ing.Ondrej Hegedûs, CSc.(2) – doc. Ing. Magdalína Valšíková, PhD. (2)