Effect of iodine fertilization and soil application of sucrose on the content of selected heavy metals and trace elements in spinach

• Autorzy: Smolen S. , Sady W.

Warianty tytułu

PL

Wpływ nawożenia jodem i doglebowej aplikacji sacharozy na zawartość wybranych metali ciężkich i pierwiastków śladowych w szpinaku

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jod nie jest jednak składnikiem pokarmowym roślin. Jego uboczny wpływ na gospodarkę mineralną roślin nie został dobrze udokumentowany. Celem badań było określenie oddziaływania jodu oraz doglebowej aplikacji sacharozy na zawartość metali ciężkich i pierwiastków śladowych w szpinaku. W latach 2009–2010 przeprowadzono doświadczenie wazonowe z uprawą szpinaku Spinacia oleracea L. ‘Olbrzym zimowy’ na glebie mineralnej. Badaniami objęto zróżnicowane kombinacje z przedsiewnym nawożeniem jodem (w formie KI) i doglebową aplikacją sacharozy: 1) – kontrola (nienawożona jodem i bez aplikacji sacharozy), 2) – 1 mg I dm⁻³ gleby, 3) – 2 mg I dm⁻³ gleby, 4) – 1 mg I + 1 g sacharozy dm⁻³ gleby i 5) – 2 mg I + 1 g sacharozy dm⁻³ gleby. W szpinaku oraz w glebie po uprawie oznaczono zawartość 29 pierwiastków: Ag, As, Be, Bi, Cs, Dy, Er, Eu, Hg, Ho, In, Li, Lu, Ni, Pb, Pr, Sb, Sc, Sm, Sn Sr, Tb, Th, Ti, Tl, Tm, V, Y, Yb techniką ICP-OES. Stwierdzono istotny wpływ nawożenia jodem oraz istotną interakcję aplikacji tego pierwiastka z sacharozą na zawartość: Li, Ni, Pb, Sr, Ti, Y, V, Ag, Lu, Sc, Tb, Th, Yb, Dy i Sn w szpinaku. Nawożenie samym jodem (w obydwu dawkach) w porównaniu z kontrolą powodowało istotne zwiększenie zawartości V, Sc, Th oraz obniżenie zawartości Ag w szpinaku. Wyższa dawka jodu w porównaniu do aplikacji 1 mg I dm⁻³ gleby powodowała istotne zwiększenie zawartości Pb i Sn oraz obniżenie zawartości Sr w szpinaku. Łączna aplikacja jodu (w obydwu dawkach) i sacharozy w porównaniu do kontroli i nawożenia roślin samym jodem powodowała istotne zmniejszenie zawartości Li, Ni, Pb, Sr, Y, V, Sc, Tb i Yb w szpinaku – w odniesieniu do Li, Y, V, Sc, Tb wyższa dawka jodu aplikowana łącznie z sacharozą wykazała w tym aspekcie silniejsze oddziaływanie. Obniżenie zawartości Sr, Y, Sc i Tb w szpinaku (wskutek połączonej aplikacji jodu i sacharozy) było skorelowane ze zmniejszoną zawartością tych pierwiastków w glebie.

EN

Iodine is not an essential nutrient for plants. Side-effects of its application on mineral nutrition of plants have not yet been thoroughly documented. The aim of the study was to evaluate the influence of soil application of iodine and sucrose on accumulation of heavy metals and trace elements in spinach. In 2009–2010, a pot experiment was carried out with spinach Spinacia oleracea L. ‘Olbrzym zimowy’ cv. cultivated on mineral soil. The research included diverse combinations with pre-sowing iodine fertilization (in the form of KI) and soil application of sucrose: 1) – control (without iodine fertilization and sucrose application), 2) – 1 mg I dm⁻³ of soil, 3) – 2 mg I dm⁻³ of soil, 4) – 1 mg I + 1 g sucrose dm⁻³ of soil and 5) – 2 mg I + 1 g sucrose dm⁻³ of soil. In spinach as well as soil after its cultivation the content of 29 elements was determined by ICP-OES technique, including: Ag, As, Be, Bi, Cs, Dy, Er, Eu, Hg, Ho, In, Li, Lu, Ni, Pb, Pr, Sb, Sc, Sm, Sn Sr, Tb, Th, Ti, Tl, Tm, V, Y and Yb. A significant influence of iodine fertilization as well as its interaction with sucrose was found in respect of: Li, Ni, Pb, Sr, Ti, Y, V, Ag, Lu, Sc, Tb, Th, Yb, Dy and Sn level in spinach leaves. Fertilization with iodine only (in both tested doses) contributed to a significant increase in V, Sc and Th as well as reduced Ag content in spinach when compared to the control plants. Application of the higher iodine dose (2 mg I dm⁻³ of soil) resulted in greater accumulation of Pb and Sn in spinach as well as lowered Sr concentration in comparison to plants treated with 1 mg I dm⁻³. Simultaneous application of iodine (in both doses) and sucrose decreased spinach content of: Li, Ni, Pb, Sr, Y, V, Sc, Tb and Yb when compared to the control object as well as plants fertilized only with iodine. In the case of Li, Y, V, Sc and Tb, a stronger influence was found for sucrose applied together with the higher dose of I. Obtained decrease in Sr, Y, Sc and Tb accumulation in spinach (after iodine and sucrose application) correlated with lower soil content of these elements.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Hortorum Cultus
• Rocznik: 2011
• Tom: 10
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.37-50,fig.,ref.

Twórcy

autor

Smolen S.

• University of Agriculture in Krakow, Krakow, Poland

autor

Sady W.

Bibliografia

• Asperer G.A., Lansangan L.M., 1986. The uptake of I-131 in tropical crops. Trace Subst. Environ. Health 20, 457–465.
• Calmano W., Hong J., Förstner U., 1993. Binding and mobilization of heavy metals in contaminated sediments affected by pH and redox potential. Wat. Sci. Tech. 28 (8–9), 223–235.
• Chmielnicka J., 2002. Metale i metaloidy. [W:] Toksykologia. Seńczuk W. ed., Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa.
• Chuan M.C., Shu G.Y., Liu J.C., 1996. Solubility of heavy metals in a contaminated soil: Effects of redox potential and pH. Water Air Soil. Poll. 90 (3–4), 543–556.
• Commission Regulation (EC) No 466/2001 of 8 March 2001 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs. Official J. Europ. Como. 16.3.2001 L. 77, 1–13.
• Fuge R., Johnson C.J., 1986. The geochemistry of iodine – a review. Environ. Geochem. Health 8 (2), 31–54.
• Kabata-Pendias A., Pendias A., 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
• Małuszyński M.J., 2009. Thallium in environment. Ochr. Środ. i Zas. Nat. 40, 31–38.
• Muramatsu Y., Uchida Y., Sumiya Y., Ohmomo Y., 1985. Iodine separation procedure for the determination of 129 I and 127I in soil by neutron activation analysis. J. Radioanalyt. Nucl. Chem. 94, 329–338.
• Muramatsu Y., Uchida Y., Sumiya Y., Ohmomo Y., Obata H., 1989. Tracer experiments on transfer of radio-iodine in the soil-rice plant system. Water Air Soil Poll. 45, 157–171
• Muramatsu Y., Yoshida S., Uchida S., 1996. Iodine desorption from rice paddy soil. Water Air Soil. Poll. 86, 359–371.
• Nowosielski O., 1988. Zasady opracowywania zaleceń nawozowych w ogrodnictwie. PWRiL, Warszawa.
• Pasławski P., Migaszewski Z.M., 2006. The quality of element determinations in plant materials by instrumental methods. Polish J. Environ. Stud. 15 (2a), Part I, 154–164.
• PN-EN ISO 11732:2005 (U). Jakość wody – Oznaczanie azotu amonowego metodą analizy przepływowej (CFA i FIA) z detekcją spektrometryczną.
• PN-EN ISO 13395:2001. Jakość wody – Oznaczanie azotu azotynowego i azotanowego oraz ich sumy metodą analizy przepływowej (CFA i FIA) z detekcją spektrometryczną.
• Salariya A.M., Rehman Z.U., Ashraf M., 2003. Effect of polluted water on accumulation of heavy metals in commonly consumed vegetables. J. Chem. Soci. Pakistan 25 (2), 161–165.
• Smoleń S., Sady W., Ledwożyw-Smoleń I., 2010. Quantitative relations between the content of selected trace elements in soil extracted with 0.03 M CH3COOH or 1 M HCl and its total concentration in lettuce and spinach. Acta Sci. Pol. Hort. Cult. 9 (4), 13–23.
• Smoleń S., Sady W., 2011a. Influence of soil application of iodine and sucrose on mineral composition of spinach plants. Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus 10(3), 3–13.
• Smoleń S., Sady W., 2011b. Influence of iodine fertilization and soil application of sucrose on the effectiveness of iodine biofortification, yield, nitrogen metabolism and biological quality of spinach. Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus 10(4), 51–63.
• Smoleń S., Rożek S., Ledwożyw-Smoleń I., Strzetelski P., 2011a. Preliminary evaluation of the influence of soil fertilization and foliar nutrition with iodine on the efficiency of iodine biofortification and chemical composition of lettuce. J. Element. In print.
• Smoleń S., Rożek S., Strzetelski P., Ledwożyw-Smoleń I., 2011b. Preliminary evaluation of the influence of soil fertilization and foliar nutrition with iodine on the effectiveness of iodine biofortification and mineral composition of carrot. J. Element. 16 (1), 103–114.
• Smoleń S., Sady W., Rożek S., Ledwożyw-Smoleń I., Strzetelski P., 2011c. Preliminary evaluation of the influence of iodine and nitrogen fertilization on the effectiveness of iodine biofortification and mineral composition of carrot storage roots. J. Element. 16 (2), 275–285.
• Tyler G., Olsson T., 2001 Concentrations of 60 elements in the soil solution as related to the soil acidity. Europ. J. Soil Sci. 52, 151–165.
• Westerman R.L., 1990. Soil testing and plant analysis. 3rd editio. Soil. Sci. Soc. Amer., Madison, Wi. White P.J., Broadley M.R., 2005. Biofortifying crops with essential mineral elements. Trends Plant Sci. 10 (12), 586–593.
• White P.J., Broadley M.R., 2009. Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets – iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytol. 182 (1), 49–84.
• Yamane I., Sato K., 1968. Initial rapid drop of oxidation-reduction potential in submerged airdried soils. Soil Scien. Plant Nutrit. 14 (2), 68–72.
• Yang X-E., Chen W-R., Feng Y., 2007. Improving human micronutrient nutrition through biofortification in the soil-plant system: China as a case study. Environ. Geochem. Heath. 29 (5), 413–28.
• Zhao F.-J., McGrath S.P., 2009. Biofortification and phytoremediation. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 373–380.