View More View Less
  • 1 DE-MÉK Élelmiszertudományi Intézet, Debrecen
  • 2 DE-MÉK Agrokémiai és Talajtani Intézet, Hungary
Restricted access

Purchase article

USD  $25.00

1 year subscription (Individual Only)

USD  $184.00

Az arzénnal szennyezett termőterület a világ valamennyi részére kiterjedő globális problémát jelent. Az arzén a növények számára nem esszenciális mikroelem, mely a szennyezett talajon történő növénytermesztés által a növények számára felvehetővé válik. Az arzén felvételének következtében olyan növényfiziológia folyamatok sérülhetnek, melyek súlyos anomáliák kialakulásához vezetnek.

Kutatómunkánk célja növekvő koncentrációjú (0, 3, 10, 30, 90 és 270 mg kg−1) arzénkezelésben részesített talajon termesztett zöldborsó szárazanyag-produktumában bekövetkező változások nyomon követése mellett, az egyes növényi szervek (gyökér, szár, levél, hüvely, szem) arzén-akkumulációs képességének megállapítsa volt. Vizsgáltuk továbbá a talaj arzén-terhelésének hatását a kísérleti növény egyes szerveinek P-tartalmára vonatkozóan is. Munkánk tárgyát képezte továbbá a növekvő koncentrációban arzénnal kezelt talaj „összes“, illetve „oldható“ arzéntartalmának megállapítása.

Arra a következtetésre jutottunk, hogy a talaj növekvő koncentrációjú arzénterhelésének hatására valamennyi növényi szerv arzéntartalma nőtt. Az egyes növényi szervek arzén-akkumulációs képességének sorrendje a következő: gyökér > szár > levél > hüvely > szem. Habár valamennyi kezelésnél az arzén döntően a gyökérben akkumulálódott, a 270 mg kg−1-os kezelés esetén a gyökér már nem volt képes az arzén visszatartására, így a transzlokációja jelentősen fokozódott a talajfelszín feletti szervek irányába is.

A gyökérben akkumulálódott jelentős mennyiségű arzén a gyökér szárazanyag-produktumára nézve gátló hatást fejtett ki. A hüvely és szem esetén a legnagyobb (270 mg kg−1), míg a szár és levél esetén a legnagyobb kezelés mellett a 90 mg kg−1- os kezelés is szignifikánsan csökkentette az említett szervek szárazanyag-tartalmát. Ugyanakkor a 10 mg kg−1-os kezelés fokozta a levél és szár, míg a 3 és 10 mg kg−1- os kezelés növelte a generatív részek szárazanyag-tartalmát.

Az egyes szervek foszfortartalmának meghatározására irányuló vizsgálataink eredményei alapján megállapítható, hogy a szem, hüvely, levél, valamint szár esetén a 270 mg kg−1-os, míg a gyökérnél már a 90 mg kg−1-os kezelés hatására is nőtt, a kisebb koncentrációjú kezelések hatására azonban szignifikánsan nem változott az említett növényi szervek P-tartalma. A P-As arány tekintetében a kezelések hatására azonban drasztikus csökkenés volt megfigyelhető valamennyi növényi szerv esetén.

A talajvizsgálati eredmények alapján azt a konklúziót vontuk le, hogy a talaj „összes“ arzéntartalmának — a különböző adszorpciós folyamatoknak, illetve a talaj puffer kapacitásának köszönhetően — csak 38,6–56,9% van a növények számára is hozzáférhető formában jelen.

  • Ahmed, S. F. R., Killham, K., Alexander, I., 2006. Influences of arbuscular fungus Glomus mosseae on growth and nutrition of lentil irrigated with arsenic contaminated water. Plant and Soil. 258. 3341.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Antal, J., Buzás, I., Debreczeni, B., Fekete, A., Nagy, M., Sipos, S., Sváb, J., 1979. A mutrágyázás irányelvei és üzemi számítási módszer. I. rész. N, P, K mutrágyázási irányelvek. MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ. Mezogazdasági Kiadó, Budapest.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Carbonell-Barrachina, A. A., Burló, F., Burgos-Hernández, A., López, E., Mataix J., 1997. The influence of arsenite concentration on arsenic accumulation in tomato and bean plants. Scientia Horticulturae. 71. 167176.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Carbonell-Barrachina, A. A., Aarabi, M. A., Delaune, R. D., Gambrell, R. P., Patrick Jr., W. H., 1998a. Bioavailability and uptake of arsenic by wetland vegetation: effects on plant growth and nutrition. Journal of Environmental Science and Health. 33. 4566.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Carbonell-Barrachina, A. A., Burló, F., López, E., Mataix, J., 1998b. Tomato plant as affected by arsenite concentration. Journal of Plant Nutrition. 21. 235244.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Castillo-Michel, H., Parsons, J.G., Peralta-Videa, J. R., Martinezmartinez, A., Dokken, K. M., Gardea-Torresdey, J. L., 2007. Use of x-ray absorption spectroscopy and biochemical techniques to characterize arsenic uptake and reduction in pea (Pisum sativum) plants. Plant Physiology and Biochemistry. 45. 457463

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Chilvers, D. C., Peterson P. J., 1987. Global Cycling of Arsenic. [In: Hutchinson T. C., Meema K. M. (eds.). Lead, Mercury, Cadmium and Arsenic in the Environment.]. Scope, Chichester.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Chrispeels, M. J., Crawford, N. M., Schroeder, J. I., 1999. Proteins for transport of water and mineral nutrients across the membranes of plant cells. The Plant Cell. 11. 661676.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Cullen, W. R., Reimer, K. J., 1989. Arsenic speciation in the environment. Chemical Reviews. 89. 713764.

  • Czipa, N., Andrási, D., Kovács, B., 2015. Determination of essential and toxic elements in Hungarian honeys. Food Chemistry. 175. 536542.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Gonzaga, M. I. S., Santos, J. A. G., Ma, L. Q., 2006. Arsenic phytoextraction and hyperaccumulation by fern species. Scientia Agricola. 63. 90101.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Gulz, P. A., Gupta, S. K., 2000. Arsenaufnahme von Kulturpflanzen. Agrarforschung Schweiz. 7. 360365.

  • Jacobs, L. W., Keeney, D. R., Walsh, L. M., 1970. Arsenic residue toxicity to vegetable crops grown on plainfield sand. Agronomy Journal. 62. 588591.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Kabata-Pendias, A., 2010. Trace Elements in Soils and Plants (4th edition). CRC Press. Boca Raton, FL.

  • Kádár, I., 1991a. A talajok és növények nehézfémtartalmának vizsgálata. KTM, MTA TAKI, Budapest.

  • Kádár, I., 1991b. Környezet-és természetvédelmi kutatások. A talajok és növények nehézfémtartalmának vizsgálata. KTM, MTA TAKI, Budapest.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Kádár, I., 1995. A talaj-növény-állat-ember tápláléklánc szennyezodése kémiai elemekkel Magyarországon. KTM, MTA TAKI, Budapest.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Koch, I., Wang, L., Ollson, C. A., Cullen, W. R., Reimer, K. J., 2000. The predominance of inorganic arsenic species in plants from Yellowknife, Northwest territories, Canada. Environmental Science and Technology. 34. 2226.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Kovács, B., Gyori, Z., Prokisch, J., Loch, J., Dániel, P., 1996. A study of plant sample preparation and inductively coupled plasma emission spectrometry parameters. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 27. 11771198.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Kovács, B., Prokisch, J., Györi, Z., Balla Kovács, A., Palencsár, A. J., 2000. Analytical methods and quality assurance. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 31. 1114.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Kumar, D., Singh, V. P., Tripathi, D. K., Prasad, S. M., Chauhan, D. K., 2015. Effect of arsenic on growth, arsenic uptake, distribution of nutrient elements and thiols in seedlings of Wrightia arborea (Dennst.) Mabb. International Journal of Phytoremediation. 23. 128134.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Lakanen, E., Erviö, R., 1971. A comparison of eight extractants for determination of plant available micronutrients in soil. Acta Agronomica Fennica. 123. 23232.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Liao, X. Y., Chen, T. B., Lei, M., Huang, Z. C., Xiao, X. Y., An, Z. Z., 2004. Root distributions and elemental accumulations of Chinese brake (Pteris vittata L.) from As-contaminated soils. Plant and Soil. 261. 109116.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Liu, C., Muchhal, U. S., Uthappa, M., Kononowicz, A. K., Raghothama, K. G., 1998. Tomato phosphate transporter genes are differentially regulated in plant tissues by phosphorus. Plant Physiology. 116. 9199.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Liu, Q., Hu, C., Tan, Q., Sun, X., Su, J., Liang, Y., 2008. Effects of As on As uptake, speciation, and nutrient uptake by winter wheat (Triticum aestivum L.) under hydroponic conditions. Journal of Environmental Sciences. 20. 326331.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Mallick, S., Sinam, G., Sinha, S., 2011. Study on arsenate tolerant and sensitive cultivars of Zea mays L.: Differential detoxification mechanism and effect on nutrients status. Ecotoxicology and Environmental Safety. 74. 13161324.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Mandal, B., K., Suzuki, K. T., 2002. Arsenic round the world: A review. Talanta. 58. 201235.

  • Mattusch, J., Wennrich, R., Schmidt, A. C., Reisser W., 2000. Determination of arsenic species in water, soils and plants. Fresenius Journal of Analytical Chemistry. 366. 200203.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Melo, E. E. C., Costa, E. T. S., Guilherme, L. R. G., Faquin, V., Nascimento, C. W. A., 2009. Accumulation of arsenic and nutrients by castor bean plants grown on an As-enriched nutrient solution. Journal of Hazardous Materials. 168. 479483.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Mokgalaka-Matlala, N. S., Flores-Tavizon, E., Castillo-Michel, H., Peralta-Videa, J. R., Gardea-Torresdey, J. L., 2008. Toxicity of arsenic (III) and (V) on plant growth, element uptake, and total amylolytic activity of mesquite (Prosopis juliflora x P. velutina). International Journal of Phytoremediation. 10. 4760.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Moreno-Jiménez, E., Esteban, E., Peñalosa, J. M., 2012. The Fate of Arsenic in Soil-Plant Systems. [In: Whitacre D. M. (ed.). Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, Reviews of Environmental Contamination and Toxicology.]. Springer Science+Business Media LLC. New York.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Mukherjee, A. B., Bhattacharya, P., 2001. Arsenic in the groundwater in the Bengal Delta Plain: slow poisoning in Bangladesh. Environmental Research. 9. 189220.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Paivöke, A. E. A., Simola, L. K., 2001. Arsenate toxicity to Pisum sativum: mineral nutrients, chlorophyll content, and phytase activity. Ecotoxicology and Environmental Safety. 49. 111121.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Petho, M., 1993. Mezogazdasági növények élettana. Akadémiai Kiadó, Budapest.

  • Pigna, M., Cozzolino, V., Giandonato Caporale, A., Mora, M. L., Di Meo, V., Jara, A.A., Violante, A., 2010. Effects of phosphorus fertilization on arsenic uptake by wheat grown in polluted soils. Journal of Soil Science and Plant Nutrient. 10. 428442.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Quaghebeur, M., Rengel, Z., 2003. The distribution of arsenate and arsenite in shoots and roots of Holcus lanatus is influenced by arsenic tolerance and arsenate and phosphate supply. Plant Physiology. 132. 16001609.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Raab, A., Ferreira, K., Meharg, A. A., Feldmann, J., 2007. Can arsenicphytochelatin complex formation be used as an indicator for toxicity in Helianthus annuus? Journal of Experimental Botany. 58. 13331338.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Rowland, H. A. L., Omoregie, E. O., Millot, R., Jimenez, C., Mertens, J., Baciu, C., Hug, S. J., Berg, M., 2011. Geochemistry and arsenic behaviour in groundwater resources of the Pannonian Basin (Hungary and Romania). Applied Geochemistry. 26. 117.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Schmöger, M. E. V., Oven, M., Grill, E., 2000. Detoxification of arsenic by phytochelatins in plants. Plant Physiology. 122. 793801.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Shaibur, M. R., Kitajima, N., Sugewara, R., Kondo, T., Alam, S., Imamul Huq, S. M., Kawai, S., 2008. Critical toxicity of arsenic and elemental composition of arsenic-induced chlorosis in hydroponic sorghum. Water Air Soil Pollution. 191. 279292.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Smedley, P. L., Kinniburgh, D. G., 2002. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Applied Geochemistry. 17. 517568.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Smith, S. E., Christophersen, H. M., Pope, S., Smith, F. A., 2010. Arsenic uptake and toxicity in plants: integrating mycorrhizal influences. Plant and Soil. 327. 121.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Srivastava, S., Srivastava, A. K., Suprasanna, P., D’Souza, S. F., 2009. Comparitive biochemical and transcriptional profiling of two contrasting varities of Brassica juncea L. in response to arsenic exposure reveals mechanisms of stress perception and tolerance. Journal of Experimental Botany. 181. 113.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Szegedi, L., Bélteki, I., Fodorné Fehér, E., 2013. A talaj és növények arzén tartalmának összefüggés vizsgálata nehézfém terheléses tartamkísérletben. Acta Carolicus Roberticus. 3. 135144.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Tu, C., Ma, L. Q., 2005. Effect of arsenic concentration and distribution of nutrients in the fronds of the arsenic hyperaccumulator Pteris vittata L. Environmental Pollution. 135. 333340.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Ullrich-Eberius, C. I., Sanz, A., Novacky, A. J., 1989. Evaluation of arsenateand vanadate-associated changes of electrical membrane potential and phosphate transport in Lemna gibba G1. Journal of Experimental Botany. 40. 119128.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Wells, B. R., Gilmor, J. T., 1977. Sterility in rice cultivars as influenced by MSMA rate and water management. Agronomy Journal. 69. 451454.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Williams, P. N., Price, A. R., Raab, A., Hossain, S. A., Feldmann, J., Meharg, A. A., 2005. Variation in arsenic speciation and concentration in paddy rice related to dietary exposure. Environmental Science and Technology. 39. 55315540.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Woolson, E. A., Axley, J. H., Kearney, P. C., 1971. Correlation between available soil arsenic, estimated by six methods, and response of corn (Zea mays L.). Soil Science Society of America Journal. 35. 101105.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation
  • Xu, J., Thornton I., 1985. Arsenic in garden soils and vegetable crops in Cornwall, England: implications for human health. Environmental Geochemistry and Health. 7. 131133.

    • Search Google Scholar
    • Export Citation