The effect of equal Cd and Cu exposure in peat substrate on growth and bioaccumulation of Hordeum vulgare

Abstract

Intensyvi pramonės veikla, žemdirbystė kelia grėsmę užteršti aplinką sunkiaisiais metalais. Šiame darbe buvo tiriama dviejų sunkiųjų metalų (Cd ir Cu) įvairiomis koncentracijomis (100; 200; 400; 800 ir 1 600 mg/kg substrato) užteršto durpių substrato daroma įtaka vasarinių miežių (Hordeum vulgare) augimui ir metalų bioakumuliacijai. Tiriamieji miežiai buvo sėjami į vegetacinius indus su paruoštu durpių ir smėlio (santykiu 2:1) substratu ir 4 dieną po sudygimo palaistyti atitinkama metalo tirpalo koncentracija. Eksperimentas tęsėsi 14 dienų, t. y. kol augalai išleido du tikruosius lapus. Eksperimento pabaigoje išmatuoti augalų aukščiai, pigmentų kiekiai apskaičiuoti spektrofotometriškai, MDA nustatytas naudojant tiobarbitūrinės rūgšties metodą, įvertinta vidutinė augalo sausa biomasė. Cd koncentracijų poveikis morfologinius parametrus mažino stipriau nei Cu, kai koreliacijos koeficientas tarp miežių aukščio ir Cd koncentracijų buvo –0,74 (p < 0,05), o tarp aukščio ir Cu – –0,39 (p < 0,05). Didėjančios metalų koncentracijos pigmentų kiekius miežių lapuose veikė skirtingai, t. y. dėl Cu poveikio pigmentų (a+b) kiekis didėjo, gautas net 0,47 (p > 0,05) koreliacijos koeficientas, o dėl Cd – mažėjo –0,13 (p > 0,05), tačiau koreliacijos koeficientai statistiškai nereikšmingi. Tarp MDA koncentracijos miežių lapuose ir sunkiųjų metalų kiekio substrate nustatytas stiprus koreliacinis ryšys (p < 0,05), kuris buvo šiek tiek stipresnis dėl vario poveikio, nors esant mažesnei koncentracijai nustatyti ir mažesni MDA kiekiai, palyginti su kontroliniais augalais. Koncentracijai padidėjus iki 1 600 mg, Cu ir Cd/kg substrato gauti atitinkamai 68 ir 32 % statistiškai reikšmingai didesni ir MDA kiekiai. [...]

Environment pollution with heavy metals is becoming more important these days. In this work we investigated the impact of soil contaminated with various concentrations of two heavy metals Cd and Cu (100; 200; 400; 800 and 1 600 mg/kg soil) on barley (Hordeum vulgare) growth and bioaccumulation. Investigated plants were sown in vegetative pots with the prepared peat and sand substrate (ratio 2:1), and 4 days after germination the plants were watered with appropriate metal concentration solutions. The experiment lasted for 14 days until the second true leaf unfolded. At the end of the experiment, the content of pigments was measured using a spectrophotometer, MDA was determined using the thiobarbituric acid method, and plants height and dry mass were also detected. Increasing of metal concentrations decreased plant height and biomass, and the Cd effect on morphological parameters was higher than that of Cu when a correlation between barley height and Cd concentration was –0.74 (p < 0.05) and between barley height and Cu concentration –0.39 (p < 0.05). Increasing metal concentrations effect on photosynthesis pigments was different, i. e. under the Cu effect the content of pigments (a+b) increased and a correlation was 0.47 (p > 0.05), while under the Cd effect it decreased and a correlation was –0.13 (p > 0.05), but statistically insignificant. Between MDA concentration in barley leaves and heavy metals concentration in the substrate a strong correlation (p < 0.05) was estimated, which was slightly stronger under the copper impact. At lower concentrations lower MDA levels were detected there, compared to those of the control plants, when the concen­tration increased up to 1 600 mg Cu and Cd/kg substrate, the MDA concentrations increased statistically significantly by 68 and 32%, respectively. [...]