Journal of Plant Nutrition and Soil Science · 1999 · 102 citations · 0 references
Pot and field experiments were carried out from 1994 to 1997 to investigate Cd and Tl uptake by various genotypes of maize, spring rape and kale on soils contaminated with i) Cd by the addition of river sediments (aqua regia-extractable Cd: 24 mg kg—1 soil) and ii) with Tl by deposits from a cement plant (HNO3-extractable Tl:1.4 mg kg—1 soil). In field experiments on the Cd-contaminated soil, Cd concentrations in shoots and kernels of fifty maize inbred lines differed by a factor of about twenty (from < 1 to 15 mg Cd kg—1 DM in shoots and from 0.02 to 0.5 mg Cd kg—1 DM in kernels). After crossing inbred lines having high and low Cd concentration, Cd concentration of the resulting hybrids decreased, mainly as a result of a higher dry matter production (a dilution effect). In pot and field experiments on the Tl-contaminated soil, the selected cultivars of spring rape showed only small differences in Tl uptake, whereas Tl concentration in shoots of the kale cultivars differed more than twenty-fold (in the pot experiment from < 1 to 24 mg Tl kg—1 DM and in the field experiment from 0.5 to 11.7 mg Tl kg—1 shoot DM). Two groups of cultivars with low and high Tl concentrations could be distinguished. A nutrient solution experiment with radioactively labeled Tl showed that higher Tl concentration of kale in comparison to white cabbage can be attributed mainly to a higher uptake rate in kale (about 30-fold) with subsequent root-to-shoot translocation. The results show that, depending on plant species, selection and growing of cultivars with low heavy metal uptake on contaminated soils can substantially contribute to reduce the concentration of Cd and Tl in food and fodder plants. Einfluss der Sortenwahl auf die Belastung von Nahrungs- und Futterpflanzen mit Cadmium und Thallium Der Einfluss der Sortenwahl auf die Cd-Aufnahme von Mais und die Tl-Aufnahme von Sommerraps und Grünkohl wurde von 1994 bis 1997 in Gefäß- und Feldversuchen mit schwermetallbelasteten Böden untersucht. Die Cd-Belastung des einen Bodens (“Cd-Boden„: Königswasser-extrahierbarer Cd-Gehalt: 24 mg Cd kg—1 Boden) resultierte aus der Aufbringung von Flußsedimenten (Neckarbaggerschlamm aus dem Heilbronner Hafenbecken), die Tl-Belastung des anderen Bodens (“Tl-Boden„: HNO3-extrahierbarer Tl-Gehalt: 1,4 mg Tl kg—1 Boden) aus Erzbergbau und Emissionen eines Zementwerkes in Leimen. Bei dem auf dem Cd-belasteten Boden angebauten Mais unterschieden sich die Cd-Gehalte im Sproß und in den Körnern von 50 Inzuchtlinien um bis zu einem Faktor von 20 (< 1 to 15 mg Cd kg—1 TS Sproß bzw. 0,02—0,5 mg Cd kg—1 TS Körner). Durch Kreuzung ausgewählter Linien konnte der Cd-Gehalt im Sproß der Hybriden vermindert werden, hauptsächlich als Folge der stärkeren Trockenmassebildung und der damit verbundenen Verdünnung der Schwermetallgehalte. Sowohl in Feld- als auch in Gefäßversuchen mit dem Tl-belasteten Boden zeigten die Sommerrapssorten nur geringe Unterschiede in den Tl-Gehalten, während sich die Tl-Gehalte der Grünkohlsorten um mehr als das Zwanzigfache unterschieden (Gefäßversuch: < 1—24 mg Tl kg—1 TS; Feldversuch: 0,5—12 mg Tl kg—1 TS). Hierbei konnten zwei Gruppen von Grünkohlsorten unterschieden werden: eine Gruppe mit sehr geringen Tl-Gehalten und eine Gruppe mit hohen Tl-Gehalten. Vermutlich handelt es sich um eine abstammungsbedingte Differenzierung der Tl-Aufnahmekapazität. In einem Nährlösungsversuch mit radioaktiv markiertem Tl zeigte sich, daß die im Vergleich zu Weißkohl wesentlich höheren Tl-Gehalte von Grünkohl hauptsächlich auf eine bis zu 30fach höhere Aufnahmerate zurückzuführen ist. Die Ergebnisse zeigen, daß sich die Belastung von Nahrungs- und Futterpflanzen mit Schwermetallen bei bestimmten Pflanzenarten durch die Auswahl von Sorten mit geringer Cd- bzw. Tl-Aufnahme erheblich reduzieren läßt.