Cobalt and Nickel Absorption of Sunflower and Lucern Grown under Different Soil Textures

Abstract

A pot experiment was established to study the effect of soil textures on cobalt (Co) and nickel (Ni) absorptions (uptakes) by sunflower and Lucerne plants and to evaluate these analytical results with the clay types of the experimental soils. With this objective, sandy clay loam and clayey soils were placed in the pots and different doses of Co and Ni (A0; A1 and A3) were applied. After the harvest, Co and Ni contents of the plants and the remaining Co and Ni left in the soils in the pots were studied. In this regard, total and plant extractable Co and Ni in the soils were analyzed. The specified remaining Co and Ni contents were also correlated with the clay types of these soils. Results showed that the experimental soil with high in smectite and illite clays had higher Co and Ni adsorption capacities than the other soil with a sandy clay loam texture. With respect to the absorption capacity of the plants, findings showed that Lucerne can remove more metals than sunflower.

Keywords

• Cobalt,nickel,absorption,sunflower,clover,clay type

Farklı Bünyeli Topraklarda Yetiştirilen Ayçiçeği ve Yonca Bitkilerinin Kobalt ve Nikel Alınımlarının Karşılaştırılması

Abstract

Bu model çalışmada, değişik iki bünyeli toprakta yetiştirilen iki farklı bitkinin kobalt ve nikel (Co ve Ni) alınımları ile bu toprakların kil tipleri arasındaki ilişkilerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla sera şartlarında, kumlu killi tın ve killi bünyeli topraklar kullanılarak kurulan saksı denemesinde, ayçiçeği (Helianthus annuus L.) ve yonca (Medicago sativa L.) bitkileri ortama değişik dozlarda Co ve Ni uygulanarak yetiştirilmiştir. Bitkilerin Co ve Ni içerikleri ile hasat sonrası toprakta kalan miktarları incelenmiştir. Toprakların fizikokimyasal özellikleri ile söz konusu metallerin bitkiler tarafından alınım ilişkileri değerlendirilerek, bu bitkilerin Ni ve Co’ca zengin topraklarda ki absorplama kabiliyetlerinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Ayrıca toprakların kil tipleri belirlenerek, hasat sonrasında topraktaki Co ve Ni’in kil tipleri ile olan ilişkileri irdelenmiştir. Toplam ve alınabilir ağır metal analiz sonuçlarına göre smektit ve illit formunda kil içeriği yüksek olan killi bünyeli toprağın Co ve Ni adsorpsiyon düzeylerinin kumlu killi tın bünyeli topraktan daha yüksek olduğu saptanmıştır. Ayçiçeği ve yonca bitkilerinin Co ve Ni alımları değerlendirildiğinde, yoncanın ayçiçeğine göre daha yüksek oranda bu ağır metalleri alabildiği belirlenmiştir.

Keywords

• Kobalt,nikel,absorpsiyon,ayçiçeği,yonca,kil tipi

References

1. Alloway, B. J., 1990, Heavy Metals in Soils, Blackie and Sou Ltd., Glasgow and London.
2. Anonim, 2005. Toprak Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği. Resmi Gazete, sayı: 25831 Ankara.
3. Bergmann, W., 1993. Ernährungsstörungen bei Kulturpflanzen, Dritte Erweiterte Auflage, Gustav Fisher Verleag Jena, Stutgart.
4. Çolak, M. 2012. Heavy metal concentrations in sultana-cultivation soils and sultana raisins from Manisa (Turkey). Environ Earth Sci., 67:695–712.
5. El-Bassam, N. and Tietjen, C., 1977. Municipal Sludge as Organic Fertilizer with Special Reference to the Heavy Metals Constituents in Soil Organic Matter Studies. Vol. 2. IAEE. Vienna, 253 p.
6. Elmacı, Ö. L., 1995. Güney Marmara Bölgesi Sanayi Domates Alanlarındaki Toprak, Sulama Suyu ve Domates (Lycopersicum Esculentum) Meyvelerinde Ağır Metal İçeriklerinin Belirlenmesi. E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü. Doktora Tezi. İzmir.
7. Elzinga, E. J., Sparks, D.L., 2001. Reaction Condition Effects on Nickel Sorption Mechanisms in Illite-Water Suspensions. Soil Science Society of American Journal, 65(1): 1–278.
8. FAO, 1967. Fisheries Technical Paper. No:158. Roma.

9. Gençkan, M. S., 1985. Çayır-Mera Kültürü, Amenajmanı ve Islahı. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Yayın No: 483, İzmir
10. Gerendas, J., Polacco, J.C., Freyermuth, S.K., Sattelmacher, B., 1999. Significance of nickel for plant growth and metabolism. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 162: 241-256.
11. Goncharuk, E.J., Sideronko, G.J., 1986. Hygienic Regulation for Chemic Substance in Soils. Medicina. Moscow. 320 p.
12. Gür, N., Topdemir, A., Munzuroğlu, Ö ve Çobanoğlu, D., 2004. Ağır Metal İyonlarının (Cu+2, Pb+2, Hg+2, Cd+2) Clivia sp. Bitkisi Polenlerinin Çimlenmesi ve Tüp Büyümesi Üzerine Etkileri. F.Ü. Fen ve Matematik Bilimleri Dergisi, 16(2), 177-182.
13. Hakerlerler, H., Anaç, D., Okur, B. ve Saatçi, N., 1994. Gümüldür ve Balçova’daki Satsuma Mandarin Bahçelerinde Ağır Metal Kirliliğinin Araştırılması. E.Ü. Araştırma Fonu Proje No: 92-ZRF-47. Bornova-İzmir
14. Haktanır, K., 1987. Çevre Kirliliği. A.Ü. Ziraat Fakültesi Ders Notu, Teksir No:140.
15. Hongping, H., Jiugau, G., Xiande, X., Jinlian, P., 2000. Experimental Study of the Selective Adsorption of Heavy Metals onto Clay Minerals. Chinese Journal of Geochemistry. 19(2):105–109.
16. Hutchinson, T.C., 1981. Nickel. in Effect of Heavy Metals on Plants.(ed) N:W. Lepp.Applıed Science Publishers. London.
17. Kabata Pendias, A., Pendias, A., 1979. Current Problems in Chemical Degration of Soils. Paper Presented at the Conf. on Soil and Plant Analyses in Environment Protection. Falenty/Warsaw. October 29.7.
18. Kabata Pendias, A., Pendias, H., 1992. Trace Elements in Soils and Plants, 2 nd. Edition CRC Press, Boca Raton, Ann Arnbor London.
19. Kacar, B., 1984. Bitki Besleme. A.Ü. Ziraat Fak. Yayınları. 899. 2. Bas. A.Ü. Basımevi, Ankara.
20. Kennedy, C. D.,Gonsalves, F. A. N., 1987. The action of divalent zinc, cadmium, mercury, copper and lead on the trans-root potential and efflux of excised roots, J.Exp. Bot., 38, 800-817.
21. Kıtagıshı, K. and Yamane, I., 1981. Heavy Metal Pollution in Soils of Japan. Japon Science Society Press., Tokyo, 302 p.
22. Kick, H., Bürger, H., Jommer, K. 1980. Gesamtgehalte an Pb, Zn, Sn, As, Cd, Hg, Cu, Ni, Cr und Co in Landwirtschaftlich und Görtnerisch Genutzen Böden NordrheinWestfalen, Landwirtschaftliche Forschung,No:33(1):12-22.
23. Kloke, A., 1979. Content of Arsenic. Cadmium. Chromium. Fluorine. Lead. Mercury and Nickel in Plants Grown on Contamined Soil. Paper Presented at United Nations-ECE Symp. on Effect of Air-Borne. Pollution on Vegetation. Warsaw. August 20. 192 p.
24. Lee, M., Yang, M., 2010. Rhizofiltration Using Sunflower (Helianthus annuus L.) and Bean (Phaseolus vulgaris L. var. vulgaris) to Remediate Uranium Contaminated Groundwater, Journal of Hazardous Materials, 173, 589-596.
25. Lınzon, S.N., 1978. Phytotoxicology Excessive Levels for Contaminants in Soil and Vegetation. Report of Ministry of the Environment. Ontorio. Canada.
26. Marschner, H., 1995. Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, London, UK. 889s.
27. Mengel, K ., 1991. Ern ährung und Stoff wechsel die Pflanze. Gustav Fischer Verlag, Jena, Germany.
28. Mishra, D., Kar, M., 1974. Nickel in plant growth and metabolism. Bot. Rev., 40: 395-452.
29. Molas, J., 1997. Changes in morphological and anatomical structure of cabbage (Brassica oleracea L.) outer leaves and in ultrastructure of their chloroplasts caused by an in vitro excess of nickel. Photosynthetica 34 (4): 513-522.
30. Öktüren Asri, F., Sönmez, S., 2006. Ağır Metal Toksisitesinin Bitki Metabolizması Üzerine Etkileri, Derim 23 (2), 36-45 (2006).
31. Rangnekar, S. S., Sahu, S. K., Pandit, G.G. and Gaikwad, V. B., 2013. Accumulation and Translocation of Nickel and Cobalt in Nutritionally Important Indian Vegetables Grown in Artificially Contaminated Soil of Mumbai, India, Research Journal of Agriculture and Forestry Sciences. Vol. 1(10).
32. Saatçi, F., Hakerlerler, H., Tuncay, H., Okur, B., 1988. İzmir İli ve Civarındaki Bazı Önemli Endüstri Kuruluşlarının Tarım Arazileri ve Sulama Sularında Oluşturdukları Çevre Kirliliği Sorunu Üzerinde Bir Araştırma. E.Ü. Araştırma Fonu Proje No: 127. Bornova – İzmir.
33. Salisburry, F.B., Ross, C.W., 1992. Plant Physiology. Wadsworth, California, USA, 682s.
34. Schachtschabel, P., Blume, H.P., 1984. Hartge. K.H. und Schwertmann. U. Lehrbuch der Bodenkunde. F. Enke Verlag. Stuttgart. 441 p.
35. Scheffer, F. und Schachtschabel, P., 1989. Lehrbuch Der Bodenkunde. 12 Aufl. Ferdinand Enke Verlag. Stuttgart. 442 P.
36. Seregin, Kozhevnikova A.D., 2006. Physiological role of nickel and its toxic effects on higher plants.Russian Journal of Plant Physiology 53 (2): 257-277.
37. Slawin, W., 1955. Atomic Absorbtion Spectroscopy Interscience Publishers. New York London Sydney.
38. Uluocak Güzel, E., 2006. Ağır Metallerin Kil Mineralleri Tarafından Tutulması ve Bitkilerce Alımı, Sütçü İmam Üniversitesi, Toprak anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi.
39. Wang, X., Song, Y., Ma, Y., Zhuo, R. ve Jin, L., 2011. Screening of Cd Tolerant Genotypes and Isolation of Metallothionein Genes in Alfalfa (Medicago Sativa L.). Environmental Pollution,159, 3627-3633.