Determination of the effects of some heavy metals (Cu and Zn) on the yield and toxicity of bread wheat in field conditions

Bazı ağır metallerin (Cu ve Zn) tarla şartlarında ekmeklik buğday verimine ve toksikliğine etkilerinin belirlenmesi

Abstract

The storage of hazardous waste, reprocessing, use, handling and disposal of control, health, environmental protection, natural resource management and is important for sustainable development. Plants due to toxic heavy metals accumulate in the body to receive and enter the food chain restriction and their developments are the cause of human health threat. Study aimed at determining, the effect of various potential toxic heavy metals (Cu ve Zn) on the yield and growth of wheat in field condition; metal toxicity in soil; critical toxic concentration and toxicity symptoms; DTPA-extracted and total heavy metals being applied. Elucidating possible relations between soil applied metals and pre-existed metals in soil, treatments and plant-metal concentrations were also among the objectives of the study. Water soluable forms of heavy metals (sulfate) were applied to soil then, a wheat-chickpea rotation system was followed. Gün–91 wheat and Gökçe chickpea species were used as test plants. Experiment was designed as a fixed randomized blocks with 3 replications and 7 elements. Metals being applied are; 20, 4, 60 mg Cu kg-1 and 50, 100, 200 kg Zn da-1. Cu was determined to be toxic in the first year. Soil-applied Cu doses of 18,5 kg da-1 was observed to bring about 10 % decrease in maximum yield. Critical Cu level was not attained in wheat foliar. 6,6 mg kg-1 Cu in grain and 335 mg kg-1 Cu in soil were identifed to be critical concentration and resulted in 10 % subsidence in the maximum yield of wheat grain. As the soil-applied Cu increased, so did total Cu in soil, DTPA-extracted Cu, Cu concentration in wheat foliar and wheat grain. Increases were noted to be statistically significant. In second years wheat Cu and Zn didn’t create differences to the extent that it could be noted in wheat yield. Toxicity of Cu and Zn, which were only applied in the first year of the experiment, dissappeared at the third wheat growing period.

Özet

Tehlikeli atıkların depolanması, işlenmesi, kullanımı, taşınması ve bertarafının kontrolü sağlık, çevre koruma, doğal kaynak yönetimi ve sürdürülebilir kalkınma açısından önemlidir. Bitkilerin toksik ağır metalleri almaları ve bünyelerinde biriktirmeleri kendi gelişimlerinin kısıtlanmasına, gıda zincirine girerek insan sağlığının tehdit edilmesine neden olmaktadır. Bu çalışma Bakır (Cu) ve Çinkonun (Zn) tarla şartlarında ekmeklik buğdayın gelişimine ve verimine etkilerinin, toksik ağır metal miktarının toprak ve bitkideki kritik derişimlerinin incelenmesi için planlanmıştır. Çalışma buğday-nohut münavebesi ile tesadüf bloklarında çakılı, üç tekerrürlü olarak Cu’nun 20, 40, 60 ve Zn’nin 50, 100, 200 kg da-1 düzeylerinde tarla şartlarına uygulanması ile gerçekleştirilmiştir. Toprağa uygulanan 18,5 kg Cu da-1 buğday bitkisinin verimini % 10 azaltarak toksik olmuştur. Buğday danesinin kuru ağırlığında 6.6 mg Cu kg-1 toksiklik seviyesi, toksikliğin oluştuğu durumda toprakta 335 mg CuT kg-1 ve 111 mg CuDTPA kg-1 kritik konsantrasyon olarak tespit edilmiştir. Buğday bitkisinin yaprağı uygulanan Cu seviyeleri için toksiklik belirtisi oluşturmamıştır. Bakır ve Çinko uygulamaları ile bitkinin yaprak, dane, toprakta toplam ve DTPA ile ekstrakte edilebilen element miktarları arasındaki ilişki önemli olmuştur. Zn elementinin toksik etkisi oluşmazken Cu elementinin de ikinci ve üçüncü yılda buğday verimine toksik etkisi ortadan kalkmıştır.