Jak wskazaliśmy w pierwszym artykule z serii Kadm w warzywach – kwestia przekroczeń kadmu to problem bardzo złożony, na który wpływ ma wiele czynników. Dziś wspólnie z Oskarem Maziarką z AgroSmartLab przedstawimy najważniejsze z nich, które w największym stopniu wpływają na pobieranie kadmu. Zapraszamy również na materiał video.
Gleba i środowisko
To, w jakiej glebie uprawiamy warzywa jest jednym z najważniejszych czynników w kontekście przekroczeń kadmu. Znaczenie ma tu m.in. rodzaj gleby. Lekkie i piaszczyste nie zawierają dużo kadmu, najwięcej jest go w glebach ciężkich, gliniastych, węglanowych oraz w madach. Jednak istotne z punktu widzenia produkcji jest to, w jakich formach znajduje się kadm. Badanie całkowitej zawartości kadmu powie nam tylko, czy możemy w ogóle uprawiać, czy nie – mówi Oskar Maziarka. Postuluje, by na problem spojrzeć tak, jak w wypadku pierwiastków niezbędnych roślinom, gdzie rozdzielamy formy ich dostępności. Możemy więc wyróżnić formy łatwo dostępne – to zwykle 0-40% całego kadmu w glebie, dostępne (20-80%), potencjalnie dostępne (30-90%) i niedostępne (0-40%). Udział poszczególnej formy różni się w zależności od rodzaju gleb i warunków glebowych. Na przykład na glebach lekkich udział form łatwo dostępnych może przekraczać nawet 50% całkowitej zawartości kadmu, a na glebach ciężkich spada do około 10-20%. Tak w przypadku składników odżywczych, tak i w przypadku kadmu, rośliny najpierw pobierają najbardziej dostępne formy.
Oznaczenie zawartości form łatwo dostępnych, dostępnych i potencjalnie dostępnych pozwala znacznie lepiej ocenić ryzyko wystąpienia przekroczenia. Badanie wyłącznie całkowitej zawartości kadmu jest niewystarczające, gdyż przekroczenia występują nawet na glebach, które zawierają 0.2 mg/kg kadmu, a na glebach gdzie całkowita zawartość kadmu sięga blisko 1 mg/kg przekroczenia być nie musi. Obecnie niewiele laboratoriów oferuje badania różnych form dostępności kadmu w glebie, jednym z nich jest Agro Smart Lab.
Pierwiastki krytyczne ograniczające pobieranie kadmu przez korzenie
Dobrze zbalansowany poziom składników odżywczych w glebie pozwala nam w znaczącym stopniu ograniczyć ryzyko przekroczeń kadmu. Do pierwiastków krytycznych pod kątem występowania przekroczeń kadmu zaliczamy wapń (Ca), cynk (Zn), żelazo (Fe), mangan (Mn), miedź (Cu), przy czym Ca i Zn to pierwiastki odpowiadające w największym stopniu za ograniczanie przenoszenia kadmu z gleby do rośliny. Kadm to pierwiastek, który roślinom nie jest potrzebny do żadnych celów. Pobierany jest najczęściej „przez pomyłkę”- roślina posiada transportery białkowe, które przenoszą pierwiastki z gleby do korzenia. Transportery te mogą być specyficzne- wtedy pobierają tylko jeden określony pierwiastek na przykład wapń lub cynk.
Niestety, rośliny posiadają też niespecyficzne transportery białkowe, które uruchamiają zazwyczaj gdy czują niedobór danego pierwiastka. Niespecyficzne transportery mogą przenosić pewną grupę pierwiastków na przykład Zn, Fe, Mn i Cd. W takich sytuacjach najczęściej dochodzi do przeniesienia kadmu, gdyż roślina czując niedobór na przykład cynku, uruchamia niespecyficzne transportery, które mają za zadanie dostarczyć tego pierwiastka, którego brakuje, ale przy okazji mogą przenieść te niepożądane jak na przykład kadm. Niedobór tych pierwiastków może przyczynić się realnie do zwiększonego pobierania kadmu w glebach, gdzie tego kadmu jest stosunkowo niewiele.
Obserwacje, które prowadziliśmy wskazują, że nawet przy stosunkowo niskiej zawartości poszczególnych form kadmu, ale przy niedoborze Ca i Zn dochodzi częściej do występowania przekroczenia kadmu. Jednocześnie udawało się obniżyć zawartość kadmu w roślinach uprawianych na glebach o wyższym udziale łatwo dostępnych i dostępnych form kadmu przy odpowiedniej suplementacji pierwiastkami krytycznymi – wskazuje specjalista.
Pozostałe pierwiastki istotne z punktu widzenia problemu przekroczeń kadmu
Wapń, cynk czy żelazo ograniczają przenoszenie kadmu z gleby do rośliny. W celu ograniczenia migracji kadmu w obrębie rośliny szczególnie przydatne są dwa pierwiastki – siarka oraz krzem. Siarka stymuluje syntezę związków siarkowych takich jak fitochelatyny, które uczestniczą w wychwytywaniu i unieruchamianiu kadmu w komórkach, dzięki czemu ogranicza się jego transport w roślinie. Krzem wspomaga rośliny obniżając stres środowiskowy, ale to nie jedyne jego działanie. Krzem po dostaniu się do rośliny tworzy barierę w ścianach komórkowych, która obniża zdolność do przenoszenia kadmu do nadziemnych części roślin, szczególnie owoców.
Zatem jeżeli uprawiamy rośliny, w których fragmentem handlowym nie jest korzeń, suplementując siarkę i krzem możemy ograniczyć przenoszenie kadmu do produktu handlowego (owoc, liść) co przełoży się na niższą zawartość kadmu w docelowym produkcie handlowym.
Ważnymi pierwiastkami są również magnez i fosfor. Ten pierwszy konkuruje z kadmem o miejsce w transporterach, a fosfor przyczynia się do powstawania trudnodostępnych dla roślin form kadmu w glebie. W przypadku niedoboru łatwo dostępnych form tego pierwiastka (oznaczanych np. metodą ogrodniczą) dochodzi do uruchamiania tzw. zapasowych form tego pierwiastka (przy woskim pH – fosforany wapnia, przy niskim fosforany glinu i żelaza), w których może znajdować się kadm, co prowadzi do jego uruchomienia i pobrania.
pH gleby
Odczyn gleby to jeden z głównych jej parametrów. Wzrost dostępności kadmu następuje zazwyczaj przy spadku odczynu i osiąga maksimum przy pH 4,2. Wysokie pH generalnie sprzyja tworzeniu trudnodostępnych związków kadmu, ale na niektórych glebach przy obecności specyficznych form niskocząsteczkowej materii organicznej może dochodzić do powstawania charakterystycznych i rzadkich kompleksów kadm – materia organiczna, które dobrze rozpuszczają się w wysokim odczynie i mogą być łatwo pobrane przez rośliny. Z obserwacji Oskara Maziarki wynika, że niewskazane jest w takich warunkach wprowadzanie nierozłożonej materii organicznej na krótko przed zasiewem/ sadzeniem. Tam tworzą się pewne metaloorganiczne kompleksy, które w krótkim okresie czasu uwalniają kadm i udostępniają go roślinom – mówi ekspert AgroSmartLab.
Zbyt wysoki odczyn pH ogranicza dostępność potrzebnych roślinie pierwiastków, takich jak żelazo, mangan, cynk czy fosfor. W ten sposób wymuszamy na roślinie uruchamianie transporterów niespecyficznych – i znów możemy doprowadzić do zwiększonego pobierania kadmu przez roślinę. Z tego powodu zalecam pH na poziomie 6,7 – 7,4 – mierzone w wodzie – rekomenduje nasz rozmówca.
W drugiej części artykułu omówimy znaczenie takich czynników jak próchnica, glebowy kompleks sorpcyjny, rolę mikroorganizmów i czynników środowiskowych.
