Akumulace toxických prvků v rostlinách

Rostliny pěstované v toxických půdách mohou přijímat z půdy zvýšené koncentrace toxických a rizikových prvků, což představuje zdravotní riziko pro konzumenty rostlin včetně člověka. Rostliny se obyčejně snaží omezovat příjem toxických prvků kořeny a proniklé toxické prvky zachycovat v kořenech. Teprve při vyčerpání absorpční kapacity kořenů jsou toxické prvky transportovány do nadzemních částí. Některé druhy rostlin ale aktivně přijímají a hromadí v nadzemních částech toxické prvky ve vyšších koncentrací bez viditelných příznaků jejich poškození. Proč to některé druhy dělají, není úplně jasné, jedno z vysvětlení je, že toxicitou se rostliny chrání např. proti požírání býložravým hmyzem. Míru hromadění prvků v rostlinách indikuje bioakumulační faktor BAF, který se počítá jako poměr koncentrace prvku v rostlině ke koncentraci daného prvku v půdě. Je-li BAF > 1 rostlina prvek aktivně hromadí v koncentracích větších než je v půdě. Takový druh rostliny se označuje jako akumulátor daného prvku. Pokud rostliny hromadí toxické prvky v koncentracích ≥ 1g/kg sušiny, pak se takové rostliny označují jako hyperakumulátory daného toxického prvku. Ve světě je dnes známo přes 700 rostlinných hyperakumulátorů toxických prvků z různých taxonomických skupin. Rostliny akumulující toxické prvky nejsou vhodné jako krmivo nebo potrava, ale mohou být využity jako levný způsob snižování obsahu toxických prvků v kontaminovaných půdách (bioremediace toxických půd).

Schopnost akumulovat toxické prvky byla sledována u klonů vrby a topolu pěstovaných z řízků v kontejnerech s toxickým půdním substrátem s vysokým obsahem toxických prvků. Po roce pěstování dřevin byly v kořenech, letorostech, listech a zbytku řízku (Obrázek 1) zjišťovány obsahy prvků k určení BAF.

Obrázek 1:  Roční rostlina topolu vypěstovaná z řízku v toxickém půdním substrátu a její segmenty, pro které byly zjišťovány hodnoty BAS

Výsledky ukázaly, že pěstované dřeviny nebyly akumulátory toxických prvků (BAF ˂ 1).  Akumulace prvků (BAF) klesala v pořadí kořeny ≥listy >letorosty >zbytek řízku. Obrázek 2 ukazuje např. BAF pro arzen (As), chrom (Cr), nikl (Ni), olovo (Pb) a zinek (Zn) v jednotlivých částech pěstovaného klonu vrby ‚Rokyta‘. Zjištěná distribuce toxických prvků v pěstovaných dřevinách byla podobná, jak bývá obecně udáváno i pro jiné běžné druhy rostlin (největší akumulace toxických prvků v podzemních částech, nejmenší v dřevní části). Např. akumulace zinku v listech vrby byl mnohem větší, než příjem olova, chromu, niklu a arzenu, protože zinek je stopový prvek, který rostliny potřebují v enzymech zajišťujících řadu růstových procesů. Dostupnost toxických prvků z půdy rostlinám významně ovlivňuje půdní reakce (pH). V kyselých půdách (pH ˂ 7,0) bývá dostupnost rizikových prvků mnohem větší než v zásaditých. V našem případě vykazoval půdní substrát slabě alkalickou reakci, a proto byl příjem toxických prvků zřejmě menší, než kdyby byly dřeviny pěstovány v kyselém toxickém substrátu

Obrázek 2: Zjištěné BAF pro arzen, chrom, nikl, olovo a zinek v segmentech (kořeny, listy, letorosty, řízek) vrby ‚Rokyta‘ po ročním pěstování z řízku v toxickém substrátu