Borka, Gyula

Csaszar, Eva

Molnar, Amdras

German

Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg: Elektronische Zeitschriften

Hercynia N. F., Leipzig 18 (1981) 1, S. 87-91 Aus dem Institut fiir Ackerbau und Pflanzenzüchtung der Agrarwissenschaftlichen Universität Keszthely Lehrstuhl für Botanik und Pflanzenphysiologie (Leiter des Lehrstuhls : Prof. Dr. I. Karpati) Wirkung von Zementstaub auf die Entwicklung, das Wachsturn und wichtige Stoffwechselprozesse von Weizensorten Von Gyula Borka, Eva Csäszär, und Andräs Molmir Mit 4 Tabellen (Eingegangen am 24. September 1979) Einführung Nur 6 % der Staubverunreinigung in der Welt sind künstlichen Ursprungs. In rela-tiv konzentrierten Gebieten jedoch erhöht sich der Staubverunreinigungswert oft auf das Vielfache des erlaubten Wertes. Auf}erdem sind die Staubverunreinigungen, ab-hängig von ihrer chemischen Zusammensetzung, unterschiedlich chemisch aktiv. "Als saubere Luft kann man die Luft bezeichnen, in welcher die Menge der fest-gestellten Verunreinigungsstoffe die in Versuchen festgestellten physiolog,ischen Grenz-werte nicht überschreitet bzw., falls diese Grenzwerte nicht bestimmt sind, auf die Lebewesen weder während kurzer Dauer, noch auf längere Zeit hin schädlich einwirkt oder unangenehme Wirkungen hervorruft." In Ungarn stellte man fest, daf} Staub-verunreinigungen von 0,2 mg/m3 in der Schwebe (< 10 ,u) und 16,6 t/km2 monatlich als Sedimentstaub (> 10 ß) gefährliche Auswirkungen haben können (Magyar Közlöny 1973). Überblick über die Fachliteratur Der Sedimentstaub in der Umgebung von Zementfabriken wirkt einerseits als chemisch aktiver Stoff schädlich, andererseits geht er als Baustoff verloren. Die Ge-fährlichkeit des Zementstaubes bedingt zum Teil das enthaltene Calciumoxid (Schön-heck 1960; Scheffer et al. 1961; Ardelan et al. 1970), welches in der Praxis auf Boden und Pflanze ungünstig einwirken kann. Das CaO bildet bei genügend Feuchtigkeit unter Austritt von Calciumhydroxid eine gelartige Masse, die sich später zu Tricalcium-disilikathydrat umbildet, die Blattoberflächen überzieht und die Spaltöffnungen ver-stopft. Im weiteren Verlauf wirkt die ständige Staubsedimentation zerstörend auf das Oberhautgewebe (Czaja 1962). Die sich bildende Lauge (pH 8-12) zerstört die Paren-chymzellen. Die schädliche Wirkung des z ,ementstaubes untersuchten mehrere Autoren bei ver-schiedenen Feldkulturen. Sie konnten jedoch auch bei einer Konzentration von 1.5 g/m2 keine statistisch zu beweisende Ertragsminderung feststellen (Pajenkamp 1961; Strat-mann et al. 1965). Ein anderer Autor stellte fest, daf} die mangelhafte Befruchtung der Obstbäume dadurch bedingt ist, daf} der basische Zementstaub die saure Ausscheidung der Narben neutralisiert (Anderson 1914). Klincsek (1975 b) stellte fest, daf} ein tendenzieller Zu-sammenhang zwischen der Menge der Zementstaubsedimentation und dem jährlichen Zuwachs der Bäume besteht. Ebenso ergab sich eine Erhöhung des Chlorophyllgehaltes bei der Weif}pappel, was man auf den hohen Kaliumgehalt des Zementstaubes zurück-führt (Pajenkamp 1961). 88 G. Bork a u. a . : Wirkung von Ze m entstaub a uf die Entwicklung . .. Der Grund für die in der Fachliteratur zu findenden unterschiedlichen Feststellun-gen liegt sicherlich darin, dafj die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Gewebe und auch die äufjere ·Morphologie der Pflanzen unterschiedlich sind. Hier finden wir auch die Erklärung für die verschiedenartigen Reaktionen der einzelnen Arten und Sorten (Lang et al. 1971). Vom Standpunkt der Praxis aus hat die unter-schiedliche Empfindlichkeit der Pflanzen gegenüber Luftverunreinigungen eine über-ragende Bedeutung (Navara et al. 1Q73). Auf der Grundlage dieser Erkenntnis werden in Industriegebieten die zum Anbau geeigneten Arten ausgewählt (Miller d al. 1974). Es ist nicht zu umgehen, zur Auswahl geeigneter Pflanzenarten, die in Industrieg.ebie-ten angebaut werden können, entsprechende Versuche durchzuführ·en (Hooker et al. 1973; Miller et al. 1974). Versuchsdurchführung Zur detaillierten Klärung des Problemes führten wir Gefäfjversuche im Gewächs-haus sowie Kleinparzellenversuche im Freiland durch. Wir untersuchten die Weizen-sorten Besostaja-1, Bankuti und ]'ll"ovin 10 in vierfacher Wiederholung. Die Pflanzen wurden im Abstand von drei Tagen bestäubt, wobei wir die Menge des Zementstaubes während der gesamten Vegetationsperiode kontrollierten. Mit Hilfe der von Klincsek ausgearbeiteten Methode mafjen wir die Dicke der Blätter bzw. die Gewichtsunterschi·ede von bestäubten und nicht bestäubten Blättern (Klincsek 1!:175 a). Während der Vegetationsperiode führten wir ständig phänologische Beobachtun-gen durch. Von den physiologischen Vorgängen untersuchten wir die Aktivität der Katalase nach Freny6 (1962), die Atmungsintensität mit dem Warburg-Gerät (Kovach 1958), den Chlorophyllg.ehalt mit Hilfe des Spektraphotometers (Bruisma 1993), clie Temperatur der Blätter mit dem Thermostopthermometer (Borka 19:73), den Wasser-haushalt der Pflanzen mit dem Arlandmefjgerät (Arland 1953) und gravimetrisch durch Auswiegen der Gefäfje. · Erg e b n·i s s e und Auswertung Unsere Untersuchungen ergaben, dafj die bestäubten Pflanzen ein bis eineinhalb Wochen später blühten als die Kontrollpflanzen. Nach der Blüte glichen sich die Unter-schiede aus, bei der Reife war kein: Unterschied mehr festzustellen. ·' Während der Blüte untersuchten wir die Wirkung des Zement~taubes auf die g·enerativen Organe der Pflanzen. Zementstaub ruft in gewissem Mafje eine befor-mierung der Ahren hervor, welche mit der Dosis der Verunreinigung positiv kor~eliert (Tab. 1). Die Ahrendeformierung der Sorte Bankuti ist etwa doppelt .so grofj wi·e die der anderen Sorten. Die Befruchtung war hier jedoch am besten, bei Novin 10 am Tabelle 1. Ährenbildung bei mit Zementstaub behandelten Weizel)-sorten Sorte Behandlung , deformierte Ähren· in % Besostaja-1 7 g/m2/Monat 4,79 30 g/m2/Monat , 6,38 . ·'-· Bankulli 7_ g/m2/MoQat 8,97 30 g;1m2/Monat · 11,54 Novin 10 7 g/m2/Monat 5,49 "!1 : ~· 30 g/m2/Monat 7,93 G. Borka u. a.: Wirkung von Zementstaub auf die Entwicklung .. . 89 schlechtesten. Der basische Zementstaub wirkte sich ungünstig auf die Kornbildung <:us, darum verringerte sich die Zahl der Körner pro Ähre sowi·e die Tausendkorn-masse. Eine Zementstaubverunreinigung beeinflufjt auch die physiologischen Vorgäng·e der Pflanzen ungünstig. Die Aktivität der Katalase sinkt eindeutig bei Einwirkung von Zementstaub. Es ist eine positive Beziehung zwischen dem Ausmafj der Sedimentation und dem Rückgang der Katalase-Aktivität zu erkennen. Bei der Sorte Bankuti ist dies am deutlichsten (Tab. 2). Tabelle 2. Messung der Atmungsaktivität und Katalase-Aktivität bei mit Zement-staub behandelten Weizensorten (nach Kovach 1958 und Freny6 1962) Sorte Behandlung Blattatmung Ährenatmung Katalase-Aktivität in% in Ofo inOfo Besostaja-1 Kontrolle 100 100 100 7 g/m2/Monat 48,03 88 61,65 30 gfm2/Monat 55,73 114 54,51 Bankuti Kontrolle 100 100 100 7 g/m2/Monat 68,15 84,91 71,73 30 gjm2/ Monat 95,33 86,79 72,15 Novin 10 Kontrolle 100 100 100 7 gjm2/Monat 75,58 102.94 73,18 30 g/m2/Monat 53,34 105,88 59,60 Die Atmungsintensität der Blätter sinkt durch die Wirkung des Zementstaubes bei allen drei untersuchten Sorten, besonders die Sorte Besostaja reagierte hier emp-findlich (Tab. 2). Die Untersuchung des Chlorophyllgehaltes brachte sehr streuende Ergebnisse. Die Staubkonzentration 7 g/m3 verringerte den Chlorophyllgehalt im allgemeinen etwas, eine grö.flere Dosis jedoch ergab zum Teil eine Steigerung, insbesondere bei der Sorte Besostaja (Tab. 3). Tabelle 3. Messung des Chlorophyllgehaltes mit dem Spektraphotometer bei mit Zement-staub behandelten Weizensorten (nach Bruisma 1973) Sorte Behandlung Chlorophyll A Chlorophyll B Karotinoide in mg;'g % in mg/g % in mg/g % Besostaja-1 Kontrolle 3,421 100 0,620 100 0,992 100 7 gjm2jMonat 3,110 90,91 0,579 93,39 0,928 93,55 30 g/m2/Monat 5,183 151,65 0,146 184,84 1,363 137,40 Bankuti Kontrolle 3,227 100 0,616 100 0,965 100 7 g/m2/Monat 2,911 90,21 0,547 88,80 0,846 87,67 30 gjm2jMonat 3,166 98,11 0,598 97,08 0,979 101,45 Novin 10 Kontrolle 4,111 100 0,718 100 1,224 100 7 g/m2/Monat 4,385 106,67 0,801 111,56 1,280 104,58 30 g/m2/Monat 4,002 99,53 0,736 102,51 1,122 91,67 Eine Verunreinigung von 30 g/m3 verstopfte auf der Oberseite der Blätter nach einigen Wochen den grö.flten Teil der Spaltöffnungen. Dadurch verringerte sich die Transpiration der Pflanzen um 30-40 % (Tab. 4). Die Verstopfung der Spaltöffnungen 12 Hercynia 18/1 90 G. Borka u. a.: Wirkung von Zements taub auf die Entwicklung ... Tabelle 4. Evapotranspiration von mit Zementstaub behandeltem Weizen (in Gramm Gewichtsverlust pro 24 Stunden und Gefäfi) Versuch Unbehandelt 7 g/m2/Monat 30 gfm2/Monat 1 206 117,9 2 209 121,3 3 210 122.4 4 208 120.4 5 20<1 113,3 6 212 117,8 7 203 120.4 8 204 116,2 9 211 118,7 10 210 120,3 Durchschnittsergebnisse Behandlung unbehandelt 7 gj m 2 30 gf m 2 Sn 50fo 3,05 Durchschnitt 207,40 119,47 72,14 76,7 77,0 80,0 64,3 69,0 68,7 70,8 71,2 73,6 70,1 verhindert nicht nur den Gasaustausch, sondern beeinflufjt auch den Wärmehaushalt der PflanZJen. Die Temperatur der bestäubten Blätter lag im EinzelfaHe 8-10 °C höher als die Temperatur der Kontrollblätter unter gleichen Bedingungen. Die ungünstige Wirkung verringerte also nicht nur die C02-Diffusion und als Folge davon die Photo-synthese, sondern behinderte auch - durch die auf Grund fehlender Kühlung sich einstellende hohe Temperatur - die Bildung von Zuckerphosphat und dessen Abtrans-port vom Bildungsort Zusammenfassung Für die Praxis ist es von grofjer Bedeutung, die unterschiedliche Empfindlichkeit der Pflanzenarten und -sorten gegenüber Luftverunreinigungen zu erkennen. Unsere Versuchserg.ebnisse zusammenfassend, können wir sagen, dafj sich die Sorte Bankuti hinsichtlich Wachstum und Entwicklung als sehr empfindlich erwies. Die physiologischen Vorgänge änderten sich auf Grund der Zementstaubeinwirkung bei der Sorte Besostaja-1 am markantesten. Die ungünstig·e Wirkung laufender Zementstaubablagerungen potenzierte sich und rief so einen disharmonischen physiologischen Zustand in den Pflanzen hervor. Schrifttum Anderson, P. ]. : The effect of dust from cement mills on the Setting of fmit. 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Wirkung von Zementstaub auf die Entwicklung, das Wachstum und wichtige Stoffwechselprozesse von Weizensorten

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