Agronomie 18 (1998) 361-371
DOI: 10.1051/agro:19980503

Mobility of heavy metals in soil and their uptake by sunflowers grown at different contamination levels

Enzo Lombi^a, Martin H. Gerzabek^b and Othmar Horak<sup>b

a</sup>  Institute of Soil Science, Universität für Bodenkultur, Gregor Mendel Str. 33, A-1180 Vienna, Austria
^b  Department of Environmental Research, Austrian Research Centre Seibersdorf, A-2444 Seibersdorf, Austria

Abstract - A pot trial was carried out to study the effect of heavy metals on sunflowers (Helianthus annuus L.) grown on three different soils at different levels of heavy metal loading (added in 1987 as salts). Heavy metal availability in soil was investigated using ammonium acetate and chelating resin (Chelex 100) as extractants. Total heavy metal contents in the soils of the pot experiment did not show changes in the considered period of time whereas the availability of the metals was sensibly reduced. Therefore, it seems that heavy metals revert with time to forms more strongly bonded in soil. The pH decreased with increasing additions of heavy metals. This may be the result of changes in exudate or proton release by the roots. Cd, V and Zn were generally more concentrated in the leaves than in the seeds; the opposite behaviour was observed for Cu and Ni. V was never measured above the detection limit in the seeds. Toxicity effects were clearly related to the mobility of heavy metals in the soil. The methods used to assess the availability of heavy metals were highly correlated. The correlation between heavy metals extracted with ammonium acetate and Chelex and the concentration in sunflower shoot tissue showed that the latter method was slightly better than the former. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - La mobilité des métaux lourds dans le sol et leur absorption par des tournesols cultivés en présence de différents niveaux de contamination. Un essai en pots a été réalisé pour étudier l'action des métaux lourds sur des tournesols (Helianthus annuus L.) cultivés sur trois sols présentant différents niveaux de contamination en métaux lourds. Ceux-ci ont été ajoutés au sols sous forme de sels en 1987. L'acétate d'ammonium et une résine chélatée (Chelex) ont été utilisés pour étudier extraire les métaux lourds et étudier leur disponibilité dans le sol. La teneur totale des sols en métaux lourds n'a pas varié sur la période considérée, alors que la disponibilité des métaux s'est sensiblement réduite. Il semble donc que les métaux lourds retournent avec le temps sous des formes moins disponibles pour la plante dans le sol des complexes fortement liés. Le pH a diminué lorsque les ajouts de métaux lourds ont augmenté. Ceci peut être dû à des changements dans les exudats ou à la libération de protons par les racines. Le Cd, le V et le Zn sont en général plus concentrés dans les feuilles que dans les graines et c'est l'inverse pour le Cu et le Ni. Dans les graines le V est toujours resté sous la limite de détection. Les effets toxiques sont nettement liés à la mobilité des métaux lourds dans le sol. Les méthodes pour évaluer la disponibilité des métaux lourds présentent une forte corrélation. La corrélation entre les métaux lourds extraits par l'acétate d'ammonium ou par le Chelex d'une part et la concentration dans les tissus des pousses de tournesol d'autre part montre que la méthode au Chelex est légèrement meilleure que celle à l'acétate d'ammonium. (© Inra/Elsevier, Paris)

Key words: heavy metals / mobility in soil / sunflower / uptake / chelating resin / ammonium acetate

Mots clés : métaux lourds / mobilité dans le sol / réine chélatée / acétate d'ammonium