Accumulation capacity of nickel and zinc in yerba mate cultivated in soils with contrasting parent materials

Abstract

Resumo: A erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hill.) demonstrou uma elevada capacidade de absorção e acumulação de metais em condições de campo. Para avaliar melhor a capacidade de acumulação de Ni e Zn, as mudas de erva-mate foram cultivadas em recipientes com cinco doses de Ni ou Zn (0, 0,5, 2, 10, e 40 mg kg-1) com três solos originários de distintos materiais de origem (basalto, riodacito, e arenito). Após 10 meses, as plantas foram colhidas, divididas nas partes componentes (folhas, ramos e raízes) e avaliadas para 12 elementos. A utilização de Ni e Zn melhorou o crescimento das plantas sob solos derivados de riodacito e arenito na primeira dose. A aplicação de Ni e Zn resultou em aumentos lineares com base nas extrações de Mehlich I; a recuperação de Ni foi menor do que de Zn. A concentração de Ni na raiz aumentou de aproximadamente 20 para 1000 mg kg-1 em solos derivados de riodocito e de 20 para 400 mg kg-1 em solos derivados de basalto e arenito; os respectivos aumentos no tecido foliar foram de ~3 para 15 mg kg-1 e 3 para 10 mg kg-1. Para Zn, os valores máximos obtidos foram próximos de 2000, 1000, e 800 mg kg-1 para raízes, folhas, e ramos para solos derivados de riodacito, respectivamente. Os valores correspondentes para os solos derivados do basalto e do arenito foram 500, 400, e 300 mg kg-1, respectivamente. Embora a erva-mate não seja uma hiperacumuladora, esta espécie tem uma capacidade relativamente elevada de acumular Ni e Zn nos tecidos, com a maior acumulação nas raízes.

Abstract: Yerba mate (Ilex paraguariensis St. Hill.) has shown a relatively high capacity for metal absorption and accumulation under field conditions. To further evaluate the accumulation capacity of Ni and Zn, yerba mate clonal seedlings were grown in containers under five rates of Ni or Zn (0, 0.5, 2, 10, and 40 mg kg-1) with three soils originating from different parent material (basalt, rhyodacite, and sandstone). After 10 months, plants were harvested, divided into component parts (leaves, branches, and roots), and evaluated for 12 elements. Use of Zn and Ni enhanced seedling growth under rhyodacite- and sandstone-derived soils at the first application rate. Application of Zn and Ni resulted in linear increases based on Mehlich I extractions; recovery of Ni was smaller than Zn. Root Ni concentration increased from approximately 20 to 1000 mg kg-1 in rhyodacite-derived soil and from 20 to 400 mg kg-1 in basalt- and sandstone-derived soils; respective increases in leaf tissue were ~3 to 15 mg kg-1 and 3 to 10 mg kg-1. For Zn, maximum obtained values were close to 2000, 1000, and 800 mg kg-1 for roots, leaves, and branches for rhyodacite-derived soils, respectively. Corresponding values for basalt- and sandstone-derived soils were 500, 400, and 300 mg kg-1, respectively. Although yerba mate is not a hyperaccumulator, this species has a relatively high capacity to accumulate Ni and Zn in young tissue with the highest accumulation occurring in roots.