Cadmium-containing wood ash in a pine forest: effects on humus microflora and cadmium concentrations in mushrooms, berries, and needles

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Abstract:

The cadmium (Cd) concentration of wood ash (1–30 mg·kg–1) is higher than allowed for agriculture fertilizers (3 mg·kg–1). Therefore, the objectives of this field study were to test if the Cd of wood ash has the potential to affect the coniferous forest humus microflora and if Cd enters the human food chain. These objectives were tested with ash (A) and Cd-spiked ash (ACd, 400 mg Cd·kg–1) at a fertilization rate of 3 t·ha–1. Microbial community structure, respiration, needle litter decomposition, growth rates and Cd tolerance of bacteria, and the bioavailability of Cd were measured. Also, Cd concentrations of humus, soil percolation water, mushrooms, fruits and leaves of berries, and needles were determined. The amount of Cd in the percolation water or bioavailable Cd, measured with a bacterial biosensor, and Cd tolerance of bacteria did not increase, although the ACd treatment increased the amount of humus total and extractable Cd. Only the ACd and not the A treatment caused Cd concentration increment in Lactarius rufus and berries of Empetrum nigrum. In spite of the high Cd concentration of the spiked ash, it did not have harmful effects on humus microorganisms during this 4-year study. Thus, wood ash is safe to use as a fertilizer in forests.

La concentration de cadmium (Cd) (1–30 mg·kg–1) dans la cendre de bois est plus élevée que la limite permise dans les fertilisants agricoles (3 mg·kg–1). Par conséquent, l'objectif de cette étude au champ consistait à vérifier si le Cd présent dans la cendre de bois peut affecter la microflore de l'humus dans les forêts de conifères et si on le retrouve dans la chaîne alimentaire de l'homme. Ces hypothèses ont été testées avec de la cendre seule (C) et de la cendre additionnée de Cd (CCd, 400 mg Cd·kg–1) en fertilisant au taux de 3 t·ha–1. La structure de la communauté microbienne, la respiration, la décomposition de la litière d'aiguilles, le taux de croissance et la tolérance au Cd des bactéries et le Cd biodisponible ont été mesurés. La concentration de Cd dans l'humus, dans l'eau de percolation dans le sol, dans les champignons, dans les fruits et les feuilles des petits fruits et dans les aiguilles a également été mesurée. La quantité de Cd dans l'eau de percolation ou le Cd biodisponible, mesurée à l'aide d'un biocapteur bactérien, et la tolérance des bactéries au Cd n'ont pas augmenté bien que le traitement CCd a entraîné une augmentation des quantités de Cd total et extractible dans l'humus. Seul le traitement CCd et non le traitement C a entraîné une augmentation de la concentration de Cd chez Lactarius rufus et dans les baies de Empetrum nigrum. Malgré la concentration élevée de Cd dans la cendre additionnée de Cd, aucun effet néfaste n'a été observé chez les microorganismes de l'humus durant les 4 années de l'étude. Par conséquent, la cendre de bois peut sans danger être utilisée comme fertilisant en forêt.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2003

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