Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2006, 54(1), 59-70 | DOI: 10.11118/actaun200654010059

Bilance a formy zinku v půdě a jeho vstup do rostlin

Šárka Poláková, Miroslav Florián
ÚKZÚZ Brno, Odbor agrochemie, půdy a výživy rostlin, Hroznová 2, 656 06 Brno, Česká republika

Databáze sestavená na základě Bazálního monitoringu půd ČR byla základním zdrojem dat pro výpočet bilancí zinku a sloužila také jako podklad pro výběr ploch k vegetačnímu nádobovému pokusu. K danému účelu bylo hodnoceno 121 monitorovacích ploch. Celková bilance zinku byla vypočtena jako statická bilance, jejímž výsledkem je hodnota udávající změnu obsahu zinku v půdě. Pro orné půdy ČR byla stanovena hodnota +453 g Zn.ha-1.rok-1, rozsah -1250 až +5595 g Zn.ha-1.rok-1. Maximálních hodnot bilancí je dosaženo na plochách po aplikaci stájových hnojiv. Záporné hodnoty bilance mají různé příčiny, nejčastěji se jedná o plochy, na kterých nebyla aplikována stájová hnojiva a pěstované plodiny (často kukuřice) vykazovaly vysoký obsah zinku. Nejvýznamnějším zdrojem zinku je atmosférická depozice. Její podíl na vstupech do půdy činí 96,6 %. Podíl ostatních vstupů je v republikovém měřítku zanedbatelný. Dá se však očekávat nárůst výroby a s ní spojené aplikace průmyslových kompostů, což by mohlo poměr mezi vstupy výrazně ovlivnit. Vyluhování a splach povrchovou vodou nebyly do bilancí zahrnuty. Podle některých autorů může jít o významnou zápornou položku bilančních výpočtů. Sledování těchto procesů by významně přispělo ke zpřesnění vypočtených toků vybraných prvků, v našem případě zinku.
Vegetační pokus prokázal rozdílné rozdělení frakcí zinku v půdách v závislosti na jeho původu. Zatímco zinek geogenního původu byl poměrně pevně vázán, zinek dodaný v kalech ČOV byl značně mobilnější. Přesto kvalita půdy, zejména vyšší pH a obsah organické hmoty, zabránila výraznějšímu transferu do rostlin. Ukázalo se, že stanovení obsahu Zn ve výluhu Mehlich III poskytuje velmi dobrý odhad podílu potenciálně mobilizovatelných forem. Protože toto činidlo se velmi široce používá v rámci státem prováděného Agrochemického zkoušení zemědělských půd; zinek lze hodnotit v rámci jednoho výluhu, což by znamenalo značné úspory.
Zinek se v poslední době dostává do popředí celoevropského zájmu vzhledem k rostoucím vstupům do půd prostřednictvím statkových a organických hnojiv, případně kalů ČOV. Zinek je prvkem, který má na základě akumulačních scénářů zpracovaných pro DG Environment nejkratší dobu pro překročení limitů pro lehké půdy. Je tedy nanejvýš žádoucí věnovat tomuto prvku co největší pozornost.

zinek, bilance zinku, extrakční činidla

Balance and forms of zinc in soil and its uptake by plants

In this paper, zinc flows in arable soils of the Czech Republic and zinc fractions in arable soils are studied. Furthermore, a zinc uptake by agricultural plants is focused.
Based on a database of the programme The basal soil monitoring system (BSMS) a static zinc balance for arable soils on the national level was assessed. This programme is carried out by The Central Institute for Supervising and Testing in Agriculture (CISTA) in Brno. As a representative for the zinc balance calculation, 121 monitoring plots were chosen. The Czech Republic net zinc fluxes ranged from -1250 g.ha-1.y-1 to +5595 g.ha-1.y-1, median +453 g.ha-1.y-1. The maximum zinc fluxes are typical of plots with manure applications. An atmospheric deposition is the most important input of zinc into arable soils. It makes 96,6% of the whole inputs. Leaching and run-off are neglected in this zinc balance by reason of missing credible data.
The project Examination of zinc availability in dependence on its form in soil was established to provide more information about behavior of zinc in soil. The first step was starting a greenhouse pot experiment, which was focused on comparison of several extraction agents (AR, 2M HNO3, 0.43M HNO3, Mehlich III, DTPA, CAT, 1M NH4NO3, 0.01M CaCl2). Four soils with increasing zinc content were picked out for this experiment (Domanínek, Chrlice, Kutná Hora, Hlízov). Total zinc contents in these selected soils ranged from 156.8 to 583.7 ppm in dry matter (Aqua regia extraction). Contents in plants were in wide range from 20.7 to 273 ppm in dry matter according to the plant variety and used soil. Strong correlations between 0.43M HNO3, Mehlich III, DTPA and CAT were proved. Using of weaker extraction agents enabled to distinguish geogenic and anthropogenic origin of the contamination.

Keywords: zinc, zinc balance, zinc extraction, zinc contamination

Received: June 14, 2005; Published: December 13, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Poláková, Š., & Florián, M. (2006). Balance and forms of zinc in soil and its uptake by plants. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 54(1), 59-70. doi: 10.11118/actaun200654010059
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. BALÍK, J., PAVLÍKOVÁ, D., HLUŠEK, J. PROVAZNÍK, K.: Zdroje rizikových prvků v životním prostředí. In Racionální použití hnojiv, sborník z konference konané na ČZU v Praze dne 25. 11. 2004. ČZU v Praze, Katedra agrochemie a výživy rostlin, 2004, 22-29, ISBN 80-213-1232-7. 2004
    2. Beneš, S.: Obsahy a bilance prvků ve sférách ŽP, II. část. Ministerstvo zemědělství České republiky, Praha, 1994, 159 s., ISBN 80-7084-090-0.
    3. Bengtsson, H., Oborn, I., Nilsson, I., Andersson, A., Salomon, E., Jonsson, S.: Cadmium and zinc field balances in organic and conventional dairy farming - variation in manure application and crop removal. In Element balances as a sustainability tool. Workshop in Uppsala March 16-17, 2001, Swedish Institute of Agricultural and Environmental Engineering, 2001, 69-70 pp, ISSN 1401-4963.
    4. BLAKE, L., GOULDING, K. W. T.: Effect of atmospheric deposition, soil pH and acidification on heavy metal contents in soils and vegetation of semi.natural ecosystems at Rothamsted Experimental Station, UK. Plant and Soil, 2002, 240, 235-251. DOI: 10.1023/A:1015731530498 Go to original source...
    5. Düring, R. A., Hoß, T., Gäth, S.: Depth distribution and bioavailability of pollutants in long-term differently tilled soils. Soil & Tillage Research, 2002, 66, 183-195. DOI: 10.1016/S0167-1987(02)00026-0 Go to original source...
    6. Guang Wen, Bates, T. E., Voroney, R. P., Yamamoto, T., Chikushi, J., Curtin, D.: A yield control approach to assess phytoavailability of Zn and Cu in irradiated, composted sewage sludges and composted manure in field experiments: I. Zinc. Plant and Soil, 2002, 246, 231-240. Go to original source...
    7. Chander, K., Brookes, P. C.: Residual effects of zinc, copper and nickel in sewage sludge on mineral biomass in a sandy loam. Soil Biol. Biochem., 1993, 25, 9: 1231-1239. DOI: 10.1016/0038-0717(93)90219-2 Go to original source...
    8. Kabata-Pendias, A., Pendias, H.: Trace Elements in Soils and Plants. Third Edition. CRC Press, Boca Raton, 2001, 413 pp, ISBN 0-8493-1575-1.
    9. Keller, A., Schulin, R.: Modelling regional-scale mass balance of phosphorus, cadmium and zinc fluxes on arable and dairy farms. Europ. J. Agronomy, 2003, 20, 181-198. DOI: 10.1016/S1161-0301(03)00075-3 Go to original source...
    10. Keller, A., Schulin, R.: The influence of changes in P fertilization plans on Cd and Zn balances for farming systems. In Element balances as a sustainability tool. Workshop in Uppsala March 16-17, 2001, Swedish Institute of Agricultural and Environmental Engineering, 2001, 61 pp, ISSN 1401-4963.
    11. Keller, A., von Steiger, B., van der Zee, S. E. A. T. M., Schulin, R.: A Stochastic Empirical Model for Regional Heavy-Metal Balances in Agroecosystems. J. Environ. Qual., 2001, 30, 1976-1989. DOI: 10.2134/jeq2001.1976 Go to original source...
    12. LOŠÁK, T., RICHTER, R., HLUŠEK, J.: Options of using Zn - contaminated soil for the production of some agricultural crops. Chemia i Inzyneria Ekologiczna, T. 11, Nr 7, 2004, 639-645
    13. McBride, M. B., Evans, L. J.: Trace metal extractibility in soils and uptake by bromegrass 20 years after sewage sludge application. Can. J. Soil Sci, 2002, 82, 323-333. DOI: 10.4141/S01-023 Go to original source...
    14. McBride, M. B., Nibarger, E. A., Richards, B. K., Steenhuis, T.: Trace metal accumulation by red clover grown on sewage sludge-amended soils and correlation to Mehlich III and Calcium Chloride-extractable metals. Soil Science, 2003, 168, 1: 29-38. DOI: 10.1097/00010694-200301000-00004 Go to original source...
    15. Moolenaar, S. W., Lexmond, T. M.: Heavy-metal balances of agro-ecosystems in the Netherlands. Neth. J. Agri. Sci., 1998, 46, 171-192. Go to original source...
    16. Moolenaar, S. W., van der Zee, S. E. A. T. M., Lexmond, T. M.: Indicators of the sustainability of heavy-metal management in agro-ecosystems. The Science of the Total Environment, 1997(a), 201, 155-169. DOI: 10.1016/S0048-9697(97)00123-X Go to original source...
    17. Moolenaar, S. W., Lexmond, T., M. van der Zee, S. E. A. T. M.: Calculating heavy metal accumulation in soil: a comparison of methods illustrated by a case-study on compost application. Agriculture, Ecosystems and Environment, 1997(b), 66, 71-82. DOI: 10.1016/S0167-8809(97)00087-X Go to original source...
    18. Moolenaar, S. W.: Heavy-Metal Balances, Part II. Management of Cadmium, Copper, Lead, and Zinc in European Agro-Ecosystems. Journal of Industrial Ecology, 1999, 3, 1: 41-53. DOI: 10.1162/108819899569386 Go to original source...
    19. Moolenaar, S.: Sustainable management of heavy metals in agro-ecosystems. Ph.D. Thesis, Wageningen Agriculture University, Wageningen, 1998, 191 p, ISBN 90-5485-835-4.
    20. PODLEŠÁKOVÁ, E, NĚMEČEK, J., VÁCHA, R.: Mobility and Bioavailability of Trace Elements in Soils. In ISKANDAR, I., K. and KIRKHAM, M., B.(ed.) Trace Elements in Soil: bioavailability, flux, and transfer. Lewis Publishers, CRC Press LLC, 2001, 21-41, ISBN 1-56670-507-X. Go to original source...
    21. Reiner, I. C., Piterkova, M., Brunner, P. H.: Stoffbilanzen landwirtschaftlicher Boden von ausgewahlten Betriebstypen bei Verwendung von Klarschlamm und Kompost. BKK2-Endbericht. TU Wien. Institut für Wassergute und Abfallwirtschaft (AWS)., Wien, Austria, 1996.
    22. RICHTER, R., HLUŠEK, J.: Výživa a hnojení rostlin. VŠZ v Brně, 1994, 171 s. Go to original source...
    23. Schaecke, W., Tanneberg, H., SCHILING, G.: Behavior of heavy metals from sewage sludge in Chernozem of the dry belt in Saxony-Anhalt/Germany. J. Plant Nutr. Soil Sci., 2002, 165, 609-617. DOI: 10.1002/1522-2624(200210)165:53.0.CO;2-W Go to original source...
    24. TŘEBICHAVSKÝ, J., HAVRDOVÁ, D., BLOHBERGER, M.: Toxické kovy. Kutná Hora, 1997, 483 s.
    25. ÚKZÚZ: Metodický pokyn pro biologické zkoušky účinnosti hnojiv, pomocných půdních látek, pomocných půdních přípravků a substrátů při registraci. ÚKZÚZ, Odbor agrochemie, půdy a výživy rostlin, Brno, 1999, 17p.
    26. Vácha, R.: Remediace zemědělských půd kontaminovaných rizikovými prvky. Disertační práce.ČZU Praha, Agronomická fakulta, VÚMOP, 2001, 138 s.
    27. Wenger, K., Gupta, S. K., Furrer, G., Schulin, R.: Zinc Extraction potential of two common plants, Nicotiana tabacum and Zea mays. Plant and Soil, 2002, 242, 217-225. DOI: 10.1023/A:1016253821174 Go to original source...
    28. Zbíral, J.: Jednotné pracovní postupy, Analýza rostlinného materiálu. ÚKZÚZ, Odbor agrochemie, půdy a výživy rostlin, Brno, 1994.
    29. Zbíral, J.: Jednotné pracovní postupy, Analýza půd I. ÚKZÚZ, Odbor agrochemie, půdy a výživy rostlin, Brno. 1995.
    30. Zbíral, J.: Jednotné pracovní postupy, Analýza půd II., ÚKZÚZ, Odbor agrochemie, půdy a výživy rostlin, Brno, 1996.

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content