OBSAH RTUTI V ROSTLINÁCH PO APLIKACI ORGANICKÝCH A PRŮMYSLOVÝCH HNOJIV

Mercury concentrations in plants as affected by the application of organic and industrial fertilizers

Jiří Balík, Pavel Tlustoš, Daniela Pavlíková, Jiřina Száková

Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra agrochemie a výživy rostlin

Souhrn, klíčová slova

V přesných stacionárních pokusech v odlišných půdně klimatických podmínkách na 5 stanovištích byl sledován přímý vliv hnojení průmyslovými a organickými hnojivy na výnos brambor a kukuřice a dále na obsah rtuti v rostlinách. Byly stanoveny vyšší výnosy brambor a biomasy kukuřice po aplikaci čistírenských kalů než po aplikaci chlévského hnoje. Tento rozdíl je zřejmě způsoben rozdílnými formami dusíku v těchto hnojivech. Po aplikaci kalů nedošlo ke zvýšení obsahu rtuti v hlízách brambor a v rostlinách kukuřice. Aplikace rtuti ve formě dusičnanu rtuťnatého (stejná dávka Hg jako u kalu) v kombinaci s průmyslovým hnojením vykázala tendenci nárůstu obsahu rtuti v rostlinách.

Klíčová slova: rtuť, průmyslová hnojiva, hnůj, čistírenský kal, brambory, kukuřice

Summary, keywords

The direct effect of industrial and organic fertilization on yield of potatoes and maize as well as on mercury content in plants was investigated in field trial. The experiment was carried out in five locations differing in soil and climatological characteristics. Higher yield of potatoes and maize biomass was determined after application of sewage sludge as compared to farmyard manure. Evidently, the difference was caused by different nitrogen forms present in these fertilizers. The application of sewage sludge did not affect mercury content in potato tubers and maize biomass. Soil treatment by mercury as mercury nitrate in the rate equal to mercury content in sewage sludge combined with industrial fertilizers tended to increasing mercury concentration in plants.

Keywords: mercury, fertilizers, manure, sewage sludge, potatoes, maize

Úvod a literární přehled

Čistírenské kaly jsou velice specifické hmoty, které obsahují organické látky, množství živin, ale současně také celé spektrum rizikových prvků a organických polutantů. Přesné polní pokusy založené v různých klimatických podmínkách na různých půdách jsou jedinou objektivní odpovědí řešení dlouhodobého problému využití kalů z čistíren odpadních vod v zemědělství. Současná kvalita čistírenských kalů je významně odlišná od kalů, se kterými byly založeny pokusy v Evropě před dvaceti až třiceti lety (Sauerbeck a Lübben 1991, Timmermann 1994), a využití těchto výsledků při tvorbě legislativy je nevhodné. Z celé řady námi sledovaných rizikových prvků uvádíme v tomto sdělení pouze výsledky se rtutí. Jak také vyplývá z kontrolní činnosti ÚKZÚZ (Hauptman a Froněk 1997), převyšuje právě nejčastěji obsah Hg v kalech povolenou úroveň.

Metody

Přesné stacionární pokusy byly založeny v různých půdně klimatických podmínkách na pěti stanovištích: Červený Újezd, Suchdol, Lukavec, Humpolec, Hněvčeves. V osevním sledu, brambory (na stanovišti Č. Újezd je kukuřice), ozimá pšenice, jarní ječmen, jsou sledovány různé varianty s organickými a průmyslovými hnojivy. V průběhu 3 let je vždy jednotně na všech lokalitách používána stejná odrůda. Ve sledovaných pokusech je toto schéma hnojení k bramborům, případně kukuřici: var. 1 nehnojená kontrola, var. 2 - čistírenský kal v dávce odpovídající 330 kg N/ha, var. 3 - trojnásobná dávka ve srovnání s variantou 2, var. 4 - chlévský hnůj v dávce odpovídající 330 kg N/ha, var. 5 - 120 kg N/ha v LAV, 30 kg P/ha v TSP, 100 kg K/ha v 60% DS, var. 6 - stejná dávka NPK jako u varianty 5 + shodné množství rizikových prvků (Cd, Pb, Zn, Ni, Hg, Cu, As, Cr) ve formě solí jako bylo dodáno v kalu u varianty dvě. Na všech stanovištích je jednotně používán čistírenský kal z ČOV Praha-Trója. Kvalita tohoto kalu je téměř stabilní v průběhu pokusných let. Hnůj je vždy používán z příslušné lokality. Organická hnojiva (var. 2, 3 a 4), hnojení fosforem a draslíkem (var. 5 a 6) jsou aplikována na podzim před orbou, aplikace LAV je jednorázová na jaře před výsadbou. Průměrná dávka kalu činila ve sledovaných letech 9,09 t sušiny/ha a hnoje 17,94 t sušiny/ha. V průběhu pokusů jsme aplikovali s použitými hnojivy toto množství rtuti (g Hg/ha/rok): var. 1 (kontrola) = 0 g, var. 2 (kal) = 113 g, var. 3 (kal 3x) = 339 g, var. 4 (hnůj) = 2 g, var. 5 (NPK) = 0 g, var. 6 (NPK+TK) = 113 g. Rostlinný materiál byl sušen při pokojové teplotě. Pro zjištění obsahu rtuti v rostlinách byl použit jednoúčelový atomový absorpční spektrometr AMA 254. Navážka původního vzorku činila 50 - 100 mg.

Výsledky a diskuse

Z uvedených tříletých výnosových výsledků brambor na 4 stanovištích je zřejmé, že nejvyšší nárůst byl dosažen na variantě 3 a 4 (graf 1). Z porovnání získaných hodnot u varianty s kaly a varianty s chlévským hnojem vyplývá větší výnosová účinnost u kalů. Na var. 2 bylo zvýšení o 35 % a na var. 3 pouze o 28 %. Příčinou jsou zřejmě rozdíly ve formě dusíku v těchto hnojivech. U kalů je podstatně větší část dusíku v minerální formě ve srovnání se hnojem, kde je převážná část vázána ve stabilnějších organických sloučeninách. Kromě toho se lišily obě hnojiva také v obsahu ostatních makroelementů. U kalů je zřetelně nižší obsah draslíku. Aplikace trojnásobné dávky kalu (990 kg N/ha) se ukázala jako neefektivní. U varianty NPK byl stanoven nárůst o 24 %. V případě společné aplikace průmyslových hnojiv a rizikových prvků (NPK+TK) jsme zaznamenali pozitivní výnosový účinek ve srovnání s hnojením samotnými NPK živinami. Hlavním důvodem je zřejmě aplikace zinku a mědi, které byly součástí použité směsi. Oba tyto prvky mají charakter těžkých kovů, ale zároveň patří do kategorie mikroelementů. Kromě toho aplikované rizikové prvky mohly uvolnit ze sorpčního komplexu také další mikroelementy. Jistou roli zde pravděpodobně sehrály i doprovodné anionty v aplikované směsi.

Výnosové výsledky s kukuřicí jsou dokumentovány v grafu 2. V průměru 3 pokusných let byl nejvyšší výnos dosažen u variant s průmyslovým hnojením (varianta 5 a 6). Zde se projevil ještě výrazněji účinek aplikovaných solí a bylo dosaženo nárůstu o 18 % v porovnání NPK variantou. Je zřejmé, že i na poměrně úrodném stanovišti (hnědozem) hraje aplikace mikroelemetů významnou roli.

Na rozdíl od brambor je u pokusů s kukuřicí diametrální rozdíl mezi NPK hnojením a organickým hnojením. Zatím co úroveň organického hnojení zůstává obdobná jako u brambor, tj. nárůst výnosů proti kontrole cca o 20 - 30 %, u variant s průmyslovými hnojivy je nárůst cca 60 - 70 %. Zde se tedy projevuje nižší potřeba organického hnojení u kukuřice a dále vliv stanoviště. Tyto pokusy byly pouze na jediném stanovišti v sušší řepařské oblasti. Zejména malý úhrn srážek je příčinnou omezené mineralizace organických hnojiv v průběhu vegetace a tím také nižší efektivnosti organického hnojení v prvním roce po jejich aplikaci.

Obsahy rtuti v hlízách brambor v době sklizně jsou uvedeny v grafu 3. Je zřejmé, že po aplikaci čistírenských kalů nedošlo ke zvýšení obsahu rtuti v rostlinách. U trojnásobné dávky kalu byl nárůst pouze 7 %. Je nutno zdůraznit, že stanovené hodnoty byly často na hranici meze detekce a proto zde hraje značnou roli přirozená variabilita jednotlivých stanovišť i relativně vysoká chyba stanovení. Určitá tendence ke snížení obsahu Hg u varianty 2, 3, 4 je dána působením zřeďovacího efektu v důsledku nárůstu biomasy. Po aplikaci rtuti ve formě dusičnanu rtuťnatého jsme zaznamenali tendenci ke zvýšenému obsahu rtuti v rostlinách.

Z průměrných hodnot obsahu rtuti v kukuřici na stanovišti Červený Újezd vidíme (graf 4), že organické hnojení pouze nepatrně zvýšilo obsah rtuti v rostlinách. S ohledem na velmi nízké stanovené hodnoty a variabilitu výsledků je nutno hodnotit všechny organicky hnojené varianty jako shodné s kontrolní variantou. Obdobně jako u brambor je u varianty NPK + TK tendence k nárůstu rtuti v rostlinách. Vysoký obsah u samotné varianty NPK je v rozporu s naším předpokladem a vyžaduje další podrobné sledování v následujících letech.

Také v těchto přesných polních pokusech se potvrdily naše předchozí výsledky s čistírenskými kaly (Balík et al. 1998), ze kterých vyplývá malý transfer rtuti z půdy do rostlin. Z uvedených výsledků je dále zřetelný význam vazebné formy aplikovaného rizikového prvku. Je zřetelně menší mobilita rtuti vázané na organické a anorganické sorbenty v čistírenském kalu než rtuti dodané ve formě minerálních solí. Pokud provedeme celkovou bilanci je zřejmé, že sklizněmi brambor se odebírá pouze 0,02 % z dodaného množství rtuti v kalech. Je proto velmi důležité věnovat náležitou pozornost kvalitě používaných organických hnojiv, aby nedocházelo dlouhodobě k zatížení půd rizikovými prvky. U rtuti je celkový koloběh však výrazně složitější vzhledem ke skutečnosti, že mohou nastat ztráty rtuti z půdy také v plynné formě.

Použitá literatura

Balík, J., Tlustoš, P., Száková, J., Blahník, R.: Rostl. Výr. 44, 1998: 267-274.

Hauptman, J., Froněk, P.:. Bulletin 97, ÚKZÚZ Brno, 1997.

Sauerbeck, D., Lübben, S.: Auswirkungen von Siedlungsabfällen auf Böden, Bodenorganismen und Pflanzen. Forschungszentrum Jülich GmbH, 1991.

Timmermann, F.: Schwermetalle in Bodennutzung und Bodenfruchtbarkeit, Landwirtschaftsverlag, Münster - Hiltrup, 1994: 92-104.

Kontaktní adresa

Prof. Ing. Jiří Balík, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze, AF, Katedra agrochemie a výživy rostlin,165 21 Praha 6 - Suchdol

Tel.: 02/24382732, fax: 02/20920312, e-mail: balik@af.czu.cz