Bilance zinku v půdách hnojených čistírenskámi kaly

Bc. Ondřej Tureček

Master's thesis

Zinc balance in sewage sludge amended soil

Abstract:

Cílem mé práce bylo vyhodnotit vliv hnojení čistírenskými kaly na bilanci zinku (Zn) při posouzení vstupu Zn v čistírenských kalech a odběru zinku ve sklízených produktech polních plodin pěstovaných na půdách hnojených čistírenskými kaly. Výsledky analýz byly posouzeny s ohledem na význam zinku jako mikroprvku, ale také s ohledem na riziko používání čistírenských kalů a vnesení potenciálně rizikových prvků (Zn) do agroekosystémů. Literární rešerše byla zaměřena na problematiku využití čistírenských kalů v zemědělství a jejich vlivu na chemické a biologické vlastnosti půdy a možná rizika spojená s jejich aplikací na zemědělskou půdu. Důraz byl kladen na obsahy potenciálně rizikových prvků, zejména zinku. Popsán byl také příjem Zn rostlinami (zejména polními plodinami) a konkrétní faktory ovlivňující mobilitu Zn v půdě a přístupnost pro rostliny. V experimentální části byly sledovány obsahy a odběry zinku ve sklízených produktech pěstovaných plodin, pšenice ozimá a ječmen jarní byly pěstovány na dlouhodobých polních pokusech katedry agroenvironmentální chemie a výživy rostlin s aplikací čistírenských kalů. V rámci pokusu byly střídány tři plodiny ve sledu: brambory, ozimá pšenice, jarní ječmen. V této diplomové práci byly vybrány lokality Praha - Suchdol a Lukavec, kde byly porovnávány různé druhy hnojení, nehnojená varianta kontrola, hnůj, kal 1, trojnásobná dávka kalu a NPK na obsah a odběr zinku pšenicí ozimou a ječmenem jarním. Sledován byl obsah zinku v jednotlivých rostlinách a jejich částech (zrno, sláma). Rovněž byla hodnocena celková bilance, která popisuje množství aplikovaného Zn v různých formách hnojení a jeho odběr plodinami za sledované období (2012 - 2014). Na zkoumaných lokalitách Praha Suchdol a Lukavec bylo prokázáno, že hnojení čistírenskými kaly i hnojem způsobuje akumulaci zinku v půdě. Dávky kalu a hnoje byly srovnatelné v množství dusíku vpraveného do půdy. Bilance zinku se výrazně lišila mezi variantami čistírenský kal a hnůj. Vstupy zinku u varianty čistírenský kal dosahovaly až trojnásobných hodnot než na variantě hnůj. Mezi lokalitami byl prokázán statisticky významný rozdíl v obsahu zinku ve slámě sklízených plodin. V celkovém obsahu zinku se varianta kal lišila od varianty kontrola pouze na lokalitě Lukavec při pěstování pšenice ozimé.

Abstract:

The main goal of this thesis is to analyze influence of using sewage sludge as fertilizer by assessing zinc (Zn) balance using Zn levels in sewage sludge and Zn consumption in field crops grown and harvested from soil fertilized with sewage sludge. Results of these analyses were gauged with regards to relevance of Zn as a micro-element but also with regards to risks pertaining to using sewage sludge and admission of potentially dangerous elements (Zn) in agroecosystems. Literary research was focused mainly on uses of sewage sludge in agriculture and its influence on chemical and biological properties of soil as well as potential risks to applying sewage sludge to agricultural soil. Emphasis was put on content of potentially high-risk elements, mainly zinc. Zinc intake by plants (mainly field crops) was also examined with regards to particular factors influencing mobility of zinc in soil and accessibility for plants. The focus of the experimental part was tracking contents and consumption of zinc in products of cultivated crops, such as winter wheat and spring barely, which were grown on long-term fields of Department of Agro-Environmental Chemistry and Plant Nutrition with aplication of sewage sludge. During the test, three plants rotated in the following sequence: potato, winter wheat, spring barley. In this thesis were selected localities in Prague Suchdol and Lukavec, where were compered different kinds of fertilizers unfertilized control variant, manure, sludge 1 triple dose of sludge and NPK content and consumption of zinc in winter wheat and spring barley. The study kept track of zinc cencetration in individual plants and their parts such as grain or straw. Additionally, an overall balance of Zn applied in different types of fertilization and its consumption in various crops throughout the years 2012 - 2014 was evaluated. At the test sites in Prague Suchdol and Lukavec was proven, that fertilizing using sewage sludge as well as using manure causes accumulation of Zn in soil. Dosage of sludge and manure were equal in terms of nitrogen entering the soil. The balance of the zinc was very different between variants sewage sludge and manure. The zinc input in sewage sludge variant reached up to triple values than on variant manure. Among the sites was proven a statistically significant difference in the zinc concentration in straw of the harvested crops. The total zinc concentration was different in the application of sewage sludge variant from control variant only at the Lukavec test site when growing winter wheat.

Keywords

čistírenské kaly, rizikové prvky, zinek, odpadní vody, kontaminace půd

Keywords

sawage sludge, risk elements, zinc, waste water, soil contamination

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jindřich Černý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Waste Use and Management