10 BEATA KUZIEMSKA, WIES£AW WIEREMIEJ, DAWID JAREMKO, BEATA BIK, JOANNA TRÊBICKA, PAULINA KLEJ
http://www.degruyter.com/view/j/ssa (Read content)
SOIL SCIENCE ANNUAL
Vol. 66 No. 1/2015: 10-16
* dr hab. B. Kuziemska, prof. UPH, bak.kuz@interia.pl
DOI: 10.1515/ssa-2015-0013
WSTÊP
Rozwój przemys³u, postêpuj¹ca urbanizacja, zwiêk-szenie produkcji nawozów i œrodków ochrony roœlin przyczyniaj¹ siê do zanieczyszczenia kolejnych ele-mentów œrodowiska naturalnego cz³owieka: gleby, wód powierzchniowych i gruntowych oraz roœlin (Wêglarczyk 2001, Kuziemska i Kalembasa 2013). G³ówne zanieczyszczenia stanowi¹ zwi¹zki ropopo-chodne, WWA oraz metale ciê¿kie (Wowkonowicz i in. 2001). Szczególnie niebezpieczne s¹ metale ciê¿-kie, poniewa¿ jako pierwiastki nie ulegaj¹ biodegra-dacji i przez wiele lat mog¹ zalegaæ w ekosystemach (Gorlach i Gambuœ 2000). W przypadku metali ciê¿-kich wa¿na jest nie tylko ich ca³kowita zawartoœæ w próbkach œrodowiskowych, ale przede wszystkim formy (frakcje) w jakich wystêpuj¹ (Campel i Nikel 2006, Jaremko i Kalembasa 2011). Ich rozmieszcze-nie w poszczególnych frakcjach œwiadczy o poten-cjalnej biodostêpnoœci (Rauret i in. 1999, Jeske i Gworek 2011, Œwietlik i Trojanowska 2009, Jarem-ko i Kalembasa 2011, Jakubus 2012).
Jednym z metali ciê¿kich, którego iloœæ w œrodo-wisku systematycznie siê zwiêksza, jest nikiel. Z po-wodu swej toksycznoœci i wysokiego wspó³czynnika
bioakumulacji znalaz³ siê w II Wykazie Komisji Eu-ropejskiej (Dyrektywa o substancjach toksycznych) (Eisler 2000, Nakonieczny 2007).
Celem przeprowadzonego eksperymentu by³o zba-danie wp³ywu wapnowania i zró¿nicowanego nawo-¿enia organicznego na rozmieszczenie niklu we frak-cjach oznaczonych wed³ug procedury BCR w glebie, a tak¿e okreœlenie ich wp³ywu na zawartoœæ Ni w kupkówce pospolitej uprawianej na glebie zanieczysz-czonej tym metalem.
MATERIA£Y I METODYKA BADAÑ
W badaniach przeprowadzono analizê biomasy czterech pokosów kupkówki pospolitej, zebranej w trzecim roku doœwiadczenia wazonowego oraz gleby pobranej po ostatnim pokosie roœliny testowej. Do-œwiadczenie przeprowadzono na terenie stacji do-œwiadczalnej Uniwersytetu Przyrodniczo-Humani-stycznego w Siedlcach, w latach 2009–2011, w czte-rech powtórzeniach. Uwzglêdniono w nim nastêpu-j¹ce czynniki:1) zanieczyszczenie gleb niklem: 0 (bez stosowa-nia niklu), 75, 150 i 225 mg Ni kg–1 gleby;
2) wapnowanie: 0 Ca (bez wapnowania) i Ca wg BEATA KUZIEMSKA*, WIES£AW WIEREMIEJ, DAWID JAREMKO, BEATA BIK,
JOANNA TRÊBICKA, PAULINA KLEJ
Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Wydzia³ Przyrodniczy, Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej ul. B. Prusa 14, 08-110 Siedlce
Wp³yw wapnowania i dodatku materia³ów organicznych
na zawartoœæ niklu w kupkówce pospolitej
oraz we frakcjach w glebie zanieczyszczonej tym pierwiastkiem
Streszczenie: Badano wp³yw zanieczyszczenia gleby niklem (0, 75, 150 i 225 mg Ni kg–1 gleby) na tle zró¿nicowanego
wapno-wania (0 Ca i Ca w g 1 Hh) i materia³ów organicznych (bez stosowapno-wania materia³ów organicznych, s³oma ¿ytnia i wêgiel brunatny z Kopalni Wêgla Brunatnego Turów) na zawartoœæ niklu w kupkówce pospolitej i frakcje tego metalu w glebie. Analizowano cztery pokosy kupkówki pospolitej zebrane w trzecim roku doœwiadczenia wazonowego oraz oznaczono frakcje niklu w glebie pobranej po ostatnim pokosie roœliny testowej. Zawartoœæ niklu w roœlinie oraz ogóln¹ zawartoœæ tego pierwiastka w glebie oznaczono metod¹ ICP-AES po wczeœniejszej mineralizacji. Frakcje niklu w glebie oznaczono metod¹ frakcjonowania sekwencyjnego – BCR. Wpro-wadzenie do gleby niklu, niezale¿nie od iloœci, spowodowa³o istotne zwiêkszenie jego zawartoœci w biomasie kupkówki pospolitej oraz w glebie we wszystkich frakcjach, przede wszystkim we frakcji wymiennej (F1). Wapnowanie gleby oraz aplikacja materia³ów organicznych zmniejszy³y zawartoœæ niklu w biomasie kupkówki pospolitej oraz w glebie we frakcji wymiennej, bezpoœrednio przyswajalnej przez roœliny, powoduj¹c jednoczeœnie zwiêkszenie jego udzia³u we frakcji rezydualnej (wapnowanie) oraz reduko-walnej i utlenialnej (aplikacja materia³ów organicznych).
1 Hh (wapnowanie w dawce wyliczonej we-d³ug 1 kwasowoœci hydrolitycznej gleby); 3) materia³y organiczne: bez stosowania
materia-³ów organicznych (0); s³oma ¿ytnia w dawce 1,33 g kg–1gleby; wêgiel brunatny (pochodz¹cy
z Kopalni Wêgla Turów) w dawce 13,3 g kg–1
gleby. Sk³ad chemiczny obu stosowanych ma-teria³ów organicznych podano w tabeli 1.
aparatem firmy Perkin-Elmer Optima 3200 RL, po wczeœniejszej mineralizacji w mieszaninie kwasów nadchlorowego i azotowego w stosunku 1:2. W sto-sowanych w doœwiadczeniu materia³ach organicznych zawartoœæ wêgla oznaczono metod¹ oksydacyjno-miareczkow¹, azotu metod¹ analizy elementarnej, fosforu, potasu i niklu metod¹ ICP-AES. Zawartoœæ suchej masy oznaczono metod¹ suszarkowo-wagow¹ wg PN-75/C/041616.01. Gleba u¿yta do doœwiadcze-nia wazonowego mia³a nastêpuj¹ce w³aœciwoœci: pH w zawiesinie materia³u glebowego i KCl o stê¿eniu 1 mol dm–3 – 5,5; zawartoœæ azotu ogólnego 0,98 g kg–1; wêgla w zwi¹zkach organicznych 7,9 g kg–1; fosforu przyswajalnego 69 mg kg–1 gleby, potasu przyswa-jalnego 75 mg kg–1 gleby, niklu ogólnego 5,67 mg Ni kg–1 gleby.
Wapnowanie (w formie CaCO3), dodatek mate-ria³u organicznego (wêgiel brunatny i s³omê ¿ytni¹ pociêt¹ na sieczkê) oraz nikiel (w formie wodnego roztworu NiSO4 7H2O) wprowadzono do gleby jed-norazowo w listopadzie 2008 roku. W tak przygoto-wanym materiale glebowym umieszczonym w wazo-nach o pojemnoœci 15 dm3, zawieraj¹cych 10 kg gle-by, wiosn¹ 2009 roku wysiano roœlinê testow¹ kup-kówkê pospolit¹ (Dactylis glomerata L.), której ka¿-dego roku badañ zbierano po cztery odrosty (poko-sy) co 30 dni. W okresie wegetacyjnym w wazonach utrzymywano wilgotnoœæ gleby na poziomie 60% PPW. W glebie pobranej po zbiorze ostatniego poko-su (trzeci rok badañ) oznaczono: ogóln¹ zawartoœæ Ni ICP-AES, po wczeœniejszej mineralizacji w mie-szaninie kwasów nadchlorowego i azotowego (sto-sunek 1:2) oraz pH w roztworze KCl o stê¿eniu 1 mol dm3 metod¹ potencjometryczn¹. Frakcje niklu oznaczono metod¹ frakcjonowania sekwencyjnego, zaproponowan¹ przez Community Bureau of Refe-rence (BCR) (Rauret i in. 1999), której schemat przed-stawiono w tabeli 2. Zawartoœæ niklu w biomasie kup-TABELA 1. Sk³ad chemiczny materia³ów organicznych (s³omy
¿ytniej i wêgla brunatnego) zastosowanych w doœwiadczeniu wa-zonowym
TABLE 1. Chemical composition of organic materials (rye straw and brown coal) used in pot experiment
k i n d a ³ k S t n e n o p m o C a k t s o n d e J t i n U a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B a s a m a h c u S r e t t a m y r D g⋅ gk–1 850 850 g r o C N P K g gk –1s.m. 432 2 2 , 4 4 6 , 0 0 0 , 2 1 4 5 0 0 , 4 1 1 , 0 4 8 , 0 i N mgkg–1s.m. 3,84 5,10
Glebê o sk³adzie granulometrycznym piasku gli-niastego lekkiego pobrano z poziomu próchnicznego (0–20 cm) gleby p³owej spiaszczonej (Albic Luvi-sol). W materiale glebowym przed za³o¿eniem do-œwiadczenia oznaczono: pH w roztworze KCl o stê-¿eniu 1 mol dm–3 metod¹ potencjometryczn¹ wg PN-ISO-10390; zawartoœæ azotu ogólnego metod¹ analizy elementarnej na autoanalizatorze CHN z de-tektorem przewodnoœci cieplnej (ICD), serie II 2400 firmy Perkin-Elmer; zawartoœæ fosforu i potasu przy-swajalnego metod¹ Egnera-Riehma wg PN-R-040022; zawartoœæ wêgla organicznego metod¹ oksydacyjno-miareczkow¹ wg PN-ISO-14235 oraz zawartoœæ form ogólnych niklu metod¹ atomowej spektrometrii emi-syjnej z plazm¹ indukcyjnie wzbudzon¹ (ICP-AES),
TABELA 2. Schemat metody frakcjonowania sekwencyjnego zaproponowanej przez Community Bureau of Reference (BCR) (Rauret i in. 1999)
TABLE 2. A diagram of the BCR sequential extraction method according to Rauret et al. (1999)
r N . o N i j c k a r f a w z a N s n o i t c a r f f o e m a N e n j y c k a r t s k e i k i n n y z c d O s t n e g a e r n o i t c a r t x E H p F1 Wymienna,³atworozpuszczalna m y n œ a w k u k s i w o d o r œ w e b u l o s d i c a d n a e l b a e g n a h c x E H C M 1 , 0 3COOH 3,0 F2 Redukowalna e l b i c u d e R H N M 5 , 0 2O ⋅HHCl 1,5 F3 Utlenialna e l b a s i d i x O H M 8 , 8 2O2+1MCH3COONH4 2,0 F4 Rezydualna ) æ œ o ³ a t s o z o p a n j y c k a r t s k e o p ( l a u d i s e R , ¹ t i w o k ³ a c ¹ i c œ o t r a w a z y z d ê i m o p y c i n ¿ ó r z e n o z c i l b O i j c k a r f h c y n o l e i z d y w j e i n œ e z c w h c e z r t ¹ m u s a n e t n o c l a t o t n e e w t e b e c n e r e f f i d s a d e t a l u c l a C s n o i t c a r f d e t a r a p e s y l s u o i v e r p e e r h t m u s d n a –
kówki pospolitej oznaczono metod¹ ICP-AES, po wczeœniejszej mineralizacji materia³ów w piecu mu-flowym w temperaturze 450oC przez 8 godzin i roz-puszczeniu popio³u w 10% roztworze HCl.
Wyniki badañ opracowano statystycznie, podda-j¹c je analizie wariancji z wykorzystaniem rozk³adu F-Fishera-Snedecora, z u¿yciem programu Statistica 10 PL (Statsoft, Tulsa, USA), a wartoœæ NIR(0,05) wyliczono wg testu Tukey’a.
WYNIKI BADAÑ I DYSKUSJA
Kabata-Pendias i Pendias (1999) podaj¹, ¿e za-wartoœæ niklu w trawach mieœci siê w przedziale od 0,01 do 19 mg kg–1, œrednio 0,84 mg kg–1s.m. Zawar-toœæ niklu w biomasie badanej kupkówki pospolitej wynosi³a od 9,06 mg kg–1 s.m. (roœliny uprawiane na obiektach kontrolnych) do 358,6 mg kg–1s.m. (roœli-ny uprawiane na obiektach, gdzie zastosowano 225 mg Ni kg–1 gleby) (tab. 3).
TABELA 3. Zawartoœæ niklu (mg kg–1s.m.) w biomasie kupkówki pospolitej TABLE 3. The content (mg kg–1 DM) of nickel in the biomass of cocksfoot
e i n a w o n p a W g n i m i L e n z c i n a g r o y ³ a i r e t a M s l a i r e t a m c i n a g r O l e i k i N g k g m ( –1gleby) l e k c i N g k g m ( –1ofsoil) s o k o P t u C a i n d e r Œ n a e M I II III IV a C z e B g n i m i l t u o h t i W o g e n z c i n a g r o . t a m z e B c i n a g r o t u o h t i W s l a i r e t a m 0 5 7 0 5 1 5 2 2 6 3 , 1 1 0 6 , 8 0 1 0 0 , 1 2 2 0 6 , 8 5 3 4 1 , 8 1 0 4 , 9 0 1 0 8 , 4 1 2 0 1 , 2 4 3 6 0 , 1 2 0 1 , 2 9 0 6 , 6 0 2 0 1 , 4 8 2 8 0 , 0 3 2 1 , 4 8 0 4 , 8 1 2 0 1 , 8 0 3 6 1 , 0 2 6 5 , 8 9 0 2 , 5 1 2 0 2 , 3 2 3 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 0 5 7 0 5 1 5 2 2 8 1 , 2 1 0 4 , 0 0 1 0 4 , 0 0 2 0 4 , 0 0 3 6 4 , 7 1 6 1 , 4 8 0 4 , 2 9 1 0 5 , 4 6 2 8 0 , 2 2 2 1 , 2 8 0 6 , 8 6 1 0 1 , 2 8 2 8 1 , 9 2 4 0 , 4 6 0 1 , 2 7 1 0 0 , 3 4 2 3 2 , 0 2 8 6 , 2 8 0 4 , 3 8 1 0 5 , 2 7 2 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 7 0 5 1 5 2 2 0 8 , 0 1 0 0 , 0 0 1 0 4 , 7 9 1 0 4 , 6 0 3 2 2 , 6 1 2 1 , 4 7 0 0 , 8 8 1 0 8 , 2 0 3 4 8 , 9 1 4 0 , 5 6 0 2 , 4 5 1 0 4 , 0 9 2 4 1 , 7 2 0 0 , 8 6 0 5 , 3 6 1 0 6 , 4 8 2 0 5 , 8 1 9 7 , 6 7 0 8 , 5 7 1 0 1 , 6 9 2 a C g n i m i L o g e n z c i n a g r o . t a m z e B c i n a g r o t u o h t i W s l a i r e t a m 0 5 7 0 5 1 5 2 2 3 0 , 0 1 0 4 , 6 7 0 0 , 8 4 1 0 6 , 8 0 2 2 4 , 5 1 2 1 , 4 7 0 1 , 2 4 1 0 4 , 2 9 1 8 1 , 8 1 0 0 , 2 7 0 4 , 4 2 1 0 0 , 2 9 1 6 1 , 4 2 0 0 , 0 6 0 2 , 6 4 1 0 4 , 8 5 1 5 9 , 6 1 3 6 , 0 7 0 2 , 0 4 1 0 9 , 7 8 1 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 0 5 7 0 5 1 5 2 2 3 4 , 0 1 0 4 , 9 6 0 0 , 8 2 1 0 1 , 0 0 2 0 0 , 5 1 2 2 , 0 5 0 4 , 6 2 1 0 2 , 0 8 1 3 0 , 0 2 4 1 , 2 5 0 6 , 8 0 1 0 4 , 2 7 1 8 1 , 1 2 4 0 , 0 5 0 0 , 2 1 1 0 2 , 6 4 1 6 6 , 6 1 5 4 , 5 5 0 8 , 8 1 1 0 7 , 4 7 1 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 7 0 5 1 5 2 2 6 0 , 9 4 0 , 0 7 0 3 , 9 2 1 0 6 , 4 9 1 4 2 , 1 1 2 0 , 0 6 0 8 , 3 4 1 0 2 , 0 8 1 8 4 , 2 1 6 1 , 4 5 0 2 , 2 3 1 0 4 , 0 6 1 3 2 , 5 1 0 1 , 2 5 0 0 , 0 2 1 0 4 , 8 5 1 0 0 , 2 1 6 0 , 9 5 0 3 , 1 3 1 0 4 , 3 7 1 a i n a w o n p a w a l d e i n d e r Œ g n i m i l r o f n a e M a C z e B g n i m i l t u o h t i W g n i m i L a C 0 6 , 0 6 1 0 5 , 4 0 1 0 0 , 2 5 1 6 2 , 9 9 0 7 , 0 4 1 5 2 , 3 9 0 0 , 1 4 1 0 7 , 8 8 0 6 , 8 4 1 2 4 , 6 9 h c y n z c i n a g r o w ó ³ a i r e t a m a l d e i n d e r Œ s l a i r e t a m c i n a g r o r o f n a e M . g r o . t a m z e B c i n a g r o t u o h t i W s l a i r e t a m a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 8 , 2 4 1 0 7 , 7 2 1 0 2 , 7 2 1 0 6 , 8 3 1 0 3 , 6 1 1 0 1 , 2 2 1 0 3 , 6 2 1 0 5 , 3 1 1 0 1 , 1 1 1 0 7 , 8 2 1 0 7 , 4 0 1 0 1 , 1 1 1 0 1 , 4 3 1 0 6 , 5 1 1 0 9 , 7 1 1 u l k i n k e w a d a l d e i n d e r Œ s e s o d l e k c i n r o f n a e M 0 5 7 0 5 1 5 2 2 4 6 , 0 1 7 4 , 7 8 0 7 , 0 7 1 0 5 , 1 6 2 8 5 , 5 1 4 3 , 5 7 0 9 , 7 6 1 0 7 , 3 4 2 5 9 , 8 1 9 5 , 9 6 0 1 , 9 4 1 0 2 , 0 3 2 0 5 , 4 2 4 0 , 3 6 0 4 , 5 5 1 0 5 , 6 1 2 2 4 , 7 1 6 8 , 3 7 0 8 , 0 6 1 0 0 , 8 3 2 R I N 0,05dla: D S L 0.05for: s o k o p I t u C s o k o p I I t u C s o k o p I I I t u C s o k o p V I t u C l e k c i n r o f s e s o d , u l k i n k e w a d – g n i m i l , a i n a w o n p a w – s l a i r e t a m c i n a g r o , h c y n z c i n a g r o w ó ³ a i r e t a m – 9 2 , 5 6 .i . n .i . n 5 4 , 5 3 6 7 , 8 1 .i . n 6 0 , 6 2 6 0 , 4 1 .i . n 3 1 , 9 2 1 4 , 5 1 .i . n t n a c i f i n g i s t o n , e n t o t s i e i n .i . n
W roœlinach zebranych z obiektów, w których za-nieczyszczono glebê niklem, niezale¿nie od pokosu i bez wzglêdu na iloœæ Ni wprowadzon¹ do gleby, stwierdzono zwiêkszenie jego zawartoœci powy¿ej wartoœci uznanych przez Kabatê-Pendias i Pendiasa (1999) za naturaln¹, czyli 19 mg kg–1. Zawartoœæ ni-klu w biomasie roœliny testowej zwiêkszy³a siê nie tyle ze wzglêdu na zwiêkszenie ca³kowitej zawarto-œci Ni w glebie, ile przede wszystkim ze wzglêdu na zwiêkszenie udzia³u Ni we frakcjiwymiennej (tab. 5 i 6). Zastosowane wapnowanie spowodowa³o istotne zmniejszenie zawartoœci niklu w roœlinach zebranych w pokosach II–IV, natomiast w pokosie I stwierdzo-no tendencjê do obni¿enia zawartoœci niklu w roœli-nach uprawianych na glebie wapnowanej, co jest zgodne z wynikami otrzymanymi przez Domañsk¹ (2009) oraz wczeœniejszymi wynikami uzyskanymi przez Kuziemsk¹ (2009). W przeprowadzonych ba-daniach nie wykazano istotnego wp³ywu zastosowa-nych materia³ów organiczzastosowa-nych (s³omy ¿ytniej i wê-gla brunatnego) na zawartoœæ niklu w biomasie kup-kówki pospolitej. Niemniej roœliny wszystkich poko-sów zebranych z obiektów, na których zastosowano te materia³y, charakteryzowa³y siê mniejsz¹ zawarto-œci¹ niklu ni¿ biomasa roœlin zebranych z obiektów kontrolnych. W przypadku s³omy ¿ytniej œrednio o 13,8%, w przypadku wêgla brunatnego œrednio o 12,2%. Wp³yw ró¿nych materia³ów organicznych na zmniejszenie bioprzyswajalnoœci niklu i innych me-tali stwierdzili w swoich badaniach Gibczyñska i Stan-kowski (2011) oraz Molas (2010).
Jednym z czynników, które maj¹ znacz¹cy wp³yw na mobilnoœæ niklu w glebie, jest wartoœæ pH (Jawor-ska i in. 2013). W tabeli 4 podano wartoœci pH anali-zowanej gleby po zakoñczeniu doœwiadczenia,
ozna-czone w roztworze KCl o stê¿eniu 1 mol dm–3, które mieœci³y siê w przedziale od 5,14 do 6,54. W bada-niach nie wykazano istotnego wp³ywu zró¿nicowa-nej zawartoœci niklu w glebie na wartoœæ pH. G³ów-nym elementem ró¿nicuj¹cym wartoœæ pH gleby by³o wapnowanie. Pomimo ¿e od zastosowania CaCO3 mi-nê³y trzy lata, wykazano jego istotny wp³yw na wzrost wartoœci pH gleby. W doœwiadczeniu stwierdzono równie¿ wp³yw na wartoœæ pH gleby zastosowanych materia³ów organicznych (s³omy ¿ytniej i wêgla bru-natnego). Niezale¿nie od wapnowania, na obiektach, na których zastosowano s³omê ¿ytni¹, stwierdzono ni¿sze wartoœci pH gleby, natomiast na obiektach, na których zastosowano wêgiel brunatny wy¿sze, w po-równaniu z wartoœciami pH gleby uzyskanymi z obiektów, na których materia³ów organicznych nie za-stosowano (tab. 4).
Zawartoœæ niklu w badanych frakcjach wydzielo-nych wed³ug procedury BCR oraz ich procentowy udzia³ w zawartoœci ogólnej w analizowanej glebie przedstawiono w tabelach 5 i 6. Najwiêksz¹ zawar-toœæ Ni stwierdzono w glebie, do której wprowadzo-no go w dawce 225 mg kg–1gleby, a najmniejsz¹ w glebie z obiektów kontrolnych, gdzie jego zawartoœæ by³a naturalna. Na ogó³ na obiektach, na których za-stosowano nikiel, najwiêksz¹ jego zawartoœæ wydzie-lono we frakcji wymiennej (F1). Po trzech latach ba-dañ udzia³ niklu w tej frakcji na obiektach zanieczysz-czonych siêga³ nawet 64% zawartoœci ca³kowitej tego pierwiastka w glebie. Zastosowane wapnowanie spo-wodowa³o zmniejszenie udzia³u Ni we frakcji wy-miennej (F1), redukowalnej (F2) i utlenialnej (F3) oraz zwiêkszenie jego udzia³u we frakcji rezydualnej (F4), co œwiadczy o jego unieruchomieniu i jest zbie¿ne z rezultatami uzyskanymi przez Badorê (2002), która wykaza³a zmniejszenie mobilnoœci niklu i innych metali na skutek zwiêkszenia wartoœci pH gleby. Za-stosowane materia³y organiczne spowodowa³y zmniej-szenie udzia³u badanego pierwiastka we frakcji wy-miennej (F1) oraz rezydualnej (F4), a tak¿e zwiêksze-TABELA 4. Wartoœæ pH gleby w roztworze KCl o stê¿eniu 1 mol dm–1
TABLE 4. The pH of soil in 1 mol dm–1 KCl solution
y t k e i b O s t c e j b O a C z e B Cawg1Hhgleby y t i d i c a c i t y l o r d y h 1 o t . c c a a C g k g m ( l e i k i N –1gleby) g k g m ( l e k c i N –1ofsoil) 0 75 150 225 0 75 150 225 h c y n z c i n a g r o . t a m z e B s l a i r e t a m c i n a g r o t u o h t i W 6 3 , 5 5,29 5,26 5,30 6,38 6,36 6,40 6,38 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 6 1 , 5 5,14 5,20 5,16 6,25 6,22 6,20 6,30 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 6 7 , 5 5,72 5,70 5,68 6,46 6,50 6,54 6,52 R I N 0,05dla: D S L 0.05for: l e k c i n f o s e s o d , u l k i n k e w a d – g n i m i l , a i n a w o n p a w – s l a i r e t a m c i n a g r o , h c y n z c i n a g r o w ó ³ a i r e t a m – .i . n 0 4 0 , 0 2 6 0 , 0
TABELA 5. Zawartoœæ niklu (mg kg–1 gleby) w analizowanej glebie we frakcjach oznaczonych wed³ug procedury BCR TABLE 5. The content (mg kg–1 of soil) of nickel in fractions determined by the BCR method in the analysed soil
e i n a w o n p a W g n i m i L e n z c i n a g r o y ³ a i r e t a M s l a i r e t a m c i n a g r O l e i k i N g k g m ( –1gleby) l e k c i N g k g m ( –1ofsoil) e j c k a r F n o i t c a r F a m u S m u S F1 F2 F3 F4 a C z e B g n i m i l t u o h t i W . g r o . t a m z e B c i n a g r o t u o h t i W s l a i r e t a m 0 5 7 0 5 1 5 2 2 8 3 , 0 1 0 , 0 5 2 1 , 8 7 0 2 , 0 2 1 2 6 , 0 6 2 , 9 0 2 , 4 1 2 1 , 6 2 8 0 , 1 2 8 , 5 4 8 , 1 1 8 0 , 1 2 0 2 , 3 1 0 , 3 1 4 0 , 4 4 0 2 , 0 6 8 2 , 5 0 1 , 8 7 0 2 , 8 4 1 0 6 , 7 2 2 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 0 5 7 0 5 1 5 2 2 2 3 , 0 0 0 , 2 3 0 8 , 1 6 0 6 , 8 0 1 8 6 , 0 0 2 , 1 1 6 0 , 0 2 2 1 , 1 3 6 4 , 2 5 0 , 8 2 2 1 , 3 4 6 5 , 1 6 0 1 , 2 5 7 , 8 4 1 , 9 2 7 9 , 6 2 6 5 , 5 0 0 , 0 8 2 1 , 4 5 1 0 3 , 8 2 2 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 7 0 5 1 5 2 2 6 3 , 0 0 2 , 0 3 0 9 , 3 5 8 7 , 5 9 0 7 , 0 5 8 , 1 1 8 4 , 8 1 0 1 , 5 2 8 3 , 2 8 9 , 9 2 6 1 , 9 3 6 1 , 9 4 8 1 , 2 7 1 , 7 4 7 , 2 4 1 4 , 8 5 2 6 , 5 0 2 , 9 7 0 3 , 4 5 1 0 5 , 8 2 2 a C g n i m i L . g r o . t a m z e B c i n a g r o t u o h t i W s l a i r e t a m 0 5 7 0 5 1 5 2 2 2 3 , 0 4 1 , 2 3 2 2 , 4 5 4 6 , 0 0 1 2 5 , 0 4 2 , 6 0 8 , 2 1 4 0 , 1 2 9 1 , 1 8 2 , 7 6 3 , 4 1 6 1 , 9 1 8 2 , 3 4 3 , 3 3 2 2 , 7 6 6 7 , 7 7 1 3 , 5 0 0 , 9 7 0 6 , 8 4 1 0 6 , 8 1 2 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 0 5 7 0 5 1 5 2 2 0 3 , 0 5 0 , 8 2 8 1 , 9 4 5 1 , 7 9 2 5 , 0 6 4 , 8 0 9 , 5 1 8 0 , 5 2 0 9 , 1 2 1 , 6 2 0 4 , 8 3 4 0 , 0 4 8 8 , 2 2 4 , 7 1 6 7 , 0 5 1 5 , 6 6 0 6 , 5 5 0 , 0 8 0 2 , 4 5 1 0 8 , 8 2 2 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 7 0 5 1 5 2 2 0 3 , 0 5 1 , 9 2 4 0 , 0 5 6 1 , 5 8 9 4 , 0 6 4 , 8 4 5 , 6 1 3 8 , 0 2 2 4 , 1 6 0 , 1 2 2 1 , 2 3 9 1 , 9 3 7 4 , 3 9 5 , 0 2 1 7 , 5 5 4 8 , 3 8 8 6 , 5 6 2 , 9 7 0 4 , 4 5 1 0 0 , 9 2 2 a i n a w o n p a w a l d e i n d e r Œ g n i m i l r o f n a e M a C z e B g n i m i l t u o h t i W g n i m i L a C 4 6 , 2 5 9 8 , 3 4 2 1 , 4 1 1 4 , 1 1 4 6 , 4 2 9 1 , 0 2 3 8 , 4 2 3 2 , 0 4 0 7 , 5 1 1 0 5 , 6 1 1 h c y n z c i n a g r o w ó ³ a i r e t a m a l d e i n d e r Œ s l a i r e t a m c i n a g r o r o f n a e M . g r o . t a m z e B c i n a g r o t u o h t i W s l a i r e t a m a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 , 4 5 8 1 , 7 4 1 1 , 3 4 5 3 , 1 1 3 1 , 4 1 1 8 , 2 1 3 2 , 0 1 1 2 , 0 3 1 8 , 6 2 6 7 , 7 3 7 5 , 5 2 6 2 , 4 3 0 8 , 3 1 1 0 1 , 7 1 1 0 0 , 7 1 1 u l k i n k e w a d a l d e i n d e r Œ g n i m i l r o f n a e M 0 5 7 0 5 1 5 2 2 3 3 , 0 9 5 , 3 3 8 8 , 7 5 6 2 , 1 0 1 9 5 , 0 5 2 , 9 3 3 , 6 1 8 8 , 4 2 4 7 , 1 2 7 , 9 1 3 8 , 9 2 7 3 , 8 3 5 8 , 2 1 7 . 6 1 7 2 , 8 4 8 2 , 2 6 1 5 , 5 7 2 , 9 7 0 3 , 2 5 1 0 8 , 6 2 2 R I N 0,05dla: D S L 0.05for: F1 F2 F3 F4 Suma m u s l e k c i n r o f s e s o d , u l k i n k e w a d – g n i m i l , a i n a w o n p a w – s l a i r e t a m c i n a g r o , h c y n z c i n a g r o w ó ³ a i r e t a m – 8 3 3 6 3 , 4 1 6 , 5 5 9 , 1 8 1 , 1 4 6 , 0 4 9 , 0 0 3 , 2 4 6 , 0 1 6 , 5 0 8 , 2 4 9 , 0 3 2 , 6 1 .i . n .i . n nie udzia³u we frakcji redukowalnej (F2) i utlenialnej
(F3) (tab. 5 i 6). Ograniczenie mobilnoœci niklu pole-ga prawdopodobnie na w³¹czeniu go w struktury zwi¹zków organicznych wystêpuj¹cych w glebie. Molas (2010) podaje, ¿e w fazie sta³ej gleby nikiel jest kompleksowany przede wszystkim przez wcho-dz¹ce w jej sk³ad substancje humusowe. Jednocze-œnie metal ten mo¿e równie¿ koordynowaæ z zawar-tymi w roztworze glebowym niskocz¹steczkowymi
zwi¹zkami organicznymi, takimi jak: amidy, aminy, aminokwasy, wêglowodany (g³ównie mono- i disa-charydy), alifatyczne i aromatyczne kwasy hydrok-sylowe, kwasy fulwowe i huminowe (Molas 2010). Zwi¹zki te mog¹ powstawaæ z mineralizacji substan-cji organicznej zawartej we wprowadzonych do gle-by materia³ach organicznych – s³omie ¿ytniej i wê-glu brunatnym.
W podsumowaniu przeprowadzonego doœwiad-czenia wazonowego oraz analiz chemicznych mate-ria³u roœlinnego i glebowego nale¿y stwierdziæ, ¿e wszystkie badane w eksperymencie czynniki, tj. zró¿-nicowane zanieczyszczenie gleby niklem, wapnowa-nie, a tak¿e dodatek s³omy ¿ytniej i wêgla brunatne-go, wywar³y istotny wp³yw na zawartoœæ niklu w bio-masie kupkówki pospolitej oraz jego rozmieszczenie w wydzielonych frakcjach w glebie. Wprowadzenie niklu do gleby spowodowa³o zwiêkszenie jego za-wartoœci w kupkówce pospolitej oraz zwiêkszenie jego udzia³u w glebie we frakcji wymiennej (F1). Tylko na obiektach, na których nie zastosowano ni-klu, zawartoœæ tego pierwiastka w trawie nie odbie-ga³a od wartoœci opisywanych w literaturze (m.in. wg Kabaty-Pendias i Pendiasa 1999). Na glebie, do któ-rej wprowadzono nikiel, zawartoœæ tego pierwiastka w roœlinach przekracza³a nawet kilkadziesi¹t razy zawartoœæ uznawan¹ za œredni¹, co jest zbie¿ne z re-zultatami uzyskanymi we wczeœniej prowadzonych badaniach (Kuziemska 2009). Przeprowadzone do-œwiadczenie wykaza³o, ¿e wapnowanie gleby zanie-czyszczonej niklem oraz dodatek do niej s³omy ¿yt-TABELA 6. Procentowy udzia³ frakcji niklu w analizowanej glebie TABLE 6. The percentage share of nickel fraction in the analysed soil
e i n a w o n p a W g n i m i L e n z c i n a g r o y ³ a i r e t a M s l a i r e t a m c i n a g r O l e i k i N g k g m ( –1gleby) l e k c i N g k g m ( –1ofsoil) i j c k a r f ³ a i z d u % n o i t c a r f e r a h s % F1 F2 F3 F4 a C z e B g n i m i l t u o h t i W h c y n z c i n a g r o . t a m z e B s l a i r e t a m c i n a g r o t u o h t i W 0 5 7 0 5 1 5 2 2 0 2 , 7 0 0 , 4 6 1 7 , 2 5 1 8 , 2 5 4 7 , 1 1 5 8 , 1 1 8 5 , 9 8 4 , 1 1 5 4 , 0 2 5 4 , 7 9 9 , 7 6 2 , 9 1 6 , 0 6 0 7 , 6 1 2 7 , 9 2 5 4 , 6 2 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 0 5 7 0 5 1 5 2 2 6 7 , 5 0 0 , 0 4 0 1 , 0 4 8 5 , 8 4 3 2 , 2 1 0 0 , 4 1 7 3 , 3 1 3 6 , 3 1 4 2 , 4 4 6 0 , 5 3 8 9 , 7 2 7 9 , 6 2 7 7 , 7 3 4 9 , 0 1 5 5 , 8 1 2 8 , 1 1 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 7 0 5 1 5 2 2 1 4 , 6 3 1 , 8 3 4 9 , 4 3 3 9 , 1 4 6 4 , 2 1 6 9 , 4 1 8 9 , 1 1 9 9 , 0 1 5 3 , 2 4 5 8 , 7 3 8 3 , 5 2 2 5 , 1 2 8 7 , 8 3 6 0 , 9 0 7 , 2 2 6 5 , 5 2 a C g n i m i L h c y n z c i n a g r o . t a m z e B s l a i r e t a m c i n a g r o t u o h t i W 0 5 7 0 5 1 5 2 2 3 0 , 6 8 6 , 0 4 8 4 , 6 3 4 1 , 4 4 9 7 , 9 0 9 , 7 1 6 , 8 3 2 , 9 1 4 , 2 2 2 2 , 9 6 6 , 9 0 4 , 8 7 7 , 1 6 0 2 , 2 4 5 2 , 5 4 3 2 , 8 3 a i n t y ¿ a m o ³ S w a r t s e y R 0 5 7 0 5 1 5 2 2 6 3 , 5 4 0 , 5 3 9 8 , 1 3 6 4 , 2 4 9 2 , 9 7 5 , 0 1 1 3 , 0 1 6 9 , 0 1 3 9 , 3 3 3 6 , 2 3 0 9 , 4 2 0 5 , 7 1 2 4 , 1 5 6 7 , 1 2 0 9 , 2 3 8 0 , 9 2 y n t a n u r b l e i g ê W l a o c n w o r B 0 5 7 0 5 1 5 2 2 8 2 , 5 8 7 , 6 3 1 4 , 2 3 5 2 , 7 3 3 6 , 8 7 6 , 0 1 1 7 , 0 1 1 1 , 9 0 0 , 5 2 7 5 , 6 2 0 8 , 0 2 4 1 , 7 1 9 0 , 1 6 8 2 , 6 2 8 0 , 6 3 0 5 , 6 3
niej, jak równie¿ wêgla brunatnego, wp³ywaj¹ na istotne zmniejszenie zawartoœci niklu w biomasie kupkówki pospolitej uprawianej na tej glebie, a tak-¿e wp³ywaj¹ na istotne zmniejszenie udzia³u Ni w glebie we frakcji wymiennej (F1).
WNIOSKI
1. Zanieczyszczenie gleby niklem zwiêkszy³o zawar-toœæ tego metalu w biomasie czêœci nadziemnej kupkówki pospolitej oraz w glebie, g³ównie we frakcji wymiennej.
2. Wapnowanie gleby spowodowa³o zmniejszenie zawartoœci niklu w kupkówce pospolitej oraz zmniejszenie jego zawartoœci w glebie we frak-cjach: wymiennej (F1), redukowalnej (F2) i utle-nialnej (F3), zwiêkszaj¹c jednoczeœnie jego udzia³ we frakcji rezydualnej (F4).
3. Zastosowane materia³y organiczne (s³oma ¿ytnia i wêgiel brunatny) spowodowa³y zmniejszenie za-wartoœci niklu w biomasie nadziemnej kupkówki pospolitej oraz zmniejszenie jego zawartoœci w glebie we frakcjach: wymiennej i rezydualnej.
LITERATURA
Badora A., 2002. Wp³yw pH na mobilnoœæ pierwiastków w gle-bach. Zeszyty Problemowe Postêpów Nauk Rolniczych, 482: 21–36.
Campel M., Nikel G., 2006. Nickel: A review of its sources and environmental toxicology. Polish Journal of Environmental Studies, 15(3): 375–382.
Domañska J., 2009. Zawartoœæ i pobranie niklu przez roœliny przy zró¿nicowanym pH gleb naturalnych oraz zanieczyszczonych kadmem lub o³owiem. Ochrona Œrodowiska i Zasobów Natu-ralnych, 40: 236–242.
Eisler R., 2000. Nickel. [In:] Handbook of Risk Assessment – Health Hazards to human, plants and Animals. Vol. I: Metals. Boca Raton–London–New York, Levis Publishers.
Gibczyñska M., Stankowski S., 2011. Zmiany zawartoœci kad-mu, niklu i o³owiu w trawie Festulolium braunii uprawianej na podk³adach wykonanych z osadów œciekowych i popio³ów fluidalnych z wêgla kamiennego w po³¹czeniu z efektywnymi mikroorganizmami. Zeszyty Problemowe Postêpów Nauk Rolniczych, 565: 63–70.
Gorlach E., Gambuœ F., 2000. Potencjalnie toksyczne pierwiast-ki œladowe w glebach (nadmiar, szkodliwoœæ i przeciwdzia³a-nie). Zeszyty Problemowe Postêpów Nauk Rolniczych, 472: 275–296.
Jakubus M., 2012. Phytotoxicity and speciation of copper and nickel in composted sewage sludge. Journal of Elementolo-gy, 17(1): 43–56.
Jaremko D., Kalembasa D., 2011. Specjacja niklu w ornych gle-bach p³owych opadowo-glejowych Wysoczyzny Siedleckiej. In¿ynieria Ekologiczna, 27: 19–25.
Jaworska H., Bartkowiak A., Ró¿añski S., 2013. The influence of anthropogenically increased pH on the content and the mo-bility of nickel in arable soils in the surroundings of „Ma³o-goszcz” cement plant. Soil Science Annual, 64(1): 14–18. Jeske A., Gworek B., 2011. Przegl¹d metod oznaczania
biodo-stêpnoœci i mobilnoœci metali ciê¿kich w glebach. Ochrona Œrodowiska i Zasobów Naturalnych, 49: 209–218.
Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemia pierwiast-ków œladowych. PWN. Warszawa.
Kuziemska B., 2009. Wp³yw wzrastaj¹cych iloœci niklu w glebie na plonowanie i sk³ad chemiczny wybranych gatunków ro-œlin bobowatych. Rozprawa Naukowa Nr 102, Wydawnictwo AP Siedlce.
Kuziemska B., Kalembasa S., 2013. Wp³yw wapnowania i do-datku osadu œciekowego na rozmieszczenie frakcji Zn i Cr w glebie zanieczyszczonej niklem. Proccedings of ECOpole 7(1): 215–221.
Molas J.S., 2010. Pobieranie niklu przez roœliny kapusty
(Bras-sica oleracea L.) i jego fitotoksycznoœæ w zale¿noœci od
for-my chemicznej dodanej do pod³o¿a. Rozp. Nauk. z. 341, ss.142. Wyd. UP Lublin.
Nakonieczny M., 2007. Struktura i funkcjonalne przystosowanie Chrysolina pardalina (Chrysomelidae, Coleoptera) do rozwoju na hiperakumulatorze niklu Berkheya coddii (Asteraceae) – studium porównawcze z Chrysolina herbacea. Wydawnictwo Uniwersytetu Œl¹skiego, ss. 135.
Rauret G., Lopez-Sanchez J.F., Sahuquillo A., Rugio R., David-son C., Ure A., Quevauculler P., 1999. Improvement of the BCR three step sequential extraction procedure prior to the certification of new sediment and soil reference materials. Jo-urnal of Environmental Monitoring, 1: 57–61.
Œwietlik R., Trojanowska M., 2009. Metody frakcjonowania che-micznego stosowane w badaniach œrodowiskowych. Monito-ring Œrodowiska Przyrodniczego, 9: 29–36.
Wêglarczyk K., 2001. Ska¿enie gleb metalami ciê¿kimi ze szcze-gólnym uwzglêdnieniem niklu. Biuletyn Informacyjny Insty-tutu Zootechniki, 39(4): 84–88.
Wowkonowicz P., Malowaniec B., Niesiobêdzka K., 2001. Me-tale ciê¿kie w roœlinach i glebach na trwa³ych u¿ytkach zielo-nych w okolicach Warszawy. Ochrona Œrodowiska i Zasobów Naturalnych, 49: 309–319.
Received: January 19, 2015 Accepted: April 29, 2015
Effect of liming and addition of organic materials to the nickel content
in biomass of cocksfoot and his fractions in soil contaminated
with this element
Abstract: The aim of these studies was to determine the effect of soil contamination with nickel (0, 75, 150 and 225 mg Ni
kg–1 soil) on the content of nickel in biomass of cocksfoot and fractions of this metal in the soil under different liming (0 Ca and Ca
by 1 hydrolytic acidity) and fertilization with organic materials (without the use of organic materials, straw rye and brown coal from Turow Coal Mine). Four swaths of cocksfoot gathered in the third year of a pot experiment were analyzed and fractions of nickel in the soil after the last swath of test plants were determined. Total nickel content in the plant and in the soil was determined by ICP-AES after earlier mineralization. Fractions of nickel in the soil were determined by sequential fractionation according to BCR procedure. The introduction of nickel into the soil, regardless of amount, significantly increased concentration of this metal in the biomass of cocksfoot and soil in all fractions, in particular the soluble and easily exchangeable fraction (F1). Liming the soil and the application of organic materials decreased nickel content in the biomass of cocksfoot and its soluble fraction in soil, easy available for plants, causing the same time to increase its share in the residual fraction (liming) and oxidisable fraction (the application of organic materials).
