Impact of Bottom Sediments on Assimilability of Copper and Zinc in Light Soil

The aim of the research was to evaluate an effect of bottom sediment addition on the content of soluble forms of copper and zinc in light soil as well as to evaluate the bioaccumulation of these elements by energetic plants, ie Miscanthus giganteus and Sida hermaphrodita. In order to reach the research goal, a field experiment was set up in autumn 2010 in Lipie near Rzeszow using the method of random blocks. The experimental design included 3 doses of the bottom sediment added to soil and a control treatment without sediment supplement. Doses of the bottom sediment were calculated based on soil hydrolytic acidity and the content of calcium carbonate in the sediment. The bottom sediment used in the experiment was taken from the Rzeszow Reservoir and was characterized by alkaline reaction and silt texture. Moreover, it showed an 8-times greater content of soluble forms of copper and zinc in comparison to the experimental soil. The soil of experimental field had granulometric composition of weakly clayey sand with very acid reaction (pHKCl = 4.53), as well as low content of soluble and bioavailable forms of copper and zinc. Miscanthus giganteus and Sida hermaphrodita were chosen for test plants. In autumn 2011 and 2012, soil samples were collected from the experimental plots. In those samples, the contents of copper and zinc soluble forms extracted with 1 mol HCl • dm^–3 were determined according to Rinkis method. The content of copper and zinc in soil samples and the above-ground parts of plant was determined using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). On the basis of the obtained results, the bioaccumulation factor [BF] of both metals in the above-ground plant biomass was calculated. The obtained results were elaborated statistically using a one-way analysis of variance and Tukey’s test at a significance level of α = 0.01. The addition of the bottom sediments to the light soil caused a change its reaction in all the experimental treatments in relation to the control treatment. The applied doses of bottom sediments did not cause exceeding the permissible concentrations of copper and zinc in the examined soil. The content of available for plants soluble forms of copper and zinc in light soil under Miscanthus giganteus and Sida hermaphrodita cultivation increased as consequence of rising bottom sediment doses introduced to the substratum. The addition of the bottom sediments to the soil resulted in a decrease of values of the bioaccumulation factor of copper and zinc in selected energetic plants.

Celem badań była ocena wpływu dodatku osadu dennego na zawartość rozpuszczalnych form miedzi i cynku w glebie lekkiej oraz ocena bioakumulacji tych pierwiastków przez rośliny energetyczne, tj. Miscanthus giganteus i Sida hermaphrodita. Dla realizacji tego celu badań założono doświadczenie polowe jesienią 2010 r., w miejscowości Lipie koło Rzeszowa, metodą losowanych bloków. Schemat doświadczenia obejmował 3 dawki osadu dennego stosowanego do gleby oraz obiekt kontrolny bez dodatku osadu. Dawki osadu obliczono na podstawie wartości kwasowości hydrolitycznej gleby oraz zawartości węglanu wapnia w osadzie. Wykorzystany w doświadczeniu osad denny pobrany ze Zbiornika Rzeszowskiego miał odczyn alkaliczny oraz skład granulometryczny pyłu. Ponadto wykazywał 8-krotnie większą zawartość rozpuszczalnych form miedzi i cynku, w porównaniu z glebą użytą w doświadczeniu. Doświadczenie założono na glebie o składzie granulometrycznym piasku słabo gliniastego, o odczynie bardzo kwaśnym (pHKCl = 4,53) oraz niskiej zawartości przyswajalnych form miedzi i cynku. Jako rośliny testowe wybrano miskant olbrzymi i ślazowiec pensylwański. Z poletek doświadczalnych jesienią 2011 i 2012 r. pobrano próbki glebowe, w których oznaczono zawartość rozpuszczalnych form miedzi i cynku ekstrahowanych 1 mol HCl • dm^–3 według metody Rinkisa. Zawartość miedzi i cynku w glebie oraz częściach nadziemnych roślin oznaczono metodą atomowej spektometrii emisyjnej opartej na palniku indukcyjnie wzbudzonej plazmy (ISP-AES). Na podstawie uzyskanych wyników obliczono współczynniki bioakumulacji [WB] w nadziemnej biomasie roślin. Uzyskane wyniki opracowano statystycznie stosując jednoczynnikową analizę wariancji i test Tukeya przy poziomie istotności α = 0,01. Dodatek osadu dennego do gleby lekkiej spowodował zmianę odczynu gleby we wszystkich obiektach doświadczalnych w stosunku do obiektu kontrolnego. Analiza wykazała zwiększenie zawartości dostępnych dla roślin rozpuszczalnych form miedzi i cynku w glebie pod uprawą obydwu roślin testowych na skutek wprowadzenia do niej wzrastających dawek osadu dennego. Zastosowane dawki osadu dennego nie spowodowa ły przekroczenia dopuszczalnych zawartości miedzi i cynku w badanej glebie. Dodatek osadu dennego do gleby skutkował zmniejszeniem wartości współczynnika bioakumulacji miedzi i cynku w wybranych roślinach energetycznych.