Te u zagrebu agronomski fakultet

4.4. Vertikalna raspodjela elemenata u profilima tla

Sadržaj nikla, kobalta, kroma i djelomično bakra su geološkog porijekla, a rezultat su miješanja više litoloških jedinica u materijalima riječnog sedimenta. Sadržaji aluminija i željeza se jednako mijenjaju sa dubinom profila, a najveću koncentraciju postižu u Btg horizontima gdje je udio gline najveći. Koncentracija mangana u tlu se povećava sa dubinom pa na dubini od oko 160 cm imamo najveće koncentracije mangana. Fe i Mn rezultat su geokemijskog sastava koji karakterizira ortometamofne stijene (slika 9 i slika 10).

Slika 8. Vertikalna raspodjela elemenata Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V u profilima tla vinogradarskog položaja "Jazbina"

Slika 9. Vertikalna raspodjela elemenata Zn, Al, Ca, Fe, Mg, Mn u profilima tla vinogradarskog položaja "Jazbina"

4.5. Prostorna varijabilnost fizikalnih i kemijskih svojstava tla položaja «Jazbina»

Tablice 5 i 6 prikazuju sumarnu statistiku vrijednosti pH, sadržaja humusa, elektrolitičke provodljivosti, biljci pristupačnih hraniva i sadržaja elemenata u površinskom i podpovršinskom sloju tla.

Prosječna vrijednost pH u površinskom sloju tla iznosi 6.08, a varira od 5.57 do 7.55. U podpovršinskom sloju tla, pH vrijednosti su veoma slične onima u površinskom sloju. Srednja vrijednost iznosi 5.87, a svi rezultati su u granicama od 5.33 do 7.53.

Prosječni sadržaj humusa u površinskom sloju tla iznosi 2.21 %, a kreće se u granicama od 0.52 do 6.43 %. U podpovršinskom sloju humusa je nešto manje i te se vrijednosti kreću u rasponu od 0.57 do 4.83 % sa srednjom vrijednosti od 1.62 %.

Prosječna vrijednost elektrolitičke provodljivosti u površinskom sloju tla iznosi 61.5 µS cm^-1, najniža vrijednost je 26.5, dok je najviša vrijednost 215 µS cm^-1. U podpovršinskom sloju tla srednja vrijednost elektrolitičke provodljivosti je 54.7 µS cm^-1, a vrijednosti se kreću u granicama od 33.6 do 180.9 µS cm^-1.

Srednja vrijednost sadržaja fosfora u biljci pristupačnom obliku u površinskom sloju tla je 6.04 mg 100g^-1, najniža vrijednost iznosi 1.10 mg kg^-1, a najviša 46.28 mg kg^-1. Srednja vrijednost sadržaja kalija u biljkama pristupačnom obliku (K₂O) iznosi 22.38 mg 100 g^-1 tla, a svi analizirani uzorci dali su rezultate u granicama od 11.40 do 87.00 mg 100 g^-1 tla. Što se pak podpovršinskog sloja tiče, vrijednosti sadržaja hranjiva su očekivano niže. Tako prosječni sadržaj biljci pristupačnog fosfora iznosi 4.90 mg kg^-1, a kalija 14.9 mg 100g^-1 tla.

4.6.Prostorna raspodjela elemenata u površinskom i podpovršinskom sloju tla položaja «Jazbina»

Tablica 10 Sumarna statistika vrijednosti pH, sadržaja humusa, elektrolitičke provodljivosti (EC), sadržaja biljnih hranjiva vrijednosti koncentracija pojedinih elemenata u površinskom sloju tla (0-30 cm)

Tablica 11 Sumarna statistika vrijednosti pH, sadržaja humusa, elektrolitičke provodljivosti (EC), sadržaja biljnih hranjiva, vrijednosti koncentracija pojedinih elemenata u podpovršinskom sloju tla (30-60 cm)

Aluminij, željezo i mangan su važni konstitutivni elementi u tlu. Sadržaj aluminija u tlima položaja «Jazbina» je nešto niži od medijane za područje središnje Hrvatske od 65.9 g kg^-1 i iznosi 45 g kg^-1 u površinskom, a 47 g kg^-1u potpovršinskom sloju. Općenito, aluminij je na trećem mjestu po zastupljenosti u zemljinoj kori. Važna je komponenta mnogih stijena koje formiraju minerale. Minerali gline su osobito bogati aluminijem. Sitno-krupnozrnata tla obično pokazuju višu koncentraciju aluminija od krupnozrnatijih tala. Toksičnost aluminija za ljude je niska. Samo lako topljive aluminijeve komponente imaju visoki akutni toksični efekt. Doduše, u tlima s pH nižim od 5, dostupan aluminij može biti toksičan za biljke (Reimann i sur., 2003)

Prosječni sadržaj željeza u površinskom sloju tla iznosi 36.5 g kg^-1, a u podpovršinskom sloju 37.4 g kg^-1, što je nešto više od medijane za središnju Hrvatsku od 29.6 g kg^-1. Raspon koncentracija željeza u površinskom sloju tla kreće se od 28.5 g kg^-1 do 55.2 g kg^-1, a u podpovršinskom sloju tla od 28 g kg^-1 do 51.5 g kg^-1. Željezom su obogaćeni mnogi oksidi i sulfidi: magnetit, hematit, limonit, siderit i pirit. Za njegovu veliku zastupljenost u tlima važna je činjenica da je glavni sastavni dio Fe-Mg silikata. Najveće koncentracije željeza su pronađene u bazaltnim i ultrabazaltnim stijenama. Pristupačnost željeza u okolišu je strogo kontrolirana odnosom pH i Eh. U reducirajućim uvjetima željezovi ioni su jako topljivi. Željezo je esencijalni element za sve organizme, ali i toksičan u visokim koncentracijama. Nedostatak željeza je široko rasprostranjen problem. Rast biljke je osjetljiv na promjene u tlu, a pod utjecajem je željeza. Pristupačnost željeza u tlima je u funkciji pH vrijednosti, sadržaju fosfata i ostalih metala. Željezo se unosi u tlo agrotehničkim mjerama u obliku željezovog fosfata koji se koristi kao gnojivo i herbicid (Reimann i sur., 2003).

Prosječni sadržaj mangana u površinskom sloju tla iznosi 668 mg/kg, a u podpovršinskom sloju 660 mg/kg što je više od medijane za središnju Hrvatsku. Raspon koncentracija mangana u površinskom sloju tla kreće se od 278 do 1099 mg kg^-1 , a u podpovršinskom od 219 do 1125 mg kg^-1 . Mangan je na dvanaestom mjestu po zastupljenosti u zemljinoj kori. U magmatskim stijenama često se pojavljuje zajedno u Fe i Mg mineralima. Njime su obogaćene bazaltne i ultrabazaltne stijene, a pokazuje niske vrijednosti u granitu. Koncentracija mangana je obično regulirana pojavom sekundarnih oksida. Mnogi minerali sadrže mangan i s vremenom ga postupno otpuštaju. Dostupnost mangana u okolišu strogo je kontrolirana odnosima pH i Eh. Mangan je esencijalan za sve organizme i zapravo nije toksičan unutar normalnih okolnosti. Za ljude i životinje je manjak mangana veći problem nego njegova izravna toksičnost. Životinjska hrana je često nadopunjena manganom. Deficijencija mangana u biljkama uzrokuje poremećaje u rastu. Manganova deficijencija je raširena u tlima sa vrijednosti pH >6. Potrebne su velike količine dostupnog mangana u tlima za njegove toksične efekte u biljkama. Može se pojavljivati u kiselim tlima, ispiranjem iz kompostirane kore drveta. Različite biljke akumuliraju mangan. U poljoprivrednim tlima dostupnost mangana pokazuje više koncentracije u slojevima oranica (Reimann i sur., 2003).

U površinskom sloju tla prosječni sadržaj kroma iznosi 51.9 mg kg^-1, a medijana 50.1 mg kg^-1. Distribucija frekvencija odstupa od normalne, a koeficijent asimetričnosti g1 iznosi 2.12. Maksimalni utvrđeni sadržaj kroma u površinskom sloju tla iznosi 77 mg kg^-1, dok najmanja izmjerena vrijednost iznosi 43.1 mg kg^-1. U podpovršinskom sloju tla, prosječni sadržaj kroma iznosi 52.6 mg kg^-1, a medijana za sadržaj kroma iznosi 51.2 mg kg^-1. U ovom sloju najviša vrijednost koncentracije kroma iznosi 79.15, a najniža 41.71. Nisu nađene koncentracije kroma veće od dozvoljenih propisima u RH. Ove vrijednosti nisu veće niti od vrijednosti mediane za središnju hrvatsku, ali su nešto veće od vrijednosti mediane za grad Zagreb.

Sadržaj kroma u tlima varira u širokom rasponu od 0.2 mg kg^-1 do 1000 mg kg^-1, a srednja vrijednost za tla u svijetu iznosi 84 mg kg^-1. U većini tala uz Cr(VI), prevladava relativno netopljiv i slabo pokretan oblik (po oksidacijskom stanju) Cr(III). Biljke također sadrže niske koncentracije kroma (0.23 - 1 mg kg^-1). 1970. godine utvrđeno je da je krom esencijalni element. Preporučeni dnevni unos iznosi 50 µg kg^-1 do 200 µg kg^-1. Biološka uloga kroma je usko povezana sa ulogom inzulina. Biološki aktivni krom potiče djelovanje inzulina, ali ga ne može zamijeniti.

Prema važećim propisima u Hrvatskoj granična vrijednost sadržaja kroma u poljoprivrednim tlima iznosi 120 mg kg^-1 , za glinasta tla. Toksičnost kroma je u tlima neuobičajena osim u vrlo kiselim tlima, a najčešći izvor onečišćenja tala kromom jest odlaganje otpadnih muljeva.

Prosječni sadržaj bakra u površinskom sloju tla iznosi 47 mg kg^-1 a u podpovršinskom sloju 51 mg kg^-1 . Raspon koncentracija je vrlo širok, za podpovršinski sloj tla kreće se od 19 do 132 mg kg^-1, a za površinski od 21.12 do 96 mg kg^-1 Cu. Površinski uzorci imaju nešto veću vrijednost mediane od vrijednosti mediane za bakar iz podpovršinskog sloja, ali ne premašuju gornju granicu od 120 mg kg^-1 prema pravilniku NN 32/10. Samo 1 uzorak pokazuje veću koncetraciju od dopuštene. Vrijednost mediane za bakar u usporedbi sa medianom za središnju Hrvatsku i za tla Grada Zagreba je skoro tri puta veća za površinske uzorke, a dva puta veća od vrijednosti mediane podpovršinskog sloja. Ove visoke koncentracije bakra u površinskim slojevima tala rezultat su višegodišnje zaštite vinove loze preparatima na bazi bakra, te njegove velike reaktivnosti i otežanog ispiranja u dublje slojeve tla.

Bakar je geografski i geološki široko zastupljen, premda su njegove rudne naslage relativno rijetke. Dvadesetšesti je element po zastupljenosti u zemljinoj kori. Prosječan sadržaj bakra u gornjem sloju litosfere je 14 mg/kg, a u tlima širom svijeta 25 mg/kg. U tlu je bakar vrlo reaktivan, bilo da se radi o mineralima tla ili organskoj tvari, tako da je zastupljen u svim njegovim komponentama. Bakar ima gotovo jedinstvenu sposobnost da stvara čvrste komplekse s organskim komponentama u tlu pri niskom pH. To ograničava njegovu biopristupačnost i znatno smanjuje rizike od fitotoksičnosti akumuliranog antropogenog unosa, te ograničava mogućnost ispiranja u dublje slojeve i podzemne vode.

Bakar je esencijalni element. Biljke ga apsorbiraju kao Cu²⁺ ione, te vjerojatno u helatnom obliku putem korijena. Kao i druge elemente biljke bakar mogu primati i folijarno, nakon tretiranja preparatima za folijarnu gnojidbu ili fungicidima. Intenzitet primanja različit je za pojedine kulture. Tako vinova loza vrlo brzo prima Cu²⁺ putem lista. Treba reći da su procesi primanja Cu²⁺, kao i njegova pokretljivost u samoj biljci vrlo spori u usporedbi s drugim esencijalnim elementima (npr. B, Fe, Mn ili Zn). Zbog toga je i njegovo iznošenje kulturom znatno manje i procjenjuje se na 30 g/ha do 100 g/ha.

Zakonski propisane granične vrijednosti sadržaja teških kovina u tlima u većini se Europskih zemalja, pa i u Hrvatskoj, temelje na sadržaju ekstrahiranom zlatotopkom (ISO 11466).

Prosječan sadržaj olova u površinskom sloju tla iznosi 22.02 mg kg^-1, a za podpovršinski 22.26 mg kg^-1. Vrijednosti mediane su nešto niže i iznose 21.12 mg kg^-1 za površinski sloj, odnosno 20.18 za podpovršinski sloj tla. Najviši sadržaj olova iznosio je 40.68 mg kg^-1, a najniži 15.74 mg kg^-1 za površinski sloj tla. Za podpovršinski sloj tla najviši sadržaj je 44.76 mg kg^-1, a najniži 15.45 mg kg^-1.

Na istraživanom području nije utvrđeno onečišćenjne, odnosno, svi uzorci zadovoljavaju propise Pravilanika NN 32/10 o koncentraciji onečišćenja u tlu. Vrijednosti mediane su nešto veće od vrijednosti medijane za koncentracije olova za grad Zagreb, ali su manje od vrijednosti medijane za Središnju Hrvatsku.

Razmjerno niske količine olova u tlu govore o tome da nema antropogenog onečišćenja tla tim elementom, a mogu se protumačiti slabijim intenzitetom prometa i nepostojanjem industrijskih postrojenja u blizini.

Olovo je metal toksičan za ljude, ne postoji dokaz o njegovoj biološkoj ulozi u ljudskom organizmu. Za njegovo širenje u okolišu (vodi, zraku, vegetaciji i tlu), zaslužna je upotreba olova u industriji i za druge namjene. U usporedbi s drugim polutantima duže se zadržava u okolišu, nakuplja se u tlu i sedimentima te time prijeti uključivanju u hranidbeni lanac.

Prirodni sadržaj olova u tlu iznosi 15 – 20 mg kg^-1 , a potječe od trošenja stijena. Antropogeni utjecaj na emisiju u okoliš traje još od srednjeg vijeka, a najveći izvor onečišćenja jesu olovni alkili koji su 20-tih godina prošlog stoljeća dodani u benzin radi rješavanja problema motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Danas je bezolovni benzin gotovo zamijenio ovaj s dodatkom olova, ali ne u potpunosti. Prva zapažanja o neuobičajeno visokim koncentracijama olova u tlu i vegetaciji u blizini prometnica objavljena su tek početkom 60-ih godina. Najviši sadržaji olova nalaze se u površinskim horizontima nekultiviranih tala, koja, u usporedbi s obradivima, sadrže veće količine organske tvari (Romić i sur., 2007). Olovo je u većoj mjeri u tlu podložno kemisorpciji na okside i alumosilikate, nego jednostavnoj ionskoj zamjeni, ali je također podložno i precipitaciji u obliku karbonata, hidroksida ili fosfata (Romić, 2002).

Tlo ima veliki kapacitet imobilizacije olova jer se adsorbira na glinu i organsku tvar. U kiselim tlima olovo je pokretljivije i može biti pristupačno biljci, ali utjecaj pH na biopristupačnost olova ipak nije značajan.

Prosječni sadržaj cinka u površinskom sloju tla iznosi 70.5 mg kg^-1, a u podpovršinskom 68.2 mg kg^-1. Vrijednost medijane iznosi 69.29 mg kg^-1 za površinski sloj tla, odnosno 67.6 mg kg^-1 za podpovršinski sloj tla. Najniži sadržaj cinka zabilježen u površinskom sloju tla iznosi 54.5mg kg^-1 , a najviši 113 g kg^-1. U podpovršinskom sloju , najniži sadržaj cinka je 54 mg kg^-1, a najviši 98.1mg kg^-1. Ni jedna lokacija na istraživanom području nije opterećena cinkom u koncentracijama višim od dopuštene Pravilnikom.

Cink je esencijalni element za ljude, životinje i više biljke. S agronomskog aspekta, velik broj kultura je izrazito osjetljiv na nedostatak cinka u tlu. Fitotoksičnost se javlja pri relativno visokim koncentracijama, oko 400 i više mg kg^-1. Raspon prosječnih sadržaja u tlima u svijetu je od 17 – 125 mg kg^-1 a njegovo geokemijsko ponašanje je izrazito dinamično: podložan je izomorfnoj zamjeni u strukturi minerala, adsorbira se i zamjenjuje sa koloidne frakcije u tlu, organske i mineralne, te se oslobađa u otopinu tla kao Zn²⁺ ili vezan na organske ligande. U tlima neutralne reakcije, njegova je mobilnost vrlo mala. U slabo alkalnim tlima u otopini prevladava ZnOH⁺, organski kompleksi s cinkom postaju topljivi, a time se povećava i mobilnost metala. Neutralni Zn(OH)₂ prevladava u jako alkalnim tlima, ali se mogu stvarati i Zn(OH)^3- i Zn(OH)₄^2-, a oni pridonose mobilnosti cinka u takvim uvjetima. Zn²⁺ jedan je od najbolje topljivih i mobilnih kationa teških metala u kiselim uvjetima.

Cink pripada skupini metala u tragovima koji su potencijalno najopasniji za biosferu. Glavni izvori onečišćenja su iz industrije, a u poljoprivredi korištenje gnojovke i kompostnih materijala, te agrokemikalije (gnojiva i pesticidi) (Romić i sur., 2007). Aerodepozicija je vrlo značajan izvor nakupljanja cinka u tlu. Sva gnojiva, organska i mineralna, te različiti dodaci tlu, sadrže cink, najčešće kao onečišćenje. S obzirom na različitost značajki tala čak i na relativno maloj udaljenosti, za procjenu antropogenog doprinosa akumulaciji kovina i kakvoće tala u ruralnom okruženju najvažnija je ispravna pedološka interpretacija, uključujući pedogenezu, morfologiju i aktualne procese. Mobilnost i topljivost cinka je u karbonatnim i alkalnim tlima vrlo slaba. Prevladavajući mehanizmi zadržavanja cinka u tlu jesu kemisorpcija na okside i alumosilikate, te kompleksiranje s humusom. Organski kompleksi s cinkom mogu povećati njegovu topljivost i mobilnost (Romić, 2002).

Nedostatak cinka u kultiviranim tlima, široko je rasprostranjen problem u svijetu. Njegovu pristupačnost smanjuje antagonizam s fosforom, kalcijem, željezom, bakrom i niklom. Žitarice, leguminoze, grožđe, citrusi i drugo voće su naročito osjetljivi na sadržaj cinka u tlu. On je strukturni dio mnogih enzima uključenih u procese metabolizma, a važan je za sintezu i razgradnju ugljikohidrata, masti, proteina i nukleinskih kiselina(Romić i sur., 2007).

Prosječan sadržaj nikla u površinskom sloju tla pokušališta Jazbina iznosi 26.21 mg kg^-1, a u podpovršinskom sloju 26.60 mg kg^-1. Vrijednosti medijane su 25.03 mg kg^-1 za površinski sloj tla , a 25.73 za podpovršinski sloj tla. Raspon koncentracija nikla u površinskom sloju tla kreće se od 21.74 mg kg^-1 do 36.71 mg kg^-1, a u podpovršinskom sloju tla od 21.49 mg kg^-1 do 34.62 mg kg^-1. Niti jedan uzorak iz površinskog i podpovršinskog sloja tla nema sadržaj nikla veći od dopuštenog prema pravilniku. Dobivene vrijednosti mediane za površinski i podpovršinski sloj su manje i od vrijednosti medijane za tla grada Zagreba i od mediane za središnju Hrvatsku.

Nikal je po zastupljenosti 24. element u litosferi s prosječnim sadržajem od 75 mg kg^-1. Prosječna koncentracija nikla u tlima iznosi 40 mg kg^-1, s velikim odstupanjima među tipovima tala, što najviše ovisi o karakteristikama matične podloge. Psječna koncentracija nikla u tlima iznosi 40 mg kg^-1 s velikim odstupanjima među tipovima tala, što najviše ovisi o karakteristikama matične podloge. Stabilni oblik nikla u tlu je +2 oksidacijsko stanje. Ni²⁺ je gotovo podjednake elektronegativnosti kao i Cu²⁺, a što mu, uz elektronsku strukturu, omogućava formiranje kompleksa s organskom tvari koji su po stabilnosti slični onima koje formiraju Cu²⁺.

Nikal spada u skupinu esencijalnih elemenata, a njegova se esencijalnost potvrđuje time što je funkcionalni element za djelovanje enzima ureaze i u tim procesima ne može biti zamijenjen drugim elementom. Viša koncentracija nikla toksična je za biljke i životinje, a za ljude može biti i kancerogena. Materijali koji se u poljoprivrednoj praksi unose u tlo nisu velika prijetnja onečišćenjem poljoprivrednih tala niklom. Najveći antropogeni izvor je izgaranje goriva i otpadna ulja.

Na pokušalištu Jazbina prosječni sadržaj kobalta u tlu iznosi 18.06 mg kg^-1 za površinski sloj tla, a 18.05 mg kg^-1 za podpovršinski sloj tla. Vrijednost medijane je 17.45 mg kg^-1 za površinski i 16.99 mg kg^-1 za podpovršinski sloj tla. Raspon koncentracija kobalta u tlu kreće se od 14.23 mg kg^-1 do 25.97 mg kg^-1 za površinski i od 14.29 do 25.35 mg kg^-1 za podpovršinski sloj tla. Obje vrijednosti medijane za kobalt premašuju vrijednosti medijane za središnju Hrvatsku (11 mg kg^-1) i vrijednost medijane koncentracije kobalta u površinskom sloju poljoprivrednih tala Grada Zagreba. Raspon srednjih vrijednosti sadržaja kobalta u tlima širom svijeta iznosi od 1.6 do 21.5 mg kg^-1.

Na slici 10 prikazane su interpolirane karte raspodjele elemenata Co, Cr, Cu, Pb, Mn, Ni, V i Zn u površinskom sloju tla istraživanog položaja «Jazbina».