Dorota Kalembasa, El bieta Malinowska
Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej, Akademia Podlaska, Siedlce
Wst p
Komunalne osady ciekowe w my l obowi zuj cego ustawodawstwa w Polsce mog by u yte do celów nawozowych, o czym wiadcz funkcjonuj ce uregulowania prawne m.in. US TAWA [2001] oraz ROZPORZ DZENIE M [2002].
Z wieloletnich bada MALINOWSKA i in. [2006], KRZYWY i in. [2004] oraz MARTYN i in.
[2007] wynika, e spo ród ró nych gatunków traw z rodzaju Miscanthus, tylko Miscanthus sacchariflorus dobrze znosi intensywne nawo enie wie ym osadem ciekowym, daj c wi kszy plon biomasy, ni pod wpływem nawozów mineralnych.
Zmiany w zakresie produkcji zwierz cej oraz zapotrzebowanie na zielon energi w Polsce, stwarzaj takim gatunkom ro lin szans na upraw na du ych areałach u ytków rolnych [JE OWSKI 2003; KARSZNICKA i in. 2005]. Mo liwo pozyskiwania biomasy miskanta niemal na całym terytorium naszego kraju, wskazuje, e mo na go wykorzystywa energetycznie oraz mo e by znacz cym czynnikiem gospodarczym i społecznym [JE OWSKI 2003].
Celem pracy było okre lenie wpływu nast pczego oddziaływania ró nych dawek osadu ciekowego na zawarto makroskładników w biomasie trawy Miscanthus sacchariflorus (w II i III roku uprawy) oraz w glebie (po zako czeniu trzeciego roku eksperymentu).
Materiał i metody
Do wiadczenie wazonowe zało ono wiosn 2005 roku w szklarni. Wazony o pojemno ci 20 dm3 wypełniono materiałem glebowym o składzie granulometrycznym piasku gliniastego (wg PN-R-04033), który odznaczał si nast puj cymi wła ciwo ciami: pHKCl = 6,60, zawarto w gla w zwi zkach organicznych 30,5 g kg-1, zawarto ogólna makroskładników (g kg-1 gleby): N - 1,85; P - 1,20; K - 0,736; Ca - 9,42; Mg - 0,973; S - 0,377; Na - 0,953. Zawarto całkowit makroskładników oznaczono metod ICP-AES, po mineralizacji próbki gleby na sucho w piecu muflowym, w temperaturze 450 C i roztworzeniu w HCl (1 : 1). Ro lin testow była trawa z rodzaju Miscanthus sacchariflorus (miskant cukrowy). Do wiadczenie zało ono w trzech powtórzeniach, według nast puj cego schematu:
obiekt kontrolny (bez nawo enia);
nawo enie mineralne: N, P, K (N mineralny zastosowano w moczniku, wg całkowitej ilo ci azotu zastosowanego w dawce 20% wie ej masy osadu
D. Kalembasa, E. Malinowska 154
ciekowego w stosunku do masy gleby, co stanowiło 40 g N wazon-1);
10% wie ej masy osadu ciekowego w stosunku do masy gleby, tj. 2 kg wie ej masy nawazon, co odpowiadało 20 g N wazon-1;
20% wie ej masy osadu ciekowego w stosunku do masy gleby, tj. 4 kg wie ej masy na wazon, co odpowiadało 40 g N wazon-1;
30% wie ej masy osadu ciekowego w stosunku do masy gleby, tj. 6 kg wie ej masy nawazon, co odpowiadało 60 g N wazon-1.
We wszystkich obiektach do wiadczenia (z wył czeniem obiektu kontrolnego) zastosowano nawozy fosforowe (superfosfat potrójny) i potasowe (siarczan potasu), zachowuj c stosunek N : P : K, równy 1 : 0,8 : 1,2. wie y osad ciekowy pochodził z oczyszczalni cieków komunalnych w Siedlcach i charakteryzował si nast puj c zawarto ci makroskładników (g kg-1 s.m.): N - 50,2; P - 26,1; K - 3,50; Ca - 41,2; Mg - 11,1; Na - 0,697. Zawarto metali ci kich w zastosowanym osadzie ciekowym nie przekraczała norm okre lonych w ROZPORZ DZENIU M [2002] dla uprawy ro lin przeznaczonych na cele przemysłowe i energetyczne. wie y osad ciekowy zastosowano jednorazowo (przed wysadzeniem rizomów miskanta), mieszaj c go z gleb w wazonie.
Plon biomasy miskanta zebrano w II i III roku uprawy, dwukrotnie w czerwcu i grudniu. Próbki ro linne w ilo ci 10 ulistnionych łodyg, pobrano z ka dego obiektu do wiadczalnego. Próbki gleby pobrano po zako czeniu do wiadczenia z całego wazonu, po wcze niejszym rozdrobnieniu i wymieszaniu gleby. Analizy wykonano w trzech powtórzeniach. Materiał ro linny zmielono do rednicy cz stek 0,25 mm i odwa ono 1 g do tygielka porcelitowego, po czym utleniono substancj organiczn „na sucho” w temperaturze 450 C, w piecu muflowym, w ci gu ok. 15 godzin. Nast pnie do tygla dodawano 10 ml rozcie czonego HCl (1 : 1) i odparowano na ła ni piaskowej w celu rozło enia w glanów i wydzielenia krzemionki. Zawarto tygla, po dodaniu 5 ml 10% HCl, przeniesiono przez twardy s czek do kolby miarowej o pojemno ci 100 ml i uzupełniono do kreski wod destylowan . Zawarto całkowit P, K, Ca, Mg i Na w materiale ro linnym i glebie (po zako czeniu do wiadczenia), oznaczono na spek-trometrze emisyjnym z indukcyjnie wzbudzon plazm , metod ICP-AES. Zawarto całkowit azotu w ro linie oraz zawarto azotu i w gla w glebie badano na autoanalizatorze CHN.
Otrzymane wyniki opracowano statystycznie, ró nice mi dzy rednimi dla obiektów nawozowych oraz terminów zbioru i ich współdziałania mi dzy badanymi czynnikami oceniono, stosuj c analiz wariancji (do oblicze u yto programu FR Analvar 4.1), a w przypadku istotno ci ró nic warto NIR0, 05 obliczono wg testu Tukeya.
Wyniki i dyskusja
W do wiadczeniu wazonowym przeprowadzono dwa zbiory biomasy trawy Miscanthus sacchariflorus w czerwcu i grudniu. Trawa nie wytworzyła w zwi zku z tym kwiatostanów, charakterystycznych dla miskanta cukrowego. Obliczenia staty-styczne wykazały istotne zró nicowanie zawarto ci wi kszo ci badanych makro-składników w biomasie testowanej trawy, pod wpływem nawo enia ró nymi dawkami azotu, zebranej w dwóch terminach, w II i III roku uprawy (tab. 1, 2).
Tabela 1; Table 1 Zawarto makroskładników (g kg-1) w biomasie trawy Miscanthus sacchariflorus,
w II roku uprawy, w do wiadczeniu wazonowym
The content of macroelements (g kg-1) of in the biomass of Miscanthus sacchariflorus harvested in the second year of cultivation in pot experiment
Obiekt nawozowy; Fertilization object N P K Ca Mg Na
A - nawo enie; fertilization B - terminy zbioru; harvest terms A/B - interakcja; i nteraction waste activated sludge to the mass of soil
W II roku do wiadczenia, w biomasie trawy zebranej w grudniu, zanotowano analizowanej biomasie zebranej latem i nawo onej mineralnie najwi cej było P i K; Ca i Mg - najwi cej na obiektach nawo onych najwi ksz dawk osadu ciekowego (30%
w.m.); Na - na obiektach bez nawo enia. W biomasie zebranej zim znacznie wi cej P, K i Mg stwierdzono pod wpływem nawo enia osadem ciekowym, ni pod wpływem nawo enia mineralnego. MARTYN i in. [2007] w biomasie miskanta cukrowego, uprawianego na glebie bielicowej, nawadnianego ciekami komunalnymi, stwierdzili nieco mniejsz zawarto wapnia, magnezu, potasu i sodu.
Tabela 2; Table 2 Zawarto makroskładników (g kg-1) w biomasie trawy Miscanthus sacchariflorus,
w III roku uprawy, w do wiadczeniu wazonowym
The content of macroelements (g kg-1) of in the biomass of Miscanthus sacchariflorus harvested in the third year of cultivation in pot experiment
Obiekt nawozowy Fertilization object
N P K Ca Mg Na
zbiór letni; sommer harvest
D. Kalembasa, E. Malinowska B - terminy zbioru; harvest terms A/B - interakcja; i nteraction porównywaln zawarto ci N oraz mniejsz Mg i Na, ni zebrana w czerwcu. Najwi cej azotu w miskancie stwierdzono na obiektach nawo onych osadem ciekowym, zwłaszcza dawkami 10 i 20%; w obu terminach zbioru zawarto tego pierwiastka wynosiła odpowiednio 3,01 i 3,28 g kg-1 oraz 3,09 i 2,91 g kg-1. Nawo enie osadem ciekowym spowodowało najwi ksz kumulacj P, Ca i Mg w biomasie miskanta, w letnim terminie zbioru oraz K, Ca i Mg w terminie zimowym, w porównaniu z nawo eniem mineralnym.
Zawarto makroskładników w biomasie uprawianego miskanta, rednia z obydwu zbiorów, w II i III roku uprawy, układała si w nast puj cym szeregu malej cych warto ci: Ca > K > N > P > Mg > Na.
W próbkach gleby (utworu glebowego) z poszczególnych obiektów do wiad-czalnych, po trzech latach uprawy miskanta cukrowego, stwierdzono bardziej zró nicowan zawarto makroskładników, ni przed zało eniem eksperymentu (tab.
3). Zanotowano istotne zwi kszenie zawarto ci w gla i azotu, zwłaszcza na obiektach nawo onych wi kszymi dawkami osadu ciekowego (20 i 30%) oraz fosforu na wszystkich obiektach nawozowych. MARTYN i in. [2007] w do wiadczeniu z upraw miskanta cukrowego, wraz ze zwi kszeniem nawadniania gleby ciekami komunalnymi, stwierdzili zmniejszenie (poza wapniem) zawarto ci Mg, K i Na. Badane makroskładniki w glebie po zbiorze miskanta, w III roku uprawy, mo na uło y w nast puj cym szeregu malej cych warto ci: Ca > N > P > K > Mg > Na.
Tabela 3; Table 3
Zawarto makroskładników (g kg-1) w glebie po zbiorze
trawy Miscanthus sacchariflorus, po III roku uprawy, w do wiadczeniu wazonowym The content of macroelements (g kg-1) in soil after the end of the third year
of experiment Obiekt nawozowy
Fertilization object
pHKC l C N C:N P K Mg Ca Na
Obiekt kontrolny C ontrol object
7,18 29,1 1,80 16,2:1 0,879 0,533 0,725 6,12 0,074
NPK 7,14 20,3 1,30 15,6:1 1,46 0,543 0,583 6,20 0,066 10% 6,86 29,4 2,00 14,7:1 1,22 0,533 0,735 6,66 0,106 20% 6,73 32,7 2,30 14,2:1 1,46 0,528 0,797 6,70 0,089 30% 6,59 33,1 2,20 15,1:1 1,45 0,504 0,735 6,90 0,090
rednia; Mean 28,9 1,92 1,29 0,528 0,715 6,52 0,085
NIR0,0 5; LSD0.05 3,58 0,250 0,128 r.n.; n.s. 0,091 r.n.; n.s. 0,016
Wnioski
1. Działanie nast pcze osadu ciekowego niejednoznacznie zró nicowało zawarto makroskładników (N, P, K, Ca, Mg, Na) w biomasie trawy Miscanthus sacchariflorus, uprawianej w wazonach, w warunkach szklarni. Przewa nie wi cej badanych składników zawierała biomasa na obiektach nawo onych redni dawk (20%) osadu ciekowego. Na obiektach nawo onych mineralnie (NPK) przewa nie wi cej było potasu i sodu, a tak e azotu w II roku uprawy, ni nawo onych osadem ciekowym.
2. W biomasie tej trawy, w III roku do wiadczenia zanotowano mniejsz zawarto analizowanych pierwiastków, w porównaniu z II rokiem. W biomasie zebranej w grudniu stwierdzono przewa nie wi ksz zawarto badanych makroskładników, ni zebranej w czerwcu, w obydwu latach bada .
3. Po trzech latach uprawy miskanta cukrowego stwierdzono zwi kszenie si zawarto ci w gla i azotu w glebie nawo onej wi kszymi dawkami osadu ciekowego (20 i 30% w. masy w stosunku do masy gleby) oraz fosforu na wszystkich obiektach nawozowych, w porównaniu z gleb przed zało eniem do wiadczenia.
Literatura
JE OWS KI S. 2003. Ro liny energetyczne - produktywno oraz aspekt ekonomiczny, rodowiskowy i socjalny ich wykorzystania jako biopaliwa. Post. Nauk Roln. 3: 61-72.
KALEMBASA D.,MALINOWSKA E. 2008. Wpływ dawek osadu ciekowego na plon biomasy trawy Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Hack., zawarto siarki oraz warto energetyczn . Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 533: 173-179.
KARS ZNICKA A.M.,GRZESIK M.,MIKA B. 2005. Uprawa traw na biomas - mo liwo ci i ograniczenia. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 504: 631-637.
D. Kalembasa, E. Malinowska 158
KRZYWY E.,I EWSKA A.,WOŁOSZYK CZ. 2004. Pobranie i wykorzystanie mikroelementów w okresie dwóch lat przez trzcin chi sk (Miscanthus sacchariflorus) z osadu ciekowego oraz z kompostów wyprodukowanych z osadu ciekowego. Zesz. Probl.
Post. Nauk Roln. 502: 877-885.
MALINOWSKA E.,KALEMBASA D.,JE OWSKI S. 2006. Wpływ dawek azotu na plon i za-warto makroelementów w trawie Miscanthus sacchariflorus uprawianej w do wiad-czeniu wazonowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 512: 403-409.
MARTYN W.,WYŁUPEK T.,CZERWI SKI A.2007. Zawarto wybranych makroskładników w glebie i ro linach energetycznych nawo onych osadami ciekowymi. Ł karstwo w Polsce 10: 149-158.
ROZPORZ DZENIE M 2002. W sprawie komunalnych osadów ciekowych z dnia 1 sierpnia 2002 roku. Dz. U. Nr 134, poz. 1140.
USTAWA 2001. O odpadach z dnia 27 kwietnia 2001. Dz. U. Nr 62, poz. 628.
Słowa kluczowe: trawa Miscanthus sacchariflorus (MAXIM.)HACK., osad ciekowy, makroskładniki
Streszczenie
Do wiadczenie wazonowe z ró nie nawo on traw Miscanthus sacchariflorus zało ono wiosn 2005 roku. Badano wpływ trzech dawek nawo enia osadem ciekowym i nawo enia mineralnego (NPK) na zawarto makroskładników (N, P, K, Ca, Mg i Na) w biomasie tej trawy, w II i III roku uprawy. W tych latach bada przeprowadzono dwa zbiory miskanta, w czerwcu (zbiór letni) i grudniu (zbiór zimowy). Zanotowano rednio mniejsz zawarto badanych makroelementów w analizowanej biomasie zebranej w III, ni w II roku eksperymentu. Nie stwierdzono jednoznacznego wpływu osadu ciekowego na kumulacj analizowanych pierwiastków w biomasie testowanej trawy. W glebie, po III roku uprawy miskanta, stwierdzono zwi kszenie zawarto ci w gla i azotu pod wpływem nawo enia najwi kszymi dawkami osadu ciekowego (20 i 30% wie ej masy w stosunku do masy gleby) oraz fosforu na wszystkich obiektach nawozowych, w porównaniu z gleb przed zało eniem do wiadczenia.
THE CONTENT OF MACROELEMENTS
IN THE BIOMASS OF Miscanthus sacchariflorus (MAXIM.)HACK. AND IN THE SOIL AFTER THE THIRD YEAR OF CULTIVATION
Dorota Kalembasa, El bieta Malinowska
Department of Soil Science and Plant Nutrition, University of Podlasie, Siedlce
Key words: Miscanthus sacchariflorus (MAXIM.) HACK., waste activated sludge, macroelements
Summary
The pot experiment with differentially fertilized grass of Miscanthus saccha-riflorus was set up in the spring of 2005 year. The influence of fertilization with waste
activated sludge applicated in three doses and mineral fertilizers (NPK) on the content of macroelements (N, P, K, Ca, Mg, Na) in the biomass of Miscanthus harvested in the second and third year of cultivation was investigated. In those years of experiment two cuts of grass were harvested in June and December of each year. The content of macroelements was lower in the biomass of Miscanthus harvested in the third than in the second year of cultivation. The influence of the doses of waste activated sludge on the content of macroelements was not observed. In the solid samples taken after the third year of Miscanthus cultivation in was noted that the content of carbon and nitrogen increased under the influence of the highest dose application of waste activated sludge and also the content of phosphorus increased in the soil taken from all fertilized objects in comparison to the control object.
Prof. dr hab. Dorota Kalembasa
Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej Akademia Podlaska
ul. B. Prusa 14 08-110 SIEDLCE
e-mail: kalembasa@ap.siedlce.pl
ZES ZYTY PR OB LEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 537: 161-170