MOKREGO ODPOPIELANIA ELEKTROWNI „ADAMÓW”
1Krzysztof Pacewicz1, Mariola Wróbel 2, Mirosława Gilewska 3, Krzysztof Otremba3
1 Katedra Uprawy Roli, Roślin i Doświadczalnictwa, Akademia Rolnicza w Szczecinie
2 Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Akademia Rolnicza w Szczecinie
3 Katedra Gleboznawstwa i Rekultywacji,
Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu
Wstęp
Zespół Elektrowni PAK popioły powstałe w wyniku spalania węgla kamiennego składuje w wyrobisku powstałym po jego wydobyciu. Popiół składowany na mokro transportowany jest rurociągami w postaci pulpy popiołowej do wyrobiska. W wyniku naturalnego odparowywania wody i osadzania się popiołów, wyrobisko stopniowo wypełnia się silnie skonsolidowaną skałą popiołową o grubości do 45 m. Składowiska popiołów krzemianowo-wapniowych pochodzących z elektrowni opalanych węglem brunatnym, podobnie jak innych odpadów popielnych, zalicza się do obiektów uciąŜliwych dla środowiska i trudnych do rekultywacji [SCHEETZ, EARLE 1998;
WIERZCHOWSKA-JANIK, SIERA 2004]. Cechują się niezrównowaŜonym układem pierwiastków, znikomą zawartością dostępnych dla roślin związków azotu i fosforu, alkalicznym odczynem i niską pojemnością wodną, co wpływa hamująco na rozwój szaty roślinnej [GILEWSKA 2004]. W doświadczeniu załoŜonym w 1999 r. według metodyki BENDERA i GILEWSKIEJ [2004], na terenie składowiska mokrego odpopielania elektrowni Adamów w Turku ocenia się przydatność do rekultywacji skały popiołowej wybranych gatunków drzew i krzewów w zaleŜności od nadkładu gliny zwałowej lub osadu ściekowego w róŜnych wariantach nawoŜenia.
Celem pracy była ocena cech biometrycznych robinii akacjowej (Robinia pseudoacacia) i oliwnika wąskolistnego (Eleagnus angustifolius) na wybranych wa-riantach nadkładów. Gatunki te zostały wybrane do badań, poniewaŜ wyróŜniały się najkorzystniejszymi parametrami wzrostu spośród testowanych drzew zastosowanych w biologicznej rekultywacji skały popiołowej [MACIAK i in. 1979; HODARA 1999; BUGAŁA
2000;PACEWICZ i in. 2006].
1 Badania wykonano w ramach projektu badawczego nr 2P06S 030 28, finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji.
Metody badań
W lipcu 2006 roku dokonano na dziesięciu okazach drzew pomiarów: wysokości,
K. Pacewicz i inni 158
liczby pni, średnicy pni na wysokości pierśnicy i dziesięciu przyrostów rocznych, na dziewięciu wariantach rekultywacji skały popiołowej:
1. kontrola – skała popiołowa bez nadkładu,
2. skała popiołowa + 300 kg N (w przeliczeniu na ha), 3. skała popiołowa + 300/100/100 kg NPK,
4. 25 cm osadu ściekowego, 5. 25 cm osadu + 100 kg N,
6. 25 cm osadu + 300/100/100 kg NPK, 7. glina 50 cm,
8. glina 50 cm + 300 kg N, 9. glina + 300/100/100 kg NPK.
Wyniki opracowano statystycznie z wykorzystaniem pakietu Statistica 7.1 PL wyliczając jednoczynnikową analizę wariancji w układzie losowym, oddzielnie dla kaŜdego z gatunków. Najmniejsze istotne róŜnice (NIR) wyliczono w oparciu o test Tukeya, przy poziomie istotności 5%. Charakterystykę zmienności cech biometrycznych przedstawiono na wykresach typu ramka – wąsy określając dla kaŜdego z wariantów:
- medianę;
- zakres obserwacji pomiędzy pierwszym a trzecim kwartylem (ramka);
- zakres obserwacji nieodstających (wąsy) spełniających kryterium:
Q1 – Q3 – Q1 < obserwacja < Q3 + Q3 – Q1,
gdzie Q1 i Q3 to odpowiednio pierwszy i trzeci kwartyl;
- obserwacje odstające spełniające kryterium:
obserwacja > Q3 + 1,5(Q3 – Q1) lub obserwacja < Q1 – 1,5(Q3 – Q1);
- obserwacje ekstremalne spełniające kryterium:
obserwacja > Q3 + 3(Q3 – Q1) lub obserwacja < Q1 – 3(Q3 – Q1).
Wyniki i dyskusja
Robinia akacjowa była gatunkiem najlepiej znoszącym niekorzystne warunki siedliskowe, poniewaŜ występowała we wszystkich wariantach doświadczenia, nawet na nagiej skale popiołowej. Stwierdzona liczba pni była podobna we wszystkich wariantach, a przeciętne wartości wahały się od 1,0 do 1,5 (tab. 1). Na wariantach: 1 i 2 drzewa były karłowate, z wyraźnymi deformacjami i uszkodzeniami, w znacznym stopniu zamarłe. Liczba pni na wariancie ze skałą popiołową bez dodatkowego nawoŜenia mineralnego wskazuje na skrajne warunki siedliskowe. Niewielka liczba egzemplarzy, które przetrwały, miała jeden pień i praktycznie była zamarła poza krótkimi okresami wzrostu na początku sezonu wegetacyjnego (rys. 1). Zastosowanie nawoŜenia mineralnego na wariantach ze skałą popiołową powodowało zróŜnicowanie liczby pni formowanych przez robinię. Na wariantach z osadem ściekowym robinia miała okazy praktycznie tylko o jednym pniu. Zastosowanie gliny zwałowej w rekultywacji skały popiołowej skutkowało formowaniem okazów zarówno jednopniowych, jak i wielopniowych.
WZROST ROBINII AKACJOWEJ I OLIWNIKA WĄSKOLISTNEGO NA MODELU ... 159
K. Pacewicz i inni 160
WZROST ROBINII AKACJOWEJ I OLIWNIKA WĄSKOLISTNEGO NA MODELU ... 161 Tabela 1; Table 1
Wysokość drzew, liczba i średnica pni oraz przyrosty roczne badanych drzew w zaleŜności od rodzaju nadkładu (opis wariantu podany w metodyce).
Średnie nieróŜniące się istotnie oznaczono tą samą literą alfabetu Effect of cover layer variant (description in methodology) on the height of plants,
number and diameter of stems, annual shoot increments of tree species.
Means followed by the same letters do not differ significantly
1) r.n. – róŜnice nieistotne; differences not significant
Wysokość robinii nie przekraczała kilkudziesięciu centymetrów na wariantach 1 i 2, dopiero zastosowanie pełnego nawoŜenia NPK skały popiołowej w niewielkim stopniu zwiększyło wysokość roślin, choć naleŜy podkreślić, Ŝe były to nadal skrajnie trudne warunki (rys. 1). Na wariantach z osadem ściekowym wysokość roślin była wyŜsza i wahała się w granicach 2-3 metrów.
Uwagę zwraca całkowity brak wpływu zastosowania nawoŜenia mineralnego na wariantach z osadem ściekowym, przy istnieniu jednocześnie dodatniego efektu zastosowania nawoŜenia mineralnego na wariancie ze skałą popiołową. Osad ściekowy jest bogatym źródłem łatwo przyswajalnych przez rośliny jonów amonowych i azotanowych. Niska temperatura, niedostateczna wilgotność gleby oraz alkaliczny odczyn podłoŜa hamują proces nitryfikacji i zmniejszają przyswajanie tych związków przez rośliny. W kolejnych latach od zastosowania początkowej dawki nawoŜenia mineralnego obserwuje się stopniowe zmniejszanie jego wpływu [BARAN i in. 1999].
Robinia akacjowa dodatkowo czerpie azot z symbiozy z bakteriami brodawkowymi z rodzaju Rhizobium. Natomiast osad ściekowy moŜe w stosunku do potrzeb roślin zawierać niewystarczające ilości związków fosforu i potasu.
MoŜna przypuszczać, Ŝe lepsze parametry rozwoju roślin na wariancie ze skałą popiołową wraz z zawoŜeniem mineralnym, w porównaniu do wariantu bez nawoŜenia,
K. Pacewicz i inni 162
mogą wynikać z lepszych warunków, jakie rośliny miały w momencie załoŜenia eksperymentu, niŜ z efektu róŜnic w zawartości makroelementów w badanym roku doświadczenia.
Nadkład gliny zwałowej spowodował dwu-, a nawet trzykrotne zwiększenie wysokości okazów robinii. Lepsze warunki wodne, zasobność w składniki pokarmowe powodowały zdecydowanie lepszy wzrost tych okazów, a z drugiej strony odnotowano brak wpływu dodatkowego nawoŜenia mineralnego.
Podobne zaleŜności, jak w przypadku wysokości, obserwowano dla średnicy pni, która na wariantach 1 i 2 wynosiła około 1 cm, dla osadów ściekowych wahała się między 3-6 cm, zaś dla wariantów z nadkładem gliny zwałowej oglejonej sięgała 9-12 cm. Wariant z osadem ściekowym bez nawoŜenia mineralnego miał średnicę pni nieznacznie większą w porównaniu do wariantów z nawoŜeniem mineralnym.
Roczne przyrosty pędów na wariantach ze skałą popiołową nie przekraczały 10 cm. Na wariantach z osadem ściekowym przyrosty te były wyŜsze, wahając się między 15-20 cm. Nadkład gliny zwałowej szarej skutkował przyrostami pomiędzy 18 a 26 cm.
ZróŜnicowanie przyrostów było najmniejsze na wariantach z osadem ściekowym.
Większą zmiennością charakteryzowały się przyrosty roczne na wariantach z gliną (rys.
1).
Oliwnik wąskolistny nie tolerował warunków siedliskowych panujących na wariancie 1 i 2, dlatego wszystkie nasadzone okazy zamarły. Na wariancie 3, gdzie skałę popiołową wzbogacono pełnym nawoŜeniem NPK, odnotowano tylko trzy Ŝywotne okazy, których przeciętna wysokość wynosiła 0,5 m. Zastosowanie osadu ściekowego umoŜliwiło wzrost i rozwój wszystkich osobników, których wysokość sięgała 2 m. Nadkład gliny zwałowej szarej skutkował wyraźnym zwiększeniem rozmiarów okazów oliwnika, które osiągały przeciętną wysokość w granicach 4 m.
ZróŜnicowanie wysokości oliwnika było większe na wariancie z gliną, gdzie wysokość roślin wahała się w granicach 2 do 6 m, natomiast na wariantach z osadem ściekowym od 1,5 do 2,5 m. NawoŜenie nie wpływało na wysokość roślin.
Średnica okazów oliwnika, które przetrwały na 3 wariancie doświadczenia osiągała zaledwie 0,9 cm. Okazy rosnące na osadach ściekowych miały średnice w granicach 3-4 cm, zaś na nadkładzie z gliny uzyskano okazy o średnicy ponad 6 cm.
Podobnie, jak w przypadku oceny wysokości, nie stwierdzono wpływu nawoŜenia mineralnego na badaną cechę. Uzyskana zmienność obserwacji dla wariantów z nadkładem z gliny wskazuje na zbliŜoną liczbę osobników o najczęściej występującej średnicy (około 6 cm) niezaleŜnie od wariantu nawoŜenia mineralnego.
Liczba pni była zbliŜona na wszystkich wariantach doświadczenia, choć warto zauwaŜyć, Ŝe na wariancie trzecim i piątym praktycznie wszystkie osobniki wytwarzały jeden pień, zaś na pozostałych wariantach liczba pni była bardziej zróŜnicowana, wahając się pomiędzy jednym a dwoma pniami.
Przyrosty roczne oliwnika były najsłabsze na wariancie ze skałą popiołową, zaś największe na nadkładzie gliny zwałowej z nawoŜeniem mineralnym. Przy czym nie zaobserwowano tu w przeciwieństwie do poprzednich cech tak wyraźnej róŜnicy pomiędzy przyrostami obserwowanymi na osadach ściekowych (13-19 cm) a przyrostami stwierdzonymi na glinie zwałowej (19-24 cm). Zmienność obserwacji była zbliŜona na wszystkich wariantach i równieŜ dla tej cechy nie stwierdzono wpływu nawoŜenia mineralnego.
Wnioski
1. Robinia akacjowa była gatunkiem lepiej znoszącym niekorzystne warunki siedliskowe, występując na stanowiskach, na których oliwnik wąskolistny nie
WZROST ROBINII AKACJOWEJ I OLIWNIKA WĄSKOLISTNEGO NA MODELU ... 163 utrzymał się.
2. Oba badane gatunki najlepiej rozwijały się na wariantach z nadkładem gliny zwałowej oglejonej, natomiast zdecydowanie gorzej na wariantach z nadkładem osadu ściekowego. Brak nadkładu uniemoŜliwiał prawidłowy wzrost i rozwój nasadzonych drzew.
3. Poza wariantem ze skałą popiołową nie uzyskano rezultatów, które potwier-dzałyby wpływ nawoŜenia mineralnego na badane cechy biometryczne roślin w szóstym roku od załoŜenia doświadczenia.
Literatura
BARAN S., SZCZEPANOWSKA I., SAADI L. 1999. Wpływ uŜyźniania osadem ściekowym o róŜnym stopniu przetworzenia na zawartość form azotu w glebie lekkiej. Fol. Univ.
Agric. Stetin. 200 Agricultura (77): 15-20
BENDER J.,GILEWSKA M.2004. Rekultywacja w świetle badań i wdroŜeń. Rocz. Glebozn.
55(2): 29–48.
BUGAŁA W. 2000. Drzewa i krzewy. PWRiL, Warszawa.
GILEWSKA M.2004. Rekultywacja biologiczna składowisk popiołowych z węgla brunat-nego. Rocz. Glebozn. 55(2): 103-110.
HODARA J.1999.Niektóre fizykochemiczne właściwości osadów ściekowych. Fol. Univ.
Agric. Stetin. 200, Agricultura 77: 115-120.
MACIAK F.,LIWSKI S.,JEśEWSKI Z. 1979. Rekultywacja hałdy popiołu z węgla brunatnego elektrowni Konin przez zadrzewienie i zakrzewienie. Rocz. Glebozn. 30(3): 179–198.
PACEWICZ K., WRÓBEL M., WIECZOREK T., GILEWSKA M., OTREMBA K. 2006.
Charakterystyka wzrostu drzew klonu jesionolistnego, oliwnika wąskolistnego i robinii akacjowej na składowisku popiołów elektrownianych. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 5(1): 87-98.
SCHEETZ B.E.,EARLE R.1998.Utilization of fly ash. Current Opinion in Solid State &
Materials Science 3: 510-520.
WIERZCHOWSKA-JANIK D., SIERA W. 2004. Rekultywacja terenów przekształconych w wyniku odkrywkowej eksploatacji węgla brunatnego na przykładzie KWB „Adamów”
i „Konin”. Rocz. Glebozn. 55(2): 493-508.
Słowa kluczowe: rekultywacja biologiczna, odpopielanie mokre, składowisko popiołów, Robinia pseudoacacia, Eleagnus angustifolius
Streszczenie
Jedną z metod rekultywacji skały popiołowej w wyrobiskach po wydobyciu węgla brunatnego jest zastosowanie nadkładu i nasadzenie gatunków odpornych na tego typu niekorzystne warunki siedliskowe. Badania miały na celu ocenę wpływu zróŜnicowanych nadkładów gliny zwałowej szarej lub osadu ściekowego w róŜnych wariantach nawoŜenia mineralnego na wzrost robinii akacjowej i oliwnika
K. Pacewicz i inni 164
wąskolistnego w szóstym roku od załoŜenia doświadczenia. Oceniono wysokość drzew, liczbę i średnicę pni oraz przyrosty roczne. Robinia akacjowa była gatunkiem, który lepiej znosił niekorzystne warunki siedliskowe i potrafił przetrwać nawet na wariantach pozbawionych nadkładu. Na nadkładzie z osadu ściekowego oba gatunki rozwijały się, choć miały gorsze parametry wzrostu w porównaniu do roślin z wariantów z nadkładem gliny zwałowej szarej. Nie stwierdzono wpływu nawoŜenia mineralnego na badane cechy poza wariantem bez nadkładu, gdzie rośliny po zastosowaniu nawoŜenia NPK miały lepsze parametry wzrostu.
EFFECT OF DIFFERENTIATED BIOLOGICAL RECLAMATION PRACTICES ON THE GROWTH CHARACTERISTICS
OF Robinia pseudoacacia
AND Eleagnus angustifolius ON WET ASH DISPOSAL SITE OF „ADAMÓW” POWER PLANT
Krzysztof Pacewicz 1, Mariola Wróbel 2, Mirosława Gilewska 3, Krzysztof Otremba 3
1 Department of Soil Tillage, Plant Cultivation and Experimentation, Agricultural University, Szczecin
2 Department of Botany and Nature Preservation, Agricultural University, Szczecin
3 Department of Soil Science and Soil Protection, Agricultural University, Poznań
Key words: biological reclamation, wet ash removal, ash disposal site, Robinia pseudoacacia, Eleagnus angustifolius
Summary
Biological reclamation of the ash rock stored in brown coal excavations as waste disposal sites is one of the most effective method of its utilization. With such a purpose the overlayer is applied and plant species resistant to unfavourable habitat conditions are planted.
The research evaluated the influence of diversified overlayers of a boulder clay and sewage sludge in different variants of mineral fertilization on the Robinia pseudoacacia and Eleagnus angustifolius growth in the sixth year of experiment. The height, the number and diameter of stems as well as the length of annual increments were measured. The Robinia pseudoacacia specimens were better adapted to unfavourable habitat conditions and survived even in variants without overlayer. Both species developed them selves on the sewage sludge overlayer but significantly better parameters of their growth were observed on the boulder clay overlayer. There was not stated the influence of mineral fertilization on analysed features except of the experimental variant without overlayer, where better growth parameters of tree specimens were observed after applying the composite NPK fertilization.
Dr inŜ. Krzysztof Pacewicz
Katedra Uprawy Roli, Roślin i Doświadczalnictwa Akademia Rolnicza
ul. Pawła VI / 3
WZROST ROBINII AKACJOWEJ I OLIWNIKA WĄSKOLISTNEGO NA MODELU ... 165 71-434 SZCZECIN
e-mail: kpacewicz@agro.ar.szczecin.pl
ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 518: 167-173