Z UTYLIZACJI ODPADÓW Z PRODUKCJI ZWIERZ CEJ
Helena Górecka 1, Helena Sztuder 2, Urszula Sienkiewicz-Cholewa 2
1 Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Min eralnych, Politechnika Wrocławska, Wrocław
2 Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli, Wrocław
Instytut Uprawy Nawo enia i Gleboznawstwa - Pa stwowy Instytut Badawczy, Puławy
Wst p
Problem odpadów z produkcji zwierz cej takich jak ko ci i pierze jest obecnie szczególnie wa ny. Ze wzgl du na wprowadzony w listopadzie 2003 roku zakaz karmienia zwierz t m czkami mi sno-kostnymi konieczne jest zagospodarowanie 160 tys. t m czki i korzystne odzyskanie składników zawartych w ko ciach dla produkcji rolnej. Taki sam problem dotyczy pierza. W Polsce rocznie produkowanych jest 8-9 tys.
ton tego odpadu. Ko ci s nie tylko bogatym ródłem fosforu (18% P2O5), ale równie azotu (4% N) i potasu (1% K2O), a pierze jest przede wszystkim ródłem azotu (10%
N), ale zawiera równie niewielkie ilo ci fosforu (0,5% P2O5). Forma chemiczna fosforu wyst puj cego w ko ciach jest podobna do formy wyst puj cej w fosforytach.
Stwierdzono równie , e odpady te s ródłem mikroelementów niezb dnych dla ro lin, a tak e ladowych ilo ci metali toksycznych [KORNIŁŁOWICZ-KOWALS KA, BOHACZ 2001;
GÓRECKI 2002; CHOJNACKA i in. 2006].
Utylizacja uci liwych odpadów biologicznych daje wiele korzy ci technolo-gicznych i znaczne korzy ci ekonomiczne, gdy likwiduje niepo dane odpady (ko ci, pierze), wykorzystuje składniki nawozowe z produktów odpadowych, pozwala zagospodarowa odpadowy kwas siarkowy oraz daje mo liwo uzyskania produktów nawozowych (stałych i zawiesinowych) o po danych wła ciwo ciach u ytkowych [CHOJNACKI i in. 2003; GÓRECKI i in. 2006].
Na Politechnice Wrocławskiej w Instytucie Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych w Zakładzie Chemii dla Rolnictwa opracowano metod utylizacji odpadowego pierza kurzego i g siego, ko ci, popiołu drzewnego i gnojowicy na nawozy przy u yciu odpadowego kwasu siarkowego. Wytworzone produkty nawozowe - forma stała i płynna zawierały N - 6-8%; P2O5 - 5-8%; K2O - 7-8%; S - 6-7%. Produkty te zawieraj równie dodatek niezb dnych mikroelementów (B, Cu, Zn i Mn) [GÓRECKI i in. 2006; PROJEKT BADAWCZY nr 3TO9B14829].
Materiał i metody
Na zlecenie Instytutu Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych Politechniki Wrocławskiej przeprowadzono z odpadowymi produktami nawozowymi:
H. Górecka, H. Sztuder, U. Sienkiewicz-Cholewa 126
stałym S - NPK(S) i płynnym L - NPK(S) dwuletnie do wiadczenia mikropoletkowe, w celu okre lenia ich przydatno ci rolniczej. Ro lin testow był rzepak jary.
Badania obejmowały:
- okre lenie wpływu produktów nawozowych na wielko plonu suchej masy rzepaku jarego,
- ocen przyswajalno ci dla ro lin głównych składników pokarmowych N, P, K, Mg i S na podstawie ich pobrania,
- porównanie działania dwóch dawek badanych rodków na tle ekwiwalentnych dawek nawozów mineralnych prostych.
Do wiadczenia mikropoletkowe przeprowadzono w Stacji Do wiadczalnej IUNG-PIB w Jelczu-Laskowicach na glebie płowej o składzie granulometrycznym piasku gliniastego mocnego. Charakteryzowała si ona odczynem kwa nym i lekko kwa nym (pHKCl 5,0-6,0), redni zawarto ci fosforu, potasu i magnezu. Testy wegetacyjne prowadzono na mikropoletkach o powierzchni 3 m2, w trzech powtórzeniach z obiektem kontrolnym. Ro linami testowymi był rzepak jary. Te-chnologi uprawy rzepaku przeprowadzono zgodnie z zaleceniami agrotechnicznymi IUNG.
Plon suchej masy rzepaku jarego (synteza do wiadcze z 2 lat)) opracowano przy pomocy analizy wariancji, a istotno ró nic (NIR = 0,05) oceniano testem Tukeya.
Schemat do wiadczenia:
1. Obiekt kontrolny - bez nawo enia (K)
2. Nawozy mineralne proste - dawka ni sza (80 kg N ha-1) stosowana w dwóch terminach: 50 kg N ha-1 przedsiewnie i 30 kg N ha-1 pogłównie w formie saletry amonowej (dawki N, P, K i S jak na obiekcie 2) - 8050+30 saletra
3. Badany produkt w formie stałej - dawka ni sza (80 kg N ha-1) stosowana w dwóch terminach: 50 kg N ha-1 przedsiewnie i 30 kg N ha-1 pogłównie; (dawki N, P, K i S, w zale no ci od ich zawarto ci w stosowanej dawce azotu) - 8050+30 4. Badany produkt w formie stałej - ekwiwalentna dawka N, P, K i S jak na obiekcie
2, przy czym w drugim terminie 30 kg azotu w formie saletry amonowej - 8050+30 saletra
5. Nawozy mineralne proste - dawka wy sza (160 kg N ha-1) stosowana w dwóch terminach: 100 kg N ha-1 przedsiewnie i 60 kg N ha-1 pogłównie w formie saletry amonowej (dawki N, P, K i S jak na obiekcie 5) - 160100+60 saletra
6. Badany produkt w formie stałej - dawka wy sza (160 kg N ha-1) stosowana w dwóch terminach: 100 kg N ha-1 przedsiewnie i 60 kg N ha-1 pogłównie; (dawki N, P, K i S w zale no ci od ich zawarto ci w stosowanej dawce azotu) - 160100+60 7. Badany produkt w formie stałej - dawka wy sza (160 kg N ha-1) stosowana w
dwóch terminach: 100 kg N ha-1 przedsiewnie i 60 kg N ha-1 pogłównie w formie saletry amonowej (dawki N, P, K i S jak na obiekcie 5) - 160100+60 saletra
8. Badany produkt w formie płynnej - ekwiwalentna dawka N, P i K i S oraz terminy stosowania jak na obiekcie 3 - 8050+30
9. Badany produkt w formie płynnej - ekwiwalentna dawka N, P2O5 i K2O oraz terminy stosowania jak na obiekcie 4 - 8050+30 saletra
10. Badany produkt w formie płynnej - ekwiwalentna dawka N, P2O5 i K2O oraz
terminy stosowania jak na obiekcie 6 - 160100+60
11. Badany produkt w formie płynnej - ekwiwalentna dawka N, P2O5 i K2O oraz terminy stosowania jak na obiekcie 7 - 160100+60 saletra
Produkty nawozowe i ich ekwiwalentne dawki nawozów mineralnych rozsiewano (forma stała) lub rozlewano (forma zawiesinowa) przedsiewnie i pogłównie, ci le wg powy szego schematu.
Próbki ro lin rzepaku jarego do analiz chemicznych pobrano w fazie formowania nasion (nadziemna cz ro lin). W pobranym materiale ro linnym oznaczono zawarto : N, P, K, Mg, S, As, Cd, Hg i Pb. Próbki gleb do analiz chemicznych pobrano po sprz cie ro liny testowej z warstwy ornej gleby (0-20 cm), w których oznaczono zawarto tych samych składników jak w przypadku materiału ro linnego.
Analizy chemiczne materiału ro linnego i glebowego wykonano na Politechnice Wrocławskiej w Laboratorium Chemicznym Analiz Wielopierwiastkowych wg procedur zatwierdzonych przez Polskie Centrum Akredytacji.
Wyniki bada Plon ro lin
Plony suchej masy ro lin rzepaku jarego uzyskane na obiektach nawo onych były istotnie wy sze w porównaniu do obiektu kontrolnego (tab. 1). Najwy sz zwy k plonu - 43 % uzyskano na obiekcie z podwójn dawk nawozów mineralnych prostych (obiekt 7), stosowan w dwóch terminach. Najmniejszy, istotnie ni szy przyrost plonów 15 i 16% stwierdzono na obiektach z podwójn dawk badanego produktu aplikowanego zarówno w formie stałej jak i płynnej (obiekty: 6, 7, 10 i 11), co mo e oznacza , e zastosowana dawka była zbyt wysoka. Plonotwórcze działanie produktów w formie stałej i płynnej stosowanych w ni szej dawce było zbli one do działania prostych nawozów mineralnych w tej samej dawce (obiekty: 2, 3, 8, 9). Wy sze dawki produktów dały ni sze efekty w odniesieniu do ekwiwalentnej dawki nawozów mineralnych prostych a zbli one do efektów uzyskanych na ni szej dawce badanego produktu w formie stałej. Mo na zatem przyj , e stosowanie wy szych dawek badanych produktów nie jest uzasadnione poniewa nie powoduje zwi kszenia plonów.
Plonotwórcze działanie produktu stosowanego w formie stałej było zbli one do działania produktu w formie płynnej. Odnosi si to zarówno do ni szej jak i wy szej dawki nawozowej.
Tabela 1; Table 1 Plony suchej masy rzepaku jarego
Yields of rapeseed in kg SD
Nr Obiekt
Treatment
kg 3 m- 2 Liczby wzgl dne Relative yield
(%)
1 0 (kontrola; control) 1,30 a*) 100
2 NPK-80(5 0+30 saletr a) 1,61 bc 124
3 S-80(50 +3 0) 1,60 bc 123
4 S-80(50 +3 0 saletra) 1,57 bc 120
5 NPK-160(100 +60 saletra) 1,85 d 143
6 S-160(1 00+60 ) 1,49 b 115
7 S-160(1 00+60 saletra) 1,50 b 115
8 L-80( 50+30 ) 1,62 c 125
H. Górecka, H. Sztuder, U. Sienkiewicz-Cholewa 128
9 L-80( 50+30 saletra) 1,60 bc 123
10 L-160(10 0+60) 1,51 b 116
11 L-160(10 0+60 saletr a) 1,51 b 116
* plony oznaczone tymi samymi literami nie ró ni si w wietle testu Tukeya ( < 0,05); yelds marked with same letters did not differ according to Tukey’s test ( < 0.05)
Zawarto i pobranie składników pokarmowych
Na podstawie wyników analiz zawarto ci makroskładników N og., P, K, Mg i S w suchej masie rzepaku stwierdzono, e ró nice w ich zawarto ci w zale no ci od dawki (pojedyncza, podwójna) i rodzaju zastosowanego preparatu (stały, płynny) były niewielkie. Zawarto tych składników w analizowanym materiale ro linnym mie ciła si w zakresie zawarto ci przyj tych w literaturze za optymalne. Jedynie koncentracja azotu w ro linie była nieznacznie zró nicowana w zale no ci od dawki i formy zastosowanych preparatów.
Jednym z podstawowych kryteriów oceny nawozów jest pobranie składników pokarmowych po zastosowaniu nawozu pod ro lin do wiadczaln . Wielko pobrania dowolnego składnika przez ro lin jest uwarunkowana ilo ci wytworzonej masy i zawarto ci w niej danego pierwiastka. W tabeli 2 przedstawiono pobranie azotu, fosforu, potasu, magnezu i siarki z plonem suchej masy ro lin rzepaku jarego w układzie obiektów nawozowych do wiadczenia.
Najmniejsze pobranie wszystkich składników pokarmowych stwierdzono na obiekcie bez nawozów (obiekt 1). Na pozostałych obiektach pobranie tych składników z plonem suchej masy rzepaku było wyra nie wy sze w stosunku do kontroli i zró nicowane w zale no ci od zastosowanych dawek i formy nawozów. Dotyczyło to zwłaszcza azotu i fosforu. Pobranie tych składników na obiektach z ni szymi dawkami badanych produktów nawozowych stosowanych w formie stałej było zbli one do ich pobrania na obiektach z ekwiwalentnymi dawkami nawozów mineralnych. Natomiast na podwójnych dawkach stwierdzono wyra nie wy sze pobranie azotu i fosforu na obiektach z badanym produktem.
Pobranie N i P na obiektach z ni szymi dawkami badanych produktów sto-sowanych w formie płynnej było wy sze w stosunku do ich pobrania na obiektach z ekwiwalentnymi dawkami nawozów mineralnych. Natomiast na podwójnych dawkach stwierdzono wyra nie ni sze pobranie zarówno azotu jak i fosforu na obiektach z badanym preparatem.
Tabela 2; Table 2 Pobranie składników pokarmowych z plonem rzepaku (g 3 m-2)
Total nutrients uptake by rapeseed (g 3 m-2)
Obi ekt Treatment
N og.
Total N
P K Mg S og.
1 0 (kontrola; control) 40,3 3,94 27,6 2,57 11,4
Nawozy - forma stała; Fertilizers – solid form
2 NPK-80(50+3 0 saletra) 43,5 4,55 36,9 3,08 10,7
3 S-80(5 0+30) 41,6 4,61 36,2 3,49 15,4
4 S-80(5 0+30 saletr a) 53,2 4,87 36,5 2,96 13,2
5 NPK-160(1 00+60 saletr a) 48,2 5,58 43,9 3,80 18,9
6 S-160( 100 +6 0) 52,2 9,54 36,2 3,53 12,9
7 S-160( 100 +6 0 sa letra) 49,5 4,47 36,0 3,29 13,2 Nawozy - forma płynna; Fertilizers – liquid form
8 L-80(50 +3 0) 47,0 5,00 51,3 3,60 13,1
9 L-80(50 +3 0 saletra) 44,8 4,64 40,5 3,26 16,4
10 L-160(1 00+60 ) 46,8 4,61 41,8 3,29 14,5
11 L-160(1 00+60 saletra) 42,2 4,68 44,8 3,27 11,9
Pobranie potasu na obiektach, gdzie oceniane produkty nawozowe stosowano w formie stałej było mało zró nicowane i zbli one do pobrania tego składnika z nawozów mineralnych. Natomiast na obiektach z płynn form ocenianego preparatu stwierdzono wyra nie wy sze pobranie potasu w odniesieniu do pobrania tego składnika na obiektach z form stał . Pobranie pozostałych makroskładników - magnezu i siarki) było tak e zró nicowane i w wi kszo ci przypadków wy sze w porównaniu do obiektu, gdzie stosowano nawozy mineralne proste.
Zawarto pierwiastków ladowych w ro linie i w glebie
Zawarto ci kadmu, miedzi, cynku, arsenu, ołowiu i rt ci w ro linach rzepaku z obiektów nawo onych były zbli one b d nieco wy sze ni na obiekcie kontrolnym (tab. 3). Ro liny nawo one badanymi produktami jak i nawozami mineralnymi zawierały podobne ilo ci oznaczonych metali. Nieco wy sza koncentracja kadmu wyst powała w rzepaku z obiektów, na których stosowano nawozy mineralne proste, zawieraj ce zapewne niewielkie ilo ci tego pierwiastka. Zawarto ci pierwiastków ladowych w glebie po sprz cie ro lin były wielokrotnie ni sze od st e dopuszczalnych [ROZPORZ DZENIE M 2002].
Tabela 3; Table 3 Zawarto pierwiastków ladowych (mg kg-1)
Concentration of trace elements (mg kg-1)
Obiekt Treatment
Ro lina; Plant Gleba; Soil
Cd Pb Cu Zn As Hg Cd Pb Cu Zn As Hg
1 0,45 0,48 3,75 20,1 lad lad 0,54 13,8 7,13 40,5 2,82 lad*
Nawozy - forma stała; Ferti lizers – solid form
2 0,23 2,14 3,55 39,5 0,10 0,03 0,86 12,4 6,85 39,1 3,30 lad 3 0,65 lad 3,73 26,2 lad lad 0,88 13,1 7,00 32,9 2,02 lad 4 0,25 2,30 4,12 35,8 lad lad 0,69 13,5 7,48 34,3 lad lad 5 0,06 0,94 3,77 31,6 lad lad 0,33 12,9 7,38 31,2 lad lad 6 0,61 0,53 4,69 34,1 lad lad 0,86 12,0 7,57 34,8 0,63 lad 7 0,24 lad 4,50 34,2 lad lad 0,83 13,4 10,8 37,9 0,09 lad
Nawozy - forma płynna; Fertilizers – liquid form
8 0,40 1,14 4,26 48,2 lad lad 0,88 15,7 7,2 31,4 lad lad 9 0,34 1,55 3,94 37,8 lad lad 0,46 16,4 6,7 30,0 lad lad
H. Górecka, H. Sztuder, U. Sienkiewicz-Cholewa 130
10 0,42 lad 3,19 37,6 lad lad 0,66 14, 5 7,3 32,2 0,46 lad 11 0,48 0,98 4,36 43,6 lad lad 0,87 20,0 7,4 30,6 lad lad
Zawarto ci dopuszczalne w glebie Content admissible in soil
4 100 150 300 20 2
* lad; trace
Wnioski
1. Plony suchej masy rzepaku jarego na wszystkich obiektach nawozowych były wyra nie wy sze w stosunku do plonów uzyskanych na obiekcie kontrolnym (bez nawozów).
2. Plonotwórcze działanie produktu nawozowego w formie stałej stosowanego w ni szej dawce było zbli one do efektów uzyskanych po aplikacji prostych nawozów mineralnych w tej samej dawce.
3. Wy sza dawka preparatu stałego dała ni sze plony w odniesieniu do ekwi-walentnej dawki nawozów mineralnych prostych, ale były one zbli one do efektów uzyskanych na ni szej dawce badanego produktu.
4. Plonotwórcze działanie badanego produktu stosowanego w formie płynnej było zbli one do działania preparatu w formie stałej.
5. Pobranie z plonem rzepaku makroskładników na obiektach, gdzie stosowano oceniane produkty było wyra nie wy sze w odniesieniu do pobrania tych składników na obiekcie kontrolnym i zbli one do ich pobrania na ekwiwa-lentnych dawkach prostych nawozów mineralnych.
6. Zawarto makroskładników oraz pierwiastków ladowych w badanych próbkach suchej masy rzepaku jarego mie ciła si w zakresie zawarto ci przyj tych w literaturze za dopuszczalne.
Na podstawie uzyskanych wyników z przeprowadzonych do wiadcze mi-kropoletkowych i analiz składu chemicznego materiału ro linnego i gleby mo na wst pnie stwierdzi , e oceniane produkty wykazuj dobr warto nawozow . Jednak e dla pełnej oceny przydatno ci tych produktów do nawo enia ro lin uprawnych celowe jest przeprowadzenie do wiadcze polowych z ró nymi gatunkami ro lin o dłu szym okresie wegetacyjnym.
Literatura
CHOJNACKA K., BARA SKA M., GÓRECKA H., 2006. Utylizacja ko ci, pierza i popiołu drzewnego na nawozy mineralne. Przem. Chem. 8-9: 1256-1259.
CHOJNACKI A., MATYNIA A., GÓRECKI H. 2003. Utylizacja odpadowego kwasu siarkowego w produkcji nawozów mineralnych i mineralno-organicznych. Przem. Chem. 8-9-1:
1256-1259.
GÓRECKI H. 2002. Wpływ nawozów i nawo enia na rodowisko. Przem. Chem. 81/10:
635-643.
GÓRECKI H., GÓRECKA H., HOJNACKA H. 2006. Mo liwo ci wykorzystania technologicz-nego odnawialnych ródeł fosforu. Przem. Chem. 8-9: 814-818.
KORNIŁŁOWICZ-KOWALSKA T., BOHACZ J. 2001. Ocena skuteczno ci dwóch ró nych sposobów ograniczania strat azotu podczas mikrobiologicznego rozkładu odpadów.
Zesz. Probl. Post. Nauk. Roln. 477: 381-388.
PROJEKT BADAWCZY nr 3TO9B14829 pt. Opracowanie metody utylizacji odpadowego pierza kurzego i g siego, ko ci, popiołu drzewnego i gnojowicy na nawozy.
ROZPORZ DZENIE M 2002. Z dnia 9 wrze nia 2002 r. w sprawie standardów jako ci gleby oraz standardów jako ci ziemi. Dz. U.
Słowa kluczowe: produkty nawozowe NPK(S), rzepak jary, wielko plonu, jako plonu
Streszczenie
W Stacji Do wiadczalnej IUNG-PIB w Jelczu-Laskowicach przeprowadzono do wiadczenia mikropoletkowe, których celem była ocena przydatno ci rolniczej produktów nawozowych pochodz cych z przemysłu rolno-spo ywczego. Badano produkty nawozowe w formie stałej oraz w formie płynnej o zawarto ci N ogólnego - kolejno 6 i 8%, P - 3,5 i 1,5%, K - 5,6 i 6% i S - 6-7% zawieraj ce równie dodatek niezb dnych dla ro lin mikroelementów B, Cu, Zn i Mn.
Do wiadczenia prowadzono na mikropoletkach o powierzchni 3 m2 w trzech powtórzeniach. W badaniach porównywano działanie nawozowe produktów z ekwiwalentnymi, zró nicowanymi dawkami nawozów mineralnych. Ro lin testow był rzepak jary uprawiany na glebie płowej o składzie granulometrycznym piasku gliniastego mocnego. Plonotwórcze działanie produktu nawozowego w formie stałej S - NPK(S) i prostych nawozów mineralnych stosowanych w ni szej dawce było zbli one.
Po zastosowaniu wy szej dawki badanego produktu uzyskano ni sze plony ro lin w porównaniu do ekwiwalentnej dawki nawozów mineralnych, natomiast zbli one do plonów rzepaku nawo onego ni sz dawk produktu. Plonotwórcze działanie produktu stosowanego w formie płynnej było zbli one do działania preparatu w formie stałej.
Pobranie makroskładników z plonem rzepaku na obiektach, gdzie stosowano oceniane preparaty było zbli one do ich pobrania na ekwiwalentnych dawkach prostych nawozów mineralnych. Stwierdzone zawarto ci pierwiastków ladowych w glebie po sprz cie rzepaku były znacznie ni sze od zawarto ci dopuszczalnych.
Na podstawie wyników do wiadcze mo na wst pnie stwierdzi , e oceniane produkty wykazuj dobr warto nawozow i mog by przydatne do nawo enia ro lin uprawnych.
AGRICULTURAL USEFULNESS OF FERTILIZATION PRODUCTS OBTAINED FROM THE UTILIZATION
OF WASTES FROM ANIMAL PRODUCTION
Helena Górecka 1, Helena Sztuder 2, Urszula Sienkiewicz-Cholewa 2
1 Institute of Inorganic Technology and Mineral Fertilizers, Wrocław University of Technology, Wrocław
2 Department of Weed Science and Tillage Systems, Wrocław, Institute of Soil Science and Plant Cultivation -
H. Górecka, H. Sztuder, U. Sienkiewicz-Cholewa 132
National Research Institute, Puławy
Key words: fertilizer products NPK(S), spring rapeseed, quantity and quality of yield
Summary
Microplot experiments were conducted at the IUNG-PIB Experimental Station in Jelcz-Laskowice. The aim of the study was the evaluation of agricultural usefulness of fertilization products obtained from food industry. The tested products were in the solid and liquid form and they contained: total N - 6 and 8%, P - 3.5 and 1.5% , K - 5.6 and 6%, S - 6-7%. They also contained the addition of the microelements B, Cu, Zn and Mn neccessary for plants. All experiments were conducted using 3 m2 microplots in three replications. The tested products were compared to mineral fertilizers in equivalent amounts. Sprig rapeseed as a tested plant was grown in sandy soil. Yield effectiveness of the solid product S-NPK(S) and simple mineral fertilizers applied at a lower dose was similar. A higher dose of the tested product caused lower yields of rapeseed than the comparative mineral fertilizers in the equivalent amounts. Yield effectiveness of the product applied in a liquid form was similar to the effectiveness of the solid form. The accumulation of macronutrient in rapeseed yield after the tested product application was similar to the accumulation when simple mineral fertilizers in adequate doses were applied. Trace element concentration in the soil after harvest was much lower than their the acceptable level.
On the basis of experiment results it can be preliminary affirmed that the tested products showed a good fertilizer value and could be useful in agriculture for plant fertilization.
Dr Helena Sztuder
Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli Instytut Uprawy Nawo enia i Gleboznawstwa Pa stwowy Instytut Badawczy
ul. Orzechowa 61 50-540 WROCŁAW e-mail: hsztuder@wp.pl