El bieta Jolanta Bieli ska 1, Dina Alieksiejeva 2, Vitalij Sudakov 2, Sławomir Stankowski 3
1 Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
2 Instytut Agrofizyki Rosyjskiej Akademii Nauk Rolniczych, St. Petersburg, Rosja
3 Katedra Agronomii, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wst p
Odpady paleniskowe, których ilo ciowo głównym składnikiem s popioły lotne, stanowi ródło zanieczyszczenia rodowiska przyrodniczego, głównie ze wzgl du na pylenie i migracj metali ci kich [QUANT 2000]. Jednym ze sposobów zagospodarowania popiołów fluidalnych powstałych ze spalania w gla kamiennego jest ich u ytkowanie przyrodnicze [MURKOWSKI, STANKOWSKI 2002]. Ze wzgl du na fakt, e popioły zawieraj mało materii organicznej, uzasadnione jest stosowanie ich ł cznie z osadami ciekowymi i kompostami z nich wytworzonymi [GILEWSKA 2003] oraz z preparatami przyspieszaj cymi mineralizacj glebowych zwi zków organicznych [MAU
2003].
Pomi dzy czynnikami decyduj cymi o jako ci gleb istnieje cisła współzale no kształtuj ca okre lony stan ekologiczny rodowiska glebowego [DOM AŁ, BIELI SKA
(red.) 2007]. Wska niki enzymatyczne odzwierciedlaj ekochemiczny stan gleby, co wynika z tego, e wiele zwi zków chemicznych nabiera cech toksycznych lub mutagennych po metabolicznych przekształceniach zachodz cych w organizmach
ywych [HÜBNER 2002].
W pracy zastosowano wybrane testy enzymatyczne do oceny przydatno ci popiołów fluidalnych z w gla kamiennego do celów rolniczych.
Materiał i metody
Badania przeprowadzono w warunkach do wiadczenia wazonowego. Schemat do wiadczenia obejmował 8 wariantów nawozowych: 1) Kontrola 1 (gleba); 2) Kontrola 2 (popiół fluidalny); 3) gleba+osad ciekowy+słoma (4:2:1); 4) popiół fluidalny+osad ciekowy+słoma (4:2:1); 5) gleba+osad ciekowy+słoma (4:2:1)+preparat mikrobiologiczny EM-1 (15 dm3ha-1); 6) popiół fluidalny+osad ciekowy+słoma (4:2:1)+preparat mikrobiologiczny EM-1 (15 dm3ha-1); 7) gleba+osad ciekowy+słoma (4:2:1)+preparat mikrobiologiczny EM-1 (15 dm3ha-1) +Proszek
Ceramiczny EM-X (40 dm3ha-1); 8) popiół fluidalny+osad ciekowy+słoma (4:2:1)+preparat mikrobiologiczny EM-1 (15 dm3ha-1)+Proszek Ceramiczny EM-X (40 dm3ha-1). Do wiadczenie zało ono metod kompletnej randomizacji w 4 powtórzeniach. Jesieni 2006 roku odpowiednie komponenty wymieszano wg schematu, umieszczono w wazonach o obj to ci 20 dm3 i pozostawiono na okres zimy.
Wiosn 2007 roku do wazonów wysiano ro lin testow z gatunku Festulolium odmiany ‘Felopa’ w ilo ci 200 nasion na wazon, co odpowiada ilo ci 50 kg na hektar.
Festulolium jest traw wieloletni i b dzie uprawiana do jesieni 2009 roku. Podczas realizacji do wiadczenia prowadzone były zabiegi piel gnacyjne, zgodnie z zasadami prawidłowej agrotechniki.
W do wiadczeniu zastosowano wysokowapniowe popioły lotne z Elektrocie-płowni era (ElektrocieElektrocie-płownie Warszawskie S.A. - Vattenfall), zakwalifikowane wg aktualnie obowi zuj cej w Polsce normy PN-S-96035 do bardzo aktywnych (o zawarto ci CaO 14%).
Próbki podło y do analiz laboratoryjnych pobrano w 2008 roku po zako czeniu okresu wegetacyjnego, ze wszystkich wazonów. W próbkach oznaczono aktywno enzymów: dehydrogenaz [THALMANN 1968], fosfataz [TABATABAI, BREMNER 1969], ureazy [ZANTUA, BREMNER 1975], proteazy [LADD, BUTLER 1972]; pH w 1 mol KCl dm-3 (ISO 10390); w giel organiczny (ISO 14235); azot ogółem (ISO 13878); przyswajalne formy fosforu wg Egnera-Riehma oraz całkowit zawarto Zn, Cu i Cd metod absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA) po roztworzeniu próbek w wodzie królewskiej (HCl:HNO3). Analizowana próbka była redni z 4 próbek pobranych z ka dego obiektu. Wszystkie oznaczenia wykonywano w trzech powtórzeniach.
Analiz statystyczn wykonano przy wykorzystaniu programu Statistica 6.0 PL.
Wyniki i dyskusja
Zastosowane organiczne produkty odpadowe (osad ciekowy i słoma) miały znacz cy wpływ na obni enie warto ci pH w 1 mol KCl dm-3 w przypadku wariantów nawozowych, w których substytut gleby stanowił substrat technogenny (popiół).
Zanotowane ró nice, w porównaniu do obiektu kontrolnego z popiołem (pHKCl 8,4), mie ciły si w granicach 0,4-0,5 jednostki pH w 1 mol KCl dm-3 (tab. 1). Na wszystkich obiektach, gdzie głównym komponentem była gleba, pHKCl kształtowało si na takim samym poziomie jak w glebie kontrolnej - 7,5 (tab. 1). W niniejszych badaniach nie stwierdzono wpływu preparatu mikrobiologicznego 1 i Proszku Ceramicznego EM-X na zmiany odczynu badanych podło y.
Zawarto w gla organicznego w podło ach z popiołem fluidalnym była wielokrotnie wi ksza ni w podło ach wytworzonych z gleby (tab. 1). Wi zało si to z domieszk niespalonego w gla kamiennego w zastosowanych popiołach, co potwierdzaj szerokie warto ci stosunku C:N (41,1-55,7) w tych podło ach (tab. 1).
Niejednorodny skład chemiczny popiołów fluidalnych, z ró n domieszk niespalonego w gla [SZCZYGIELSKI 2006], znacznie utrudnia interpretacj akumulacji substancji organicznej oraz relacji warto ci stosunku C:N. Obecno okruchów niespalonego w gla kamiennego (trudno podatnego na rozkład biologiczny) w popiołach stosowanych w rekultywacji gruntów poprzemysłowych stwierdzono w innych badaniach [BIELI SKA i in. 2008]. W podło ach w obr bie wariantów nawozowych wytworzonych na bazie popiołu, zawarto w gla organicznego nie ró niła si statystycznie istotnie od ilo ci tego składnika oznaczonego w podło u kontrolnym (Kontrola 2 - popiół). Natomiast zawarto azotu ogółem w tych podło ach była istotnie wi ksza ni w Kontroli 2 (popiół). Znaczny wzrost zawarto ci azotu ogółem w skale
C:N ratio and pH by the same letter are not significantly different at p<0.05, „t” - test
Wykorzystane w do wiadczeniu odpady organiczne wpłyn ły istotnie na wzrost zawarto ci w gla organicznego i azotu ogółem w podło ach wytworzonych z gleby.
Najwi ksz ilo tych składników stwierdzono w obecno ci preparatu mi-krobiologicznego EM-1, w warunkach zastosowania Proszku Ceramicznego EM-X (tab.
1). Warto ci stosunku C:N w podło ach wytworzonych z gleby kształtowały si w granicach: 9,8-10,2 (tab. 1).
Zawarto przyswajalnych form fosforu w podło u z samego popiołu (Kontrola 2) była około 2-krotnie wi ksza ni w glebie kontrolnej (Kontrola 1), gdzie zawarto tego składnika kształtowała si na niskim poziomie zasobno ci (tab. 1). Znalazło to odzwierciedlenie w wy szej, statystycznie istotnie, zawarto ci przyswajalnych form fosforu w podło ach z popiołem fluidalnym ni w podło ach wytworzonych z gleby.
Zastosowane odpady organiczne wpłyn ły istotnie na wzrost ilo ci przyswajalnych form fosforu we wszystkich badanych podło ach, co zaznaczyło si szczególnie wyra nie w przypadku podło y wytworzonych z gleby. Zawarto P przyswajalnego w glebach wzbogaconych osadem ciekowym i słom była ponad 2-krotnie wi ksza ni w glebie kontrolnej (tab. 1). Fosfor w osadach ciekowych reprezentowany jest przede wszystkim przez zwi zki mineralne, głównie polifosforany, które łatwo hydrolizuj w formy ortofosforowe, dost pne dla ro lin [GILEWSKA 2006]. Ponadto w podło ach zasadowych na utrzymanie wy szego poziomu przyswajalnych fosforanów wpływa wymiana anionowa i uwalnianie H2PO4
[GIBCZY SKA i in. 2005].
W wietle obowi zuj cych norm [PIO 1995] gleba kontrolna cechowała si naturaln zawarto ci analizowanych metali ci kich (tab. 2). Zastosowanie popiołów fluidalnych z w gla kamiennego wpłyn ło na znacz cy wzrost ilo ci Cu, Zn i Cd w testowanych podło ach (tab. 2). Oceniaj c stopie zanieczyszczenia podło y miedzi , cynkiem i kadmem, zgodnie z kryteriami zaproponowanymi przez KABAT -PENDIAS i in.
[1993], mo na stwierdzi , e wszystkie badane podło a, w tym podło e z samego popiołu (Kontrola 2), charakteryzowały si naturaln zawarto ci (stopie 0) kadmu, a w przypadku podło y wytworzonych z gleb równie naturaln zawarto ci miedzi i cynku. W podło ach z popiołem fluidalnym stwierdzono słabe zanieczyszczenie (stopie II) cynkiem oraz słabe lub rednie zanieczyszczenie (stopie III) miedzi (tab.
2). Zdaniem QUANTA [2000] ilo metali w popiołach lotnych, cho wy sza, jest tego samego rz du co w glebach polskich, a je li dodatkowo uwzgl dni zasadowy odczyn popiołów lotnych, w istotny sposób ograniczaj cy mobilno metali ci kich, ich nawozowe zastosowanie nie spowoduje efektywnej koncentracji pierwiastków ladowych w glebach. W obr bie wariantów nawozowych wytworzonych na bazie popiołu, zawarto analizowanych metali ci kich była najni sza w warunkach zastosowania preparatu mikrobiologicznego EM-1 ł cznie z proszkiem ceramicznym EM-X (tab. 2).
Tabela 2; Table 2 Zawarto metali ci kich w badanych glebach (mg kg-1)
Content of heavy metals in examined soils (mg kg-1) Obiekt
Enzymatic activity of soils: Dh - dehydrogenases (cm3 H2kg-1d-1), Pal - acid phosphatase and Pal - alkaline phosphatase (mmol PNP kg-1h-1), U - urease (mg N-NH4+kg-1h-1),
Pr - protease (mg tyrosine kg-1h-1)
Gleba+osad ciekowy+słoma+EM-1 Soil+sewage sludge+straw+EM-1
36,6 d 76,9 d 49,0 d 19,8 d 28,1 d Popiół+osad ciekowy+słoma+EM-1
Ash+sewage sludge+straw+EM-1
34,7 d 72,5 d 47,8 d 20,6 d 26,4 d
Gleba+osad ciekowy+słoma+EM-1+EM-X Soil+sewage sludge+straw+EM-1+EM-X
38,5 d 78,5 d 51,2 d 22,5 d 29,8 d
Popiół+osad ciekowy+słoma+EM-1+EM-X Ash+sewage sludge+straw+EM-1+EM-X
36,9 d 75,3 d 48,3 d 21,3 d 28,2 d
Warto ci w kolumnie z t sam liter nie ró ni si istotnie przy p<0,05, test „t”; Values in the column followed by the same letter are not significantly at p<0.05, „t” - test
Zastosowane w do wiadczeniu odpady organiczne (osad ciekowy i słoma) miały istotny wpływ na wzrost aktywno ci badanych enzymów. Aktywno wszystkich analizowanych enzymów w testowanych podło ach była około 1,5-2-krotnie wi ksza ni w glebie kontrolnej (tab. 3). Z osadami ciekowymi, obok biogenów, wprowadzone zostaj koloidy organiczne, a tak e znacz ca pula mikroorganizmów [GILEWSKA 2006], co stymuluje aktywno enzymów [FIERER i in. 2003]. Nale y podkre li , e wie a materia organiczna nie tylko aktywizuje działalno metaboliczn mikroorganizmów, ale tak e wpływa dodatnio na tempo rozkładu zanieczyszcze [KANCHIKERIMATH, SINGH
2001]. Aktywno enzymów w obiekcie kontrolnym z popiołem była bardzo niska, co wskazuje na ladowe ycie biologiczne w rodowisku. Zasadowo tego rodowiska ogranicza rozwój mikroorganizmów i powoduje, e aktywno enzymatyczna jest bardzo niska [KO MIT i in. 2006]. W podło ach z popiołem fluidalnym aktywno analizowanych enzymów kształtowała si na poziomie aktywno ci enzymatycznej oznaczonej w podło ach wytworzonych z gleby. Najwi ksz aktywno analizowanych enzymów stwierdzono w obecno ci preparatu mikrobiologicznego EM-1, w warunkach zastosowania Proszku Ceramicznego EM-X (tab. 3).
Wnioski
1. Wykorzystane w do wiadczeniu organiczne produkty odpadowe: osad ciekowy i słoma wywarły istotny wpływ na wzrost aktywno ci enzymów katalizuj cych najwa niejsze procesy transformacji glebowej substancji organicznej zarówno w przypadku podło y wytworzonych z gleby, jak i na bazie popiołu fluidalnego z w gla kamiennego.
2. W podło ach z popiołem fluidalnym aktywno analizowanych enzymów kształtowała si na poziomie aktywno ci enzymatycznej oznaczonej w podło ach wytworzonych z gleby, co wskazuje na mo liwo wykorzystania popiołów z w gla kamiennego do celów nawozowych.
3. Najwi ksz aktywno analizowanych enzymów stwierdzono w obecno ci preparatu mikrobiologicznego EM-1, w warunkach zastosowania Proszku Ceramicznego EM-X. Wyniki te potwierdzaj korzystne oddziaływanie EM-1 i
EM-X na aktywizacj biologiczn substratu glebowego.
4. Popiół fluidalny w poł czeniu z przefermentowanym osadem ciekowym i słom przy u yciu Efektywnych Mikroorganizmów i Proszku Ceramicznego EM-X mo e by wykorzystywany do odtwarzania i zast powania w glebie zwi zków decyduj cych o podstawowych elementach jej yzno ci.
Literatura
BIELI SKA E.J., WI NIEWSKI J., W GOREK T., ZUBALA T., STANKOWSKI S. 2008. Osady ciekowe w rekultywacji składowisk popiołów z elektrowni, w: Gospodarka odpadami komunalnymi. Monografia, Tom IV. Komitet Chemii Analitycznej PAN. K. Szyma ski, R. Sidełko (red.). FENIKS, Koszalin: 111-120.
DOM AŁ H., BIELI SKA E.J. (red.) 2007. Ocena przeobra e rodowiska glebowego i stabilno ci ekosystemów le nych w obszarze oddziaływania Zakładów Azotowych
„Puławy” S.A. Acta Agrophysica 145, Rozprawy i Monografie 2: 79-90.
FIERER N.,SCHIMEL J.P.,HOLDEN P.2003. Variations in microbial community composition through two soil depth profiles. Soil Biol. Biochem. 35: 167-176.
GIBCZY SKA M., MELLER E.,STANKOWSKI S., WOŁOSZYK CZ., KORNA B.2005. Wpływ popiołu z w gla brunatnego na wła ciwo ci fizykochemiczne gleby lekkiej. Monografia
„Popioły z energetyki”: 185-189.
GILEWSKA M.2003. Rekultywacja biologiczna gruntów składowisk popiołowych ZEPAK S.A. Mat. X Jubileuszowej Mi dzynarodowej Konf. „Popioły z energetyki”. Warszawa, 7-8 XI 2003: 331-342.
GILEWSKA M. 2006. Wykorzystanie odpadów w rekultywacji gruntów pogórniczych składowisk popiołowych. Rocz. Glebozn. 57(1/2): 75-81.
HÜBNER H. 2002. Ekologiczne biomonitorowanie człowieka, w: Ekologia. Jej zwi zki z ró nymi dziedzinami wiedzy. Red. A. Kurnatowska. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa - Łód 2002: 321-331.
KABATA-PENDIAS A.,MOTOWICKA-TERELAK T.,PIOTROWSKA M.,TERELAK H., WITEK T.
1993. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i ro lin metalami ci kimi i siark . Ramowe wytyczne dla rolnictwa. IUNG, Puławy 35: 15 ss.
KANCHIKERIMATH M.,SINGH D.2001. Soil organic matter and biological properties after 26 years of maize - wheat - cowpea cropping as affected by manure and fertilization in a Cambisol in semiarid region of India. Agriculture, Ecosytems and Environment 86(2):
155-162.
KO MIT A., CHUDECKA J.,TOMASZEWICZ T.2006. Charakterystyka warunków rozwoju procesu glebotwórczego na składowisku popiołów z w gla kamiennego w ró nych wariantach do wiadczenia. Rocz. Glebozn. 57(1/2): 117-123.
LADD N., BUTLER J.H.A. 1972. Short-term assays of soil proteolytic enzyme activities using proteins and dipeptide derivatives as substrates. Soil Biol. Biochem. 4: 19-30.
MAU P.2003. Fantastische Erfahrungen mit EM. Wyd. EMIKO - Niemcy: 21 ss.
MURKOWSKI A.,STANKOWSKI S.2002. Wykorzystanie składników popiołu w glowego do nawo enia ro lin pszen yta. IV Sympozjum Naukowe: „Hodowla, uprawa i wyko-rzystanie pszen yta”. Kołobrzeg, 1-4 IX 2002: 29-31.
PIO 1995. Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb - metale ci kie, siarka i WWA. Pa stwowa Inspekcja Ochrony rodowiska, Instytut Uprawy Nawo enia i
THALMANN A.1968. Zur Methodik derestimmung der Dehydrogenase aktivit in Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 21: 249-258.
ZANTUA M.I.,BREMNER J.M. 1975. Comparison of methods of assaying urease activity in soils. Soil Biol. Biochem. 7: 291-295.
Słowa kluczowe: gleba, popioły fluidalne z w gla kamiennego, aktywno enzy-matyczna
Streszczenie
W pracy zastosowano wybrane testy enzymatyczne do oceny przydatno ci popiołów fluidalnych z w gla kamiennego do celów rolniczych. Badania przepro-wadzono w warunkach do wiadczenia wazonowego. Schemat do wiadczenia obej-mował 8 wariantów nawozowych: Kontrola 1 (gleba), Kontrola 2 (popiół), gleba+osad
ciekowy+słoma (4:2:1) oraz popiół+osad ciekowy+słoma (4:2:1) w poł czeniu z preparatem mikrobiologicznym EM-1 i Proszkiem Ceramicznym EM-X lub bez preparatów. Zastosowane odpady organiczne (osad ciekowy i słoma) miały istotny wpływ na wzrost aktywno ci badanych enzymów (dehydrogenaz, fosfatazy kwa nej, fosfatazy alkalicznej, ureazy i proteazy). W podło ach z popiołem fluidalnym aktywno analizowanych enzymów kształtowała si na poziomie aktywno ci enzymatycznej oznaczonej w podło ach wytworzonych z gleby, co wskazuje na mo liwo wykorzystania popiołów z w gla kamiennego do celów nawozowych.
Najwi ksz aktywno analizowanych enzymów stwierdzono w obecno ci preparatu mikrobiologicznego EM-1, w warunkach zastosowania Proszku Ceramicznego EM-X.
EVALUATING THE USABILITY OF BITUMINOUS COAL FLUID ASHES TO AGRICULTURAL PURPOSES BASED
ON THE ASSAY OF SELECTED ENZYME ACTIVITIES
El bieta Jolanta Bieli ska 1, Dina Alieksiejeva 2, Vitalij Sudakov 2, Sławomir Stankowski 3
1 Institute of Soil Science and Environment Management, University of Life Sciences, Lublin
2 Institute of Agrophysics,
Russian Academy of Agriculture Sciences, St. Petersburg, Russia
3 Department of Agronomy,
West Pomeranian University of Technology, Szczecin
Key words: soil, fluid ash of bituminous coal, enzymatic activity
Summary
Selected enzymatic tests were applied in the research to evaluate the usability of bituminous coal fluid ashes for agricultural purposes. The studies were carried out as a pot experiment including 8 fertilization variants: control 1 (soil), control 2 (ash), soil+sewage sludge+straw (4:2:1) and ash+sewage sludge+straw (4:2:1) in connection with microbiological preparation EM-1 and Ceramic Powder EM-X, or without these preparations. Applied organic wastes (sewage sludge and straw) significantly increased the activity of investigated enzymes (dehydrogenases, acid and alkaline phosphatases, urease and protease). Activity of investigated enzymes in substrates with fluid ash was on the level as enzymatic activity observed in soil substrates; that indicates the possibility of using bituminous coal ashes to fertilization purposes. The highest activity, of analysed enzymes was found at the presence of EM-1 microbiological preparation, under conditions of Ceramic Powder EM-X application.
Prof. dr hab. El bieta Jolanta Bieli ska
Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska Uniwersytet Przyrodniczy
20-069 LUBLIN ul. S. Leszczy skiego 7
e-mail: elzbieta.bielinska@up.lublin.pl
El bieta Jolanta Bieli ska, Barbara Futa, Małgorzata Kawecka-Radomska
Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
Wst p
Pod wpływem długoletniej emisji azotowej w rodowisku glebowym nast puj trudno odwracalne zmiany chemiczne, wpływaj ce na osłabienie intensywno ci procesów rozkładu materii organicznej oraz zahamowanie procesów metabolizmu.
Powoduje to w konsekwencji zmniejszenie ilo ci przyswajalnych form niektórych biogenów i przyczynia si do degradacji całego ekosystemu le nego [DOM AŁ,BIELI SKA
(red.) 2007]. Intensywne biologiczne zagospodarowanie terenów bezle nych oraz nasilenie wegetacji w strefie silnych zniszcze lasu jest warunkiem odnowy zdegradowanego ekosystemu [SIUTA 2002].
Podstaw funkcjonowania ekosystemu jest ci gło obiegu materii i przepływu energii pomi dzy jego elementami [BIELI SKA, MOCEK-PŁÓCINIAK 2009]. Do najbardziej aktywnych komponentów ekosystemu, okre laj cych jego jako , nale mikroorganizmy glebowe. Wska nikiem ich zdolno ci metabolicznej jest aktywno wydzielanych do rodowiska glebowego enzymów [DICK, TABATABAI 1993]. Procesy enzymatyczne odzwierciedlaj zakłócenia w obiegu materii i przepływie energii przez elementy ekosystemu wywołane rodowiskowymi czynnikami stresowymi [DOM AŁ, BIELI SKA (red.) 2007].
Celem pracy była ocena wpływu nasadze sosn zwyczajn na rewitalizacj gleb zdegradowanych długoletni emisj azotow po 13 latach od zało enia uprawy regeneracyjnej. W badaniach zastosowano wybrane testy enzymatyczne pozwalaj ce na monitoring długookresowy i identyfikacj trendów.
Materiał i metody
Badania zlokalizowano na terenie Nadle nictwa Puławy, w zniszczonym przez ponad 30-letni emisj azotow ekosystemie le nym. Badaniami obj to gleby le ne na powierzchni obserwacyjnej w uprawie regeneracyjnej sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Powierzchni zało ono jesieni 1995 roku na linii migracji powietrza zanieczyszczonego przez emisje Zakładów Azotowych w Puławach, w odległo ci 1,4 km od kombinatu, na siedlisku boru wie ego [KOWALKOWSKI i in. 1999]. Wyst puj tu gleby bielicowe wła ciwe wytworzone z piasków eolicznych pokryte zwart darni trzcinnika piaskowego (Calamagrostis epigejos (L.) ROTH). Na badanej powierzchni wyorano pługiem bruzdy o szeroko ci 70 cm, do gł boko ci 20-25 cm. Powierzchnia
została podzielona na 12 poletek o wymiarach 25 50 m. Na wylosowanych poletkach w 1995 roku zastosowano wapno dolomitowe (60,61% Ca i 4,40% Mg) oraz dwukrotnie (1996 i 1998) kompensacyjne nawo enie mineralne sol potasow i superfosfatem. W okresie tym do rodowiska glebowego w przeliczeniu na 1 ha wprowadzono 2640 kg Ca, 110 kg K2O, 176 kg Mg i 70 kg P2O5. Nasadze sosn zwyczajn dokonano wiosn 1996 roku. Obiekty porównawcze stanowiły poletka bez nawo enia mineralnego oraz poletka nawo one i nienawo one bez drzew. Zabiegi piel gnacyjne w zało onej uprawie obejmowały usuwanie i wykoszenie trzcinnika w pobli u sadzonek.
Szczegółowe dane dotycz ce przygotowania powierzchni do zalesienia i realizacji zalesienia zostały przedstawione w opracowaniu KOWALKOWSKIEGO i in. [1999].
Próbki glebowe do bada pobrano w drugiej dekadzie maja 2009 roku z gł boko ci 0-20 cm, w trzech powtórzeniach z ka dego poletka. Próbki indywidualne u redniano w obr bie poszczególnych obiektów badawczych i wykonywano w nich oznaczenia w trzech powtórzeniach.
W ramach analiz biochemicznych okre lono aktywno dehydrogenaz [THALMANN
1968], fosfatazy kwa nej i fosfatazy alkalicznej [TABATABAI, BREMNER 1969], ureazy [ZANTUA,BREMNER 1975] oraz proteazy [LADD,BUTLER 1972].
Analizy chemiczne obejmowały oznaczenia: pH w 1 mol KCl dm-3 (ISO 10390), zawarto ci w gla organicznego analizatorem Vario Max oraz azotu amonowego i azotu azotanowego [ISO 14255].
Analiz statystyczn wyników wykonano przy wykorzystaniu programu Statistica 6.0 PL.
Wyniki i dyskusja
Badane gleby na wi kszo ci poletek do wiadczalnych charakteryzowały si odczynem bardzo kwa nym, z pH w 1 mol KCl dm-3 od 3,5 do 4,1. Jedynie w przypadku gleby pochodz cej z poletek nawo onych w uprawie sosny, warto ci pHKCl kształtowały si w zakresie odczynu kwa nego: 5,0-5,2 (tab. 1). Silne za-kwaszenie analizowanych gleb (powstałych z utworów ubogich w kationy zasadowe) jest uwarunkowane przede wszystkim długotrwał , intensywn imisj tlenków azotu i amoniaku w formie opadu mokrego i suchego. Wieloletnie badania (1997-2006) prowadzone przez BIELI SK i DOM AŁA [2008] w rejonie oddziaływania Zakładów Azotowych „Puławy” S.A. wykazały wyra ne tendencje do wzrostu zakwaszenia gleb z upływem lat, pomimo radykalnego zmniejszenia emisji azotowej po roku 1995.
Zdaniem cytowanych autorów mogło to by zwi zane z nast pczym działaniem kwa nych deszczów na rodowisko glebowe.
Po upływie 14 lat od zastosowanego nawo enia wapnem dolomitowym gleba z poletek wapnowanych cechowała si wy szymi warto ciami pH w KCl ni gleba nienawo ona. Obserwowane ró nice mie ciły si w granicach od 0,6-0,8 jednostki pH w 1 mol KCl dm-3 w glebie poletek bez nasadze sosn do 1,3-1,6 jednostki pH w 1 mol KCl dm-3 w przypadku poletek zalesionych (tab. 1).
Wi ksze zakwaszenie gleby stwierdzone w przypadku poletek niezalesionych ni w uprawie regeneracyjnej sosny: od 0,1-0,4 jednostki pH w 1 mol KCl dm-3 w glebie poletek bez nawo enia do 0,9-1,2 jednostki pH w 1 mol KCl dm-3 w glebie poletek nawo onych (tab. 1) mo na tłumaczy zarówno intensywnym wymywaniem Ca i Mg przez kwa ne wody opadowe, jak te pobieraniem tych składników przez zwart dar rozłogowych korzeni trzcinnika.
Tabela 1; Table 1
0 3,6-3,7 36,03d 45,84d 30,23d Bez drzew
No trees
+ 4,0-4,1 28,10a 12,65a 5,78a
0 3,3-3,5 30,42b 20,09b 12,11b
Warto ci w kolumnie z t sam liter nie ró ni si istotnie przy p<0,05; Values in the column followed by the same letter are not significantly; at p<0.05
Test „t”; „t”- test
+ poletka nawo one; fields fertilized
0 poletka nienawo one; fields which were not fertilized
Zawarto w gla organicznego w badanych glebach była statystycznie istotnie wi ksza w uprawie sosny ni w przypadku poletek niezalesionych (tab. 1). Skład gatunkowy szaty ro linnej oraz skład chemiczny rozkładaj cego si materiału ro linnego wpływa istotnie na zawarto w gla organicznego w glebie [PRIHA i in. 1999;
DOM AŁ, BIELI SKA (red.) 2007]. W glebie poletek nawo onych stwierdzono istotnie mniejsze zasoby w gla organicznego ni w glebie nienawo onej (tab. 1), co mogło si wi za z mineralizacj substancji organicznej pod wpływem wapnowania [KOWALKOWSKI i in. 1999].
W okresie prowadzonych bada zawarto ci N-NH4+ i N-NO3- w glebie ana-lizowanych obiektów kształtowały si na niskim poziomie i wynosiły, odpowiednio: od 12,65 do 38,27 mg kg-1 i od 5,78 do 30,23 mg kg-1 (tab. 1). Wykazano istotn liniow zale no pomi dzy zawarto ci mineralnych form azotu a zawarto ci w gla organicznego w glebie (tab. 3), co wskazuje, e próchnica rozpatrywanych gleb jest elementem buforuj cym obiegi składników mineralnych w okre lonych zakresach ilo ciowych. Jednak nawet ich niewielkie nadmiary podlegaj wymywaniu z wodami opadowymi w gł b gleby [KOWALKOWSKI i in. 1999; BIELI SKA,DOM AŁ 2008].
W glebie pochodz cej z poletek bez drzew, zawarto mineralnych form azotu (N-NH4+ i N-NO3-) była około 2-3-krotnie mniejsza ni w uprawie regeneracyjnej sosny (tab. 1). Mogło to by efektem intensywnego pobierania N mineralnego przez rozłogowe korzenie zwartej darni trzcinnika piaskowego na poletkach niezalesionych, a tak e wymywania przez kwa ne wody opadowe w okresie jesie -zima-wiosna.
Gleba poletek nawo onych cechowała si istotnie mniejsz zawarto ci N-NH4+ i N-NO3- ni gleba nienawo ona (tab. 1). Wprowadzenie wapna do słabo zbuforowanych gleb spowodowało niew tpliwie zwi kszenie mo liwo ci ulatniania si NH3 z soli amonowych, znajduj cych si w roztworze glebowym. Nasilenie tego procesu w okresach suchych i ciepłych obserwowali KOWALKOWSKI i in. [1999]. Stwierdzono dominacj amonowej formy azotu, szczególnie wyra n w glebach zwapnowanych.
Według KREUTZERA [1995] wymywanie azotanów (V) z gleb wapnowanych jest wi ksze ni azotu amonowego. Znacz cym czynnikiem decyduj cym o relacjach N-NH4+ i N-NO3- w badanych glebach był odczyn. Silne zakwaszenie gleb (tab. 1) mogło przyczyni si do spowolnienia tempa procesów mikrobiologicznego utleniania jonów amonowych. Nale y podkre li , e azotany (V) s znacznie bardziej nara one na straty
Według KREUTZERA [1995] wymywanie azotanów (V) z gleb wapnowanych jest wi ksze ni azotu amonowego. Znacz cym czynnikiem decyduj cym o relacjach N-NH4+ i N-NO3- w badanych glebach był odczyn. Silne zakwaszenie gleb (tab. 1) mogło przyczyni si do spowolnienia tempa procesów mikrobiologicznego utleniania jonów amonowych. Nale y podkre li , e azotany (V) s znacznie bardziej nara one na straty