Zawartość CO2 w powietrzu glebowym w warunkach stosowania kompostów wytworzonych z produktów ubocznych gospodarki rybackiej

46 ZBIGNIEW MAZUR, MAJA RADZIEMSKA, JERZY JEZNACH

http://versitaopen.com/ssa oraz http://versita.com.ssa ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE – SOIL SCIENCE ANNUAL

Vol. 63 No 4/2012: 46–49

WSTÊP

Powietrze glebowe jest sk³adnikiem utworów gle-bowych i charakteryzuje siê du¿¹ dynamik¹ zmian iloœciowych. Znacz¹cy wp³yw na jego zawartoœæ i sk³ad maj¹ nawozy naturalne i organiczne ulegaj¹-ce mineralizacji w glebie [Wiœniewska, Kalembasa 2009; Diatta i in. 1993; Domañski 2003]. Nawozami organicznymi mog¹ byæ równie¿ komposty wytwo-rzone z odpadów pochodzenia zwierzêcego [Piotrow-ska-Cyplik i in. 2009]. Substratem do produkcji tego typu kompostów mog¹ byæ produkty pochodz¹ce z gospodarki rybackiej, tj. œniête ryby, produkty po-wsta³e w wyniku m.in. przetwórstwa na cele kon-sumpcyjne, jak i ma³ocenne gatunki ryb jeziorowych od³awiane w celu ograniczenia procesu eutrofizacji wód [Holbek, Egan 1992].

WskaŸnikiem tempa mineralizacji materii orga-nicznej w glebie jest stê¿enie CO₂ w powietrzu gle-bowym. Badania zawartoœci ditlenku wêgla w powie-trzu glebowym w warunkach polowych, w zale¿no-œci od rodzaju nawo¿enia, prowadzili S¹dej i Mazur [2000] oraz Mazur [2009]. Celem podjêtych badañ

by³o porównanie intensywnoœci przemian materii or-ganicznej wyra¿onej zawartoœci¹ CO₂ w glebie na-wo¿onej kompostami z produktów ubocznych gospo-darki rybackiej i mocznikiem z upraw¹ rzodkiewki i sa³aty w doœwiadczeniu wazonowym.

MATERIA£ I METODY

Do produkcji kompostów wykorzystano drobne ryby karpiowate od³owione w Jeziorze Kortowskim (Olsztyn). Kompostowano je z dodatkiem ró¿nych komponentów (tab. 1), które ró¿nicowa³y zawartoœæ azotu i potasu w kompostach z trocinami i wêgla or-ganicznego w kompostach z kor¹ sosnow¹.

Celem okreœlenia szybkoœci przemian materii or-ganicznej okreœlonej zawartoœci¹ ditlenku wêgla w powietrzu glebowym przeprowadzono wegetacyj-ne doœwiadczenie wazonowe w sta³ej temperaturze 22°C±2°C. U¿yto wazonów z PVC, które nape³nio-no 5 kilogramami gleby uprzednio wymieszanej z kom-postami. Glebê o sk³adzie granulometrycznym 86,6% piasku (2,0–0,05 mm), 11,2% py³u (0,05–0,002 mm) i 2,2% i³u (<0,002 mm) pobrano z warstwy ornej pola ZBIGNIEW MAZUR1_{, MAJA RADZIEMSKA}2_{, JERZY JEZNACH}2

1_{Katedra Chemii Œrodowiska, Uniwersytet Warmiñsko-Mazurski w Olsztynie} 2_{Katedra Kszta³towania Œrodowiska, Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie}

ZAWARTOή CO

W POWIETRZU GLEBOWYM W WARUNKACH

STOSOWANIA KOMPOSTÓW WYTWORZONYCH

Z PRODUKTÓW UBOCZNYCH GOSPODARKI RYBACKIEJ

CO

CONTENT IN SOIL AIR UPON APPLICATION OF COMPOSTS

FORMED FROM FISH INDUSTRY BY-PRODUCTS

Abstract: The work presents the results of carbon dioxide measurements in soil air in a pot experiment during the vegetation of

radish and lettuce, fertilized with fish composts along with additional mineral fertilization. In comparison to the CO2 content in the control group, fertilization with the compost resulted in a 0.10% average increase of this chemical compoundin the group lacking mineral fertilization, and 0.12% in the group fertilized with minerals during radish vegetation. The increase in the CO2 content of the after-crop (lettuce) was 0.17% and 0.11% (vol. %), respectively.

S³owa kluczowe: nawo¿enie, ditlenek wêgla, powietrze glebowe Key words: fertilization, carbon dioxide, soil air

DOI 10.2478/v10239-012-0042-z

47 ZAWARTOŒÆ CO2 W POWIETRZU GLEBOWYM W WARUNKACH STOSOWANIA KOMPOSTÓW ...

uprawnego. Zawartoœæ wêgla organicznego i azotu ogól-nego wynosi³a: Corg 10,9 g×kg–1 _{i Nog 0,54 g×kg}–1_.

Doœwiadczenie obejmowa³o dwie serie, ka¿da w trzech powtórzeniach. W pierwszej serii aplikowa-no komposty w iloœci odpowiadaj¹cej 1 g N kom-postu na wazon, w drugiej zastosowano dodatkowo 0,5 g N-min. w postaci mocznika.

Roœlin¹ testow¹ by³a rzodkiewka odmiany Rowa (wysiew 21.02 2011, zbiór 04.04.2011), a nastêpcz¹ sa³ata mas³owa odmiany Dobra (wysiew 08.04 2011, zbiór 27.05.2011). W celu pomiaru ditlenku wêgla w powietrzu glebowym umieszczono w wazonach rur-ki z PCV z otworami w dolnej czêœci. Rurrur-ki zabez-pieczono przed dostêpem powietrza atmosferyczne-go. Objêtoœæ nagromadzonego powietrza glebowego wynosi³a ok. 53 cm3_{. Pomiary stê¿enia ditlenku} wê-gla (w % obj.) wykonywano miernikiem typu 2060-PA Air Tech., œrednio co 6 dni. Czas pomiaru CO₂ z jed-nej rurki wynosi³ 10 s.

WYNIKI I DYSKUSJA

Zmiany zawartoœci ditlenku wêgla w powietrzu glebowym w czasie wegetacji rzodkiewki ilustruj¹ dane liczbowe tabeli 2. W ci¹gu 29 dni po wscho-dach roœlin zawartoœæ CO₂ w glebie, w serii bez na-wo¿enia N-min. obni¿y³a siê z 0,97% do 0,17% obj., tj o 82,5%, natomiast w glebie z nawo¿eniem mine-ralnym z 0,69% do 0,15% obj., tj o 78,3%.

Nawo¿enie N-min. wp³ywa³o na ograniczenie kon-centracji CO₂, szczególnie w terminie pierwszego pomiaru, co mo¿e wi¹zaæ siê z rozwojem mikroorga-nizmów [Diatta 1993]. Tego ograniczaj¹cego dzia³a-nia N-min. nie stwierdzono w trzecim i czwartym ter-minie pomiaru zawartoœci CO₂. Stosunek minimal-nej do maksymalminimal-nej zawartoœci CO₂ kszta³towa³ siê œrednio jak 1:1,73 w serii bez N-min. i 1:2,10 w serii z N-min. Zawartoœæ ditlenku wêgla w powietrzu

gle-bowym by³a ujemnie wysoko skorelowana z kolej-nymi terminami pomiarów.

Pod wp³ywem nawo¿enia kompostami w czasie wegetacji rzodkiewki wzrost zawartoœci CO₂ w po-wietrzu glebowym by³ stosunkowo ma³y, gdy¿ wy-nosi³ 0,08–0,14%, œrednio 0,10% w serii bez N-min. oraz 0,04–0,19%, œrednio 0,12% obj. w serii z N-min. (tab. 3).

Zawartoœæ CO₂ w powietrzu glebowym zale¿a³a od rodzaju kompostu i dodatkowego nawo¿enia mi-neralnego [Domañski 2003], a jej wahania od wil-gotnoœci gleby [S¹dej, Mazur 2000].

Dodatek wêgla brunatnego spowodowa³ istotny spadek zawartoœci CO₂ w glebie z kompostem z tro-cinami w serii bez N-min. W serii z N-min. dodatek tego komponentu spowodowa³ istotny wzrost

zawar-TABELA 1. Ca³kowita zawartoœæ makrosk³adników w kompostach TABLE 1. Total content of microelements in composts

j a z d o R u t s o p m o k t s o p m o c f o d n i K u t s o p m o k d a ³ k S t s o p m o c f o t n e t n o C Zawatroœæ g× gk 1 –_{, .sm. Contenting× gk} –1_,d.m. N P K Mg Corg 1 t s o p m o K 1 t s o p m o C 2 t s o p m o K 2 t s o p m o C 3 t s o p m o K 3 t s o p m o C 4 t s o p m o K 4 t s o p m o C 5 t s o p m o K 5 t s o p m o C 6 t s o p m o K 6 t s o p m o C n i c o rt % 0 2 + y b y r % 0 8 t s u d w a s % 0 2 + h si f % 0 8 y m o ³ s % 0 2 + y b y r % 0 8 w a rt s % 0 2 + h si f % 0 8 y r o k % 0 2 + y b y r % 0 8 k r a b % 0 2 + h si f % 0 8 o g e n t a n u r b al g ê w % 1 + n i c o rt % 7 , 9 1 + y b y r % 3 , 9 7 l a o c n w o r b % 1 + t s u d w a s % 7 , 9 1 + h si f % 3 , 9 7 o g e n t a n u r b al i g ê w % 1 + y m o ³ s % 7 , 9 1 + y b y r % 3 , 9 7 l a o c n w o r b % 1 + w a rt s % 7 , 9 1 + h si f % 3 , 9 7 o g e n t a n u r b al g ê w % 1 + y r o k % 7 , 9 1 + y b y r % 3 , 9 7 l a o c n w o r b % 1 + k r a b % 7 , 9 1 + h si f % 3 , 9 7 2 , 9 1 , 2 1 5 , 1 1 9 , 9 6 , 2 1 2 , 2 1 6 , 2 6 , 2 4 , 2 5 , 2 5 , 2 5 , 2 1 , 3 7 , 3 8 , 3 2 , 3 0 , 4 0 , 4 6 , 0 6 , 0 7 , 0 6 , 0 6 , 0 6 , 0 7 , 5 2 4 6 , 8 1 4 8 , 2 8 3 4 , 3 1 4 7 , 8 2 4 0 , 0 7 3 u r ai m o p a t a D f o e t a D t n e m e r u s a e m . n i m -N z e b h c a t k ei b o W . n i m -N t u o h ti w st c e j b o n I WInoobbjeeicktstacwhtihzNN--mmiinn.. o i n d e r œ e g a r a v a min-.max. aœvreadrangioe min-.max. 2 0 . 8 2 – I 3 0 . 4 – II 3 0 . 1 1 – II I 3 0 . 7 1 – V I 3 0 . 2 2 – V 3 0 . 8 2 – I V 7 9 , 0 8 5 , 0 6 1 , 0 4 1 , 0 5 1 , 0 7 1 , 0 9 1 , 1 – 9 6 , 0 7 6 , 0 – 7 4 , 0 3 2 , 0 – 0 1 , 0 7 1 , 0 – 8 0 , 0 9 1 , 0 – 1 1 , 0 5 2 , 0 – 5 1 , 0 9 6 , 0 4 5 , 0 6 1 , 0 5 1 , 0 2 1 , 0 5 1 , 0 0 9 , 0 – 8 2 , 0 1 6 , 0 – 5 3 , 0 8 2 , 0 – 0 1 , 0 5 2 , 0 – 7 1 , 0 5 1 , 0 – 1 1 , 0 7 1 , 0 – 5 1 , 0 o i n d e r Œ e g a r a v A 0,36* 0,26–0,45 0,30* 0,19–0,40 k i n n y z c ³ ó p s W r ij c al e r o k n o it al e rr o C t n ei ci ff e o c 3 8 , 0 - -0,86

TABELA 2. Zmiany zawartoœci CO2 (% obj.) w powietrzu gle-bowym w czasie wegetacji rzodkiewki

TABLE 2. Changes of content CO2 (%) in soil air during growth of radish

Objaœnienie – Explanation: * ró¿nice istotne przy p<0,05, * significant differences at p <0,05.

48 ZBIGNIEW MAZUR, MAJA RADZIEMSKA, JERZY JEZNACH

toœci CO₂ w glebie z tym kompostem i spadek zawar-toœci CO₂ w obiektach nawo¿onych kompostami ze s³om¹ i kor¹. Stosunek wartoœci minimalnej do mak-symalnej wynosi³ jak 1:8,1 w serii bez N-min. oraz 1:4,8 w serii z N-min.

W tabeli 4 zamieszczono dane liczbowe obrazu-j¹ce zawartoœæ ditlenku wêgla w powietrzu glebowym w czasie 41 dni wegetacji sa³aty. Œrednia zawartoœæ CO₂ w obu seriach doœwiadczenia wynosi³a po 0,55% objêtoœci. Ró¿ny by³ jednak spadek zawartoœci CO₂ z 1,48 do 0,20% w serii bez N-min. oraz z 1,37 do 0,22% w serii z N-min. W wartoœciach relatywnych odpowiada to odpowiednio 13,5 i 16% w stosunku do wartoœci pocz¹tkowych. Na pocz¹tkow¹ wysok¹ zawartoœæ CO₂ prawdopodobnie wp³yw mia³ szybki wzrost korzeni sa³aty [Cheng, Coleman 1990; Dormar 1990].

Stosunek miêdzy minimaln¹ a maksymaln¹ zawar-toœci¹ CO₂ bez N-min. wynosi jak 1:1,62, a w glebie z N-min. jak 1:2,05. Oznacza to, ¿e zakres wahañ za-wartoœci CO₂ by³ wiêkszy w serii z N-min. Podobnie jak w doœwiadczeniu z rzodkiewk¹ stwierdzono wy-sok¹ ujemn¹ korelacjê zawartoœci ditlenku wêgla z terminami pomiarów.

Wp³yw nawo¿enia kompostem na zawartoœæ CO₂ w powietrzu glebowym (œrednie ze wszystkich po-miarów) w czasie wegetacji sa³aty ilustruj¹ dane

ta-ei n e ¿ o w a N g n i zi li tr e F WBeztihNou-tmNin-.min. ZWNtih-mNi-nm.in. o i n d e r œ e g a r a v a min-.max. aœvraedrangioe min-.max al o rt n o K l o rt n o C 1 t s o p m o K 1 t s o p m o C 2 t s o p m o K 2 t s o p m o C 3 t s o p m o K 3 t s o p m o C 4 t s o p m o K 4 t s o p m o C 5 t s o p m o K 5 t s o p m o C 6 t s o p m o K 6 t s o p m o C 7 2 , 0 1 4 , 0 7 3 , 0 6 3 , 0 5 3 , 0 0 4 , 0 5 3 , 0 9 6 , 0 – 1 1 , 0 4 0 , 1 – 4 1 , 0 3 9 , 0 – 0 1 , 0 6 9 , 0 – 1 1 , 0 8 0 , 1 – 3 1 , 0 9 1 , 1 – 4 1 , 0 2 9 , 0 – 3 1 , 0 0 2 , 0 4 2 , 0 9 3 , 0 5 3 , 0 2 3 , 0 2 3 , 0 1 3 , 0 2 2 , 0 – 0 1 , 0 8 4 , 0 – 2 1 , 0 0 9 , 0 – 3 1 , 0 9 7 , 0 – 1 1 , 0 5 7 , 0 – 2 1 , 0 6 8 , 0 – 2 1 , 0 0 8 , 0 – 1 1 , 0 o i n d e r Œ e g a r a v A 0,36* 0,12–0,97 0,30* 0,12–0,69 R I N 0,05 D S L 0,05 2 1 , 0 0,11

TABELA 3. Wp³yw nawo¿enia na zawartoœæ CO2 (% obj.) w powietrzu glebowym z upraw¹ rzodkiewki

TABLE 3. Influence of fertilization on content of CO2 (%) in soil air during growth of radish

Objaœnienie – Explanation: * ró¿nice istotne przy p<0,05, * significant differences at p <0,05.

beli 5. Wzrost zawartoœci ditlenku wêgla wynosi³ od 0,04 do 0,28%, œrednio 0,17% w serii bez N-min. oraz od 0,01 do 0,16%, œrednio 0,09% w serii z N-min. Sto-sunek wartoœci minimalnej do maksymalnej

wy-TABELA 4. Zmiany zawartoœci CO2 (% obj.) w powietrzu gle-bowym w czasie wegetacji sa³aty

TABLE 4. Changes of content CO2 (%) in soil air during growth of lettuce u r ai m o p a t a D f o e t a D t n e m e r u s a e m . n i m -N z e b h c a t k ei b o W .n i m -N t u o h ti w st c e j b o n I WInoobbjeeicksttacwhtihzNN--mmiinn. o i n d e r œ e g a r a v a min-.max. aœvraedrangioe min-.max 4 0 . 5 1 – I 4 0 . 1 2 – II 4 0 . 7 2 – II I 5 0 . 4 – V I 5 0 . 3 1 – V 5 0 . 6 2 – I V 8 4 , 1 2 5 , 0 5 5 , 0 0 3 , 0 9 2 , 0 0 2 , 0 2 1 , 2 – 7 0 , 1 8 5 , 0 – 6 4 , 0 6 8 , 0 – 1 3 , 0 0 4 , 0 – 9 1 , 0 8 4 , 0 – 2 2 , 0 6 2 , 0 – 7 1 , 0 7 3 , 1 3 5 , 0 6 5 , 0 9 3 , 0 3 2 , 0 2 2 , 0 1 8 , 1 – 2 0 , 1 6 6 , 0 – 7 2 , 0 4 8 , 0 – 0 4 , 0 5 4 , 0 – 4 2 , 0 5 5 , 0 – 4 1 , 0 4 2 , 0 – 6 1 , 0 o i n d e r Œ e g a r a v A 0,56* 0,48–0,78 0,55* 0,37–0,76 k i n n y z c ³ ó p s W r ij c al e r o k n o it al e rr o C t n ei ci ff e o c 5 7 , 0 - -0,78

Objaœnienie – Explanation: * ró¿nice istotne przy p<0,05, * significant differences at p <0,05.

TABELA 5. Wp³yw nawo¿enia na zawartoœæ CO2 (% obj.) w powietrzu glebowym z upraw¹ sa³aty

TABLE 5. Influence of fertilization on content of CO2 (%) in soil air during growth of lettuce

ei n e ¿ o w a N g n i zi li tr e F WBeztihNou-tmNin-.min. ZWNtih-mNi-nm.in. o i n d e r œ e g a r a v a min-.max. aœvraedrangioe min-.max al o rt n o K l o rt n o C 1 t s o p m o K 1 t s o p m o C 2 t s o p m o K 2 t s o p m o C 3 t s o p m o K 3 t s o p m o C 4 t s o p m o K 4 t s o p m o C 5 t s o p m o K 5 t s o p m o C 6 t s o p m o K 6 t s o p m o C 1 4 , 0 4 5 , 0 0 6 , 0 3 5 , 0 7 4 , 0 5 6 , 0 9 6 , 0 8 0 , 1 – 8 1 , 0 7 0 , 1 – 2 2 , 0 6 5 , 1 – 0 2 , 0 2 6 , 1 – 9 1 , 0 2 1 , 1 – 0 2 , 0 8 7 , 1 – 3 2 , 0 2 1 , 2 – 7 1 , 0 7 4 , 0 3 5 , 0 9 6 , 0 9 4 , 0 4 5 , 0 6 5 , 0 8 5 , 0 0 4 , 1 – 6 1 , 0 3 1 , 1 – 8 1 , 0 7 1 , 1 – 2 2 , 0 3 3 , 1 – 4 1 , 0 2 0 , 1 – 9 1 , 0 6 3 , 1 – 4 2 , 0 1 8 , 1 – 6 1 , 0 o i n d e r Œ e g a r a v A 0,56* 0,20–1,48 0,55* 0,18–1,37 R I N _0,05 D S L _0,05 0,16 0,15

Objaœnienie – Explanation: * ró¿nice istotne przy p<0,05 * significant differences at p <0,05.

49 ZAWARTOŒÆ CO2 W POWIETRZU GLEBOWYM W WARUNKACH STOSOWANIA KOMPOSTÓW ...

nosi³ 1:7,4 w glebie bez N-min. oraz 1:7,6 w serii z N-min.

Dodatek wêgla brunatnego spowodowa³ istotny spadek zawartoœci CO₂ w glebie z kompostem z tro-cinami i wzrost z kompostem z kor¹ w serii bez N-min. W serii z N-N-min. dodatek tego komponentu spo-wodowa³ istotny wzrost zawartoœci CO₂ w glebie z kompostem z kor¹ i spadek w obiekcie nawo¿onym kompostem ze s³om¹.

WNIOSKI

1. Zawartoœæ ditlenku wêgla w powietrzu glebowym doœwiadczenia wazonowego w czasie wegetacji rzodkiewki i sa³aty zmniejsza³a siê z up³ywem cza-su od wschodów roœlin do ich zbioru.

2. Najbardziej intensywne przemiany materii orga-nicznej wyra¿one zawartoœci¹ CO₂ w powietrzu glebowym zanotowano w pierwszych czterech ty-godniach od wysiewu rzodkiewki w obu seriach doœwiadczenia. W serii bez mocznika zawartoœæ CO₂ zmniejszy³a siê o 1,53 raza w porównaniu z seri¹ z mocznikiem. W przypadku sa³aty zmiany te by³y mniejsze i wynosi³y odpowiednio 1,14 raza. 3. Œrednia zawartoœæ CO₂ w czasie wegetacji sa³aty, jako roœliny nastêpczej, w obu seriach doœwiad-czenia by³a wiêksza ni¿ w czasie wegetacji rzod-kiewki.

4. Stosowanie kompostów zwiêkszy³o œredni¹ zawar-toœæ ditlenku wêgla w stosunku do obiektów kon-trolnych w czasie wegetacji rzodkiewki i sa³aty. Zmiany te by³y wiêksze w serii z mocznikiem w czasie wegetacji rzodkiewki. W czasie wegetacji sa³aty wiêksze zmiany zanotowano w serii bez mocznika.

LITERATURA

CHENG W., COLEMAN D. 1990. Effect of living roots on soil organic matter decomposition. Soil Biol. Biochem. 22, 6: 781– 787.

DIATTA J., GRZEBISZ W., WYRWA P. 1993. Mineralizacja w glebie resztek roœlinnych o zró¿nicowanej zawartoœci azotu.

Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol. 411: 29–36.

DOMAÑSKI G. 2003. The contribution of different sources to the total CO2 emission from soils. Hohenheimer

Bodenkun-dliche hefte 69: 153 pp.

DORMAAR J. 1990. Effect of active roots on decomposition of soil organic materials. Biol Fertil. Soils 10: 121–126. HOLBEK N., EGAN B. 1992. Fisheries by-product a

compo-sting system developed for british Columbia`s fisheries sec-tor. In Proc. Composting Cunsil of Canada, Ottawa, Canada 5-6 November: 55–69.

MAZUR Z. 2009. Effect of farm manure application and NPK fertilization on carbon dioxide concentration in soil air. Ecol.

Chem. Eng. A. 16 (10): 1345–1350.

PIOTROWSKA-CYPLIK A., CYPLIK P., CZARNECKI Z. 2009. Biodegradacja odpadów z przemys³u t³uszczowego metod¹ kompostowania. Infrastruktura i ekologia terenów

wiejskich 6: 171–178.

S¥DEJ W., MAZUR Z. 2000. Zawartoœæ dwutlenku wêgla w powietrzu glebowym w zale¿noœci od rodzaju nawo¿enia.

Folia Univ. Agric. Stetin, Agric. 88: 113–120.

WIŒNIEWSKA B., KALEMBASA D. 2009. Mineralizacja zwi¹z-ków wêgla i azotu podczas rozk³adu materia³ów organicznych w piaszczystym utworze glebowym. Zesz. Probl. Post. Nauk.

Rol. 537: 369–379.

dr in¿. Zbigniew Mazur

Uniwersytet Warmiñsko-Mazurski w Olsztynie Wydzia³ Kszta³towania Œrodowiska i Rolnictwa Katedra Chemii Œrodowiska

Pl. £ódzki 4, 10-727 Olsztyn

e-mail: wolf@uwm.edu.pl