ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XXXVII, NR 2—3, S. 187—194, WARSZAWA 1986
MARIA FLIS-BUJAK , RYSZARD TURSKI, STANISŁAW. BARAN
w p ł y w o s a d u Śc i e k o w e g o n a p r z e m i a n y z w i ą z k ó w PRÓCH NICZN YCH W BIELIC O W EJ G LEBIE P IA SK O W E J
\
Instytut Gleboznawstwa, Chemii Rolnej i M ikrobiologii AR w Lublinie
W pływ dodaw anych odpadów n a w łaściw ości gleb jest ciągle niedo stateczn ie poznany, a w iększość p rac z tego zak resu dotyczy głów nie zm ian w składzie m in eraln y m . W n ie k tó ry ch ty lk o p racach spotkać m oż n a in fo rm ację o dodatn im ich oddziaływ aniu n a zaw artość m a te rii o rga
nicznej [1, 2]. P o znanie zm ian ilościow ych i jakościow ych m ate rii orga
nicznej gleb wobec coraz liczniejszych zaleceń rolniczego w y k o rzy stan ia osadów ściekow ych jest zagadnieniem niezw ykle isto tn y m . S tą d w n i niejszy m opracow aniu skoncentro w ano się n a próbie analizy do d atk u zie m istego osadu ściekowego n a m ate rię organiczną gleby piaszczystej. Przeprow adzono m iędzy inn y m i analizę frak cjo no w aną próchnicy, gdyż w iele b ad a ń w sk azu je n a zm ienność jej w zależności od ty p u gleby, spo sobu użytk ow an ia, jak rów nież naw ożenia organicznego. N ad jakościo w ym i zm ianam i m ate rii organicznej pod w pływ em dodanego osadu zw ró cono szczególną uw agę na n a jb a rd zie j ak ty w n e łatw o rozpuszczalne f ra k
cje w yd zielane jednorazow o — N a4P20 7, NaOH, H2S 0 4. N ależy p o d k reś
lić, że m ają one duże znaczenie jako źródło składników pokarm o w ych d la ro ślin oraz jako pożyw ka dla drob n o ustrojów , d ecyd ująca o ich a k tyw ności w glebie.
MATERIAŁ DOŚWIADCZALNY i' METODYKA BADAŃ
A nalizę zw iązków próch n iczny ch przeprow adzono w p ró b kach p o b ra n y ch z dośw iadczenia poletkow ego założonego n a glebie bielicoziem nej o składzie m echanicznym p iask u luźnego (pH w KC1 — 4,2).
Na 0,5-arow e pow ierzchnie, będące n ieu ży tk am i, dodano osad ścieko w y z przem y sło w o -m iejsk iej oczyszczalni ścieków w P ruszkow ie. Z iem i s ty osad ściekow y o zaw artości 48% m ate rii organicznej zastosow ano w dw óch blokach w n a stę p u jąc y c h kom binacjach:
0 — bez osadu (kontrola) 300 — t s.m. o sadu/ha
188 M. Flis-Bujak i in.
100 — t s.m. osadu/ha
200 — t s.m. o sadu/ha
750 — t s.m. osadu/ha
1000 — t s.m. osadu/ha
Osad w ym ieszano z w a rstw ą gleby do głębokości 30 cm za pom ocą p łu - gofrezarki. Na ta k p rzy g o to w an ych p o letk ach n a jed n y m bloku rozpo częto u p raw ę ro ślin polow ych: zbóż, ziem niaków , m archw i, a n a d ru g im m ieszanki tra w p astew nych.
Do b ad ań pobrano po sprzęcie ro ślin u p raw n y c h pró b k i gleb z głębo kości 0— 25 cm w I, III i V ro k u dośw iadczenia. F rak cjon ow an ie zw iąz ków próchnicznych przeprow adzono w edług schem atu S k ł o d o w s k i e
g o [6]. P o w ietrzn e suche p ró b k i glebow e ta rto i przesiano przez sito o
w y m iarach oczek 0,5 m m , a n astęp n ie poddano trzem k o lejn y m e k s tra k
cjom : А, В i C. W e k stra k c ji A stosow ano 0,1 M N a4P20 7 + 7,5% NaoSO^
odczyn doprow adzono do pH 7 p rzez dodanie H2SO4; e k stra k c ja В — 0,1
M N a4P20 7, e k stra k c ja С — 0,1 M NaOH.
D odatkow o, w celu c h a ra k te ry s ty k i m a te rii organicznej gleby, w y dzielono łatw o rozpuszczalne fra k c je przez zastosow anie jed n o k ro tn ej
e k stra k cji 0,1 M NaOH i 0,05 M H 2 S O 4 [3, 4]. O ddzielne odw ażki g leby
zalew ano w ym ienionym i ro ztw o ram i e k stra h u ją c y m i w stosun k u 1:20,
pozostaw iono na 20— 24 godziny, sączono i oznaczono zaw artość w ęgla. W o trzy m an y ch e k stra k ta c h zaw artość С ogółem, podobnie jak w glebie, oznaczono m etodą T iu rin a.
O g ó l n a z a w a r t o ś ć w ę g l a o r g a n i c z n e g o (rye. 1).
W prow adzenie do g leby osadu spow odow ało w m iarę zw iększania jego daw ek w zrost zaw artości С ogółem. U jaw nion y p rz y ro st w ęgla w I ro k u b adań u trz y m u je się z n iew ielk im i w ah an iam i w III i V ro k u dośw iad czenia. Ilość С ogółem n a kom binacjach z daw k ą 700— 1000 t s.m. osa d u /h a jest w sto su nk u do k o n tro li około 3— 4 -k ro tn ie większa. Na p o le t kach bez stosow ania osadu zaw artość w ęgla w ynosi około 0,5%, a z d a w
ką 1000 t s.m ./ha około 2% .
W y d z i e l o n e f r a k c j e p r ó c h n i c z n e (ryc. 2). E к s t r a k -
с j a A — 0 , 1 M Na*P207 o pH 7. W składzie zw iązków próch niczny ch
g leby om aw ianego dośw iadczenia o bserw u je się spadek udziału fra k c ji w yd zielan ej 0,1 M t Na4P207 o pH 7. Z ary so w u je się na ogęł zależność od w ro tn ie p ro p o rcjo n aln a m iędzy w ielkością zastosow anej m asy osadu a zaw artością zw iązków próchnicznych, u w a ln ian y ch w w y nik u I e k s tra k cji. N ajm n iejszą ilość zw iązków pró ch n iczny ch n a jb a rd zie j ru ch liw y c h stw ierdzono n a obu u ż y tk a c h w k o m b in acji 1000 t s.m. osadu/ha. Na po letk a ch k o n tro ln y ch zaw artość om aw ianych połączeń w aha się w g ra n i
cach 20— 26% C, a w p rzy p a d k u najw yższej daw k i stanow i około 6—8% C .
OMÓWIENIE WYNIKÓW
W pływ osadu ściekowego na związki próchniczne 189
Rye. 1. Zawartość С w glebie użyźnianej osadem ściekow ym Fig. 1. С content in soil fertilized w ith sew age sludge
E k s t r a k c j a В — 0,1 M N a4P20 7. Na udział w składzie p ró ch
nicy zw iązków u w a ln ia n y c h w w y n ik u II e k stra k cji zaznaczył się ok reś lony w pływ daw ki osadu. Znaczący spadek w ydzielonej fra k c ji u jaw n ił się p rzy daw kach w yższych od 300 t s.m. osadu/ha. Na p o letkach k o n tro l n y ch w ydzielone zw iązki, jako luźno połączone z m in e raln ą fazą gleby,, stano w ią średnio około 10%. W p rzy p a d k u kom binacji 500— 1000 t s.m. o sad u/h a o b serw u je się ich spadek do około 3— 4'% C.
E k s t r a k c j a С — 0,1 M NaOH. O ddziaływ anie daw ek osadu ściekow ego nie d aje określonego k ieru n k u zm ian w ilości fra k c ji w ydzie lonej 0,1 M NaOH (zw iązki p róchniczne silniej zw iązane z m in e raln ą fa zą gleby). W w iększości przy p ad k ó w stw ierd za się na po letk ach naw o żonych osadem spadek om aw ianej fra k c ji w sto su n k u do ilości w próbce k o n tro ln e j, p rz y jednoczesnym b rak u k o relacji z w ielkością daw ki osa du.
P o z o s t a ł o ś ć p o e k s t r a k c j i . Pod w pływ em zw iększają cych się daw ek osadu ściekow ego w idoczny jest w składzie pró ch n icy an alizow an ej gleby w zrost su b sta n c ji nie uleg ający ch ek strak cji. W y raź n y w zro st zw iązków , k tó re pozostają nie rozpuszczone po p rzep ro w ad ze n iu trzech ko lejn y ch e k stra k cji, zaznacza się począw szy od daw ki 300 t s.m. osadu/ha. Pozostałość po e k stra k c ji stanow i na p o letk u kon tro ln y m poniżej 50% C, n a to m ia st w kom binacjach 1000 t s.m. osadu/ha p rzy p ad a około 80% С ogółem.
U ogólniając n ależy podkreślić, że p rzed staw ione w składzie zw iązków próch niczn ych zm iany u działu w ydzielonych fra k c ji u trz y m u ją się z n ie w ielk im i w ah an iam i na obu u ż y tk a c h w I, III i V ro k u dośw iadczenia.
Rye. 2. Udział frakcji próchnicznych w glebie użyźnionej osadem ściekowym Fig. 2. Share of humus fractions in soil fertilized with sew age sludge
190 iM. Flis-Bujak i in.
ŁATWO ROZPUSZCZALNE FRAKCJE MATERII ORGANICZJMEJ
WYDZIELANE PODCZAS JEDNOKROTNEJ EKSTRAKCJI 0,1 M JNaOH I 0,05 M HjSO* (RY1C. 3)
Na udział fra k c ji w ydzielon y ch 0,1 M NaO H w ogólnej ilości С zde cydow anie w p ły n ęły zastosow ane d aw k i osadu ściekow ego. P rz e ja w ia się
E k s tr a k c ja 0,1 M N aO H — E x tra c tio n w ith 0;1 M N aO H
t s. m. / h a - t o f d. m ./iia t s. m. / h o - i o f ć. m ./h a E k s tra k c ja 0,05 M H 2 S0i+ — E x tra c tio n w ith 0,05 M H2 SOy.
t s . m . / h a - i o f d . m . / h a i s . m. / h a —i of d. m. / ha
Ryc. 3. Zawartość ruchomych frakcji substancji organicznych w glebie użyźnionej osadem ściekow ym
Fig. 3. Content of m obile fractions of organie m atter in soil fertilized w ith sewa ge sludge
W pływ osadu ściekow ego na zw iązki próchniczne 191
to już niezn aczn ym zm niejszen iem p rzy daw kach 50 i 100 t s.m ./ha i w y
raźn iejszy m w k o m bin acji 200 t s.m ./ha oraz dalszym n ie re g u la rn y m
spadkiem w m iarę w zro stu daw ki osadu. P o ró w n u ją c ilość opisyw anej fra k c ji n a kontroli, tj. około 32— 37%, to w w a ria n ta c h 1000 t s.m ./ha stanow i ona około 10— 14% С ogółem.
O ddziaływ anie osadu ściekow ego na zaw artość fra k c ji w ydzielonych
0,05 M H2S 04 uw idoczniona jest u trz y m u ją c y m się spadkiem począw szy
od daw ki 500 t s.m ./ha. P rz e ja w ia się to zm niejszeniem do około 2% w
ko m bin acjach 1000 t s.m ./ha, gdy n a p oletk ach bez stosow ania osadu na
analizow aną fra k c ję p rzy p ad a około 9% С ogółem.
W po dsum ow aniu przem ian ru ch o m y ch fra k c ji m a te rii organicznej n ależy podkreślić, że przed staw io n a d y n am ik a u trz y m u je się podobnie n a obu u ż y tk a c h w I, III i V ro k u dośw iadczenia.
PODSUMOWANIE
U zyskane w y n ik i b adań w skazują, że istn ieje zależność pom iędzy za w arto ścią i składem m a te rii organicznej g leby piaszczystej a zastosow a n y m i daw kam i osadu.
W prow adzenie osadu ściekow ego do gleby w płynęło n a u trz y m u ją c y się p rzy ro st С ogółem k o relu jąc y z w ielkością daw ki.
W okresie dośw iadczenia p rzem ian a m a te rii organicznej użyźnian ej gleby pow iązana jest ze w zrostem d aw ki osadu i w y raża się spad kiem
łatw o rozpuszczalnych fra k c ji, tj. w y d zielan y ch 0,1 M N a4P207 o pH 7,
0,1 M NaOH, 0,05 M H2S 0 4. Z n am ienn y spadek fo rm łatw o rozpuszczal
n y ch w odniesieniu do k o n tro li św iadczyć może o p o w staw aniu trw a ły c h zw iązków organicznych w w a ru n k a c h zm iany odczynu (pH p rzy n a jw y ż
szych d aw kach naw ozow ych w zrosło do 6,6 w KC1).
Z uw agi na b ra k w b ad an ej glebie części koloidalnych nie m ogą się tw orzyć w ty m poziom ie k om p leksy próchniczno-ilaste. N ajb ard ziej ru c h liw e zw iązki p róchniczne u w a ln ia jąc e się p rz y jed n o k ro tn ej e k stra k c ji u le g a ją n ajp raw d opo d obn iej p rzy w yższym pH strącan iu , głów nie pod w pływ em kationów Ca (15,8% CaO w osadzie). Znaczący spadek łatw o rozpuszczalnych fra k c ji m ate rii organicznej m ożna tłum aczyć tak że zm niejszen iem akty w n o ści biologicznej gleby sk u tk ie m w prow adzonej bardzo dużej m asy osàdu.
U zyskane w y n ik i b a d a ń dopuszczają m ożliwość w y k o rzy stan ia ziem i sty ch osadów ściekow ych jako su b sta n c ji użyźniających, głów nie dla gleb słabej jakości oraz zdegrad o w an y ch obszarów bezglebow ych. Ilość osadu w p ły w ająca zdecydow anie na p rze m ia n y m ate rii organicznej oraz w zrost plo n u u p raw ia n y c h ro ślin (ryc. 4 i 5) w aha się w g ran icach 200— — 500 t s.m ./ha. O drębn y m zagadnieniem staje się p rob lem w niesienia do g leb y z osadam i m eta li ciężkich, ja k rów nież ich oddziaływ ania na ja kość plo nu [5, 7].
192 M. Flis-Bujak i in.
D awka o s a d u -S lu d g e ra ta
Ryc. 4. Plony siana z gleby piaszczystej użyźnionej osadem ściekowym z oczysz czalni pruszkowskiej
Fig. 4. Hay yields from sandy soil fertilized w ith sew age sludge from the sewage treatm ent plant at FJruszków
D aw ka osadu— Sludge ra te
Rye* 5. Plony ziem niaków z gleby piaszczystej użyźnionej osadem ściekow ym z oczyszczalni pruszkowskiej
Fig. 5. Potato yield from sandy soil fertilized w ith sew age sludge from the sew age treatm ent plant at Pruszków
W pływ osadu ściekowego na zw iązki próchniczne 193
N a zakończenie n ależy p odkreślić, że w b ad aniach podobnego ty p u jakość m a te rii organicznej m ożna najpraw d o podobniej ch arak tery zow ać przez zastosow anie je d n o k ro tn ej e k stra k cji: .0,1 M N a ^ O y o pH 7, 0,1 M NaOH. Dzięki jednorazow ej e k stra k cji n a stę p u je w ydzielenie ruchom ych fra k c ji m a te rii organicznej gleby z zachow aniem w nien aru szo n y m s ta n ie b ard ziej trw a ły c h połączeń.
LITERATURA
[1] B o c k o J.: Usprawnienie gleb lekkich nawadnianych ściekami w w yniku gro madzenia substancji organicznej. Rocz. Glebozn. 31, 1980, 3/4, 149—154.
[2] K o n e c k a - B e t l e y K., B i a ł k i e w i c z F., C z ę p i ń s k a - K a m i ń s k a D., J a n o w s k a E.: W pływ nawodnienia ściekami komunalnym i na zm iany w łaś ciwości gleb piaszczystych w doświadczeniach leśnych. Rocz. Glebozn. 31, 1980, 2, 151—173.
[3] K o n o n o w a M. M.: Substancje organiczne gleby, ich budowa, w łaściw ości i m etody badań. PWRiL, Warszawa 1968.
[4] M y ś k ó w W., S t ą s i e k S.: W pływ w ieloletniego nawożenia na aktywność biologiczną i substancje organiczne gleby. Sympozjum naukowe nt.: Skutki w ie loletniego stosowania nawozów. Cz. II. 16—17 listopada 1976, Puławy.
[5] R o s z y k E., S t r o j e k Z., R o s z y k S.: Doświadczenia wazonow e nad dzia łaniem osadu ś:iekow cgo z Centralnej Oczyszczalni Si-ieków w Częstochowie. Rocz. Glebozn. 32, 1981, 2, 47—60.
(61 S k ł o d o w s k i P.: Badania chem iczne i fizykochem iczne związków próchnicz nych i ich połączeń z m etalam i w glebach bielicowych wytworzonych w róż nych strefach klim atycznych. Prace nauk. Geodezja, 14, WPW, Warszawa 1974. [71 T u r s k i R., B a r a n S., F i l i p e k Т., К u k i e r U.: M ożliwość wykorzystania
w rolnictwie wybranych osadów ściekowych na przykładzie stężenia m etali cięż kich w roślinach. Rocz. Glebozn. 31, 1980, 3/4, 193—200.
М . Ф Л И С -Б У Я К , Р. Т У Р С К И , С. Б А Р А Н ВЛИЯНИЕ ОСЕДКА СТОЧНЫХ ВОД НА ИЗМЕНЕНИЯ ГУМУСОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПЕСЧАНЫХ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ Институт почвоведения, агрохимии и микробиологии Сельскохозяйственной академии в Люблине Р езю м е В соответствующем опыте исследовали влияние осадка сточных вод вносимого в дозах 50, 100, 200, 300, 500 и 1000 т сухого вещества на гектар, на содержание органической массы в песчаной почве. Проводили фракционированный анализ гумуса и подвижных форм орга нической материи образующихся в процессе экстрагирования 0,1 М Na4P20 с pH 7, 0,1 М NaOH и 0,05 М H2S 0 4. Образцы почвы отбирали из глубины 0-25 см в году постановки опыта и после уборки возделываемых культур в 3-ем и 5-ом году опыта. Доза осалка сточ ных вод оказывающа наиболее сильное влияние на обмен органическим соедиыени в почве и приводящая к прибавкам урожая составляет 300-500 т на гектар. Внесение осалка сточных 1 3
194 (M. Flis-B ujak i in. вод способствовало повышению углерода в зависимости от величины примененной дозы осалка. Обмен органических соединений в удобренной почве показывал тесную связь с ве личиной доз осадка сточных вод, что проявлялось в снижении содержания легко раств ори- мых форм. Количество внесенного осадка оказывает обратно пропорциональное влияние на количество соединений изолированных путем экстракции 0,1 М Na4P20 с pH 7, 0,1 NaOH и 0,05 М H2S 0 4.
М. FLIS-BUJAK, R. TURSKI, S. BARAN
T H E E F F E C T O F S E W A G E S L U D G E O N T H E C H A N G E S O F H U M U S * C O M P O U N D S I N i S A N D Y P O D Z O L I C S O I L S
Departm ent of Soil Science, Agricultural Chemistry and Microbiology, Agricultural U niversity of Lublin
S u m m a r y
The aim of the respective experim ent was to determ ine the effect of the se w age sludge application on the organic m atter of sandy soils. The applied rates of sludge amounted to 50, 100, 200, 300, 500 and 100Q t of dry m atter per hectare. The analysis of fractional composition of humus and of the most m obile forms of orga nic m atter occurring in the process of extraction w ith 0.1 M Na4P20 7, pH 7, 0.1 M NaOH, 0.05 M H2S 0 4, was used as a basis of the experim ent. The soil samples w e re taken from the depth of 0.25 cm in they year of the establishm ent of the exp eri m ent as w ell as .kfter the harvest of crops in the 3rd and 5th year of the exp eri m ent. The sludge rate, w hich affects most strongly the exchange of organic sub stances of soil and leads to an 'increase of the yields of cultivated crops varies from 300 to 500 t of dry m atter per hectare. The sludge application led to an in crease of the carbon content in accordance w ith m agnitude of the rate applied., The exchange of organic substances in the soils fertilized is closely connected w ith in creasing rates of sludge and m anifests itself in a decrease of readily solublei forms. The amount of the sludge applied affects inversely proportionaly the amount of compounds extracted w ith 0.1 M Na4P 20 7 of pH V, 0.1 M NaOH and 0.05 M H2S 0 4.
Doc. d r hab. Maria Flis-Bujak, In stytu t G leboznaw stw a, Chem ii R olnej i M ikrobiologii AR
