MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WEŁNY MINERALNEJ GRODAN

(1)

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2008 z. 533: 15-19

MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WEŁNY MINERALNEJ GRODAN

DO KSZTAŁTOWANIA WŁAŚCIWOŚCI WODNYCH GLEB I GRUNTÓW

¹

Stanisław Baran

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Wstęp

Woda w środowisku spełnia wielorakie funkcje, w tym decydujące o procesach Ŝyciowych organizmów Ŝywych. Dominującą rolę w kształtowaniu bilansu wodnego w środowisku i zabezpieczeniu wymagań roślin spełnia gleba. Zdolność retencji wodnej gleb jest zróŜnicowana i pozostaje w ścisłej korelacji z ich właściwościami fizykochemicznymi, fizycznymi i chemicznymi. Gleby z dominacją frakcji piasku, zakwaszone i o niskiej zawartości próchnicy charakteryzują się niedostatecznym uwilgotnieniem. Decyduje to o efektach produkcji rolniczej oraz składzie gatunkowym obszarów naturalnych (bioróŜnorodności). W powyŜszym świetle koniecznością staje się dostosowanie sposobu uŜytkowania gleb (przebieg granicy rolno-leśnej), a takŜe kształtowanie właściwości wodnych poprzez realizację odpowiednich zabiegów agromelioracyjnych.

W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki badań nad wykorzystaniem od- padowej wełny mineralnej Grodan z produkcji pod osłonami do kształtowania właściwości wodnych rewitalizowanych utworów bezglebowych.

Materiał i metody

1 Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2007-2010 jako projekt badawczy rozwojowy Nr R12 065 03.

Doświadczenie poletkowe (poletka o powierzchni 5 arów kaŜde) realizowano na zdewastowanym utworze bezglebowym (piasek słabogliniasty), do którego zastosowano jednorazowo w dawkach (200, 400, 800 m³⋅ha^-1) wełnę mineralną Grodan.

Obiekt kontrolny stanowił utwór bezglebowy nawoŜony corocznie NPK w dawkach (kg⋅ha^-1): 80; 40; 60. Na poletkach uprawiano mieszankę traw o składzie gatunkowym:

kostrzewa łąkowa (Festuca pratensis HUDS.) - 41,2%; kostrzewa czerwona (Festuca rubra L. S. STR.) - 19,2%; Ŝycica trwała (Lolium parenne L.) - 14,7%; Ŝycica wielokwiatowa (Lolium multiflorum LAM.) - 12,4%; kupkówka pospolita (Dactylis glo- merata L.) - 6,5%; koniczyna łąkowa (Trifolium pratense L.) - 6%.

(2)

S. Baran 16

Do określenia właściwości wodnych gruntu pobrano w okresie trzech lat próbki, o nienaruszonej budowie, do metalowych cylindrów o pojemności 100 cm³. Próbki gleby w cylindrach zostały doprowadzone do stanu pełnego nasycenia wodą (-0,098 kPa czyli pF 0,0). Następnie wykorzystano je do oznaczenia zawartości wody, w stanie polowego wysycenia gleby wodą przy wartości potencjału w kPa -15,54 (odpowiednio w pF 2,2), w komorach niskociśnieniowych na płytach ceramicznych.

Oznaczenia zawartości wody w glebie w stanach potencjału: -490 kPa (pF 3,7 - punkt całkowitego zahamowania wzrostu roślin) i -1550 kPa (pF 4,2 - punkt trwałego więdnięcia) prowadzono w komorach wysokociśnieniowych, stosując jako membranę celofan o odpowiednich parametrach.

Wyniki oznaczeń właściwości retencyjnych podano w g⋅100 g^-1 - % w/w (masa wody odniesiona do masy gleby wysuszonej w temperaturze 105°C).

Wyniki badań i dyskusja

Utwór bezglebowy charakteryzował się złymi właściwościami wodnymi i sorpcyjnymi, silnym zakwaszeniem, niską zawartością węgla organicznego i azotu, a takŜe przyswajalnych form P i K oraz metali cięŜkich [BARAN i in. 2007].

Badana wełna mineralna Grodan pochodząca z upraw ogrodniczych pod osłonami charakteryzowała się korzystnymi właściwościami sorpcyjnymi, wysoką zdolnością zatrzymywania wody, korzystną zawartością magnezu i wapnia, azotu, fosforu i potasu [BARAN 2001, 2005, 2006; BARAN i in. 2007].

Realizowane sposoby nawoŜenia z wykorzystaniem pouŜytkowej wełny mineralnej Grodan na tle nawoŜenia mineralnego NPK, wykazały zróŜnicowany wpływ na kształtowanie właściwości wodnych utworu bezglebowego.

Bardzo niska wartość polowej pojemności wodnej w utworze bezglebowym uległa istotnej (186-207%) i zróŜnicowanej poprawie pod wpływem wełny mineralnej (tab. 1). Uwzględniając średnią wartość polowej pojemności wodnej, stwierdzone zmiany szeregują sposoby nawoŜenia: wełna + NPK (207%) > wełna (186%) > grunt + NPK (100%).

Tabela 1; Table 1 Polowa pojemność wodna (% w/w) rekultywowanego gruntu (wartości średnie)

Field water capacity (% w/w) of the reclaimed land (mean values)

Sposoby rekultywacji

Reclamation methods

Początek badań Beginning of

study

I rok year I

II rok year II

III rok year III

Grunt rodzimy; Soil before reclamation 6,4

Wapno + NPK (kontrola) Post-flation lime + NPK (control)

15,0 14,1 18,4 17,5

Wapno + wełna; Post-flation lime + mineral wool 29,3 31,8 31,7 28,6 Wapno + wełna + NPK

Post-flation lime + mineral wool + NPK

33,3 34,4 34,9 32,4

W badanym okresie stwierdzono spadek polowej pojemności wodnej w gruncie, z wyjątkiem nawoŜenia NPK, gdzie odnotowano wzrost. Uwzględniając zmiany polowej pojemności wodnej w relacji: początek (100%) - koniec doświadczenia (x), uszeregowanie badanych sposobów nawoŜenia jest następujące: NPK (17%) > wełna (-2%) > wełna + NPK (-3%).

Wysokość dodatku wełny mineralnej (200, 400, 800 m³⋅ha^-1) spowodowała

(3)

MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WEŁNY MINERALNEJ GRODAN... 17 proporcjonalny wzrost wartości polowej pojemności wodnej (%) w gruncie:

• wełna: 126,9 (200): 183,4 (400); 252,8 (800);

• wełna + NPK: 174,1 (200); 197,2 (400); 267,1 (800), intensywniejszy w wariancie z dodatkowym nawoŜeniem mineralnym NPK.

Bardzo niska (4,3%) wartość retencji wody produkcyjnej w gruncie rodzimym, uległa istotnej (189-196%) i zróŜnicowanej poprawie pod wpływem wełny mineralnej (tab. 2). Uwzględniając średnią jej wartość, badane sposoby rekultywacji tworzą szereg:

wełna + NPK (196%) > wełna (189%) > NPK (100%).

Tabela 2; Table 2 Retencja wody produkcyjnej (% w/w) rekultywowanego gruntu (wartości średnie)

Productive water retention (% w/w) of reclaimed land (mean values) Sposoby rekultywacji;

Reclamation methods

Początek badań Beginning of study

I rok year I

II rok year II

III rok year III

Grunt rodzimy; Soil before reclamation 4,3

Wapno + NPK (kontrola) Post-flation lime + NPK (control)

11,3 10,7 14,9 14,2

Wapno + wełna; Post-flation lime + mineral wool 24,4 25,6 24,5 22.3 Wapno + wełna + NPK

Post-flation lime + mineral wool + NPK

23,7 26,1 25,5 25,2

W badanym okresie stwierdzono róŜnokierunkowe zmiany retencji wody produkcyjnej, zaleŜne od sposobu nawoŜenia. W relacji: początek (100%) - koniec doświadczenia (x), badane sposoby rekultywacji tworzą szereg: NPK (25,0%) > wełna + NPK (6,3%) > wełna (-8,7%).

Zwiększenie dawki wełny mineralnej (200, 400, 800 m³⋅ha^-1) spowodowało proporcjonalny i zbliŜony w zakresie dawek wyŜszych, wzrost wartości retencji wody produkcyjnej (%):

• wełna: 120,5 (200); 186,1 (400); 276,4 (800);

• wełna + NPK: 140,6 (200); 184,6 (400); 273,5 (800).

Wpływ niŜszej dawki wełny mineralnej był wyŜszy we współdziałaniu z nawoŜeniem mineralnym NPK.

Niedostateczna (15%) pełna pojemność wodna utworu bezglebowego wzrosła w zróŜnicowanym stopniu (177-198%), zaleŜnym od sposobów nawoŜenia (tab. 3).

Uwzględniając średnią wartość pełnej pojemności wodnej, badane sposoby rekultywacji tworzą szereg: wełna + NPK (198%) > wełna (177%) > NPK (100%). W badanym okresie stwierdzono spadek pełnej pojemności wodnej w wariantach z wełną mineralną, zaś wzrost z nawoŜeniem mineralnym, co w relacji: początek (100%) - koniec doświadczenia (x), tworzy szereg: NPK (12,0%) > wełna + NPK (-11,3%) > wełna (-14,4%).

Tabela 3; Table 3 Pełna pojemność wodna (% w/w) rekultywowanego gruntu (wartości średnie)

Full water capacity (% w/w) of the reclaimed land (mean values) Sposoby rekultywacji

Reclamation methods

Początek badań Beginning of study

I rok year I

II rok year II

III rok year III

(4)

S. Baran 18

Grunt rodzimy; Soil before reclamation 15,0 Grunt + wapno + NPK (kontrola)

Post-flation lime + NPK (control)

24,1 24,0 28,1 27,0

Grunt + wapno + wełna Post-flation lime + mineral wool

48,9 44,9 46,8 41,9

Grunt + wapno + wełna + NPK Post-flation lime + mineral wool + NPK

55,3 47,5 51,9 49,1

Wzrost dawki wełny mineralnej (200, 400, 800 m³⋅ha^-1) spowodował propor- cjonalną poprawę pełnej pojemności wodnej (%):

• wełna: 118,1 (200); 172,2 (400); 243,2 (800);

• wełna + NPK: 153,8 (200); 183,4 (400); 258,3 (800).

Znaczący wpływ na wzrost tej właściwości miało nawoŜenie mineralne NPK.

Wnioski

1. Poprodukcyjna wełna mineralna Grodan charakteryzuje się korzystnymi właściwościami sorpcyjnymi, wysoką zdolnością zatrzymywania wody.

2. Badane sposoby rekultywacji utworu bezglebowego wywarły, w porównaniu do nawoŜenia mineralnego NPK korzystniejszy, ale zróŜnicowany wpływ na analizowane właściwości wodne.

• niska wartość polowej pojemności wodnej uległa istotnej (186-207%) i zróŜnicowanej poprawie: wełna + NPK (207%) > wełna (186%) > NPK (100%),

• bardzo niska (4,3%) wartość retencji wody produkcyjnej, uległa istotnej (189-196%) i zróŜnicowanej poprawie: wełna + NPK (196%) > wełna (189%) > NPK (100%),

• niedostateczna (15%) pełna pojemność wodna wzrosła (177-198%) z intensywnością: wełna + NPK (198%) > wełna (177%) > NPK (100%).

3. Wzrost dawki wełny mineralnej powodował proporcjonalne zwiększenie analizowanych właściwości wodnych zdewastowanego gruntu, intensyfikowane poprzez nawoŜenie mineralne NPK.

Literatura

BARAN S. 2001. Ocena oddziaływania nawozów niekonwencjonalnych na właściwości fizykochemiczne rekultywowanego gruntu w obrębie wpływu Kopalni Siarki „Jeziórko”

oraz wypracowanie wpływu ich optymalizacji. AR Lublin: 48 ss.

BARAN S. 2005. MoŜliwości wykorzystania zuŜytych mat wełny mineralnej do rekulty- wacji terenów pokopalnianych. Sprawozdanie z badań, Lublin.

BARAN S. 2006. Ability to use mt of mineral wool in postmining reclamation. Devel- opment in Production and Use of New Agrochemicals. Chemistry for Agriculture, vol.

7. H. Górecki, Z. Dobrzański, P. Kafarski (Eds), Czech-Pol Trade, Prague-Brussels (ISBN 80-239-7759-8): 662-670.

BARAN S., WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA A.,OLESZCZUK P.,śUKOWSKA G.2007. Przydatność wełny mineralnej (Grodan) i osadów ściekowych do rekultywacji biologicznej gruntów zdewastowanych mechanicznie i przez intensywne zakwaszenie. Sprawozdanie

(5)

MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WEŁNY MINERALNEJ GRODAN... 19 merytoryczne, AR Lublin: 1-210.

Słowa kluczowe: wełna mineralna, agromelioracja, właściwości wodne

Streszczenie

Uzyskane wyniki badań wykazały korzystny wpływ dodatku wełny mineralnej na właściwości wodne rekultywowanego utworu bezglebowego. Dodatek wełny mineralnej, w porównaniu do nawoŜenia mineralnego NPK, zdecydowanie korzystniej poprawiał właściwości wodne rekultywowanego utworu bezglebowego. Sumaryczny wpływ wełny i NPK był korzystniejszy niŜ samej wełny. Uzyskane właściwości uŜyźnionego gruntu odpowiadały glebom dobrej a nawet bardzo dobrej jakości.

POSSIBILITIES OF THE USE OF GRODAN MINERAL WOOL TO FORM WATER PROPERTIES IN SOILS AND GROUNDS

Stanisław Baran

Institute of Soil Science and Environment, University of Life Science, Lublin

Key words: mineral wool, agromelioration, water properties

Summary

The obtained results showed a positive effect of the addition of mineral wool on water properties of the reclaimed soil-less ground. The addition of mineral wool, as compared to mineral fertilization NPK, considerably better improved the water properties of the reclaimed soil-less ground. The total effect of the wool and NPK was more favorable than that of the wool alone. The obtained properties of the reclaimed ground corresponded to soils of good or even very good quality.

Prof. zw. dr hab. inŜ. Stanisław Baran

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy

ul. Leszczyńskiego 7 20-069 LUBLIN e-mail: barst@o2.pl

(6)

WPŁYW RYZOSFERY

MNISZKA LEKARSKIEGO (Teraxacum officinale

WEB

.) NA ZAWARTOŚĆ METALI CIĘśKICH

I AKTYWNOŚĆ ENZYMATYCZNĄ GLEBY

Stanisław Baran, ElŜbieta Jolanta Bielińska

Wstęp

Mniszek lekarski (Teraxacum officinale WEB.) zaliczany jest do najwaŜniejszych ziół stosowanych w biomonitoringu środowiska przyrodniczego. Gatunek ten bez wyraźnych skutków fizjologicznych moŜe pobierać i kumulować znaczne ilości metali cięŜkich [POTARZYCKI, ZAWIDZKA 2005]. Mniszek lekarski jest często uŜywany do oceny zanieczyszczenia metalami cięŜkimi gleb miejskich [COOK i in. 1994; DIATTA i in. 2003].

Ryzosfera stanowi specyficzną niszę ekologiczną, która ma charakter biocenozy klimaksowej. WspółzaleŜność roślin wyŜszych i mikroorganizmów ryzosferowych w ogromnej mierze polega na wymianie specyficznych substancji chemicznych [LAMB, DIXON 1990; ARSHAD, FRANKENBERG 1992]. Zmiany aktywności enzymów glebowych w strefie ryzosferowej odzwierciedlać mogą zaburzenia środowiska oddziałujące zarówno na glebę, jak i rośliny [MARGESIN i in. 2000].

Celem niniejszych badań było określenie wpływu ryzosfery mniszka lekarskiego na zawartość metali cięŜkich i aktywność enzymatyczną gleb z terenów miejskich o róŜnym oddziaływaniu antropopresji.

Badaniami objęto gleby strefy ryzosferowej i pozaryzosferowej mniszka lekarskiego w sześciu śródmiejskich parkach na obszarze Górnego Śląska (Bytom, Miasteczko Śląskie, Zabrze) i miast wschodniej Polski (Biała Podlaska, Lublin, Stalowa Wola). Analiza składu granulometrycznego wykazała, Ŝe na badanych obiektach występują gliny lekkie pylaste. We wrześniu 2006 roku na kaŜdym z wytypowanych obiektów z pięciu losowo wybranych roślin odcinano i wyciągano z poziomu próchnicznego gleby (z głębokości 2-7 cm) końcowe partie korzeni wraz z przylegającą glebą. Z korzeni tych pobierano próbkę gleby poprzez otrząsanie, w odległości mniejszej niŜ 4 mm [TARAFDAR,JUNGK 1987]. Glebę zebraną w obrębie korzeni uwaŜano za glebę strefy ryzosferowej (R). Drobne korzenie z pobranych próbek były dokładnie usuwane. Jednocześnie z tego samego poziomu pobierano glebę nie przerośniętą korzeniami. Przygotowane w ten sposób próbki uwaŜano za glebę pozaryzosferową (N).

Próbki indywidualne uśredniano w obrębie badanych obiektów i wykonywano w nich analizy enzymatyczne i chemiczne w trzech powtórzeniach.

(7)

S. Baran, E.J. Bielińska 22

W próbkach glebowych oznaczono aktywność enzymów: dehydrogenaz [THALMANN 1968], fosfataz [TABATABAI,BREMNER 1969], ureazy [ZANTUA, BREMNER 1975] i proteazy [LADD, BUTLER 1972]; odczyn - pH w 1 mol KCl⋅dm^-3 (ISO 10390); węgiel organiczny (ISO 14235); azot ogółem (ISO 13878); pierwiastki śladowe (Zn, Pb, Cd, Cu) rozpuszczalne w 20% HCl metodą ASA.

Istotność róŜnic pomiędzy poszczególnymi wartościami oznaczeń enzymaty- cznych oceniano za pomocą testu Tukeya na poziomie istotności p < 0,05.

Wyniki i dyskusja

Większość badanych gleb, zarówno w strefie ryzosferowej, jak i pozaryzosferowej wykazywała odczyn obojętny. Jedynie gleba z Białej Podlaskiej charak- teryzowała się odczynem lekko kwaśnym (tab. 1). Alkalizacja gleb na terenach zurbanizowanych związana jest z opadem pyłów alkalicznych oraz zasoleniem.

Tabela 1; Table 1 Zawartość węgla organicznego, azotu ogółem, stosunek C : N i pH

Content of organic carbon, total nitrogen, ratio C:N and pH

Obiekt; Site Gleba

Soil

pHKCl C N C : N

%

Biała Podlaska R 6,1 3,42 0,30 11,4

N 6,4 1,74 0,18 9,6

Lublin R 7,0 3,30 0,32 10,3

N 7,1 1,98 0,16 12,3

Stalowa Wola R 7,0 3,28 0,29 11,3

N 7,2 1,67 0,15 11,1

Bytom R 6,9 2,98 0,26 11,4

N 6,8 2,72 0,20 13,6

Miasteczko Śląskie R 7,1 3,04 0,25 12,1

N 7,2 2,42 0,18 13,4

Zabrze R 7,0 3,07 0,26 11,8

N 7,2 2,86 0,21 13,5

R ryzosfera; rhizosphere

N strefa pozaryzosferowa; non-rhizosphere

W obrębie strefy pozaryzosferowej zawartość węgla organicznego w glebach pochodzących z uprzemysłowionych obszarów Górnego Śląska (Bytom, Miasteczko Śląskie, Zabrze) była wyraźnie większa niŜ w glebach z terenów wschodniej Polski (Biała Podlaska, Lublin, Stalowa Wola) o mniejszym nasileniu wpływów antropogenicznych (tab. 1). Czynnikiem modyfikującym zasobność C org. w glebach na terenach uprzemysłowionych aglomeracji miejskich jest ilość tego składnika docierająca wraz z opadem suchym i mokrym do gleb (m.in. emisje pochodzące ze środków transportu, komunikacji i zakładów przemysłowych).

Gleba ryzosferowa we wszystkich badanych obiektach cechowała się większą zawartością węgla organicznego niŜ gleba strefy pozaryzosferowej (tab. 1). Z badań

(8)

WPŁYW RYZOSFERY MNISZKA LEKARSKIEGO ... 23 PRIHA i in. [1999] wynika, Ŝe gleba ryzosferowa zawiera wyŜsze stęŜenia rozpuszczalnego węgla niŜ pozostała gleba. LYNCH i WHIPS [1990] dowiedli, Ŝe ilość uwalnianego przez rośliny do ryzosfery C organicznego moŜe wynosić 40% całkowitej suchej masy wytwarzanej przez roślinę. Wartość stosunku C : N w glebach strefy ryzosferowej kształtowała się w granicach 10,3-12,1. W obrębie strefy pozaryzosferowej wartości stosunku C : N w glebach na obszarze Górnego Śląska zawierały się w granicach od 13,4 do 13,6, a w glebach pochodzących z miast wschodniej Polski od 9,6 do 12,3 (tab. 1). Obserwowane rozszerzenie wartości C : N w glebach z pochodzących z Górnego Śląska mogło być związane z ich wzbogaceniem w węgiel pochodzenia antropogenicznego.

W badanych glebach stwierdzono duŜe zróŜnicowanie zawartości pierwiastków śladowych (tab. 2), co wiązało się ze stopniem naraŜenia gleb na skaŜenia antropogeniczne. Gleby pochodzące z miast wschodniej Polski (Biała Podlaska, Lublin, Stalowa Wola) cechowały się naturalną zawartością badanych metali cięŜkich (Zn, Pb, Cd, Cu). Natomiast w glebach z obszaru Górnego Śląska (Bytom, Miasteczko Śląskie, Zabrze) koncentracja tych pierwiastków osiągnęła wartość zanieczyszczenia [CZARNOWSKA, MILEWSKA 2000]. Największą zawartość metali cięŜkich stwierdzono w glebie pochodzącej z parku w Bytomiu: cynku - 1752-1780 mg⋅kg^-1, ołowiu 308-347 mg⋅kg^-1, miedzi 52-58 mg⋅kg^-1 i kadmu 6,2-11,1 mg⋅kg^-1 gleby (tab. 2).

Tabela 2; Table 2 Zawartość pierwiastków śladowych rozpuszczalnych w 20% HCl (mg⋅kg^-1)

Trace elements soluble in 20% HCl (mg⋅kg^-1)

Obiekt

Site

Gleba Soil

Zn Pb Cd Cu

Biała Podlaska R 61 21 0,4 11

N 73 34 1,0 15

Lublin R 84 30 0,6 9

N 99 47 1,4 14

Stalowa Wola R 79 15 0,7 11

N 93 24 1,6 19

Bytom R 1752 308 6,2 52

N 1780 347 11,1 58

Miasteczko Śląskie R 746 269 4,2 37

N 759 312 6,9 42

Zabrze R 630 156 2,6 39

N 643 181 4,2 46

We wszystkich badanych ogrodach parkowych zawartość Zn, Pb, Cd i Cu w glebach strefy ryzosferowej była mniejsza niŜ w glebie strefy pozaryzosferowej, co zaznaczyło się szczególnie wyraźnie w przypadku kadmu i ołowiu (tab. 2). Wskazuje to, Ŝe strefa ryzosferowa mniszka stanowi naturalny filtr czyszczący środowisko glebowe z zanieczyszczeń dopływających z obszarów miasta. Z przeprowadzonych badań wynika równieŜ konieczność uwzględnienia duŜej zdolności mniszka do fitoekstrakcji metali cięŜkich z gleby podczas stosowania tego gatunku w celach leczniczych i w dietetyce. Warto podkreślić, Ŝe kadm, obok ołowiu, cechuje zdolność

(9)

do kumulacji w organizmie ludzkim, długi okres biologicznego półtrwania i związana z tym chroniczna toksyczność. Badania POTARZYCKIEGO i ZAWIDZKIEJ [2005] wykazały szczególną zdolność mniszka do akumulacji biodostępnych form ołowiu, czyli stanowiących powaŜne zagroŜenie dla organizmów Ŝywych.

Tabela 3; Table 3 Aktywność enzymatyczna gleb (ADh - dehydrogenazy w cm³ H₂⋅kg^-1⋅d^-1,

AF - fosfatazy w mmol PNP⋅kg^-1⋅h^-1, AU - ureaza w mg N-NH4+⋅kg^-1⋅h^-1, AP - proteaza w mg tyrozyny⋅kg^-1⋅h¹, wartości w kolumnie z tą samą literą

nie róŜnią się istotnie przy p < 0,05, test „t”)

Enzymatic activity of soils (DhA - dehydrogenases in cm³ H2⋅kg^-1⋅d^-1, PhA - phosphatase in mmol PNP⋅kg^-1⋅h^-1, UA - urease in mg N-NH4+⋅kg^-1⋅h^-1,

PA - protease in mg tyrozyny⋅kg^-1⋅h^-1; values in the column followed by the same letter are not significantly at p < 0.05, „t”- test)

Obiekt Site

Gleba Soil

ADh DhA

AF PhA

AU UA

AP PA

Biała Podlaska R 3,74 e 99,48 g 39,26 f 6,02 f

N 2,38 d 52,19 d 23,68 d 3,96 d

Lublin R 3,23 e 89,72 f 32,14 e 6,35 g

N 2,16 d 46,51 d 21,36 d 4,38 e

Stalowa Wola R 3,22 e 76,89 e 30,78 e 5,62 f

N 2,54 d 38,42 c 19,43 d 3,29 d

Bytom R 1,46 c 51,37 d 8,30 b 2,89 c

N 0,87 b 24,22 b 4,92 a 1,71 b

Miasteczko Śląskie R 1,59 c 52,57 d 12,32 c 3,02 c

N 0,92 b 24,10 b 9,11 b 1,82 b

Zabrze R 0,65 b 40,38 c 11,89 c 1,67 b

N 0,39 a 16,49 a 7,83 b 1,12 a

Uzyskane wyniki wykazały wysoką inaktywację badanych enzymów w glebach na terenach będących pod silną presją czynnika antropogenicznego, szczególnie wyraźną w przypadku gleby pozaryzosferowej (tab. 3). Aktywność wszystkich analizowanych enzymów w glebach pochodzących z obszaru Górnego Śląska była kilkakrotnie mniejsza niŜ w glebach zlokalizowanych w miastach na terenie wschodniej Polski. MoŜna zatem stwierdzić, iŜ nasilenie aktywności badanych enzymów odzwierciedla stan antropogenizacji gleb. Obserwowana reakcja enzymów wyraŜona znaczącym osłabieniem ich aktywności w glebach uprzemysłowionych aglomeracji miejskich powiązana była z zanieczyszczeniem środowiska glebowego metalami cięŜkimi. Na podstawie analizy korelacji wykazano odwrotny liniowy związek pomiędzy zawartością cynku, ołowiu i miedzi w glebach a aktywnością badanych enzymów (tab. 5). Wyniki te wskazują, Ŝe stopień zanieczyszczenia metalami cięŜkimi gleb w parkach Górnego Śląska osiągnął poziom, który zagraŜa organizmom Ŝywym.

Badania GILLERA i in. [1998] wykazały, Ŝe szczególnie duŜe zanieczyszczenie metalami cięŜkimi gleb w bezpośrednim sąsiedztwie hut i zakładów metalurgicznych powoduje znaczące zmniejszenie liczebności mikroorganizmów glebowych produkujących enzymy. W niniejszych badaniach analiza korelacji nie wykazała jednoznacznie inhibitującego wpływu kadmu na aktywność enzymów. RENELLA i in. [2002] informują o

(10)

WPŁYW RYZOSFERY MNISZKA LEKARSKIEGO ... 25 braku dowodów na szczególną toksyczność kadmu i wpływ na aktywność biologiczną gleby.

Tabela 4; Table 4 Wartości stosunku (R : P) aktywności dehydrogenaz (ADh), fosfataz (AF),

ureazy (AU) i proteazy (AP) w glebie strefy ryzosferowej (R) i pozaryzosferowej (N) The value of the ratio (R : P) of the activity of dehydrogenase (DhA), phosphatase (PhA), urease (UA) and protease (PA) in rhizosphere soil (R)

and non-rhizosphere soil (N)

Obiekt

Site

ADh DhA

AF PhA

AU UA

AP PA

Biała Podlaska 1,5 1,9 1,6 1,5

Lublin 1,5 1,9 1,5 1,4

Stalowa Wola 1,2 2,0 1,6 1,7

Bytom 1,6 2,1 1,7 1,7

Miasteczko Śląskie 1,7 2,2 1,3 1,6

Zabrze 1,6 2,4 1,5 1,5

Tabela 5; Table 5 Współczynniki korelacji pomiędzy aktywnością enzymatyczną gleby i metalami cięŜkimi

Correlation coefficients between enzymatic activity of soil and heavy metals

Zn Pb Cd Cu

Dehydrogenazy; Dehydrogenase -0,72* -0,65* r.n.; n.s.. -0,74*

Fosfatazy; Phosphatase -0,64* -0,59* r.n.; n.s. -0,62*

Ureaza; Urease -0,68* -0,62* r.n.; n.s.. -0,65*

Proteaza; Protease -0,69* -0,65* r.n.; n.s. -0,63*

* istotny przy p = 0,05; significant at p = 0.05

We wszystkich badanych parkach aktywność enzymatyczna gleb strefy ryzosferowej była istotnie większa niŜ gleby pozaryzosferowej (tab. 3). Obserwowanej stymulacji aktywności enzymatycznej gleby ryzosferowej towarzyszył wzrost zawar- tości węgla organicznego i ogólnej ilości azotu (tab. 1). Jak podają ROSSEL i in. [1997], aktywność Ŝyciowa mikroorganizmów glebowych jest stymulowana przez produkty fotosyntezy wydzielane przez korzenie do gleby, a brak dostępnych substratów węglowych w glebie moŜe być waŜnym czynnikiem ograniczającym aktywność enzymów. Badania w szklarniach wykonane przez REDDY i in. [1987] wykazały, Ŝe aktywność enzymatyczna była wyŜsza w glebie ryzosferowej niŜ w pozostałej glebie.

Związane jest to z dynamicznym rozwojem mikroorganizmów w strefie korzeniowej spowodowanej obfitością łatwo dostępnej substancji energetycznej.

Wartości stosunku aktywności badanych enzymów w glebie ryzosferowej do ich aktywności w glebie pozaryzosferowej były największe w przypadku fosfataz i mieściły się w granicach od 1,9 do 2,4 (tab. 4). Świadczy to o zagęszczeniu mikroorganizmów fosforolitycznych w strefie ryzosferowej. Według HEDLEYA i in. [1983] w niezmienionej glebie aktywność fosfatazy w rizosferze zwiększa się wraz ze wzrostem niedoboru fosforu spowodowanego przez zwiększoną gęstość korzeni i zmniejszenie poziomu rozpuszczalnego fosforu nieorganicznego. TARAFDAR i RAO [1990] wykazali, Ŝe pobieranie fosforu przez rośliny oraz plon są skorelowane z aktywnością fosfataz w rizosferze.

(11)

Wnioski

1. Zawartość metali cięŜkich i aktywność enzymów wykazywała duŜe zróŜnico- wanie w glebie strefy ryzosferowej i pozaryzosferowej, jak równieŜ w po- szczególnych obiektach badawczych, jednak wyraźnie zaleŜała od intensywności presji antropogenicznej.

2. Wysoka inaktywacja badanych enzymów w glebach podlegających silnym wpływom antropogenicznym (obszar Górnego Ślaska) wskazuje, Ŝe zanieczyszczenie środowiska glebowego metalami cięŜkimi osiągnęło poziom, który zagraŜa organizmom Ŝywym.

3. Obserwowana stymulacja aktywności enzymatycznej gleby w bezpośrednim sąsiedztwie korzeni mniszka wskazuje, Ŝe strefa ryzosferowa stanowi naturalny filtr czyszczący środowisko glebowe z zanieczyszczeń dopływających z obszarów miasta.

4. Pomiary aktywności enzymów w glebie strefy ryzosferowej i pozaryzosferowej pozwalają na zdefiniowanie zagroŜeń środowiskowych wynikających z obecności metali cięŜkich w glebie.

Literatura

ARSHAD M.,FRANKENBERG JR.,W.T. 1992. Growth of bacteria in the rhizoplane and rhizosphere of rape seedlings, w: Soil microbial ecology: application in agricultural and environmental management. F. Blaine Metting, Jt. (Red.). Marcel Dekker Inc. New York - Basel - Hong Kong: 307-347.

COOK C.M.,SGARDELIS S.P.,PANTIES J.D.,LANARAS T.1994. Concentrations of Pb, Zn and Cu in Taraxacum officinale ssp. in relation to urban pollution. Biull. Environ. Contam.

Toxicol. 53: 204-210.

CZARNOWSKA K.,MILEWSKA A.2000. The content of heavy metals in an indicator plant (Teraxacum officinale) in Warsaw. Pol. J. En. Stud. 9(2): 125-128.

DIATTA J.B., GRZEBISZ W., APOLINARSKA K. 2003. A study os soil pollution by heavy metals in the city of Poznań (Poland) using dandelion (Taraxacum officinale WEB) as a bioindicator. Electr. J. Pol. Agric. Univ. 6 (2), Ser. Environ. Develop.: 27-31.

GILLER K.,WITTER E.,MCGRATH A.1998. Toxicity of heavy metals to microorganisms and microbial processes in agricultural soils: a review. Soil Biol. Biochem. 30:

1389-1414.

HEDLEY M.J., NYE P.H., WHITE R.E. 1983. Plant-induced changes in the rhizosphere status on the pH, phosphatase activity and on the cation-anion balance in the plants.

New Phytologist 95(1): 69-82.

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.

LAMB C.J., DIXON R.A.1990. Molecular communication in interactions between plants and microbial pathogens. Plant Physiol. Plant Molecular Biol. 41: 339-367.

LYNCH J.M.,WHIPS J.M.1990.Substrate flow in the rhizosphere. Plants a Soil 129: 1-10.

MARGESIN R.,ZIMMERBAUER A.,SCHINNER F.2000. Monitoring of bioremediation by soil

(12)

WPŁYW RYZOSFERY MNISZKA LEKARSKIEGO ... 27 biological activities. Chemosphere 40: 339-346.

POTARZYCKI J., ZAWIDZKA E. 2005. An assessment of environment contamination by heavy metals by means of dandelion (Teraxacum Officinale). J. Elementol. 10(2):

379-384.

PRIHA O.,HALLANTIE T.,SMOLANDER A.1999. Comparing microbial biomass, denitrifi- cation enzyme activity and numbers of nitrifiers in the rhizosphere of Pinus syvestris, Picea abie and Betula pendula seedlings with microscale methods. Fertility of Soils, Springer-Verlag: 162 ss.

REDDY G.B.,FAZA A.,BENNETT R.1987. Activity of enzymes in rhizosphere and non- rhizosphere soils amended with sludge. Soil Biol. Biochem. 19(2): 203-205.

RENELLA G.,CHAUDRI M.A.,BROOKES P.C. 2002. Fresh additions of heavy metals do not model long-term effects on microbial biomass and activity. Soil Biol. Biochem. 34:

121-124.

ROSSEL D.,TARRADELLAS T.,BITTON G.,MOREL J.L.1997. Use of enzymes in soil ecoto- xicology: a case for dehydrogenase and hydrolytic enzymes, w: Soil ecotoxicology.

J. Tarradellas, G. Bitton, D. Rossel (Red.), CRC Levis Publishers, Boca Ration - New York - London - Tokyo: 179-205.

TABATABAI M.A.,BREMNER J.M. 1969. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1: 301-307.

TARAFDAR J.C.,JUNGK A. 1987. Phosphatase activity in the rhizosphere and its relation to the depletion of soil organic phosphorus. Biol. Fertil. Soils 3: 199-204.

TARAFDAR J.C.,RAO A.V.1990. Effect of manures and fertilizers on dehydrogenase and phosphatase in the rhizosphere of arid crops. J. Soil Sci. 23(2): 189-193.

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: mniszek lekarski (Teraxacum officinale WEB.), gleba, ryzosfera, aktywność enzymatyczna, metale cięŜkie

Streszczenie

Celem badań było określenie wpływu ryzosfery mniszka lekarskiego na za- wartość metali cięŜkich i aktywność enzymatyczną gleb w sześciu śródmiejskich parkach usytuowanych na obszarze Górnego Śląska i miast wschodniej Polski.

Badaniami objęto gleby strefy ryzosferowej i pozaryzosferowej mniszka lekarskiego.

Zawartość metali cięŜkich (Zn, Pb, Cd, Cu) i aktywność wszystkich badanych enzymów (dehydrogenaz, fosfataz, ureazy i proteazy) wykazywała duŜe zróŜnicowanie w glebie strefy ryzosferowej i pozaryzosferowej, jak równieŜ w poszczególnych obiektach badawczych, jednak wyraźnie zaleŜała od intensywności presji antropogenicznej.

Wysoka inaktywacja badanych enzymów w glebach podlegających silnym wpływom antropogenicznym (obszar Górnego Ślaska) wskazuje, Ŝe zanieczyszczenie środowiska glebowego metalami cięŜkimi osiągnęło poziom, który zagraŜa organizmom Ŝywym.

Obserwowana stymulacja aktywności enzymatycznej gleby w bezpośrednim sąsiedztwie korzeni mniszka wskazuje, Ŝe strefa ryzosferowa stanowi naturalny filtr czyszczący środowisko glebowe z zanieczyszczeń dopływających z obszarów miasta.

(13)

THE EFFECT OF COMMON DANDELION

(Teraxacum officinale WEB.) RHIZOSPHERE OF HEAVY METAL CONTENT AND ENZYMATIC ACTIVITY OF SOIL

Stanisław Baran, ElŜbieta Jolanta Bielińska Institute of Soil Science and Environment Management,

University of Life Sciences, Lublin

Key words: dandelion (Teraxacum officinale WEB.), soil, rhizosphere, enzymatic activity, heavy metal

Summary

The research was carried out in order to determine the influence of common dandelion rhizosphere on heavy metal content and enzymatic activity of soils in 6 parks situated in the city center of the Upper Silesia and towns of the eastern part of Poland.

The research covered soils of the common dandelion rizosphere and non-rizosphere zones. The contents of heavy metals (Zn, Pb, Cd, Cu) and the enzymatic activity of all enzymes studied (dehydrogenases, phosphateses, urease and protease) showed a considerable differentiation of both rhizosphere and non-rhizosphere soils, as well as in individual research objects, however, it was distinctly related to the anthropogenic pressure intensity. The high inactivity of enzymes tested in the soils being subject to strong anthropogenic influences (the Upper Silesian region) indicates that the environmental pollution of soil with heavy metals has reached a level that forms a danger to living organisms. The observed enzymatic activity stimulation of soil in the direct vicinity of dandelion roots indicates that the rhizosphere zone is a natural filter cleaning the soil environment from impurities inflowing from urban areas.

Prof. dr hab. ElŜbieta Jolanta Bielińska

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy

ul. Leszczyńskiego 7 20-069 LUBLIN

e-mail: elzbieta.bielinska@up.lublin.pl

(14)

WPŁYW OSADU ŚCIEKOWEGO I POUśYTKOWEJ WEŁNY MINERALNEJ NA ZAWARTOŚĆ PRÓCHNICY I FORM OŁOWIU W REKULTYWOWANYM UTWORZE BEZGLEBOWYM

Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, GraŜyna śukowska

Wstęp

Ilość i jakość próchnicy w glebach są ściśle związane z całokształtem procesów glebotwórczych w określonej strefie bioekologicznej. Zasoby próchnicy większości gleb w Polsce są małe, stąd poszukiwania moŜliwości ich zwiększenia [TURSKI 1996].

Dlatego wykorzystanie osadów ściekowych do nawoŜenia i uŜyźnienia gleb moŜe mieć duŜe znaczenie, poniewaŜ ich wartość rolnicza określana współczynnikiem humifikacji materii organicznej kwalifikuje je do cennych nawozów organicznych [MAZUR 1996].

Osady ściekowe oprócz duŜej zawartości substancji organicznej, zawierają szeroki zakres pierwiastków śladowych, zarówno niezbędnych dla roślin i zwierząt jak równieŜ niebezpiecznych dla nich. Obie formy pierwiastków jeśli występują w duŜych stęŜeniach mogą stanowić zagroŜenie dla środowiska [MAZUR 1996; BARAN,TURSKI 1999].

Próchnica pełni wiele bardzo waŜnych funkcji w glebie. Jedną z nich jest udział w jonowym wiązaniu kationów, które w tej formie są w glebie magazynowane i mogą po przejściu do roztworu być pobierane przez rośliny [TURSKI 1996].

Celem badań była analiza: a) wpływu osadu ściekowego i pouŜytkowej wełny mineralnej Grodan na zawartość węgla organicznego w rekultywowanym gruncie; b) wpływu zawartości próchnicy na formy ołowiu w utworze bezglebowym.

Badania prowadzono na terenie byłej kopalni siarki w Jeziórku. Do odkwaszenia gruntu (piasek luźny i słabogliniasty) uŜyto wapna poflotacyjnego w dawce 100 t⋅ha^-1. Po wyznaczeniu poletek, o powierzchni 5 arów kaŜde, w celu uŜyźnienia zastosowano komunalny osad ściekowy z oczyszczalni ścieków w Stalowej Woli w dawce 200 t⋅ha^-1, pouŜytkową wełnę mineralną Grodan (dawki 200, 400 i 800 m³⋅ha^-1) oraz nawozy mineralne: N - 80 kg⋅ha^-1 (saletra amonowa), P - 40 kg⋅ha^-1 (superfosfat pojedynczy), K - 60 kg⋅ha^-1 (saletra potasowa), (tab. 1). Rekultywację biologiczną realizowano poprzez uprawę mieszanki traw [BARAN i in. 2006].

Tabela 1; Table 1

(15)

S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. śukowska 32

Schemat doświadczenia The experimental schema

NPK (kontrola); NPK (control) Osad ściekowy (kontrola); Sewage sludge (control) Osad ściekowy + wełna 200 m³⋅ha^-1; Sewage sludge + wool 200 m³⋅ha^-1 Osad ściekowy + wełna 400 m³⋅ha^-1; Sewage sludge + wool 400 m³⋅ha^-1 Osad ściekowy + wełna 800 m³⋅ha^-1; Sewage sludge + wool 800 m³⋅ha^-1

Wełna 200 m³⋅ha^-1; Wool 200 m³⋅ha^-1 Wełna 400 m³⋅ha^-1; Wool 400 m³⋅ha^-1 Wełna 800 m³⋅ha^-1; Wool 800 m³⋅ha^-1

Wełna 200 m³⋅ha^-1 + NPK (80; 40; 60); Wool 200 m³⋅ha^-1 + NPK (80; 40; 60) Wełna 400 m³⋅ha^-1 + NPK (80; 40; 60); Wool 400 m³⋅ha^-1 + NPK (80; 40; 60) Wełna 800 m³⋅ha^-1 + NPK (80; 40; 60); Wool 800 m³⋅ha^-1 + NPK (80; 40; 60)

W pracy przedstawiono wyniki z trzech lat badań. W pobranych jesienią kaŜdego roku próbkach z głębokości 0-20 cm oznaczono podstawowe właściwości chemiczne i fizykochemiczne. C org. oznaczono metodą Tiurina w modyfikacji Simakowa.

Całkowitą zawartość ołowiu w gruncie oznaczono po jego mineralizacji w mieszaninie HClO₄ i HNO₃ (1 : 1) a jego formy: rozpuszczalne w H₂O, 0,05 mol CaCl₂⋅dm^-3, 2,5%

CH₃COOH i 0,1 mol K₂P₄O₇⋅dm^-3 wydzielono zgodnie z procedurą zaproponowaną przez McLarena i Croworda w modyfikacji BOGACZA [1996]. Zawartość Pb w roztworach po mineralizacji i w wyciągach oznaczono metodą ICP na spektrometrze ICP-AES firmy Leeman Labs, model PS 950. Wyliczono współczynniki korelacji prostej pomiędzy zawartością próchnicy a formami ołowiu.

Wyniki i dyskusja

Podstawowe właściwości rekultywowanego gruntu jak równieŜ materiałów uŜytych do jego rekultywacji omówiono w innych pracach [BARAN i in. 2006, 2008].

Grunt przed załoŜeniem doświadczenia charakteryzował się odczynem silnie kwaśnym.

Zastosowane do neutralizacji tego gruntu wapno poflotacyjne, zmieniło odczyn do obojętnego [BARAN i in. 2006]. Osad ściekowy z oczyszczalni ścieków w Stalowej Woli zawierał średnio 29,2 mg Pb⋅kg^-1ołowiu, natomiast pouŜytkowa wełna mineralna 35,5 mg Pb⋅kg^-1.

Zawartość węgla organicznego w gruncie rodzimym, na którym załoŜono doświadczenie była bardzo zróŜnicowana, w próbie średniej z tego obszaru, w warstwie 0-20 cm wynosiła 2,1 g⋅kg^-1.

W glebie obiektu kontrolnego I - grunt + NPK średnia zawartość C org. (z 3 lat badań) wynosiła 5,31 g C org.⋅kg^-1 (tab. 2). Uzyskane wyniki badań świadczą o tym, Ŝe poprawa odczynu rekultywowanego gruntu (po zastosowaniu wapnowania) zmniejszyła tempo mineralizacji substancji organicznej. Ponadto wyniki te potwierdzają, Ŝe stosowanie optymalnego nawoŜenia mineralnego, w warunkach odczynu lekko kwaśnego i zbliŜonego do obojętnego, pozwala na utrzymanie zawartości próchnicy w glebach uprawnych na dotychczasowym poziomie [GONET 1997].

Tabela 2; Table 2 Zawartość C org. w rekultywowanym gruncie z doświadczenia (g⋅kg^-1)

(16)

WPŁYW OSADU ŚCIEKOWEGO I POUśYTKOWEJ WEŁNY MINERALNEJ ... 33 Content of C org. in the reclaimed ground from the experimental field (g⋅kg^-1)

Wariant nawozowy; Fertilization variants Zakres Range Średnia zawartość

Mean content

Kontrola I: NPK; Control I: NPK 5,04-5,46 5,31

Kontrola II: osad ściekowy; Control II sewage sludge 10,14-10,84 10,55 Osad ściekowy + wełna 200 m³⋅ha^-1

Sewage sludge + wool 200 m³⋅ha^-1 9,12-9,84 9,59

Osad ściekowy + wełna 400 m³⋅ha^-1

Wełna 200 m³⋅ha^-1; Wool 200 m³⋅ha^-1 8,40-9,60 9,20

Wełna 400 m³⋅ha^-1; Wool 400 m³⋅ha^-1 9,12-9,84 9,53

Wełna 800 m³⋅ha^-1, Wool 800 m³⋅ha^-1 8,12-12,10 10,47

Wełna 200 m³⋅ha^-1 + NPK; Wool + NPK 200 m³⋅ha^-1 6,96-8,80 7,98 Wełna 400 m³⋅ha^-1 + NPK; Wool + NPK 400 m³⋅ha^-1 7,00-8,40 7,72 Wełna 800 m³⋅ha^-1 + NPK; Wool + NPK 800 m³⋅ha^-1 10,32-11,52 10,88

Dodatek osadu ściekowego do rekultywowanego gruntu istotnie zwiększył zawartość węgla organicznego w porównaniu do zawartości w gruncie z kontroli I.

Spowodowane było to większym dopływem resztek roślinnych (na obiektach tych notowano istotnie wyŜsze plony uprawianych traw), (tab. 2).

Uzyskane wyniki badań wykazały takŜe bardzo korzystny wpływ wełny mineralnej Grodan zastosowanej łącznie z osadem ściekowym, na wzrost zawartości węgla organicznego. W gruncie tych obiektów zawartość C org. systematycznie zwiększała się w kolejnych terminach badań. Wzrost zawartości węgla organicznego, w tym wariancie nawozowym był istotny, w porównaniu do kontroli i proporcjonalny do wielkości wprowadzonej dawki wełny.

UŜyźnienie rekultywowanego gruntu tylko wełną mineralną równieŜ korzystnie wpłynęło na bilans substancji organicznej. W I terminie badań w glebie tych obiektów zawartość węgla organicznego była zbliŜona (dawki wełny 200 i 400 m³⋅ha^-1) lub wyŜsza (wełna w dawce 800 m³⋅ha^-1) w porównaniu do zawartości w gruncie z dodatkiem osadu ściekowego. NaleŜy podkreślić, Ŝe po 2 latach od zastosowania nawoŜenia, zawartość C org. w gruncie tych obiektów nadal utrzymywała się na poziomie istotnie wyŜszym w porównaniu do kontroli: grunt + NPK.

W gruncie rekultywowanym wełną + NPK stwierdzono wzrost zawartości węgla organicznego, przy czym zastosowanie wełny w dawkach 200 i 400 m³⋅ha^-1 zwiększyło zawartość C org. o ok. 1,5-2 g⋅kg^-1. Istotny wzrost zawartości węgla organicznego w porównaniu do obydwu obiektów kontrolnych stwierdzono w gruncie nawoŜonym najwyŜszą dawką wełny mineralnej i NPK.

Zawartość całkowita ołowiu w rekultywowanym gruncie z doświadczenia mieściła się w zakresie 8,09 do 15,13 mg Pb⋅kg^-1 (tab. 3). Zastosowany do rekultywacji tego gruntu osad ściekowy i wełna mineralna zwiększyły w niewielkim stopniu zawartość całkowitą ołowiu w stosunku do kontroli I i II. We wszystkich wariantach nawozowych zawartość ołowiu zwiększała się w miarę wzrastających dawek wełny.

Grunt, na który zastosowano zróŜnicowane dawki wełny i NPK charakteryzował się najwyŜszą średnią zawartością omawianego pierwiastka. Całkowita zawartość ołowiu

(17)

S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. śukowska 34

zarówno w gruncie kontrolnym jak i w rekultywowanym osadem ściekowym i wełną mineralną nie przekroczyła dopuszczalnego stęŜenia do uŜytkowania rolniczego podanego w ROZPORZĄDZENIU MŚ [2001] i mieściła się w przedziale zawartości naturalnych, opracowanych przez IUNG [KABATA-PENDIAS i in. 1993].

Tabela 3; Table 3 Zawartość form ołowiu w rekultywowanym gruncie (wartości średnie)

Content of lead forms in the reclaimed ground (mean values)

Wariant nawozowy

fertilization variants

Formy rozpuszczalne w:

Forms soluble in:

Zawartość całkowita Total content H2O CaCl2

0,05 M

CH3COOH 2,5%

K4P2O7

0,1 M mg⋅kg^-1

Kontrola I: NPK; Control I: NPK 0,17 0,17 0,03 0,64 9,07

Kontrola II: osad ściekowy Control II: sewage sludge

0,10 0,08 0,77 3,82 8,09

Sewage sludge + wool 200 m³⋅ha^-1 0,05 0,05 0,72 2,26 8,41

Wełna 200 m³⋅ha^-1; Wool 200 m³⋅ha^-1 0,01 0,10 0,07 1,04 8,87 Wełna 400 m³⋅ha^-1; Wool 400 m³⋅ha^-1 0,14 0,22 0,17 0,89 9,39 Wełna 800 m³⋅ha^-1; Wool 800 m³⋅ha^-1 0,07 0,03 0,22 1,94 15,13 Wełna 200 m³⋅ha^-1 + NPK

Wool 200 m³⋅ha^-1 + NPK

0,07 0,10 0,11 0,94 13,27

Wełna 400 m³⋅ha^-1 + NPK Wool 200 m³⋅ha^-1 + NPK

0,01 0,13 0,33 3,23 13,35

Wełna 800 m³⋅ha^-1 + NPK Wool 800 m³⋅ha^-1 + NPK

0,06 0,10 0,44 2,02 15,13

Zawartość ołowiu wodnorozpuszczalnego była bardzo niska, nie przekraczała 0,2 mg Pb⋅kg^-1 (tab. 3). RównieŜ procentowy udział tej formy w całkowitej zawartości, w gruncie z róŜnych wariantów nawozowych, nie przekraczał 1% (tab. 4). Zawartość ołowiu rozpuszczalnego w CaCl₂ była mało zróŜnicowana w poszczególnych wariantach nawozowych. Procentowy udział w całkowitej zawartości mieścił się w przedziale 0,76 do 0,95%. Natomiast grunt z kontroli I (grunt + wapno + NPK) w stosunku do gruntu z obiektów nawozowych charakteryzował się wyŜszą zawartością obu frakcji, a takŜe wyŜszym procentowym udziałem w całkowitej zawartości. Dodatek osadu ściekowego i wełny mineralnej znacznie zmniejszył rozpuszczalność tych dwu frakcji ołowiu. RównieŜ DOMAŃSKA [2006] stwierdziła, Ŝe współdziałanie wapnowania z obornikiem powodowało zmniejszenie zawartości ołowiu rozpuszczalnego w glebie.

Tabela 4; Table 4 Procentowy udział frakcji ołowiu w całkowitej zawartości

Percentage share of lead fractions in the total content

Wariant nawozowy; Fertilization variants Pb rozpuszczalny w:

(18)

WPŁYW OSADU ŚCIEKOWEGO I POUśYTKOWEJ WEŁNY MINERALNEJ ... 35 Pb soluble in:

H2O CaCl2 CH3COOH K4P2O7

Kontrola I: NPK; Control I: NPK 2,38 2,38 0,42 0,56

Kontrola II: osad ściekowy; Control II: sewage sludge 1,16 0,92 8,90 54,22 Osad ściekowy + wełna; Sewage sludge + wool 0,72 0,90 2,79 13,32

Wełna; Wool 0,56 0,95 1,27 20,25

Wełna + NPK; Wool + NPK 0,35 0,76 2,02 14,39

Ołów rozpuszczalny w 2,5% kwasie octowym stanowił równieŜ niewielki procent całkowitej zawartości (od 1,27 do 2,79%). Grunt rekultywowany osadem ściekowym i wełną mineralną charakteryzował się najwyŜszą zawartością tej formy w porównaniu z kontrolą I i pozostałymi wariantami nawozowymi. Grunt z kontroli II (wapno + osad ściekowy) zawierał najwięcej omawianej formy ołowiu.

Ołów związany z próchnicą stanowił największy procentowy udział ze wszystkich analizowanych form. Najbogatszy w tę formę ołowiu był grunt z kontroli II (54,22% całkowitej zawartości), a najuboŜszy z kontroli I (0,56% całkowitej za- wartości). W gruncie rekultywowanym osadem ściekowym i pouŜytkową wełną mineralną ołów związany z próchnicą stanowił od 13,32 do 20,25% całkowitej zawartości.

Tabela 5; Table 5 Współczynniki korelacji pomiędzy zawartością C org. a formami ołowiu

The coefficient values of the correlation between the C org. and lead fractions

Parametr; Parameter C org.; Organic C

Pb całkowity; Total Pb Pb w H2O; Pb in H2O Pb w CaCl2; Pb in CaCl2

Pb w CH3OOH; Pb in CH3COOH Pb w K4P2O7; Pb in K4P2O7

0,2679 -0,0024 -0,2078 -0,1084 0,1722 α0,10 = 0,3598; α0.05= 0.4227

KALEMBASA i in. [2008] badając frakcje między innymi ołowiu metodą Zeina i Brummera, w glebach obwodnicy Siedlec, stwierdzili równieŜ najmniejszy procentowy udział w całkowitej zawartości frakcji łatwo rozpuszczalnej, a największy związanej z próchnicą. Autorzy ci tłumaczyli te wyniki tym, Ŝe ołów tworzy połączenia z glebową substancją organiczną. Policzone współczynniki korelacji prostej nie wykazały wprawdzie istotnego wpływu C org. na zawartość poszczególnych frakcji ołowiu (tab.

5). MoŜe to wynikać z faktu, Ŝe na sorpcję ołowiu w glebie ma bardziej wpływ jakość, a nie ilość próchnicy [WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA,TURSKI 1986].

Wnioski

1. UŜyźnianie zdewastowanego gruntu osadem ściekowym i wełną mineralną bardzo korzystnie wpłynęło na bilans węgla organicznego.

2. Grunt kontrolny, na który zastosowano tylko wapno i NPK charakteryzował się największą zawartością form ołowiu rozpuszczalnego w H₂O i CaCl₂, a najmniejszą form rozpuszczalnych w CH₃COOH i K₄P₂O₇, w porównaniu do pozostałych kombinacji nawozowych.

3. W gruncie z dodatkiem osadu ściekowego, stwierdzono największą zawartość