Microbiological activity of soil amended with granulated fertilizer from sewage sludge

• Autorzy: Joniec J. , Kwiatkowska E.

Warianty tytułu

PL

Aktywność mikrobiologiczna gleby nawożonej granulatem z osadu ściekowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study was conducted on a model of a pot experiment in which grey-brown podzolic soil developed from weakly loamy sand was amended with granulated dry organic-mineral fertilizer prepared from municipal sewage sludge. Three levels of pre-sowing fertilization with the granulate were applied: I – a dose which brought nitrogen in the amount of 0.35 g kg-1 d.m. of soil, II – a 50% higher dose, and III – a 100% higher dose. Additionally, a treatment with average mineral fertilization (NPK) was run. The control treatment was non-fertilized soil. Soil prepared as above was placed in pots and sown with white mustard (cv. Borowska) in spring in the 1st and 2nd year of the experiment. During the experiment, the soil moisture was maintained at the level of ca 60% t.w.c. Microbiological and biochemical soil assays were conducted three times in the first and second years of the experiment, i.e. in May and July and 41 days from harvesting the crop and mixing of its fragmented residues with the soil. The scope of the analyses included numbers of bacteria with low and high nutrition requirements, total numbers of filamentous fungi, cellulolytic, proteolytic and lipolytic bacteria and fungi. Other analyses included determinations of the respiratory activity in soil, the rate of cellulose mineralization and the activity of dehydrogenases, lipase, protease and acid phosphatase. The study showed a stimulating effect of the sludge granulate on the above groups of bacteria and fungi, both in the 1st and in the 2nd years of the experiment. The effect generally weakened with time. The fertilization also stimulated the respiratory rate and activity of phosphatase. However, it inhibited the mineralisation of cellulose as well as the activity of dehydrogenases, lipase and protease in soil. The application of mineral fertilization in the form of NPK did not cause any changes in numbers of the analyzed bacterial groups, except a certain decreasing tendency in the second year. In both years, mineral fertilization contributed to the stimulation of the growth of most fungi. It also enhanced the respiratory activity, rate of cellulose mineralisation, and the activity of dehydrogenase and acid phosphatase, albeit only in the first year of the experiment. Finally, in the soil with mineral fertilization the activity of protease and lipase was observed to have declined.

PL

Badania przeprowadzono na modelu doświadczenia wazonowego, w którym glebę płową, wytworzoną z piasku słabo gliniastego, nawieziono granulowanym suchym nawozem organiczno- mineralnym, wykonanym na bazie osadu ścieków komunalnych. W doświadczeniu zastosowano przedsiewnie trzy poziomy nawożenia granulatem: I – dawka z którą wniesiono azot w ilości 0,35g kg-1 s.m. gleby; II – dawka zwiększona o 50%, III dawka zwiększona o 100%. Dodatkowo wprowadzono kombinację z przeciętnym nawożeniem mineralnym (NPK). Kontrolę doświadczenia stanowiła gleba nienawożona. Tak przygotowaną glebę umieszczono w wazonach i obsiewano wiosną w 1. i 2. roku badań gorczycą białą odmiany Borowska. Wilgotność gleby w czasie doświadczenia utrzymywano na poziomie ok. 60% c.p.w. Analizy mikrobiologiczne i biochemiczne gleby wykonano trzykrotnie w 1. i 2. roku doświadczenia, tj. w maju i lipcu oraz po 41 dniach od zbioru rośliny i wymieszaniu jej rozdrobnionych resztek z glebą. Określano liczebność: bakterii o małych i dużych wymaganiach pokarmowych, grzybów nitkowatych ogółem, bakterii i grzybów celulolitycznych, proteolitycznych oraz lipolitycznych. Ponadto w glebie analizowano aktywność oddechową, tempo mineralizacji celulozy oraz aktywność dehydrogenaz, lipazy, proteazy i kwaśnej fosfatazy. Wykazano stymulujący wpływ zastosowanego granulatu osadowego na ww. grupy bakterii i grzybów, zarówno w 1., jak i w 2. roku doświadczenia. Obserwowane oddziaływanie na ogół słabło w miarę upływu czasu. Nawożenie to stymulowało również aktywność oddechową i aktywność fosfatazy. Natomiast hamowało tempo mineralizacji celulozy, a także aktywność dehydrogenaz, lipazy i proteazy w glebie. Zastosowanie nawozu mineralnego w postaci NPK w 1. roku badań nie spowodowało zmian w liczebności. badanych grup bakterii, a w kolejnym roku odnotowano nawet pewną tendencję spadkową w tym zakresie. W obu latach nawożenie mineralne przyczyniło się do pobudzenia rozwoju większości grup grzybów oraz tylko w 1. roku badań – aktywności oddechowej, tempa mineralizacji celulozy, aktywności dehydrogenaz i fosfatazy kwaśnej. W glebie z nawozem mineralnym odnotowano ponadto spadek aktywności proteazy i lipazy.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2014
• Tom: 19
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.143-154,ref.

Twórcy

autor

Joniec J.

• Department of Environmental Engineering, Catholic University of Lublin, Off-Campus Faculty of Social Sciences in Stalowa Wola, Ofiar Katynia 6a, 37-450 Stalowa Wola, Poland

autor

Kwiatkowska E.

• Chair of Environmental Microbiology, University of Life Science in Lublin, Lublin, Poland

Bibliografia

• Baran S., Oleszczuk P., Żukowska G. 2002. Organic waste resources and management in Poland. Acta Agroph., 73: 17-34. (in Polish)
• Bunt J.B., Rovira A.D. 1955. Microbiological studies of some subantarctic soils. Soil Sci., 6: 119-128.
• Burbianka M., Pliszka A., Janczura E., Teisseyer T., Załęska H. 1971. Microbiology of food. PZWL, Warszawa. (in Polish)
• Furczak J., Joniec J. 2007. Preliminary study of sludge effect on soil microbial activity of podzolic soil under willow culture. Int. Agroph., 21: 39-48.
• Gianfreda L., Rao M.A., Piotrowska A., Palumbo G., Colombo C. 2005. Soil enzyme activites as affeected by antropogenic alternations: intensive agricultural practices and organic pollution. Sci. Total Environ., 341: 265-279.
• Joniec J., Furczak J. 2008. Numbers and activity of microorganisms participating in nitrogen transformations in soil, four years after application of sewage sludge. J. Elementol., 13(4): 545-557.
• Koper J., Piotrowska A. 2003. application of biochemical index to define soil fertility depending on varied organic and mineral fertilization. Electron. J. Pol. Agricult., 6, sect. Agronomy, http://www.ejpau.media.pl.
• Księżopolska A., Żukowska G., Flis-Bujak M. 2002. Effect of fertilisation with sewage sludge on specific surface area of a light soil and of humic acids extracted from the soil. Acta Agroph., 73: 221-229. (in Polish)
• Kuhnert-Finkernagel R., Kandeler E. 1996. Lipase activity by titration In: Methods in soil biology. Eds. Schinner F., Kandeler E., Ohlinger R., Margesin R. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York, 206.
• Ladd J.N., Butler J.A.H. 1972. Short-term assays of soil proteolytic enzyme activities using proteins and dipeptide derivatives as substrates. Soil Biol. Biochem., 4: 19-30.
• Liphadzi M.S., Kirkham M.B., Paulsen G.M. 2006. Auxin-enhanced root growth for phytoremediation of sewage sludge amended soil. Environ. Techn., 27: 695-704.
• Madejon E., Burgos P., López R., Carbera F. 2001. Soil enzymatic response to addition of heavy metals with organic residues. Biol. Fertil. Soils, 34: 144-150.
• Martin J. 1950. Use of acid, rose bengal and streptomycin in the plate method for estimating soil fungi. Soil Sci., 19: 215-233.
• Nicolas C., Hernandez T., Garcia C. 2012.Organic amendments as strategy to increase organic matter in particle-size fractions of a semi-arid soil. App. Soil Ecol., 57: 50-58.
• Nowak A., Marska B., Wronkowska H., Michalcewicz W. 1992. A guide to exercises in microbiology. Wyd. AR, Szczecin. (in Polish)
• Nowak M., Tołoczko W., Trawczyńska A. 2002. Production of calcium-organic preparation BIOCAL from sewage sludge in Aleksandrów Łódzki. Acta Agroph., 73: 263-275. (in Polish)
• Ociepa E. 2011. The effect of fertilization on yielding and heavy metals uptake by maize and virginia fanpetals (Sida hermaphrodita). Arch. Environ. Prot., 32: 43-52.
• Oleszczuk P. 2007. Organic pollutants in soils amended with sewage sludge. Part I. Review of research. Ecol. Chem. Engin., S, 14: 65-76. (in Polish)
• Pascual I., Antolin M.C, Garcia C., Polo A., Sanchez-Diaz M. 2007. Effect of water deficit on microbial characteristics in soil amended with sewage sludge or inorganic fertilizer under laboratory conditions. Biores. Techn., 98: 29-37.
• Pochon J., Tardieux O. 1962. Techniqes d’analyse en microbiologie du sol. Inst. Pasteur, Edit. De la Tourelle, Saint-Mande (Seine), Paris.
• Pokorna V. 1964. Method of determining the lipolytic activity of upload and lowland. Pesta Mus. Pocz., 106: 85-87.
• Rodina A. 1968. Microbiological methods for the study of waters. PWRiL, Warszawa. (in Polish)
• Rühling a., Tyler G. 1973. Heavy metal pollution and decomposition of spruce needly litter. Oikos, 24: 402-415.
• Sastre J., Vincente M.A., Lobo H.C. 1996. Influence of the application of sewage sludge on soil microbial activity. Biores. Techn., 57: 19-23.
• Sawicka B., Kotiuk E. 2007. Mustard species as multi-functional plants. Acta Sci. Pol. Agric., 6: 17-27. (in Polish)
• Scherer H.W., Mether D.J., Welp G. 2011. Effect of long-term organic amendments on chemical and microbiological properties of a luvisol. Plant Soil Environ., 57: 513-518.
• Tabatabai M.A., Bremner J.M. 1969. Use of p-nitrophenol phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biol.Biochem., 1: 301-307.
• Thalmann A. 1968. Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenaseactivität in Boden mittels Triphenyltetrazolium chlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch., 21: 249-258.
• Vanek A., Komarek M., Chrastny V., Becka D., Mihaljevic M., Sebek O., Panuskova G., Schusterova Z. 2010. Thallium uptake by white mustard (Sinapis alba L.) grown on moderately contaminated soils - agro-environmental implications. J. Hazard. Mat., 182: 303-308.
• Walczak M., Lalke-Porczyk E. 2009. Occurrence of bacteria Salmonella sp. in sewage sludge used in agriculture. Environ. Prot. Eng., 35: 5-12.
• Wiater J., Żebranowicz E. 2005. Fertilization value of the granulate made from sewage sludge. Pol. J. Chem. Techn., 7: 80-84.
• Wolna-Maruwka A. 2009. Estimation of microbiological status of sewage sludge subject to composting process in controlled conditions. Pol. J. Environ. Stud., 18: 279-288.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu

Identyfikatory

DOI

10.5601/jelem.2014.19.1.586