Speciation of carbon and selected metals in spent mushroom substrates

• Autorzy: Kalembasa D. , Becher M.

Warianty tytułu

PL

Specjacja węgla i wybranych metali w podłożu po uprawie pieczarki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Increasing amounts of spent mushroom substrate in the Siedlce region and the unsolved problem of its disposal has encouraged researchers to study its properties and, subsequently, the possibility of its utilisation as fertiliser. Samples of (fresh) substrate after 6-week cultivation of the white mushroom Agaricus bisporus in two modern cultivation halls were used as the studied material. The determined parameters included its pH and the content of dry matter, ash, mineral nitrogen as well as total carbon and nitrogen. The main aim of the study was to determine the speciation of organic carbon and metals in spent mushroom substrates. To this end, their sequential extraction was carried out by the method described by HE et al. (1995), recommended for materials with a high organic matter content. The extraction procedure yielded six operational fractions of carbon and metals and separated the humic substances into fractions of fulvic and humic acids and metals bound with them. Sequential application of extraction reagents of increasing ability to extract carbon and metal from compounds (H2O → KNO3 → Na4P2O7 → NaOH → HNO3 → aqua regia) allowed us to assess the potential bioavailability and resistance to biodegradation, as well as current and potential hazards to the environment (phytoavailability, mobility). It has been found that spent mushroom substrate could be recommended as fertiliser because it can enrich soils with organic matter. The largest amounts of carbon (62%) were found in the stable residual fraction, whereas the bioavailable fractions contained about 10% of carbon. Concentrations of metals (Mg, Ca, Fe, Mn, Ba, Sr, Zn, Cu, Ni, Cr, Pb) in the material were variable, but most metals were found in the fraction strongly bound with organic and mineral compounds (30.8-80.6%). Ca, Mg, Mn, Sr, Fe, and Zn were predominantly bound with mobile fulvic acids, whereas Cu, Ni, Ba, and Pb – with more stable humic acids.

PL

Zwiększająca się ilość podłoża po uprawie pieczarek w rejonie siedleckim oraz nierozwiązany problem jego utylizacji sprowokowały do badań jego właściwości, a w perspektywie także nawozowego wykorzystania. Materiał badawczy stanowiły próbki podłoża (świeżego) po 6-tygodniowej uprawie pieczarki białej Agaricus bisporus z dwóch nowoczesnych hal uprawowych w regionie siedleckim. Oznaczono w nich pH, zawartość suchej masy, popiołu, azotu w formach mineralnych oraz całkowitą zawartość węgla i azotu. Celem badań było określenie specjacji węgla związków organicznych i metali w badanych podłożach popieczarkowych z zastosowaniem ich sekwencyjnej ekstrakcji, na podstawie metody He i in. (1995) — polecanej dla materiałów o wysokiej zawartości materii organicznej. Procedura ekstrakcyjna umożliwiła wydzielenie 6 frakcji operacyjnych węgla i metali oraz rozdzielenie substancji humusowych na frakcję kwasów fulwowych i huminowych oraz metale z nimi powiązane. Sekwencyjne zastosowanie odczynników ekstrakcyjnych o zwiększających się właściwościach wydzielania węgla i metali w związkach (H2O → KNO3 → Na4P2O7 → NaOH → HNO3 → woda królewska) pozwoliło ocenić potencjalną biodostępność i odporność na biodegradację, a w przypadku metali ciężkich także aktualne i potencjalne zagrożenie dla środowiska (fitoprzyswajalność, mobilność). Stwierdzono, iż podłoże po uprawie pieczarki powinno być zalecane do nawozowego stosowania, gdyż ma znaczny potencjał wzbogacania gleb w związki organiczne. Najwięcej węgla (62%) było związane ze stabilną frakcją rezydualną, a we frakcjach biodostępnych — ok. 10%. Zawartość metali (Mg, Ca, Fe, Mn, Ba, Sr, Zn, Cu, Ni, Cr, Pb) w badanym materiale była zróżnicowana, przy czym większość z nich występowała we frakcji mocno związanej ze związkami organicznymi i mineralnymi (30,8-80,6%). Z mobilnymi kwasami fulwowymi były związane w większych ilościach Ca, Mg, Mn, Sr, Fe, i Zn, a z bardziej stabilnymi kwasami huminowymi — Cu, Ni, Ba, i Pb.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2012
• Tom: 17
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.409-419,ref.

Twórcy

autor

Kalembasa D.

• Chair of Soil Science and Plant Nutrition, Siedlce University of Natural Science and Humanities, Prusa 14, 08-110 Siedlce, Poland

autor

Becher M.

• Chair of Soil Science and Plant Nutrition, Siedlce University of Natural Science and Humanities, Siedlce, Poland

Bibliografia

• Dziadowiec H., Gonet S.S. 1999. A guidebook of methodology for research on organic matter. Pr. Kom. Nauk. PTG, 120, Warszawa. (in Polish)
• Gondek K. 2007. Content of carbon, nitrogen and selected heavy metals in composts. J. Elementol., 12 (1): 13-23.
• He X.T., Logan T. L., Traina S. J. 1995. Physical and chemical characteristics of selected U.S. municipal solid waste composts. J. Environ. Qual., 24: 543-552.
• Hsu J.H., Lo S.L. 2001. Effect of composting on characterization and leaching of copper, manganesse, and zinc from swine manure. Environ. Pollut.,114: 119-127.
• Jordan S.N., Mullen G.J., Murphy M.C. 2008. Composition variability of spent mushroom compost In Ireland. Biores. Technol., 99: 411-418.
• Kalembasa D., Majchrowska-Safaryan A. 2009a. Nutrient abundance of spent mushroom substrate. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 535: 195-200. (in Polish)
• Kalembasa D., Majchrowska-Safaryan A. 2009b. Fractions of heavy metals in spent mushroom substrates. Ochr. Środ. Zas. Nat., 41: 572-577. (in Polish)
• Kalembasa S. 1991. Quick method of determination of organic carbon in soil. Pol. J. Soil Sci., 24(1): 17-22.
• Maćkowiak C., Żebrowski J. 2000. Chemical composition of manure in Poland. Nawozy i Nawożenie, 4(5): 119-130. (in Polish)
• Mazur Z., Mokra O. 2009. Concentration of macronutrients in natural fertilizers in Poland in 2003-2005. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 537: 243-247. (in Polish)
• Medina E., Paredes C., Perez-Muria M.D., Bustamante M.A., Moral R. 2009. Spent mushroom substrates as component of growing media for germination and growth of horticultural plamts. Biores. Technol., 100: 4227-4232.
• Regulation of the Minister for Agriculture and Rural Development of 18 June 2008. Journal of Law 119 item 765. (in Polish)
• Rutkowska B., Szulc W., Stępień W., Jobda J. 2009. Possible use of spent mushroom substrates in agriculture. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 535: 349-356. (in Polish)
• Stewart D.P.C., Cameron K.C., Confort I.S. 1998. Effect of spent mushrum substrate on soil chemical conditions and plant growth in an intensive horticultural system: a comparison with inorganic fertiliser. Austr. J. Soil Res., 36(2): 75-83.
• Zmora-Nahum S., Hadar Y., Chen Y. 2007. Physico-chemical properties of commercial composts varying in their Skurce materials and country of origin. Soil Biol. Biochem., 39: 1263-1276.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu