Effect of ash-fly ash mixture application on soil fertility*

• Autorzy: Kovacik P. , Macak M. , Duscay L. , Halcinova M. , Jancich M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stosowania popiołów, popiołów lotnych i ich mieszanek na żyzność gleby

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nowadays, it is illegal to apply ashes, fly ashes and their mixtures on arable soil in Slovakia although it is allowed in many countries. The reasons why the Slovak law prohibits using these substances in agriculture are not explicitly stated but most probably it is so because of the variable and often high content of heavy metals as well as the residual radioactivity in soil treated with such mixtures. However, ashes and fly ashes are significantly different in parameters, therefore they should be classified individually. It is irrational to ignore some positive effects of ashes and fly ashes on plants if they do not pose a threat of increased input of heavy metals and residual radioactivity into soil and, subsequently, in crops. The aim of this experiment has been to find out the effect of ash-fly ash mixture (AFAM) on some soil yielding parameters and to clarify opinions on using ashes and fly ashes in agriculture. A pot experiment was carried out in a vegetation cage located in the premises of the SAU in Nitra. Pots of the capacity of 30 kilos were filled with 24 kg of anthropogenic soil prepared by mixing two portions of Haplic Luvisol with one portion of siliceous sand. The ash-fly ash and/or NPK fertilizers were applied into the whole soil profile. The experimental design comprised 6 treatments (0, AFAM1, NPK, NPK+ AFAM1, NPK+ AFAM2, NPK+ +AFAM3), each in four replications, as follows: 1 – control treatment, 2 – AFAM in a dose of 3 t ha–1, 3 – NPK mineral fertilizer, 4 – NPK mineral fertilizer + AFAM in a dose of 3 t ha–1, 5 – NPK mineral fertilizer + AFAM in a dose of 30 t ha–1, 6 – NPK mineral fertilizer + AFAM in a dose of 150 t ha–1. The soil samples were analysed in the whole soil profile after harvest of spring barley. The ash-fly ash mixture in the basic dose of 3 t ha–1 positively influenced several soil parameters. Statistically significant increase of both pHKCl and pHH20 as well as the content of available calcium were noted. The total carbon content (Cox), carbon of humic substances (CHS), carbon of humic acids (CHA), carbon of fulvic acids (CFA) and available K also increased but not significantly. Sorption capacity (CEC)did not change. The sum of exchangeable base cations (EBC), base saturation (BS), conductivity (EC) and content of Nin and Mg were not significantly influenced. The AFAM with NPK combination significantly decreased the bulk density of soil (BD). Addition of AFAM to mineral NPK fertilizers at the rates of 3, 30 and 150 t ha–1, respectively, influenced positively the content of Cox, CHS, CHA, Mg and the values of CEC, EBC, BS, BD, pHH2O and pHKCl. This addition had a negative effect ob just two parameters: EC and content of mineral nitrogen. Application of ash-fly ash mixture alone or with NPK fertilizers improved soil parameters, which enhanced the soil productivity and its resistance against depressed fertility caused by unidirectional industrial nutrition.

PL

Aplikacja popiołów, popiołów lotnych i ich mieszanek w glebach Słowacji nie jest dozwolona przez prawo, mimo że niektóre państwa pozwalają na takie wykorzystanie. Można przypuszczać, ze jest to spowodowane głównie niestabilną i często wysoką zawartością metali ciężkich oraz związków promieniotwórczych w glebie. Poszczególne popioły i popioły lotne znacznie różnią się powyższymi parametrami, z tego powodu konieczna jest indywidualna ocena wykorzystania popiołów w Słowacji. Korzystnego wpływu popiołów i popiołów lotnych na rośliny nie można pominąć w przypadku surowców nie stwarzających zagrożenia związanego ze zwiększoną ilością metali ciężkich i związków radioaktywnych. Celem eksperymentu było określenie wpływu mieszanki popiołu z popiołem lotnym (AFAM) na niektóre parametry glebowe oraz sprecyzowanie poglądów na wykorzystanie popiołów i popiołów lotnych w rolnictwie. Eksperyment przeprowadzono w wegetacyjnej klatce znajdującej się na terenie Słowackiego Uniwersytetu Rolniczego w Nitrze, w 30 kg pojemnikach z 24 kg antropogenicznej gleby, która powstała po zmieszaniu 2 części brunatno-modalnej gleby i 1 części piasku krzemionkowego. Do całego profilu glebowego powyższych pojemników aplikowano mieszankę popiołów i popiołów lotnych lub nawozów NPK w 4 powtórzeniach. Eksperyment miał 6 wariantów (0, AFAM1, NPK, NPK+ AFAM1, NPK+ AFAM2, NPK+ AFAM3): 1 – wariant kontrolny, 2 – mieszanka popiołu i popiołu lotnego w ilości 3 t ha–1, 3 – nawozy sztuczne NPK, 4 – nawozy NPK + AFAM w ilości 3 t ha–1, 5 – nawozy NPK + AFAM w ilości 30 t ha–1, 6 – nawozy NPK + AFAM w ilości 150 t ha–1. Mieszanka popiołu i popiołu lotnego (AFAM) stosowana w ilości 3 t ha–1 miała pozytywny wpływ na kilka parametrów glebowych. Istotnie statystycznie zwiększyła wartość pHKCl, pHH2O i dostępnych zasobów Ca. W przypadku zawartości węgla całkowitego (Cox), węgla substancji humusowych (CHS), węgla kwasów huminowych (CHA), kwasów fulvia (CFA) i dostępnego K reakcja na wzrost była niejednoznaczna. Gęstość objętościowa gleby (BD) się zmniejszyła. Absorpcja (CEC) nie uległa zmianie. Statystycznie nieistotny, ale negatywny wpływ miała na ilość kationów podstawowych (EBC), stopień nasycenia kationami bazowymi (BS), przewodność (EC), zawartość Nan i Mg. Dodanie AFAM do nawozów NPK w dawkach 3, 30 i 150 t ha–1 miało pozytywny wpływ na ilości Cox, CHS, CHA i Mg, na wartości CEC, EBC, BS, pHKCl i pHH2O, BD gleby. Negatywnie wpłynęło tylko na EC i zawartość Nin. Wykorzystanie mieszanki popiołu i popiołów lotnych oraz mieszanki w połączeniu z nawozami NPK poprawiło głównie te parametry gleby, które zwiększają jej wydajność, odporność na spadek plonów spowodowany jednostronnym sztucznym nawożeniem roślin.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.215-225,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kovacik P.

• Department of Agrochemistry and Plant Nutrition, Slovak Agricultural University in Nitra, Trieda A. Hlinku 2, 949 01 Nitra, Slovakia

autor

Macak M.

autor

Duscay L.

autor

Halcinova M.

autor

Jancich M.

Bibliografia

• Antonkiewicz J. 2010. Effect of sewage sludge and furnace waste on the content of selected elements in the sward of legume-grass mixture. J. Elementol., 15(3): 435-443.
• Amrhein Ch., Hagnia G.H., Kim T.S. 1995. Synthesis and properties of zeolites from coal fly ash. Environ. Sci. Technol., 30(3): 735-742.
• Aitken R.L., Campbell D.J., Bell L.C. 1984. Properties of Australian fly ashes relevant to their agronomic utilization. Aust. J. Soil Res., 22(4): 443-453.
• Basu M., Pande M., Bhadoria P.B.S., Mahapatra S.C. 2009. Potential fly-ash utilization in agriculture: A global review. Progress Natur. Sci., 19(10): 1173-1186.
• Bremer J.M. 1960. Determination of nitrogen in soil by the Kjeldahl method. J. Agr. Sci., 55(1): 11-33.
• Cervelli S., Petruzzeli G., Perna A. 1987. Fly ash as an amendment in cultivated soils. Effect on mineralization and nitrification. Water, Air Soil Pollut., 33(3-4): 331-338.
• Clark R.B., Zeto S.K., Ritchey K.D., Baligar V.C. 1999. Boron accumulation by maize grown in acidic soil amended with coal combustion products. Fuel, 78(2): 179-185.
• Corwin D.L., Lesch S.M. 2005. Apparent soil electrical conductivity measurements in agriculture. Comp. Electr. Agr., 46: 11-43.
• Dosskey M.G., Adriano D.C. 1993. Trace element toxicity in VA mycorrhizal cucumber grown on weathered coal fly ash. Soil Biol. Biochem., 25(11): 1547-1552.
• Floreková L., Maras M., MichalÍková F. 2001. Integrácia environmentálnych prÍstupov do stratégie výrobných podnikov — environmentálne orientovaná kvalita produkcie [Integration of environmental approaches into strategy of production companies — environmentally oriented production quality]. Acta Mont. Slov., 6(4): 270-274. (in Slovak).
• Chang A.C., Lund L.J. Page A.L., Warneke J.E. 1977. Physical properties of fly ash-amended soils. J. Environ. Qual., 6(3): 267-270.
• Jala S., Goyal D. 2006. Fly ash as a soil ameliorant for improving crop production — a review. Bioresour. Technol., 97(9): 1136-1147.
• Jezierska-Tys S., Frąc M. 2008. Influence of fertilization with dairy sewage sludge sanitised with coal fly ash on microbiological activity and concentration of heavy metals in greybrown podzolic soil. J. Elementol., 13(4): 535-544.
• Kikuchi R. 1999. Application of coal ash to environmental improvement. Transformation into zeolite, potassium fertilizer and FGD absorbent. Resour. Conserv. Rec., 27(4): 333-346.
• Karangelos D.J., Petropoulos N.P., Anagnostakis M.J., Hinis E.P., Simopoulos S.E. 2004. Radiological characteristics and investigation of the radioactive equilibrium in the ashes produced in lignite-fired power plants. J. Env. Rad., 77(3): 233-246.
• Kováčik P., MisÍk J. 2008. Impact of the use of sodium humate and ash-fly ash mixture in plant production on the content of metals in the soil and the plant. Ecol. Chem. Eng. A, 15(15): 807-815.
• Kováčik P., Slamka P. 2008. Effect of ash-fly ash mixture on the yield of spring barley and some soil parameters. Ecol. Chem. Eng. A, 15(4-5): 361-367.
• Kováčik P., Wisniowska-Kielian B. 2009. Effect of waste rock wools on the spring barley (Hordeum vulgare L.) yield and some soil parameters. Ecol. Chem. Eng. A, 16(5-6): 589-597.
• Lin CH.F., Lo S.S., Lin H.Y., Lee Y. 1998. Stabilization of cadmium contaminated soils using synthesized zeolite. J. Hazard. Mater., 60(3): 217-226.
• Matsi T., Keramidas V.Z. 1999. Fly ash application on two acid soils and its effect on soil salinity, pH, B, P and on ryegrass growth and composition. Env. Poll., 104(1): 107-112.
• Mazzilli B., Palmiro V., Saueia C., Nisti M.B. 2000. Radiochemical characterization of Brazilian phosphogypsum. J. Env. Rad., 49: 113-122.
• Mehlich A. 1984. Mehlich 3 soil test extractant: A modification of Mehlich 2 extractant. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 1(5): 1409-1416.
• Myślińska E. 1998. Laboratoryjne badania gruntów [Laboratory tests of soils]. PWN, Warszawa. (in Polish).
• Pathan S.M., Aylmore L.A.G., Colmer T.D. 2002. Reduced leaching of nitrate, ammonium and phosphorus in a sandy soil by fly ash amendment. Aust. J. Soil Res., 40(7): 1201-1211.
• Perkins P.V., Vann A.R. 1997. The bulk density amelioration of minespoil with pulverised fuel ash. Soil Tech., 10(2): 111-114.
• Rasool R., Kukal S.S., Hira G.H. 2008. Soil organic carbon and physical properties as affected by long-term application of FYM and inorganic fertilizers in maize-wheat system. Soil Till. Res., 101(1-2): 31-36.
• Sajwan K.S., Paramasivam S., Alva A.K., Adriano D.C., Hooda P.S. 2003. Assessing the feasibility of land application of fly ash, sewage sludge and their mixture. Adv. Environ. Res., 8(1): 77-91.
• Shvidenko A., Nilsson S., Roshkov V. 1997. Possibilities for increased carbon sequestration through the implementation of rational forest management in Russia. Water, Air, Soil Pollut., 94(1-2): 137-162.
• Šimansky V., Tobiasova E., ChlpÍk J. 2008. Soil tillage and fertilization of Orthic Luvisol and their influence on chemical properties soil structure and carbon distribution in waterstable macro-aggregates. Soil Till. Res., 100(1-2): 125-132.
• Wright R.J., Codling E.E., Wright S.F. 1998. Root growth and trace element uptake in acid soils treated with coal combustion by-products. Chemosphere, 36(6): 1463-1474.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu