Effect of sewage sludge application on the growth, yield and chemical composition of prairie cordgrass (Spartina pectinata Link.)

• Autorzy: Helios W. , Kozak M. , Malarz W. , Kotecki A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ nawożenia osadem ściekowym na rozwój, plonowanie i skład chemiczny spartiny preriowej (Spartina pectinata Link.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Prairie cordgrass is a perennial C4 grass characterized by high adaptability to different habitats. The highest yields are obtained on sites with sufficient water supply, on soils of coarse or medium texture and with a wide range of the C:N ratio. Sewage sludge may be the source of nutrients for the crops grown for renewable energy purposes. The objective of the research was to evaluate the effect of sewage sludge fertilization on the growth and yield of prairie cordgrass and the content of crude ash, macronutrients and heavy metals in the plant biomass in the first three years of cultivation. The experiments were conducted at the Pawłowice Agricultural Experimental Station near Wroclaw, in 2008-2010. Their aim was to investigate the impact of differentiated sewage sludge applications and harvest periods on the growth, yield formation and chemical composition of prairie cordgrass. Two-factor experiments in a split-plot design were conducted. The first factor was a dose of sewage sludge: 0, 1.4, 2.8 and 4.2 t ha-1 DM, corresponding to the nitrogen fertilization of 0, 50, 100, 150 kg ha-1, and the second factor was the harvest time: autumn and winter. The sewage sludge dose of 2.8 t ha-1 DM, compared to the control, significantly increased the plant height by 4%, one shoot mass by 11%, the number of shoots per 1 m2 by 14% and the dry mass yield by 22%, but it showed no influence on the yield structure formation and the content of macronutrients and heavy metals. The postponement of the harvesting time from autumn to winter resulted in drier plants, lower dry mass yield and less crude ash, K, Mg and S.

PL

Spartina preriowa jest wieloletnią trawą o cyklu fotosyntezy C-4, charakteryzującą się dużą zdolnością adaptacyjną do różnych siedlisk. Najlepiej plonuje na stanowiskach o dostatecznej ilości wody, na glebie o gruboziarnistej lub średniej teksturze i szerokim stosunku C do N. Źródłem składników pokarmowych dla roślin uprawianych na cele energetyczne mogą być osady ściekowe. Celem badań było określenie wpływu nawożenia osadem ściekowym na rozwóji plonowanie spartiny preriowej oraz kształtowanie zawartości popiołu surowego, makroskładników i metali ciężkich w biomasie w pierwszych trzech latach uprawy. W latach 2008-2010 w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Pawłowice k. Wrocławia badano wpływ zróżnicowanego nawożenia osadami ściekowymi i terminu zbioru na rozwój, kształtowanie plonu i skład chemiczny spartiny preriowej. Dwuczynnikowe doświadczenie założono w układzie „split-plot”. Pierwszym czynnikiem była dawka osadu ściekowego: 0, 1,4, 2,8 i 4,2 t ha-1 s.m., co odpowiadało nawożeniu azotem: 0, 50, 100, 150 kg ha-1, a drugim – terminy zbioru: jesienny i zimowy. Osad ściekowy w dawce 2,8 t ha-1 s.m., w porównaniu z kontrolą, zwiększał istotnie wysokość roślin o 4%, masę 1 pędu o 11%, liczbę pędów na 1 m2 o 14% oraz plon suchej masy o 22%, natomiast nie miał wpływu na kształtowanie struktury plonu oraz zawartość makroskładników i metali ciężkich. Przesunięcie terminu zbioru z jesiennego na zimowy skutkowało mniejszym uwilgotnieniem roślin, wpłynęło na zmniejszenie plonu suchej masy oraz zawartości popiołu surowego, K, Mg i S.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2014
• Tom: 19
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.1021-1036,fig.,ref.

Twórcy

autor

Helios W.

• Department of Crop Production, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, pl.Grunwaldzki 24a, 50-363 Wroclaw, Poland

autor

Kozak M.

• Department of Crop Production, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, pl.Grunwaldzki 24a, 50-363 Wroclaw, Poland

autor

Malarz W.

• Department of Crop Production, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, pl.Grunwaldzki 24a, 50-363 Wroclaw, Poland

autor

Kotecki A.

• Department of Crop Production, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, pl.Grunwaldzki 24a, 50-363 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• Bartkowiak A. 1978. Analysis of variance for orthogonal sets. The awa prgramme. (In:) Description of statistical programmes elaborated at the Institute of Information Technology, the University of Wrocław. Wyd. Uniw. Wroc., 43-60. (in Polish)
• Boe A., Lee D. K. 2007. Genetic variation for biomass production in prairie cordgrass and switchgrass. Crop Sci., 47(3): 929-934.
• Boe A., Owens V., Gonzalez-Hernandez J., Stein J., Lee D. K., Koo B. C. 2009. Morphology biomass production of prairie cordgrass on marginal lands. GCB Bioenergy, 1: 240-250.
• Bonilla-Warford C. M., Zedler J. B. 2002. Potential for using native plant species in stormwater wetlands. Environ Manage, 29(3): 385-394.
• Dusza E., Zabłocki Z., Mieszczerykowska-Wójcikowska B. 2009. Content of magnesium and other fertilizer compounds in stabilized and dewatered sewage sludge from the municipal sewage treatment plant in Recz. J. Elementol., 14(1): 63-70.
• Fraser A., Kindscher K. 2005. Spatial distribution of spartina pectinata transplants to restore wet prairie. Restor. Ecol, 13(1): 144-151.
• Gambuś F., Wieczorek J. 2003. Evaluation of the fertilization value of sewage sludge from selected municipal wastewater treatment plants. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 493: 759-766. (in Polish)
• Johnson S. R., Knapp A. K. 1993. The effect of fire on gas exchange and aboveground biomass production in annually vs biennially burned Spartina pectinata wetlands. Wetlands, 13(4): 299-303.
• Joniec J., Furczak J. 2008. Counts and activity of microorganisms participating in nitrogen transformations in soil, four years after application of sewage sludge. J. Elementol., 13(4): 545-557.
• Kalemb asa D., Malinowska E. 2010. Effect of sewage sludge on the content of heavy metals in biomass of Miscanthus sacchariflorus and in soil. Ochr. Środ. Zasob. Natur., 42: 198-203. (in Polish)
• Kim S. A., Rayburn A.L., Parrish A., Lee D. K. 2012. Cytogeographic distribution and genome size variation in prairie cordgrass (Spartina pectinata Bosc ex Link). Plant Mol. Biol. Rep., 30: 1073-1079.
• Kotecki A. (red.). 2010 Effect of the harvest date and nitrogen and potassium fertilization on the development of yield of Miscanthus x giganteus Gref et Deu. Cultivation of Miscanthus giganteus. Wyd. UP Wroc., 73-105. (in Polish)
• Kowalczyk-Juśko A., Kościk B. 2004. Production of biomass of Amur silver grass and prairie cordgrass, and their possible conversion to energy. Biul. IHAR, 234: 213-218. (in Polish)
• Kowalczyk-Juśko A. 2009. Ash from different energy crops. Proc. ECOpole, 3(1): 159-164. (in Polish)
• Kowalczyk-Juśko A. 2010. Reduction of emission of pollutants by replacing coal with biomass of prairie cordgrass. Probl. Inż. Rol., 4: 69-77. (in Polish)
• Kowalczyk-Juśko A. 2013. Biometric and energy-specific parameters of prairie cordgrass (Spartina pectinata Link.) in the first three years of cultivation. Probl. Inż. Rol., 2: 67-77. (in Polish)
• Kuziemska B., Kalemb asa S., Jakubicka M. 2011. Effect of liming and supplementation with sewage sludge on the content of iron, copper and zinc in cocksfoot grass (Dactylis glomerata L.) grown on nickel contaminated soil. Inż. Ekol., 27: 92-99. (in Polish)
• Majtkowski W. 1997. Spartina michauxiana Hitchc – a pioneer species. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 451: 317-323. (in Polish)
• Majtkowski W. 1998. Evaluation of the suitability of grasses in the management of idle and fallow land. Bibl. Fragm. Agron., 5: 257-262. (in Polish)
• Majtkowski W. 2006. Biodiversity of energy crop plantations as the basis of sustainable development. Probl. Inż. Rol., 2: 25-36. (in Polish)
• Mercik S., Stępień W., Gębski M. 2003. Plant uptake and solubility of Cu, Zn, Pb and Cd in different soil extracts depending on the soil acidification. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 493: 913-921.
• Mobb erley D.G. 1956. Taxonomy and distribution of the genus Spartina. Iowa St Coll, J. Sci., 30: 471-574.
• Ociepa E. 2013. Effects of fertilization with sewage sludge and sewage sludge-based mixtures of heavy metals mobility. Environ. Prot. Eng., 39(2): 55-66.
• Potter L., Bingham M. J., Baker M. G., Long S. P. 1995. The potential of two perennial C4 grasses and perennial C4 sedge as lingo-cellulosic fuel crops in N.W. Europe. Crop establishment and yields i E. England. Ann Bot-London, 76: 513-520.
• Sienkiewicz S., Czarnecka M. H. 2012. Content of available Cu, Zn and Mn in soil amended with municipal sewage sludge. J. Elem., 17(4): 649-657.
• Szatanik-Kloc A. 2004. Effect of pH and concentrations of selected heavy metals on their content of plants. Acta Agrophys., 4(1): 177-183. (in Polish)
• Weiss J., Hondzo M., Biesboer D., Semm ens M. 2006. Laboratory study of heavy metal phytoremediation by three wetland macrophytes. Int. J. Phytoremediat., 8: 245-259.
• Żukowska G., Flis-Bujak M., Baran S. 2002. Effect of sewage sludge fertilization on organic substance in light soil under a willow plantation. Acta Agroph., 73: 357-367. (in Polish)

Identyfikatory

DOI

10.5601/jelem.2014.19.3.725