The effect of sewage sludge on the growth and species composition of the sward and the content of heavy metals in plants and urban soil

• Autorzy: Wolejko E. , Pawluskiewicz B. , Wydro U. , Loboda T. , Butarewicz A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ osadu ściekowego na wzrost i skład gatunkowy runi oraz na zawartość metali ciężkich w roślinach i glebie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The determination of the sludge fertilising influence for the growth and composition of the urban grasslands’ swards and heavy metals concentration in above-ground parts of the plants was the aim of the study. The study was conducted on four research plots along the main roads in Białystok. The plots were seeded with two mixtures of lawn grasses (Eko and Roadside) and three doses of sludge were applied: 0 (control), 7.5 and 15 kg/m2. The study also included the determination of concentrations of Cd, Cr, Cu, Pb and Zn in soil and in the above-ground parts of lawn grasses and selected physical and chemical properties of soils fertilized with different doses of sludge. The dose of 7.5 kg/m2 increased the plant dry matter on average by 53%, the dose of 15 kg/m2 – on average by 90%. The largest effect of fertilization was found for lightest soil. Under these conditions, grass dry matter fertilized with 7.5 kg/m2 sludge was almost doubled, and fertilized with the dose of 15 kg/m2 was almost three times larger than in not fertilized areas. Perennial ryegrass (Lolium perenne L.) was the dominant species in the sward. Perennial ryegrass constituted on average 71% of all grass species in the areas fertilized with sewage sludge in the dose of 7.5 kg/m2, while on the areas fertilized with 15 kg/m2 – about 81%, and on not fertilized ones – 50% on average. Bioconcentration factor in the study allowed for estimating the plants ability to collect heavy metals present in the soil. Based on these results, it was found that the rate of bioconcentration of Cd, Cr, Cu and Pb was the highest in August, which may indicate the ease of downloading these metals by plants, particularly high mobility of metals during this period, and lower in October and June.

PL

Celem badań było określenie wpływu nawożenia komunalnym osadem ściekowym z Miejskiej Oczyszczalni Ścieków w Sokółce na wzrost i skład gatunkowy runi trawników przyulicznych oraz zawartość metali w częściach nadziemnych tych roślin. Badania przeprowadzono na czterech powierzchniach badawczych, wzdłuż głównych ciągów komunikacyjnych na terenie Białegostoku. Zastosowano dwie mieszanki gazonowych odmian traw (Eko i Roadside) oraz trzy dawki osadu ściekowego: 0 (kontrola), 7,5 i 15 kg/m2. Dawka 7,5 kg/m2 zwiększyła masę części nadziemnych średnio o 53%, a dawka 15 kg/m2 – średnio o 90%. Największy efekt nawożenia stwierdzono na glebie najlżejszej. W tych warunkach siedliskowych masa runi nawożonej dawką 15 kg/m2 osadu była prawie dwukrotnie, a dawką 7,5 kg/m2 prawie 58% większa niż na powierzchniach nienawożonych. Gatunkiem dominującym w runi badanych powierzchni była życica trwała (Lolium perenne L.). Stanowiła ona w masie runi na powierzchniach nawożonych dawką 7,5 kg/m2 średnio 71%, dawką 15 kg/m2 – średnio 81%, a na powierzchniach nienawożonych – średnio 50%. Wartość wskaźnika biokoncentracji Cd, Cr, Cu i Pb była największa w sierpniu, co może świadczyć o łatwości pobierania tych metali przez rośliny i szczególnie dużej ruchliwości metali w tym okresie, najmniejsza natomiast w październiku oraz czerwcu.

Słowa kluczowe

EN

roadside green; loan; grass growth; grass sward; sward composition; biomass; heavy metal content; sewage sludge application

• Wydawca: -
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Land Reclamation
• Rocznik: 2014
• Tom: 46
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.101-114,ref.

Twórcy

autor

Wolejko E.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul.Wiejska 45E, 15-351 Bialystok, Poland

autor

Pawluskiewicz B.

• Department of Environmental Improvement, Warsaw University of Life Sciences-SGGW, ul.Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

autor

Wydro U.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul.Wiejska 45E, 15-351 Bialystok, Poland

autor

Loboda T.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul.Wiejska 45E, 15-351 Bialystok, Poland

autor

Butarewicz A.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul.Wiejska 45E, 15-351 Bialystok, Poland

Bibliografia

• BADYDA A.J. 2010. Zagrożenia środowiskowe ze strony transportu. [Environmental impact of transport]. Nauka 4: 115-125 [Eng. Summary].
• BREDE D. 2000: Turfgrass Maintenance Reduction Handbook: Sports, Lawns and Golf. Ann Arbor Press, Chelsea, Michigan, USA.
• CLARKE B.O., SMITH S.R. 2011: Review of 'emerging' organic contaminants in biosolids and assessment of international research priorities for the agricultural use of biosolids. Environment International 37: 226-47.
• CZARNECKI Z., HARKOT W. 2002: Wpływ częstotliwości koszenia na zadarnianie powierzchni przez trawnikowe odmiany Lollium perenne. [Effect of cutting frequency on surface sodding by lawn cultivars of Lollium perenne]. Łąkarstwo w Polsce 5: 43-48 [Eng. Summary].
• Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 on waste and repealing certain directives.
• DMUCHOWSKI W., SOŁTYKIEWICZ E. 2007: Hiperakumulacja cynku w liściach brzozy bro-dawkowatej (Betula pendula Roth). [Zinc hy-peracculation by silver birch (Betula pendula Roth) leaves]. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 31: 209-214 [Eng. Summary].
• DOMAŃSKI P. J., GOLIŃSKA B. 2003: Perspektywy Lolium perenne w użytkowaniu trawnikowym i darniowym. [Prospects for Lollium perenne in lawn and turf utilization]. Łąkarstwo w Polsce 6: 37-45 [Eng. Summary].
• DRĄŻKIEWICZ M., TUKENDORF A., BASZYŃSKI T. 2003: Age-dependent response of maize leaf segments to cadmium treatment: Effect on chlorophyll fluorescence and phytochelation accumulation. Journal of Plant Physiology 160: 247-254.
• FILIPKA T., KACZOR A., BADORA A. 2002: Podstawy i skutki chemizacji agroekosyste-mów. [Fundamentals and consequences of chemization of agroekosystems]. Akademia Rolnicza, Lublin [In Polish].
• FUENTES A., LLORENS M., SAEZ J., SOLER A., AGUILAR M., ORTUNO F. 2004: Phytotoxicity and heavy metals speciation of stabilized sewage sludges. Journal of Hazardous Materials 108: 161-169.
• GAWROŃSKI S.W. 2009: Fitoremediacja a tereny zieleni. [Phytoremediation and green areas]. Zieleń Miejska 10 (31): 28-29 [Eng. Summary].
• GONDEK K. 2012: Wpływ nawożenia nawozami mineralnymi, obornikiem od trzody chlewnej i komunalnymi osadami ściekowymi na plon i niektóre wskaźniki jakości ziarna pszenicy jarej (Triticum aestivum L.). [The effect of fertilisation with mineral fertilisers, pig manure and municipal sewage sludge on the yield and some quality indices of spring wheat (Triticum aestivum L.) grain]. Acta Agrophysica 19 (2): 289-302 [Eng. Summary].
• GRABOWSKI K., GRZEGORCZYK S., BENEDYCKI S., KWIETNIEWSKI H. 1999: Ocena wartości użytkowej wybranych gatunków i odmian traw gazonowych do obsiewu nawierzchni trawiastych. [Assessment of functional value of selected species and cultivars of lawn grasses for sowing of grass surface]. Folia Universitatis Agriculturae Stetinensis 197, Agricultura 75: 81-88 [Eng. Summary].
• GREINERT A. 2000: Ochrona i rekultywacja terenów zurbanizowanych. Monografia 97. Wyd. Politechniki Zielonogórskiej, Zielona Góra.
• JANKOWSKI K., SOSNOWSKI J., JANKOWSKA J., KOWALCZYK R. 2012: Zadarnienie muraw trawnikowych w zależności od głębokości umieszczenia hydrożelu w podłożu oraz rodzaju okrywy glebowej. [Impact of hydrogel and kind of soil cover on the compactness of turf lawns]. Inżynieria Ekologiczna 30: 249-256 [Eng. Summary].
• KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1999: Biogeochemia pierwiastków śladowych. [Bio-geochemistry of trace elements]. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa [In Polish].
• KARCZEWSKA A., GERSZTYN L., GAŁKA B. 2012: Wpływ dodatku osadów ściekowych o różnych właściwościach na udział rozpuszczalnych form miedzi w glebach zanieczyszczonych. [The effects of various kinds of sewage sludge applied to soil on the amounts of soluble copper forms in polluted soils]. Ochro- na Środowiska i Zasobów Naturalnych 51: 53-61 [Eng. Summary].
• KAZIMIERCZAK M. 2012: Sewage sludge stabilization indicators in aerobic digestion - a review. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Land Reclam. 44: 101-109 [Eng. Summary].
• KOCOWICZ A. 2000: Zróżnicowanie składu gra-nulometrycznego gleb Karkonoskiego Parku Narodowego. Opera Corcontica 37: 98-102.
• LEQUEUX H., HERMANS CH., LUTTS S., VERBRUGGEN N. 2010: Response to copper excess in Arabidopsis thaliana: Impact on the root system architecture, hormone distribution, lignin accumulation and mineral profile. Plant Physiology and Biochemistry 48: 673-682.
• MAHDY A.M., ELKHATIB E.A., FATHI N.O. 2007: Cadmium, copper, nickel, and lead availability in biosolids-amended alkaline soils. Australian Journal of Basic and Applied Sciences 1: 354-363.
• McGEER J.C., BRIX K.V., SKEAFF J.M., DEFOREST D.K., BRIGHAM S.I., ADAMS W.J., GREEN A. 2003: Inverse relationship between bioconcentration factor and exposure concentration for metals: Implications for hazard assessment of metals in the aquatic environment. Environmental Toxicology and Chemistry 22, 5: 1017-1037.
• MINKINA T.M., MOTUZOVA G.V., MAN-DZHIEVA S.S., NAZARENKO, O.G. 2012: Ecological resistance of the soil-plant system to contamination by heavy metals. Journal of Geochemical Exploration 123: 33-40.
• OLSZEWSKA M., GRZEGORCZYK S., BA-ŁUCH-MAŁECKA A. 2008: Wymiana gazowa i indeks zieloności liści Trifolium repens uprawianej w mieszankach z Festulolium braunii i Lolium perenne w zależności od zróżnicowanego nawożenia azotem. [Gas exchange and leaf greenness in Trifolium repens grown in mixtures with Festulolium braunii and Lolium perenne depending on different nitrogen rates]. Łąkar-stwo w Polsce 11: 147-156 [Eng. Summary].
• PARAÍBA L.C., KATAGUIRI K. 2008: Model approach for estimating potato pesticide bio-concentration factor. Chemosphere 73: 1247-1252.
• PATHAK A., DASTIDAR M.G., SREEKRISH-NAN T.R. 2009: Bioleaching of heavy metals from sewage sludge: A review. Journal of Environmental Management 90, 8: 2343-2353.
• PAWLUŚKIEWICZ B. 2009: Analiza możliwości wykorzystania gazonowych odmian traw do poprawy powierzchni trawiastych na obszarach zurbanizowanych. [Analysis of possibilities of turf grass cultivars application or improvement of grass surface on urbanized areas]. Rozprawy naukowe i monografie. Wyd. SGGW, Warszawa [In Polish].
• PERRONNET K., SCHWARTZ C.H., GERARD E., MOREL J.L. 2000: Availability of cadmium and zinc accumulated in the leaves of Thlaspi caerulescens incorporated into soil. Plant Soil 227: 257-263.
• PN-ISO 11047:2001. Jakość gleby - Oznaczanie kadmu, chromu, kobaltu, miedzi, ołowiu, manganu, niklu i cynku w ekstraktach gleby wodą królewską. Metody płomieniowej i elektrotermicznej absorpcyjnej spektrometrii atomowej. [Soil quality. Determination of Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Mn, Ni and Zn in extracts with aqua regia. Methods of flame and electrothermal atomic absorption spectroscopy]. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa [In Polish].
• PN-R-04032:1998. Gleby i utwory mineralne - Pobieranie próbek i oznaczanie składu granu-lometrycznego. [Soils and mineral grounds. Soil sampling and grain size distribution]. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa [In Polish].
• PRASAD M.N.V. 2004: Heavy metal stress in plants: from biomolecules to ecosystems. 2nd edn. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
• RAJKUMAR M., NARASIMHA M., PRASAD V., SWAMINATHAN S., FREITAS H. 2013: Climate change driven plant-metal-microbe interactions. Environment International 53: 74-86.
• RAPER L.R., JOHNSON C.E. 1995: Prediction of soil stresses beneath a rigid wheel. Journal of Agriculture Engineering Research 61: 57-62.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych. [Directive of Environmental Minister of July 13 th, 2010 concerning municipal sewage sludges]. Dz.U. 2010 nr 137, poz. 924 [In Polish].
• SINGH R.P., AGRAWAL M. 2008: Potential benefits and risks of land application of sewage sludge. Waste Management 28: 347-358.
• SIUTA J., WASIAK G. 2001: Zasady wykorzystania osadów ściekowych na cele nieprzemysłowe (przyrodnicze). [Principles of the use of sewage sludge for non-industrial purposes]. Inżynieria Ekologiczna 3: 13-32 [Eng. Summary].
• STARCK Z. 2006: Różnorodne funkcje węgla i azotu w roślinach. [Multiple functions of carbon and nitrogen in plants]. Kosmos Problemy Nauk Biologicznych 55: 243-257.
• STINGU A., STANESCU I., VOLF I., POPA V.I. 2011: Hyperaccumulation of cadmium in maize plant (Zea mays). Cellulose Chemistry and Technology 45: 287-290.

Identyfikatory

DOI

10.2478/sggw-2014-0009