Nauka Przyroda Technologie

Transkrypt

1 Nuk Przyrod Technologie 2015 Tom 9 Zeszyt 2 #19 ISSN DOI: /J.NPT Dził: Rolnictwo Copyright Wydwnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznniu AGNIESZKA PILARSKA 1, AGNIESZKA WOLNA-MARUWKA 2, TOMASZ PIECHOTA 3, KRZYSZTOF PILARSKI 4, MAGDALENA SZYMAŃSKA 5, DOROTA WOLICKA 6 1 Instytut Technologii Żywności Pochodzeni Roślinnego Uniwersytet Przyrodniczy w Poznniu 2 Ktedr Mikrobiologii Ogólnej i Środowiskowej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznniu 3 Ktedr Agronomii Uniwersytet Przyrodniczy w Poznniu 4 Instytut Inżynierii Biosystemów Uniwersytet Przyrodniczy w Poznniu 5 Ktedr Nuk o Środowisku Glebowym Szkoł Główn Gospodrstw Wiejskiego w Wrszwie 6 Instytut Geochemii, Minerlogii i Petrologii Uniwersytet Wrszwski WSTĘPNE BADANIA PULPY POFERMENTACYJNEJ Z BIOGAZOWNI ORAZ JEJ KOMPOSTÓW JAKO POTENCJALNYCH NAWOZÓW ORGANICZNYCH * PRELIMINARY RESEARCH OF DIGESTATE PULP FROM BIOGAS PLANT AND ITS COMPOSTS AS POTENTIAL ORGANIC FERTILIZERS Streszczenie. Wytwrznie biogzu n bzie mteriłów orgnicznych jest związne z wytwrzniem zncznej ilości tzw. pulpy pofermentcyjnej. Jej zgospodrownie nstręcz wiele problemów, głównie ekonomicznych, które wynikją m.in. z młej zwrtości suchej msy (ok. 8-12%) orz zmiennego skłdu chemicznego, uzleżnionego od rodzju substrtu użytego do procesu fermentcji. Korzystnym rozwiązniem dl zgospodrowni pofermentu jest jego uznnie z środek poprwijący włściwości fizyczne, chemiczne lub biologiczne gleby Jednkże wykorzystnie tego mteriłu w chrkterze nwozu powinno być poprzedzone kompleksowymi bdnimi. Normy jkościowe dl omwinego produktu są ściśle określone w Rozporządzeniu Ministr Rolnictw i Rozwoju Wsi (Rozporządzenie..., 2008). Poprwę jkości pulpy pofermentcyjnej (m.in. przez minerlizcję, higienizcję) może zpewnić jej kompostownie. Rozwiąznie to, jko * Prcę zrelizowno w rmch grntu Nrodowego Centrum Nuki n lt nr N N : Ocen wrtości nwozowej i wpływu n glebę pulpy pofermentcyjnej powstjącej w procesie wytwrzni biogzu z wykorzystniem różnych substrtów orgnicznych.

2 2 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. dobrze rokujące, zostło zrelizowne w niniejszej prcy. W prcy określono wrtość ph, zwrtość mkroelementów, zotu, węgl, metli ciężkich, ktywność dehydrogenz, fosftzy i urezy w poszczególnych próbch. Njwyższy poziom ktywności dehydrogenz otrzymno w pulpie pofermentcyjnej z osdem ściekowym, któr w porównniu z innymi poddnymi bdniom mteriłmi chrkteryzowł się dużą zwrtością zotu i węgl orgnicznego. Korzystne rezultty zrejestrowno również w przypdku pulpy i kompostu wytworzonych n bzie gnojowicy bez dodtków orgnicznych. Słow kluczowe: gnojowic, pulp pofermentcyjn, kompost, włściwości chemiczne pofermentu i kompostów, ktywność enzymtyczn Wstęp Wytwrznie biogzu n bzie mteriłów orgnicznych m wymierne korzyści środowiskowe. Możn je rozptrywć n wielu płszczyznch: jką metodę zgospodrowni odpdów orgnicznych, jko odnwilne źródło energii itp. (Pilrsk i in., 2014b). Nleży wziąć jednk pod uwgę, że produkcji biogzu towrzyszy powstwnie msy odpdowej w postci tzw. pulpy pofermentcyjnej. W krjch zchodnich, gdzie funkcjonuje wiele biogzowni rolniczych, przefermentown ms orgniczn (pulp pofermentcyjn) jest stosown n polch uprwnych (KTBL: Kurtorium..., 2005; Sord i in., 2013). Zstępownie świeżych nwozów nturlnych przefermentowną msą lub kompostmi w zncznym stopniu ogrnicz emisję uciążliwych odorów orz redukuje wymywnie zotnów(v) w głąb profilu glebowego, z uwgi n fkt, że po procesie fermentcji dominującą formą zotu minerlnego jest N-NH 4 (Pvol i Rintl, 2008; Tmbone i in., 2009). Przedstwiony sposób zgospodrowni mterii orgnicznej zmniejsz ndmir skłdników zotowych, występujących n terench z domincją produkcji zwierzęcej, i sprzyj ich lokcji n tereny wyspecjlizowne w produkcji roślinnej (Holm-Nielsen i in., 2009). W ujęciu globlnym postępownie tkie dje sznsę n poprwę bilnsu mterii orgnicznej w glebch. Oczywiście, zstosownie pulpy pofermentcyjnej n polch uprwnych wymg znjomości jej wrtości nwozowej. Nleży tu pmiętć, że skłd chemiczny pulpy jest determinowny rodzjem użytego substrtu i może być różny dl różnych biogzowni. Litertur (Debosz i in., 2002; Inubushi i in., 2000; Woln-Mruwk i Pilrski, 2010) obejmuje corz większy zsób oryginlnych prc z zkresu oceny włściwości fizyczno-chemicznych pulpy pofermentcyjnej i kompostów orz możliwości ich prktycznego wykorzystni. Bdni prowdzone w zgrnicznych ośrodkch bdwczych wskzują, że ms pofermentcyjn, w stosunku do mteriłu wyjściowego poddnego fermentcji, zwier tkie sme ilości: N, K, Al, Fe, Cu i Zn, ntomist zncznie mniej P (o 36%), C (o 44%) i Mg (o 32,5%) (Mrcto i in., 2008). Szczegółowe bdni msy pofermentcyjnej prowdzili tkże Güngӧr i Krthikeyn (2008). Uzyskne przez nich wyniki potwierdzją zmniejszenie się w msie pofermentcyjnej zwrtości zrówno form ogólnych fosforu, jk i form łtwo rozpuszczlnych w stosunku do mteriłu wyjściowego. Redukcję zwrtości wymienionych pierwistków w pofermencie przypisuje się ich gwłtownej ekstrhowlności, w szczególności z gnojowicy czy obornik. Z kolei Møller i in. (2006) stwierdzili, że w msie pofermentcyjnej znjduje się zle-

3 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. 3 dwie 20-25% zotu i 10-15% potsu w stosunku do świeżej gnojowicy. Wyniki te świdczą o zncznym pogorszeniu się wrtości nwozowej przefermentownej msy orgnicznej, tu szczególnie nwozów nturlnych. Z uwgi n rozbieżności w cytownych wynikch nleży kontynuowć bdni prowdzące do szczegółowego poznni mechnizmów odpowiedzilnych z utrzymnie stbilności fzy stłej orz do określeni włściwości fizyczno-chemicznych pulpy pofermentcyjnej. Anlizując wrtość nwozową pulpy pofermentcyjnej, nleży wziąć również pod uwgę jej efekt nstępczy. Stosownie świeżych nwozów nturlnych powoduje powolny rozkłd mterii orgnicznej w glebie, czemu towrzyszy uwlninie się skłdników pokrmowych mniej więcej przez trzy lt. Stosując przefermentowną msę orgniczną, wprowdzmy do gleby skłdniki pokrmowe w formch łtwo dostępnych dl roślin. Może to ogrniczć nstępcze dziłnie tych nwozów. Potwierdzją to bdni prowdzone przez Schrӧder i Uenk (2006). Rozwiązniem tego problemu jest kompostownie pulpy pofermentcyjnej w określonych wrunkch (Czekł i in., 2009; Pilrski i Pilrsk, 2009) z dodtkiem substncji orgnicznej o szerokim stosunku C:N. Proces kompostowni w tym przypdku pełni dodtkowo funkcję higienizującą i stnowi ciekwe ujęcie problemu nwozowego zgospodrowni pulpy pofermentcyjnej. Dobrym wskźnikiem procesów zchodzących w dnym środowisku orz jkości mteriłów orgnicznych, które mogłyby stnowić pokrm dl roślin, jest nliz poziomu ktywności enzymów. Zdniem Kieliszewskiej-Rokickiej (2001) njczęściej nlizie poddje się poziom ktywności enzymów biorących udził w degrdcji celulozy i ligniny orz w minerlizcji i obiegu tkich pierwistków, jk zot, fosfor czy sirk. Jedną z grup enzymów, których poziom ktywności njczęściej jest poddwny nlizie, są dehydrogenzy. Ich obecność w podłożu świdczy o występowniu ktywnych mikroorgnizmów. Według Bielińskiej (2009) i Mocek-Płócinik (2010) ktywność dehydrogenz zleży od liczby i gtunków mikroorgnizmów, włściwości fizyczno- -chemicznych podłoż, sprwności ktlitycznej orz ilości związków biorących udził w rekcjch enzymtycznych. Istotną rolę w minerlizcji mterii orgnicznej w podłożu odgrywją również fosftz i urez. Fosftz, ktlizując odłączenie reszty fosfornowej od związków orgnicznych (cukrowców, biłek, tłuszczów) orz innych estrów kwsu fosforowego, umożliwi roślinom orz innym orgnizmom korzystnie z fosforu nieorgnicznego w postci nionów H 2 PO 4 i H 2 PO 4 2 (Gibczyńsk i Lewndowsk, 2005). Z kolei urez jest enzymem, dzięki któremu zot orgniczny zwrty w szczątkch zwierzęcych i roślinnych może ponownie zostć zsymilowny przez inne mikroorgnizmy czy rośliny i ponownie wykorzystny do budowy biłek i innych molekuł niezbędnych do funkcjonowni orgnizmów (Wyczółkowski i Dąbek-Szreniwsk, 2005). Celem przedstwionej prcy było zbdnie skłdu chemicznego orz ktywności enzymtycznej pulpy poferementcyjnej z biogzowni, utworzonej n bzie gnojowicy i różnych dodtków orgnicznych, orz jej odpowiednich kompostów jko potencjlnego nwozu orgnicznego.

4 4 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. Mterił i metody Wytwrznie pulpy pofermentcyjnej w procesie fermentcji metnowej W bdnich wykorzystno gnojowicę orz inne, orgniczne odpdy w postci: burk energetycznego, gliceryny, wywru gorzelninego orz osdu ściekowego. Wymienione substrty poddno fermentcji metnowej w wielokomorowym biofermentorze do bdń modelowych przebiegu fermentcji (Pilrski i in., 2010). Komory biofermentor znjdują się w płszczu grzejnym o stłej temperturze, dzięki czemu możliwe jest przeprowdzenie bdń w wrunkch mezofilnych (35-38 C), jk i termofilnych (57-63 C). Wytwrzny biogz przedostje się do zbiorników o pojemności 7 dm 3, wypełnionych wodą, której poziom obniż się wrz ze zwiększniem ilości gzu. Kżdy zbiornik jest podłączony do zestwu nliztorów skłdu gzu. Kompostownie pulpy pofermentcyjnej w celu wytworzeni wysokojkościowych nwozów orgnicznych Proces kompostowni wykonno w dwukomorowym, izotermicznym biorektorze do bdń modelowych rozkłdu mteriłów orgnicznych w wrunkch tlenowych i beztlenowych orz w poszerzonej, czterokomorowej wersji biorektor, zbudownego w rmch projektu relizownego w 6. Progrmie Rmowym UE Clen Compost (Woln-Mruwk i in., 2010). Dzięki odpowiedniej izolcji termicznej orz kontrolownemu dopływowi powietrz do bdnego odpdu biorektor dokłdnie odwzorowuje przeminy zchodzące w skłdownym beztlenowo lub kompostownym mterile. Podstwowym kryterium oceny technologii kompostowni odpdów jest intensywność i długotrwłość fzy termofilnej. Tempertur powyżej 65 C i czs powyżej 3 tygodni są gwrncją wystąpieni intensywnych przemin fizycznych, chemicznych i biologicznych kompostownego mteriłu, w konsekwencji uzyskni wrtościowego nwozu. W trkcie bdń nd kompostowniem dodtkowo nlizowno zwrtość tlenu we wnętrzu kompostownego mteriłu, co pozwoliło uniknąć wrunków beztlenowych. Anliz skłdu chemicznego pulpy pofermentcyjnej i kompostów Anlizowno: ph (w H 2 O z użyciem pehmetru), zwrtość suchej msy (metodą suszrkową), zwrtość zotu ogólnego (metodą Kjeldhl), zwrtość N-NH 4 (metodą destylcji bezpośredniej), zwrtość P (spektrofotometrycznie), zwrtość K, Mg i C (metodą ASA), zwrtość metli ciężkich (metodą ASA po minerlizcji w wodzie królewskiej). Anliz ktywności enzymtycznej pulpy pofermentcyjnej i kompostów Anlizy biochemiczne poległy n oznczeniu w pobrnych próbkch metodą spektrofotometryczną odpdów ktywności dehydrogenz, urezy i fosftzy kwśnej. Po-

5 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. 5 ziom ktywności dehydrogenz oznczno używjąc jko substrtu 1-procentowego chlorku trójfenylotetrzolu (TTC), po 5-godzinnej inkubcji w temperturze 30 C, przy długości fl 485 nm. Aktywność enzymu wyrżno w mikromolch TPF n 1 g s.m. odpdu powstłego w czsie 5 h (Thlmnn, 1968). Aktywność fosftzy kwśnej oznczno, używjąc jko substrtu p-nitrofenylofosfornu sodu, po godzinnej inkubcji w temperturze 37 C, przy długości fl 400 nm. Wynik wyrżno w milimolch PNP n 1 kg s.m. odpdu powstłego w ciągu 1 h (Tbtbi i Bremner, 1969). Poziom ktywności urezy określno przy długości fl 410 nm, używjąc jko substrtu mocznik, po 18-godzinnej inkubcji w temperturze 37 C. Aktywność enzymtyczną wyrżno w miligrmch N-NH 4 + n 1 kg s.m. odpdu powstłego w czsie 18 h (Hoffmnn i Teicher, 1961). Zstosowne nlizy sttystyczne Doświdczenie prowdzono w ukłdzie jednoczynnikowym, głównym czynnikiem był rodzj odpdu. Wyniki oprcowno sttystycznie metodą nlizy wrincji, istotność różnic średnich oceniono testem Tukey (progrm STATISTICA 11). Wyniki i dyskusj W tbeli 1 przedstwiono wyniki nlizy lbortoryjnej pulpy pofermentcyjnej i otrzymnych n jej bzie kompostów. Poddne stbilizcji mteriły w kżdym przypdku chrkteryzują się obojętnym lub lekko lklicznym odczynem ph, wynoszącym od 6,98 do 7,36. Przedstwione dne potwierdzją prwidłowy przebieg zrówno procesu fermentcji, jk i kompostowni. Komposty przygotowne n bzie odpowiednich prób pulp pofermentcyjnych wykzują większą zwrtość suchej msy, co częściowo dowodzi zmin fizyczno-chemicznej struktury produktów finlnych. Pulp z gnojowicy (1P) cechowł się zwrtością suchej msy n poziomie 3,68%, lekko lklicznym odczynem, dużą zwrtością zotu ogólnego w suchej msie (8,97%) i dużym udziłem frkcji monowej tego pierwistk (2,6% suchej msy). Dodtki do gnojowicy zwiększyły zwrtość suchej msy i zmniejszyły zwrtość węgl orgnicznego w uzysknym pofermencie, ntomist pozostłe włściwości bdnych cieczy zleżły od rodzju zstosownego kofermentu. Dodtek burk cukrowego i wywru gorzelninego (2P, 4P) podniósł zwrtość zotu monowego do odpowiednio 3,6% i 3,9% s.m., ntomist zstosownie gliceryny zmniejszyło zwrtość zotu ogólnego o pond 2,5% w porównniu z pulpą z smej gnojowicy (1P). Kompostownie pulpy pofermentcyjnej zwiększyło zwrtość suchej msy do pond 20% i spowodowło znczne zmniejszenie zwrtości zotu ogólnego orz monowego w suchej msie, nie wpłynęło ntomist n odczyn uzysknych kompostów, który był zbliżony do odczynu niekompostownych pulp pofermentcyjnych. Zwrtość skłdników minerlnych i metli ciężkich był zzwyczj podobn we wszystkich nlizownych mteriłch orgnicznych. Jedynie w pulpie z osdu ściekowego (5P) i wytworzonym z niej kompoście (10K) stwierdzono około dwukrotnie większą zwrtość cynku niż w pozostłych nwozch.

6 6 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. Tbel 1. Skłd chemiczny pulpy pofermentcyjnej orz uzysknych n jej bzie kompostów dl pięciu różnych substrtów Tble 1. Chemicl composition of digestte pulp nd its composts for five different substrtes Obiekt Object ph Such ms Dry mtter (%) N org N-NH 4 C org P K Mg C Cd Cu Ni Pb Zn Hg Cr % s.m. % d.m. g kg -1 s.m. g kg -1 d.m. mg kg -1 s.m. mg kg -1 d.m. 1P 7,21 3,68 8,97 2,6 551,2 30,1 62,4 11,4 42,3 0,21 98,5 4,2 0,85 128,5 0,25 4,29 2P 7,36 5,56 7,55 3,5 483,6 28,6 56,2 10,5 41,9 0,33 69,8 5,3 0,96 125,8 0,36 3,96 3P 7,11 5,21 5,37 2,2 442,5 25,1 51,5 9,4 36,5 0,18 80,1 4,1 0,74 112,3 0,24 5,11 4P 6,98 4,86 9,47 3,9 421,6 24,5 60,3 11,3 29,2 0,12 75,6 3,8 0,69 95,2 0,19 4,86 5P 7,01 5,26 9,70 2,8 511,3 28,3 51,2 12,3 33,1 0,42 125,3 4,9 0,99 212,3 0,39 5,56 6K 7,11 22,23 1,30 0,21 512,2 29,2 61,2 10,9 42,1 0,23 80,1 3,9 0,79 125,6 0,19 4,11 7K 7,09 23,58 1,48 0,29 441,6 28,1 55,9 9,6 40,2 0,32 66,6 5,1 0,91 111,9 0,34 3,85 8K 6,98 21,16 1,13 0,18 410,1 24,2 49,9 9,1 35,3 0,16 78,6 3,8 0,66 100,2 0,22 4,96 9K 7,02 20,19 1,93 0,31 395,6 23,5 58,4 10,2 28,5 0,09 69,9 3,2 0,65 89,9 0,15 4,78 10K 7,11 22,23 1,98 0,22 481,5 28,1 50,3 11,5 32,1 0,36 111,2 4,2 0,89 200,1 0,33 5,42 1P pulp z gnojowicy, 2P pulp z gnojowicy i burk cukrowego, 3P pulp z gnojowicy i gliceryny, 4P pulp z gnojowicy i wywru gorzelninego, 5P pulp z gnojowicy i osdu ściekowego, 6K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie gnojowicy, 7K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie burk cukrowego, 8K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie gliceryny, 9K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie wywru gorzelninego, 10K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie osdu ściekowego 1P pulp of mnure, 2P pulp of mnure nd sugr beet, 3P pulp of mnure nd glycerine, 4P pulp of mnure nd decoction, 5P pulp of mnure nd sludge, 6K compost of mnure pulp, 7K compost of sugr beet pulp, 8K compost of glycerine pulp, 9K compost of decoction pulp, 10K compost of sludge pulp Włściwości uzysknych nwozów orgnicznych zleżą w przewżjącej mierze od skłdu kofermentów użytych do ich wytworzeni orz zstosownej metody przetworzeni. Podstwowym surowcem do fermentcji metnowej jest gnojowic, będąc źródłem mterii orgnicznej do produkcji metnu, le tkże brdzo dobrym medium do fermentcji innych surowców. Uwgę nleży zwrócić tkże n glicerynę, któr jest bogtym źródłem węgl, w czystej postci prktycznie nie zwier zotu, dltego w pulpie z jej udziłem zwrtość zotu był zncznie mniejsz. Gnojowic jest cennym nwozem orgnicznym, który jednocześnie może w dużym stopniu zstąpić nwożenie minerlne. Skłd bdnych pulp pofermentcyjnych odpowid prmetrom surowej gnojowicy. Możn ztem przypuszczć, że ich dziłnie nwozowe będzie zbliżone. W celu pełnego wykorzystni tych nwozów orz prwidłowego zbilnsowni skłdników pokrmowych w nwożeniu nleży jednk wykonywć regulrne bdnie zwrtości podstwowych skłdników pokrmowych. Wżnym spektem oceny przydtności mteriłów orgnicznych, zwłszcz odpdowych, do nwożeni jest zwrtość metli ciężkich. W przedstwionych bdnich zobserwowno znczący wzrost zwrtości cynku po dodniu osdu ściekowego. Ilość

7 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. 7 tego pierwistk nie przekrczł jednk dopuszczlnych zwrtości dl nwozów orgnicznych. Duż zwrtość metli ciężkich w osdch ściekowych jest powżnym problemem w ich zgospodrowniu i często dyskwlifikuje ich rolnicze zstosownie, dltego zlecny jest ciągły monitoring skłdu osdów orz wytworzonych n ich bzie nwozów orgnicznych. Istotny jest również dobór dodtków o możliwie młej zwrtości metli ciężkich. W trkcie przemin, zrówno w beztlenowej fermentcji metnowej, jk i podczs kompostowni, nstępuje ubytek mterii orgnicznej, czego efektem jest wzrost stężeni skłdników minerlnych, w tym metli ciężkich. Zbyt duże ztężenie metli w trkcie procesu może spowodowć przekroczenie dopuszczlnych norm, pomimo początkowo odpowiedniego skłdu surowców. Anliz zwrtości poszczególnych pierwistków w pulpie pofermentcyjnej czy kompostch, jko potencjlnych nwozch, jest niezwykle istotn dl przygotowni odpowiednich ich dwek. W celu uniknięci ndmiernego stosowni nwozów określ się tzw. wrtości stndrdowe, które mją zpewnić roślinom optymlną dwkę skłdników odżywczych i zpobiec niekorzystnym zminom gleby (Blechrczyk i in., 2008; Piechot i in., 2013). Anliz zwrtości zotu, fosforu i potsu (NPK) w nwozch nturlnych pozwl n oszcownie jkości nwozów (Pilrsk i in., 2014). Kżdy z tych mkroskłdników pełni istotną rolę w rozwoju roślin: zot jest niezbędnym skłdnikiem biłek, kwsów nukleinowych orz chlorofilu, fosfor jest skłdnikiem denozynotrójfosfornu (ATP), który dostrcz energii dl procesów metbolicznych rośliny, pots spełni wiele funkcji jko budulec enzymów czy regultor tolerncji n wysychnie i regultor wydjności zużyci wody (Hillel, 2012). W przeprowdzonych bdnich skłd pierwistkowy mteriłów był determinowny rodzjem kombincji doświdczlnej. Podobną prwidłowość zrejestrowno n podstwie przeprowdzonych nliz biochemicznych, gdzie wykzno zróżnicownie poziomu ktywności bdnych enzymów (rys. 1-3) w zleżności od bdnego mteriłu. Tiqui i in. (2002) uwżją, iż poziom ktywności enzymów w dnym mterile odzwierciedl stopień ktywności metbolicznej mikroorgnizmów. Lynch i Pinting (1980) wskzują, że nie zwsze liczb mikroorgnizmów koreluje dodtnio z poziomem ktywności metbolicznej mikroorgnizmów. Duż liczb mikroorgnizmów w dnym podłożu, zdniem wyżej wymienionych utorów, może chrkteryzowć się młą ktywnością metboliczną. Jedną z grup enzymów, której poziom ktywności nlizowno w przeprowdzonym doświdczeniu, były dehydrogenzy. Zdniem Brzezińskiej i Włodrczyk (2005) ktywność dehydrogenz w podłożu jest uznwn z wskźnik intensywności metbolizmu oddechowego drobnoustrojów, głównie bkterii włściwych i promieniowców. Czynne dehydrogenzy występują jko integrln część nienruszonych komórek. Szczególne znczenie dehydrogenz dl funkcjonowni mikroorgnizmów sprwi, że wskźnik ten jest powszechnie stosowny w określeniu ktywności biologicznej dnego mteriłu orgnicznego. Rozptrując wyniki nliz biochemicznych przedstwione n rysunku 1, wykzno, że njwiększą ktywnością dehydrogenz chrkteryzowł się pulp pofermentcyjn z dodtkiem osdu ściekowego. Poziom ktywności omwinych enzymów w tej kombincji był sttystycznie istotnie wyższy przy p < 0,01 w stosunku do pozostłych obiektów doświdczlnych. Przyczyną powyższego zjwisk był njprwdopodobniej

8 8 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. µmol TPF w 1 g s.m. odpdu w czsie 5 h µmol TPF per 1 g d.m. of wste during 5 h 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 1P 2P 3P 4P 5P 6K 7K 8K 9K 10K Obiekt Object Rys. 1. Aktywność dehydrogenz w nlizownych mteriłch; 1P pulp z gnojowicy, 2P pulp z gnojowicy i burk cukrowego, 3P pulp z gnojowicy i gliceryny, 4P pulp z gnojowicy i wywru gorzelninego, 5P pulp z gnojowicy i osdu ściekowego, 6K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie gnojowicy, 7K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie burk cukrowego, 8K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie gliceryny, 9K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie wywru gorzelninego, 10K kompost z pulpy pofermentcyjnej n bzie osdu ściekowego. Średnie oznczone tymi smymi litermi nie różnią się istotnie sttystycznie przy p < 0,01 Fig. 1. Activity of dehydrogenses in the nlysed mterils; 1P pulp of mnure, 2P pulp of mnure nd sugr beet, 3P pulp of mnure nd glycerine, 4P pulp of mnure nd decoction, 5P pulp of mnure nd sludge, 6K compost of mnure pulp, 7K compost of sugr beet pulp, 8K compost of glycerine pulp, 9K compost of decoction pulp, 10K compost of sludge pulp. Mens denoted with the sme letters do not differ sttisticlly significntly t p < 0.01 b duż zwrtość zotu i węgl w związkch orgnicznych (tb. 1) w omwinej próbie. W pozostłych obiektch doświdczlnych ktywność bdnych enzymów utrzymywł się n zbliżonym poziomie. Z dnych przedstwionych w tbeli 1 wynik, że kompostownie pulp pofermentcyjnych przyczyniło się do zwiększeni zwrtości suchej msy, co jednk nie przełożyło się n zminy poziomu ktywności dehydrogenz. Możn więc domniemywć, że zwrtość węgl orgnicznego orz wrtość ph nleżły do głównych czynników determinujących poziom ktywności dehydrogenz. Z rozwżń Fuchs (2010) orz Sundberg i in. (2004) tkże wynik, że ktywność metboliczn mikroorgnizmów zleży od wrtości ph kompostownych odpdów orz rodzju i zwrtości mterii orgnicznej w podłożu. Również Jnuszek i in. (2007) informują o istotnym wpływie wrtości ph podłoż n poziom ktywności dehydrogenz. Zdniem wymienionych utorów ktywność dehydrogenz zmniejsz się wrz ze spdkiem wrtości ph podłoż. W przeprowdzonym doświdczeniu nlizowno pondto poziom ktywności fosftzy kwśnej i urezy (rys. 2, 3). Dick i Tbtbi (1993) uwżją, iż wymienione enzymy mogą być uznwne z wskźniki potencjłu procesu monifikcji orz minerlizcji fosforu orgnicznego w podłożu.

9 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. 9 mm PNP w 1 kg s.m. odpdu w czsie 1 h mm PNP per 1 kg d.m. of wste during 1 h 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0 Rys. 2. Aktywność fosftzy kwśnej w nlizownych mteriłch; objśnieni jk n rysunku 1 Fig. 2. Activity of cid phosphtse in the nlysed mterils; explntions s in Figure 1 1P 2P 3P 4P 5P 6K 7K 8K 9K 10K Obiekt Object 90 + mg N-NH 4 w 1 kg s.m. odpdu w czsie 18 h + mg N-NH 4 per 1 kg d.m. of wste during 18 h P 2P 3P 4P 5P 6K 7K 8K 9K 10K Obiekt Object Rys. 3. Aktywność urezy w nlizownych mteriłch; objśnieni jk n rysunku 1 Fig. 3. Activity of urese in the nlysed mterils; explntions s in Figure 1 Anlizując dne przedstwione n rysunkch 2 i 3, wykzno zwiększoną, jednk nieistotną sttystycznie przy p < 0,01, ktywność omwinych enzymów w przekompostownej pulpie pofermentcyjnej z gnojowicy, burk cukrowego i z dodtkiem wywru gorzelniczego. Przeprowdzon nliz chemiczn powyższych mteriłów nie wykzł, by chrkteryzowły się one większą zwrtością zotu orgnicznego czy fosforu niż pozostłe obiekty doświdczlne. Według Trfdr i Jungk (1987) ktywność fosftzy w podłożu silnie koreluje z zwrtością substncji orgnicznej.

10 10 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. Możn ztem przypuszczć, że wyższy poziom fosftzy i urezy w wymienionych kombincjch był spowodowny pojwieniem się pewnego rodzju mikrobiologicznych metbolitów komórkowych, które przyczyniły się do zwiększeni ktywności omwinych enzymów. Pondto wykzno, że w odpdch nieprzekompostownych njwyższy poziom ktywności urezy odnotowno w pulpie pofermentcyjnej z burk cukrowego, ntomist fosftzy kwśnej w pulpie wytworzonej z gnojowicy, co wynikło prwdopodobnie ze skłdu chemicznego wyżej wymienionych prób (tb. 1). Wnioski 1. Skłd chemiczny orz poziom ktywności enzymów bdnych mteriłów były determinowne rodzjem tworzących je komponentów orz procesmi, którym zostły poddne (fermentcj, kompostownie). 2. Kompostownie pulpy pofermentcyjnej zwiększyło zwrtość suchej msy do pond 20% i spowodowło znczne zmniejszenie zwrtości zotu ogólnego orz monowego w suchej msie, nie zmieniło ntomist ph uzysknej biomsy. 3. Njwyższy poziom ktywności dehydrogenz zrejestrowno w pulpie pofermentcyjnej z osdem ściekowym, co tłumczy się znczną zwrtością zotu węgl w mterile orgnicznym orz jego stbilnością (ph 7,01). 4. Zwiększoną ktywnością fosftzy i urezy chrkteryzowł się pulp pofermentcyjn z gnojowicy, burk cukrowego i z dodtkiem wywru gorzelniczego, co w przypdku przeprowdzonych bdń wynik brdziej z przyczyn mikrobiologicznych niżeli skłdu chemicznego. Wymienione próby zwierją znczne ilości mgnezu, potsu czy wpni, le nie fosforu. Litertur Bielińsk, E. A. (2009). Fosftzy w środowisku glebowym. Poznń: Wyd. UP. Blechrczyk, A., Młeck, I., Piechot, T., Swinsk, Z. (2008). Wpływ nstępstw roślin i nwożeni n plonownie orz skłd chemiczny bulw ziemnik odminy Snte. Act. Sci. Pol. Agric., 7, 3, Brzezińsk, M., Włodrczyk, T. (2005). Enzymy wewnątrzkomórkowych przemin redoks (oksydoreduktzy). Act Agrophys. Rozpr. Monogr., 120, 3, Czekł, W., Pilrski, K., Dch, J., Jnczk, D. (2009). Anliz możliwości zgospodrowni pofermentu z biogzowni. Tech. Roln., 4, 1 3. Debosz, K., Petersen, S. O., Kure, L. K., Ambus, P. (2002). Evluting effects of sewge sludge nd household compost on soil physicl, chemicl nd microbiologicl properties. Appl. Soil Ecol., 19, Dick, W. A., Tbtbi, M. A. (1993). Significnce nd potentil uses of soil enzymes. W: F. B. Metting (red.), Soil microbil ecology: ppliction in griculturl nd environmentl mngement (s ). New York: Dekker. Fuchs, J. G. (2010). Interctions between beneficil nd hrmful microorgnisms: from the composting process to compost ppliction. Berlin: Springer.

11 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. 11 Gibczyńsk, M., Lewndowsk, L. (2005). Porównnie zmin zwrtości frkcji fosforu i ktywności fosftzy w glebie inkubownej. Inż. Ekol., 13, Güngӧr, K., Krthikeyn, K. G. (2008). Phosphorus forms nd extrctbility in diry mnure: cse study for Wisconsin on-frm nerobic digesters. Bioresour. Technol., 99, 2, Hillel, D. (2012). Gleb w środowisku. Wrszw: Wyd. Nuk. PWN. Hoffmnn, G., Teicher, K. (1961). Ein kolorimetrisches Verfhren zur Bestimmung der Uresektivität im Boden. Z. Pflnzenernehr. Dueng. Bodenkd., 95, Holm-Nielsen, J. B., Al Sedi, T., Oleskowicz-Popiel, P. (2009). The future of nerobic digestion nd biogs utiliztion. Bioresour. Technol., 100, 22, Inubushi, K., Goyl, S., Skmoto, K., Wd, Y., Ymkw, K., Ari, T. (2000). Influences of ppliction of sewge sludge compost on N 2 O production in soils. Chemosphere, 2, 3 4, Jnuszek, K., Błońsk, E., Stnik, P. (2007). Uwgi dotyczące oznczni ktywności dehydrogenz w glebch testem TTC formzn. Act Agrophys., 9, 3, Kieliszewsk-Rokick, B. (2001). Enzymy glebowe i ich znczenie w bdnich ktywności mikrobiologicznej gleby. W: H. Dhm, A. Pokojowsk-Burdziej (red.), Drobnoustroje środowisk glebowego. Toruń: Mrszłek. Krzywy-Gwrońsk, E., Krzywy, E., Wołoszyk, C., Iżewsk, A., Krzywy, I. (2009). Wpływ substncji PRP FIX n zminy ktywności enzymtycznej dehydrogenzy, fosftzy i urezy w kompostch z komunlnego osdu ściekowego. Zesz. Probl. Post. Nuk Roln., 537, KTBL: Kurtorium für Technik und Buwesen in der Lndwirtschft. (2005). Biogsgewinnung und -nutzung. Leipzig: Institut für Energetik und Umwelt. Lynch, J. M., Pinting, L. M. (1980). Cultivtion nd the soil biomss. Soil Biol. Biochem., 12, Mrcto, C. E., Pinelli, E., Pouech, P., Winerton, P., Guiresse, M. (2008). Prticle size nd metl distributions in nerobiclly digested pig slurry. Bioresour. Technol., 99, 7, Mocek-Płócinik, A. (2010). Wykorzystnie ktywności enzymtycznej do oceny wpływu ntropogenicznych zmin wywołnych przez metle ciężkie w środowisku glebowym. Nuk Przyr. Technol., 4, 6, #86. Møller, H. B., Nielsen, A. M., Andersen, G., Nkkubo, R. (2006). Process performnce of biogs plnts integrting pre-seprtion of mnure. DIAS Rep. Plnt Prod. 123 (S. O. Petersen, red., 12th Rmirn Interntionl conference Technology for Recycling of Mnure nd Orgnic Residues in Whole-Frm Perspective. Vol. II), Ntyw, M., Swick, A., Woln-Mruwk, A. (2010). Aktywność mikrobiologiczn i enzymtyczn gleby pod uprwą kukurydzy w zleżności od zróżnicownego nwożeni zotem. Wod Środ. Obsz. Wiej., 10, (30), 2, Pvol, T., Rintl, J. (2008). Effects of storge on chrcteristics nd hygienic qulity of digesttes from four co-digestion concepts of mnure nd biowste. Bioresour. Technol., 99, 15, Piechot, T., Zbytek, Z., Kowlski, M., Dch, J. (2013). Effect of strip tillge nd mechnicl weeding on physicl soil properties in corn plnted fter winter cover crop. J. Res. Appl. Agric. Eng., 58, 4, Pilrsk, A., Pilrski, K., Dch, J., Boniecki, P. (2014). Nowoczesne metody orz perspektywy zgospodrowni nwozów nturlnych. Tech. Roln. Ogrodn. Leśn., 2, Pilrsk, A., Pilrski, K., Krysztofik, A., Dch, J., Witszek, K. (2014b). Impct of orgnic dditives on biogs efficiency t sewge sludge. Agric. Eng., 151, 3, Pilrski, K., Dch, J., Mioduszewsk, N. (2010). Comprison of efficiency of methne production from liquid muck nd dung with refined glycerin ddition. J. Res. Appl. Agric. Eng., 55,

12 12 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. Pilrski, K., Pilrsk, A. (2009). Prmetry procesu kompostowni. Tech. Roln. Ogrodn. Leśn., 1, Piotrowsk-Cyplik, A., Cyplik, P., Czrnecki, Z. (2007). Mesurement of dehydrogense ctivity nd trditionl method of microorgnisms. Mount estimtion s indictors of microorgnisms ctivity in compost from municipl sewge sludge. J. Res. Appl. Agric. Eng., 52, 4, Ros, M., Pscul, J. A., Grci, C., Hernndez, M. T., Insm, H. (2006). Hydrolse ctivities, microbil biomss nd bcteril community in soil fter long-term mendment with different composts. Soil Biol. Biochem., 38, Rozporządzenie Ministr Rolnictw i Rozwoju Wsi z dni 18 czerwc 2008 r. w sprwie wykonni niektórych przepisów ustwy o nwozch i nwożeniu. (2008). Dz. U., 119, poz Schrӧder, J., Uenk, D. (2006). Cttle slurry digestion does not improve the long term nitrogen use efficiency of frms. DIAS Rep. Plnt Prod. 123 (S. O. Petersen, red., 12th Rmirn Interntionl conference Technology for Recycling of Mnure nd Orgnic Residues in Whole- -Frm Perspective. Vol. II), Sord, G., Sunk, Y., Mdlener, R. (2013). An gent-bsed sptil simultion to evlute the promotion of electricity from griculturl biogs plnts in Germny. Ecol. Econ., 89, Sundberg, C., Smrs, S., Jӧnsson, H. (2004). Low ph s n inhibiting fctor in the trnsition for mesophilic to thermophilic phse in composting. Bioresour. Technol., 95, 2, Tbtbi, M. A., Bremner, J. M. (1969). Use of p-nitrophenyl phosphte for ssys of soil phosphtse ctivity. Soil Biol. Biochem., 1, 4, Tmbone, F., Genevini, P., D Imporzno, G., Adni, F. (2009). Assessing mendment properties of digestte by stuying the orgnic mtter composition nd the degree of biologicl stbility during the nerobic digestion of orgnic frction of MSW. Bioresour. Technol., 100, 12, Trfdr, J. C., Jungk, A. (1987). Phosphtse ctivity in the rhizosphere nd its reltion to the depletion of soil orgnic phosphorus. Biol. Fertil. Soils, 3, Thlmnn, A. (1968). Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogense Aktivität in Boden mittels Triphenyltetrzoliumchlorid (TTC). Lndwirtsch. Forsch., 21, Tiqui, S. M., Judy, J. H. C., Tm, N. F. Y. (2002). Microbil popultion dynmics nd enzyme ctivities during composting. Compost Sci. Util., 10, Woln-Mruwk, A., Pilrski, K. (2010). Wpływ wybrnych prmetrów fizykochemicznych n liczebność mikroorgnizmów orz ktywność dehydrogenz w kompoście z osdu ściekowego. Ochr. Środ. Zsob. Nt., 42, Woln-Mruwk, A., Swick, A., Ntyw, M., Dch, J. (2010). Aktywność dehydrogenz orz zminy liczebności bkterii mezo- i termofilnych podczs kompostowni osdów ściekowych z różnymi dodtkmi w biorektorze. Wod Środ. Obsz. Wiej., 10, (30), 2, Wyczółkowski, A., Dąbek-Szreniwsk, M. (2005). Enzymy biorące udził w minerlizcji zotu orgnicznego. Act Agrophys. Rozpr. Monogr., 120, 3, Xue, D., Hung, X. (2013). The impct of sewge sludge compost on tree peony growth nd soil microbiologicl, nd biochemicl properties. Chemosphere, 93, 4, PRELIMINARY RESEARCH OF DIGESTATE PULP FROM BIOGAS PLANT AND ITS COMPOSTS AS POTENTIAL ORGANIC FERTILIZERS Summry. Biogs production bsed on orgnic mterils involves generting lrge mounts of the so-clled digested pulp. Its usge poses mny problems stemming from the low dry mtter content (bout 8-12%) nd vrible chemicl content dependent on the type of substrte used for

13 Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr. 13 the fermenttion process, mong other fctors. A beneficil solution for digestte mngement is to recognise its potentil for enhncing the physicl, chemicl nd biologicl soil properties or prmeters. However, comprehensive reserch should precede the lunching of the product s fertilizer. Qulity stndrds for digested pulp re strictly determined in the Regultion of the Minister of Agriculture nd Rurl Development (Rozporządzenie..., 2008). The pulp qulity cn be improved by its composting (through minerliztion or hygieniztion, mong others). This promising solution hs been relised in this work. The vribles determined in prticulr trils were ph vlue, the contents of mcronutrients, nitrogen, crbon, hevy metls, nd the ctivity of dehydrogense, phosphtse nd urese. The highest ctivity of dehydrogense in the pulp with sludge ws obtined. This mteril ws chrcterised by high content of nitrogen nd orgnic crbon, compred with the other tested smples. Beneficil results were lso registered, in the cse of ppliction of pulp nd compost with mnure without orgnic dditives. Key words: mnure, digestte pulp, compost, enzyme ctivity, chemicl properties of digestte nd composts Adres do korespondencji Corresponding ddress: Agnieszk Pilrsk, Instytut Technologii Żywności Pochodzeni Roślinnego, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznniu, ul. Wojsk Polskiego 31/33, Poznń, Polnd, e-mil: pilrsk@up. poznn.pl Zkceptowno do opublikowni Accepted for publiction: Do cytowni For cittion: Pilrsk, A., Woln-Mruwk, A., Piechot, T., Pilrski, K., Szymńsk, M., Wolick, D. (2015). Wstępne bdni pulpy pofermentcyjnej z biogzowni orz jej kompostów jko potencjlnych nwozów orgnicznych. Nuk Przyr.