STRUKTURA I ZMIANY SKŁADU GATUNKOWEGO MIESZANEK TRAWIASTYCH W PROCESIE BIOLOGICZNEJ REKULTYWACJI SKŁADOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LV NR 2 WARSZAWA 2004: ALEKSANDER KIRYLUK STRUKTURA I ZMIANY SKŁADU GATUNKOWEGO MIESZANEK TRAWIASTYCH W PROCESIE BIOLOGICZNEJ REKULTYWACJI SKŁADOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH THE STRUCTURE AND SPECIES COMPOSITION CHANGES OF GRASS MIXTURES IN BIOLOGICAL RECULTIVATION PROCESS OF MUNICIPAL DUMPING GROUND Katedra Badań Technologicznych, Politechnika Białostocka Abstract: The field experiment was aimed at researching the usefulness of basic cultivated grass species for biological recultivation of municipal dumping ground. Sewage sludge in oses 20, 40 and 60 t ha d.m. used for coat fertilization of dumping ground. Five sorts of mixtures containing basic cultivated species of grass were used. The applied mixtures sodded the dumping ground surface. The most permanent grass species proved Festuca rubra and Lolium perenne. Dactylis glomerata, Festuca pratensis, Phleum pratense, Agrostis alba proved less useful. The best sodding of the surface was created by grass species sown on sludge dose 40 t ha -1 d.m. Lower doses of sludge helped the development of weeds and had a negative influence on the sodding. Słowa kluczowe: wysypisko odpadów, osad ściekowy, trawy uprawne, rekultywacja, zadamianie. Key words, dumping ground, sewage sludge, cultivated grass, recultivation, sodding. WSTĘP W Polsce nagromadzonych jest Mg osadów ściekowych. W 2000 г wytworzono Mg osadów ściekowych i z tej ilości wykorzystano na cele rolnicze Mg (14%) i przekompostowano Mg (7%) [Uchwała nr 219 R M z ]. Niewielkie ilości osadów zagospodarowywanych na cele nierolnicze wynika z braku odpowiednich technologii ich uzdatniania i istniejących, często nieuzasadnionych obaw użytkowników obszarów rolniczych [Grzywonowicz i in. 2000]. Ponadto znaczna ilość wytwarzanych osadów nie odpowiada wymaganym normom [Rozporządzenie M OSZNiL z dnia 11 sierpnia 1999] i nie nadaje się do rolniczego zagospodarowania.

2 220 A. Kiry lu к Innym, istotnym problemem w środowisku są odpady komunalne, których w Polsce powstaje rocznic ok. 13,5 min Mg, co daje ok. 350 kg ro k '1 na statystycznego mieszkańca. Z tej ogromnej ilości odpadów ok. 10% trafia do środowiska w sposób niekontrolowany, w tym w większości na terenach mało zurbanizowanych i na terenach wiejskich. Najczęściej są to obszary powyrobiskowe lub nieużytki. Ze względu na bezpieczeństw o otaczającego środow iska zachodzi potrzeba rekultyw acji zo r ganizowanych składowisk odpadów, na których zakończono ich składowanie oraz tzw. dzikich wysypisk [Łuniewski 2000, Ustawa 1996]. Jedną z metod pozwalających na znaczne ograniczenie negatywnego wpływu tych składowisk odpadów jest tzw. biologiczna rekultywacja. W procesie biologicznej rekultywacji wysypisk, polegającej głównie na przykryciu odpadów i wytworzeniu trwałej roślinnej okrywy m ogą być wykorzystywane osady ściekowe, jako materiał użyźniający okrywę ziemistą [Kiryluk 2000]. Istotnym problemem w biologicznej rekultywacji składowisk jest uzyskanie trwałego zadamicnia, minimalizującego szkodliwe oddziaływanie odpadów na atmosferę i środowisko glebowo-wodne. W tym celu wysiewa się na okrywę składowiska różne rośliny [Żakowicz i in. 2201], w tym najczęściej gatunki traw oraz ich mieszanki. Niektóre gatunki traw rozwijają się dobrze, a inne nie wytrzymują trudnych warunków i wypadają. Celem tego opracowania jest prześledzenie zmian gatunkowych w zbiorowisku roślinnym oraz określenie przydatności i trwałości wybranych gatunków traw uprawnych do trwałego zadarniania takich powierzchni. ZAKRES BADAŃ I METODYKA Badania prowadzono na gminnym wysypisku odpadów komunalnych w Stożnem gm. Kowale Oleckie. W sierpniu 2001 r. założono dwuczynnikowe doświadczenie. Czynnik I - dawki osadu: 20,40, ha-1, czynnik II - pięć mieszanek trawiastych. Do mieszanek zastosowano powszechnie używane gatunki traw uprawnych: Lolium perenne, Festuca rubra, Poa pratensis, Agrostis alba, Dactyl is glomerata, Festuca pratensis, Phleumpratense, Bromus inermis, Lolium westerwoldicum. Uwzględniając trudne warunki glebow o-w odne na rekultyw ow anym wysypisku zastosow ano zwiększone normy wysiewu nasion traw, wynoszące od 158 do 229 kg ha ', zależnie od rodzaju mieszanki. Wielkość poletek wynosiła 10 m2. Badania prowadzono w trzech powtórzeniach. W roku wysiewu mieszanek uzyskano dobre wschody i wyrównane zadarnienie powierzchni. Ocenę przydatności zastosowanych mieszanek i gatunków wykonywano na podstawie pomiaru wielkości produkcji biomasy roślinnej, zadamienia powierzchni i trwałości m ieszanek [Kiryluk 2002]. W niniejszym opracowaniu przestawiono wyniki dotyczące trwałości i udział poszczególnych gatunków traw okresie Trwałość gatunków określano na podstawie ich ilościowego udziału w zbiorowisku roślinnym [Harkot, Czarnecki 1999]. Zastosowano metodę kwadratów Webera, gdzie w kwadracie o powierzchni 1 m2 określano procentowy udział poszczególnych gatunków traw i innych roślin sukcesywnie pojawiających się w zbiorowisku. Ilość poszczególnych gatunków traw w zbiorowisku określano podczas zbioru pierw szego pokosu traw w kolejnych latach badań. Prezentowane wyniki stanowią średnią arytm etyczną z trzech powtórzeń.

3 Zm iany składu m ieszanek trawiastych p rzy rekultyw acji odpadów 221 WYNIKI I DYSKUSJA W 2001 roku przed okresem zimowym stwierdzono, że wszystkie poletka były pokryte roślinnością trawiastą, a najbardziej zadamione były poletka z dawką osadu wynoszącą h a'na poletkach nie stwierdzono obcych gatunków roślin, dlatego skład gatunkowy zbiorowisk w 2001 roku odpowiadał ilości gatunków wysianych. W kolejnych latach badań analizowano sukcesją i recesję gatunków w obrębie pięciu wysianych mieszanek [Stańko-Bródkowa 1989]. Analizę składu gatunkowego badanych m ieszanek w latach przedstawiono w tabelach 1, 2, 3, 4, 5. M ieszanka M -l (ta b.l) w sw oim składzie zaw ierała w przew adze traw y niskorosnące, a więc Lolium perenne, Festuca rubra, Poa p ratensis W tej mieszance sukcesję w latach następnych po wysiewie wykazywały Lolium perenne i Festuca rubra. Najwyższy udział tych gatunków w zbiorowisku stwierdzono na obiektach z dawką osadu 40 t h a 1. Recesję w zbiorowisku wykazywały Agrostis alba i Lolium weserwoldicum. W mieszance tej wysianej na poletkach bez osadu stwierdzono w drugim i trzecim roku badań pojawianie się gatunków obcych, w tym głównie chwastów dwuliściennych Taraxacum officinale i Capsella bursa-pastoris. W m ieszance M-2 (tab. 2) także w wysiewanym składzie przeważały Lolium perenne i Festuca rubra. W drugim i trzecim roku badań stwierdzono sukcesje dwóch Festuca rubra i Poa pratensis. Ze zbiorowisk ustępowały Dactylis glom erata i Festuca pratensis. Największa sukcesję w zbiorowisku wykazywała Festuca rubra, osiągając w 2003 roku na obiektach z dawką 40 t ha-1 udział w wysokości nawet 41%. Równocześnie w tej mieszance stwierdzono niewielki udział gatunków obcych, co mogło być powodowane tworzeniem silnego zwartego zadarnienia [Harkot 1999, Patrzałek 1997]. Udział Dactylis glomerata w kolejnych latach badań zmniejszał się i spadał naw et do 10% na poletkach bez osadu. W m ieszance M-3 (tab. 3), zawierającej poszczególne składniki w równych proporcjach (po 20%), zróżnicowanie składu gatunkowego widoczne było już w drugim roku po zasiewie i dotyczyło wszystkich wysianych gatunków traw. Podobnie jak w poprzednich mieszankach, w tej mieszance także sukcesję wykazywały Lolium perenne i Festuca rubra. Lolium perenne miała największy udział w zbiorowiskach w trzecim roku badań i na poletkach z dawką osadu 60 t- h a _I stanowiła 41% składu gatunkowego. Festuca rubra wyraźną sukcesję wykazywała na poletkach z wyższymi dawkami osadu w trzecim roku badań. Najszybciej ze zbiorowiska w tej mieszance ustępowała Agrostis alba i w 2003 roku na poletkach z dawką 60 t ha-1 gatunek ten stanowił tylko 2% udziału. Małe zdolności adaptacyjne Phleumpratense do trudnych warunków siedliskowych określane spadkiem udziału do 8% w mieszance potwierdzały także badania Masojć i in. [2003]. Ten gatunek charakteryzuje się, w pierwszym okresie wzrostu dużymi zdolnościami fitoremediacji środowiska glebowego. M ieszanka M-4, zawierająca w swoim składzie pięć gatunków traw i jedną roślinę motylkowatą, w warunkach doświadczenia tworzyła najmniej korzystne zadarnienie, co powodowało wzrost udziału w zbiorowisku chwastów dwuliściennych, nawet do 13% składu zbiorowiska. Najwięcej chwastów stwierdzono w drugim roku trwania doświadczenia i najliczniej występowały Anthemis a n ensis i Lycopsis arvensis.w tej mieszance także najsilniejszą sukcesję wykazywały Lolium perenne i Festuca nibra.

4 TABELA 1. Zmiany składu gatunkowego mieszanki M -l w latach TABLE 1. The changes o f species compositions of mixture M -l in years Gatunki - Species Procentowy udział gatunków w mieszankach przy dawce osadu Percentage share of species in mixtures according to dose of sludge Bez osadu - Without of sludge 20 t ha 1 40 t ha 1 60 t ha Lolium pe rennt L Festuca rubra L Poa pratensis L A gros t is alba L Lolium westerwoldicum Wittni Capse/la bursa-pastoris L Chamomilla suavelones L Lycopsis arvensis L Taraxacum officinale Web Ewdium cicutarium L Razem - Total

5 TABELA 2. Zmiany składu gatunkowego mieszanki M-2 w latach TABLE 2. The changes of species compositions of mixture M -2 in years Gatunki - Species Procentowy udział gatunków w mieszankach przy dawkach osadu Percentage share of species in mixtures according to doses of sludge Bez osadu - Without of sludge 20 t ha 1 40 t ha 1 60 t ha Lolium perenne L F est uc a rubra L Festuca pratensis Hiids Da с ty lis glomerata L Capsella bursa-pastoris L Chamomilla suave lone s L Lycopsis arvensis L Taraxacum officinale Web Etvdium cicutarium L Razem - Total Zmiany składu mieszanek trawiastych przy rekultywacji odpadów 223

6 TABELA 3. Zmiany skfadu gatunkowego mieszanki M-3 w latach TABLE 3. The changes of species compositions of mixture M-3 in years Gatunki - Species Procentowy udział gatunków w mieszankach przy dawce osadu Percentage share of species in mixtures according to dose of sludge Bez osadu - Without of sludge 20 t ha 1 40 t ha 1 60 t ha Lolium peretme L Festuca rubra L ! 4 2 A g ms t is alba L ! 2 Phleum prat en se L, Festuca pratensis L Capselia bursa-past oris L Anthemis arvensis L i 1 Lycopsis a/vensis L Taraxacum officinale Web Emdiiim ciciitarium L Razem - Total

7 TABELA 4. Zmiany składu gatunkowego mieszanki M-4 w latach TABLE 4. The changes of species compositions o f mixture M -4 in years Gatunki - Species Procentowy udział gatunków w mieszankac przy dawkach osadu Percentage share of species in mixtures according to doses of sludge Bez osadu - Without of sludge 20 t ha-' 40 t ha 1 60 t ha Lolium perennz L Festuca rubra L Dactylis glomerata L Bromus inermis Leyss Phleum pratense L Poa pratensis L Medicago sativa L Capsella bursa-pastoris L Ant hem is arvensis L Lycopsis arvensis L Taraxacum officinale Web Erodium cicutarium L Razem - Total Zmiany składu mieszanek trawiastych przy rekultywacji odpadów 225

8 TABELA 5. Zmiany składu gatunkowego mieszanki M -5 w latach TABLE 5. The changes of species compositions o f mixture M -5 in years Gatunki- Species Procentowy udział gatunków w mieszankach przy dawce osadu Percentage share of species in mixtures according to doses of sludge Bez osadu - Without of sludge 20 t ha 1 40 t ha 1 60 t ha Lolium perenne L Festuca rubra L Festuloloium Capsella bursa-pastoris L Anthemis arvensis L Lycopsis an>ensis L Taraxacum officinale Web Erodium cicutarium L Razem - Total A. K iryluk

9 TABELA 6. Sukcesja Lolium perenne i Festuca rubra w badanych mieszankach TABLE 6. Succesion Lolium perenne and Festuca rubra in investigated mixtures Gatunki - Species Mieszanka Dawka osadu - Dose of sludge Bez osadu - without sludge 20 t - h a 1 40 t ha 1 60 t lia Lolium perenne L. Ml М М M M śr. - mean Festuca rubra L Ml М М M M śr. - mean Zmiany składu mieszanek trawiastych przy rekultywacji odpadów 227

10 228 A. Kiry luk Lolium perenne w trzecim roku badań na poletkach z dawką 40 t ha-1 osadu stanowiła 44% składu gatunkowego, a Festucci rubra 35% na obiektach z dawką 60 t ha-1. Wysiane w mieszance gatunki Bromus inermis, Dactylis glomerata charakteryzowały się wyraźną recesją, przy czym Dactylis glomerata w trzecim roku badań ustąpiła z poletek, na których stosowano osad ściekowy. Zanikanie tego gatunku ze zbiorowiska może być powodowane także niską zimotrwałością tej trawy. Natomiast Bromus inermis, jako gatunek charakterystyczny dla siedlisk suchszych utrzymywała się przez cały okres badań. Może to wskazywać na celowość stosowanie tego gatunku trawy w warunkach bardzo niskiego uwilgotnienia środowiska glebowego. Stosunkowo dobrze utrzymywała się w zbiorowisku Medicago sativa, szczególnie na obiektach bez stosowanego osadu ściekowego. Mieszanka M-5 zawierała w swoim składzie dwa gatunki traw i jeden mieszaniec międzyrodzajowy Festulolium. Ta mieszanka w warunkach doświadczenia także tworzyła bardzo dobre w zadamienie i dawała wysokie plony biomasy roślinnej [Kiryluk 2003]. Pożytywna rola Festulolium w biologicznej rekultywacji składowiska odpadów i tzw. terenów trudnych wynika także w badaniach Rogalskiego i in. [2001]. Obecność mocno ekspansywnego mieszańca Festulolium wpłynęła na ograniczenie rozwoju Lolium perenne i udział tego gatunku wykazał w tej mieszance regresję do 18%, nawet na obiektach z dawką osadu 40 t ha-1. Natomiast Festuca rubra utrzymywała się w zbiorowisku roślinnym w ilościach zbliżonych do ilości wysianych w 2001 roku. Zachowanie się tego gatunku w obecności Festulolium jest pozytywne ze względu na tworzenie niskiej i zwartej okrywy roślinnej dolnej części zbiorowiska roślinnego. A naliza zmian gatunków w analizowanych pięciu mieszankach wskazuje, że najbardziej wiernymi i trwałymi gatunkami okazały si ^Lolium perenne i Festuca rubra. Oba te gatunki wykazały znaczącą sukcesję w stosunku do ilości wysianych w 2001 (tab. 6). Lolium perenne wykazywała najwyższą sukcesję na obiektach z zastosowaną d aw ką40 t ha-1 osadu, osiągając w trzecim roku badań średnio 34% udział. Jeszcze bardziej skuteczna w zadamianiu powierzchni składowiska okazała się Festuca rubra, która także występowała w największej ilości na obiektach z dawką ha-1 osadu. Gatunek ten na wszystkich obiektach wykazywał sukcesję i udział tego gatunku wzrastał wraz z postępem czasu. Trzyletnie badania przydatności gatunków traw dozadam iania powierzchni składowisk odpadów komunalnych, przy równoczesnym stosowaniu osadów ściekowych wskazują, że najbardziej trwałymi gatunkami są Lolium perenne i Festuca rubra. Gatunki te także tworzą dość trwałe, zwarte zadarnienie i m ogą skutecznie zabezpieczać przenikanie szkodliwych substancji do środowiska. W warunkach suszy również Bromus inermis spełnia pozytywną rolę w zadamianiu powierzchni, natomiast mało przydatne okazują się Festuca rubra, Agrostis alba, Dactylis glomerata, Stabilizująco na okrywę glebow ą oddziałuje także P o a pratensis. WNIOSKI 1. Do zadam iania powierzchni składowiska odpadów kom unalnych m ogą być stosowane podstawowe gatunki traw uprawnych, takie jak: Festuca rubra, Lolium p e renne, Bromus inermis, Poa pratensis.

11 Zm iany składu m ieszanek trawiastych p rzy rekultyw acji odpadów W warunkach doświadczenia polowego z zastosowaniem osadów ściekowych do użyźniania okrywy ziemistej wysypiska najbardziej przydatne okazały się gatunki traw Festuca rubra, Lolium perenne. 3. Najw yższą sukcesję w zbiorowisku i najlepsze zadarnienie wykazywały Festuca rubra i Lolium perenne przy stosowaniu osadu w wysokości 40 t ha-1 s.m. LITERATURA GRZYWONOWICZ J., STRUTYŃSKI J.2000: Rolnicze zagospodarowanie osadów ściekowych jako źródło zanieczyszczeń gleb metalami ciężkimi. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.412: HARKOT W., CZARNECKI Z. 1999: Przydatność polskich odmian traw gazonowych do zadamiania powierzchni w trudnych warunkach glebowych. Fol. Univ.Agric. Stetin.197 Agricultura (75): KIRYLUK A. 2003: Ocena przydatności mieszanek traw i osadu ściekowego do biologicznej rekultywacji wysypiska odpadów komunalnych. Mat II Międzyn. Konfer. N- T, , Szczecin -Dolna Odra.Wyd. AR Szczecin: ŁUNIEWSKI S. 2000: Bezpieczne składowanie odpadów. Rekultywacja składowisk. Wyd. Ekon. i Środow. Białystok: MAJTKOWSKI W., GŁAŻEWSKI M., SCHMIDT J.1999: Roślinność trawiasta składowiska fosfogipsów w Wiślance koło Gdańska. Fol. Univ.Agric. Stetin.\91 Agricultura (75): MASOJĆ P.,CHUDECKA J., ORECKI A., RADZIO A. 2003: Ocena możliwości fitoremediacji gleb zanieczyszczonych Cu, Zn, Ni, Cd, i Pb przy użyciu traw: Życicy trwałej, Kostrzewy czerwonej, Kupkówki pospolitej, Wiechliny łąkowej i Tymotki łąkowej. Mat II Międzyn. Konfer. N-T, , Szczecin -Dolna Odra.Wyd. AR Szczecin: PATRZAŁEK A. 1997: Ocena okrywy trawiastej gruntu w procesie jego rekultywacji biologicznej. Mat. konf. I Ogolnop. Konf. Nauk. Ustroń- Jaszowiec 1997: ROGALSKI M., KARDYŃSKA A., WIECZOREK A., POLESZCZUK G., ŚMIETANA P.2001: Przydatność niektórych gatunków traw do rekultywacji środowisk popiołów z elektrowni. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi.477: ROZPORZĄDZENIE M OŚZNiLzdnia 11 sierpnia 1999 w sprawie warunków, jakie musza być spełnione przy wykorzystywaniu osadów ściekowych na cele nieprzemysłowe..dz. U. Nr 72 (1999) poz STAŃKO-BRÓDKOWA B. 1989: Struktura, stabilność i degradacja zbiorowisk roślinnych łąk i pastwisk. Wyd. SGGW-AR: 104 ss. UCHWAŁA nr 219 R M z w sprawie krajowego panu gospodarki odpadami. M.P nr 11 z USTAWA z o utrzymaniu czystości porządku w gminach. Dz. U. Nr 132 poz.622 ŻAKOWICZ S., PACHUTA K., Koda E. 2001: Koncepcja zagospodarowania terenu zdegradowanego antropogenicznie na przykładzie wysypiska Radiowo. Zesz. Probl. Post. Nauk R ola ls: dr inż. Aleksander Kiryluk K atedra Badań Technologicznych, Politechnika Białostocka Białystok, ul. Wiejska 45 A

12