Wp³yw sposobu rekultywacji utworów bezglebowych na zawartoœæ miedzi i cynku w gruncie i mieszance traw

Transkrypt

1 GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom Zeszyt 2/3 STANIS AW BARAN*, ANNA WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA**, GRA YNA UKOWSKA*** Wp³yw sposobu rekultywacji utworów bezglebowych na zawartoœæ miedzi i cynku w gruncie i mieszance traw Wprowadzenie Oddzia³ywanie ró nych presji antropogenicznych powoduje powstawanie gleb zdegradowanych/zdewastowanych, które w œwietle przepisów prawa, winny byæ poddane rekultywacji i zagospodarowaniu. Trudnoœci w prawid³owej realizacji tych procesów wynikaj¹ z mnogoœci i ró nej intensywnoœci zachodz¹cych zmian w œrodowisku glebowym (Baran i in. 2006b; Dulewski, Wtorek 2000). Szczególnym przyk³adem jest górnictwo odkrywkowe i otworowe siarki, gdzie wieloczynnikowa presja spowodowa³a intensywne procesy degradacji i dewastacji gleb (Baran i in. 2006b; Go³da 2000; Joñca 2002; ukowska i in. 2003). W œwietle ró nych przekszta³ceñ œrodowiska glebowego, rekultywacja zniszczonych terenów stanowi ogromne wyzwanie, tak w zakresie oceny stanu œrodowiska i dostosowywania do niego sposobów rekultywacji, a tak e oceny zachodz¹cych zmian w nowo ukszta³towanym œrodowisku. Intensywnoœæ procesów degradacji gleb, a tak e efekty rekultywacji oceniane s¹/mog¹ byæ na podstawie analizy zmian ró nych w³aœciwoœci chemicznych, fizykochemicznych, fizycznych i biologicznych. Dotychczasowe badania wskazuj¹, e czu³ymi wskaÿnikami zmian s¹ mikroelementy, a szczególnie miedÿ i cynk (Czeka³a, Jakubus 2000). Celem niniejszych badañ jest analiza wp³ywu ró nych sposobów rekultywacji zdewastowanego gruntu, wskutek otworowej eksploatacji siarki, na zmiany zawartoœci miedzi i cynku i przemieszczanie siê ich do roœlin. * Prof. dr hab., ** Dr hab., prof. UP, *** Dr, Instytut Gleboznawstwa i Kszta³towania Œrodowiska, Uniwersytet Przyrodniczy, Lublin; anna.kapusta@up.lublin.pl

2 68 1. Metodyka badañ Doœwiadczenie poletkowe (poletka o powierzchni 5 arów, ka de) realizowano w obszarze wp³ywu Kopalni Siarki Jeziórko. Do odkwaszenia zdewastowanego gruntu (piasek s³abogliniasty) zastosowano wapno poflotacyjne (100 t/ha), a do u yÿnienia, w ró nych dawkach pou ytkow¹ we³nê mineraln¹ (Grodan), na tle melioracyjnej (100 ton s.m./ha) dawki osadu œciekowego z komunalnej oczyszczalni œcieków ze Stalowej Woli. Integracjê zastosowanych substancji oraz nawozów mineralnych z gruntem wykonano przy wykorzystaniu brony talerzowej i glebogryzarki. Obiekt kontrolny stanowi³ utwór bezglebowy odkwaszony wapnem poflotacyjnym i nawo ony corocznie NPK w dawkach (kg/ha): 80, 40, 60 (tab. 1). Na poletkach wysiano mieszankê rekultywacyjn¹ traw o sk³adzie gatunkowym: Kostrzewa ³¹kowa (Festuca pratensis) 41,2%, Kostrzewa czerwona (Festuca rubra) 19,2%, ycica trwa³a (Lolium parenne) 14,7%, ycica wielokwiatowa (Lolium multiflorum) 12,4%, Kupkówka pospolita (Dactylis glomerata) 6,5%, Koniczyna ³¹kowa (Triforium pratense) 6%. Do badañ laboratoryjnych pobierano próbki gruntu z warstwy powierzchniowej (0 20 cm), w pierwszej fazie prowadzenia doœwiadczenia po przygotowaniu gruntu pod zasiew mieszanki traw, a przez nastêpne 3 lata, pod koniec wegetacji (X). W ka dym roku rejestro- Schemat doœwiadczenia poletkowego Schema of experimental field TABELA 1 TABLE 1 Warianty rekultywacji wapno + NPK: 80; 40; 60 (kontrola) wapno +osad œciekowy (kontrola) wapno +osad œciekowy + we³na 200 m 3 /ha wapno +osad œciekowy + we³na 400 m 3 /ha wapno +osad œciekowy + we³na 800 m 3 /ha wapno + we³na 200 m 3 /ha wapno + we³na 400 m 3 /ha wapno + we³na 800 m 3 /ha wapno + we³na 200 m 3 /ha + NPK (80; 40; 60) wapno + we³na 400 m 3 /ha + NPK (80; 40; 60) wapno + we³na 800 m 3 /ha + NPK (80; 40; 60)

3 wano plonowanie trawy oraz pobierano próbki z ka dego pokosu. Trawê po wysuszeniu mineralizowano w mieszaninie stê onych kwasów HNO 3 ihclo 4, a w ekstrakcie oznaczono Cu i Zn (Ostrowska i in. 1991). W pobranych próbkach gruntu, po ich mineralizacji w mieszaninie stê onych kwasów HNO 3 ihclo 4 oznaczono formy ogólne Cu i Zn. Przeprowadzono równie analizê sekwencyjn¹ tych pierwiastków metod¹ Mac Larena, Crowforda w modyfikacji Bogacza (1996). Oznaczono nastêpuj¹ce frakcje pierwiastków: I wodnorozpuszczalna w H 2 O redestylowanej, II rozpuszczalna w 0,05 mol CaCl 2 dm 3, III rozpuszczalna w 2,5% CH 3 COOH, IV rozpuszczalna w 0,1 mol K 2 P 4 O 7 dm 3. Ró nicê pomiêdzy ca³kowit¹ zawartoœci¹ analizowanych pierwiastków a sum¹ oznaczonych 4 frakcji stanowi frakcja rezydualna (pozosta³oœæ). MiedŸ i cynk, tak w roœlinach jak i w gruncie, oznaczono metod¹ ICP na spektrometrze ICP-AES firmy Leeman Labs, model PS 950. Dla analizowanych pierwiastków policzono wspó³czynniki wykorzystania, przyjmuj¹c ca³kowit¹ zawartoœæ w gruncie jako 100%, a w roœlinie jako x Wyniki badañ 2.1. W³aœciwoœci materia³ów zastosowanych w doœwiadczeniu Doœwiadczenie poletkowe za³o ono na gruncie bezglebowym o sk³adzie granulometrycznym piasku s³abogliniastego, silnie zakwaszonym, o niskiej zawartoœci wêgla organicznego (2,1 g kg 1 ), azotu (9,18 g kg 1 ), miedzi (3,6 mg kg 1 ), cynku (12,4 mg kg 1 ) i przyswajalnych form fosforu i potasu. Grunt charakteryzowa³ siê wadliwymi w³aœciwoœciami sorpcyjnymi i wodnymi (Baran 2006a; Baran i in. 2006b; Baran i in. 2006d). Pou ytkowa we³na mineralna Grodan, charakteryzuje siê korzystnymi w³aœciwoœciami sorpcyjnymi, a w szczególnoœci wysok¹ zawartoœci¹ kationów zasadowych, co przy wzglêdnie niskiej kwasowoœci hydrolitycznej nadaje jej wysoki stopieñ wysycenia tymi pierwiastkami. Odpad ten posiada wysok¹ zdolnoœæ zatrzymywania wody, co mo e mieæ bardzo korzystny wp³yw na proces rekultywacji biologicznej gleb zdegradowanych i odtwarzania gleb na gruntach zdewastowanych. Charakteryzuje siê równie wysok¹ zawartoœci¹ magnezu i wapnia oraz œredni¹ azotu, fosforu i potasu. Zawartoœæ przyswajalnego fosforu i potasu œwiadczy o wysokiej zasobnoœci we³ny w te sk³adniki. Cynk i miedÿ wystêpuj¹ w iloœciach, które mog¹ siê przyczyniaæ do wzbogacenia nawo onych i rekultywowanych gleb (Baran i in. 2006c; Baran i in. 2006b; Baran i in. 2007). Komunalny osad œciekowy charakteryzowa³ siê korzystnymi w³aœciwoœciami sorpcyjnymi oraz wysok¹ zawartoœci¹ wêgla organicznego i azotu (Baran 1992; ukowska i in. 2003). Zawartoœæ metali ciê kich kszta³towa³a siê na dopuszczalnym poziomie przy sto-

4 70 sowaniu komunalnych osadów œciekowych w rolnictwie oraz do rekultywacji gruntów na cele rolne (139 mg/kg miedzi i 935 mg/kg cynku) (Dz.U. Nr 134, poz z dnia 27 sierpnia 2002 r.). Osad œciekowy spe³nia³ równie wymagania sanitarne Wp³yw sposobu rekultywacji na zmiany zawartoœci miedzi i cynku w œrodowisku glebowo-roœlinnym Grunt rodzimy przed za³o eniem doœwiadczenia charakteryzowa³ siê nisk¹ zawartoœci¹ miedzi (3,55 mg/kg) i cynku (16,0 mg/kg). Zastosowanie wapna poflotacyjnego podwy szy³o zawartoœæ miedzi (4,8 mg/kg), a dalszy wzrost zawartoœci tych pierwiastków odnotowano pod wp³ywem osadu œciekowego i we³ny mineralnej (tab. 2, rys. 3). S¹ to jednak wartoœci zaliczane do naturalnych (Kabata-Pendias i in. 1993), a notowany, oko³o dwukrotny wzrost zawartoœci (w porównaniu do kontroli) oceniaæ nale y pozytywnie, jako wzbogacenie gleby w badane mikroelementy. Uwzglêdniaj¹c œredni¹ zawartoœæ miedzi, stwierdzone pozytywne zmiany szereguj¹ zastosowane warianty rekultywacji nastêpuj¹co: wapno + osad œciekowy (214%); wapno + + we³na + NPK (214%) > wapno + osad œciekowy + we³na (210%); > wapno + we³na (198%) > wapno + NPK (100%). Wartoœci zmian i sekwencja szeregu uwzglêdniaj¹cego zawartoœci cynku jest zbli ona z wyj¹tkiem zamiennej pozycji wariantu z osadem œciekowym i we³ny z osadem œciekowym: wapno +osad œciekowy +we³na (206%) > wapno +osad œciekowy (203%); wapno + we³na + + NPK (199%) > wapno + we³na (170%) > wapno + NPK (100%). Zawartoœci miedzi w rekultywowanym gruncie zale ne by³y od sposobu rekultywacji (tab. 2). Uwzglêdniaj¹c zmiany zawartoœci miedzi w relacji: pocz¹tek (100%) koniec doœwiadczenia, uszeregowanie badanych sposobów rekultywacji jest nastêpuj¹ce: wapno + + NPK ( 14,6%) > wapno + sad œciekowy + we³na (+13,6%) > wapno + we³na + NPK ( 5,6%) > wapno + osad œciekowy ( 2,2%) > wapno + we³na (0%). W przypadku zmian zawartoœci cynku (tab. 2), w ka dym wariancie rekultywacji odnotowano jego wzrost: wapno + osad œciekowy (+54%) > wapno + osad œciekowy + we³na (15%) > wapno + we³na (7%); wapno + we³na + NPK (7%) > wapno + NPK (5%). Zmiany zawartoœci miedzi i cynku w rekultywowanym gruncie znajduj¹ pewne odzwierciedlenie w intensywnoœci sorpcji tych pierwiastków, na co wskazuj¹ wyniki analizy sekwencyjnej (tab. 3, 4). Zawartoœæ miedzi rozpuszczalnej w wodzie kszta³towa³a siê na poziomie niskim i nie przekracza³a 0,5 mg/kg. Jej procentowy udzia³ w ca³kowitej zawartoœci bez wzglêdu na wariant rekultywacji zawiera³ siê w przedziale 1,19 2,5% (tab. 3). Najwiêkszy procentowy udzia³ miedzi wodnorozpuszczalnej stwierdzono w gruncie nawo onym NPK (kontrola). Dodatek we³ny mineralnej obni a³ udzia³ tej formy miedzi. Zawartoœæ miedzi rozpuszczalnej w CaCl 2 by³a niska, a najwy sze wartoœci stwierdzono w gruncie z dodatkiem osadu œciekowego. Procentowy udzia³ tej formy w wariantach rekultywacji zawiera³ siê w przedziale: 0,12 1,58%.

5 MiedŸ rozpuszczalna w kwasie octowym stanowi³a w gruncie, w poszczególnych wariantach rekultywacji od 3,95 do 9,77% ca³kowitej jej zawartoœci. Najwy szy udzia³ (9,77%) stwierdzono w gruncie nawo onym NPK, a nastêpnie osadem œciekowym (6,49%). Dodatek we³ny mineralnej obni a³ udzia³ tej formy miedzi w rekultywowanym gruncie. MiedŸ zwi¹zana z próchnic¹ stanowi³a najwiêkszy procentowy udzia³ w ca³kowitej jej zawartoœci w porównaniu z omawianymi formami. Uwzglêdniaj¹c wartoœci œrednie tej formy miedzi, badane warianty rekultywacji tworz¹ szereg: wapno + osad œciekowy > > wapno + we³na > wapno + osad œciekowy + we³na > wapno + we³na + NPK > wapno + +NPK. Zawartoœæ cynku wodnorozpuszczalnego i rozpuszczalnego w CaCl 2 by³a niska i nie przekracza³a 1 mg/kg. Udzia³ tych form w zawartoœci ogólnej nie przekracza³ 1%, z wyj¹tkiem wariantu kontrolnego z nawo eniem NPK, gdzie wynosi³ oko³o 2,5% (tab. 5). Udzia³ cynku rozpuszczalnego w kwasie octowym w jego zawartoœci ogólnej by³ najwiêkszy ze wszystkich analizowanych form tego pierwiastka. Najwiêksze wartoœci stwierdzono w gruncie z dodatkiem osadu œciekowego i osadu œciekowego z we³n¹ mineraln¹, ni sze z NPK, a najni sze z we³n¹ mineraln¹. Udzia³ cynku zwi¹zanego z substancj¹ organiczn¹ by³ zró nicowany, najwy szy w wariancie z osadem œciekowym, a najni szy z we³n¹ mineraln¹. Podobne tendencje zmian w zawartoœci form wodnorozpuszczalnych i rozpuszczalnych w CaCl 2 w glebach nawo- onych osadem œciekowym, stwierdzili w swoich badaniach inni autorzy (Czeka³a, Jakubus 1999; Wójcikowska-Kapusta i in. 2000). Wójcikowska-Kapusta i in. (2000) w glebie nawo onej zró nicowanymi dawkami osadu œciekowego oznaczy³a najwiêksz¹ zawartoœæ form cynku zwi¹zanych z próchnic¹ w porównaniu z pozosta³ymi badanymi formami. Z analizy zawartoœci form rozpuszczalnych badanych pierwiastków wynika, e jest ona zale na od intensywnoœci przemian substancji organicznej, co potwierdzaj¹ inne badania (Baran i in. 2006c; ukowska i in. 2000). Niniejsze badania wskazuj¹ równie, e podobny zakres zmian zawartoœci ogólnej Cu i Zn pod wp³ywem zastosowanych wariantów rekultywacji, jest wyraÿnie ró ny przy oznaczaniu ich form sekwencyjnych. Wskazuje to, e analiza sekwencyjna jest bardziej czu³ym wskaÿnikiem zmian specyfiki sk³adników mineralnych ni ich zawartoœæ ca³kowita. Wyrazem ró nic w rozpuszczalnoœci miedzi i cynku jest bilans tych pierwiastków w okresie prowadzenia doœwiadczenia (rys. 2, 4), a tak e intensywnoœæ przemieszczania siê ichdoroœlin(tab.6,rys.5). Zawartoœæ badanych mikroelementów w mieszance traw, wed³ug kryteriów zaproponowanych przez Kabatê-Pendias i in. (1993), kszta³tuje siê na poziomie niskim dla miedzi i œrednim dla cynku, a wystêpuj¹ce ró nice s¹ wynikiem wp³ywu badanych sposobów rekultywacji: Cu: wapno + osad œciekowy + we³na > wapno + osad œciekowy > wapno + we³na + +NPK>wapno+NPK>wapno+we³na. Zn: wapno + osad œciekowy > wapno + osad œciekowy + we³na > wapno + we³na + +NPK>wapno+NPK>wapno+we³na. 71

6 72 TABELA 2 Ca³kowita zawartoœæ miedzi w rekultywowanym gruncie w kolejnych latach doœwiadczenia [mg/kg], wartoœci œrednie TABLE 2 Totalcontentofcooperinreclaimedgroundinthenext years of experiment [mg/kg], mean values Warianty rekultywacji 0 I rok II rok III rok Wapno + NPK (kontrola) 4,8 4,3 4,0 3,9 Wapno +osad œciekowy (kontrola) 8,9 8,8 8,9 8,7 Wapno + osad œciekowy + we³na 8,1 8,0 8,6 9,2 Wapno + we³na 8,2 8,0 8,1 8,2 Wapno + we³na + NPK 8,9 8,6 8,8 8,4 TABELA 3 Procentowy udzia³ frakcji miedzi w ca³kowitej zawartoœci, w wariantach rekultywacyjnych, wartoœci œrednie z 3 lat badañ TABLE 3 Percentage share of cooper fraction in total content, in reclamation variants, mean values from 3 years researches Cu rozpuszczalna w: Wariant rekultywacji H 2 O CaCl 2 CH 3 COOH K 4 P 2 O 7 Wapno + NPK (kontrola) 2,50 1,14 9,77 10,00 Wapno +osad œciekowy (kontrola) 2,10 1,58 6,49 18,82 Wapno + osad œciekowy + we³na 2,08 1,27 4,79 16,00 Wapno + we³na 1,19 0,12 4,00 16,86 Wapno + we³na + NPK 1,88 0,85 3,95 11,00 TABELA 4 Ca³kowita zawartoœæ cynku w rekultywowanym gruncie w kolejnych latach doœwiadczenia [mg/kg], wartoœci œrednie TABLE 4 Total content of zinc in reclaimed ground in the next years of experiment [mg/kg], mean values Warianty rekultywacji 0 I rok II rok III rok Wapno + NPK (kontrola) 16,0 16,0 16,1 16,8 Wapno +osad œciekowy (kontrola) 24,1 30,0 32,0 37,2 Wapno + osad œciekowy + we³na 30,5 31,5 34,3 35,1 Wapno + we³na 28,5 25,5 27,1 30,4 Wapno + we³na + NPK 32,7 31,7 30,7 35,0

7 TABELA 5 Procentowy udzia³ frakcji cynku w ca³kowitej zawartoœci, w wariantach nawozowych z doœwiadczenia poletkowego, wartoœci œrednie z 3 lat badañ TABLE 5 Percentage share of zinc fraction in total content, in fertilization variants from experimental fields, mean values from 3 years researches 73 Kombinacja nawozowa Zn rozpuszczalny w: H 2 O CaCl 2 CH 3 COOH K 4 P 2 O 7 Wapno+ NPK (kontrola) 2,51 2,43 24,28 10,00 Wapno +osad œciekowy (kontrola) 0,66 0,76 36,44 20,73 Wapno +osad œciekowy + we³na 0,55 0,68 39,26 8,79 Wapno + we³na 0,39 0,36 18,76 5,72 Wapno + we³na + NPK 0,59 0,45 18,98 13, mg/kg NPK Os Os+W W W+NPK G 4,1 8,8 8,6 8,1 8,6 T 3,12 4,52 4,92 3,11 3,86 Rys. 1. Zmiana zawartoœci miedzi [mg/kg] w gruncie (G) i trawie (T) w analizowanych wariantach rekultywacji (wartoœci œrednie z 3 lat badañ) NPK wapno + NPK (kontrola); Os wapno + osad œciekowy (kontrola); Os + W wapno + osad œciekowy + we³na; W wapno + we³na; W + NPK wapno + we³na + NPK Fig. 1. Change of the cooper content [mg/kg] in ground (G) and grass (T) under the influence of investigated reclamation methods (mean values from 3 years researches) NPK lime + NPK (control); Os lime + sewage sludge; Os +W lime + sewage sludge + wool; W lime + wool; W + NPK lime + wool + NPK

8 mg/kg NPK Os Os+W W W+NPK P 4,8 8,9 8,1 8,2 8,9 K 3,9 8,7 9,2 8,2 8,4 Rys. 2. Zmiana zawartoœci miedzi [mg/kg] w rekultywowanym gruncie na pocz¹tku (P) i koñcu (K) badañ, oznaczenia jak na rysunku 1 Fig. 2. Change of cooper content [mg/kg] in reclaimed ground on the beginning (P) and end of research (K), determination as on Fig mg/kg NPK Os Os+W W W+NPK G 16,3 33,1 33,6 27,7 32,5 T 19,56 31,4 30,2 18,61 20,29 Rys. 3. Zmiana zawartoœci cynku [mg/kg] w gruncie (G) i trawie (T) w analizowanych wariantach rekultywacji, oznaczenia jak na rysunku 1 Fig. 3. Change of zinc content [mg/kg] in ground (G) and grass (T) under the influence of investigated reclamation methods, determination as on Fig. 1

9 mg/kg NPK Os Os+W W W+NPK P 16 24,1 30,5 28,5 32,7 K 16,8 37,2 35,1 30,4 35 Rys. 4. Zmiana zawartoœci cynku [mg/kg] w rekultywowanym gruncie na pocz¹tku (P) i koñcu (K) badañ, oznaczenia jak na rysunku 1 Fig. 4. Change of zinc content [mg/kg] in reclaimed ground on the beginning (P) and end of research (K), determination as on Fig % NPK Os Os+W W W+NPK Cu 77,3 51,3 56,5 38,4 44,9 Zn ,7 88,8 66,8 61,5 Rys. 5. Wspó³czynniki wykorzystania Cu i Zn w uk³adzie grunt-trawa w badanych wariantach rekultywacji (wartoœci œrednie z 3 lat badañ), oznaczenia jak na rysunku 1 Fig. 5. Utilize coefficient of cooper and zinc in ground grass configuration in investigated reclamation variants (mean values from 3 years researches), determination as on Fig. 1

10 76 TABELA 6 Wspó³czynniki wykorzystania Cu i Zn w uk³adzie: grunt (100%), trawa (x), w badanych latach, wartoœci œrednie [%] TABLE 6 Utilize coefficient of cooper and zinc in configuration: ground (100%), grass (x), in investigated years, mean values [%] Warianty rekultywacji Cu Irok Cu II rok Cu III rok Zn Irok Zn II rok Zn III rok Wapno+ NPK (kontrola) 47,9 68,7 116,6 65,0 112,7 178,3 Wapno +osad œciekowy (kontrola) 33,8 58,6 61,5 64,4 109,9 106,7 Wapno + osad œciekowy + we³na 38,9 65,3 65,4 59,9 94,2 112,2 Wapno + we³na 32,5 36,6 45,7 52,9 76,1 71,4 Wapno + we³na + NPK 40,1 34,9 60,1 48,5 63,1 72,8 Szeregi te w wielu zakresach s¹ zbie ne, a niewielkie ró nice dotycz¹ odmiennego wp³ywu zastosowanego osadu œciekowego oraz osadu œciekowego i we³ny na rozpuszczalnoœæ badanych pierwiastków (rys. 1, 3). We wczeœniejszych badaniach Baran i in. (2002), stwierdzili tak e wiêksz¹ zawartoœæ miedzi w roœlinach uprawianych na glebie nawo onej zró nicowanymi dawkami osadu w porównaniu do roœlin z gleb bez nawo enia. Wyrazem wp³ywu sposobów rekultywacji, a tym samym w³aœciwoœci gleby na zawartoœæ miedzi i cynku w mieszance traw s¹ wspó³czynniki ich przemieszczania (rys. 5). Ich wartoœci s¹ oko³o 50% wy sze dla cynku ni miedzi, co znajduje potwierdzenie w badaniach S. Barana i in. (2007). Wzrost wartoœci wspó³czynników wykorzystania analizowanych pierwiastków w kolejnych latach badañ sugeruje, i wi¹ e siê to z optymalizacj¹ w³aœciwoœci rekultywowanego gruntu, szczególnie jakoœci substancji organicznej. Wyniki przeprowadzonych badañ wykaza³y, e oceniane warianty rekultywacji zdegradowanych utworów bezglebowych przy wykorzystaniu osadu œciekowego i odpadowej we³ny mineralnej Grodan przyczyni³y siê do optymalizacji zawartoœci Cu i Zn. Stwierdzono równie, e zastosowane warianty nawozowe wywar³y wp³yw na sk³ad frakcyjny badanych pierwiastków. MiedŸ i cynk, zaliczane s¹ do metali ciê kich lecz równie s¹ niezbêdnymi mikroelementami do wzrostu i rozwoju roœlin st¹d te mog¹ byæ dobrym wskaÿnikiem badanych wariantów rekultywacji. Podsumowanie Poprodukcyjna we³na mineralna (Grodan) charakteryzuje siê korzystnymi w³aœciwoœciami chemicznymi, fizykochemicznymi oraz fizycznymi. Cynk i miedÿ wystêpuj¹ w iloœ-

11 ciach, które mog¹ siê przyczyniaæ do wzbogacenia nawo onych i rekultywowanych gleb. Badane sposoby rekultywacji wywar³y zró nicowany wp³yw na zawartoœæ analizowanych pierwiastków w rekultywowanym gruncie: Cu: wapno + osad œciekowy (214%) > wapno + osad œciekowy + we³na (210%) wapno + we³na + NPK (214%) > wapno + we³na (198%) > wapno + NPK (100%); Zn: wapno + osad œciekowy + we³na (206%) > wapno + osad œciekowy (203%) wapno + we³na + NPK (199%) > wapno + we³na (170%) > wapno + NPK (100%), ale by³y to wartoœci zaliczane do naturalnych. Zawartoœæ badanych mikroelementów w mieszance traw kszta³tuje siê na poziomie niskim (Cu) i œrednim (Zn), a wystêpuj¹ce ró nice s¹ wynikiem wp³ywu badanych sposobów rekultywacji: Cu: wapno + osad œciekowy + we³na > wapno + osad œciekowy > wapno + we³na + +NPK>wapno+NPK>wapno+we³na; Zn: wapno + osad œciekowy > wapno + osad œciekowy + we³na > wapno + we³na + +NPK>wapno+NPK>wapno+we³na. 77 Praca naukowa finansowana ze œrodków na naukê w latach jako projekt badawczy Nr PO4G LITERATURA B a r a n S., 1992 The type of sewage sediments and the mineralization process of their organic substance and the zinc content in a plant. Polish Journal of Soil Sc., XXV/2, Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., ukowska G., 2002 Pobieranie miedzi przez ró ne gatunki roœlin uprawnych z gleby lekkiej u yÿnionej osadem œciekowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 484, B a r a n S., 2006a Ability to use used mt of mineral wool in postmining reclamation. Development in Production and Use of New Agrochemicals. Chemistry for Agriculture, (Eds. H. Górecki, Z. Dobrzañski, P. Kafarski), Chech-Pol Trade, Prague-Brussels, vol. 7, Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., ukowska G., 2006b Ocena przydatnoœci osadu œciekowego i we³ny mineralnej Grodan do rekultywacji gruntu bezglebowego na podstawie zawartoœci przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu. Rocz. Glebozn., LVII, 1/2, Baran S., ukowska G., Wójcikowska-Kapusta A., 2006c Wp³yw kompostów osadowo-popio³owych na zawartoœæ metali ciê kich w rekultywowanym gruncie. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 512, Baran S., ukowska G.,Wójcikowska-Kapusta A.,Saletra J.,2006d Sorption properties of land reclaimed by means of post-use mineral wool mats and sewage sludge utilization. Development in Production and Use of New Agrochemicals. Chemistry for Agriculture,vol.7,(Eds.H.Górecki, Z. Dobrzañski, P. Kafarski), Chech-Pol Trade, Prague-Brussels, Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., Oleszczuk P., ukowska G., 2007 Przydatnoœæ we³ny mineralnej (Grodan) i osadów œciekowych do rekultywacji biologicznej gruntów zdewastowanych mechanicznie i przez intensywne zakwaszenie. Sprawozdanie merytoryczne z badañ: PB Nr 2 PO4G B o g a c z W., 1996 Badania nad formami mikroelementów w glebach Belgii. Cz. I. Procedura frakcjonowania metali w glebach. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 434, Czeka³a J., Jakubus M., 1999 Metale ciê kie oraz wielopierœcieniowe wêglowodory aromatyczne integralnymi sk³adnikami osadów œciekowych. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie, Agricultura, 77, Czeka³a J.,Jakubus M.,2000 Wystêpowaniecynku,miedziimanganuwglebachuprawnych.Zesz.Probl. Post. Nauk Roln., 471,

12 78 D u l e w s k i J., W t o r e k L., 2000 Problemy przywracania wartoœci u ytkowych gruntom zdegradowanym dzia³alnoœci¹ górnicz¹. PTIE, In ynieria Ekologiczna, 1, Ochrona i rekultywacja gruntów wyd. Ekoin ynieria: G o ³ d a T., 2000 Podstawowe uwarunkowania rekultywacji terenów pogórniczych Kopalni Siarki Jeziórko, In ynieria Ekologiczna, 1, J o ñ c a M., 2002 Problemy rekultywacji i zagospodarowania terenów górniczych w kopalni siarki Jeziórko, Materia³y III Miêdzynarodowej Naukowej. Odpady Organiczne i Produktywnoœæ Agrocenozy. Lublin 2002, Kabata-Pendias A., Motowicka-Terelak T., Piotrowska M., Terelak H., Witek T., 1993 Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roœlin metalami ciê kimi i siark¹. Ramowe wytyczne dla rolnictwa. Pu³awy P(53). O s t r o w s k a A., G a w l i ñ s k i S., S z c z u b i a ³ k a Z., 1991 Metody analizy i oceny w³aœciwoœci gleb i roœlin. Katalog. IOŒ. Warszawa, ss Wójcikowska-Kapusta A., Baran S., Niemczuk B., Saadi L., Kwiecieñ J., 2000 Wp³yw nawo enia osadem œciekowym na formy cynku w glebie lekkiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 471, ukowska G., Flis-Bujak M., Baran S., 2000 Zmiany sk³adu frakcyjnego próchnicy gleby lekkiej nawo onej osadami œciekowymi. Folia Univ. Agric. Stetin. 211, Agricultura (84) ukowska G., Flis-Bujak M., Baran S., 2003 Charakterystyka substancji organicznej gruntów silnie zakwaszonych poddanych rekultywacji. [W:] Gleba w œrodowisku. Skiba S., Drewnik M., Kasprzak A. (red), Kraków, WP YW SPOSOBU REKULTYWACJI UTWORÓW BEZGLEBOWYCH NA ZAWARTOŒÆ MIEDZI I CYNKU W GRUNCIE I MIESZANCE TRAW S³owa kluczowe Rekultywacja, utwory bezglebowe, osady œciekowe, we³na mineralna, mikroelementy Streszczenie Celem niniejszych badañ by³a analiza wp³ywu ró nych wariantów rekultywacji zdewastowanego gruntu, wskutek otworowej eksploatacji siarki, na zmiany zawartoœci miedzi i cynku i przemieszczanie siê ich do roœlin. Doœwiadczenie poletkowe (poletka o powierzchni 5 arów, ka de) realizowano w obszarze wp³ywu Kopalni Siarki Jeziórko. Do odkwaszenia zdewastowanego gruntu (piasek s³abogliniasty) zastosowano wapno poflotacyjne (100 t/ha), a do u yÿnienia, w ró nych dawkach (200, 400 i 800 m 3 /ha) pou ytkow¹ we³nê mineraln¹ (Grodan), na tle melioracyjnej (100 ton s.m./ha) dawki osadu œciekowego z komunalnej oczyszczalni œcieków ze Stalowej Woli. Wymieszanie zastosowanych substancji oraz nawozów mineralnych z gruntem wykonano przy wykorzystaniu brony talerzowej i glebogryzarki. Obiekt kontrolny stanowi³ utwór bezglebowy odkwaszony wapnem poflotacyjnym i nawo ony corocznie NPK w dawkach (kg/ha): 80; 40; 60, oraz utwór bezglebowy odkwaszony wapnem poflotacyjnym i u yÿniony osadem œciekowym w dawce 100 t/ha. Realizowano nastêpuj¹ce warianty rekultywacji: wapno + osad œciekowy + we³na (200, 400, 800 m 3 /ha), wapno + we³na (200, 400, 800 m 3 /ha), wapno + we³na (200, 400, 800 m 3 /ha) + NPK. Na poletkach wysiano mieszankê rekultywacyjn¹ traw. Do badañ laboratoryjnych pobierano próbki gruntu z warstwy powierzchniowej (0 20 cm) w pierwszej fazie prowadzenia doœwiadczenia, a przez nastêpne 3 lata, pod koniec wegetacji (X). Trawê po wysuszeniu mineralizowano w mieszaninie stê onych kwasów HNO 3 ihclo 4 a w ekstrakcie oznaczono Cu i Zn. W pobranych próbkach gruntu, po ich mineralizacji w mieszaninie stê onych kwasów HNO 3 ihclo 4 oznaczono formy ogólne Cu i Zn. Przeprowadzono równie analizê sekwencyjn¹ tych pierwiastków, wydzielaj¹c nastêpuj¹ce frakcje pierwiastków: I wodnorozpuszczalna w H 2 O redestylowanej, II rozpuszczalna w 0,05 mol CaCl 2 dm 3, III rozpuszczalna w 2,5% CH 3 COOH, IV rozpuszczalna w 0,1 mol K 2 P 4 O 7 dm 3.

13 79 Stwierdzono, w porównaniu do nawo enia mineralnego NPK, korzystny wp³yw dodatku badanych odpadów na zawartoœæ analizowanych pierwiastków w rekultywowanym gruncie. Przemieszczanie siê pierwiastków do roœlin zale ne by³o od sposobu rekultywacji, a tak e formy analizowanych mikroelementów. THE INFLUENCE OF RECLAMATION METHODS SOIL-LESS FORMATIONS ON ZINC AND COOPER IN GROUND AND GRASS MIXTURE Key words Reclamation, soil-less formations, sewage sludge, mineral wool, microelements Abstract The aim of the research was analyze the influence different reclamation variants of devastated ground, as a result of sulphur borehole extraction, on changes in cooper and zinc content and their movement to plants. Plots experiment (each plot form area 9 are) was realized on the area with influence of Jeziórko Sulphur Mine. Post-flotation lime (100 t/ha) was used to de-acidification devastated ground (coarse sandy soil), and to fertilize with post-used mineral wool (Grodan) in diverse dose (200, 400 and 800 m 3 /ha), on the background of melioration sewage sludge dose (100 ton s.m./ha) from Stalowa Wola municipal sewage treatment. The mixture of used matters and mineral fertilizers with ground was realized with use of harrow and tiller. Control object determined soil-less ground de-acidificated with post-flotation lime and fertilized every year with NPK in dose (kg/ha): 80; 40; 60, soil-less ground de-acidificated with post-flotation lime and fertilized with sewage sludge in dose 100 t/ha. Followed variants of reclamation were realized: post-flotation lime + sewage sludge + wool (200, 400, 800 m 3 /ha), post-flotation lime + wool (200, 400, 800 m 3 /ha), post-flotation lime + wool (200, 400, 800 m 3 /ha) + NPK. On plots was sowed reclamational mixture grass. Samples to the laboratorial researches were collected from surface layer (0 20 cm) in the first phase of conducted experiment, and for the next three years, at the end of vegetation (X). After drying, grass was mineralized in mixture of concentrated acids HNO 3 and HClO 4 and Cu and Zn were determined in extract. In collected ground samples, after their mineralization in mixture of concentrated acids HNO 3 and HClO 4, total forms of cooper and zinc were determined. Sequential analyze of these elements was conducted, isolated the following fractions of elements: I water-soluble in redestylated H 2 O,II solublein0,05molcacl 2 dm 3, III soluble in 2.5% CH 3 COOH, IV soluble in 0,1 mol K 2 P 4 O 7 dm 3. Positive influence of additional researched wastes was claimed on content of analyzed elements in reclaimed ground, in comparison to mineral fertilization NPK. Movement elements to plants were depended on reclamation methods and also on forms of analyzed elements.