Tereny zdegradowane i rekultywowane możliwości ich zagospodarowania

Tereny zdegradowane i rekultywowane możliwości ich zagospodarowania Szczecin 2009

Recenzenci Prof. dr hab. Elżbieta Jolanta Bielińska dr hab. Marek Bury dr hab. Marzena Gibczyńska prof. ZUT Prof. dr hab. Andrzej Mocek Prof. dr hab. Elżbieta Skórska Prof. dr hab. Sławomir Stankowski Prof. dr hab. Kazimierz Szymański Redakcja Prof. dr hab. Sławomir Stankowski Dr inż. Krzysztof Pacewicz Copyright by Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej (PTIE) Szczeciński Oddział PTIE ul. Słowackiego 17; 71-434 Szczecin skład: Krzysztof Pacewicz z wykorzystaniem pakietu: Wydawca: P. P. H. Zapol Dmochowski, Sobczyk Sp. j. Aleja Piastów 42; 71-065 Szczecin ISBN Wydanie publikacji dofinansowane z

Spis treści 1. Elżbieta Jolanta BIELIŃSKA, Grzegorz HURY ZASTOSOWANIE TESTÓW ENZYMATYCZNYCH DO OCENY JAKOŚCI GLEB PO-ROLNYCH ZALESIONYCH SOSNĄ ZWYCZAJNĄ THE USE OF ENZYMATIC TESTS IN THE ASSESSMENT OF POST-AGRICULTURAL SOILS AFFORESTED WITH COMMON PINE... 7 2. Elżbieta Jolanta BIELIŃSKA, Barbara KOŁODZIEJ, Janusz WIŚNIEWSKI, Małgorzata KAWECKA-RADOMSKA WPŁYW ZRÓŻNICOWANYCH DAWEK OSADU ŚCIEKOWEGO NA WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE I BIOCHEMICZNE GLEB ZLOKALIZOWANYCH NA TERENIE SKŁA-DOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH THE INFLUENCE OF DIVERSIFIED DOSES OF SEWAGE SLUDGE ON THE CHEMICAL AND BIOCHEMICAL PROPERTIES OF SOILS LOCATED IN A MUNICIPAL WASTE DUMP... 17 3. Elżbieta Jolanta BIELIŃSKA, Tadeusz WĘGOREK, Andrzej MOCEK, Aneta PUCHAŁA WPŁYW RYZOSFERY NA AKTYWNOŚĆ ENZYMATYCZNĄ GLEB W UPRAWIE REGENERACYJNEJ SOSNY ZWYCZAJNEJ W ZASIĘGU DŁUGOLETNIEJ EMISJI AZOTOWEJ THE INFLUENCE OF THE RHIZOSPHERE UNDER COMMON PINE REGENERATION CULTIVATION ON THE ENZYMATIC ACTIVITY OF SOILS DAMAGED BY PROLONGED NITROGEN EMISSION... 25 4. Magdalena BŁASZAK, Andrzej NOWAK, Justyna ZAKOSZTOWICZ WPŁYW FITOREMEDIACJI GLEBY SKAŻONEJ SUBSTABCJAMI ROPOPOCHODNYMI NA ZMIANY W ILOŚCI MIKROORGANIZMÓW AKTYWNYCH AMYLOLITYCZNIE THE INFLUENCE OF PHYTOREMEDIATION OF SOIL POLLUTED WITH OIL SUBSTANCES ON THE AMYLOLITIC MICROORGANISMS COUNT... 35 5. Agnieszka DOBROWOLSKA, Agnieszka ZAWADZIŃSKA OCENA PRZYDATNOŚCI PODŁOŻY Z DODATKIEM KOMPOSTÓW Z KOMUNALNEGO OSADU ŚCIEKOWEGO W UPRAWIE NIECIERPKA NOWOGWINEJSKIEGO. CZ. I. WZROST, KWITNIENIE I WARTOŚĆ DEKORACYJNA ROŚLIN EVALUATIONS OF USE OF MEDIA WITH ADDITION OF MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE COMPOST IN CULTIVATION OF NEW GUINEA IMPATIENS. PART I. GROWTH, FLOWERING AND DECORATIVE VALUE OF PLANTS... 41 6. Marzena GIBCZYŃSKA, Marcin ROMANOWSKI, Grzegorz HURY, Justyna PAPROTNA OCENA PRZYDATNOŚCI OSADÓW ŚCIEKOWYCH DO REKULTYWACJI NA PODSTAWIE WARTOŚCI STOSUNKÓW JONOWYCH WYBRANYCH MAKROSKŁA-DNIKÓW W FESTULOLIUM BRAUNII ODMIANY FELOPA THE USABILITY ESTIMATION OF SEWAGE SLUDGE FOR RECLAMATION BASED ON IONIC RATIO OF SELECTED MACROELEMENTS IN FESTULOLIUM BRAUNII CV. FELOPA... 51 7. Mirosława GILEWSKA, Krzysztof OTREMBA WŁAŚCIWOŚCI KOŃCOWEGO FRAGMENTU ZWAŁOWISKA WEWNĘTRZNEGO KWB ADAMÓW O/WŁADYSŁAWÓWI WYBÓR KIERUNKU REKULTYWACJI PROPERTIES OF THE FINAL PART OF INNER DUMP ADAMÓW O/WŁADYSŁAWÓW AND THE CHOICE OF RECLAMATION DIRECTION... 59

8. Małgorzata HAWROT-PAW, Hanna HRECZUK POTENCJALNE WŁAŚCIWOŚCI REMEDIACYJNE WYBRANYCH GATUNKÓW ROŚLIN POTENTIAL REMEDIATION PROPERTYOF CHOSEN PLANTS SPECIES... 65 9. Yaroslav HNATYSHYN, Borys DZYADEVYCH, Ihor-Roman KENS, Stepan LIS PHYTOMASSE ALS ALTERNATIVE ENERGIEQUELLE PHYTOMASS AS ALTERNATIVE ENERGY SOURCE... 71 10. Grażyna KAUP, Joanna WÓJCICKA WYSTĘPOWANIE MISECZNIKA CISOWCA (PARTHENOLECANIUM POMERANICUM KAW.) NA TAXUS BACCATA L. W WYBRANYCH ZIELEŃCACH SZCZECINA THE OCCURRENCE PARTHENOLECANIUM POMERANICUM KAW ON THE TAXUS BACCATA L IN SELECTED OF GREEN AREAS IN SZCZECIN... 75 11. L. KOPIY, V. MOKRYY, M. PASLAWSKYY, GARASYMCHUK FITOMELIORACJA KRAJOBRAZU TECHNOGENNEGO JAWOROWSKIEGO REJONU GÓRNICZO-PRZEMYSŁOWEGO MIKORYZOWANEGO LEŚNYM MATERIAŁEM SADZENIOWYM THE ANALYSIS OF LANDSCAPE AND ECOLOGICAL SITUATION OF YAVORIV MINING DISTRICT IS EXECUTED... 81 12. Marcin KUBUS, Grzegorz NOWAK, Małgorzata NOWAKOWSKA WPROWADZANIE ROŚLIN NA SKARPY PRZYDROŻNE, JAKO TERENY ZDEGRA-DOWANE INTRODUCTION OF PLANTS INTO ROADSIDE ESCARPMENTS REGARDED AS DEGRADED AREAS... 89 13. Marcin KUBUS,Teresa WOJCIESZCZUK, Ryszard MALINOWSKI, Edward MELLER OCENA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANKI KAMIENNO-GLEBOWEJ HYDRALIT FIRMY TEGRA I JEJ ZASTOSOWANIE W UPRAWIE DRZEW NA TERENACH ZURBANIZOWANYCH EVALUATION OF PROPERTIES OF STRUCTURAL SOIL HYDROLIT PRODUCED BY TEGRA AND ITS APPLICATION FOR TREE CULTIVATION ON URBAN AREAS. 101 14. Ryszard MALINOWSKI, Andrzej ŁYSKO, Michał KUPIEC, Edward MELLER CHARAKTERYSTYKA WŁAŚCIWOŚCI GLEBY ALUWIALNEJ W DOLINIE RZEKI DAYI, PŁYNĄCEJ PRZEZ DYSTRYKT KPANDU WE WSCHODNIEJ CZĘŚCI GHANY PROPERTIES OF ALLUVIAL SOILS WITHIN RIVER DAYI VALLEY, FLOWING THROUGH KPANDI DISTRICT IN EASTERN PART OF GHANA... 111 15. Edward MELLER SKŁAD MORFOLOGICZNY ODPADÓW KOMUNALNYCH WYTWARZANYCH W TRZEBIEŻY MORPHOLOGICAL COMPOSITION OF MUNICIPAL WASTE FROM TRZEBIEŻ. 119 16. Elżbieta MŁYNKOWIAK, Ignacy KUTYNA, Anna NOWAK AKTUALNY STAN POEKSPLOATACYJNEGO WYROBISKA KRUSZYW W MIELENKU DRAWSKIM THE CURRENT STATE OF EXCAVATION AFTER GRAVEL AND SAND EXPLOITATION LOCATED ET MIELENKO DRAWSKIE... 125 17. Edward NIEDŹWIECKI, Edward MELLER, Marta WOJCIESZCZUK, Joanna SPYCHAJ NIEKONTROLOWANE WYSYPISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH PROBLEM CIĄGLE AKTUALNY UNREGULATED MUNICIPAL DUMPING SITE STILL A CURRENT PROBLEM... 137

18. Krystyna Przybulewska, Magdalena Błaszak WPŁYW BENZYNY BEZOŁOWIOWEJ W GLEBIE ZASOLONEJ NA LICZEBNOŚĆ MIKROORGANIZMÓW WYBRANYCH GRUP FIZJOLOGICZNYCH INFLUENCE OF LEAD-FREE PETROL IN THE SALINITY SOIL ON THE POPULATION OF MICROORGANISMS METABOLIZING SELECTED ORGANIC COMPOUNDS...... 145 19. Małgorzata PSTRĄGOWSKA, Jacek BOROWSKI FOTOGRAFICZNA METODA POMIARU PRZYROSTÓW DRZEW W BADANIACH REGENERACJI KORON PRZESADZANYCH JESIONÓW WYNIOSŁYCH (FRAXINUS EXCELSIOR L.) THE PHOTOGRAPHIC METHOD OF TREE INCREMENT EVALUATION IN RESEARCH REGENERATION CROWN OF TRANSPLANTED EUROPEAN ASH (FRAXINUS EXCELSIOR L.)... 153 20. Sławomir STANKOWSKI, Elżbieta Jolanta BIELIŃSKA POPIOŁY Z BIOMASY A MOŻLIWOSCI WYKORZYSTANIA DO CELÓW NAWOZOWYCH ASHES FROM BIOMASS POSSIBILITIES FOR UTILISSATION AS FERTILIZER.. 161 21. Maria SWARCEWICZ, Justyna SOBCZAK, Dorota KOSYL WPŁYW RODZAJU POPIOŁU NA ph W ROZTWORZE WODNYM FARMACEUTYKÓW W UKŁADZIE MODELOWYM WODA GLEBA POPIÓŁ LOTNY THE EFFECT OF ASH TYPE ph IN WATER SOLUTION OF PHARMACEUTICS IN THE MODEL DESIGN WATER SOIL FLY ASH... 165 22. Maria SWARCEWICZ, Justyna SOBCZAK, Waldemar PAŹDZIOCH WPŁYW DODATKU POPIOŁU LOTNEGO DO GLEBY NA PH W OBECNOŚCI HERBICYDÓW Z RÓWNOCZESNĄ SORPCJĄ METAMITRONU THE EFFECT OF FLY ASH ADDIION TO THE SOIL ON PH IN THE PRESENCE OF OF HERBICIDES AND SORPTION OF METAMITRON... 175 23. Magdalena SZENEJKO OCENA PRZYDATNOŚCI WYBRANYCH EKOTYPÓW POA PRATENSIS L. DO REKULTYWACJI TERENÓW ZDEGRADOWANYCH EFFECT OF SELECTED ECOTYPES OF POA PRATENSIS L. UTILITY TO RECLAMATION OF DEGRADED LAND... 185 24. Przemysław ŚMIETANA OCENA JAKOŚCI EKOSYSTEMÓW WODNYCH ZNAJDUJĄCYCH SIĘ NA TERENIE WDZYDZKIEGO PARKU KRAJOBRAZOWEGO W ŚWIETLE WYMAGAŃ SIEDLISKOWYCH RAKA SZLACHETNEGO (ASTACUS ASTACUS) W ASPEKCIE SKUTECZNOŚCI POTENCJALNEJ RESTYTUCJI TEGO GATUNKU EVALUATION OF WATER ECOSYSTEMS IN WDZYDZKI LANDSCAPE PARK IN TERMS OF THE HABITAT DEMANDS OF NOBLE CRAYFISH (ASTACUS ASTACUS) IN ASPECT OF SUCCESSFUL RESTOCKING OF THE SPECIES... 193 25. Tomasz TOMASZEWICZ, Justyna CHUDECKA, Mariola WRÓBEL WŁAŚCIWOŚCI SORPCYJNE WARSTWY PRÓCHNICZNEJ GLEB POBOCZY DRÓG PRZEBIEGAJĄCYCH PRZEZ KOMPLEKSY LEŚNE RÓWNINY GOLENIOWSKIEJ THE SORPTION PROPERTIES OF HUMUS LAYER OF ROADSIDE SOILS OF FOREST ROADS IN GOLENIOWSKA PLAIN... 213

26. Tadeusz WĘGOREK WARUNKI PRODUKCJI LEŚNEJ NA SKARPACH ZWAŁOWISKA ZEWNĘTRZNEGO PO KOPALNI SIARKI W PIASECZNIE W ASPEKCIE POZYSKANIA DREWNA OPAŁOWEGO THE CONDITIONS OF FOREST PRODUCTION ON SCARPS OF THE EXTERNAL WASTE BANK AFTER SULPHUR MINE IN PIASECZNO IN THE ASPECT OF FIREWOOD LOGGING... 219 27. Teresa WOJCIESZCZUK, Ryszard MALINOWSKI, Marta WOJCIESZCZUK, Marcin KUBUS WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE I MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA W TERENACH ZIELENI MINERALNYCH NAWIERZCHNI DROGOWYCH FIRMY TEGRA CHEMICAL PROPERTIES AND USE OF NATURAL MINERAL SURFACES AND TEGRA MIXTURES IN GREEN AREAS... 231 28. Jacek WRÓBEL, Anna STOLARSKA, Anna WASILEWSKA, Robert KOWALEWSKI REAKCJA FIZJOLOGICZNA SIEWEK ŻYTA OZIMEGO NA OBECNOŚC W PODŁOŻU CHLORKU SODU THE PHYSIOLOGICAL REACTION OF WINTER RYE SEEDLINGS TO THE PRESENCE OF SODIUM CHLORIDE IN THE MEDIUM... 241 29. Krzysztof Wraga, Marcin Kubus WPŁYW KOMPOSTÓW Z KOMUNALNEGO OSADU ŚCIEKOWEGO, WYCIERKI ZIEMNIACZANEJ, SŁOMY I TROCIN NA KWITNIENIE I WALORY DEKORACYJNE CHRYZANTEMY WIELKOKWIATOWEJ (CHRYSANTHEMUM GRANDIFLORUM (RAMAT.) KITAM) THE INFLUENCE OF COMPOSTS MADE OF MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE, POTATO PULP, STRAW AND SAWDUST ON FLOWERING AND DECORATIVE VALUE OF CHRYSANTHEMUM GRANDIFLORUM... 249 30. Agnieszka ZAWADZIŃSKA, Agnieszka DOBROWOLSKA, Dorota JANICKA OCENA PRZYDATNOŚCI KOMPOSTÓW NA BAZIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH W UPRAWIE NIECIERPKA NOWOGWINEJSKIEGO. CZ. II. ZAWARTOŚĆ MAKROSKŁADNIKÓW W PODŁOŻACH I ROŚLINACH EVALUATIONS OF USE OF MEDIA WITH ADDITION OF MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE COMPOST IN CULTIVATION OF NEW GUINEA IMPATIENS. PART II. CONTENT OF MACROELEMENTS IN MEDIA AND PLANTS... 259

Zastosowanie testów enzymatycznych... Elżbieta Jolanta BIELIŃSKA 1, Grzegorz HURY 2 ZASTOSOWANIE TESTÓW ENZYMATYCZNYCH DO OCENY JAKOŚCI GLEB POROLNYCH ZALESIONYCH SOSNĄ ZWYCZAJNĄ THE USE OF ENZYMATIC TESTS IN THE ASSESSMENT OF POSTAGRICULTURAL SOILS AFFORESTED WITH COMMON PINE 1 Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie elzbieta.bielinska@up.lublin.pl 2 Katedra Agronomii; Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie STRESZCZENIE W pracy zastosowano wybrane testy enzymatyczne do oceny jakości gleb porolnych zalesionych sosną zwyczajną. Badania zlokalizowano we wschodniej części województwa lubelskiego na terenie Nadleśnictwa Sobibór. Badaniami objęto gleby porolne pod drzewostanami kilkunastoletnimi (15-17 lat) sosny zwyczajnej (Pinus silvestris L.). Obiektami porównawczymi były gleby sąsiadujących z nimi pól uprawnych oraz gleby około 150-letnich drzewostanów sosnowych lasów naturalnych. Modyfikacja chemicznych właściwości gleb porolnych pod wpływem sosny zwyczajnej spowodowała istotne zmiany ich aktywności enzymatycznej. Analizowane sposoby użytkowania badanych gleb można uszeregować pod względem ich korzystnego oddziaływania na aktywność dehydrogenaz, fosfatazy kwaśnej, fosfatazy alkalicznej i proteazy w następującej kolejności: naturalne ekosystemy leśne > pola uprawne > zalesienia, a w przypadku aktywności ureazy: pola uprawne > zalesienia > naturalne ekosystemy leśne. Zmiany aktywności enzymatycznej badanych gleb, których natężenie oraz kierunek uzależnione były zarówno od rodzaju badanego enzymu, jak i właściwości chemicznych gleb wskazują na wielokierunkowe oddziaływanie zalesień na środowisko glebowe. SUMMARY A number of enzymatic tests were used to assess the quality of post-agricultural soils afforested with common pine in the eastern part of the Lubelskie Province, based on Sobibór Forestry Commission land. The studies involved comparing post-agricultural soils under 15 17 year old stands of common pine (Pinus silvestris L.) with adjacent soils under approximately 150 year old stands of natural pine forests and that of cultivated fields. Modification of the chemical properties of post-agricultural soils under the influence of common pine caused significant changes in the enzymatic activity. The analyses resulted in the following order of soil use types, based on their favourable influence on the activity of dehydrogenases, acid phosphatase, alkaline phosphatase and protease: natural woodland ecosystems > cultivated fields > forestations. In the case of urease activity the order was: cultivated fields > forestations > natural woodland ecosystems. Changes in the enzymatic activity of the soils, with the intensity and direction depending both on the type of enzyme and the chemical properties of the soils, prove the multidirectional influence of forestation on the soil environment. Słowa kluczowe: zalesienia, gleby porolne, aktywność enzymatyczna Keywords: afforestation, post-arable soils, enzymatic activity WSTĘP Postępujące wylesienia, związane głównie z rozwojem rolnictwa, doprowadziły w wielu krajach Europy Środkowej do likwidacji naturalnej pokrywy roślinnej aż do granic ekstremalnych i do przekroczenia biologicznie dopuszczalnej granicy rolno-leśnej [Gliński, Turski 2002; Uri i in. 2007]. Spowodowało to ogólno-przyrodnicze, katastrofalne skutki [Blum 1998; Gliński, Turski 2002]. W Polsce największe wylesienia miały miejsce między XII a XV wiekiem i trwały do drugiej wojny światowej. W 1945 roku lesistość kraju wynosiła 21% [Gorzelak 1996]. W latach 1947 1987 zalesiono łącznie 1,2 miliona hektarów gruntów porolnych i nieużytków zwiększając lesistość kraju do 27,8% [Olszewska, Smal 2008]. Krajowy Program Zwiększania Lesistości zakłada, że w roku 2020 lesistość kraju będzie wynosiła 30%, a w 2050 roku zwiększy się o kolejne 3% [MŚ 2003]. Gospodarowanie zasobami glebowymi w ramach zrównoważonego rozwoju, uwzględniającego cele społeczne, ekonomiczne i ekologiczne wymaga przekazywania corocznie pewnych obszarów użytków 7

Bielińska, Hury rolnych, zwłaszcza o słabej przydatności rolniczej pod zalesienie [Projekt 2000, II Polityka Ekologiczna Państwa ]. Pozwoli to na racjonalne odtworzenie granicy rolno-leśnej i zabezpieczenie pod naturalnymi zespołami roślinnymi gleb zagrożonych degradacją [Gliński, Turski 2002; Skłodowski 2002; Olszewska, Smal 2008]. Zalesienie gruntów użytkowanych rolniczo radykalnie zmienia ich właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne [Gorzelak 1996; Kahle i in. 2005; Wall, Hytönen 2005; Olszewska, Smal 2008]. Aktywność enzymów glebowych odzwierciedla przeobrażenia środowiska glebowego zachodzące pod wpływem zmiany sposobu użytkowania gruntów [Adams 1992; Brożek 1993; Clarholm 1993; Gorzelak 1996]. Zastosowanie testów enzymatycznych do analizy funkcjonowania systemu glebowego pozwala na ocenę skuteczności zaleceń dotyczących kształtowania ekosystemów leśnych na gruntach porolnych [Brożek 1993; Dick 1994; Kahle i in. 2005]. W pracy zastosowano wybrane testy enzymatyczne do oceny jakości gleb porolnych zalesionych sosną zwyczajną. METODY BADAŃ Badania zlokalizowano we wschodniej części województwa lubelskiego na terenie Nadleśnictwa Sobibór. Badaniami objęto gleby porolne pod drzewostanami kilkunastoletnimi (15 17 lat) sosny zwyczajnej (Pinus silvestris L.). W Nadleśnictwie Sobibór sosna zwyczajna jest głównym gatunkiem lasotwórczym 73% [Okruch 2004]. Obiektami porównawczymi były gleby sąsiadujących z nimi pól uprawnych oraz gleby około 150-letnich drzewostanów sosnowych lasów naturalnych. Prace badawcze prowadzono w granicach administracyjnych następujących miejscowości: Bukowski Las (51o22'49''N, 23o26'28''E), Kosyń (51o23'13''N, 23o33'55''E), Osowa (51o24'52''N, 23o32'15''E), Sobibór (51o28'44''N, 23o38'05''E), w warunkach siedliskowych zakwalifikowanych do borów świeżych. Występują tu gleby rdzawe (Dystric Arenosol) o składzie granulometrycznym od piasków luźnych do słabogliniastych. Grunty te kwalifikują się do V i VI klasy bonitacyjnej. Powierzchnie badawcze reprezentujące gleby: leśne porolne, użytkowane rolniczo oraz naturalnych ekosystemów leśnych wytypowano w bliskiej od siebie odległości (100 400 m). Pozwoliło to założyć, że głównym czynnikiem różnicującym właściwości analizowanych gleb jest sposób ich użytkowania. W roku pobrania próbek na wszystkich objętych badaniami polach uprawiano żyto. We wcześniejszych pięciu latach występowały tam również ziemniaki. W latach tych nawożenie pól było niskie, głównie obornikiem maksymalnie w dawce 30 t ha-1, sporadycznie stosowane było nawożenie mineralne saletrzakiem lub superfosfatem. 8

Zastosowanie testów enzymatycznych... Próbki glebowe pobrano wiosną 2009 roku z warstwy 0 20 cm. Analizowana próbka glebowa była średnią z 5 próbek pobranych z każdej powierzchni. W ramach analiz biochemicznych określono aktywność dehydrogenaz [Thalmann 1968], fosfatazy kwaśnej i fosfatazy alkalicznej [Tabatabai, Bremner 1969], ureazy [Zantua, Bremner 1975] oraz proteazy [Ladd, Butler 1972]. Analizy chemiczne obejmowały oznaczenia: ph w 1 mol dm-3 KCl [ISO 10390], zawartości węgla organicznego analizatorem Vario Max oraz azotu amonowego i azotu azotanowego [ISO 14255]. Wszystkie oznaczenia wykonywano w trzech powtórzeniach. Analizę statystyczną wyników wykonano przy wykorzystaniu programu Statistica 6.0 PL. WYNIKI I DYSKUSJA Zalesione gleby porolne oraz gleby naturalnych ekosystemów leśnych charakteryzowały się odczynem bardzo kwaśnym, a wszystkie badane gleby uprawne odczynem kwaśnym (tab.1). Wieloletnia uprawa gleby, a szczególnie wapnowanie powoduje jej odkwaszenie [Smal, Ligęza 2001]. Najniższe wartości ph w 1 mol KCl dm-3: od 3,18 do 3,44 stwierdzono w próbkach gleb pochodzących z naturalnych ekosystemów leśnych (tab. 1). Istotny udział w zakwaszaniu gleb leśnych (powstałych z utworów ubogich w kationy zasadowe) mają procesy fizyczne i chemiczne uczestniczące w wietrzeniu minerałów oraz procesy biologiczne związane z cyklami krążenia C i N [Kurek 2002; Marcinek i in. 2008]. Czynnikiem znacząco wpływającym na odczyn gleb leśnych jest pokrywa roślinna [Kabała 1995]. Podczas pobierania składników mineralnych przez korzenie drzew uwalniane są do środowiska protony wodoru zwiększające zakwaszenie. Kurek [2002] zwraca uwagę, że przyrodnicze procesy zakwaszenia gleb w naturalnych ekosystemach leśnych nie są tak intensywne, aby ilość protonów H+ przekroczyła możliwości buforowe gleby. Zawartość węgla organicznego i azotu ogółem w badanych glebach była istotnie zróżnicowana w zależności od sposobu ich użytkowania. Najmniejszą zawartością tych składników cechowały się zalesione gleby porolne, a największą gleby naturalnych ekosystemów leśnych (tab. 1). Naturalne gleby leśne zawierały około 2-krotnie więcej C organicznego i około 1,5-krotnie więcej N ogółem niż analizowane gleby porolne pod drzewostanami kilkunastoletnimi (tab. 1). Według Zwolińskiego [1998] w glebach leśnych dopiero po 30 latach następuje wyraźne przechodzenie organicznych związków węgla do warstwy mineralnej gleby i tworzenie się poziomu próchnicznego. Obserwowane obniżenie zawartości Corg. i Nog. w glebach porolnych mogło się wiązać z dużym ubytkiem tych składników z gleby podczas intensywnego wzrostu drzew w pierwszych latach po zalesieniu, co potwierdzają wyniki uzyskane przez wielu autorów [Jug i in. 1999; Vesterdal i in. 2002; 9

Bielińska, Hury Tab. 1. Wybrane właściwości chemiczne gleb (wartości w kolumnie z tą samą literą nie różnią się istotnie przy p < 0,05, test t ) Tab. 1. Selected chemical properties of soils (values in the column followed by the same letter are not significantly at p < 0,05, t test) ph Corg. Nog. N-NH4+ N-NO3Obiekt i lokalizacja Użytkowanie C:N -1 KCl [g kg ] [mg kg-1] Las 15 lat 3,57 6,12 a 0,73 a 8,3 a 18,3 b 10,5 b Bukowski Las Pole 4,94 7,98 b 0,86 b 9,2 b 12,7 a 6,73 a 51o22'49''N, 23o26'28''E Las naturalny 3,32 14,2 c 1,16 c 12,2 c 47,3 c 43,9 c Las 17 lat 3,41 6,32 a 0,78 a 8,1 a 22,3 b 11,3 b Kosyń Pole 4,62 7,34 b 0,80 b 9,1 b 10,4 a 5,04 a 51o23'13''N, 23o33'55''E Las naturalny 3,18 14,9 c 1,19 c 12,4 c 55,1 c 48,5 c Las 15 lat 3,62 6,30 a 0,75 a 8,4 a 20,5 b 11,1 b Osowa Pole 5,02 8,04 b 0,89 b 9,0 b 8,92 a 4,67 a 51o24'52''N, 23o32'15''E Las naturalny 3,29 15,3 c 1,14 c 13,4 d 40,8 c 37,3 c Las 16 lat 3,90 6,28 a 0,76 a 8,2 a 15,8 b 8,32 b Sobibór Pole 4,83 7,59 b 0,83 b 9,1 b 9,83 a 5,06 a 51o28'44''N, 23o38'05''E Las naturalny 3,44 13,9 c 1,12 c 12,4 c 52,2 c 46,9 c Smal, Olszewska 2008]. Ponadto w glebach porolnych zostaje zahamowany dopływ resztek pożniwnych, a ilość docierającej do gleby materii organicznej ze ściółką leśną jest zbyt mała, by uzupełnić straty składników z gleby [Smal, Olszewska 2008]. Zawartości azotu amonowego i azotu azotanowego w glebach porolnych były istotnie większe niż w glebach uprawnych, aczkolwiek kształtowały się na kilkakrotnie niższym poziomie niż w glebach lasów naturalnych (tab. 1). Gleby leśne są bogate w azot związany w materii organicznej [Brożek 1993]. Dahm [1998] zwraca uwagę na wysoką zawartość związków azotu w wydzielinach korzeniowych drzew leśnych. W naturalnych ekosystemach leśnych, w warunkach nienaruszonej równowagi ekologicznej, związki azotu ulegają licznym przemianom, które powodują recyrkulację N w obrębie ekosystemu, a zasoby mineralnych form tego pierwiastka są efektywnie wykorzystywane przez roślinność [Kurek 2002]. Niska zawartość N-NH4+ i N-NO3- w glebie użytkowanej rolniczo mogła być spowodowana wynoszeniem tych składników wraz z plonami roślin, a także silniejszym wymywaniem azotu mineralnego z gleby w okresie jesień zima wiosna wskutek większej ilości wody przedostającej się w głąb profilu. Stwierdzono dominację amonowej formy azotu, szczególnie wyraźną w zalesionych glebach porolnych i glebach uprawnych (tab. 1). Azotany (V) są znacznie bardziej narażone na straty niż sole amonowe ze względu na większą różnorodność procesów prowadzących do strat. Oprócz strat w postaci gazowej (NO, N2O i N2) znaczną rolę odgrywa wymywanie z gleby przez wody opadowe oraz łatwość migracji dyfuzyjnej. Ponadto łatwość przemieszczania N azotanowego nieograniczona przez procesy sorpcyjne zwiększa ich dostępność i sprzyja pobieraniu tej formy przez rośliny w porównaniu z formą amonową [Kotowska, Włodarczyk 2005]. Zwraca uwagę fakt, że w analizowanych próbkach gleby 10

Zastosowanie testów enzymatycznych... pochodzących z naturalnych ekosystemów leśnych zawartość N-NH4+ była tylko nieznacznie wyższa niż azotanów (tab. 1). Powszechnie uznaje się, że w glebach leśnych wykazujących niższe ph niż gleby uprawne, wśród drobnoustrojów dominują grzyby, a aktywność metaboliczna bakterii i promieniowców jest poważnie ograniczona, co w konsekwencji wpływa na zahamowanie procesu nitryfikacji. Do niedawna sądzono, że w kwaśnych glebach leśnych za proces nitryfikacji odpowiedzialne są głównie mikroorganizmy heterogeniczne. Jednak liczne badania, m.in. Rudebecka i Perssona [1998] wykazały, że w kwaśnych glebach selekcjonują się kwasotolerancyjne autotroficzne nitryfikatory (93% przy ph 3,9 4,3), a udział heterotrofów jest niewielki. W hodowlach na podłożach laboratoryjnych dolna granica ph dla aktywności nitryfikatorów była dużo wyższa niż ph gleby, z której zostały wyizolowane. Fakt ten świadczy, że modelowe badania w warunkach laboratoryjnych nie odzwierciedlają regulacyjnej funkcji gleby [Kurek 2002]. Sposób użytkowania analizowanych gleb istotnie różnicował ich aktywność enzymatyczną (tab. 2). Kierunek i nasilenie badanych procesów biochemicznych uzależnione było od rodzaju enzymu, co związane jest zarówno z indywidualną wrażliwością i odpornością enzymów na czynniki środowiskowe, jak i z zawartością w glebie specyficznych substratów dla reakcji enzymatycznych [Kieliszewska-Rokicka 2001]. Najmniejszą aktywnością dehydrogenaz, fosfatazy kwaśnej, fosfatazy alkalicznej oraz proteazy cechowały się zalesione gleby porolne, a największą gleby naturalnych ekosystemów leśnych (tab. 2). Stwierdzony w niniejszych badaniach wysoki poziom aktywności enzymatycznej naturalnych gleb leśnych, pomimo ich bardzo kwaśnego odczynu,powiązany był z zawartością węgla organicznego i azotu ogółem. Liczne badania [Pennanen i in. 1998; Januszek 1999; Kurek 2002; Domżał, Bielińska 2007] wskazują, że w kwaśnych glebach leśnych głównym czynnikiem determinującym aktywność enzymów jest zawartość C organicznego i N ogółem, ponieważ z czasem następuje adaptacja mikroorganizmów (występujących m.in. w ściółce leśnej) do obniżonego ph. Zdaniem Januszka [1999] wzrost aktywności enzymatycznej gleby wraz ze wzrostem ładunku protonów wodoru może wynikać z dopływu do gleby enzymów z obumarłych mikroorganizmów, a także z desorpcji enzymów z koloidów glebowych, związanej ze zjawiskiem sorpcji wymiennej i zmianą składu kationowego na koloidach glebowych w wyniku zakwaszenia gleby. Wyższej aktywności enzymatycznej gleb uprawnych niż gleb porolnych pod drzewostanami kilkunastoletnimi sosny zwyczajnej towarzyszyła wyższa zawartość C organicznego i N ogółem (tab. 1). Obserwowane obniżenie aktywności dehydrogenaz, fosfatazy kwaśnej, fosfatazy alkalicznej oraz proteazy w glebach porolnych 11

Bielińska, Hury Tab. 2. Aktywność enzymatyczna gleb (Dh dehydrogenazy w cm3 H2 kg-1 d-1, Pac fosfataza kwaśna i Pal fosfataza alkaliczna w mmol PNP kg-1 h-1, U ureaza w mg N-NH4+ kg-1 h-1, P proteaza w mg tyrozyny kg-1 h-1; wartości w kolumnie z tą samą literą nie są istotnie różne przy p < 0.05, test t ) Tab. 2. Enzymatic activity of soils (Dh dehydrogenases in cm3 H2 kg-1 d-1, Pac acid phosphatase and Pal alkaline phosphatase in mmol PNP kg-1 h-1, U urease in mg N-NH4+ kg-1 h-1, P protease in mg tyrozyny kg-1 h-1; values in the column followed by the same letter are not significantly at p < 0,05, t test) Obiekt i lokalizacja Użytkowanie Dh Pac Pal U P Bukowski Las Las 15 lat 1,86 a 16,9 a 7,15 a 7,28 b 8,34 a 51o22'49''N, Pole 3,27 b 24,6 b 11,3 b 14,3 c 12,8 b 23o26'28''E Las naturalny 5,09 c 43,2 c 20,6 c 5,49 a 19,9 c Kosyń Las 17 lat 1,74 a 15,0 a 6,43 a 6,53 b 7,55 a o 51 23'13''N, Pole 3,63 b 22,8 b 9,98 b 16,0 c 13,4 b 23o33'55''E Las naturalny 4,55 c 35,7 c 17,8 c 4,85 a 17,90 c Osowa Las 15 lat 1,95 a 18,3 a 8,09 a 8,2 b 9,21 a 51o24'52''N, Pole 3,82 b 27,4 b 12,7 b 18,3 c 14,0 b 23o32'15''E Las naturalny 5,31 c 47,2 c 21,3 c 6,10 a 20,7 c Sobibór Las 16 lat 1,59 a 12,7 a 5,78 a 7,94 b 6,89 a o 51 28'44''N, Pole 3,46 b 21,2 b 10,4 b 15,7 c 13,0 b 23o38'05''E Las naturalny 4,23 c 33,8 c 17,1 c 4,96 a 17,1 c mogło się wiązać z dużym ubytkiem Corg. i Nog. z gleby podczas intensywnego wzrostu drzew w pierwszych latach po zalesieniu. Kieliszewska-Rokicka [2001] podkreśla, że właściwości gleb, zwłaszcza zawartość węgla organicznego, decydują o rozwoju i aktywności mikroflory glebowej stanowiącej główne źródło wielu enzymów glebowych. W glebach użytkowanych rolniczo nawożenie mineralne i organiczne stymulując rozwój roślin i drobnoustrojów glebowych oddziałuje na aktywność enzymów, ponieważ zwiększa się pula enzymów decydująca o reakcjach katalitycznych [Bielińska, Mocek-Płóciniak 2009]. Z kolei istotnie niższa aktywność omawianych enzymów w analizowanych glebach uprawnych niż w porównywanych glebach naturalnych ekosystemów leśnych mogła się wiązać ze zmianą użytkowania gleby. Zmiana użytkowania gleby z naturalnego (las, naturalne zespoły trawiaste) na rolnicze prowadzi do zdecydowanego pogorszenia struktury epipedonów, wzrostu ich zagęszczenia, pogorszenia właściwości powietrznych, a w konsekwencji również do osłabienia stabilności specyficznych procesów biochemicznych zachodzących w środowisku glebowym [Schulten i in. 1995]. Uprawy wywołują znaczące zmiany w jakości, składzie chemicznym i wielkości cząstek glebowej substancji organicznej gleby, czemu towarzyszy kilkakrotne osłabienie aktywności enzymów biorących udział w cyklu przemian C, N i P [Schulten i in. 1995]. W przypadku ureazy największą aktywnością tego enzymu cechowały się gleby użytkowane rolniczo, a najmniejszą gleby naturalnych ekosystemów leśnych, co mogło się wiązać ze zróżnicowaną zawartością mocznika (substratu ureazy). Ureaza jest odporna na działanie czynników zewnętrznych, a w warunkach stresowych obserwuje się wzrost jej 12

Zastosowanie testów enzymatycznych... aktywności. Jedynym czynnikiem limitującym jej aktywność jest dostępność substratu mocznika, gdyż jako enzym ekstracelularny jest syntetyzowana jedynie w jego obecności [Domżał, Bielińska 2007]. Kolejnym czynnikiem modyfikującym aktywność enzymów w badanych glebach mógł być zróżnicowany skład gatunkowy szaty roślinnej [Domżał, Bielińska 2007]. Oddziaływanie roślin wyższych na enzymy glebowe zależy od składu chemicznego rośliny, który nawet w przypadku samych wydzielin korzeniowych może być inny u różnych rodzajów, gatunków, a nawet odmian [Januszek 1999]. Indywidualny wpływ poszczególnych gatunków na aktywność enzymatyczną gleby jest związany z różnym składem gatunkowym bakterii zasiedlających korzenie roślin [Kieliszewska-Rokicka 2001]. Gatunek drzewa wpływając istotnie na stężenie rozpuszczalnego węgla w glebie determinuje zmiany aktywności enzymów glebowych [Kieliszewska-Rokicka 2001]. Kieliszewska-Rokicka [2001] informuje o wzroście aktywności dehydrogenazowej gleby wraz z wiekiem i rozmiarem siewek sosny rosnących w szkółkach leśnych. Zdaniem cytowanej autorki obserwowana stymulacja aktywności dehydrogenaz sugeruje, że wielkość puli węglowodanów przekazywana do korzeni ma istotny wpływ na aktywność mikroorganizmów. O tym jak silnie związana jest aktywność enzymów z rozwojem systemu korzeniowego rośliny świadczą miedzy innymi wyniki badań Januszka [1999]. WNIOSKI 1. Modyfikacja chemicznych właściwości gleb porolnych pod wpływem sosny zwyczajnej spowodowała istotne zmiany ich aktywności enzymatycznej. 2. Analizowane sposoby użytkowania badanych gleb można uszeregować pod względem ich korzystnego oddziaływania na aktywność dehydrogenaz, fosfatazy kwaśnej, fosfatazy alkalicznej i proteazy w następującej kolejności: naturalne ekosystemy leśne > pola uprawne > zalesienia, a w przypadku aktywności ureazy: pola uprawne > zalesienia > naturalne ekosystemy leśne. 3. Zmiany aktywności enzymatycznej badanych gleb, których natężenie oraz kierunek uzależnione były zarówno od rodzaju badanego enzymu, jak i właściwości chemicznych gleb wskazują na wielokierunkowe oddziaływanie zalesień na środowisko glebowe. LITERATURA Adams M.A. 1992. Phosphatase activity and phosphorus fractions in Karri (Eucalyptus diversicor F. Muell.) forest soils. Biol. Fertility Soils 14, 200 204 Bielińska E.J., Mocek-Płóciniak A. 2009. Fosfatazy w środowisku glebowym. Monografia. Wyd. UP w Poznaniu, 34s. Blum W.E.H. 1998. Agriculture in a sustainable environment a holistic approach. Inter. Agrophysics 12(1), 13 24 Brożek S. 1993. Przekształcanie górskich gleb porolnych przez olszę szarą. Zesz. Nauk. AR 13

Bielińska, Hury w Krakowie. Ser. Rozprawy habilitacyjne 184, 51s. Dahm H. 1998. Fizjologiczne aspekty ektomikoryz. Ekologiczne aspekty mikrobiologii gleby. Wyd. AR Poznań, 21 29 Clarholm M. 1993. Microbial biomass P, labile P and acid phosphatase activity in the humus layer of a spruce forest, after repeated additions of fertilizers. Biol. Fertility Soils 16: 287 292 Dick R.P. 1994. Soils enzyme activities as indicators of soil quality. Defining soil quality for a sustainable environment. Special Pub. 35, Soil Sci. Soc. Am. Inc., Madison, WI, eds. Doran J.W., Coleman D.C., Bezdicek D.F., Steward B.A., 107 124 Domżał H., Bielińska E.J. (Red.) 2007. Ocena przeobrażeń środowiska glebowego i stabilności ekosystemów leśnych w obszarze oddziaływania Zakładów Azotowych Puławy S.A. Acta Agrophysica 145, Rozprawy i Monografie 2007 (2), 79 90 Gliński J., Turski R. 2002. Ewolucja, zasoby i główne zagrożenia gleb. Acta Agrophysica, Monografia 65, ISSN 1234 4125 Gorzelak A. 1996. Ekologiczne uwarunkowania kształtowania lasów na gruntach porolnych. Sylwan 5, 29 41 Januszek K. 1999. Aktywność enzymatyczna wybranych gleb leśnych Polski południowej w świetle badań polowych i laboratoryjnych. Zesz. Nauk. AR Kraków, Seria Rozprawy 250 Jug A., Makeschin F., Rehfuess K.E., Hofmann-Schielle C. 1999. Short-rotation plantations of balsam poplars, aspen and willows on former arable land in the Federal Republic of Germany. III. Soil ecological effects. Forest Ecol. Manag. 121, 85 99 Kabała C. 1995. Glin wymienny i odczyn gleb Gór Izerskich na obszarze klęski ekologicznej. Zesz. Prob. Post. Nauk Roln. 418, 361 367 Kahle P., Baum C., Boelcke B. 2005. Effect of afforestation on soil properties and mycorrhizal formation. Pedosphere 15 (6), 754 760 Kieliszewska-Rokicka B. 2001. Enzymy glebowe i ich znaczenie w badaniach aktywności mikrobiologicznej gleby. Drobnoustroje środowiska glebowego. Red. H. Dahm, A. PokojskaBurdziej, UMK Toruń, 37 47 Kotowska U., Włodarczyk T. 2005. Przemiany mineralnych form azotu w glebie nawadnianej oczyszczonymi ściekami. Acta Agrophysica, Rozprawy i Monografie (2), 58s. Kurek E. 2002. Związki przyczynowo-skutkowe aktywności mikrobiologicznej i zakwaszenia gleb. Zesz. Prob. Post. Nauk Roln. 482, 307 316 Ladd N., Butler J.H.A. 1972. Short-term assays of soil proteolytic enzyme activities using proteins and dipeptide derivatives as substrates. Soil Biol. Biochem. 4, 19 30 Marcinek J., Bednarek R., Komisarek J., Mocek A., Piaścik H., Skiba S. 2008. Systematyka gleb Polski. Wersja pierwsza wydania 5. Wyd. UP w Poznaniu MŚ (Ministerstwo Środowiska) 2003. Krajowy Program Zwiększania Lesistości, Warszawa, s. 70 Okruch J. (red.) 2004. Nadleśnictwo Sobibór. Wyd.: Regionalna Dyrekcja Lasów w Lublinie, 125 130 Olszewska M., Smal H. 2008. The effect of afforestation with Scots pine (Pinus silvestris L.) of sandy post-arable soils on their selected properties. I. Physical and sorptive properties. Plant Soil 305, 157 169 Pennanen T., Fritze H., Vanhala P., Kiikkila O., Neuvonen S., Bååth E. 1998. Structure of a microbial community in soil after prolonged addition of low levels of simulated acid rain. Appl. Environm. Microbiol. 64, 2173 2180 Projekt 2000. II Polityka Ekologiczna Państwa. Warszawa, czerwiec 2000 r. htt://www.mos.gov.pl Rudebeck A., Persson T. 1998. Nitrification in organic and mineral soil layers in coniferous forest in response acidity. Environ. Pollut. 102, 377 383 Schulten H.R., Monreal C.M., Schnitzer M. 1995. Effect of long-term cultivation on the chemical structure of soil organic mater. Naturwissenschaften 82, 1: 42 44 Skłodowski P. 2002. Zagadnienia zrównoważonego użytkowania i ochrony gleb w Polsce. Konf. Naukowo-Techniczna Zagospodarowanie gruntów zdegradowanych, Mrągowo, 6 8 listopada 2002 r., 43 52 Smal H., Ligęza S. 2001. Badania porównawcze właściwości gleb leśnych i uprawnych wytworzonych z piasków i lessów. Acta Agrophysica 56, 283 295 Smal H., Olszewska M. 2008. The effect of afforestation with Scots pine (Pinus silvestris L.) of sandy post-arable soils on their selected properties. II. Reaction, carbon, nitrogen and phosphorus. 14

Zastosowanie testów enzymatycznych... Plant Soil 305, 171 187 Tabatabai M. A., Bremner J.M. 1969. Use of p-nitrophenol phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1, 301 307 Thalmann A. 1968. Zur Methodik derestimmung der Dehydrogenase aktivit in Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 21, 249 258 Uri V., Vares A., Tullus H., Kanal A. 2007. Above-ground biomass production and nutrient accumulation in young stands of silver birch on abandoned agricultural land. Biomass Bioenerg. 31, 195 204 Vesterdal L., Ritter E., Gundersen P. 2002. Change in soil organic carbon following afforestation of former arable land. Forest Ecol. Manag. 169, 137 147 Wall A., Hytönen J. 2005. Soil fertility of afforested arable land compared to continuously forested sites. Plant Soil 275, 247 260 Zantua M.I., Bremner J.M. 1975. Comparison of methods of assaying urease activity in soils. Soil Biol. Biochem. 7, 291 295 Zwoliński J. 1998. Obieg węgla w borach sosnowych. Prace IBL (A) 862, 141 155 15

WPŁYW ZRÓŻNICOWANYCH DAWEK... Elżbieta Jolanta BIELIŃSKA 1, Barbara Małgorzata KAWECKA-RADOMSKA 1 KOŁODZIEJ 2, Janusz WIŚNIEWSKI 2, WPŁYW ZRÓŻNICOWANYCH DAWEK OSADU ŚCIEKOWEGO NA WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE I BIOCHEMICZNE GLEB ZLOKALIZOWANYCH NA TERENIE SKŁADOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH THE INFLUENCE OF DIVERSIFIED DOSES OF SEWAGE SLUDGE ON THE CHEMICAL AND BIOCHEMICAL PROPERTIES OF SOILS LOCATED IN A MUNICIPAL WASTE DUMP 1 Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie elzbieta.bielinska@up.lublin.pl 2 Katedra Roślin Przemysłowych i Leczniczych; Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie STRESZCZENIE Celem pracy była ocena wpływu zróżnicowanych dawek osadu ściekowego na właściwości chemiczne i biochemiczne gleb zlokalizowanych na terenie składowiska odpadów komunalnych w pierwszym roku trwania doświadczenia. Na poletkach o powierzchni 12 m 2 zastosowano osad ściekowy produkowany przez Zakład Gospodarki Komunalnej w Janowie Lubelskim w następujących dawkach suchej masy: 0, 10, 20, 40, 60 t ha-1. Wprowadzenie osadu ściekowego do badanej gleby piaskowej spowodowało istotne i korzystne zmiany jej właściwości chemicznych i biologicznych. Najkorzystniejsze zmiany większości badanych parametrów glebowych stwierdzono w warunkach zastosowania wyższych dawek osadu ściekowego: 40 i 60 t ha -1. Wzrost aktywności enzymów katalizujących najważniejsze procesy transformacji glebowej substancji organicznej (dehydrogenaz, fosfataz, ureazy i proteazy), niezależnie od zastosowanej dawki osadu, wskazuje na możliwość wykorzystania testowanego osadu do odtwarzania i kształtowania podstawowych elementów żyzności gleby. SUMMARY The aim of the dissertation was to assess the influence of diversified doses of sewage sludge on the chemical and biochemical properties of soils located in the area of a municipal waste dump during a single year. The experimental plots each had an area of 12 m2, with sewage sludge produced by Zakład Gospodarki Komunalnej (Municipal Services Department) in Janów Lubelski being applied in the following dry mass doses: 0, 10, 20, 40, and 60 t ha-1. Introducing sewage sludge into sand-type soils caused significant favourable changes in its chemical and biochemical properties. The most favourable changes occurring for most soil parameters were observed under the application of the higher sewage sludge doses, i.e. 40 and 60 t ha-1. The increase in the activity of enzymes catalysing the most essential processes of soil organic matter transformation (dehydrogenases, phosphatases, urease, and protease), irrespective of the sewage sludge dose used, demonstrates the possibility of using the sewage sludge to regenerate and shape the basic elements of soil fertility. Słowa kluczowe: gleba, osad ściekowy, aktywność enzymatyczna Keywords: soil, sewage sludge, enzymatic activity WSTĘP Odpady komunalne stale oddziałują niekorzystnie na środowisko przyrodnicze. Dlatego też prawidłowe postępowanie z odpadami, ich gospodarcze wykorzystanie oraz ochrona przed ich szkodliwym oddziaływaniem należą do najważniejszych zagadnień ochrony środowiska [Kuczyńska 2007]. Wśród odpadów organicznych znaczące miejsce zajmują osady ściekowe, których racjonalne zagospodarowanie jest pilną potrzebą gospodarczą i ekologiczną [Siuta 2002; Baran, Bielińska 2003]. W Polsce podstawowym sposobem unieszkodliwiania komunalnych osadów ściekowych jest ich deponowanie na terenach oczyszczalni i składowiskach, co w świetle ich składu chemicznego przyczyniać się może do degradacji środowiska przyrodniczego [Baran, Bielińska 2003]. Składowiska osadów ściekowych powodują zagęszczenie względnie uszczelnienie gleby, jej eutrofizację lub zatrucie, a gazy wysypiska wypierają powietrze glebowe [Kollender-Szych i in. 2008]. 17

Bielińska, Kołodziej i in. Komunalne osady ściekowe charakteryzują się znacznymi zasobami substancji organicznej i składników pokarmowych, co preferuje je do wykorzystania nawozowego [Baran i in. 2002]. Rolnicze zastosowanie osadów ściekowych ma korzystny wpływ na poprawę zasobności i żyzności gleb, przyczynia się do dynamicznego wzrostu substancji organicznej, ulegającej szybkiej transformacji do próchnicy glebowej. Ma to szczególne znaczenie w przypadku gleb lekkich, łatwo przepuszczalnych, których żyzność wskutek nawożenia osadami ściekowymi poprawia się radykalnie [Karczewska 2008]. Aktywność enzymów glebowych odzwierciedla zmiany specyficznych zdolności kompleksu glebowego zachodzące pod wpływem nawożenia osadami ściekowymi [Namkoong i in. 2002; Bielińska i in. 2008]. Zastosowanie wskaźników enzymatycznych do kompleksowej oceny stanu ekochemicznego gleb w obrębie składowisk komunalnych osadów ściekowych pozwala na monitoring długookresowy i identyfikację trendów [Bielińska, Mocek-Płóciniak 2009]. Celem przeprowadzonych badań była ocena wpływu zróżnicowanych dawek osadu ściekowego na właściwości chemiczne i biochemiczne gleb zlokalizowanych na terenie składowiska odpadów komunalnych w pierwszym roku trwania doświadczenia. METODY BADAŃ Badania gleboznawcze przeprowadzono w oparciu o doświadczenie poletkowe zlokalizowane w miejscowości Borownica na terenie mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków i składowiska odpadów komunalnych należących do Zakładu Gospodarki Komunalnej w Janowie Lubelskim, gdzie produkowane przez Zakład osady ściekowe są deponowane. Na badanym terenie występują gleby o składzie granulometrycznym piasku słabo gliniastego. Doświadczenie zostało założone wiosną 2007 roku metodą bloków zrandomizowanych w czterech powtórzeniach, na poletkach o powierzchni 12 m2. Na poletkach zastosowano osad ściekowy w następujących dawkach: 0, 10, 20, 40, 60 t ha-1. Dawki osadu obliczono z uwzględnieniem suchej masy osadu oraz gęstości fazy stałej gleby. Osad wymieszano z powierzchniową warstwą gleby do głębokości 25 cm. Zastosowany w doświadczeniu osad ściekowy z mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków w Borownicy, zgodnie z przepisami ustawy o odpadach (Dz. U. nr 62, poz. 628 z dnia 20 czerwca 2001r., Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002r. Dz.U. z dnia 27 sierpnia 2002r., Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001r.), może być wykorzystywany jako nawóz niekonwencjonalny [Kołodziej i in. praca w przygotowaniu do druku]. Próbki gleby do badań laboratoryjnych pobrano z głębokości 0 25 cm, z 5 punktów 18

WPŁYW ZRÓŻNICOWANYCH DAWEK... rozmieszczonych na powierzchni każdego poletka, w pierwszej dekadzie października 2007 roku. W okresie tym gleba znajduje się w stanie dynamicznej równowagi, utrzymującej bieg procesów biochemicznych tego środowiska w granicach umiarkowanego nasilenia. Próbki indywidualne z poszczególnych powierzchni uśredniano i wykonywano w nich oznaczenia w 3 powtórzeniach. W ramach analiz biochemicznych określono aktywność dehydrogenaz [Thalmann 1968], fosfatazy kwaśnej i fosfatazy alkalicznej [Tabatabai, Bremner 1969], ureazy [Zantua, Bremner 1975] oraz proteazy [Ladd, Butler 1972]. Analizy chemiczne obejmowały oznaczenia: ph w H2O i w 1 mol KCl dm-3 [ISO 10390], zawartości węgla organicznego analizatorem Vario Max oraz azotu amonowego i azotu azotanowego [ISO 14255]. Analizę statystyczną wyników wykonano przy wykorzystaniu programu Statistica 6.0 PL. WYNIKI I DYSKUSJA Zastosowany osad ściekowy spowodował zmianę odczynu badanej gleby z lekko kwaśnego w kierunku odczynu obojętnego. W glebach poletek użyźnionych większymi dawkami osadu (40 i 60 t ha-1) wartości ph kształtowały się w zakresie odczynu obojętnego i były wyższe niż w glebie kontrolnej (poletka bez nawożenia osadem) w granicach: 0,57 0,94 jednostki ph w H2O i 0,57 0,92 jednostki ph w 1 mol KCl dm-3 (tab. 1). Podobny wpływ nawożenia osadem ściekowym na zmiany odczynu gleb wykazały wieloletnie badania Dębickiego [1990]. Zawartości węgla organicznego i azotu ogółem w glebach poletek wzbogaconych osadem ściekowym były istotnie większe niż w glebie kontrolnej (tab. 1). Stwierdzono istotny wzrost zawartości tych składników w glebie wraz z wielkością zastosowanej dawki osadu (tab. 1). Znaczący wzrost zawartości Corg. i Nog. w glebach w pierwszym roku po zastosowaniu osadów ściekowych jest faktem powszechnie znanym i nie wymaga komentarza. Istotne znaczenie ma natomiast trwałość zasobów wprowadzonej materii organicznej (jej bilans w długim okresie) [Koćmit i in. 2006; Bielińska i in. 2007]. Gleby użyźnione osadem ściekowym cechowały się istotnie węższym stosunkiem C:N niż gleba kontrolna (tab. 1). W warunkach aplikacji większych dawek osadu ściekowego (40 i 60 t ha-1) wartości C:N były istotnie mniejsze niż w glebie poletek, na których zastosowano niższe dawki osadu: 10 i 20 t ha-1 (tab. 1). Zastosowanie osadu ściekowego spowodowało wyraźny wzrost zawartości mineralnych form azotu: N-NH4+ i N-NO3- w glebach wszystkich nawożonych poletek, aczkolwiek w przypadku azotu amonowego statystycznie istotne różnice zaznaczyły się wyłącznie w obecności większych dawek osadu: 40 i 60 t ha-1 (tab. 1). W glebach poletek nawożonych 19

Bielińska, Kołodziej i in. największą dawką testowanego osadu (60 t ha-1) zawartości N-NH4+ i N-NO3- były ponad dwukrotnie większe niż w glebie kontrolnej (tab. 1). Tab. 1. Zawartość C organicznego, N ogółem, azotu amonowego i azotanowego, stosunek C:N i ph (wartości w kolumnie z tą samą literą nie różnią się istotnie przy p < 0,05, test t ) Tab. 1. Content of organic carbon, total nitrogen, ammonia and nitrate nitrogen, ratio C:N and ph (values in the column followed by the same letter are not significantly at p < 0,05, t test) Dawka osadu ph C N N-NH4+ N-NO3C:N -1-1 (t ha ) H2O KCl (g kg ) (mg kg-1) 0 6,29 5,97 12,15 a 1,01 a 12,0 c 86,5 a 38,2 a 10 6,42 6,10 12,57 b 1,13 b 11,1 b 92,3 a 60,6 b 20 6,59 6,32 12,99 c 1,24 c 10,4 b 106,5 a 70,9 b 40 6,86 6,54 13,11 d 1,42 d 9,2 a 154,3 b 81,9 c 60 7,23 6,89 13,84 e 1,62 e 8,5 a 203,2 c 95,7 c W glebach wszystkich poletek doświadczalnych zawartość amonowej formy azotu była około 1,5 2,5-krotnie większa niż azotu azotanowego (tab. 1). Azotany (V) są znacznie bardziej narażone na straty niż sole amonowe ze względu na większą różnorodność procesów prowadzących do strat. Oprócz strat w postaci gazowej (NO, N 2O i N2) znaczną rolę odgrywa wymywanie z gleby przez wody opadowe, oraz łatwość migracji dyfuzyjnej. Ponadto łatwość przemieszczania azotanów nieograniczona przez procesy sorpcyjne, zwiększa ich dostępność i sprzyja pobieraniu tej formy przez rośliny w porównaniu z formą amonową [Kotowska, Włodarczyk 2005]. Wprowadzenie do badanej gleby osadu ściekowego spowodowało istotne zmiany jej aktywności enzymatycznej. Wielkość i kierunek obserwowanych zmian uzależniona była od rodzaju enzymu, co związane jest zarówno z zawartością w glebie specyficznych substratów dla reakcji enzymatycznych, jak i z indywidualną wrażliwością i odpornością enzymów na czynniki środowiskowe [Kieliszewska-Rokicka 2001] oraz od wielkości zastosowanej dawki osadu (tab. 2). Aktywność dehydrogenaz, ureazy oraz proteazy w glebach poletek nawożonych była istotnie większa niż w glebie kontrolnej, niezależnie od dawki osadu. Aktywność tych enzymów zwiększała się istotnie wraz ze wzrostem dawki wprowadzonego do gleby osadu ściekowego. Wiązało się to z ilością dostępnych substratów węglowych dla drobnoustrojów i enzymów. Z osadami ściekowymi, obok biogenów, wprowadzone zostają koloidy organiczne, a także znacząca pula mikroorganizmów [Gilewska 2006], co stymuluje aktywność enzymów glebowych [Fierer i in. 2003]. W warunkach aplikacji najwyższej dawki osadu aktywność dehydrogenaz była około 5-krotnie większa, ureazy około 4-krotnie, a proteazy około 2,5krotnie większa niż w glebie kontrolnej (tab. 2). Prawidłowości takiej nie stwierdzono w przypadku fosfataz. W glebach poletek użyźnionych osadem ściekowym w dawce 40 t ha-1 aktywność fosfatazy kwaśnej i fosfatazy alkalicznej kształtowała się na takim samym 20