Influence of Fertilization With the use of Biomass Ash and Sewage Sludge on the Chemical Composition of Jerusalem Artichoke Used for Energy-Related Purposes

• Autorzy: Zapałowska A. , Puchalski C. , Hury G. , Makarewicz A.

Identyfikatory

DOI

10.12911/22998993/76214

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The experiment was based on two factors: 4-levels of fertilization with ash from biomass - 0; I - 4.28; II - 8.57; III - 12.85 t^ha-1 and 2-levels of fertilization with sewage sludge: 0; 1–30.3 t^ha-1. The experimental plant was Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.), Gigant cultivar. The contents of nitrogen tended to increase in response to fertilization with sewage sludge and to decrease with a growing dosage of fertilization with biomass ash. The use of municipal sewage sludge as a fertilizer did not produce visible changes in the contents of six macronutrients (carbon, phosphorus, potassium, sulfir, calcium and magnesium) in overground part of Jerusalem artichoke. The use of ash at the dose of 12.8 t^ha-1 resulted in an increase in potassium contents in the plants, to the level of 5.63 g K^kg-1 during the first year of trials and the trend was continued in the second year. Biomass chemical stability in 2-year experiment was noted except the content of nitrogen, cadmium and lead which were increasing while the level of sewage sludge increased. The content of zinc, copper, lead and cadmium in overground part of Jerusalem artichoke did not exceed the threshold values defined for wood pellets and briquettes by the standards set forth by DIN 51731 1996–10.

Słowa kluczowe

EN

energy plants; municipal sewage sludge; ash; fertilization; retardation of natural resources transformation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej ; Lublin University of Technology
• Czasopismo: Journal of Ecological Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 5
• Strony: 235--245
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., tab.

Twórcy

autor

Zapałowska A.

• Department of Bioenergetics and Food Analysis, University of Rzeszow, Zelwerowicza 4, 35-601 Rzeszow, Poland

autor

Puchalski C.

• Department of Bioenergetics and Food Analysis, University of Rzeszow, Zelwerowicza 4, 35-601 Rzeszow, Poland

autor

Hury G.

• Department of Agronomy, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, 3 Papieża Pawła VI, 71-459 Szczecin, Poland

autor

Makarewicz A.

• Department of Agronomy, Siedlce University of Natural Sciences and Humanities, ul. B. Prusa 14, 08-110 Siedlce, Poland

Bibliografia

• 1. Börjesson P. 1996. Energy analysis of biomass production and transportation, Biomass and Bioenergy, 11(4), 305–318.
• 2. Borkowska H., Lipiński W. 2008. Comparison of content of selected elements in biomass of Sida hermaphrodita grown under various soil conditions, Acta Agrophysica, 11(3), 589–595.
• 3. Budzyński W., Bielski S. 2004. Energy resources of agricultural origin Part II. Biomass as a solid fuel (review), Acta Science Polish, Agricultura 3(2), 15–26.
• 4. Chabbert N., Guiraud J.P., Arnoux M., Galzy P.1985. Productivity and fermentability of different Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) cultivars. Biomass 6, 271–284.
• 5. Commission Regulation (EU) No 1275/2013 of 6 December 2013 amending Annex I to Directive 2002/32/EC of the European Parliament and of the Council as regards maximum levels for arsenic, cadmium, lead, nitrites, volatile mustard oil and harmful botanical impurities.
• 6. Conde J.R., Tonatio J.L., Rodriguez-Maribona B., Lansac R., Ayerbe L. 1991. Tuber yield of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) in relation to water stress, Biomass and Bioenergy, 1(3), 137–142.
• 7. Curt M.D., Aguado P., Sanz M., Sánchez G, Fernández J. 2006. Clone precocity and the use of Helianthus tuberosus L. stems for bioethanol, Industrial Crops and Products 24, 314––320.
• 8. DIN 51731. 1996–10. Prüfung fester Brennstoffe – Preßlinge aus naturbelassenem Holz – Anforderungen und Prüfung. CERTCO Deutsches Institut für Normung (DIN).
• 9. Hartmann H., Produktion, Bereitstellung und Eigenschaften biogener Festbrennstoffe.2014 W: Leitfaden Feste Biobrennstoffe Planung, Betrieb und Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen im mittleren und grosen Leistungsbereich. 89(4) 17–53.
• 10. Helios W., Kozak M., Malarz W., Kotecki A. 2014. Effect of sewage sludge application on the growth, yield and chemical composition of prairie cordgrass (Spartina pectinata Link.), Journal of Elementology. DOI: 10.5601/jelem.2014.19.3.725, 1021–1036.
• 11. Jankowska-Huflejt H. 2014. Nutritive value and the content of macroelements in fodder and in soil from organic grasslands. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. 51(3), 91–97.
• 12. Jeroch H., Flachowsky G., Weissbach F.1993. Futtermittelkunde. Fischer Verlag Jena, Stuttgart, 1–510.
• 13. Journal of Laws 2008 No. 119 item 765 – Regulation of the Minister of Agriculture and Rural Development on the implementation of certain provisions of the act on fertilizers and fertilizing.
• 14. Journal of Laws 2010 No. 137 item 924 – Regulation of the Minister of Environment of 13 July 2010 on municipal sewage sludge.
• 15. Kabata-Pendias A. 2011. Trace elements in soil and plants. CRC Press, Taylor&Francis (ed), 4, 1–550.
• 16. Komorowicz M., Wróblewska H., Pawłowski J. 2009. Chemical composition and energetic properties of biomass from selected renewable resources, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. 40, 402–410.
• 17. Kostecka J. 2010. Retardacja przekształcania zasobów przyrody jako element zrównoważonego rozwoju. [w:] Kostecka J. (red.), Retardacja materialnego przekształcania zasobów przyrodniczych. Osiągnięcia, problemy, perspektywy. Biuletyn KPZK PAN. 242, 27–49.
• 18. Kostecka J. 2013. Self evaluation on the way to retardation of pace of life and resources transformation. Problems of Sustainable Development. 8(2), 93–102.
• 19. Kotecki A. 2010. Uprawa miskanta olbrzymiego. Energetyczne i poza energetyczne możliwości wykorzystania słomy. Wyd. Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, 1–186.
• 20. Kowalczyk-Juśko A. 2013. Biometryczne i energetyczne parametry spartiny preriowej (Spartina pectinata Link.) w trzech pierwszych latach wegetacji. In: Roblemy Inżynierii Rolniczej (IV–VI), 69–77.
• 21. Kozak M., Kotecki A., Dobrzański Z. 2006. The Miscanthus giganteus response to chemical contamination of soil. In: Górecki H. (red.) Chemistry and biochemistry in the agricultural production and environment protection. Czech-Pol-Trade, Prague, 520–524.
• 22. Kristensen E.F. 2003. Harvesting and handling of miscanthus – Danish experiences. Proc. 1st meeting of IEA-Bioenergy Task 30, Denmark, September 22–25. In: Jřrgensen U., Verwijst T. (eds.), DIAS report – Plant Production, 86, 41–46.
• 23. Kulik M. 2009. Effect of different factors on chemical composition of grass-legumes sward, Journal of Elementology Journal of Elementology 14(1), 91–100.
• 24. Kwaśniewski D., Mudryk K., Wróbel M. 2010. Plantacje roślin energetycznych. In: Produkcja biomasy na cele energetyczne, red. J. Frączek wyd. PTIR Kraków, 59–74.
• 25. Kwiatkowski J. 2012. Byliny. In: Wieloletnie rośliny energetyczne. Red. nauk. Szczukowski S. MULTICO Oficyna Wydawnicza, 105–122.
• 26. Official Journal of the European Union. 5.6.2009. L 140/16 Directive (EU) 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC.
• 27. Podkówka Z. 2012. Prognoza zapotrzebowania na biopaliwa ciekłe i energię elektryczną w Polsce. In: Biogaz rolniczy odnawialne źródło energii. Teoria i praktyczne zastosowanie. Red. W. Podkówka., PWRiL Sp. z o.o. Warszawa, 39–49.
• 28. Popczyk J. 2008. Rola biomasy i polskiego rolnictwa w realizacji Pakietu energetycznego. Czysta Energia 2, 18–20.
• 29. Poskrobko B. 2010. Nowe podejście do bogactwa przyrodniczego jako podstawa retardacji wykorzystania zasobów. In: Kostecka J. (red.), Retardacja materialnego przekształcania zasobów przyrodniczych. Osiągnięcia, problemy, perspektywy. Biuletyn KPZK PAN, 242, 50–64.
• 30. Poskrobko B., Kostecka J. 2016. Retardacja w świadomości społecznej. Polish Journal for Sustainable Development. 20. 145–160. DOI: 10.15584/pjsd.2016.20.16
• 31. PN-EN 15104:2011(U) – Solid Biofuels – Determination of total content of carbon. Hydrogen And Nitrogen – Instrumental Methods.
• 32. PN-R-04022:1996/Azl:2002 Chemical and agricultural soil analysis – Determination of available potassium in mineral soils
• 33. Sawicka B., Kalembasa D., Skiba D. 2015. Variability in macroelement content in the aboveground part of Helianthus tuberosus L. at different nitrogen fertilization levels. Plant Soil Environment, 61(4) 158–163. DOI: 10.17221/956/2014-PSE.
• 34. Scholz V., Ellerbrock R. 2002. The growth productivity, and environmental impact of the cultivation of energy crops on sandy soils in Germany. Biomass and Bioenergy 23(2), 81–92.
• 35. Skiba D. 2014.Variability in yield and quality of selected features several varieties of Helianthus tuberosus L. under different fertilization. [Ph.D. Thesis]. University of Life Sciences in Lublin.
• 36. Slepetys J., Kadziuliene Z., Sarunaite L., Tilvikiene V., Kryzeviciene A. 2012. Biomass potential of plants grown for bioenergy production, International scientific conference Renewable Energy and Energy Efficiency. Jelgava, Latvia, 66–72.
• 37. Stanley J.K., Nottingham S.F. 2007. Biology and Chemistry of Jerusalem Artichoke: Helianthus tuberosus L. CRC Press ISBN1420044966, 9781420044966, 35–51.
• 38. Stolarski M.J., Krzyżaniak M., Waliszewska B., Szczukowski S., Tworkowski J., Zborowska M. 2013. Lignocellulosic biomass derived from agricultural land as industrial and energy feedstock In: Wood research papers, research papers announcements - Wood Technology Institute, Poznań 56(189), 5–22.
• 39. Szczukowski S., Stolarski M. 2013. Plantacje drzew i krzewów szybko rosnących jako alternatywa biomasy z lasu – stan obecny, szanse i zagrożenia rozwoju. Biomasa leśna na cele energetyczne. red. nauk. Gołos P., Kaliszewski A. IBL Sękocin Stary, 32–46.
• 40. Wandrasz J.W., Wandrasz A.J. 2006. Paliwa, formowane biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych. Wyd. Seidel-Przywecki Warszawa