The effect of Spent Mushroom Substrate field storage conditions on its leachate composition

• Autorzy: Cebula J , Pelczar J , Loska K , Widziewicz K

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków leżakowania odpadu popieczarkowego na polu na skład jego odcieku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Passive weathering in a field is a popular method of Spent Mushroom Substrate disposal. During this process rain and snowmelt water percolates through SMS piles and a large amount of solutes is leached out. Leachate contains substantially high concentrations of inorganic salts, that contribute to soil and groundwater salinity. In order to examine to what extent salts are leached from SMS piles, laboratory-scale lysimeter study was carried out. It was performed on two SMS substrates stored in the field for 3 years (substrate “A”) and 1 year (substrate “B”) respectively. Leaching experiment was conducted for 21 days, simulating annual rainfall cycles in Poland. Effluents were controlled for changes in chemical composition. Analysis included: moisture, pH, conductivity (EC), ions concentrations: Cl−, NO3−, SO2-4 , K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, total carbon (TC) and total nitrogen (TN) measurements. Leachate composition was dominated by Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl− and SO2-4 concentrations. To describe the leaching dynamics seven mathematical models were fitted to the data. For the majority of components the function that best illustrated weathering process was a quadratic function, although Ca2+ leaching was best illustrated by a power function and Cl− release by a logarithmic one. After three weeks the quantity of inorganic salts eluted from 1 kgdw of SMS reached 16.8 g for substrate “A” and 43.9 g for substrate “B”. Obtained results indicate that improper management of SMS may result in excessive soil salinity.

PL

Leżakowanie na polu jest popularną metodą zagospodarowania zużytego odpadu popieczarkowego (Spent Mushroom Substrate). W trakcie tego procesu wody opadowe oraz roztopowe przenikają przez pryzmy SMS i przyczyniają się do powstawania odcieków zawierających wysokie stężenia soli nieorganicznych, powodujących zasolenie środowiska wodno-gruntowego. W celu zbadania, w jakim stopniu składniki mineralne są wymywane ze zużytego odpadu popieczarkowego, przeprowadzono lizymetryczne badania laboratoryjne. Do badań użyto dwóch odpadów SMS, substratu „A” leżakującego przez 3 lata oraz substratu „B” składowanego w warunkach polowych przez rok. Eksperyment prowadzono przez 21 dni, symulując warunki wymywania, typowe dla opadów na terenie Polski. Zakres analiz obejmował następujące oznaczenia: wilgotność, pH, przewodnictwo właściwe (EC) oraz stężenia: Cl−, NO3−, SO2-4, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, węgla całkowitego (TC) i azotu całkowitego (TN). Skład odcieku był zdominowany przez jony: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl− i SO2-4. Do opisu dynamiki wymywania tych składników użyto siedmiu modeli matematycznych. Dla większości składników przebieg wymywania najlepiej ilustrował model funkcji kwadratowej, w przypadku potasu funkcja potęgowa, a w przypadku chlorków funkcja logarytmiczna. Na podstawie krzywych wymywania stwierdzono, że po trzech tygodniach prowadzenia procesu ilość soli nieorganicznych wypłukana z 1 kg zużytego podłoża wynosiła w przypadku substratu „A” 16,8 g, a w przypadku substratu „B” 43,9 g. Uzyskane wyniki wskazują, że niewłaściwy sposób zagospodarowania zużytego podłoża z produkcji pieczarek może być przyczyną nadmiernego zasolenia gleby.

Słowa kluczowe

EN

mushroom production; spent mushroom substrate; weathering; leachate; soil salinity

PL

produkcja grzybów; odpad popieczarkowy; leżakowanie; odciek; zasolenie gleby

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 1
• Strony: 93--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz.

Twórcy

autor

Cebula J

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Pelczar J

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Loska K

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Widziewicz K

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Łobos K., Szewczyk M., Ocena porównawcza efektywności ekonomicznej producentów podłoża do produkcji pieczarek działających na polskim rynku, Journal of Agribusiness and Rural Development 2012, 3, 25, 147-157.
• [2] Szudyga K., Bisporus agaricus cultivation, Hortpress, Warszawa 2005.
• [3] Kalembasa S., Wiśniewska B., Skład chemiczny podłoży do produkcji pieczarek, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 2001, 475, 295-300.
• [4] Kalembasa D., Becher M., Bik B., Makolewski A., Właściwości materii organicznej podłoża po uprawie pieczarki, Acta Agrophysica 2012, 19, 4, 713-723.
• [5] Maher M.J., The value of spent mushroom compost as an organic manure, Proceedings of the 8th National Mushroom Conference, TEAGASC, Agriculture and Food Development Authority, Kinsealy Research Centre, Malahide Road, Dublin 1990.
• [6] Ranganathan D.S., Selvaseelan D.A., Effect of mushroom spent compost in combination with fertilizer application on nutrient uptake by potato in Ultic Tropudalf, Journal of the Indian Society of Soil Science 1997, 45, 3, 515-519.
• [7] Robinson E.C., US Patent No. 4743287, A fertilizer and method, 1988.
• [8] Gapiński M., Kompost popieczarkowy, Biuletyn Producenta Pieczarek, [w:] Pieczarki nr 3, Warszawa 1996.
• [9] Chefetz B., van Heemst J.D.H., Chen Y., Romaine C.P., Chorover J., Rosario R., Guo M., Hatcher P.G., Organic matter transformation during the weathering process of spent mushroom substrate, Journal of Environmental Quality 2000, 29, 2, 592-602.
• [10] Chong C., Rinker D.L., Use of spent mushroom substrates for growing containerized woody ornamentals: An overview, Compost Science and Utilization 1994, 2, 3, 45-53.
• [11] Guo M., Chorover J., Fox R., Impacts of spent mushroom on chemistry of the underlying soils, Journal of Environmental Quality 2001, 30, 6, 2127-2134.
• [12] Kaplan L.A., Standley L.J., Newbold J.D., Impact of water quality of high and low density applications of spent mushroom substrate to agriculture lands, Compost Science and Utilization 1995, 3, 1, 55-63.
• [13] Guo M., Chorover J., Fox R.H., Effects of Spent Mushroom Substrate weathering on the chemistry of underlying soils, Journal of Environmental Quality 2001, 30, 6, 2127-2134.
• [14] Guo M., Chorover J., Solute release from weathering of spent mushroom substrate under controlled conditions, Compost Science and Utilization 2004, 12, 3, 225-234.
• [15] Maher M.J., Spent mushroom compost (SMC) as a nutrient source in peat - based potting substrates, [in:] Maher M.J. (ed.), Mushroom Science XIII. Proceedings of the 13th International Congress on the Science and Cultivation of Edible Fungi, Dublin 1991, 13, 2, 645-650.
• [16] Maher M.J., The use of spent mushroom substrate (SMS) as an organic manure and plant substrate component, Compost Science and Utilization 1994, 2, 3, 37-44.
• [17] Stewart D.P.C, Cameron K.C., Cornforth I.S., Inorganic-N release from spent mushroom compost under laboratory and field conditions, Soil Biology & Biochemistry 1998, 30, 13, 1689- -1699.
• [18] Addiscott T.M., Kinetics and temperature relationships of mineralization and nitrification in Rothamsted soils with differing histories, Journal of Soil Science 1983, 34, 2, 343-353.
• [19] Brunner W., Focht D.D., Deterministic three-half-order kinetic model for microbial degradation of added carbon substrates in soil, Applied and Environmental Microbiology1984, 47, 1, 167- -172.
• [20] Burns A.F., Barber S.A., Effect of temperature and moisture on exchangeable potassium, Proceedings - Soil Science Society of America1961, 25, 5, 349-352.
• [21] Staaf H., Berg B., Accumulation and release of plant nutrients in decomposing Scots pine needle litter. Long-term decomposition in a Scots pine forest, II, Canadian Journal of Botany 1982, 60, 1561-1568.
• [22] Tkocz M., Katowice as regional center in years 1865-1995, Śląsk, Katowice 1995.
• [23] Szudyga K., Bisporus agaricus, PWRiL, Warszawa 1982.
• [24] Szudyga K., Maszkiewicz J., Mushroom cultivation, PWRiL, Warszawa 1987.
• [25] Guo M., Chorover J., Rosario R., Fox R.H., Leachate chemistry of field-weathered Spent Mushroom Substrate, Journal of Environmental Quality 2001, 30, 5, 1699-1709.
• [26] Jakubiak M., Application of laser stimulation of selected plant species to increase their usefulness for saline soil recultivation, phD thesis, AGH University of Science and Technology, Kraków 2010.
• [27] Gołda T., Rekultywacja, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2005.
• [28] Regulation of the Minister of Environment of 28 October 2009, changing the regulation on conditions that have to be met when discharging sewage to water or to soil and on substances particularly hazardous to aquatic environment (J. of Laws No. 27, pos. 169).
• [29] Stewart D.P.C., Cameron K.C. Cornforth I.S., Main B.E., Release of sulphate, potassium, calcium and magnesium from spent mushroom compost under laboratory conditions, Biology and Fertility of Soils 1998, 26, 2, 146-151.
• [30] Lohr V.I., O’Brien R.G., Coffey D.L., Spent mushroom compost in soilless media and its effects on the yield and quality of transplants, American Society for Horticultural Science 1984, 109, 5, 693-697.
• [31] Regulation of the Minister of Environment of 27 September 2001 on waste catalogue (J. of Laws No. 112, pos. 1206).
• [32] Pennsylvania Department of Environmental Protection (PADEP), Management of wastes from mushroom growing operations, spent substrate and wastewater, [in:] Best Practices for Environmental Protection in the Mushroom Farm community 254-5401-001, 2012.