The Importance of Sludge Microorganisms in Nitrogen Transformations in Podzolic Soil Amended with Sewage Sludge

• Autorzy: Joniec J. , Furczak J. , Baran S.

Warianty tytułu

PL

Znaczenie mikroorganizmów osadowych w Przemianach Azotu w Glebie Bielicowej wzbogaconej osadem ściekowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The laboratory experiment was set up on a podzolic soil in two variants. In one of them non-sterile sewage sludge was introduced into the soil, and in the second - the same sludge but subjected previously to the process of sterilisation. In both variants the same doses of the sludge were applied: 30 (1%), 75 (2.5%), 150 (5%), 300 (10%) and 600 Mgźha-1 (20%). Then, after 0.5, 1, 2, 3, 4 and 5 months, the soil of both experimental variants was analysed for the numbers of bacteria and fungi decomposing proteins, the rate of the process of ammonification, the rate of the process of nitrification, and for proteolytic activity. The results obtained revealed a stimulating effect of the sludge, both sterile and non-sterile, on the numbers of the microbial groups under study and on the rate of nitrification and protease activity. Only the process of ammonification was subject to inhibition. The observed effects of the sludge were the most pronounced in the case of the higher sludge doses. Significantly greater numbers of protein-decomposing fungi and higher activity of almost all (except for ammonifcation) analysed biochemical parameters in the soil with non-sterile sludge compared to that with sterile sludge indicate an effect of microorganisms from the sludge on the microbiological transformations of nitrogen in soil amended with sewage sludge.

PL

Doświadczenie laboratoryjne założono na glebie bielicowej w dwóch wariantach. W jednym z nich do ww. gleby wprowadzono niesterylny osad ściekowy, a w drugim ten sam osad, ale poddany uprzednio procesowi sterylizacji. W obu wariantach wprowadzono identyczne dawki osadu: 30 (1%), 75 (2,5%), 150 (5%), 300 (10%) i 600 Mgźha-1 (20%). Następnie po upływie 0,5, 1, 2, 3, 4 i 5 miesięcy w glebie obu wariantów analizowano: liczebność bakterii i grzybów rozkładających białko, nasilenie procesu amonifikacji, nasilenie procesu nitryfikacji oraz aktywność proteolityczną. Uzyskane wyniki wykazały stymulujący wpływ zarówno niesterylnego, jak i sterylnego osadu na liczebność badanych grup drobnoustrojów oraz nasilenie nitryfikacji i aktywność proteazy. Jedynie proces amonifikacji podlegał hamowaniu. Odnotowane oddziaływanie najwyraźniej zaznaczyło się w przypadku większych dawek osadów. Istotnie wyższa liczebność grzybów rozkładających białko oraz aktywność prawie wszystkich (wyj. amonifikacja) analizowanych parametrów biochemicznych w glebie z osadem niesterylnym niż sterylnym wskazuje na udział mikroorganizmów pochodzenia osadowego w kształtowaniu mikrobiologicznych przemian azotu w glebie wzbogaconej osadem.

Słowa kluczowe

EN

soil; sterile and non-sterile sludge; proteolytic bacteria and fungi; ammonification; nitrification; protease

PL

gleba bielicowa; osad ściekowy; sterylny osad ściekowy; niesterylny osad ściekowy; proteolityczne bakterie i grzyby; amonifikacja; nitryfikacja; proteazy

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 38, no. 1
• Strony: 35--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab.

Twórcy

autor

Joniec J.

autor

Furczak J.

autor

Baran S.

• Department of Environmental Engineering, Catholic University of Lublin, Ofiar Katynia 6a, 37-450 Stalowa Wola, Poland,

Bibliografia

• [1] Baran S., E., J. Bielińska, A. Wójcikowska-Kapusta: Effect of willow culture on dehydrogenase and phosphatase activity and on lead content in podzolic soil amended with sewage sludge, Folia Univer. Agric. Stetin., 211, Agric. 84, 19−24, (2000).
• [2] Baran S., A. Wójcikowska-Kapusta, T. Milczarek: Sanitation of cadium contaminated soil with use of willow, Chem. Agricult., 4, 461−468, (2003).
• [3] Beltran-Hernandez R.I., E. Coss-Munoz, M.L. Luna-Guido, F. Mercado-Garcia, C. Siebe, L. Dendooven: Carbon and nitrogen dynamics in alkaline saline soil of the Lake Texcoco (Mexico) as affected by application of sewage sludge, Europ. J. Soil Sci., 50, 601−608 (1999).
• [4] Bielińska E.J., G. Żukowska: Protease activity in light soil amended with sewage sludge, Acta Agroph.,70, 41−47, (2002).
• [5] Bonmati M., M. Pujola, J. Sana, M. Soliva, M.T. Felipo, M. Garau, B. Ceccanti, P. Nannipieri: Chemical properties, populations of nitrite oxidizer, urease and phosphatase activities in sewage sludge-amended soils, Plant and Soil, 84, 79-91 (1985).
• [6] Chazijew F.Ch.: Sistemno-ekołogiczeskij analiz fiermentatiwnoj aktiwnosti poczw, Nauka, Moskwa (1982).
• [7] Furczak J., J. Joniec: Studies upon influence of microbial and biochemical activities on a level of sludge crumbling, Pol. J. Soil Sci., 35, 59−67 (2002).
• [8] Geisseler D., W.R. Horwath: Regulation of extracellular protease activity in soil in response to different sources and concentrations of nitrogen and carbon, Soil Biol. Biochem., 40, 3040-3045 (2008).
• [9] Giller K., E. Witter, S.P. McGrath: Toxicity of heavy metals to microorganisms and microbial processes in agricultural soils: a review, Soil Biol. Biochem., 30, 1389−1414 (1998).
• [10] Hattori H.: Microbial activities in soil amended with sewage sludges. Soil Sci. Plant Nutr., 34, 221−232 (1988).
• [11] Hattori H., S. Mukai: Decomposition of sewage sludge in soil as affected by their organic matter composition. Soil Sci. Plant Nutr., 32, 421−432 (1986).
• [12] Herrero O., R. Canet, R. Albiach, F. Pomares: Enzymatical activities and content of mineral nitrogen in soil after the application of two rates of different organic products. Agrochimica, 62, 296−303 (1998).
• [13] Joniec J., Furczak J.: Numbers and activity of selected microbial groups involved in carbon transformations in podzolic soil amended with sewage sludge, Ecol. Chem. Eng. A, 18, ss (2011).
• [14] Kobus J., J. Czaban, A. Gajda: Effect of sewage sludge on activity of degraded soils and on carbon, nitrogen, phosphorus, and zinc transformations in those soils. Pam. Puł. - Prace IUNG, 96, 121−137 (1990).
• [15] Ladd J.N., J.A.H. Butler: Short-term assays of soil proteolytic enzyme activities using proteins and dipeptide derivatives as substrates, Soil Biol. Biochem., 4, 19−30 (1972).
• [16] Martin J.: Use of acid, rose bengal and streptomycin in the plate method for estimating soil fungi, Soil Sci., 19, 215−233 (1950).
• [17] Niewiadomska A., H. Sulewska, A. Wolna-Maruwka, J. Klama: Effect of organic fertilization on development of proteolytic bacteria and activity of protease in the soil for cultivation of maize (Zea Mays L.), Arch. Environ. Prot., 36, 47−56, (2010).
• [18] Nowosielski O.: Methods for the determination of fertilisation requirements. PWRiL, Warszawa (1974).
• [19] Oleszczuk P., S. Baran: Content of polycylic aromatic hydrocarbons in plants grown on soils amended with various doses of sewage sludge. Arch. Ochr. Środ., 30, 35−50 (2004).
• [20] Pascual J.A., T. Hernandez, C. Garcia, M. Ayuso: Enzymatic activities in an arid soil amended with urban organic wastes: laboratory experiment. Biores. Techn., 64, 131−138 (1998).
• [21] Rodina A.: Microbiological methods for the study of waters, PWRiL, Warszawa (1968).
• [22] Sastre J., M.A. Vincente, H.C. Lobo: Influence of the application of sewage sludges on soil microbial activity. Biores. Techn., 57, 19−23 (1996).
• [23] Saviozzi A., P. Bufalino, R. Levi-Minzi, R. Riffaldi: Biochemical activities in a degraded soil restored by two amendments: a laboratory study, Biol. Fertil. Soils, 35, 96−101 (2002).
• [24] Wielgosz E.: Biochemical activity in sewage sludge subjected to four-year vegetation transformation. Ann. UMCS, sec. E, 55, 185−193 (2000).
• [25] Wielgosz E.: Dynamics of development of various microbial groups in municipal sewage sludge under cultures of certain plants, Ann. UMCS, sec. E, 55, 169−184, (2000).
• [26] Wong J.W.C., K.M. Lai, M. Fang, K.K. Ma: Effect of sewage sludge amendment on soil microbial activity and nutrient mineralization, Environ. Intern., 24, 935−943 (1998).
• [27] Żukowska G., M. Flis-Bujak, S. Baran: Zmiany składu frakcyjnego próchnicy gleby lekkiej nawożonej osadami ściekowymi, Folia Univer. Agric. Stetin., 211, Agric., 84, 551−556 (2000).