The Potential Application of Effluent after Microalgae Anaerobic Digestion for Fertilization of Lettuce

Kocela, R.; Zabochnicka-Świątek, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

The Potential Application of Effluent after Microalgae Anaerobic Digestion for Fertilization of Lettuce

Autorzy

Kocela R. , Zabochnicka-Świątek M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Możliwości zastosowania odcieku pofermentacyjnego na bazie glonów do nawożenia sałaty

Języki publikacji

Abstrakty

In recent years, it is observed an increase in the use of natural fertilizers that are environmentally friendly. The effluent after microalgae anaerobic digestion (algal effluent) contained organic substances and mineral compounds necessary for lettuce cultivation, hence it is a competitive product for natural fertilizers and an alternative to mineral fertilizers. The experiment was conducted under laboratory conditions. The main objective of the research was to assess the possibility of using the algal effluent as an organic fertilizer for the cultivation of butterhead lettuce. The study also analyzed the effect of the algal effluent on physicochemical properties of soil and plant growth. The experiment was established on podzolic, light soil of VI fertility class, under granulometric composition of loose sand. Plants used in the experiments are butterhead lettuce, variety 'Attractie'. The experiment was conducted in three replicates. Doses of fertilizers have been established due to factors: the content of nitrogen as the main macro element determining the growth and development of plants, nutritional requirements of tested plants and current soil fertility. The performed complex soil analysis and pot experiment showed that the algal effluent can be successfully used to improve soil fertility and enhance plants growth. Addition of the algal effluent caused increase of total organic carbon by 2066 mg/kg, total phosphorus by 27 mg/kg, total potassium by 55 mg/kg, total magnesium by 57 mg/kg, total calcium by 183 mg/kg. C/N ratio has increased from 9.1 to 11.2. pH maintained at the same level.

W ostatnich latach obserwuje się wzrost stosowania nawozów pochodzenia naturalnego, które są przyjazne dla środowiska naturalnego. Użyty w badaniach odciek pofermentacyjny po beztlenowej fermentacji glonów zawierał substancje organiczne i związki mineralne niezbędne do uprawy sałaty. Dzięki ww. składowi odciek może stanowić konkurencyjny produkt dla nawozów naturalnych i alternatywę dla nawozów mineralnych. Badania prowadzono w warunkach laboratoryjnych. Głównym celem badań była ocena możliwości wykorzystania odcieku pofermentacyjnego z glonów jako nawozu organicznego pod uprawę sałaty masłowej. W pracy przeanalizowano również wpływ ww. odcieku pofermentacyjnego na właściwości fizykochemiczne gleby i wzrost roślin. Eksperyment założono na glebie bielicowej, lekkiej, klasy VI, o składzie granulometrycznym luźnego piasku. Roślinami użytymi w doświadczeniu była sałata masłowa, odmiana "Attractie". Doświadczenie przeprowadzono w trzech powtórzeniach. Dawki nawozów ustalono ze względu na następujące czynniki: zawartość azotu jako głównego makroelementu determinującego wzrost i rozwój roślin oraz wymagania pokarmowe badanych roślin i aktualną żyzność gleby. Przeprowadzona kompleksowa analiza gleby i eksperyment doniczkowy wykazały, że pofermentacyjny odciek z glonów można z powodzeniem stosować w celu poprawy żyzności gleby i zwiększenia wzrostu roślin. Dodatek pofermentacyjnego odcieku glonów spowodował wzrost całkowitego węgla organicznego o 2066 mg/kg, fosforu całkowitego o 27 mg/kg, całkowitego potasu o 55 mg/kg, całkowitego magnezu o 57 mg/kg, całkowitego wapnia o 183 mg/kg. Wskaźnik C/N wzrósł z 9,1 do 11,2. Wartość pH pozostała niezmieniona.

Słowa kluczowe

microalgae anaerobic digestion fertilization

mikroglony odciek pofermentacyjny nawożenie

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 1

Strony

697--712

Opis fizyczny

Bibliogr. 38 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kocela R.

Czestochowa University of Technology

autor

Zabochnicka-Świątek M.

Czestochowa University of Technology

Bibliografia

1. Barak, P., Jobe, B.O., Krueger, A.R. et al., (1997). Effects of long-term soil acidification due to nitrogen fertilizer inputs in Wisconsin. Plant Soil, 197(1), 61-69.
2. Bednarek, W., Tkaczyk, P., (2003). Wpływ wapnowania, nawożenia azotem i fosforem na kształtowanie się ilości azotu mineralnego w glebie, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 493, 311-317.
3. Blunden, G., Morse, P.F., Mathe, I. et al., (2010). Betaine yields from marine algal species utilized in the preparation of seaweed extracts used in agriculture, in: Nat. Prod. Commun, 5(4), 581-585.
4. Ciesielczuk, T., Rosik-Dulewska, C., Wiśniewska, E., (2015). Possibilities of coffee spent ground use as a slow action organo-mineral fertilizer. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 422-437.
5. CSO, (2016). Statistical yearbook of agriculture. Warsaw.
6. Diacono, M., Montemurro, F., (2010). Long-term effects of organic amendments on soil fertility. A review. Agron Sustain Dev., 30(2), 401-422.
7. Dyśko, J., Kaniszewski, K., Kowalczyk, W., Nowak, J., Wójcik, P., (2014). Zrównoważone nawożenie roślin ogrodniczych, Instytut Ogrodnictwa, Skierniewice.
8. Dziadowiec, H., Jonczak, J., Czarnecki, A., Kejna, M., (2003). Wieloletnia dynamika zawartości węgla organicznego w poziomie orno-próchnicznym gleb intensywnie rolniczo użytkowanych. Zintegrowany monitoring środowiska przyrodniczego, W. Bochenek, E Gil (red.). IOŚ, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, Stacja Naukowa Badawcza, 166-172.
9. EPI, (2017). Monitoring Chemizmu Gleb Ornych Polski. http://www.gios.gov.pl/chemizm_gleb/index.php?mod=monit (05.01.2018)
10. FAO, (2015), Food and agriculture, http://www.fao.org/land-water/land/land-assessment/en/ (10.01.2018).
11. Garcia-Gonzalez, J., Sommerfeld, M., (2016). Biofertilizer and biostimulant properties of micro alga Acutodesmus dimorphus. J Appl Phycol, 28(2), 1051-1061.
12. Godlewska, K., Michalak, I., Tuhy, Ł., Chojnacka, K., (2016). Plant growth biostimulants based on different methods of seaweed extraction with water. Biomed Res Int, 1-11.
13. Habashy, N.R., Abdel-Razek, M.K. (2011). Effect of some natural and organic soil amendments on improving some clayey soil properties and its productivity. J. Appl. Sci. Res, 7(11), 1721-1731.
14. Hatfield, J.L., Stewart, B.A., (2002), Animal wastes utilization: effective use of manure as a soil resource. CRC, Boca Raton.
15. IUNG, (2017). Monitoring Chemizmu Gleb Ornych Polski. http://www.gios.gov.pl/chemizm_gleb/index.php?mod=wyniki&cz=B(01.01.2018).
16. Karczewska, A., Kabała, C., (2017). Metodyka analiz laboratoryjnych gleb i roślin. Wrocław.
17. Kot, A., Frąc, M., (2014). Methods used in the evaluation of the organic wastes influence on soil microbial activity. Post. Mikrobiol, 53(2), 183-19.
18. Lichner, L, et al., 2013. Algae influence the hydrophysical parameters of a sandy soil. CATENA, 108, 58-68.
19. Michalak, I., Wilk, R., Chojnacka, K., (2017). Bioconversion of baltic seaweeds into organic compost. Waste Biomass Valori., 8(6), 1885-1895.
20. Möller, K., (2015). Effects of anaerobic digestion on soil carbon and nitrogen turnover, N emissions, and soil biological activity. A review. Agron. Sus- tain. Dev. 35, 1021.
21. Murphy, D.V., Stockdale, E.A., Brookes, P.C., Goulding, K.W.T., (2007). Impact of microorganisms on chemical transformation in soil, Abbott L.K., Murphy D.V. (Eds.), Soil biological fertility – A key to sustainable land use in agriculture, Springer, 37-59.
22. Murto, M, Bjornsson , L., Mattiasson, B., (2004). Impact of food industrial waste on anaerobic co-digestion of sewage sludge and pig manure. J Environ Manag., 70, 101-107.
23. Nabel, M., Barbosa, D., Horsch, D., Jablonowski, N.D., (2014). Energy Crop (Sida Hermaphrodita). Fertilization using digestate under marginal soil conditions: A Dose-response experiment. Energy Procedia, 59, 127-133.
24. Nkoa, R., (2014). Agricultural benefits and environmental risks of soil fertilization with anaerobic digestates: a review. Agron. Sustain. Dev., 34, 473-492.
25. Papenfus, H.B., Kulkarni, M.G., Stirk, W.A., Finnie, J.F., Van Staden, J. (2013). Effect of a commercial seaweed extract (Kelpak®) and polyamines on nutrient-deprived (N, P and K) okra seedlings. Scientia Horticulturae, 151, 142-146.
26. Pawłowski, L., (2015). Where Is the World Heading? Social Crisis Created by Promotion of Biofuels and Nowadays Liberal Capitalism. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 26-39.
27. PSSS, (2008). Particle size distribution and textural classes of soils and mineral materials – classification of Polish Society of Soil Sciences 2008.
28. RDP Program 2014-2020, 2017, Ministry of Agriculture and Rural Development.
29. Rynowska-Hryńczuk, B. (1992). Przydatność wskaźników aktywności biologicznej gleby do oceny stanu jej żyzności, Zesz. Nauk. Studen. Tow. Nauk. PAM, 100, 187-199.
30. Skłodowski, P., Bielska, A., (2009). Properties and fertility of soils in Poland – a basis for the formation of agro-environmental relations. Water- Environment-Rural-Areas, 9(4), 203-214.
31. Stevenson, F. (1994). Humus chemistry: Genesis, composition, reaction, John Wiley and Sons, New York.
32. Styszko, L., Fijałkowska, D., Dąbrowski, J., (2017). Wpływ nawożenia kompostem z osadów komunalnych na jakość gleby lekkiej pod uprawą wierzby wiciowej w czteroletnim cyklu uprawy. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 618-63.
33. Tambone, F. et al., (2010). Assessing amendment and fertilizing properties of digestates from anaerobic digestion through a comparative study with digested sludge and compost. Chemosphere, 81, 577-583.
34. Ward A., Lewis D.M., Green F.B., (2014). Anaerobic digestion of algae biomass: A review. Algal Research, 5, 2014-214.
35. Zabochnicka-Świątek, M., (2010). Algae – Feedstock of the Future. Arch Combust, 30(3), 226-237.
36. Zabochnicka-Świątek, M., (2013).Utilization of Chlorella vulgaris and sediments after N-NH4 removal containing clinoptilolite for sorption of heavy metals from wastewater. Rocznik Ochrona Środowiska,15, 324-347.
37. Zabochnicka-Świątek, M., (2017). Usuwanie azotu amonowego ze ścieków w procesie sorpcji i biosorpcji. Monografia Nr 324, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
38. Zawadzki, S., (2003). Gleboznawstwo. PWRiL, Warszawa.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-d398d3b8-4843-4e77-a360-6ddfefb36dcf