Wpływ nawożenia kompostem Dano na aktywność - Eko-DOk

aktywność mikrobiologiczna gleby,
kompost Dano, wierzba,
liczebność bakterii saprofitycznych, termofilnych, przetrwalnikujących,
NPL bakterii grupy coli
NPL Clostridium perfringens
NPL Proteus vulgaris
Beata ZIELIŃSKA*, Stefan RUSSEL**
WPŁYW NAWOŻENIA KOMPOSTEM DANO
NA AKTYWNOŚĆ MIKROBIOLOGICZNĄ
GLEBY SPOD PLANTACJI WIERZBY (SALIX SP.)
Przeprowadzone w niniejszej pracy badania miały na celu ocenę wpływu nawożenia kompostem
Dano na wybrane wskaźniki mikrobiologiczne gleb. Przeprowadzone badania wykazały,
że liczebność mikroorganizmów w badanych glebach, spod plantacji roślin energetycznych - wierzby
(Salix sp.) zależała od zastosowanych czynników doświadczalnych. Wykazano stymulujący wpływ
kompostu Dano na liczebność wybranych grup fizjologicznych bakterii badanych obiektów
w stosunku do obiektów kontrolnych. Zaobserwowano przyrost liczebności bakterii grupy coli,
Clostridium perfringens, Proteus vulgaris, bakterii saprofitycznych, termofilnych oraz
przetrwalnikujących w glebie w zależności od wielkości zastosowanego nawożenia organicznego.
1. WSTĘP
Wykorzystanie wskaźników mikrobiologicznych w analizie środowiska glebowego
pomaga ocenić ekologiczny stan gleb, ich aktywność biologiczną, a także żyzność
i urodzajność [8]. Dlatego też poznanie ilościowe i jakościowe drobnoustrojów
glebowych należy do zabiegów często podejmowanych przez badaczy zajmujących
się mikrobiologią gleb. Znajomość mikroorganizmów glebowych, w powiązaniu
z innymi czynnikami biochemicznymi, ułatwia poznanie kierunku procesów
zachodzących w glebie oraz jej aktualnego stanu.
__________
*
Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Zakład Biologii Środowiska i Higienizacji Wsi, Falenty,
Al. Hrabska 3, 05-090 Raszyn.
**
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Samodzielny Zakład Biologii
Mikroorganizmów, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa.
530
B. ZIELIŃSKA, S. RUSSEL
Komposty stanowią bogate źródło próchnicy oraz składników mineralnych, które
można wykorzystać w nawożeniu roślin, zwłaszcza nie konsumpcyjnych, jakimi
są rośliny energetyczne. Jednym ze sposobów przyrodniczego wykorzystania
odpadów jest nawożenie gleb, przeznaczonych pod uprawę roślin alternatywnych.
W dotychczasowym piśmiennictwie wiele jest informacji na temat wpływu nawożenia
kompostem na wielkość i jakość plonu roślin testowych, oraz na właściwości gleb [2].
Jak powszechnie wiadomo kompost dodany do gleb dodatnio wpływa na jej
właściwości fizykochemiczne, gdyż podnosi zawartość składników pokarmowych,
poprawia strukturę, pojemność wodną, cieplną oraz sorpcyjną gleb [1].
Natomiast w literaturze naukowej nieliczne są dane dotyczące oddziaływania
kompostów na stan mikroflory glebowej spod plantacji roślin energetycznych.
W związku z tym celem niniejszej pracy było zbadanie aktywności mikrobiologicznej
gleb nawożonych kompostem Dano spod plantacji Wierzby (Salix sp.). Ocenę
tę przeprowadzono w oparciu o zmiany liczebności bakterii grupy coli, Clostridium
perfringens,
Proteus
vulgaris,
bakterii
saprofitycznych,
termofilnych,
przetrwalnikujących w glebie w zależności od zastosowanej dawki nawożenia.
2. METODY BADAŃ
Obiekty doświadczalne znajdowały się na terenie Wydziałowej Stacji
Doświadczalnej Rolnictwa i Biologii w Skierniewicach. Poletka o powierzchni 10 m2
obsadzono Wierzbą (Salix sp.), które co roku nawożono kompostem Dano
z Warszawy w ilości 10 t s.m. ha-1 (obiekt 3) lub 20 t s.m. ha-1 (obiekt4). Jesienią
2009 r z każdego obiektu doświadczalnego pobrano próbki reprezentatywne
z warstwy powierzchniowej (5-20 cm) gleby płowej wytworzonej z piasku
gliniastego. Próbę kontrolną stanowiła gleba nienawożona (obiekt 0).
Do oznaczenia aktywności mikrobiologicznej i przemian substancji organicznej
w badanej glebie wybrano następujące wskaźniki mikrobiologiczne:
- Najbardziej Prawdopodobną Liczbę (NPL) bakterii grupy coli na pożywce
płynnej Eijkmana
- NPL Clostridium perfringens oznaczono na pożywce płynnej Wilsona-Blaira,
- NPL Proteus vulgaris na agarze odżywczym
- liczebność bakterii saprofitycznych oznaczono na agarze odżywczym
- liczebność bakterii termofilnych na agarze odżywczym
- liczebność bakterii przetrwalnikujących na agarze odżywczym
Wyniki liczebności mikroorganizmów podano w jtk w przeliczeniu na 1 g suchej
masy.
Wpływ kompostu na aktywność biologiczną gleby zweryfikowano za pomocą
jednoczynnikowej analizy wariancji w układzie całkowicie losowym, stosując
Wpływ nawożenia kompostem Dano na aktywność mikrobiologiczną gleby…
531
program Statgraphics Plus 5.0. Grupy jednorodne wyznaczono testem Tukey’a
dla α=0.05.
3. WYNIKI I DYSKUSJA
Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji jednoczynnikowej w układzie
całkowicie losowym, uzyskano p-value dla każdej badanej zmiennej mniejsze
od poziomu istotności (p≤0,05), czyli stwierdzono istotny wpływ nawożenia
kompostem Dano na liczebność wszystkich badanych grup fizjologicznych bakterii.
Za pomocą testu Tukey’a dokonano porównań średnich w celu wyznaczenia grup
homogenicznych.
Stwierdzono, że substancja organiczna wprowadzana do gleby wraz z kompostem
Dano wpływa korzystnie na aktywność biologiczną gleb, wyrażoną zwiększoną
liczebnością grup ekofizjologicznych drobnoustrojów. Analizy mikrobiologiczne
wykazały, że zastosowany w doświadczeniu kompost Dano stymulował aktywność
mikrobiologiczną gleby pod plantacją roślin energetycznych w stosunku do obiektu
kontrolnego (tabela 1- 2).
Tabela 1. Wpływ nawożenia kompostem Dano na liczebność mikroorganizmów w glebie
NPL · 1 g-1 s.m. gleby
Warianty
Bakterie
Clostridium
Proteus
doświadczenia
grupy coli
perfringens
vulgaris
jtk·10
9
jtk·10
9
jtk·1011
0
2,8 a
5,14 a
0,34 a
3
49,3 b
120,47 b
1,20 b
4
223,4 c
223,44 c
335,2 c
NIR α=0,05
0,04
0,04
0,007
Źródło własne; Legenda: 0- gleba kontrolna; 3- gleba wzbogacona kompostem Dano (10 t s.m.·ha-1);
4- gleba nawożona kompostem Dano (20 t s. m.·ha-1); a, b, c- grupy jednorodne;
NIR- najmniejsza istotna różnica.
Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji jednoczynnikowej w układzie
całkowicie losowym, stwierdzono wpływ kompostu Dano wprowadzonego do gleby
(poziom Ap) na liczebność badanych bakterii (p≤0,05). Wykazano istotną
statystycznie różnicę w liczebności bakterii grupy coli (NIR0,05=0,04) oraz Proteus
vulgaris. (NIR0,05=0,007) w glebie nawożonej różnymi dawkami kompostu. Efekt ten
najmocniej nasilił na terenie obiektu 4 (20 t s.m.·ha-1). Dla bakterii coli zanotowano
pięciokrotny wzrost liczebności tych mikroorganizmów porównaniu z obiektem
532
B. ZIELIŃSKA, S. RUSSEL
nr 3 (10 t s.m.·ha-1). Podobnie wzrost bakterii coli w wyniku nawożenia kompostem
zanotowali inni badacze [6].
W toku badań zbadano również kształtowanie się zmian liczebności Clostridium
perfringens, ponieważ drobnoustroje te stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia
ludzi. Wykazano, że zastosowany kompost Dano istotnie różnicował (NIR0,05=0,04)
liczebność tej populacji w stosunku do obiektu kontrolnego (tab. 1). Podwójna dawka
nawozu (20 t s.m.·ha-1) spowodowała prawie dwukrotny wzrost tych drobnoustrojów
w porównaniu z pojedynczą dawką (10 t s.m.·ha-1). Czego nie potwierdzają badania
Nowaka i innych [6], którzy w badanych glebach nie stwierdzili obecności bakterii
z rodzaju Clostridium.
Tabela 2. Wpływ kompostu Dano na wskaźniki mikrobiologiczne
w glebie spod plantacji wierzby (Salix sp.)
Liczebność mikroorganizmów w 1 g-1 s.m. gleby
Warianty doświadczenia
Bakterie
Bakterie
Bakterie
saprofityczne
termofilne
przetrwalnikujące
jtk·10
12
jtk·10
9
jtk·1010
0
9,15 a
1,03 a
4,4 a
3
20,4 a
16,5 a
5,9 b
4
901,3 b
123,2 b
10,3 c
NIR α=0,05
85,83
18,10
1,46
Źródło własne; Legenda: 0- gleba kontrolna; 3- gleba nawożona kompostem Dano (10 t s. m.·ha-1);
4- gleba wzbogacona kompostem Dano (20 t s. m.·ha-1); a, b, c- grupy jednorodne;
NIR- najmniejsza istotna różnica.
Stwierdzono najwyższą istotną różnicę (NIR0,05=85,83) w liczebności bakterii
saprofitycznych w badanej glebie. Populacja bakterii saprofitycznych istotnie
zwiększyła się pod wpływem nawożenia podwójną dawką kompostu, w porównaniu
do pozostałej kombinacji nawozowej oraz obiektu nienawożonego (tab. 2).
Jest to reakcja mikroorganizmów na zwiększenie dostępnego pożywienia oraz
ograniczenie rozwoju bakterii pasożytniczych [4].W przypadku kolejnej grupy
fizjologicznej, czyli bakterii termofilnych także odnotowano istotną różnicę
(NIR0,05=18,10) w liczebności tej populacji w poszczególnych wariantach
doświadczenia. W obiekcie nr 4 zanotowano aż dziewięciokrotny wzrost
mikroorganizmów termofilnych w porównaniu do niższej dawki kompostu Dano
(tab. 2). W przypadku drobnoustrojów przetrwalnikujących zanotowano istotną
statystycznie różnicę (NIR0,05=1,46) w liczebności tej populacji w glebie spod
plantacji roślin energetycznych. Odnotowano dwukrotny wzrost liczebności
organizmów przetrwalnikujących w obiekcie nr 4, gdzie zastosowano najwyższą
dawkę kompostu w odniesieniu do kontroli.
Wpływ nawożenia kompostem Dano na aktywność mikrobiologiczną gleby…
533
Materia organiczna wprowadzona do gleb wraz z osadami ściekowymi, a także
produkty jej mikrobiologicznych przemian wpływa korzystnie na fizyczne, chemiczne
i biologiczne właściwości gleb [7]. Stąd przypuszcza się, iż zanotowany wzrost
liczebności powyższych grup fizjologicznych bakterii w glebie pod roślinami
energetycznymi spowodowany jest wniesieniem materii organicznej z kompostem
Dano (tab. 1-2).
Kobus i inni [3] przeprowadzili badania, w których oznaczyli ogólną liczebność
bakterii i grzybów w zdegradowanych glebach nawożonych m.in. osadem ściekowym
i kompostem (30 t s.m.). Wykazali, że liczebność wybranych wskaźników
mikrobiologicznych w glebie jest zależna od zastosowanej dawki nawozu, co jest
zgodne z badaniami własnymi.
Korniłłowicz-Kowalska i Bohacz [5] zbadały wpływ kompostów sporządzonych
z piór kurzych i kory sosnowej oraz kory sosnowej i słomy żytniej na właściwości
mikrobiologiczne, biochemiczne i chemiczne gleb. W celu oznaczenia ogólnej
liczebności bakterii, grzybów, oraz mikroorganizmów celulolitycznych pobrano
próbki gleby spod pszenicy uprawianej po roślinach zbożowych oraz motylkowatych.
Autorzy przeprowadzonych badań wykazali, iż dodatek kompostu aktywizował
rozwój różnych grup fizjologicznych drobnoustrojów w glebie, przy czym
intensywność ich wzrostu i rozwoju była zróżnicowana w zależności od składu
chemicznego i pH wprowadzonego kompostu. Podobnie w badaniach własnych
zanotowano wzrost liczebność bakterii grupy coli, Clostridium perfringens, Proteus
vulgaris oraz bakterii przetrwalnikujących w wyniku nawożenia gleb kompostem
Dano w porównaniu z obiektem kontrolnym.
Wpływ kompostu na populację mikroorganizmów glebowych jest sumą działania
wielu czynników, regulujących skład oraz aktywność mikroflory [6].
4. WNIOSKI
1. Substancja organiczna wprowadzona do gleby wraz z kompostem Dano zwiększa
liczebność mikroorganizmów, gdyż stanowi źródło składników pokarmowych
niezbędnych do wzrostu i rozwoju bakterii, przez co kształtuje aktywność
mikrobiologiczną gleb.
2. Kompost Dano pogarszał stan sanitarny gleby wyrażony zwiększeniem liczebności
bakterii grupy coli, Clostridium perfringens i Proteus vulgaris w porównaniu
z glebą kontrolną.
3. Kompost Dano zastosowany w najwyższej dawce (20 t s.m.·ha-1) najbardziej
zwiększał liczebność badanych grup fizjologicznych bakterii, w porównaniu
do pozostałych wariantów nawożenia.
534
B. ZIELIŃSKA, S. RUSSEL
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
GÓRSKA E. B., STĘPIEŃ W. , Wpływ kompostu z osadu ściekowego na wybrane właściwości
gleby, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 2008, No. 553, 139-146.
IŻEWSKA A., Przydatność kompostów z komunalnego osadu ściekowego do nawożenia miskanta
cukrowego (Miscanthus sacchariflorus), Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu Technologicznego, Szczecin 2009, 5–11.
KOBUS J., KUREK E., JÓZEFACIUK Cz., Wpływ nawożenia organicznego na aktywność biologiczną zdegradowanego utworu lessowego, Roczniki Gleboznawcze,1988, Vol. 39, No. 4, 159170.
KOŁWZAN B., ADAMIAK W., GRABAS K., PAWEŁCZYK A., Podstawy mikrobiologii
w ochronie środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005, 17-46.
KORNIŁŁOWICZ- KOWALSKA T., BOHACZ J., Wpływ kompostów keratynowo-korowych
i keratyno-koro- słomowych na rozwój bakterii i grzybów w dwóch glebach różniących się systemem uprawy roślin, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 2005, No. 506, 245-259.
NOWAK A., PRZYBULWESKA K., SZOPA E. Wpływ nawożenia kompostami z osadów ściekowych na liczebność niektórych grup mikroorganizmów glebowych. Zeszyty Problemowe Postępów
Nauk Rolniczych, 2001, No. 477, 443-449.
MYŚKÓW W., Próby wykorzystania wskaźników aktywności mikrobiologicznej do oceny żyzności
gleby. Postępy Mikrobiologii, 1981, Vol. 3/4, 173-192.
QUEMEDA M., MENACHO E., Soil respiration 1 year after sewage sludge application, Biol.
Ferti. Soils, 2001, No. 33, 344-346.
THE EFFECT OF INFLUENCE DANO COMPOST ON THE MICROBIOLOGICAL ACTIVITY
IN SOIL UNDER WIILOW CULTURE (SALIX SP.)
The aim my experiment was investigated effect of Dano compost on some microbiological properties
of soil under energetic plants- willow tree (Salix sp.) That experiment was shown that the number of
different microorganism in soil was depended on the dose of organic fertilizer. It was shown a stimulating
effect of Dano compost on the abundance of selected physiological groups of bacteria in soil of examined
objects in relation to the control.