Microbial properties of soil fertilized by sewage sludge and cultivated with energy crops

• Authors: Ewa Beata Górska , Wojciech Stępień , Izabella Olejniczak , Stefan Pietkiewicz , Hazem M. Halaji , Paweł Kowalczyk

Title variants

PL

Właściwości mikrobiologiczne gleby nawożonej osadem ściekowym spod uprawy roślin energetycznych

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

The microbial activity of soil enriched with sewage sludge and cultivated with energy crops, is little known. The aim of this study was to assess the impact of sewage sludge fertilization on selected microorganisms in soil cultivated with the following crops: Miscanthus (Miscanthus x giganteus Greef et Deu), Virginia mallow (Sida hermaphrodita (L.) Rusby) and Common Osier willow (Salix viminalis L.). Sewage sludge was used in two rates 10 and 20 t/ha dry weight (DW). The numbers of total coliforms bacteria, sulphate-reducing spore-forming bacteria, Proteus sp., saprophytic, thermophilic and aerobic spore-forming bacteria were examined. Sewage sludge increased the number of coliforms and sulphate-reducing spore-forming bacteria, and stimulated the growth of saprophytic and thermophilic bacteria. Cultivation of Miscanthus limited the number of coliforms bacteria, while Virginia mallow and Miscanthus reduced the number of sulphate- -reducing spore-forming bacteria. Common Osier willow stimulated the growth of saprophytic bacteria in the soil, while Virginia mallow the number of spore-forming bacteria. Our results revealed that microbial activity of soil expressed as the number of selected bacterial groups, depends not only on the applied rate of sewage sludge fertilizer, but also on the cultivated energy crop.

PL

Właściwości mikrobiologiczne gleby z dodatkiem osadu ściekowego, na której uprawiane są rośliny energetyczne, są mało poznane. Celem naszych badań była ocena wpływu nawożenia osadami ściekowymi na wybrane grupy fizjologiczne mikroorganizmów w glebie na której uprawiano następujące rośliny: miskant (miskant olbrzymi Greef et Ger), ślazowiec pensylwański (ślazowiec pensylwański (L.) Rusby) oraz wierzba (Alix viminalis L.). Osady ściekowe stosowano w dwóch dawkach 10 i 20 t / ha suchej masy (DW). W glebie oznaczono ogólną liczebność bakterii grupy coli, przetrwalnikujących bakterii redukujących siarczany, Proteus sp., saprofitycznych, termofilnych i tlenowych bakterii tworzących formy przetrwalnikowe. W zależności od dawki osad ściekowy zwiększył liczebność bakterii grupy coli i endosporowych bakterii redukujących siarczany i stymulował wzrost bakterii saprofitycznych i termofilnych. Uprawa miskanta ograniczyła liczbę bakterii z grupy coli natomiast ślazowca pensylwańskiego i miskanta zmniejszyła liczbę bakterii przetrwalnikujących i redukujących siarczany. Wierzba stymulowała wzrost bakterii saprofitycznych w glebie a ślazowiec pensylwański liczbę bakterii przetrwalnikowych. Nasze wyniki wykazały, że aktywność mikrobiologiczna gleby wyrażona liczebnością wybranych grup bakterii, zależy nie tylko od stosowanej dawki osadu ściekowego, lecz również od uprawianej rośliny energetycznej.

Keywords

EN

organic fertilizer; Miscanthus; microorganisms; Virginia mallow; Common osier willow

PL

nawozy organiczne; miskant; mikroorganizmy; ślazowiec pensylwański; wierzba; nawozy organiczne; miskant; mikroorganizmy; ślazowiec pensylwański; wierzba

• Publisher: Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie
• Journal: Studia Ecologiae et Bioethicae
• Year: 2016
• Volume: 14
• Issue: 3
• Pages: 131-142

Dates

published

2016-09-30

Contributors

author

Ewa Beata Górska

author

Wojciech Stępień

author

Izabella Olejniczak

author

Stefan Pietkiewicz

author

Hazem M. Halaji

author

Paweł Kowalczyk

References

• Augustynowicz J., Pietkiewicz S., Kalaji, M. H., Russel S., 2009, The effect of sludge fertilization on chosen parameters of chlorophyll fluorescence and biomass yield of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.), in: W. Sądej (ed.), Sewages and waste materials in environment, Department of Land Reclamation and Environmental Management, UWM in Olsztyn, Poland, 129–139.
• Baum C., Leinweber P., Weih M., Lamersdorf N., Dimitriou I., 2009, Effects of short rotation coppice with willows and poplar on soil ecology, Agri. For. Res. 3, 183–196.
• Blanco-Canqui H., 2010, Energy crops and their implications on soil and environment, Agron. J. 102, 403–419.
• Černý J., Balík J., Kulhánek M., Vašák F., Peklová L., Sedlář O., 2012, The effect of mineral N fertilizer and sewage sludge on yield and nitrogen efficiency of silage maize, Plant Soil Environ. 58, 76–83.
• De Man J.C., 1983, The probability of most probable numbers, Eur. J. Appl. Microbiol. 17, 301–305.
• Frąc M., Jezierska-Tys S., 2009, Biological indicators of soil quality after application of dairy sewage sludge. Environ. Protect. Eng. l, 49–61.
• Frąc M., Jezierska-Tys S., 2011, Agricultural utilization of dairy sewage sludge: Its effect on enzymatic activity and microorganisms of the soil environment, African J. Microb. Res. 5, 1755–1762.
• Indiati R., Rossi N., 1999, Extractability of residual phosphorus from highly manured soils, Ital. J. Agron. 3, 63–73.
• ISO 11261: 2002, Determination of total nitrogen – modified Kjeldahl.
• ISO 10390: 1997, Soil quality – Determination of pH.
• ISO 10694: 2002, Determination of organic and total carbon after dry combustion (elementary analysis).
• Iżewska A., 2009, The impact of manure, municipal sewage sludge and compost prepared from municipal sewage sludge on crop yield and content of Mn, Zn, Cu, Ni, Pb, Cd in spring rape and spring triticale, J. Elementol. 14, 449–456.
• Jezierska-Tys S., Frąc M., 2008, Examination of the effect of milk sewage treatment plants deposits on microbiological and biochemical activity of soil, Treatises and Monographs 3, Acta Agrophysica, 160 (in Polish)
• Jezierska-Tys S., Frąc M., 2009, Seasonal changes in microbial activity of brown soil fertilized with dairy sewage sludge, Ecol. Chem. Eng. A, l, 1273–1282.
• Joniec J., Furczak J., 2007, Liczebność wybranych grup drobnoustrojów w glebie bielicowej pod uprawą wierzby (Salix viminalis L.) użyźnionej osadem ściekowym, w drugim roku jego działania, Ann. UMCS Lublin, 62, 93–104.
• Joniec J., Furczak J., 2008, Counts and activity of microorganisms participating in nitrogen transformations in soil, four years after application of sewage sludge, J. Elementol. 13, 545–557.
• Kayama M., 2001, Comparison of the aluminium tolerance of Miscanthus ´ sinensis Andress and Miscanthus sacchariflorus Bentham in hydroculture, Int. J. Plant Sci. 162, 1025–1031.
• Niewolak S., Tucholski S., Radziejewska E., 2002, Sanitary-Bacteriological evaluation of meadow soils irrigated with biologically treated sewage, Polish J. Environ. Stud. 11, 141–149.
• Seleiman M. F., Santanen A., Stoddard F. L., Mäkelä P., 2012, Feedstock quality and growth of bioenergy crops fertilized with sewage sludge, Chemosphere, 89, 1211–1217.
• Stępień W., Górska E. B., Pietkiewicz S., Kalaji M. H., 2014, Long-term mineral fertilization impact on chemical and microbiological properties of soil and Miscanthus x giganteus yield, Plant Soil Environ. 60, 117–122.
• Szanser M., Ilieva-Makulec K., Kajak A., Górska E., Kusińska A., Kisiel M., Olejniczak I., Russel S., Sieminiak D., Wojewoda D., 2011, Impact of litter species diversity on decomposition processes and communities of soil organisms, Soil Biol. Biochem. 43, 9–19.
• Wielgosz E., 1996, Liczebność i niektóre parametry aktywności drobnoustrojów w osadzie ścieków komunalnych pod uprawą różnych roślin, Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 437, 338–340.
• Vranová V., Kaňová H., Rejšek K., Formánek P., 2010, Dominant amino acids, organic acids and sugars in water-soluble root exudates of C4 plants: a mini-review, Acta Univ. Agric. Silviculture Mendelianae Brunensis, 58, 441–446.

Identifiers

DOI

10.21697/seb.2016.14.3.07