The possibility of using sewage sludge for energy crop cultivation exemplified by reed canary grass and giant miscanthus

Jacek Antonkiewicz , Barbara Kołodziej , Elżbieta Jolanta Bielińska , Anna Popławska

Abstract

Energy crops, on account of high biomass yields, have high nutrient requirements in relation to macroelements. Municipal sewage sludge can be a potential source of micronutrients for plants with high nutrient requirements. The use of macronutrients from sewage sludge by energy crops is an alternative form of nutrient recycling from organic waste. The aim of the research was to assess the content, uptake and use of N, P, K, Ca, Mg and Na from municipal sewage sludge by reed canary grass (Phalaris arundinacea L.) and giant miscanthus (Miscanthus × giganteus Greef et Deu). The effect of sewage sludge on the ratios between macroelements in the biomass of the tested plants was also assessed. The multi-year field experiment involved four levels of fertilization with sewage sludge at doses of 0, 10, 20, 40, 60 Mg DM⋅ha–1. Due to the low potassium content in this waste, supplementary potassium fertilization (100 kg K⋅ha–1 in the form of 40% potassium salt (KCl)) was applied once on all plots. It was established that the increasing doses of sewage sludge had a considerable effect on the increase in the content and uptake of N, P, K, Ca, Mg and Na by the biomass of the tested energy crops. The research shows that, compared to giant miscanthus, reed canary grass had a higher macronutrient content. The largest amount of uptaken N, P, K, Ca and Mg was found in reed canary grass (at a dose of 40 Mg DM⋅ha–1), whereas Na was detected in giant miscanthus (at a dose o 20 Mg DM⋅ha–1). It was established that giant miscanthus, on account of its higher yielding, recovers macroelements from sewage sludge applied to soil at a dose of 10 Mg DM⋅ha–1 to the greatest extent. The increasing doses of sewage sludge considerably decreased the value of K:Mg, Ca:Mg, Ca:P ratios in miscanthus biomass yield. The applied doses of sewage sludge (40–60 Mg DM⋅ha–1) increased the value of K:Ca, Ca:P, K:Na ratios in miscanthus biomass yield.
Author Jacek Antonkiewicz (FoAaE / DoAaECh)
Jacek Antonkiewicz,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Barbara Kołodziej
Barbara Kołodziej,,
-
, Elżbieta Jolanta Bielińska
Elżbieta Jolanta Bielińska,,
-
, Anna Popławska
Anna Popławska,,
-
Other language title versionsMożliwości wykorzystania osadów oeciekowych w uprawie roślin energetycznych na przykładzie mozgi trzcinowatej i miskantusa olbrzymiego
Journal seriesSoil Science Annual, [Roczniki Gleboznawcze], ISSN 2300-4967, e-ISSN 2300-4975, (N/A 40 pkt)
Issue year2019
Vol70
No1
Pages21-33
Publication size in sheets0.6
Keywords in Polishmozga trzcinowata, miskant olbrzymi, makroelementy, fitoodzysk
Keywords in Englishreed canary grass, giant miscanthus, macroelements, phytoremediation
ASJC Classification1111 Soil Science
Abstract in PolishRośliny energetyczne, z racji wysokich plonów biomasy, cechują się dużymi wymaganiami pokarmowymi w stosunku do makroelementów. Potencjalnym źródłem makroskładników dla roślin o dużych wymaganiach pokarmowych, mogą być komunalne osady ściekowe. Wykorzystanie makroskładników z osadów ściekowych przez rośliny energetyczne stanowi alternatywną formę recyklingu składników pokarmowych z odpadów organicznych. Celem badań była ocena zawartości, pobrania i wykorzystania N, P, K, Ca, Mg i Na z komunalnych osadów ściekowych przez mozgę trzcinowatą (Phalaris arundinacea L.) i miskanta olbrzymiego (Miscanthus×giganteus Greef et Deu). Dokonano również oceny wpływu osadów ściekowych na proporcje między makroelementami w biomasie testowanych roślin. W wieloletnim doświadczeniu polowym zastosowano cztery poziomy nawożenia osadem ściekowym w dawkach: 0, 10, 20, 40, 60 Mg DM⋅ha–1. Ze względu na nisk¹ zawartość potasu w tym odpadzie na wszystkich poletkach zastosowano jednorazowo uzupełniające nawożenie potasowe w ilości 100 kg K⋅ha–1, w postaci 40% soli potasowej (KCl). Stwierdzono, ¿e wzrastaj¹ce dawki osadu ściekowego istotnie wpłynęły na zwiększenie zawartości i pobrania N, P, K, Ca, Mg i Na przez biomasę testowanych roślin energetycznych. Z badań wynika, że mozga trzcinowata cechowała się większą zawartością makroskładników w porównaniu do miskanta olbrzymiego. Największą ilość pobranego N, P, K, Ca i Mg stwierdzono w mozdze trzcinowatej, przy dawce 40 Mg DM⋅ha–1, natomiast Na w miskantusie olbrzymim, przy dawce 20 Mg DM⋅ha–1. Stwierdzono, że miskantus olbrzymi, z racji większego plonowania, w największym procencie odzyskuje makroelementy z osadu ściekowego zaaplikowanego do gleby w dawce 10 Mg DM⋅ha–1. Wzrastające dawki osadu ściekowego wpłynęły istotnie na obniżenie wartości proporcji K:Mg, Ca:Mg, Ca:P w plonie biomasy miskantusa. Zastosowane dawki osadów ściekowych w ilości 40–60 Mg DM⋅ha–1 wpłynęły na zwiększenie wartości proporcji K:Ca, Ca:P, K:Na w plonie biomasy miskantusa.
DOIDOI:10.2478/ssa-2019-0003
URL https://content.sciendo.com/downloadpdf/journals/ssa/70/1/article-p21.xml
Internal identifierWRE/2019/66
Languageen angielski
LicenseJournal (articles only); author's original; Uznanie Autorstwa - Użycie Niekomercyjne - Bez utworów zależnych (CC-BY-NC-ND); after publication
Score (nominal)40
Score sourcejournalList
Publication indicators WoS Citations = 1; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper) [Not active]: 2018 = 0.586
Citation count*4 (2020-08-11)
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?