Odborné články
Hnojivé účinky čistírenských kalů pro topoly
Anotace: K aktuálním problémům většiny čistíren odpadních vod patří efektivní, nezávadný a levný způsob zneškodnění a využití čistírenských kalů. Jednou z možností je jejich využití k hnojení a zúrodňování zemědělských půd. V této práci byly hnojivé vlastnosti kalů využity na energetických plantážích dřevin, topolů. Půda byla tímto způsobem obohacena o důležité makrobiogenní prvky. Tento výživný stav se pozitivně odrazil v nárůstu výšky topolů o 6,49 – 15,30%, u obvodu kmenů až o 12,66 – 31,77%. Tyto údaje nám poukazují na možnost, jak efektivně využít stabilizovaných, hygienicky nezávadných čistírenských kalů.
1. Úvod
V současné době je v mnoha zemích zemědělské využití čistírenských kalů pokládáno za nejracionálnější a zároveň nejlevnější řešení, dochází zde k využití hnojivé hodnoty kalu, recyklaci živin a organických látek (Vícha, 1996).
Kaly jsou zdrojem humifikovaných organických látek a živin. Jejich pravidelné používání v systému hnojení zajišťuje návratnost uhlíkatých látek do půdy. Půdy pravidelně hnojené kaly mají vyšší
- obsah okamžité půdní vlhkosti,
- maximální kapilární kapacitu,
- pórovitost,
- sorpční kapacitu (Nerudová, 1984).
Kaly jsou suspenze pevných a koloidních částic organických a anorganických látek ve vodě. Obsahují:
- netoxické organické látky, až 60% v sušině a dále sloučeniny dusíku a fosforu;
- toxické látky:
- těžké kovy: Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd, Hg, As, (konc. 1 až 1000 mg/l)
- PCB, PAU, dioxiny, pesticidy, alkylsulfofenoly, polyfenoly;
- mikroorganismy z čistírenského procesu a jiné včetně patogenních;
- anorganické sloučeniny křemíku, hliníku, železa, vápníku, hořčíku, aj.;
- vodu (Dorhányos, 2004).
Pro využití kalů ke hnojení zemědělských půd je tedy rozhodující jejich složení, zejména pak obsah těžkých kovů aj. toxických látek. (Šálek, 1995). Proto se musí u dávek kalů vždy ověřit, zda nejsou překročeny limity pro sledované prvky (vyhl. 382/2001 Sb.).
Otázky využití čistírenských kalů na energetických plantážích nabývají v současné době na významu. Energetický přínos rychle rostoucích surovin je pro polní hospodářství novým tématem a dává šanci k opakovanému zužitkování stabilizovaných kalů a některých odpadů.
Cílem práce bylo posouzení obohacení půdy o makrobiogenní prvky po aplikaci stabilizovaných, hygienicky nezávadných kalů s konečným efektem na nárůst biomasy pěstovaných topolů.
2. Materiál a metoda
Experiment byl založen formou polního pokusu, a to v roce 2003 na pozemku v katastrálním území Bystřice nad Pernštejnem, část Domanínek (ca 45 km SZ od Brna), Českomoravská vysočina. Nadmořská výška je 560 m. Jedná se o bývalé experimentální plochy ÚKZUZ Brno. Půdu můžeme charakterizovat jako hlinitopísčitou, z hlediska půdního typu jako kyselá kambizem (Trnka, 2003). Agrochemické vlastnosti zeminy před založením pokusu uvádí tab. 1.
Stanovení pH bylo provedeno potenciometricky. Přístupné živiny v půdě (P, K, Ca, Mg) byly stanoveny extrakčním roztokem Melich III a vlastní stanovení proběhlo pomocí ICP–OES.
Obsah stanovených přístupných živin byl s výjimkou fosforu na úrovni dobré, což znamená, že je nezbytné dále hnojit na úroveň odběrového normativu kultur. Půdní reakce (pH) byla na hranici slabě kyselé až neutrální. Obsah dusíku minerálního v půdě (Nmin) se pohyboval na úrovni 8,42 mg.kg-1, což odpovídá ca 38 kg N.ha-1. Podle metodiky ÚKZÚZ lze tento obsah hodnotit jako nízký.
Tabulka 1: Agrochemická charakteristika zeminy v mg.kg-1 dle Mehlich III (11.4.2003)
pH/KCl | P | K | Ca | Mg |
---|---|---|---|---|
6,52 | 122 | 181 | 2040 | 150 |
slabě kyselá | vysoký | dobrý | dobrý | dobrý |
Na plantáži dvouletých topolů byla vytyčena pokusná plocha, na které byl pokus založen ve třech variantách, a to kontrolní varianta (104 stromů), aplikace kalu 1x ročně (101 stromů) a aplikace kalu 2x ročně (102 stromů). Pokusné schéma a počet pokusných stromů vycházelo z doporučení odborníků Lesnické fakulty MZLU v Brně za pomoci programu G POWER.
Vypočtená aplikovaná dávka čerstvých kalů vycházela z jejich chemického složení (obsah sušiny a dusíku, viz. tab. 2) a na základě konzultace s odborníky z Ústavu agrochemie a výživy rostlin AF MZLU v Brně byla doporučena dávka 5 t sušiny.ha-1 při 200 kg N.ha-1. Kaly byly u variant 2 a 3 aplikovány 9.5.2003 a u varianty 3 znovu 5.8.2003 za pomocí hadicových aplikátorů formou brázdového podmoku ke stromům (Šálek, 1997). Na variantě 2 bylo aplikováno 1,293 t čerstvých kalů a na variantě hnojené 2x ročně 2,998 t čerstvých kalů. Moffat et al. (2001) uvádí, že aplikace ca 100 m3 kalů je i environmentálně akceptovatelná.
Tabulka 2: Chemická analýza čistírenských kalů (v sušině)
Odběr kalu | pH | % K | % Ca | % Mg | % P | % N | Obsah těžkých kovů, mg/kg | % sušiny | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cu | Zn | Cd | Ni | Pb | Cr | Hg | As | ||||||||
Limitní hodnoty | 500 | 2500 | 5 | 100 | 200 | 200 | 4 | 30 | - | ||||||
4.2.2003 | 7.4 | 0.34 | 1.43 | 0.38 | 1.842 | 3.26 | 205 | 1018 | 2.3 | 44 | 72.3 | 33 | 3.18 | 3.05 | 3.84 |
9.7.2003 | 6.9 | 0.45 | 2.72 | 0.37 | 1.74 | 2.82 | 144 | 980 | 2.09 | 35.4 | 41.3 | 33.9 | 2.69 | 8.13 | 5.99 |
Použité čistírenské kaly byly podrobeny dvakrát ročně analýzám, jejichž výsledky jsou soustředěny v tab. 3 včetně limitních hodnot dle vyhlášky 382/2001 Sb., k překročení limitu u žádného z cizorodých prvků (Cd, Pb, Hg,...) nedošlo.
3. Výsledky a diskuse
Hnojivý účinek tekutých kalů spočívá hlavně v obsahu dusíku, který je podstatně vyšší než u odvodněných kalů (Nerudová, 1984). Přestože došlo v průběhu vegetace k určitému uvolnění dusíku z organických vazeb v procesu mineralizace, u kontrolní varianty došlo ke snížení obsahu Nmin v půdě z 8,42 mg.kg-1 na 6,72 mg.kg-1 (tab. 4), a to pravděpodobně především z důvodu odběru stromy. Po aplikaci jedné dávky kalů nastal nárůst obsahu Nmin v půdě z 8,42 mg.kg-1 na 12,99 mg.kg-1 u var. 2 a ještě výraznější jeho nárůst na 155,05 mg Nmin.kg-1 u var. 3. Můžeme tedy předpokládat, že aplikace kalů výrazně přispěla ke zvýšení obsahu Nmin v půdě a topoly byly dostatečně zásobeny tímto rozhodujícím makroelementem. Tento předpoklad zcela koresponduje s poznatky Bieleka (1998), který uvádí silnou korelační závislost mezi průměrným obsahem minerálního dusíku v půdě a hnojením.
Po aplikaci kalů do půdy došlo k jejímu obohacení o živiny (tab. 4), přičemž mezi jednotlivými makrobiogenními prvky (N, P, K, Ca a Mg) byly rozdíly, které vycházely z jejich odlišného obsahu v samotných kalech a z aplikované dávky (var. 2 a 3). K podobným závěrům dospěli Tomášková et al. (1997), kteří uvádí zvýšení obsahu N, P, K, Mg v půdě po aplikaci kalů. Skutečně zjištěný obsah živin v půdě na podzim 2003 vykazoval u většiny variant a živin podobné hodnoty v porovnání s očekávaným množstvím živin v půdě na konci vegetační doby (tab.3).
Tabulka 3: Průměrný obsah živin po aplikaci kalů (mg.kg-1)
Živina | Varianta | Obsah živin v půdě na jaro 2003 (mg.kg-1) | Skutečný obsah živin v půdě na podzim 2003 (mg.kg-1) |
---|---|---|---|
N | 1 | 8,42 | 6,72 |
2 | 8,42 | 12,99 | |
3 | 8,42 | 155,05 | |
P | 1 | 122 | 85 |
2 | 122 | 150 | |
3 | 122 | 150 | |
K | 1 | 181 | 197 |
2 | 181 | 190 | |
3 | 181 | 230 | |
Ca | 1 | 2040 | 1720 |
2 | 2040 | 1880 | |
3 | 2040 | 2080 | |
Mg | 1 | 150 | 98,6 |
2 | 150 | 118 | |
3 | 150 | 139 |
Tento vzniklý živinný režim půdy se pozitivně odrazil jak na výšce topolů, tak i jejich obvodu. Se stupňující se aplikovanou dávkou kalů nastal v průběhu vegetace výrazný nárůst biomasy ze 200 cm na 318 cm u kontrolní varianty, ze 226 cm na 374 cm při jedné aplikaci kalů a ze 179 cm na 312 cm při dvojí aplikaci kalů (tab. 4). Což znamená, že nárůst biomasy topolů se pohybuje v rozmezí 6,49 – 15,3% oproti kontrolní variantě.
U obvodu kmene došlo v průběhu vegetace k nárůstu u kontrolní varianty z 5,28 cm na 8,23 cm, při jednoroční aplikaci kalů z 5,91 cm na 9,96 cm a u dvojí aplikaci kalů z 4,37 cm na 8,2 cm (tab. 4). Zde došlo ještě k výraznějšímu nárůstu biomasy až o 12,66 – 31,77% oproti kontrolní variantě. Uvedený nárůst biomasy koresponduje s výsledky Repshas et al. (1999), který uvádí pozitivní vliv na růst dřevin po aplikaci 45-135 t kalů na hektar.
Tabulka 4: Nárůst biomasy topolů během roku
Varianta | Výška topolů průměr (cm) | Roční změna výšky | ||
---|---|---|---|---|
Jaro 2003 | Podzim 2003 | cm | rel. % | |
1 | 200 | 318 | 188 | 59 |
2 | 226 | 374 | 148 | 65,49 |
3 | 179 | 312 | 133 | 74,3 |
Obvod kmene průměr (cm) | Roční změna obvodu | |||
1 | 5,28 | 8,23 | 2,95 | 55,87 |
2 | 5,91 | 9,96 | 4,05 | 68,53 |
3 | 4,37 | 8,2 | 3,83 | 87,64 |
4. Souhrn
Na základě jednoletých výsledků se jeví jako opodstatněné používání stabilizovaných, hygienicky nezávadných čistírenských kalů na plantážích energetických dřevin. Jejich aplikace se pozitivně odrazila v obohacení půdy o vybrané makrobiogenní prvky, z nichž dominoval dusík, a stupňované dávky kalů se tak podílely na vyšším vzrůstu topolů i zvětšení objemu kmene.
Poděkování
Výsledky tohoto výzkumu jsou součástí výzkumného záměru MSM 432100001, který řeší AF MZLU v Brně.
Literatura:
- Bielek, P. (1998): Dusík v polnohospodárkých pódách Slovenska. Výzkumný ústav půdní úrodnosti Bratislava, 256 s.
- Dohányos, M. (2004): Strategie nakládání s čistírenskými kaly. In: Sborník z konference „ODPADY – LUHAČOVICE 2004“, Luhačovice, 21. – 23. 9. 2004, s. 160 – 168.
- Moffat AJ. - Armstrong AT. - Ockleston J. (2001): The optimization of sewage sludge and different disposal on energy crops of short rotation hybrid poplar. Biomass-and-Bioenergy, 20:3, 161-169.
- Nerudová, M. (1984): Komplexní systém hnojení kaly z čistíren odpadních vod veřejných kanalizací. ÚVTIZ, Praha, 1984, 50 s.
- Repshas EA. - Gradyatskas AA. - Kubertavichene LV., -Riepsas EA. - Gradeckas AA. (1999): Efffects of wastewater sludge fertilizers on the growth of biomass plantations on mineral soils. Lesovedenie, No. 2: 35-41.
- Šálek, J. (1995): Vlivy zemědělského využití čistírenských kalů na životní prostředí. In: Sborník z mezinárodní konference „Kaly a odpady 95“, Brno, 17. – 19. 1995, s. 143 – 150.
- šálek, J. (1997): Nové způsoby aplikace tekutých vyhnilých čistírenských kalů na zemědělských půdách. In: Sborník z mezinárodní konference „Kaly a odpady 97“, Brno, 22.-23.10.1997, s. 227-236.
- Tomášková, D. - Karban, Z. - Frank, K. (1997): Zhodnocení zkušebního provozu využití stabilizovaných kalů z ČOV Plzeň v zemědělství. In: Sborník z mezinárodní konference „Kaly a odpady 97“, Brno, 22.-23.10.1997, s. 237-246.
- Trnka, J. (2003): Obecná Agroekologická charakteristika lokality Domanínek. ZEMSERVIS zkušební stanice Domanínek s. r. o., Bystřice nad Pernštejnem, 3 s.
- Vícha, P.(1996): Zemědělské využití čistírenských kalů. Brno, Agronomická fakulta MZLU, 1996, s.72, Diplomová práce.
- Vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě.
Článek byl publikován ve sborníku k akci: Materiálové a energetické využití odpadů.
Tweet
Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem
Související články:
Pěstování topolů pro energetické účely – 2
Pěstování topolů pro energetické účely – 3
Rychle rostoucí dřeviny
Efektivní využití a likvidace čistírenských kalů
Bezpečné využití komunálních odpadních vod a čistírenských kalů k závlaze a hnojení plantáží rychle rostoucích dřevin
Topoly a vrby pro energetiku
Konference o kompostování čistírenských kalů v Polsku
Jak jsem povolil dovoz kalů z Německa
HUMAVIT - nové humusové hnojivo zabezpečujúce pôdnu úrodnosť
Několik poznámek k bioodpadům, zejména kalům z ČOV
Biomasa na rekultivovaných plochách
Zkušenosti s biologickou rekultivací pozemků po průmyslové devastaci
Předchozí / následující díl(y):
Efektivní využití a likvidace čistírenských kalů
Ekonomika sběru bioodpadů za pomoci Compostainerů
Briketování odpadů z dendromasy a zjištění mechanických parametrů briket
Využití technických prostředků pro technologii zpracování bioodpadu kontrolovaným kompostováním na malých hromadách
Sdružení provozovatelů technologií pro ekologické využívání odpadů v České republice - STEO
Úvodní článek ke sborníku z konference Materiálové a energetické využití odpadů
Zobrazit ostatní články v kategorii Bioodpady a kompostování
Datum uveřejnění: 24.1.2005
Poslední změna: 23.1.2005
Počet shlédnutí: 10710
Citace tohoto článku:
HÝBLEROVÁ, Kristýna: Hnojivé účinky čistírenských kalů pro topoly. Biom.cz [online]. 2005-01-24 [cit. 2024-12-25]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/czp-bioplyn-bioodpady-a-kompostovani-obnovitelne-zdroje-energie/odborne-clanky/hnojive-ucinky-cistirenskych-kalu-pro-topoly>. ISSN: 1801-2655.