Vliv aplikace čistírenského kalu na odběr dusíku rychle rostoucími dřevinami

Bc. Martina Slanařová

Master's thesis

Influence of Sewage Sludge Application on Nitrogen Uptake by Fast Growing Trees

Abstract:

SouhrnCílem práce bylo posouzení vlivu hnojení čistírenskými kaly na výnos biomasy a odběr dusíku klony rychle rostoucích dřevin. Tato diplomová práce a její výsledky vycházejí z dlouhodobého pokusu, který probíhal v lokalitě Podlesí nedaleko kovohutě Příbram. Na testovaném pozemku byly v dubnu 2008 vysázeny klony vrby, ([Salix schwerinii × Salix viminalis] × S. viminalis) hybrid Tordis (S1) a klon Salix × smithiana neboli klon S-218 (S2) a klony topolů Populus maximowiczii × Populus nigra J-105, také známý jako Max-4 (P1) a také P. nigra klon Wolterson (P2). Na část klonů byly aplikovány čistírenské kaly v letech 2008, 2012 a 2016. V letech 2014, 2016 a 2018 došlo ke sklizni a následnému zpracování vzorků. Tento pokus byl původně založen pro studii fytoextrakčních vlastností rychle rostoucích dřevin, protože byly klony vysazeny do kontaminované půdy rizikovými prvky (Cd, Pb a Zn). V kapitole metodika jsou popsány jednotlivé vlastnosti klonů vrb a topolů, jejich výsadba a sklizeň. Přehled klimatických podmínek v období, kdy probíhal pokus. Obsahy živin v čistírenských kalech aplikovaných na testovaný pozemek. Dále byly v metodice popsány laboratorní postupy a výpočty výnosu, odběru dusíku a efektivita využití dusíku.V kapitole výsledky byly popsány tabulky s výnosem biomasy jednotlivých klonů, koncentrace dusíku, odběry dusíku klony, celkové výnosy a odběry a efektivita využití dusíku z čistírenského kalu. Dále byly v této části zpracovány grafy, které vyhodnocují vliv čistírenského kalu na jednotlivé klony odděleně. První hypotéza předpokládala, že hnojení čistírenským kalem má vliv na odběr dusíku rychle rostoucích dřevin od odběru dřevinami pěstovanými na nehnojené variantě. Druhá hypotéza předpokládala, že odběr dusíku rychle rostoucími dřevinami bude v jednotlivých letech kolísat v závislosti na tvorbě biomasy.První hypotéza byla potvrzena jen částečně. Statisticky významný rozdíl v odběru dusíku byl prokázán pouze u klonů S1 a P1. U klonu S1 mělo hnojení čistírenským kalem pozitivní vliv v letech sklizně 2014, 2016. U klonu P1 měla aplikace kalu v roce 2016 vliv negativní a projevila se jak na nižším odběru dusíku, tak menším nárůstem biomasy oproti kontrolní variantě. U klonů S2 a P2 nebyl mezi odběry dusíku na hnojené a nehnojené variantě statisticky významný rozdíl.Druhá hypotéza se zcela potvrdila u všech testovaných klonů, ve všech letech sklizně. Nejvyššího nárůstu biomasy a zároveň odběru dusíku dosáhl klon S2. Celkové pořadí klonů ve výnosu biomasy a odběru dusíku bylo následují S2>P1>S1> P2.

Abstract:

The aim of the work was to assess the effect of sewage sludge fertilization on biomass yield and nitrogen uptake by clones of fast-growing woody plants. This diploma thesis and its results are based on a long-term experiment that took place in the Podlesí locality near the Příbram metalworks. Clones of willow, ([Salix schwerinii × Salix viminalis] × S. viminalis) hybrid Tordis (S1) and clone Salix × smithiana or clone S-218 (S2) and poplar clones Populus maximowiczii × Populus nigra were planted on the tested plot in April 2008. J-105, also known as Max-4 (P1) and also P. nigra clone Wolterson (P2). Sewage sludge was applied to some of the clones in 2008, 2012 and 2016. In 2014, 2016 and 2018, samples were harvested and subsequently processed. This experiment was originally established to study the phytoextraction properties of fast-growing trees because the clones were planted in contaminated soil with risk elements (Cd, Pb and Zn).The methodology chapter describes the individual properties of willow and poplar clones, their planting and harvesting. An overview of climatic conditions during the experiment. Nutrient contents in sewage sludge applied to the tested plot. Furthermore, the methodology described laboratory procedures and calculations of yield, nitrogen uptake and efficiency of nitrogen utilization.The results chapter described the tables with the biomass yield of individual clones, nitrogen concentrations, nitrogen samples by clones, total yields and samples and the efficiency of nitrogen utilization from sewage sludge. Furthermore, graphs were prepared in this part, which evaluate the effect of sewage sludge on individual clones separately. The first hypothesis assumed that sewage sludge fertilization has an effect on the nitrogen uptake of fast-growing woody plants from the collection of woody plants grown on the unfertilized variant. The second hypothesis assumed that nitrogen uptake by fast-growing woody plants will fluctuate in individual years depending on the production of biomass.The first hypothesis was only partially confirmed. A statistically significant difference in nitrogen uptake was demonstrated only for clones S1 and P1. In the case of clone S1, fertilization with sewage sludge had a positive effect in the 2014, 2016 harvest. For clones S2 and P2, there was no statistically significant difference between nitrogen samples on the fertilized and non-fertilized variants.The second hypothesis was completely confirmed in all tested clones, in all years of harvest. Clone S2 achieved the highest increase in biomass and at the same time nitrogen uptake. The overall order of the clones in biomass yield and nitrogen uptake was followed by S2> P1> S1> P2.

Keywords

čistírenský kal, vrba, topol, dusík, fytoremediace

Keywords

sewage sludge, willow, poplar, nitrogen, phytoremediation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Waste Technology / Technology, Processing and Utilization of Waste