Szennyvíziszappal kezelt Medicago sativa L. növekedésének és rizoszféra tulajdonságainak monitorozása modellkísérletben

Átírás

1 AGROKÉMIA ÉS TALAJTAN 57 (2008) Szennyvíziszappal kezelt Medicago sativa L. növekedésének és rizoszféra tulajdonságainak monitorozása modellkísérletben PALÁGYI ATTILA, BAYOUMI HAMUDA HOSAM E. A. F., TÓTH NIKOLETTA és KECSKÉS MIHÁLY Környezettudományi Doktori Iskola, Szent István Egyetem, Gödöllő A mezőgazdasági termelés fenntartásának egyik elengedhetetlen feltétele a talaj termékenységének megőrzése. Ennek egyik legfontosabb tényezője a szerves anyag, amely különböző formákban lehet jelen a talajban: a nyers, lebontatlan növényi maradványoktól a stabil humuszig. A szerves anyag lebontását mikroorganizmusok végzik, ami a nitrogén és más hasznos tápelemek felszabadulásához vezet. Az egyes környezeti tényezők is befolyásolják a talaj-mikroorganizmusok tevékenységét. Ide tartozik a szén és az ásványi anyagok elérhetősége, a szaporodást meghatározó tényezők, a talajnedvesség, a hőmérséklet, ph-érték, a talaj mikrobióta összetétele, valamint a mikroorganizmusok közötti ökológiai kölcsönhatások. A talajban előforduló fémek vegyi formája függ a talaj tulajdonságaitól: ph, szervesanyag-mennyiség, redoxpotenciál, valamint talajtípus (KASHEM & SINGH, 2004; RIEUWERTS et al., 2006). A talajban jelenlévő magas nehézfém-koncentrációk a sejtmembránra és a sejt fehérjéire kifejtett hatásuk miatt gátolják a mikroorganizmusok szaporodását és anyagcseréjét, morfológiai tulajdonságait (BAYOUMI HAMUDA et al., 2001; LEE et al., 2002), amely révén átmenetileg változhat a talaj termőképessége is. Ismeretes azonban, hogy egyes nehézfémek kis mennyiségben elengedhetetlenül szükségesek a különböző talaj-mikroorganizmusok növekedéséhez. DOTTNER és munkatársai (1999) hosszú időn keresztül vizsgálták az élő gyökereknek a talaj szénanyagcseréjére gyakorolt hatását, a lebontás különböző szintjein. A lebontási folyamatban két fázis mutatkozott, amelyek eltérő hatást gyakoroltak a talajra és a növényzetre. A kezdeti gyors lebontási fázisban a talajban levő szén serkentette a mikrobiológiai aktivitást és a N-megkötést, így növelve a mikrobiális biomasszát. A második, lassú lebontási fázisban a lebomló növényi maradványok a talaj C-tartalmának csökkenését eredményezték. GOH és TUTUA (2004) említik, hogy a talajba szántott növényi maradványok lebomlási sebessége a mély rétegekben gyorsabb, a felsőkben viszont lassul a folyamat. A talajban lévő hidrolitikus enzimek aktivitása indikátorként szolgál a talaj termékenységének változására, ugyanis kapcsolatban áll a C-, N- és P- Postai cím: BAYOUMI HAMUDA HOSAM E. A. F., 1144 Budapest, Füredi út 9/B. VII hosameaf@yahoo.com

2 114 PALÁGYI et al. mineralizációval. A dehidrogenáz-aktivitás is szoros kapcsolatban van a talaj mikrobiális tevékenységével. A proteáz-aktivitás jelentős szerepet játszik a N- tartalmú szerves anyagok lebontásában, melynek során NH 4 képződik. Az ureáz viszont közvetlenül képes a N-tartalmú karbamid lebontására és NH 4 termelésére. A talaj összetett szerves-p és -C-tartalmú anyagainak lebontásában több enzim vesz részt: a sav és lúg foszfatázok a szerves P-tartalmú részek hidrolízisét foszfátokká, a β-glükozidáz pedig a glükóztartalmú részek hidrolízisét serkentik. XU és munkatársai (2006) szerint a növényi maradványok szerves anionjainak dekarboxilációja és a maradványok N-tartalmának ammonifikációja a talaj ph emelkedését okozza, míg a mineralizált N nitrifikációja ph-csökkenést eredményez. A növényi maradványoknak a talaj ph-értékére gyakorolt hatása attól függ, hogy e folyamat mennyi ideig tart a megadott feltételek mellett. VINTHER és munkatársai (2004) megállapították, hogy a N 2 -felvétel, a mikroba-biomassza és - aktivitás, valamint a talajlégzés fokozódik nagyobb mennyiségű növényi maradvány kijuttatásakor. KHORSANDI és NOURBAKHSH (2007) tanulmányozták a kukorica szármaradványának hatását a szervetlen N körforgására és a talaj enzimaktivitására különböző dózisú szerves trágyával kezelt talajokban. Azt találták, hogy a szerves anyaggal kezelt talaj szervetlen N-tartalma csökkent az első két hétben, míg nagy mennyiségű növénymaradvány esetében nőtt a talajban az ureáz, az aszpargináz, a glutamináz és a β-glükozidáz aránya. MAGID és KJAERGAARD (2004) kapcsolatot fedezett fel a szervesanyagtartalom, a kibocsátott CO 2 -mennyisége és a mineralizáció között, amely jelzi a mikrobiális aktivitás szoros összefüggését a talaj szervesanyag-tartalmával. A szennyvíziszapok összetétele nagyon változatos: esszenciális növényi tápanyagokat, a talaj termőképességét növelő szerves anyagokat, valamint a növények szempontjából hasznos mikroorganizmusokat is tartalmaznak. Külön értékelési szempontot jelenthet a rendszeres kihelyezések során a feldúsuló" nehézfémek miatt a talajmikrobák működőképességére kifejtett negatív hatás (SASTRE et al., 1996), amely miatt az EU 99/31/EEC direktíváját is állandóan újraértékelik. A talaj tápanyagforgalmát a fizikai kémiai paraméterek, valamint a növénytakaró és a mikrobiális tevékenység mellett a szabad, még inkább az akkumulált enzimfrakciók aktivitása is meghatározza. Az akkumulált enzimfrakció aktivitását akkor is megtartja, ha már a talaj mikrobiális tevékenysége megszűnt, illetve a növénymaradványok lebomlottak. Az akkumulált frakción belül az immobilizált enzimek kémiailag kötötten, védve vannak a denaturációval szemben, melyet modellkísérletben MÁTHÉ és munkatársai (1994) is kimutattak. Munkánk során megvizsgáltuk egyes iszapok talajjavító hatását, mértük a növényi növekedést, a talaj nedvességtartalmát és ph-értékét, továbbá megfigyeltük a szervesanyag-lebontás sebességét, a talaj biokémiai tulajdonságait, a talaj minőségi változásait és jellemeztük a talaj-mikroorganizmusok előfordulását. Vizsgáltuk továbbá, hogy mekkora és milyen szerepe lehet az eltelt időnek a fent említett tulajdonságok változásában.

3 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 115 Anyag és módszer Vizsgálatainkhoz kétféle, eltérő humusztartalmú talajt a Szegedi Gabonakutató Intézet üzemi területéről származó réti csernozjom talaj (RCST) (ABDORHIM et al., 2004), ill. a Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum Nyíregyházi Kutatóközpontjának üzemi területéről származó barna erdőtalajt (BET) használtunk (1. táblázat). E gyengén savanyú kémhatású humuszos homoktalaj (Lamellic Arenosol; WRB, 1998) csekély mésztartalmú és kis természetes vízkapacitással (ABDORHIM 1. táblázat A vizsgálatokban felhasznált talajok és szennyvíziszapok kémiai jellemzése (1) (2) Talajminták (3) Iszapok Paraméterek BET RCST NySzv HSzv ph(h 2 O) 5,92 6,12 6,9 7,99 a) Szárazanyag-tartalom, % na na 53 42,9 b) Szerves anyag, % na na 21,7 20,4 c) Humusztartalom, % 2,54 3,55 na na d) Összes-N, mg kg -1 na na NO 3 -N, mg kg na na NH 4 -N, mg kg -1 5,6 4,5 na na P 2 O 5, mg kg K 2 O, mg kg Megjegyzés: BET: barna erdőtalaj (Nyíregyháza); RCST: réti csernozjom talaj (Szeged); NySzv: nyíregyházi, HSzV: hódmezővásárhelyi szennyvíziszap; na: nincs adat et al., 2005) rendelkezik. A talajmintákat a szántóföldek felső rétegeiből (0 25 cm) gyűjtöttük. Az aerob úton digerált szennyvíziszap minták két különböző háztartási szennyvíztisztító állomásról származtak: Hódmezővásárhelyről (HSzv) és Nyíregyházáról (NySzv). Az iszapok alapjellemzőit ABDORHIM és munkatársai (2004, 2005) munkái írják le. A légszáraz talajt az iszappal alaposan összekevertük oly módon, hogy a kész keverék a következő tömegszázalékokban tartalmazzon iszapot: 0 (iszapmentes kontrolltalaj), 20, 40, 60, 80, valamint 100% (csak iszap, talaj nélkül). Felületén sterilizált (VINCENT, 1970, 1981) lucerna (Medicago sativa L.) magvakat (25 db) ültettünk a fentiek szerint előkészített 2 kg vizsgált talajt tartalmazó műanyag edényekbe. Hét napi csíráztatás után a fiatal növényeket 15 növény edényenkénti sűrűségűre ritkítottuk. A növények relatív száraz tömegét (NRSzT) 63 napig tartó nevelést követően (állandó kb. 60%-os talajnedvesség mellett) határoztuk meg (75 C hőmérsékleten, szárítószekrényben, tömegállandóságig szárítva). A talajok ph-értékeit (PÉREZ DE MORA et al., 2006) különböző szennyvíziszapdózisok mellett (63 nap inkubáció után) mértük. A kezeletlen és a kezelt talaj phértékét pedig 1:2,5 (talaj:1 M KCl) g/ml arányban vizsgáltuk 60 perces rázatás után.

4 116 PALÁGYI et al. A kezelt és kezeletlen minták nedvességtartalmát BRZEZINSKA és munkatársai (2006) módszerét módosítva (eredetileg 105 C helyett 28 C inkubációs hőmérsékletet alkalmazva, mely közelít a természetes körülményekhez) határoztuk meg (a minta tömegének változását mérve 48 órás, 28 C-on történő inkubáció után). A kiindulási talajnedvesség 60%-os volt. Talaj-mikroorganizmusok előfordulása: Táplemezes módszerrel meghatároztuk az aerob baktériumok, aerob spóraképző baktériumok, sugárgombák és gombák, cellulózbontók (HENDRICKS et al., 1995) és foszfátoldók (GOLDSTEIN, 1986) teljes csíraszámát a rizoszférában. A növényekről leválasztott gyökereket folyó csapvízben mostuk a rátapadó talajszemcsék eltávolításáért, melyet 0,85%-os NaCloldattal történő újabb mosás követett. A gyökerekből 1 g mennyiséget felaprítottunk, majd 9 ml steril fiziológiás sóoldatba helyeztük. A szuszpenzióból steril csapvízzel hígítási sort készítettünk. A rizoszférában előforduló összes mikrobaszámot, a spóraképzők, a sugárgombák és a mikroszkopikus gombák számát szelektív táplemezek felhasználásával határoztuk meg (SZEGI, 1979). Ennek során a mintákból 0,1 ml-jével szélesztettünk King-B, Nutrient, tripton-glükóz-élesztőkivonat, Martin, malátakivonat, Jensen, Küster-Williams, Trichoderma szelektív táptalajon, valamint Élesztőkivonat Mannitol agaros táptalajon. A mikroorganizmusokat 28 C-on inkubáltuk (a baktériumokat 48 órán keresztül, a sugárgombákat, fonalas gombákat és az élesztőket pedig 3 5 napig) a fent említett táptalajokon. Az izolált és szeparált mikrobatelepeket morfológiai sajátosságaik (szín, alak, megjelenés, telepméret) szerint osztályoztuk, figyelembe véve a telepek morfotípusát és spóraképzését. Minden morfotípusból kiválasztottunk egy reprezentatív telepet, melyet tovább tisztítottunk, majd azonosításnak vetettünk alá. A különböző genusokhoz tartozó tenyészthető aerob heterotróf baktériumizolátumokat a telepek és sejtek morfológiája, a Gram-festődés, spóra-festődés, oxidáz- és kataláz-reakciók, a glükóz oxidálása és fermentálása, valamint a mozgás és a pigmentáció alapján vizsgáltuk. A mikroorganizmusok meghatározását a rizoszférában NAUTIYAL és DION (1990) módszerének megfelelően a Pseudomonasok meghatározását pedig LLOYD-JONES és munkatársai (2005) módszerével végeztük. Az általunk meghatározott baktériumokat a BBL Crisystal TM módszer, valamint HOLT és munkatársai (1994) szerint ellenőriztük. A fonalas gombatörzseket pedig a makro- és mikromorfológiai sajátosságok szerint határoztuk meg DOMSCH és munkatársai (1980) tanulmányai alapján. A telepek sajátosságait (micélium stb.) a makromorfológiai meghatározás írja le, míg a mikromorfológiai jellemzőket a mikroszkopikus sajátosságok alapján azonosítottuk (BÁNHEGYI et al., 1985). Az élesztőket az API 20C of AUX biomerieux rendszer, valamint DEÁK (1998) módszerének segítségével határoztuk meg. VINCENT (1970, 1981) módszerével izoláltuk (gyökérgümőből) és meghatároztuk a szimbiotikus N 2 -kötő baktériumokat és a gümőképzés mértékét. Az enzimaktivitás: A modellkísérletek biológiai aktivitásának meghatározására a fluoreszcein-diacetát (FDA) (ZELLES et al., 1991) hidrolízisének spektrofotometriai mérését használtuk.

5 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 117 A dehidrogenáz-aktivitást GARCÍA és munkatársai (1997) módszere alapján mértük (az adatokat μg INTF g -1 száraz talaj dimenzióban fejeztük ki). A katalázaktivitás (μmol O 2 perc -1 g -1 száraz talaj) megállapítása a kálium-permanganátos oxigénfogyasztás révén történt, hidrogén-peroxid hozzáadást követően (TABATA- BAI & BREMNER, 1970). Az ureáz- és proteáz-aktivitás (μmol NH + 4 -N g -1 száraz talaj h -1 ) mérése NANNIPIERI és munkatársai (1980); a foszfatáz-aktivitás (μmol p- nitro-fenol (PNP) g -1 száraz talaj h -1 ) TABATABAI és BREMNER (1969); a β-glükozidáz-aktivitás (μmol p-nitrofenol g -1 száraz talaj h -1 ) meghatározása a MASCIAN- DARO és munkatársai (1994) által leírt módszerrel történt. Az aril-szulfatázaktivitást (μmol p-nitrofenol g -1 száraz talaj h -1 ) TABATABAI és BREMNER (1970) szerint határoztuk meg (a talaj PNP-szulfáttal való inkubációja után mértük a p- fenol abszorpcióját 400 nm-en). A CO 2 -kibocsátás meghatározása (talajlégzés): A CO 2 -kibocsátás méréséhez 0,5 kg szennyvíziszappal kezelt talajt töltöttünk 2 l-es üvegedényekbe és a talaj közepébe 50 ml 10 M NaOH-oldatot tartalmazó műanyag csövet helyeztünk a fejlődő CO 2 megkötésére, majd az edényeket szorosan lezártuk. A NaOH-oldatot 1 M HCl-oldattal titráltuk és kiszámítottuk a talaj légzése során felszabadult CO 2 térfogatát (WARDLE & PARKINSON, 1991; FERNANDES et al., 2005). A kísérletet véletlenszerű blokk elrendezésben, három párhuzamos vizsgálatban, három ismétléssel állítottuk be. Az eredményeket a relatív növénynövekedés (%) esetében a kezeletlen (0% iszaptartalom) kontrolltalajon termett növények növekedéséhez viszonyítottuk. A kezelések közötti statisztikailag igazolható eltérések kiszámításához egyszeres osztályozásra épülő varianciaanalízist használtunk. A szignifikáns eltérést P < 0,05 szinten számítottuk ki. Eredmények Vizsgálataink eredményei több mint 20%-os növekedést mutattak a megfigyelt paraméterekben (ph, nedvességtartalom), miután iszappal kezeltük a talajmintákat. Savanyú talajok esetében az iszappal kezelt mintáknál nőtt a ph-érték, valamint a nedvességtartalom is hosszabb ideig fennmaradt, mint a kontroll esetében (2. táblázat). Az iszapok talajhoz történő adagolása szignifikánsan növelte a növényi szárazanyag-tartalmat (3. táblázat) mindegyik minta esetében. A növények növekedése és fejlődése gyorsabb és egészségesebb volt, különösen a 60%-os szennyvíziszapot tartalmazó barna erdőtalaj esetében. A növények teljes biomassza tömege arányosan nőtt a talajhoz adagolt szennyvíziszap-dózis emelésével, azonban növekedést a kontroll- (100% iszap, illetve 100% kezeletlen talaj) esetében már nem tapasztaltuk.

6 118 PALÁGYI et al. 2. táblázat A talaj ph(kcl) értékének változása iszapkezelés után, ill. nedvességtartalmának alakulása 48 órás 28 C-on történő inkubálás után (60% kiindulási nedvességtartalom mellett) (1) (2) (3) Szennyvíziszap-kezelés (%) (4) (5) Iszap Talajtípus SzD 5% Átlag A. A talaj ph(kcl) értékek változása HSzv RCST 6,02 6,28 6,44* 6,57* 7,8* 0,415 6,622 BET 5,78 6,08 6,25 6,39* 7,8* 0,561 6,460 NySzv RCST 6,02 6,19 6,28* 6,41* 6,71* 0,212 6,322 BET 5,78 6,08* 6,16* 6,27* 6,71* 0,278 6,200 B. A talaj nedvességtartalmának változása HSzv RCST 12,3 14,5 22,4* 25,3* 36,2* 7,752 22,140 BET 9,4 10,3 19,7* 25,4* 36,2* 8,674 20,20 NySzv RCST 12,3 19,2 25,1* 33,2* 43,1* 9,635 26,580 BET 9,4 11,2 17,6 28,3* 43,1* 11,784 21,920 Megjegyzés: Iszap- és talajminták jelölése: lásd 1. táblázat. A *-gal jelölt értékek a kontrollhoz (0% szennyvíziszap-tartalom) viszonyított szignifikáns különbséget (P < 0,05) jelölik A növények növekedése és tápanyagszükséglete, a morfológiai jellemzők alapján, a vegetációs periódus alatt egyenletes volt. Kedvezőtlen tüneteket nem figyeltünk meg sem a kontrollnövényeken, sem az iszap-kezelt talajról származó növényeknél. Az összes növény morfológiai karaktere (levelek: alak, szín és méret) normális és egészséges volt. A hódmezővásárhelyi iszap és a réti csernozjom talaj keveréke esetében az iszapdózis növelésével (még a 100:0% iszap:talaj keveréknél is) szignifikánsan nőtt a lucerna relatív szárazanyag-tömege. A maximális lucerna szárazanyag-tömeget a 60:40% iszap:talaj keveréke mellett tapasztaltuk. A nyíregyházi iszappal kezelt barna erdőtalaj esetében nem figyeltünk meg jelentős statisztikai különbséget a lucerna relatív száraztömegében. Az eredmények szerint a lúgos kémhatású iszap alkalmazása növeli a savas talajok ph-ját, ami kedvez a növények növekedésének, valamint csökkenti vagy gátolja a nehézfémek káros hatását. A hódmezővásárhelyi iszap talaj savasságot semlegesítő képessége jobbnak bizonyult, mint a nyíregyházi iszapé. 3. táblázat Iszappal kezelt talajon termesztett lucerna relatív szárazanyag-tartalma (%) (1) (2) (3) Szennyvíziszap-kezelés (%) (4) (5) Iszap Talajtípus SzD 5% Átlag HSzv RCST * 303* 289* 78, ,800 BET * 339* 278* 79, ,000 NySzv RCST * 359* 288* 86, ,000 BET * 402* 276* 93, ,200 Megjegyzés: lásd 2. táblázat

7 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 119 A talajból felszabaduló CO 2 -mennyiség alapján meghatározható a mikrobiális aktivitás mértéke. Vizsgálataink során a talajlégzés értéke a kontrollhoz (0:100% iszap:talaj) képest szignifikánsan növekedett az iszapdózis emelésével. A 4. táblázat a mikroszervezetek anyagcseréje során felszabadult CO 2 -mennyiséget mutatja be a barna erdőtalajban. Az ilyen légzés mértéke értékes információkkal szolgálhat 4. táblázat Az iszapkezelés (%) hatása a talajlégzésre (CO 2 -kibocsátás, mg C 100 g -1 talajban) (1) (2) (3) Szennyvíziszap-kezelés (%) (4) (5) Iszap Talajtípus SzD 5% Átlag HSzv RCST 157,6 264,9 308,1* 546,2* 761,6* 133, ,680 BET 149,5 287,3 453,5* 639,1* 822,6* ,400 NySzv RCST 157,6 306,3 464,7* 556,4* 776,8* 203, ,360 BET 149,5 320,1 452,8* 581,4* 804,7* 147, ,700 Megjegyzés: lásd 2. táblázat a talajmikroszervezetek megnövekedett anyagcsere-aktivitásáról. Általánosan a nyíregyházi iszappal kezelt talajok CO 2 -kibocsátása nagyobbnak bizonyult a hódmezővásárhelyi iszappal kezelteknél. A legnagyobb mértékű CO 2 -kibocsátást a barna erdőtalaj tartamkísérlet talajában tapasztaltuk. A talaj ún. összes-enzimaktivitásának meghatározására a fluoreszcein-diacetát (FDA) hidrolízisének spektrofotometriai mérését használtuk, melynek eredményeit az 5. táblázat mutatja be. A legnagyobb FDA aktivitást a barna erdőtalajban regisztráltuk. Az iszap:talaj keverékkel előállított mintákban 40:60%-tól 0:100%-ig az FDA aktivitás minden kezelésnél pozitív szignifikanciát mutatott. Az eredmények bizonyítják, hogy az FDA hidrolízis során termelődött fluoreszcein mennyisége (spektrofotométeres mérés) egyenes arányban van a mikroba-szaporodás mértékével, valamint az FDA hidrolitikus aktivitása a talajlégzéssel is szoros korrelációt mutat. Ezek szerint a vizsgált modellkísérlet szervesanyagforgalmát a teljes mikrobiális aktivitás döntően befolyásolja és meghatározza. 5. táblázat A relatív FDA (g száraz talaj 100 ml -1 Na-foszfát (60 mm) puffer, ph 7,6) aktivitás mértéke iszappal kezelt talajokban (1) (2) (3) Szennyvíziszap-kezelés (%) (4) (5) Iszap Talajtípus SzD 5% Átlag HSzv RCST * 230* 265* 55, ,000 BET * 312* 399* 94, ,400 NySzv RCST * 385* 95, ,600 BET * 345* 468* 113, ,400 Megjegyzés: lásd 2. táblázat

8 120 PALÁGYI et al. A dehidrogenáz-aktivitás mérésének eredményei szintén ezt igazolják. Kísérleteinkben az iszap-kezelt talajok esetében mért enzimaktivitás kétszeresen felülmúlta a kontrollminták értékeit. Ugyancsak növekvő tendenciát tapasztaltunk az FDA aktivitást illetően, miután növeltük a talajhoz kevert iszap mennyiségét. Az iszapadagolás hatására kialakuló egyensúlyváltozások nemcsak a talaj mikrobapopulációjában, hanem a vizsgált talajenzimek aktivitásában, a talajlégzésben, valamint az FDA aktivitásban okoztak szignifikáns növekedést (ld. 6. és 7. táblázat). Az iszap jelenlétében a mikrobiális aktivitás és a populáció nagyságának mértéke érzékenyebben jelzi a talaj minőségi állapotát. A talaj dehidrogenáz-aktivitás a talajmikrobióta teljes oxidatív aktivitására utal, ezért jó indikátora lehet a mikrobiológiai aktivitás mértékének. Az iszapadagolás minden kezelés esetében növelte a dehidrogenáz-aktivitást, valamint a katalázakativitást (6. táblázat). A legnagyobb mértékű enzimaktivitást minden talajtípus esetében a 40:60% (iszap:talaj) iszapdózis jelenlétében tapasztaltuk. A nagyobb enzimaktivitás a megnőtt mikrobiális aktivitással magyarázható, amit az iszap magas tápanyag- és szervesanyag-tartalma idéz elő. A proteáz-aktivitás (6. táblázat) értéke 63 nap inkubációs idő elteltével jelentősen megnőtt. A növények jelentős növekedését és fejlődését az alkalmazott szennyvíziszap, illetve a gyökér-exudátumok idézték elő, melyek növelték a talaj/iszap keverékben jelenlévő nitrogén felvehetőségét, ami magyarázatot ad a proteázaktivitási értékek szignifikáns növekedésére is. Minél több szerves anyagot tartalmaz a kérdéses iszap, az enzim annál inkább ellenáll szerves anyaggal történő komplexképződés miatt a denaturációnak. A növény rizoszférájában a maximális proteáz-aktivitást a nyíregyházi iszappal és barna erdőtalaj 20:80%-os keverékével történt kezelés esetében tapasztaltuk. A proteáz-aktivitás értékei nem mutattak szignifikáns különbséget a két vizsgált iszap függvényében. A barna erdőtalajban nevelt lucernanövény rizoszférájában nagyobb enzimaktivitást tapasztaltunk, mint a réti csernozjom talaj esetében. A nyíregyházi iszappal kevert barna erdőtalajon nevelt lucerna rizoszférájában az enzimaktivitás értéke szintén nagyobb volt, mint a másik vizsgált talajban. A hódmezővásárhelyi iszappal kezelt, különböző talajtípusokban nevelt lucernanövény rizoszférájában az ureáz-aktivitás, valamint foszfatáz-aktivitás értékei a proteáz-aktivitáséhoz hasonlóan alakultak. A legnagyobb enzimaktivitást a 80:20%-os (iszap:talaj) keverék alkalmazásával beállított modellkísérletben tapasztaltuk. A két különböző iszappal kezelt, különböző talajtípusokban nevelt lucerna (6. táblázat) rizoszférájában a foszfatáz-aktivitás értékei a proteáz-, illetve az ureázaktivitás mérési eredményeihez hasonlóan alakultak. A lucernanövény esetében a legnagyobb enzimaktivitást a 80:20%-os (iszap:talaj) keverék alkalmazása során mértük. A β-glükozidáz-aktivitás a szerves anyag állapotára, illetve a benne lejátszódó folyamatokra utal. Ez az aktivitási érték a lucernával (6. táblázat) beállított kísérletek során a kontrolltalajokban volt a legalacsonyabb. Az alkalmazott iszapadagok hatására megnövekedő enzimaktivitást valószínűleg a nagy szervesanyag-tartalom és a szervesanyag-lebontásra való érzékenység okozta.

9 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása táblázat Enzimaktivitások változása a lucerna rizoszférájában iszappal (%) való kezelés után (1) (2) Szennyvíziszap-kezelés (%) (3) (4) Talajenzimek SzD 5% Átlag A. Hódmezővásárhelyi iszap réti csernozjom talaj a) Dehidrogenáz, μg INTF g -1 talaj * 227* 173* 48, ,800 b) Kataláz, μmol O 2 min -1 g -1 talaj 1,6 2,1 2,6* 3,2* 2,3* 0,818 2,360 c) Ureáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,3 1,6 2,0* 2,5* 2,1* 0,391 1,900 d) Proteáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,3 1,7 2,2* 2,8* 1,8* 0,463 1,9600 e) Foszfatáz. μmol PNP g -1 talaj h * 149* 63 31,847 91,600 f) β-glükozidáz, μmol PNP g -1 talaj h * 221* , ,400 g) Aril-szulfatáz (μmol PNP g -1 talaj h * 117* 133* 28,645 89,200 B. Hódmezővásárhelyi iszap barna erdőtalaj a) Dehidrogenáz, μg INTF g -1 talaj * 304* , ,600 b) Kataláz, μmol O 2 min -1 g -1 talaj 1,5 1,9 3,6* 4,3* 1,9 0,938 2,640 c) Ureáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,8 2,6 3,7* 4,4* 2,1 0,946 2,.920 d) Proteáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,9 2,7* 3,4* 3,9* 2,1 0,736 2,800 e) Foszfatáz. μmol PNP g -1 talaj h * 231* , ,600 f) β-glükozidáz, μmol PNP g -1 talaj h * 221* 287* , ,800 g) Aril-szulfatáz (μmol PNP g -1 talaj h * 157* 179* 45, ,800 C. Nyíregyházi iszap réti csernozjom talaj a) Dehidrogenáz, μg INTF g -1 talaj * 298* 201* 55, ,800 b) Kataláz, μmol O 2 min -1 g -1 talaj 1,6 2,4* 3,1* 4,1* 2,1 0,795 2,660 c) Ureáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 2,1 2,6 3,5* 4,2* 2,3 0,692 2,940 d) Proteáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,9 2,5 3,4* 3,8* 2,2 0,728 2,760 e) Foszfatáz. μmol PNP g -1 talaj h * 246* 174* 54, ,000 f) β-glükozidáz, μmol PNP g -1 talaj h * 244* 298* 215* 60, ,200 g) Aril-szulfatáz (μmol PNP g -1 talaj h * 147* 187* 41, ,800 D. Nyíregyházi iszap barna erdőtalaj a) Dehidrogenáz, μg INTF g -1 talaj * 261* 355* 254* 61, ,200 b) Kataláz, μmol O 2 min -1 g -1 talaj 1,7 3,3* 4,1* 5,2* 2,7* 0,933 3,400 c) Ureáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,9 2,8* 3,6* 4,7* 2,2* 0,804 3,040 d) Proteáz, μmol NH + 4-N g -1 talaj h -1 1,8 2,7* 3,7* 4,8* 2,1 0,816 3,020 e) Foszfatáz. μmol PNP g -1 talaj h * 267* 416* , ,800 f) β-glükozidáz, μmol PNP g -1 talaj h * 253* 475* 197* 82, ,400 g) Aril-szulfatáz (μmol PNP g -1 talaj h * 123* 144* 165* 30, ,400 Megjegyzés: lásd 2. táblázat A kísérlet során az iszap-kezelt talajokon nevelt növény pozitív hatással volt a β-glükozidáz enzim szintézisére. A legnagyobb értékeket nyilvánvalóan a szerves anyag lebomlása következtében az iszappal kezelt talajban mértük. A lucerna esetében a legnagyobb enzimaktivitás a 80:20%-os (iszap:talaj) keverék alkalmazása során jelentkezett. A különböző talajtípusokban nevelt, két külön-

10 122 PALÁGYI et al. böző iszappal kezelt lucernanövény (6. táblázat) rizoszférájában az aril-szulfatázaktivitás értékei a proteáz-, illetve az ureáz-aktivitás mérési eredményeihez hasonlóak. A lucerna esetében viszont a legnagyobb enzimaktivitást a 80:20%-os (iszap: talaj) keverék alkalmazása során mértük a növény rizoszférájában. 7. táblázat A mikrobiális populációk denzitása a lucerna rizoszférájában a talaj iszappal (%) való kezelése után (1) (2) Szennyvíziszap-kezelés (%) (3) (4) Mikrobiális csoport SzD 5% Átlag A. Hódmezővásárhelyi iszap réti csernozjom talaj a) Aerob baktérium csíraszám (10 6 ) * 331* 446* 90,02 261,60 b) Aerob spóraképző baktériumok (10 3 ) 6,1 9,7 14,9* 19,7* 24,7* 4,285 15,02 c) Sugárgombák (10 6 ) 1,5 2,6* 4,3* 4,4* 5,6* 1,044 3,68 d) Fonalas gombák (10 4 ) 6,4 8,4 9,7* 11,3* 13,6* 2,174 9,88 e) Élesztők (10 3 ) 1,3 1,7 2,1* 2,4* 2,7* 0,429 2,04 f) Cellulózbontók (10 6 ) 6,1 8,7 10,4* 13,5* 20,8* 3,277 11,90 g) Foszfátoldók (10 2 ) 6,8 8,5 11,5* 14,7* 20,2* 4,428 12,34 B. Hódmezővásárhelyi iszap barna erdőtalaj a) Aerob baktérium csíraszám (10 6 ) * 178* 233* 513* 57, ,40 b) Aerob spóraképző baktériumok (10 3 ) 7,1 12,7* 15,4 20,4* 32,3* 4,942 17,58 c) Sugárgombák (10 6 ) 1,8 2,9* 4,1* 5,4* 9,4* 1,031 4,72 d) Fonalas gombák (10 4 ) 2,9 3,7* 8,6* 10,8* 17,7* 0,737 8,74 e) Élesztők (10 3 ) 1,5 1,8 2,4* 2,8* 3,2* 0,401 2,34 f) Cellulózbontók (10 6 ) 6,7 10,8* 13,4* 16,4* 22,4* 3,295 13,94 g) Foszfátoldók (10 2 ) 5,9 5,4 12,7* 14,7* 21,8* 3,807 12,10 C. Nyíregyházi iszap réti csernozjom talaj a) Aerob baktérium csíraszám (10 6 ) * 164* 381* 43, ,80 b) Aerob spóraképző baktériumok (10 3 ) 4,2 6,7* 9,4* 13,2* 24,1* 2,287 11,52 c) Sugárgombák (10 6 ) 1,1 1,7 2,4* 3,2* 7,4* 0,734 3,16 d) Fonalas gombák (10 4 ) 5,6 9,5* 12,3* 15,4* 24,8* 3,146 13,52 e) Élesztők (10 3 ) 1,6 1,9 2,8* 3,2* 3,5* 0,673 2,60 f) Cellulózbontók (10 6 ) 5,9 10,7* 16,1* 19,3* 24,3* 3,664 15,26 g) Foszfátoldók (10 2 ) 7,7 11,6* 14,3* 16,8* 25,1* 3,805 15,10 D. Nyíregyházi iszap barna erdőtalaj a) Aerob baktérium csíraszám (10 6 ) * 233* 473* 58, ,8 b) Aerob spóraképző baktériumok (10 3 ) 5,9 8,9 12,5* 14,2* 22,6* 4,288 12,82 c) Sugárgombák (10 6 ) 1,6 2,9* 5,1* 9,6* 18,9* 1,013 7,62 d) Fonalas gombák (10 4 ) 3,8 5,4* 9,7* 13,7* 25,6* 1,157 11,64 e) Élesztők (10 3 ) 1,7 2,2* 3,1* 3,6* 3,9* 0,458 2,90 f) Cellulózbontók (10 6 ) 6,8 11,3* 15,1* 18,5* 24,9* 5,264 15,32 g) Foszfátoldók (10 2 ) 6,1 10,4* 13,7* 14,2* 21,1* 3,368 13,10 Megjegyzés: lásd 2. táblázat

11 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 123 A mikroba-populációk összetételét, az összes aerob heterotróf baktérium, az aerob spóraképző baktérium, a sugárgomba és gomba csíraszámát a lucerna rizoszférájában 63 napos növénynevelést követően határoztuk meg (7. táblázat). A különböző mikrobacsoportok populációja szignifikánsan nőtt a 20%-os iszap talajhoz történő adagolása esetén. Ez azt támasztja alá, hogy a megnövekedett mikrobapopulációk képesek az iszapban található nagy mennyiségű szerves anyagot és szenet is energiaforrásként hasznosítani. Következésképpen, az iszap serkentőleg hat a talaj általános mikrobiális aktivitására és néhány speciális mikrobacsoportra. Eredményeink alátámasztják, hogy az iszap okszerű alkalmazása a mezőgazdasági talajok esetében nem okoz környezetszennyezést és e hulladékokat a különböző talaj-mikroorganizmusok segítségével visszaforgathatjuk a növényi produkció növelésére. A lucernanövény talaj iszap modellkísérlet során 1254 baktériumtörzset izoláltunk. Megállapítható, hogy a baktériumpopulációk az iszappal kezelt talajok esetében a felhasznált iszap mennyiségének emelésével szignifikánsan növekedtek (7. táblázat). A baktérium csíraszám az iszap talaj növény rendszertől függően 4 14-szer nagyobb volt a kontrollhoz képest. A legnagyobb baktérium csíraszámot a nyíregyházi iszappal kevert barna erdőtalaj esetében tapasztaltuk. A leggyakoribb izolátumok a következő genusokhoz tartoztak: Achromobater, Acinetobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Azotobacter, Brevundimonas, Burkholderia, Cellulomonas, Chromobacterium, Chryseobacterium, Corynebacterium, Enterobacter, Escherichia, Flavobacterium, Klebsiella, Microbacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Sinorhizobium, Stenotrophomonas, Streptococcus, Serratia és Zooglea. Az aerob spóraképző baktériumok csíraszáma az iszap talaj növény modellkísérletben a kontrollhoz képest 3 7-szer nagyobb mennyiségű volt. A legnagyobb aerob spóraképző baktérium csíraszámot a hódmezővásárhelyi iszappal kevert réti csernozjom talajtípusból izoláltuk. Az iszapkezelések a kezeletlen talajokéhoz képest növelték a sugárgombák populációját. A sugárgombák csíraszáma a kontrollhoz képest az iszap talaj növény modellkísérletben 2 22 szer magasabb volt. A legnagyobb csíraszámot a nyíregyházi iszappal kevert barna erdőtalajban észleltük. A különböző iszap/talaj keverékekben domináns izolátumok a Streptomyces genushoz tartoztak. A gombapopulációk mindegyik iszap/talaj keverékben nagymértékben eltértek a kontrollhoz képest. A gombák csíraszáma az iszap talaj növény ökoszisztémától függően a kontrollhoz képest 2 13-szor volt nagyobb. A legnagyobb gomba csíraszámot a barna erdőtalaj/nyíregyházi iszap mintáknál figyeltük meg. A különböző iszap/talaj keverékekből összeállított modellkísérletben, több mint 350 reprezentatív gombatörzset izoláltunk. Ezek az izolátumok a következő genusokhoz tartoznak: Alternaria, Aspergillus, Cephalosporium, Cladosporium, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Penicillium, Rhizopus és Trichoderma. Emellett nagyon sok törzs tartozik a Saccharomyces genushoz, melyeket csak nyíregyházi iszappal kezelt talajokból izoláltunk. A fonalas gombák közül a legtöbb képviselő a

12 124 PALÁGYI et al. barna erdőtalajban volt kimutatható, főleg abban az esetben, amikor a talaj nyíregyházi iszappal volt kezelve. A bakteriális közösségek: Kísérleteinkben a Gram negatív baktériumok domináltak a lucerna rizoszférájában. A Gram-negatív és a Gram-pozitív baktériumok (8. táblázat) részaránya a barna erdőtalaj és a réti csernozjom talaj esetén a hódmezővásárhelyi, illetve nyíregyházi iszappal keverve rendre 3,102; 2,447; 3,195 és 4,274 volt. Ezek az adatok arra utalnak, hogy nincs statisztikai különbség a lucerna rizoszférájának baktérium közösségei között a nyíregyházi és hódmezővásárhelyi szennyvíziszappal kezelt barna erdőtalaj esetében, míg a másik talajban tapasztalható volt a szignifikáns eltérés. A nyíregyházi szennyvíziszappal kezelt talajoknál magasabb Gram-negatív baktérium csíraszámot kaptunk, mint a hódmezővásárhelyi iszap esetében. Biológiai N 2 -kötő képesség: A lucernának S. melilotival alkotott gümőképző potenciálja a hódmezővásárhelyi iszap 0:100%, 20:80% és 40:60% (iszap:talaj) keverékének a réti csernozjom talajhoz történő adagolása esetén volt a legjobb. A S. meliloti rizoszféra kolonizációja a nagy iszapdózissal kezelt talaj esetében erősen csökkent, ami minden esetben összefüggést mutatott a gümőképzéssel. A S. meliloti a rizoszférában található összes pálcika alakú baktériumok közösségének 11,3%-át jelentette. Amikor a barna erdőtalajhoz nyíregyházi iszapot adagoltunk 0:100%, 20:80% és 40:60% iszap:talaj arányban, a lucerna gyökerén bennszülött S. meliloti által képzett gümők jelentek meg. A S. meliloti jobban kolonizált a hódmezővásárhelyi, vagy a nyíregyházi iszappal kezelt barna erdőtalaj esetében, mint a másik talajtípusban. Ez azzal magyarázható, hogy a mikrobiális aktivitás egy talaj- 8. táblázat A rhizobaktérium populáció összetétele a lucerna rizoszférájában megnövekedett iszapkezelés, 63 napi üvegházi termesztés után (1) (2) Részarány (%) A rhizobaktérium populáció összetétele HSzv NySzv BET RCST BET RCST a) Gram negatív 75,62 70,99 76,16 81,04 b) Pálcika alakú 86,11 94,5 84,79 91,25 Fluorescent pseudomonads 31,86 34,4 33,71 37,83 S. meliloti 10,3 11,3 10,8 9,7 c) Gram pozitív 24,38 29,01 23,84 18,96 b) Pálcika alakú 79,94 83,3 77,68 83,4 Bacillus sp. 43,8 45,7 47,2 49,5 d) Aerob spóraképző baktériumok 88,7 91,3 87,6 93,4 e) Gram negatív/gram pozitív arány 3,102 2,447 3,195 4,274 Megjegyzés: HSzV: hódmezővásárhelyi, NySzv: nyíregyházi szennyvíziszap; BET: barna erdőtalaj; RCST: réti csernozjom talaj

13 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 125 ban az alkalmazott iszapban lévő szerves anyag mennyiségével arányosan növekszik. A szervesanyag-mennyiség növelése, valamint a szervetlen vagy szerves szenynyező anyagok mennyiségének párhuzamos növelése negatív hatással is lehet a talaj mikrobiótájára. A N 2 -kötő aktivitás tekintetében ez a legfőbb negatív hatás, ill. emiatt változik meg a rizomikrobiális populáció összetétele az iszappal kezelt talaj esetében. A legmagasabb értékeket 40%-os iszapot tartalmazó mintáknál kaptuk. Eredmények értékelése Cserépedény-kísérletünkben kétféle iszap növény talaj rendszerben való alkalmazási lehetőségeit modelleztük, mivel a szennyvíziszap nagy tápelemtartalma kedvezően járulhat hozzá a növények táplálásához. Azt tapasztaltuk, hogy a lucerna növekedési erélye mellett, annak egészségi állapota is jobb volt, mint a kontrollé. A növény tehát a közvetlen környezetből a szükséges és könnyen felvehető mikro-, illetve makrotápanyagokat hasznosította. Megfigyeléseink hasonlóak az ELEIWA és munkatársai (1996) szennyvíziszappal kezelt lóbabnövényekkel végzett kutatási, ill. ABDORHIM és munkatársai (2004, 2005) szennyvíziszappal kezelt tavaszi búza és bab kísérleti eredményeihez. A növényekre kifejtett káros hatásoknál a növényfiziológiai tulajdonságok mellett a toxikus elemek típusa (NÉMETH et al., 1993), a talajok fizikai kémiai állapota pl. ph-ja és/vagy szervesanyag-tartalma (ANTON et al, 2004) és a kihelyezési dózisok játszanak elsősorban szerepet. A talaj tápanyagforgalmát a fizikai, kémiai paraméterek, valamint a növénytakaró és a mikrobiális tevékenység mellett a szabad, még inkább az akkumulált enzimfrakciók aktivitása is meghatározza. PIERZYNSKI és munkatársai (1990) szerint a talajminőséget főleg a fizikai (szerkezet, vízmegtartó kapacitás stb.), kémiai (szerves és szervetlen anyagok koncentrációja) tulajdonságok határozzák meg, melyek erősen befolyásolhatják a termőképességet, a biológiai aktivitást, vagy más fontos talajtényezőt. Ehhez hasonló PAPPENDICK (1991) megközelítése is, aki a talajminőség jellemzésére javasolta a mikrobiális biomassza, a talajlégzés, a metabolikus hányados (talajlégzés/biomassza), N-mineralizáció, vegetációs takaró és a földigiliszták talajbani előfordulásának meghatározását. Vizsgálataink alátámasztják, hogy az iszapok talajjavító anyagként való alkalmazása egyaránt hatással van a talaj C- és N-dinamikájára. A talajba visszakerülő C-mennyiség korlátozása hatással van a mikroorganizmus-populációkra és az anyagok immobilizációjára, melyek közül a N-immobilizáció a legfontosabb a mikrobiológiai növekedés és aktivitás fenntartása szempontjából. Az iszapok mezőgazdasági hasznosítása során nagy mennyiségű hasznos szerves anyag és a növények által közvetlenül felhasználható tápanyag kerül a talajba (URI et al., 2005; SOLER ROVIRA et al., 1996). A talaj iszapból származó szervetlen N- és szervesanyag-tartalma a mikroorganizmusok tevékenységének köszönhető. Ezért annak mennyiségében (mikrobiológiai biomassza), vagy aktivitásában (C-CO 2 kibocsátás) történő bármely válto-

14 126 PALÁGYI et al. zás a talaj N-ellátottságának változását eredményezheti. Az iszapok a talaj szerves anyagának elsődleges kiindulási anyagai, melyeket mikroorganizmusok hasznosítanak növekedésükhöz és aktivitásukhoz. Mivel különböző körülmények között, különböző mikroorganizmusok dominálnak a talajban, az esetlegesen fellépő, elérhető C-forrás hiánya miatt, az iszap kijuttatása a mikrobiológiai populáció méretének növekedését okozza. A környezeti tényezők (hőmérséklet, nedvesség) is hatnak a mikrobiológiai aktivitásra, valamint az iszapok mineralizációjára. Az iszapok, és a velük való gazdálkodás kihat a szerves anyag minőségére, lebomlási sebességére, így az ehhez szükséges időre, valamint a felszabaduló tápanyag mennyiségére is. Eredményeink megerősítik GARCIA és munkatársai (1997) kijelentését, mely szerint a mikrobiálisés a dehidrogenáz-aktivitás közvetlen kapcsolatban áll egymással és függ a talajban élő mikroba-populációk metabolikus állapotától. CRECCHIO és munkatársai (2004) megfigyelték, hogy a kommunális eredetű hulladékkomposzt növekvő mértékű alkalmazásával nőtt a talaj szerves-c, N, dehidrogenáz-, β-glükozidáz-, ureáz-, nitrát reduktáz- és foszfatáz-aktivitása, azonban a talajban élő baktériumközösségek összetétele jelentősen nem változott. Esetünkben azonban az iszapadag növelésével nőtt a talajenzimek aktivitása és a mikrobiális populációk denzitása is. A vizsgált iszapok száraz- és szervesanyag-tartalma között nem, de a biokémiai tulajdonságai, és nehézfémtartalma között szignifikáns különbségek vannak, amely pl. a kezelt talajok ph-értékének az alakulására is jelentős hatást gyakorol. ABDORHIM és munkatársai (2004) szintén arról számoltak be, hogy a szennyvíziszap-kijuttatás következtében magemelkedett a dehidrogenáz, a kataláz, a proteáz, az ureáz, a β-glükozidáz és a foszfatáz enzimek aktivitása, amely az iszapok rövidtávú mezőgazdasági alkalmazásának a talajtermékenységre és a talajok fizikai kémiai biológiai tuljdonságaira gyakorolt kedvező hatására hívja fel a figyelmet. A talaj mikroorganizmusainak (gombák, baktériumok és sugárgombák) jelenléte és aktivitása a mezőgazdasági talajok termékenysége szempontjából alapvető jelentőséggel bír. A trágyázásnak a talajok termelékenységére kifejtett jótékony hatása régóta ismert. Az iszapkezelések általában a talaj szervesanyag-tartalmának növelése révén fokozzák a talajmikrobióta aktivitását (KATAI, 1999; SEAKER & SOPPER, 1988; PEREZ et al., 2006). Eredményeink összhangban vannak a fent említett munkákban közöltekkel, miszerint a talajhoz kevert iszap arányának növelésével a termékenység, és a mikrobiális populációk denzitása is megnő. Az iszapkihelyezéssel a szerves- és műtrágyázás részben helyettesíthető, valamint a talaj fizikai kémiai tulajdonságait is javító kezelés valósul meg. Ugyanakkor az élelmiszerbiztonság szempontjai miatt folyamatos állapot-ellenőrző monitoring módszerek alkalmazása javasolt. Vizsgálataink során bebizonyosodott, hogy: 1. a talaj mikrobiális összetétele függ a talaj C- és N-tartalmától, a talaj típusától, valamint a hozzájuk kevert iszapadag mértékétől; 2. a talajlégzés és a talajenzim- aktivitás is nő az iszap hozzáadásával; 3. a talaj iszappal való periodikus kezelése következtében kiegyensúlyozott állapot érhető el a növények számára is létfontosságú tápelemek körforgásában. Véleményünk szerint az iszapok ilyen nemű felhasználásának legcélszerűbb helye a mezőgazdaság, ahol a növények tápanyagigénye és a

15 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 127 talaj kapacitásának figyelembevételével (a környezeti kockázati tényezők pl. nitrátkimosódás stb.) alkalmaznák az iszapot. Fontosnak tartjuk a kutatás folytatását, hosszabb távú megfigyeléssel tanulmányozni a folyamatot más talajadottságok mellett is. Összefoglalás A szennyvíziszappal kezelt talajok minőségének meghatározásához elengedhetetlen a biológiai mutatók jellemzése. Jelen tanulmány célja az volt, hogy modellkísérlet segítségével megvizsgáljuk a talajokhoz (barna erdőtalaj és réti csernozjom) különböző arányban (0, 20, 40, 60 és 100% iszap:talaj) hozzáadott szennyvíziszap hatását a talaj ph-értékére, nedvességtartalmára és légzésére, valamint termőképességére (növényi szárazanyag-tartalom), enzimatikus tulajdonságaira és az ott élő mikrobiális közösségekre. Modellkísérletben, eltérő arányú iszap/talaj keveréken termesztettünk lucernát 63 napon keresztül. Mértük a relatív növényi szárazanyag-tartalmat, valamint a talaj ph-értékének és nedvességtartalmának a változását. Megvizsgáltuk továbbá a rizoszféra mikrobiális összetételét (aerob heterotróf baktériumok, aerob heterotróf spórások, cellulózbontók és foszfátoldók, fuorescens Pseudomonasok, Sinorhizobium meliloti, aktinomicéták, fonalas gombák, valamint élesztők csíraszámát) és a különböző enzimek (FDA, dehidrogenáz, kataláz, ureáz, proteáz, foszfatáz, β- glükozidáz és aril-szulfatáz) aktivitását. Ugyancsak meghatároztuk a kibocsátott CO 2 alapján a talajlégzés mértékét. Eredményeink azt mutatják, hogy a szennyvíziszap hozzáadásával a talaj hoszszabb ideig megőrizte nedvességtartalmát, mint a kontroll (100% talaj/0% iszap), valamint emelkedett a talaj ph-értéke is. A növények egészséges fejlődésén és növekedésén kívül, a legnagyobb növényi szárazanyag-tömeget is a nagy szennyvíziszap tartalmú minták (60 100% iszap) esetében mértük. A minták szennyvíziszap- koncentrációjának emelésével jelentősen nőtt a tenyészthető mikrobiális populációk sűrűsége is a lucerna rizoszférájában. A leggyakrabban előforduló baktériumok a következő genusokhoz tartoztak: Acinetobacter, Azotobacter, Bacillus, Brevundimonas, Cellulomonas, Chromobacterium, Corynebacterium, Enterobacter, Escherichia, Flavobacterium, Klebsiella, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Sinorhizobium, Serratia, Stenotrophomonas, Streptococcus, Streptomyces és Zooglea. A legmagasabb fonalasgomba-populációkat a barna erdőtalajban mértük, mindkét (hódmezővásárhelyi és nyíregyházi) szennyvíziszap jelenlétében. A leggyakoribb izolátumok az Altenaria, Aspergillus, Cephalosporium, Cladosporium, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Penicillium, Rhizopus és Trichoderma genusok képviselői voltak. Azon minták esetében, ahol nyíregyházi szennyvíziszapot alkalmaztunk, magas Saccharomyces-populáció sűrűséget tapasztaltunk. Összefoglalásképpen, a talajok szennyvíziszappal történő kezelése serkenti a növényi növekedést, javítja a rizoszféra biokémiai és mikrobiális tulajdonságait, segít megőrizni a talaj nedvességtartalmát, valamint emeli a talaj ph-értékét, mely

16 128 PALÁGYI et al. ugyancsak kedvező a növények növekedése szempontjából. A talaj termékenységének fokozására a szerzők 40 60%-os szennyvíziszap kezelést javasolnak. Kulcsszavak: monitorozás, szennyvíziszapok, növényi növekedés, rizoszféra Irodalom ABDORHIM, H. et al., Szennyvíziszap adagok hatása a növény (Triticum vulgare L.) talaj rendszer néhány mikrobiológiai és biokémiai tulajdonságára. Agrokémia és Talajtan ABDORHIM, H. et al., Szennyvíziszap-kezelés hatása egy étkezési szárazbabfajta (Phaseolus vulgaris L.) növekedésére és rizoszférájának mikrobiális változására. Agrokémia és Talajtan ANTON, A., MÁTHÉ, P. & FÜLEKY, GY., The effect of phosphorus fertilizer on the phosphomonoesterase activity of Capsicum annuum L. rhizosphere. Acta Microbiol. Immunol. Hung BAYOUMI HAMUDA, H. E. A. F. et al., Ecotoxicological effects of Cd 2+, Co 2+ and Cu 2+ ions on symbiotic relationship between Sinorhizobium meliloti and Medicago sativa L. Sci. Bull. Uzhgorod Nat. University, Ukraine. Biology Series BÁNHEGYI J. et al., Magyarország mikroszkopikus gombáinak határozókönyve. I. III. Akadémiai Kiadó. Budapest. BRZEZINSKA, M. et al., Variation of enzyme activities, CO 2 evolution and redox potential in an Eutric Histosol irrigated with wastewater and tap water. Biol. Fertil. Soils CRECCHIO, C. et al., Effects of municipal solid waste compost amendments on soil enzyme activities and bacterial genetic diversity. Soil Biol. Biochem DEÁK T., Élesztőgombák a természetben és az iparban. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó. Budapest. DOMSCH, K. H., GAMES, W. & TRAUTE-HEIDI, A., Compendium of soil fungi. Academic Press. London San Francisco. DOTTNER, P., PANSU, M. & SALLIH, Z., Modelling the effect of active root on soil organic matter turnover. Plant and Soil EC, Council directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste. Official J. European Community L. 182/1. 16/7/1999. ELEIWA, M. E. et al., Influence of two sewage sludge sources on plant growth and nutrient uptake. Pakist. J. Sci. Indust. Res FERNANDES, S. A. P. et al., Effect of sewage sludge on microbial biomass, basal respiration, metabolic quotient and soil enzymatic activity. Appl. Soil Ecol GARCÍA, C., HERNANDDEZ, M. T. & COSTA, F., Potential use of dehydrogenase as an index of microbial activity in degraded soils. Commun. Soil Sci. Plant Anal

17 Szennyvíziszappal kezelt M. sativa néhány tulajdonságának monitorozása 129 GOH KHAN, M. & TUTUA SHANE, S., Effect of organic and plant residues quality and orchard mangement practices on decomposition rates of residues. Commun. Soil Sci. Plant Anal GOLDSTEIN, A. H., Bacterial solubilization of mineral phosphates: historical perspective and future prospects. Am. J. Altern. Agric HENDRICKS, C. W., DOYLE, J. D. & HUGLEY, B., A new solid medium for enumerating cellulose-utilizing bacteria in soil. Appl. Environ. Microbiol HOLT, J. G. et al., Aerobic chemolithotrophic bacteria and associated organisms. In: Bergey s Manual of Determinative Bacteriology. 9 th ed. (Eds.: MURRAY, R. G. E. et al.) Williams & Wilkins. Baltimore, USA. KASHEM, M. A. & SINGH, B. R., Transformation in solid phase species of metals as affected by flooding and organic matter additions in contaminated soils. Commun. Soil Sci. Plant Anal KÁTAI J., Talajmikrobiologiai jellemzők változása trágyázási tartamkísérletben. Agrokémia és Talajtan KHORSANDI, N. & NOURBAKHSH, F., Effect of amendment of manure and corn residues on soil N mineralization and enzyme activity. Agron. Sustain. Dev LEE, I. S. et al., Heavy metal concentrations and enzyme activities in soil from a contaminated Korean shooting range. J. Biosci. Bioeng LLOYD-JONES, G., LAURIE, A. D. & TIZZARD, A. C., Quantification of Pseudomonas population in New Zealand soils by fluorogenic PCR assay and culturing techniques. J. Microbiol. Meth MAGID, J. & KJAERGAARD, C., Recovering decomposing plant residues from particulate soil organic matter fraction: size versus density separation. Biol. Soil Fertil. Soil MASCIANDARO, G., CECCANTI, B. & GARACÍA, C., Anaerobic digestion of straw and piggery wastewater. II. Optimalization of the process. Agrochimica MÁTHÉ, P., FÜLEKY, GY. & ANTON, A., Effect of carbon and phosphorus content on the phosphomonoesterase activity in soil. Acta Biol. Hung NANNIPIERI, P. et al., Extraction of phosphatase, urease, protease, organic carbon and nitrogen from soil. Soil Sci. Soc. Am. J NAUTIYAL, C. S. & DION, P., Characterization of opine-utilizing microflora associated with samples of soil and plants. Appl. Environ. Microbiol NÉMETH, T. et al., Fate and plant uptake of some heavy metals in soil plant systems studied in soil monoliths. Agrokémia és Talajtan PAPPENDICK, R. I., Assessment and monitoring soil quality. Rep. Int. Conf., Washington St. Univ., Pullman, WA. PEREZ DE MORA, A. et al., Microbial community structure and function in a soil contaminated by heavy metals: effects of plant growth and different amendments. Soil Biol. Biochem PIERZYNSKI, G. M., SIMS, J. T. & VANCE, G. F., Soils and Environmental Quality. CRC Press, Inc.

18 130 PALÁGYI et al. RIEUWERTS, J. S. et al., The influence of soil characteristics on the extractability of Cd, Pb and Zn in upland and moorland soils. Sci. Total Environ SASTRE, I., VICENTE, M. A. & LOBO, M. C., Influence of the application of sewage sludges on soil microbial activity. Bioresource Technol SEAKER, E. M. & SOPPER, W. E., Municipal sludge for minespoil reclamation. I. Effects on microbial populations and activity. J. Environ. Qual SOLER ROVIRA, P. et al., Agricultural use of sewage sludge and its regulation. Fertilizer Res SZEGI J., Talajmikrobiológiai vizsgálati módszerek. Mezőgazd. Kiadó. Budapest. TABATABAI, M. A. & BREMNER, J. M., Factors affecting soil aryl-sulphate activity. Soil Sci. Soc. Amer. Proc TABATABAI, M. A. & BREMNER, J. M., Use of p-nitrophenil phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem URI ZS. et al., Különböző módon előkezelt települési szennyvíziszapok hatása a talaj mikroorganizmusaira és enzimaktivitására. Agrokémia és Talajtan VINCENT, J. M., Manual of techniques for the study of root nodule bacteria. IBP Handbook. Blackwell Scientific Publications. Oxford. VINCENT, J. M., The Prokaryotes. In: A Handbook on Habitats, Isolation and Identification of Bacteria (Eds: SYARS, M. P. et al.) Springer Verlag. Berlin. VINTHER, F. P., HANSEN, E. M. & OLESEN, J. E., Effects of plant residues on crop performance, N mineralisation and microbial activity including field CO 2 and N 2 O fluxes in unfertilised crop rotations. Nutrient Cycl. Agroecosyst WARDLE, D. A. & PARKINSON, D., Analysis of co-occurrence in a fungal community. Mycol. Res ZELLES, L. et al., Microbial activity measured in soils stored under different temperatures and humidity conditions. Soil Biol. Biochem XU, J. M., TANG, C. & CHEN, Z. L., The role of plant residues in ph change of acid soils differing in initial ph. Soil Biol. Biochem Érkezett: március 2.