Szennyvíziszap-adagok hatása a növény (Triticum vulgare L.) talaj rendszer néhány mikrobiológiai és biokémiai tulajdonságára

AGROKÉMIA ÉS TALAJTAN 53 (2004) 3 4 355 366 Szennyvíziszap-adagok hatása a növény (Triticum vulgare L.) talaj rendszer néhány mikrobiológiai és biokémiai tulajdonságára 1 H. ABDORHIM, 1 A. A. KHALIF, 1 HOSAM E. A. F. BAYOUMI, 2 VILLÁNYI ILONA, 1 HELTAI GYÖRGY és 1 KECSKÉS MIHÁLY 1 Szent István Egyetem, Környezettudományi Doktori Iskola, Gödöllő Budapest és 2 Rhizobiológiai Kutatórészleg, MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Budapest A kommunális szennyvíziszapok talaj növény rendszerben történő újrahasznosítását széles körben az elhelyezés egy ígéretes módszerének ismerik el (EC, 1999). A szennyvíziszapok esszenciális növényi tápanyagokat, a talaj termőképességét növelő szerves anyagokat, valamint a növények szempontjából hasznos mikroorganizmusokat is tartalmaznak. Az iszapterhelési szinteket ezért rendszerint az iszap N-tartalma alapján számítják ki, és megvizsgálják a mezőgazdasági felhasználhatóság értékelése céljából a fontosabb kémiai jellemzőket is (BERNAL et al., 1998). Az összetétel nagyon változatos. ZHANG és munkatársai (2002) vizsgálatai szerint például japán szennyvíziszapokban a foszfor 10 és 29 g kg -1, a kálium pedig 14 és 63 g kg -1 koncentrációértékek között változott. Ez a tény szükségessé teszi a növény talaj rendszerekre kifejlesztett hatások pontosabb, körültekintőbb vizsgálatát. Külön értékelési szempontot jelenthet a rendszeres kihelyezésnek a feldúsuló nehézfémek miatt a talajmikrobák működőképességére kifejtett negatív hatása (BIRÓ, 1999; SASTRE et al., 1996), ami miatt az EU 86/278/EEC direktívája is állandó újraértékelés alatt van. Napjainkban az emberi egészségnek a potenciális humán-patogének miatti veszélyeztetettsége (DUMONTET et al., 1999), a kihelyezésnél a növénytermesztés szempontjából hasznos mikrobákkal való felülkezelési lehetőségek (KÖDÖBÖCZ et al., 2003), vagy a nehézfémeknek a talaj növény állat ember táplálékláncban való akkumulációja is figyelembe veendő szempontok (KÁDÁR, 1995). A biztonságos kihelyezés érdekében a fentiek miatt sürgető az olyan alternatív technológiák kifejlesztése, amelynek eredményeképpen mikrobiológiai szempontból stabilizálódott, patogénmentes, a szerves anyagok megfelelő degradáltsági fokával jellemzett, a vonatkozó határértékek alatti felvehető nehézfémet tartalmazó iszapok kerüljenek felhasználásra. BENITEZ és munkatársai Postai cím: HOSAM E. H. T. BAYOUMI, Szent István Egyetem Környezettudományi Doktori Iskola, 1111 Budapest, Budafoki út 59. E-mail: kecskes@mpv.huninet.hu

356 A B D O R H I M e t a l. (2001) denaturált, anaerob körülmények között digerált, komposztált biológiai anyagok hatását vizsgálva megállapították, hogy azok csökkentették a talajkultúrákban nevelt búza szárazanyag-tartalmát a réz és cink fitotoxikussága miatt. A növényekre kifejtett káros hatásoknál a növényfiziológiai tulajdonságok (CSATHÓ, 1994; KERESZTÚRI et al., 2003) mellett a toxikus elemek típusa (NÉMETH et al., 1993), a talajok fizikai kémiai állapota (pl. ph-ja és/vagy szervesanyag-tartalma) (LEHOCZKY et al., 1997) és a kihelyezési dózisok játszanak elsősorban szerepet. A nehézfémek értékelésénél a talaj- és rizobiológiai tulajdonságok kedvezőtlen megváltozása is ismertté vált (BIRÓ, 2004), amelynek eredménye a fitoremediációs növényoltásos technikák robbanásszerű elterjedése (VIVAS et al., 2004). Kísérleteinkben a tavaszi búza növény talaj rendszerben a növénytáplálás szempontjából optimális alkalmazási szennyvíziszap-koncentráció keresése mellett a növényi gyökérrendszer működőképességében bekövetkezett változásokat kísértük figyelemmel mikrobiológiai és biokémiai állapotjelzők segítségével. Jelen tanulmányban a növényi biomassza arányok számításával párhuzamosan a mikrobiota kitenyészthető csoportjainak előfordulását, valamint az összes mikrobiológiai aktivitások enzimológiai jellemzését mutatjuk be a fokozatosan növekvő kommunális szennyvíziszap-adagok hatására. Anyag és módszer Talaj és szennyvíziszap. A kísérletekben használt, a szegedi Gabonakutató Intézet üzemi területéről származó réti csernozjom talaj fontosabb összetevői: összes-só-: 0,1%, CaCO 3 -: 4,0%, humusz-: 3,55%; NO 3 -N- 39,0, Zn-: 1,1, Cu- 2,4, ill. Mn-tartalom 61,0 mg kg -1 szárazanyag. Az aerob úton digerált szennyvíziszap Hódmezővásárhelyről, háztartási szennyvizet tisztító szennyvíztelepről került begyűjtésre. A szennyvíziszap öszszetétele (mg kg -1 szárazanyag): oldható szerves anyag: 17860; Ag: 1,31; As: 35,6; B: 49,7; Ca: 45610; Cd: 4,17; Co: 20,35; Cr: 37,03; Cu: 182,3; Fe: 13610; Hg: 4,16; K: 2908; Mg: 11860; Mn: 351,2; Mo: 49,33; összes-n: 43311; Na: 1441; Ni: 56,3; összes-p: 20104; Pb: 540,7 >; Se: <0,5 és Zn: 1068. Az iszap ph(h 2 O) értéke 7,99 volt. A légszáraz talajt a szennyvíziszappal alaposan összekevertük oly módon, hogy a kész keverék rendre a következő tömegszázalékokban tartalmazzon szennyvíziszapot: 0 (iszapmentes kontrolltalaj), 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, valamint 100% (csak szennyvíziszap, talaj nélkül). A növénynövekedésre gyakorolt hatás vizsgálata. 10 db felületén sterilizált tavaszi búza (Triticum vulgare L.) magot ültettünk a fentiek szerint előkészített 2 kg-os műanyag edényekbe. Hét napig történő csíráztatás után a fiatal növényeket 5 növény/edény sűrűségűre ritkítottuk. A növények relatív száraz töme-

Szennyvíziszap-adagok hatása növény talaj rendszer néhány tulajdonságára 357 gét (NRSzT) és szár/gyökér (Sz/Gy) arányukat 50 napig tartó nevelést követően határoztuk meg (75 C hőmérsékleten, szárítószekrényben, tömegállandóságig szárítva). Talaj-mikroorganizmusok előfordulása. A növényekről leválasztott gyökereket folyó csapvízben mostuk a rátapadó talajszemcsék eltávolítása érdekében, melyet 0,85% sótartalmú vízzel történő újabb mosás követett. A gyökerekből 1 g mennyiséget felaprítottunk, majd 10 ml fiziológiás vízzel maceráltunk. 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 ANGERER és munkatársai (1998) módszere szerint. Ennek során a mintákból 0,1 0,1 ml-eket szélesztettünk King-B, Pseudosel, Nutrient, tripton-glükózélesztőkivonat, Martin, malátakivonat, Jensen, valamint Küster-Williams agaros táptalajokra. A különböző táptalajokon történt tenyésztés során Pseudomonas, Bacillus faj-reprezentánsokat, illetve spóraképző baktériumokat, mikroszkopikus gombákat (pl. élesztők, Trichoderma sp.), valamint sugárgombákat is izoláltunk. Az agarlemezeket a mikrobák típusának megfelelően 28, 30, ill. 37 C-on inkubáltuk 2 7 napig. Az izolátumok meghatározása érdekében Gramfestést és különböző biokémiai teszteket hajtottunk végre, valamint felvettük a sejtmorfológiai jellemzőket a NAUTIYAL és DION (1990) által leírtak szerint. Az enzimaktivitások alakulása. A dehidrogenáz-aktivitást GARCÍA és munkatársai (1993) módszere alapján mértük (az adatokat μg INTF g -1 száraz talaj dimenzióban fejeztük ki). A katalázaktivitás megállapítása a kálium-permanganátos oxigénfogyasztás révén történt, hidrogén-peroxid (H 2 O 2 ) hozzáadást követően (TABATABAI & BREMNER, 1970) (μmol O 2 perc -1 g -1 száraz talaj). Az ureáz- és proteázaktivitás mérése NANNIPIERI és munkatársai (1980) (μmol NH + 4-N g -1 száraz talaj h -1 ); a foszfatázaktivitás TABATABAI és BREMNER (1969) (μmol P-nitrofenol (PNP) g -1 száraz talaj h -1 ); a β-glükozidáz-aktivitás meghatározása a MASCIANDARO és munkatársai (1994) (μmol P-nitrofenol (PNP) g -1 száraz talaj h -1 ) által leírt módszerrel történt. Statisztikai analízis. A kísérletet teljes véletlen blokk elrendezésben, három párhuzamos vizsgálatban, három ismétléssel állítottuk be. Az eredményeket a relatív növénynövekedés (%) esetében a kezeletlen kontroll százalékában fejeztük ki. A kezelések közötti statisztikailag igazolható eltérések kiszámításához egyszeres osztályozásra épülő varianciaanalízist (ANOVA) használtunk. A szignifikáns differenciát P < 0,05 szinten számítottuk ki.

358 A B D O R H I M e t a l. Eredmények A szennyvíziszap-adagok hatása a növénynövekedésre Az 1. ábra a növekvő szennyvíziszap-adagokkal kezelt talajokban nevelt búzanövények relatív száraz tömegeit (NRSzT) mutatja be. A legmagasabb értéket a 70:30 iszap:talaj aránynál kaptuk, de szignifikánsan nagyobb növénytömeg jelentkezett a 40, 50, 60 és 80%-os iszapmennyiségek alkalmazásával is. Az optimális mennyiségnél ily módon a növénytömeg akár duplájára is növelhető. 180 160 SzD (P < 0.05) = 18.76 140 120 NRSzT (%) 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Az iszap-talaj keverék aránya (%) 1. ábra A szennyvíziszappal különböző arányban kezelt réti talajban 50 napon keresztül nevelt búzanövények relatív száraz tömegének (NRSzT) alakulása Az iszapmennyiségeknek a szár:gyökér (Sz/Gy) arányra gyakorolt hatása 10 és 60% közötti iszapadagok esetén nem mutatott nagy eltéréseket. A maximális arányt ebben az esetben is az iszappal 70%-ban kezelt talajnál kaptuk (2. ábra). Az ilyen jelentős mennyiségű szervesanyag-bevitellel a tavaszi búza növények hajtástömege másfélszerese lett a tenyészedényekben mért gyökértömegeknek. A 10 60% és 80 100% értékek között a búza relatív száraz tömegében szignifikáns különbség nem adódott. A mikrobiális tulajdonságok alakulása Laboratóriumi körülmények között a növekvő szennyvíziszap-adagoknak a talajok mikrobiota összetételére gyakorolt hatásait is tanulmányoztuk. A tavaszi búza gyökérrendszerében a leggyakoribb gombaképviselők az egysejtű élesztők

Szennyvíziszap-adagok hatása növény talaj rendszer néhány tulajdonságára 359 2,5 2 Sz/Gy arány értéke 1,5 1 0,5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Az iszap-talaj keverék aránya (%) 2. ábra A szennyvíziszappal különböző arányban kezelt réti talajban 50 napon keresztül nevelt búzanövények szár/gyökér (Sz/Gy) arányának alakulása (elsősorban Saccharomyces sp.) voltak az összes kezelésnél, számuk az iszapadagok emelésével növekedett a talajban. Leggyakoribb makroszkopikus gombáknak az Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Fusarium, Mucor, Penicillium, Rhizopus és Trichoderma nemzetség képviselői bizonyultak az iszapadagokkal növekvő mértékben. A sugárgombákat a Streptomycetes rend tagjai képviselték. Az 1. táblázatban szereplő eredmények a teljes mikrobiológiai összetételből a spóraképző baktériumok, sugárgombák és gombák számát mutatják a tavaszi búza rizoszférájában. A mikrobiota tömege P < 0,05 szinten szignifikáns mértékben megnőtt, ha a rizoszféra talaja 50% és 100% közötti szennyvíziszapadagokat tartalmazott. Az iszapmennyiségek növelésével a mikrobaszám is párhuzamosan gyarapodott. A szennyvíziszapok rövid idejű alkalmazásánál ennek megfelelően elsősorban a talaj növény rendszerekben a javuló tápelemfelvétel kedvező hatásai érvényesülnek. A tavaszi búza gyökérrégiójában előforduló rhizobaktériumok százalékos arányait vizsgálva megállapíthatjuk, hogy a Gram-negatív baktériumok között (69,7%) a pálcika alakúak aránya 87,2%, a fluoreszcens pszeudomonaszoké pedig 19,4%-osnak adódott; a Gram-pozitív (30,3%) baktériumok között a Bacillus sp. spóraképző baktériumok bizonyultak a leggyakoribbnak (96,7%). Ezeket mindegyik iszappal kezelt talajból sikerült izolálnunk. A rizoszférában a Gram-negatív és Gram-pozitív baktériumok aránya 2,3-nek adódott.

360 A B D O R H I M e t a l. 1. táblázat A szennyvíziszappal különböző arányban kezelt réti talajban 50 napon keresztül nevelt tavaszi búza rizoszférájában előforduló főbb mikrobaképviselők biomasszájának alakulása (1) (2) Átlagérték/g talaj (3) Baktériumok ( 10 6 ) Kezelés (iszapmennyiség, %) (4) Spóraképző baktériumok ( 10 3 ) (5) Sugárgombák ( 10 3 ) (6) Gombák ( 10 4 ) 0 71 8,4 1,2 3,4 10 108 12,8 1,7 3,7 20 144 17,6 2,2 3,9 30 160 28,5* 2,8* 5,1 40 216* 28,6* 3,4* 6,2 50 225* 30,3* 4,1* 8,5* 60 401* 34,7* 4,4* 9,3* 70 427* 35,2* 4,7* 12,1* 80 463* 37,9* 5,2* 13,3* 90 514* 46,4* 5,3* 16,3* 100 632* 57,3* 5,6* 16,8* a) SzD 5% 125,6 9,5 1,0 3,3 Megjegyzés: A *-gal jelölt értékek a kontrollhoz viszonyított szignifikáns különbséget (P < 0,05) jelölik 2. táblázat A főbb enzimek aktivitása a szennyvíziszap-adagokkal kezelt réti talajban nevelt tavaszi búza rizoszférájában (1) Kezelés (iszapmennyiség, %) (2) Dehidrogenáz- (3) Ka- taláz- (4) Pro- teáz- (5) U- reáz- aktivitás (g -1 talaj) μg INTF μmol O 2 + μmol NH 4 (6) Fosz- fatáz- μmol PNP (7) β- glükozidáz 0 132 1,7 1,9 1,8 77 126 10 151 2,1 2,2 2,3* 93 147 20 178* 2,5* 2,6* 2,5* 119 172 30 193* 2,9* 3,1* 2,8* 141* 197* 40 201* 3,3* 3,6* 3,2* 167* 223* 50 237* 3,6* 3,8* 3,4* 182* 241* 60 251* 4,1* 4,3* 3,8* 216* 177* 70 282* 4,4* 4,6* 4,2* 255* 331* 80 314* 3,5* 3,7* 3,6* 314* 372* 90 217* 2,8* 2,8* 2,7* 247* 281* 100 148 2,2 2,5* 2,1 118 173 a) SzD 5% 38,49 0,57 0,58 0,5 58,46 51,96 Megjegyzés: A *-gal jelölt értékek a kontrollhoz viszonyított szignifikáns különbséget (P < 0,05) jelölik

Szennyvíziszap-adagok hatása növény talaj rendszer néhány tulajdonságára 361 A különböző enzimek aktivitásának alakulása A 2. táblázat az általunk vizsgált enzimaktivitások értékeit mutatja be. A mikrobaszámokhoz hasonló tendencia szerint az enzimaktivitások általában az iszapadagok növelésével párhuzamosan fokozódtak. Eredményeink szerint 30% és 90% közötti iszapadagolás esetében a kontrollhoz (0% iszap) viszonyított értékek egységesen szignifikánsnak bizonyultak P < 0,05 szinten. Néhány esetben 100% szennyvíziszap-adagolásnál is szignifikáns különbséget regisztrálhattunk. Az egyes enzimek iszapadagolástól függő aktivitásait elemezve a következőket állapíthattuk meg. A dehidrogenázaktivitás a kontrollhoz képest 80% iszapadagolásnál volt a legnagyobb, de mindegyik koncentrációnál növekedett. A katalázaktivitás 20% és 90% iszaptartalom között szintén növekvő értékeket mutatott. A maximális proteáz- és ureázaktivitás a 70% iszapot tartalmazó talajokban volt mérhető a növényi rizoszférában. A foszfatáz- és β-glükozidázaktivitás minden koncentrációban nagyobb volt a kontrollnál. Mindkét enzim legnagyobb szignifikáns értékei a 80%-ban iszappal kezelt talaj esetében adódtak. Az eredmények megvitatása Tenyészedény-kísérletet folytattunk egy kommunális szennyvíziszapnak a növény talaj rendszerben való alkalmazási lehetőségeinek modellezésére, mivel a szennyvíziszapok nagy tápelemtartalmuk miatt a növénytápláláshoz kedvezően járulhatnak hozzá. TSADILAS és munkatársai (1995) a szennyvíziszapnak a búzanövény növekedésére és néhány talajtulajdonság alakulására gyakorolt hatását vizsgálták. A szár/gyökér (Sz/Gy) arányok a különböző talaj iszap keverékek esetében az iszapadagok növelésével megnövekedtek, még 100% iszap esetében is. A kezelt talajban nevelt növények Sz/Gy aránya a kontrollhoz képest nagyobb volt; azaz a hajtás hossza és tömege vizsgálataikban is nagyobb volt a gyökér adatainál. A növények növekedési erélye mellett egészségi állapota is jobb volt, mint a kontrollé. A növények tehát a közvetlen környezetből a szükséges és könnyen felvehető mikro-, illetve makrotápanyagokat hasznosították. Maximális szár:gyökér arányt és relatív száraz tömeget az iszappal 30% mennyiségben kezelt talajnál kaptak, ami azt bizonyítja, hogy az optimális iszapmennyiséget elsősorban az adott talajtípus és a gazdanövény befolyásolja. Eredményeink alátámasztják KRAUSS és DIEZ (1997) tanulmányát, mely szerint a szennyvíziszap-eredetű nehézfémekkel 5 különböző szinten szennyezett homoktalajban nevelt tavaszi búza és rizs növények morfológiai jegyei a kontrollhoz képest kifejezettebbek voltak. ELEIWA és munkatársai (1996) lóbab jelzőnövénnyel a gümőszám, a növénymagasság, és a levélfelület nagyságát is fokozni tudták kétféle kommunális szennyvíziszap alkalmazásával.

362 A B D O R H I M e t a l. A talaj mikroorganizmusai, azaz a gombák, baktériumok és sugárgombák a talaj termékenységéhez számos módon hozzájárulnak. A mikroorganizmusok jelenléte és aktivitása ezért a mezőgazdasági talajok termékenysége szempontjából alapvető jelentőséggel bír. A trágyázásnak a talajok termelékenységére kifejtett jótékony hatása régóta ismert. A szennyvíziszap-kezelések általában a talaj szervesanyag-tartalmának megnövelése révén fokozzák a talajmikrobiota aktivitását (SEAKER & SOPPER, 1988). Eredményeink összhangban vannak a fent említett munkákban közöltekkel, miszerint a talajhoz kevert iszap arányának növelésével a termékenység, de a mikrobatömeg is megnő. A rövidtávú kedvező hatásokon túl azonban tartós szennyvíziszapkitettségek után számolnunk kell a nehézfémek károsító hatásaival is számos mikrobiológiai és biokémiai tulajdonság esetében. A tartós szennyvíziszapkihelyezés ily módon csökkentheti a dehidrogenáz (REDDY & FAZA, 1989), az ureáz és a foszfatáz (REDDY et al., 1987) aktivitását is. AICHBERGER és ÖHLINGER (1988) eredményei szerint ugyanakkor a dehidrogenáz és a proteáz aktivitása nehézfémmel szennyezett szennyvíziszap talajba történő adagolása során növekedett. Nem jelentkezett számottevő hatás a β-glükozidáz és az ureáz aktivitásában, ezeken kívül a foszfatázaktivitás csak nagyon nagy arányú iszapadagolás következtében csökkent. BROOKES és munkatársai (1984) szintén arról számolnak be, hogy az iszap kihelyezése során a talaj megnövelt nehézfémtartalma ellenére a foszfatázaktivitás nem változott. Eredményeink AICHBERGER és ÖHLINGER (1988) munkájával vannak összhangban, a hatás kifejeződésénél ugyanis az iszap tulajdonságai mellett a talajkörülmények, a nehézfémek típusa, koncentrációja és hatóideje is befolyásoló tényező lehet. A szennyvíziszap kihelyezésével a mű- és szervestrágyázást részben helyettesíthető, valamint a talaj fizikai kémiai tulajdonságait is javító kezelés valósul meg, ami miatt az eljárás széles körben kerül gyakorlati alkalmazásra a mezőgazdaságban. A kihelyezésnél ugyanakkor az élelmiszerbiztonság szempontjai miatt folyamatos állapot-ellenőrző monitoring módszerek alkalmazása javasolt. Összefoglalás Üvegházi modellkísérletben neveltünk búzanövényeket szennyvíziszapot különböző arányban tartalmazó talajkultúrákban, és 50 napi tenyészidő után a talajmikrobiota állapotjelzőit elemeztük tavaszi búza jelzőnövénnyel. Megállapítottuk, hogy az iszapadagolás minden esetben növelte a kontrollhoz képest az összes csíraszámot, különösen 30% iszaptartalom felett. A kitenyészthető mikrobák között a rizoszférában minden szennyvíziszap-adagnál a baktériumok, különösen a Gram-negatív típusúak dominálták. A mikroszkopikus gombák közül leggyakrabban az élesztők fordultak elő. Az iszapadagolás következtében megnövekedett a redox és hidrolitikus talajenzimek aktivitása (dehidrogenáz,

Szennyvíziszap-adagok hatása növény talaj rendszer néhány tulajdonságára 363 kataláz, proteáz, ureáz, β-glukozidáz és foszfatáz), s ezt a jelenlévő nehézfémek nem befolyásolták. Az iszapkezelés kedvezően hatott a növények fejlődésére, különösen a magasabb iszapkoncentrációknál nőtt meg a hajtás/gyökér arány, azaz a zöldtömeg felhalmozás fokozódott. Az iszapok rövidtávú alkalmazásával ily módon a talajtermékenységre és a talajok fizikai kémiai biológiai tulajdonságaira kedvezően ható módszerhez juthatunk. Kulcsszavak: talajenzim-aktivitás, kitenyészthető mikrobák, baktériumok, gombák, nehézfémek Irodalom AICHBERGER, K. & ÖHLINGER, R., 1988. Effects of sewage sludge and waste compost on some enzymatic activities tested in a field experiment. Poster paper. EC/EWPCA Symposium, Amsterdam. ANGERER, I. P. et al., 1998. Indicator microbes of chlorsulfuron addition detected by a simplified soil dilution method. Agrokémia és Talajtan. 47. 297 305. BENITEZ, E. et al., 2001. Biosolids and biosolids-ash as sources of heavy metals in a plant soil system. Water, Air and Soil Pollution. 132. 75 87. BERNAL, M. P. et al., 1998. Influence of sewage sludge compost stability and maturity on carbon and nitrogen mineralization in soil. Soil Biol. Biochem. 30. 305 313. BIRÓ B., 1999. További tudnivalók a kommunális szennyvíziszapok mezőgazdasági elhelyezéséről. Talajbiológiai következmények. Gyakorlati Agrofórum. (X.) 9. 4 6. BIRÓ B., 2004. A növény talaj mikroba kölcsönhatások szerepe az elemfelvétel alakulásában. In: Mikroelemek a víz üledék mikroba talaj levegő növény rendszerben. (Szerk.: SZILÁGYI M. & SIMON L.) 1 12. Nyirség Nyomda. Nyiregyháza. BROOKES, P. C. et al., 1984. Effects of heavy metals on microbial activity and biomass in field soils treated with sewage sludge. Environ. Contamin. Chem. 4. 574 583. CSATHÓ P., 1994. A környezet nehézfém-szennyezése és a mezőgazdasági termelés. MTA TAKI Akaprint. Budapest. DUMONTET, S., DINEL, H. & BALODA, S. B., 1999. Pathogen reduction in sewage sludge by composting and other biological treatments: a review. Biol. Agricult. Horticult. 16. 409 430. EC, 1986. Council directive 86/278/EEC of 12 June 1986 on the protection of the environment and in particular of the soil, when sewage sludge is being used for agriculture. Official Journal of the European Communities. L 181. 4/7/1999. EC, 1999. Council directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste. Official Journal of the European Communities. L. 182/1. 16/7/1999. ELEIWA, M. E. et al., 1996. Influence of two sewage sludge sources on plant growth and nutrients uptake. Pakist. J. Sci. Indust. Res. 39. 34 37. GARCÍA, C. et al., 1993. The dehydrogenase activity of soil as an ecological marker in processes of perturbed system regeneration. In: XI. International Symposium of Environmental Biogeochemistry. (Ed.: GALLARDO, G. F.) 89 100. Salamanca, Spain.

364 A B D O R H I M e t a l. KÁDÁR I., 1995. A talaj növény állat ember tápláléklánc szennyeződése kémiai elemekkel Magyarországon. Akaprint. Budapest. KERESZTÚRI, P. et al., 2003. Evaluation of possibility of phytostabilisation of heavy metals by plants. Sci. Bullet. (Univ. baia Mare) C.17. 243 247. KÖDÖBÖCZ L. et al., 2003. Rhizobium törzsek túlélőképessége különböző vivőanyagokban. Agrokémia és Talajtan. 52. 395 408. KRAUSS, M. & DIEZ, T., 1997. Uptake of heavy metals by plants from highly contaminated soils. Agric. Res. 50. 343 349. LEHOCZKY É., MARTH P. & SZABADOS I., 1997. Meszezés hatásának tesztelése salátával nehézfém-szennyezett talajon. In: XI. Országos Környezetvédelmi Konfencia kiadványa. 196 200. Siófok. MASCIANDARO, G., CECCANTI, B. & GARACÍA, C., 1994. Anaerobic digestion of straw and piggery wastewater. II. Optimalization of the process. Agrochimica. 38. 195 203. NANNIPIERI, P. et al., 1980. Extraction of phosphatase, urease, protease, organic carbon and nitrogen from soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 44. 1011 1016. NAUTIYAL, C. S. & DION, P., 1990. Characterization of opine-utilizing microflora associated with samples of soil and plants. Appl. Environ. Microbiol. 6. 2576 2579. NÉMETH, T. et al., 1993. Fate and plant uptake of some heavy metals in soil plant systems studied in soil monoliths. Agrokémia és Talajtan. 42. 195 206. REDDY, G. B. & FAZA, A., 1989. Dehydrogenase activity in sludge amended soil. Soil Biol. Biochem. 21. 327. REDDY, G. B., FAZA, A. & BENNETT, R. JR., 1987. Activity of enzymes in rhizosphere and non-rhizosphere soils amended with sludge. Soil Biol. Biochem. 19. 203 205. SASTRE, I., VICENTE, M. A. & LOBO, M. C., 1996. Influence of the application of sewage sludges on soil microbial activity. Bioresource Technol. 57. 19 23. SEAKER, E. M. & SOPPER, W. E., 1988. Municipal sludge for minespoil reclamation. I. Effects on microbial populations and activity. J. Environ. Qual. 17. 591 597. TABATABAI, M. A. & BREMNER, J. M., 1969. Use of P-nitrophenol phosphate in assay of soil phosphatase activity. Soil. Biol. Biochem. 1. 301 307. TABATABAI, M. A. & BREMNER, J. M., 1970. Factors affecting soil aryl-sulphate activity. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 34. 427 429. TSADILAS, C. D. et al., 1995. Influence of sewage sludge application on soil properties and on the distribution and availability of heavy metal fractions. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 26. 2603 2619. VIVAS A. et al., 2004 Fitoremediációs lehetőségek Ni-toleráns mikorrhiza-baktérium növényoltással. In: Mikroelemek a víz üledék mikroba talaj levegő növény rendszerben. (Szerk.: SZILÁGYI M. & SIMON L.) 76 87. Nyirség Nyomda. Nyiregyháza. ZHANG, F., YAMASAKI, S. & NANZYO, M., 2002. Waste ashes for use in agricultural production. I. Liming effect, contents of plant nutrients and chemical characteristics of some metals. Sci. of Total Environm. 284. 215 225. Érkezett: 2004. március 20.

Szennyvíziszap-adagok hatása növény talaj rendszer néhány tulajdonságára 365 Effect of Sewage Sludge Doses on some Microbial and Biochemical Parameters of a Plant (Triticum vulgare L.) Soil System 1 H. ABDORHIM, 1 A. A. KHALIF, 1 HOSAM E. A. F. BAYOUMI, 2 I. VILLÁNYI, 1 G. HELTAI and 1 M. KECSKÉS 1 Environmental Science Doctorate School, Szent István University, Gödöllő and 2 Rhizobiology Research Group, Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry of the Hungarian Academy of Sciences, Budapest Summary Spring wheat (Triticum vulgare L.) was grown in a pot experiment for 50 days in a soil sewage sludge mixture to study changes in the functional ability of the root system using microbiological and biochemical indicators. Air-dry meadow chernozem soil was mixed with sewage sludge to give the following w/w ratios of sewage sludge: 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100%. Sludge treatment had a positive effect on plant development. The relative dry mass of wheat plants grown in soil treated with increasing rates of sewage sludge was highest at a sludge:soil ratio of 70:30, but the plant mass was significantly higher than the control throughout the 40 80% sludge range. The effect of the sludge quantity on the stem:root ratio did not differ significantly between 10 and 60% sludge. In this case, too, the maximum ratio was obtained in the 70% sludge treatment. The total microbial count was increased compared to the control at all sludge rates, but particularly at rates of over 30%. At all sewage sludge rates, bacteria, particularly those of the Gram-negative type, were dominant in the microbial population in the rhizosphere. Yeasts were the most frequent of the microscopic fungi. Like the microbe count, the enzyme activity also tended to increase with a rise in the sludge rate. Compared with the control (0% sludge) this increase was significant at the P < 0.05 level throughout the 30 90% range. In some cases a significant difference was also recorded in the 100% sewage sludge treatment. An analysis of the dependence of enzyme activity on the sludge rate indicated that in the case of dehydrogenase the activity increased at all concentrations, being highest in the 80% sludge treatment. Catalase activity exhibited an increase at sludge rates between 20 and 90%, while the maximum protease and urease activity in the plant rhizosphere was recorded at a sludge rate of 70%. The phosphatase and β-glucosidase activity was greater than in the control at all sludge concentrations, the most significant differences being observed for both enzymes in soil treated with 80% sludge. The application of sewage sludge can in part replace mineral and organic manuring, while also improving the physical and chemical properties of the soil. For this reason the technique is widely used in agriculture. Nevertheless, in the interests of food safety, regular monitoring is required when sewage sludge is applied. Table 1. Change in the abundance of the major microbes occurring in the rhizosphere of spring wheat after 50 days of cultivation in meadow chernozem soil treated with various rates of municipal sewage sludge. (1) Treatment (rate of sewage sludge

366 A B D O R H I M e t a l. sludge mixed with the soil, %). a) LSD 5%. (2) Mean/g soil. (3) Bacteria. (4) Sporeforming bacteria. (5) Actinomycetes. (6) Fungi. Table 2. Activity of major enzymes in the rhizosphere of spring wheat grown in meadow chernozem soil treated with different rates of municipal sewage sludge. (1) See Table 1. (2) Dehydrogenase. (3) Catalase. (4) Protease. (5) Urease. (6) Phosphatase. (7) β-glucosidase activity. Note: *Significant difference from the control at P < 0.05. Fig. 1. Effect of various rates of municipal sewage sludge on the relative dry mass of spring wheat grown in a meadow chernozem soil for 50 days. Horizontal axis: Sludge:soil ratio (%). Vertical axis: Relative dry mass of wheat plants (%). Fig. 2. Effect of various rates of municipal sewage sludge on the shoot/root ratio (S/R) of spring wheat grown in meadow chernozem soil for 50 days. Horizontal axis: Sludge:soil ratio (%).