Z E S Z Y T Y P R O B L E M O W E POST^POW N A U K R O L N I C Z Y C H 2006 z. 509: 187-196

OCENA AKTYWNOSCI FOTOSYNTETYCZNEJ ROSLIN UPRAWIANYCH NA OSADACH S C I E K O W Y C H

I POPIOLACH PALENISKOWYCH

Jacek AntonkiewiczMarcin Rapacz ^

' Katedra Chemii Rolnej, Akademia Rolnicza im. H . Kott^taja w Kxakowie 2 Katedra Fizjologii Roslin, Akademia Rolnicza im. H . Koll^taja w Krakowie

Wstfp

Utylizacja popiolow paleniskowych i osadow sciekowych moze odbywac si? poprzez przyrodnicze wykorzystanie w biologicznej rekultywacji terenow poprze-myslowych. Proces rekultywacji biologicznej zalezy mi^dzy innymi od wlasciwosci fizykochemicznych podloza i kierunku zagospodarowania [ A N T O N K I E W I C Z 2005a; GiLEwsi<A, P R Z Y B Y L A 2001]. Skladowiska osadow sciekowych i popiolow palenisko­wych, na ktore wprowadza SIQ W celach rekultywacyjnych rosliny, z pewnosci^ nie S4 idealnymi warunkami do wzrostu i rozwoju roslin. Jednak na wielu bardzo zdegradowanych terenach rosliny wyst^pujcj, a niektore z nich wykazujq w takich warunkach wysokct aktywnosc wzrostow^ i rozwojowq [ K A L E M B A S A , W Y S O K I N S K I 2002; Gos 1999]. Zachowanie mozliwie wysokiej aktywnosci lotosyntetycznej jest jednym z czynnikow wystQpowania roslin w niesprzyjajqcych warunkach siedlisko-wych [ K A L A J I , Z E B R O W S K I 2004; B O L H A R - N O R D E N K A M P F , O Q U I S T 1993].

Celem badah byla ocena sprawnosci aparatu fotosyntetycznego roslin upra­wianych na osadach, popiolach oraz ich mieszaninach poprzez pomiar parame­trow fluorescencji chlorofilu a oraz okreslenie gatunku, ktory najlepiej przystoso-wai aparat fotosyntetyczny do stworzonych warunkow podloza.

IMateriat i metody

Badania nad sprawnoscic^ fotosystemu I I (PS I I ) roslin przeprowadzono w warunkach doswiadczenia polowego, w ukladzie losowanych blokow, w trzecim roku wegetacji (2004 r . ) . Powierzchnia poletek wynosita 8 m^. Schemat doswiad­czenia obejmowal 6 obiektow (kazdy w czterech powtorzeniach), rozniqcych si? dawk^ wprowadzonych osadow sciekowych i popiolow paleniskowych: I ) , obiekt kontrolny (bez dodatku odpadow); I I ) . 200 t-ha-^ s.m. osadu sciekowego; I I I ) . 150 t-ha-i s.m. osadu - I - 50 t-ha-i s.m. popioiu; I V ) . 100 t-ha-' s.m. osadu + 100 t-ha-i s.m. popioiu; V ) . 50 t-ha-i s.m. osadu + 150 t-ha-i s.m. popioiu; V I ) . 200 t-ha-i s.m. popioiu. Eksperyment zalozono na glebie mineralnej o skladzie

188 J. Antonkiewicz, M. Rapacz

mechanicznym gUny sredniej. Poletka obsiano mieszankc^ skladajqca si? z traw i roslin motylkowatych: kostrzewy czerwonej (Festuca rubra L . ) , kostrzewy trzcinowej (Festuca amndinacea S C H R E B . ) , wiechliny Iqkowej (Poa pratensis L . ) , komonicy zwyczajnej (Lotus corniculatus L . ) i koniczyny bialej (Trifolium repens L . ) . W okresie wegetacji obserwowano wzrost i rozwoj mieszanki trawiasto-motyl-kowej. Pomiary aktywnosci aparatu fotosyntetycznego wyzej wymienionych gatun-kow roslin zostaly przeprowadzone za pomoc^ fluorymetru Handy P E A (Hansa-tech L t d . Kings Lynn , U K ) . Pomiary przeprowadzano w trzech terminach odpo-wiadaj^cym trzem pokosom: 1 - 2 5 maja, I I - 8 lipca. I I I - 6 wrzesnia 2 0 0 4 roku. Pomiarow dokonywano na najmiodszych w pelni rozwini?tych lisciach zaadapto-wanych do ciemnosci przez 2 0 minut. Pomiary wykonywano dla kazdego gatunku i terminu pomiarow w 5 powtorzeniach (rozne rosliny). Nat?zenie promieniowa-nia wzbudzajqcego fluorescencje chlorofilu a wynosilo 3 0 0 0 yumol [h?]-m-2-s-i. Wartosci fluorescencji byly rejestrowane w przedziale czasowym 1 0 //s do 1 s od wl^czenia impulsu swiatla wzbudzajqcego. Mierzono: Fo - minimaln^ wydajnosc fluorescencji, obserwowano gdy wszystkie centra reakcji s^ w pelni otwarte (ocze-kuj^ce na przyj?cie fotonow), spadek ktorej okresla stan uszkodzeii systemu ante-nowego PS I I [ R U T E N , S A N T A R I U S 1992] ; F m - maksymaln^ wydajnosc fluorescen­cji, obserwowano, gdy wszystkie centra reakcji PS I I sq zamkni?te (nie mogo jeszcze przyj^c nast^pnych fotonow); F v = F m - Fo, maksymaln^ zmian? warto­sci fluorescencji mi?dzy Fo a F m , b^d^c^ parametrem proporcjonalnym do wy-dajnosci kwantowej PS I I [ K R A U S E , W E I S 1991] ; F v / F m - ilosciow^ miar? maksy-malnej, czy tez potencjalnej (w warunkach optymalnych) wydajnosci kwantowej PS I I [ K I T A J I M A , B U T L E R 1975; S C H R E I B E R , B I L G E R 1993] (wartosc tego parametru obniza si? w przypadku dzialania roznych czynnikow stresowych) oraz A R E A (po-wierzchni? pod krzyw^ Kautzkiego), parametr informuj^cy o calkowitej ilosci akceptorow elektronow z PS I I . Na podstawie danych pomiarowych obliczono parametry tzw. J I P - testu [ S T R A S S E R i in. 2 0 0 0 ] : P.I . - ogolny indeks sprawnosci fotosystemu I I ; A B S / C S - calkowit^ absorpcj? energii przez fragment liscia; T R y C S - przeplyw energii pomi?dzy centrum reakcji fotosyntetycznej PS I I a ak-ceptorem Q^; E T ^ C S - przeplyw energii przez Q^; D I ^ C S - ilosc energii wzbudzenia rozpraszanej przez fragment liscia; R C / C S Q - parametr okreslajqcy zag?szczenie aktywnych centrow reakcji PS I I w czasie gdy mierzone jest Fo oraz R C / C S m - parametr okreslajqcy zag?szczenie aktywnych centrow reakcji PS I I w czasie gdy fluorescencja osi^ga wartosc maksymaln^ ( F m ) .

Statystyczno istotnosc roznic pomi?dzy badanymi obiektami i gatunkami oceniano na podstawie analizy wariancji w ukladzie calkowicie losowym, wykorzy-stujoc wielokrotny test Duncana przy P = 0 , 0 5 . Podano usrednione wartosci pa­rametrow fluorescencji chlorofilu dla trzech terminow pomiarow (pokosow).

Wyniki

Badane rosliny charakteryzowaly si? zroznicowan^ aktywnosci^ aparatu fo­tosyntetycznego (tab. 1). Pomiar parametrow okreslajqcych fizjologiczny stan ko­niczyny bialej byl mozliwy do przeprowadzenia jedynie w obiekcie kontrolnym. Wynikalo to z wyparcia koniczyny z pozostalych obiektow nawozowych przez tra-wy. W zwi^zku z tym, ze funkcjonowanie aparatu fotosyntetycznego innych ga-

O C E N A A K T Y W N O S C I F O T O S Y N T E T Y C Z N E J R O S L I N U P R A W I A N Y C H 189

tunkow roslin porownywano do kontroli, wartosci parametrow charakteryzujqcych stan aparatu fotosyntetycznego koniczyny nie zostaly omowione.

Komonica zwyczajna wyparta zostala z runi w przypadku obiektow zawiera-j^cych duze ilosci osadu sciekowego ( I I , I I I ) . Maksymalna wydajnosc fotosystemu I I (PS I I ) u komonicy, wyrazona stosunkiem FyF„„ obnizyla si? w obiekcie IV. Ponadto w obiektach I V i V zaobserwowano spadek ilosci aktywnych centrow reakcji PS I I o czym swiadczy spadek wartosci parametrow RC/CSg i RC/CS,„. W obiekcie IV, zawierajqcym najwi^kszc^ ilosc osadu sciekowego obserwowano najwi?ksze zaburzenia funkcjonowania aparatu fotosyntetycznego. Obserwowano tu rowniez obnizenie ilosci akceptorow elektronow z PS I P ( A R E A ) , co moze swiadczyc o zaburzeniach w przebiegu fazy ciemnej fotosyntezy, jak i spadek wy­dajnosci transportu elektronow w PS I I ( T R o / C S i E T o / C S ) oraz wzrost rozpra-szania energii wzbudzen w postaci ciepla ( D I o / C S ) .

U kostrzewy trzcinowej obserwowano spadek potencjalnej wydajnosci foto-chemicznej PS I I ( F v / F m ) w obiektach V i I V W obiekcie V odnotowano po­nadto spadek wydajnosci transportu elektronow w obr?bie PS I I ( T R o / C S i E T o / C S ) , spadek indeksu sprawnosci PS I I ( P I . ) , oraz obnizenie ilosci akcepto­row elektronow w PS I I oraz szczegolnie duzy spadek ilosci aktywnych centrow reakcji przy wysyceniu swiatlem ( R C / C S m ) . Zmiany tych parametrow zwiqzane s^ z zaburzeniami fotosyntezy, zarowno fazy ciemnej, jak i jasnej, o czym dodatko­wo swiadczy rowniez wzrost rozpraszania energii wzbudzen D I o / C S . Spadkowi F v / F m w obiekcie I V nie towarzyszyly natomiast objawy zaburzeh transportu ele­ktronow, wi?c nie nalezy tego traktowac jako przejawu uszkodzen, lecz raczej jako przejaw zmian adaptacyjnych b^jdz rozwojowych. Nalezy tez zauwazyc, ze w pozostalych obiektach, a szczegolnie w obiekcie I I I sprawnosc transferu elektronow w fazie jasnej fotosyntezy byla przewaznie wyzsza niz w kontroli. Wartosci parametrow P L , R C / C S o i R C / C S m byly w obiekcie I I I najwyzsze, co swiadczy o wi?kszym zag?szczeniem aktywnych centrow reakcji PS I I i lepszej ich witalnosci, co skutkuje wyzszcj sprawnoscicj aparatu fotosyntetycznego.

U kostrzewy czerwonej, zastosowanej w mieszance rekultywacyjnej, w zad-nym z obiektow nie obserwowano duzych uszkodzen aparatu fotosyntetycznego. Podobnie jak u kostrzewy trzcinowej, obnizenie aktywnosci fotosyntetycznej ob­serwowano przede wszystkim w obiekcie V. W tych warunkach obserwowano spa­dek wartosci parametru F v / F m , co zwiqzane bylo glownie z obnizeniem ilosci dost?pnych akceptorow elektronow z PS I I ( A R E A ) , j ak i spadkiem ilosci energii absorbowanej (ABS/CS) oraz transferem elektronow z centrum reakcji PS I I do Qg ( T R o / C S ) . Dawka 150 t s.m. osadu i 50 t s.m. popioiu (obiekt I I I ) usprawnila funkcjonowanie aparatu fotosyntetycznego kostrzewy czerwonej. Swiadczc^ o tym wyzsze wartosci P L , b^de^ce bye moze skutkiem poprawy funkcjonowania fazy ciemnej, gdyz w tym przypadku zaobseiAvowano niewielki wzrost wartosci para­metru A R E A w stosunku do kontroli.

Podobne roznice w funkcjonowaniu aparatu fotosyntetycznego w poszcze-golnych obiektach odnotowano u wiechliny Iqkowej. W obiekcie I V zaobserwo­wano znaczne obnizenie wartosci parametru F v / F m w stosunku do kontroli. Jednq z jego przyczyn moglo bye uszkodzenie systemu antenowego (obnizona wartosc ABS/CS) pot^czone z zaburzeniami transportu elektronow z centrum rea­kcji PS I I na Qj3 j ak i zmniejszeniem ilosci aktywnych centrow reakcji ( R C / C S o i R C / C S m ) . Nie obsei-wowano natomiast spadku ilosci akceptorow elektronow

190 J. Antonkiewicz, M. Rapacz

z PS I I ( A R E A ) . W tym przypadku nast^pilo wi?c przede wszystkim uszkodzenie fazy jasnej fotosyntezy. Zaburzenia w przebiegu fotosyntezy obserwowano tez w obiekcie V, w ktorym odnotowano zmniejszenie ilosci akceptorow elektronow z PS I I ( A R E A ) CO moze wiqzac si? z hamowaniem procesow fotochemicznych juz za centrum reakcji PS I I , bezposrednio powicjzanych z przebiiegiem fazy ciem­nej fotosyntezy. W pozostalych obiektach wydajnosc obserwowanych procesow fotochemicznych byla zblizona do kontroli, jedynie w obiekcie I I i I I I obserwowa­no wzrost wartosci parametru R C / C S m .

Dyskusja

W przeprowadzonym doswiadczeniu funkcj? rekultywacyjnq spelniala mie-szanka traw i roslin motylkowatych, ktora zostala wysiana na osadach sciekowych, popiolach paleniskowych oraz ich mieszaninach [ A N T O N K I E W I C Z 2005a]. Mozliwosc wykorzystania roslin w rekultywacji musi wiqzac si? ze zdolnoscic^ ich adaptacji do niekorzystnych czynnikow glebowych. Wymaga to fizjologicznego przystosowania si? aparatu fotosyntetycznego do stworzonych im warunkow, a tym samym zacho-wania przez nie w miar? mozliwie wysokiej aktywnosci fotosyntetycznej. Zastoso-wane w mieszance rosliny wykazywaly duze roznice mi?dzygatunkojwe w funkcjo­nowaniu aparatu fotosyntetycznego w poszczegolnych kombinacjach odpadow. Koniczyna biala zostala wyparta z runi wsz?dzie, poza obiektem kontrolnym, co moze bye zwiqzane glownie z wi?kszo ekspansywnosci^ traw przy wysokiej zawar-tosci azotu w podlozu [ B O R O W I E C K I 2004]. Drugi z uzytych gatunkow roslin motyl­kowatych - komonica, zostala wyparta w obiektach zawieraj^cych najwi?ksze ilosci osadu sciekowego ( I I i I I I ) . Przy zmniejszajj^cych si? dawkach osadu byly widoczne zaburzenia w funkcjonowaniu jej aparatu fotosyntetycznego, proporcjo-nalne do dawki osadu (odpowiednio, obiekty I V i V ) . Przy wprowadzaniu osadu sciekowego wprowadzano do gleby duze ilosci azotu [ A N T O N K I E W I C Z 2005a, 2005b]. Azot jest czynnikiem plonotworczym, jednakze nawozenie azotem roslin motylko­watych wywiera z reguly niekorzystny wplyw na wzrost i rozwoj brodawek korze-niowych, ktorych funkcjonowanie ze wzgl?du na zwi?kszone zapotrzebowanie na fotoasyrailaty stymuluje aktywnosc fotosyntetycznej. Azot ogranicza tez przyswaja-nie wolnego azotu przez bakterie brodawkowe. St^d, prawdopodobnie efektem wprowadzenia osadow byla obnizona aktywnosc reduktazy azotanowej, siabsza aktywnosc fizjologiczna, a w koiicu wyparcie komonicy z obiektu I I i I I I [ B O R O ­W I E C K I 2004]. Bye moze przyczyucj wyparcia komonicy z runi w tych obiektach byly zaburzenia w funkcjonowaniu aparatu fotosyntetycznego. Dodatkowo do wyparcia komonicy mogla przyczynic si? tez stymulacja funkcjonowania aparatu fotosynte­tycznego traw w tych kombinacjach, gdyz reagowaly one na stosowane mieszaniny odpadow odmiennie niz motylkowate. W obiektach z duzcj ilosci^ osadu scieko­wego (a wi?c i azotu) obserwowano u nich nawet nieznaczny wzrost aktywnosci fotochemicznej w stosunku do kontroli. Bylo to wyrazniej widoczne w obiekcie I I I (150 t osadu i 50 t popioiu). W obiekcie I I aktywnosc fotochemiczna nie byla tak wysoka, prawdopodobnie na skutek zakwaszenia gleby (w obiekcie tym p H wynosilo okolo 5,8, a wi?c o ponad jednostk? p H mniej niz w kontroh [ A N T O N K I E W I C Z 2005a, 2005b].

Tabela 1 ; Table 1

Parametry fluorescencji chlorofilu u roslin uprawianych na osadach i popiolach oraz ich mieszaninach Chlorophyll fluorescence parameters in plants cultivated on sludges, ashes and their mixtures

Obiekty* Objects * Fv/Fm A R E A P.I. ABS/CS T R ^ C S E T ^ C S mjcs RC/CS„ RC/CS„

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lotus comicidatus L .

I (A 0 + B 0) 0,773a 26128a 1,20a 606a 469a 180a 137b 267a 1242a

I I (A 200 + B 0) - - - - - - - - -I I I (A 150+B 50) - - - - - - - -I V (A 100 + B 100) 0,729b 20040b 0,83b 599a 437b 149b • 162a 215b 963c

V (A 50 + B 150) 0,756ab 25254a 0,87b 586a 443ab 177a 143b 218b 929c

V I (A 0 + B 200) 0,761a 28457a 0,88b 616a 469a 187a 146b 246ab 1044b

Festuca amndinacea SCHREB.

I (A 0 + B 0) 0,738a 20853a 0,84b 619a 457a 199b 161b 200bc 796b

I I (A 200 + B 0) 0,731a 22386a l,01ab 621a 455a 228a 166b 210b 806b

I I I (A 150+B 50) 0,736a 20360a 1,15a 618a 455a 223a 163b 235a 933a

I V (A 100 + B 100) 0,698b 23057a 1,10a 613a 447a 227a 166b 213ab 816b

V (A 50 + B 150) 0,679b 18160b 0,63c 618a 419b 194b 198a 183c 609d

V I (A 0 + B 200) 0,729a 21323a 0,87b 622a 454a 220a 168b 190bc 716c

Festuca rubra L . •

I (A 0 + B 0) 0,693a 1797lab 0,71b 639a 443 a 205a 196ab 183a 670b

I I (A 200 + B 0) 0,691a 17693ab 0,80b 607b 418b 201a 189ab 184a 671b

I I I (A 150+B 50) 0,717a 21533a 0,94a 617b 441a 222a 176c 177ab 728a

I V (A 100 + B 100) 0,698a 20183a 0,74b 608b 424ab 219a 183bc 171ab 585d

V (A 50 + B 150) 0,646b 16866b 0,82b 592c 380c 195a 211a 158b 600cd

V I (A 0 + B 200) 0,691a 20026a 0,77b 632a 436a 218a 195ab 168ab 625c

cd. tabeli 1; cont. Table 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Poa pratensis L .

I (A 0 + B 0) 0,717a 20471a 0,87ab 631a 453a 211a 178a 198a 740b

I I (A 200 + B 0) 0,713a 21612a 0,90ab 621a 443a 219a 178a 195a 783a

I I I (A 150+B 50) 0,721a 20573a 1,01a 626a 452a 207ab 174a 206a 802a

I V (A 100 + B 100) 0,665b 19070ab 0,73b 593b 393c 202ab 183a 159b 529d

V (A 50 + B 150) 0,722a 16280b 0,96a 590b 425b 190b 165a 196a 746b

V I (A 0 + B 200) 0,711a 18400ab 0,63b 625a 445a 188b 180a 182a 650c

Wartosci parametru w obr^bie gatunku, oznaczone tymi samymi literami nie rozni^ siq od siebie wg testu Duncana, P = 0,05; Values of particular parameters among one species do not differ statistically according to Duncan's test (P = 0.05) Obiekty; Objects: A osad sciekowy; sewage sludge " " ^ B popiol paleniskowy (tha->); furnace ash, both (t-ha-')

O C E N A A K T Y W N O S C I F O T O S Y N T E T Y C Z N E J R O S L I N U P R A W I A N Y C H 193

W warunkach najbardziej optymalnych dla wzrostu traw (obiekt I I I ) najwyzszq aktywnosc fotochemicznq obsei-wowano u kostrzewy trzcinowej. Gatunek ten na-biera coraz wi?kszego znaczenia w badaniach nad rekultywacji terenow skazo-nych i skladowisk. Kostrzewa trzcinowa charakteryzuje si? duzcj plastycznosci^ w stosunku do warunkow srodowiska [ G O R A L 2001]. Zaburzenia w funkcjonowa­niu aparatu fotosyntetycznego u traw obserwowane byly przede wszystkim w kombinacjach I V i V Wszystkie gatunki wykazywaly podobny reakcj? na stoso­wane kombinacje. W obiekcie I V odnotowywano niewielkie zaburzenia w prze­biegu przeplywow elektronow w obr?bie PS I I wplywajqce na szybkosci reoksyda-cji centrow reakcji ( R C / C S ) . W przypadku obiektu V (50 ton osadu i 150 t po-piohi) znacznie obnizyla si? przede wszystkim ilosc aktywnych akceptorow ele­ktronow z PS I I . Jest ona proporcjonalna do zuzywania tworzqcej si? sily asymila-cyjnej w procesach fazy ciemnej [ S T R A S S E R i in. 2000]. U kostrzewy czerwonej i wiechliny l^kowej towarzyszylo temu obnizanie si? ilosci absorbowanej energii oraz wydajnosci pierwszego etapu transportu elektronow w PS I I ( T R o / C S ) . Podobne zmiany obserwuje si? podczas starzenia si? liscia [ S T R A S S E R i in. 2000]. Nie da si? wykluczyc, ze pewne znaczenie dla negatywnej reakcji roslin moglo miec wysokie p H odnotowane w obiektach I V i V (odpowiednio 7,5 i 8,0) [ A N T O ­N K I E W I C Z 2005a, 2005b]. Jednakze nie byl to czynnik jedyny, poniewaz w obiekcie V I , w ktorym wartosc p H byla najwyzsza zaburzenia w funkcjonowaniu PS I I byly juz mniejsze. Nie da si? wykluczyc, ze na aparat fotosyntetyczny traw dziala nie-korzystnie kombinacja wysokiego p H i skladnikow osadu sciekowego, ktory w obiekcie V I nie byl wprowadzany do gleby.

Gatunkiem, ktory wykazywal najwi?kszq tolerancj? potencjalnie niekorzyst­nych warunkow wzrostu byla kostrzewa czerwona. Ten gatunek traw znosi dobrze niedobory wody i skladnikow pokarmowych w glebie, wyst?puJ4 biotypy halofilne jak i odporne na wysokie p H , lepiej tez znosi konkurencj? innych roslin [ G O R A L 2001]. Wiechlina lajkowa jest gatunkiem charakteryzuj^cym si? wysokcj plastyczno-sci^ mozliwosci wzrostu w roznych warunkach srodowiska ze wzgl?du na duz^ zmiennosc genetycznq [ G O R A L 2001]. Jej potencjai fotosyntetyczny byl podobny jak kostrzewy trzcinowej. W przypadku tego gatunku wyraznie negatywne oddzia-lywanie podloza mozna jednak dostrzec w obiekcie I V .

Uzyskane wyniki wskazuj^ rowniez na to, ze pomiary fluorescencji chloro­filu mogo bye uzyteczne dla wspomagania doboru skladnikow mieszanek rekulty­wacyjnych siuzctcych zagospodarowywaniu osadow sciekowych i popiolow paleni­skowych. Wlasciwy dobor roslin zalezy bowiem od zastosowanej kompozycji od­padow. Uzycie roslin motylkowatych jest niewskazane przy duzej zawartosci osa­dow sciekowych, z kolei przy duzej zawartosci popioiu (obiekt V ) korzystne byloby zwi?kszenie udzialu komonicy w mieszance.

Wnioski

1 . Wysokie ilosci bogatego w azot osadu sciekowego (z wyjqtkiem wprowadza-nia go bez dodatku popiolow, co znacznie obnizalo p H ) korzystnie wplywa-ly na funkcjonowanie aparatu fotosyntetycznego traw.

2 . Koniczyna i komonica byly wypierane z runi, szczegolnie przy duzym

194 J . Antonkiewicz, M. Rapacz

udziale osadow sciekowych w podlozu. Nie bylo to spowodowano jedynie wyzsz^ ekspansywnosciej traw w tych warunkach ale tez pogorszeniem si? sprawnosci aparatu fotosyntetycznego, co obserwowano u komonicy.

3. Uzyte w doswiadczeniu gatunki traw obnizaly aktywnosc aparatu fotosynte­tycznego przy kombinacji wysokiego p H podloza z pewn^ ilosciq osadow sciekowych (obiekt I V - silniej reagowala wiechlina i V - kostrzewy).

4. Aparat fotosyntetyczny kostrzewy czerwonej wykazywal najwi^ksz^ stabil-nosc w zastosowanych obiektach, co swiadczy o jej najwi?kszej plastycznosci w dostosowaniu do stworzonych warunkow.

5. Wyniki badaii wskazuj^ na mozliwosc wykorzystania pomiarow fluorescencji chlorofilu do oceny przydatnosci roslin dla utylizowania odpadow.

L i t e r a t u r a

ANTONKIEWICZ J . 2005a. Utilisation of sewage sludge for biological management of ash disposal site. Content of selected heavy metals in plants. Chem. Inz. E k o l . 12: 209-215.

ANTONKIEWICZ J . 2005b. Wplyw osadow sciekowych i popiolow paleniskowych oraz ich mieszanin na plonowanie i zawartosc azotu w mieszance traw i roslin motylko-wych. Fragm. Agronom. 22, 1(85): 336-345.

BOLHAR-NORDENKAMPF H . R . , OQUIST G .O. 1993. Chlorophyll fluorescence as a tool in photosynthesis research, w: Photosynthesis and production in a changing environ­ment. A field and laboratoiy manual. D . O . Ha l l , J . M . O . Scurlock, H . R . Bolhfr-Nordenkampf, R . C . Leegood, S.P. Long (Red. ) , Chapman and Hal l , Londyn. 193-205.

BOROWIECKI J . 2004. Nowe aspekty symbiotycznego wiqzania azotu. Post. Nauk Roln. 2: 9-18.

GILEWSKA M. , PRZYBYLA C . 2001. Wykoizystanie osadow sciekowych w rekultywacji skiadowisk popiotowych. Zesz. Probl. Post. Nauk R o l . 477: 217-222.

Gos A . 1999. Wzrost i rozwoj niektdiych gatunkow traw i roslin motylkowatych na popiele z dodatkiem biohumusu. Fo l . Univ. Agric. Stetin. 197, Agricultura 75: 75-80.

G6RAL S. 2001. Roslinnosc zielna w ochronie i rekultywacji gruntow. Inzynieria E k o -logiczna, tom 3, Bydgoszcz.

KALAJI M . H . , ZEBROWSKI M . 2004. Intensywnosc fotosyntezy jedno- i dwulisciennych roslin C j / w roznych wamnkach srodowiska. Zesz. Probl. Post. Nauk R o l . 496: 133-142.

KALEMBASA S., WYSOKINSKI A . 2002. Wplyw nawozenia mieszaninq osadow sciekowych z popiolem w^gla brunatnego lub z CaO na plon i sktad chemiczny roslin. Cz. I . Plon roslin. Zesz. Probl. Post. Nauk R o l . 482: 251-256.

KITAJIMA M., B U T L E R W .L . 1975. Quenching of chlorophyll fluorescence and primaiy photochemistiy in chloroplasts by dibromothymoquinone. Biochim. Biophys. Acta 376: 105-115.

O C E N A A K T Y W N O S C I F O T O S Y N T E T Y C Z N E J R O S L I N U P R A W I A N Y C H 195

KRAUSE G . H. , W E I S E . 1991. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: The basis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol . B io l . 42: 313-349.

RUTTEN D., SANTARIUS K . A . 1992. Age-related differences in fi-ost sensitivity of the pho­tosynthesis apparatus of two plagiomnium species. Planta 187: 224-229.

SCHREIBER U., B I L G E R W. 1993. Progress in chlorophyll fluorescence research: major developments during the past years in retrospect. Progr. Bot . 54: 151-173.

STRASSER R . J . , SRIVASTAVA A., T S I M I L L I - M I C H A E L M . 2000. The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples. Printed in Probing Photo­synthesis. Yunus M . , Pathre U . , Mohanty P. (Red . ) . Taylor & Francis Group. Chapter 25: 445-484.

Stowa kluczowe: aktywnosc fotosyntetyczna, komonica zwyczajna, koniczyna biala, kostrzewa czerwona, kostrzewa l^kowa, osad sciekowy, popioly paleniskowe, utylizacja, wiechlina l^kowa

Streszczenie

Zachowanie mozliwie wysokiej aktywnosci fotosyntetycznej, jest jednym z czynnikow wyst?powania roslin w niesprzyjajcjcych warunkach siedliskowych. Osady sciekowe jak i popioly paleniskowe mog^ oddzialywac negatywnie na wzrost i rozwoj roslin. Rosliny w zaleznosci od gatunku roznie reagujq na warun-ki siedliskowe jakie stwarza im skladowisko osadow sciekowych i popiolow pale­niskowych. Oceniono sprawnosc aparatu fotosyntetycznego roslin uprawianych na osadach, popiolach i ich mieszaninach poprzez pomiar parametrow fluorescencji chlorofilu a.

Badania przeprowadzono w warunkach doswiadczenia polowego, zalozo-nego w ukladzie losowanych blokow. Powierzchnia poletek wynosila 8 m^. Sche­mat doswiadczenia obejmowal 6 obiektow: I - obiekt kontrolny, (bez dodatku odpadow); I I - pelna dawka osadu sciekowego (200 t-ha-i s.m.); I l l - y 4 pelnej dawki osadu + VA pelnej dawki popioiu; I V - V2 pelnej dawki osadu + Vz pelnej dawki popioiu; V. - VA pelnej dawki osadu -t- Vi pelnej dawki popioiu; V I - pelna dawka popioiu (200 t-ha-' s.m.). Poletka obsiano mieszank^ traw i roslin motyl­kowatych (kostrzewa czerwona i trzcinowa, wiechlina Icjkowa, komonica zwyczaj­na i koniczyna biala). Aktywnosc fotosyntetyczny roslin oceniano przy zastosowa-niu pomiarow fluorescencji chlorofilu ( H a n d y P E A , Hansatech, Wielka Brytania) .

Badane rosliny charakteryzowaly si? zroznicowaucj aktywnosci^ aparatu fo­tosyntetycznego. Stwierdzono, ze aparat fotosyntetyczny traw lepiej niz w obiek­cie kontrolnym funkcjonowal przy duzym udziale osadu sciekowego w podlozu. Sposrod badanych gatunkow roslin aparat fotosyntetyczny kostrzewy czerwonej wykazywal najwi^kszy stabilnosc funkcjonowania w roznych obiektach nawozo­wych. Rosliny motylkowate byly wypierane z runi w przypadku duzej zawartosci w glebie bogatego w azot osadu sciekowego. Nie bylo to spowodowane jedynie wyzszcj ekspansywnosciy traw ale tez pogorszeniem si? sprawnosci aparatu foto­syntetycznego, CO obserwowano u komonicy. Wyniki badafi wskazujq na mozli­wosc wykorzystania pomiarow fluorescencji chlorofilu do oceny przydatnosci roslin dla utylizowania odpadow.

196 J. Antonkiewicz, M. Rapacz

P H O T O S Y N T H E T I C A C T I V I T Y O F P L A N T S G R O W I N G O N S O I L S U P P L E M E N T E D W I T H S E W A G E S L U D G E

A N D F U R N A C E A S H E S

Jacek Antonkiewicz ^, Marcin Rapacz ^ 1 Department of Agricultural Chemistry, Agricultural University, Krakow

2 Department of Plant Physiology, Agricultural University, Krakow

K e y words: birdsfood trefoil, bluegrass, furnace ashes, red fescue, sevage sludge, photosynthetic activity, waste utilization, white clover, tall fescue

Summary

Sewage sludge and furnace ashes used as a soil component in the process of their utilization can have a negative impact on the plant growth and develop­ment. T h e aim of the present study was the evaluation of PS I I activity in some plant species using in the reclamation mixture grown at sludge, ashes and their mixes. The research was conducted in a field experiment. T h e experimental de­sign included 6 treatments (8 m- plots, each in 4 replications): I ) . - control (with­out waste supplement); I I ) . - sewage sludge (200 t-ha-' D M ) ; I I I ) . - of sludge dose -I - VA of ash dose; I V ) . - Vi of sludge dose + Vz of ash dose; V ) . - VA of slu­dge dose + VA of ash dose; V I ) . - ash (200 t-ha-' D M ) . T h e field experiment was located on a mineral soil with grain size composition of medium loam. Measure­ments of PS I I activity ( H a n d y P E A chlorophyll fluorescence meter, Hansatech Ltd. ) were made on red and tall fescues, bluegrass, birdsfoot trefoil and white clover sowin in the mixture. Measurements were taken in 5 repHcations, 3 times a year (just before cuttings). Studied plants were characterized by PS I I activity different between the objects. Red fescue was the species in which photosyn­thetic apparatus showed almost no reaction to all combinations of wastes used in the experiment. Tall fescue was also characterized by high effectiveness of photo-synthetic apparatus, mainly in objects containing mixtures of sludge and ashes. When grasses were grown on wastes containing high amount of nitrogen-rich sewage sludges, excluding low-pH pure sludge they showed higher energy utiliza­tion in photosynthesis than legume plants. Contrary to white clover birdsfoot tre­foil was not superseded in the plots containing sludge-ashes mixtures but its pho­tosynthetic activity was lower that in the control conditions. T h e obtained results indicate that chlorophyll fluorescence measurement may be a good indicator of the usefulness of plant species in the reclamation of wastes.

D r inz. Jacek Antonkiewicz Katedra Chemii Rolnej Akademia Rolnicza im. H . Kollytaja A l . Mickiewicza 21 31-120 K R A K O W e-mail: rrantonk@cyf-kr.edu.pl