Effect of sewage sludge-based phosphate fertilizers on yield, chemical composition of plants and soil | Wpływ nawozów fosforowych powstałych na bazie osadów ściekowych na plonowanie, skład chemiczny roślin i gleby

English. Phosphorus is an essential but limited in occurrence element of great importance for all living organisms, including plants. The world’s phosphate deposits used for the production of phosphate fertilizers are rapidly depleting, hence this element was placed on the so-called list of critical raw materials. Agriculture and horticulture are highly dependent on the use of phosphate fertilizers to maintain the production of high quality food and feed. The demand for phosphorus as a fertilizer is projected to increase as the world population grows from the current 7.2 billion to 9.6 billion in 2050. Hence, alternative sources of it should be sought. Potential sources of phosphorus are different kinds of waste, e.g. sewage sludge or ashes produced as a result of their combustion. Direct use of sewage sludge in agriculture and its storage is currently being replaced by thermal utilization or recovery of nutrients. Thanks to the use of circular economy, sewage sludge as a potentially hazardous waste, which is also rich in phosphorus, is transformed into a finished product and returned to the environment in the form of fertilizers. The product of phosphorus recovery fromsewage sludge is, among others, struvite, which can be successfully used in agriculture. A priority of EU economic policy is the production of fertilizers in a sustainable manner, which will be met, for example, by the production of struvite. Struvite contains not only phosphorus, but also nitrogen and magnesium in its composition. The amount of phosphorus and magnesium that can be introduced to the soil with struvite is higher than that of typical mineral fertilizers. In turn, the amount of nitrogen is lower than in typical fertilizers (about 5% N) and very low in the case of potassium. Therefore, it is recommended to use struvite in combination with conventional fertilizers for optimal balance of individual macronutrients. Struvite is considered an effective slow-release nutrient fertilizer that can be successfully applied to agricultural, vegetable and ornamental crops. Low salinity index, limited leaching of nutrients and high quality of the fertilizer resulting from low content of heavy metals make struvite an environmentally friendly fertilizer. Struvite as a soil fertiliser does not increase the content of heavy metals in plants and soil. The application of struvite positively affects the yields of many crop species. Preliminary studies on its use in crop production even indicate higher efficacy compared to typical water-soluble phosphorus fertilizers. Therefore, future research on struvite should focus on optimizing the production and use of sludge-based fertilizers for fertilizing various agricultural, horticultural and fruit crops.

Polish. Fosfor jest niezbędnym, ale i ograniczonym w występowaniu pierwiastkiem o dużym znaczeniu dla wszystkich żywych organizmów, w tym także dla roślin. Światowe złoża fosforytów wykorzystywanych do produkcji nawozów fosforowych ulegają szybkiemu wyczerpaniu, stąd pierwiastek ten został umieszczony na tzw. liście surowców krytycznych. Rolnictwo i ogrodnictwo w dużym stopniu uzależnione jest od wykorzystania nawozów fosforowych w celu utrzymania produkcji żywności oraz pasz o wysokiej jakości. Przewiduje się, że zapotrzebowanie na fosfor jako nawóz wzrośnie wraz ze wzrostem liczby ludności na świecie z obecnych 7,2 mld do 9,6 mld w 2050 r. Stąd należy poszukiwać alternatywnych jego źródeł. Potencjalnym źródłem fosforu są różnego rodzaju odpady m.in. osady ściekowe czy popioły powstające w wyniku ich spalania. Bezpośredniewykorzystanie osadów ściekowych w rolnictwie oraz ich składowanie jest obecnie zastępowane przez termiczną utylizację czy odzysk składników pokarmowych. Dzięki wykorzystaniu gospodarki o charakterze cyrkularnym, osady ściekowe jako potencjalnie niebezpieczne odpady, jednocześnie zasobne w fosfor, zostają przekształcone w gotowy produkt i wracają ponownie do środowiska w postaci nawozów. Produktem odzysku fosforu z osadów ściekowych jest m.in. struwit, który może być z powodzeniem wykorzystany w rolnictwie. Priorytetem polityki gospodarczej UE jest produkcja nawozów w sposób zrównoważony, który zostanie spełniony np. poprzez produkcję struwitu. Struwit w swoim składzie zawiera nie tylko fosfor, ale także azot i magnez. Ilość fosforu i magnezu, jaka może zostać wprowadzona wraz ze struwitem do gleby, jest większa niż w przypadku typowych nawozów mineralnych. Zawartość azotu i potasu w nawozach struwitowych jestniższa w porównaniu z tradycyjnymi nawozami. Dlatego zaleca się stosowanie struwitu w połączeniu z nawozami konwencjonalnymi, dla optymalnego zbilansowania poszczególnych makroskładników. Struwit uważany jest za skuteczny nawóz wolno uwalniający składniki pokarmowe, który z powodzeniem może być aplikowany w uprawie roślin rolniczych, warzywniczych czy ozdobnych. Niski indeks zasolenia, ograniczone wymywanie składników odżywczych i wysoka jakość nawozu wynikająca z niskiej zawartości metali ciężkich czynią struwit nawozem przyjaznym dla środowiska. Struwit jako nawóz doglebowy nie powoduje zwiększenia zawartości metali ciężkich w roślinach oraz podłożu. Aplikacja struwitu pozytywnie wpływa na plony wielu gatunków roślin uprawnych. Wstępne badania nad jego wykorzystaniem w produkcji roślinnej wskazują nawet na wyższą skuteczność w porównaniu z typowymi nawozami fosforowymi rozpuszczalnymi w wodzie. W związku z tym przyszłe badania nad struwitem powinny koncentrować się m.in. na optymalizacji produkcji i wykorzystania nawozów powstałych na bazie osadów ściekowych w nawożeniu różnych gatunków upraw rolniczych, ogrodniczych czy sadowniczych.