The Effect of Sewage Sludge on the Growth and Mineral Nutrient Content of Spinach

Year 2024, Volume: 19 Issue: 2, 119 - 127, 31.12.2024

Erhan Recep İnce , Figen Eraslan İnal

https://doi.org/10.54975/sduzfd.1597576

Abstract

With the increasing world population, many problems arise. One of them is urban sewage sludge and its disposal. In the present study, an experiment was conducted in greenhouse conditions to determine the effect of increasing levels of sewage sludge on the growth and nutrient content of spinach plant (Spinacia oleracea cv. Matador). In the experiment, sewage sludge was applied at the doses of AC0: 0, AC1: 10, AC2: 20, AC3:30, AC4: 40 and AC5: 50 g kg-1 before sowing the seeds. As a result of the experiment, the fresh and dry weights of the plants and the concentrations of N, P, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Zn and Mn were determined. According to the research results, the sewage sludge application were determined by significantly affected fresh and dry weight of the spinach plant and the N, P, K, Ca, Fe, Cu, Mn and Zn concentrations, except Mg. Sewage sludge applications significantly decreased the fresh and dry weight of the plants compared to control and first dose. While the N, P and Ca concentrations of the plants were increased especially in 40 and 50 g kg-1 AC applications, the K concentration decreased at 10 and 20 g kg-1 doses. When the micro element concentrations of the plants were investigated, while Fe and Cu concentrations decreased with 20 and 30 g kg-1 AC applications, Zn and Mn concentrations increased with 40 and 50 g kg-1 AC applications.

Keywords

Plant nutrient, spinach, urban sewage sludge, yield

Kentsel Arıtma Çamurunun Ispanak Bitkisinin Gelişimi ve Mineral Besin Elementi İçeriğine Etkisi

Abstract

Artan dünya nüfusuyla birlikte birçok sorun da ortaya çıkarmaktadır. Bunlardan bir tanesi de kentsel arıtma çamuru ve bunun bertaraf meselesidir. Bu çalışmada, artan düzeylerde uygulanan kentsel atık su arıtma çamurunun ıspanak bitkisinin (Spinacia oleracea cv. Matador) gelişimi ve besin elementi konsantrasyonuna etkisini belirlemek amacıyla sera koşullarında bir deneme yürütülmüştür. Denemede atık çamur uygulaması AÇ0: 0, AÇ1: 10, AÇ2: 20, AÇ3: 30, AÇ4: 40 ve AÇ5: 50 g kg-1 dozlarında, tohum ekiminden önce uygulanmıştır. Deneme sonucunda bitkilerin yaş ve kuru ağırlıkları ile N, P, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Zn ve Mn konsantrasyonları belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, arıtma çamuru ıspanak bitkisinin yaş ve kuru ağırlığını ve Mg hariç N, P, K, Ca, Fe, Cu, Mn ve Zn konsantrasyonlarını önemli derecede etkilediği belirlenmiştir. Arıtma çamuru uygulaması bitkilerin yaş ve kuru ağırlığını kontrol ve AÇ1 dozu hariç önemli oranda azaltmıştır. Bitkilerin N, P ve Ca konsantrasyonları özellikle 40 ve 50 g kg-1 AÇ uygulamalarında artarken, K konsantrasyonu 10 ve 20 g kg-1 dozlarında azalmıştır. Bitkilerin mikro element konsantrasyonları incelendiğinde ise, Fe ve Cu konsantrasyonlarının 20 ve 30 g kg-1 AÇ uygulaması ile azalırken, Zn ve Mn konsantrasyonlarının ise 40 ve 50 g kg-1 AÇ uygulamaları ile arttığı belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, arıtma çamuru ıspanak bitkisinin yaş ve kuru ağırlığını ve Mg hariç N, P, K, Ca, Fe, Cu, Mn ve Zn konsatrasyonlarını önemli derecede etkilediği belirlenmiştir. Arıtma çamuru uygulaması bitkilerin yaş ve kuru ağırlığını kontrol ve birinci doz hariç önemli oranda azaltmıştır. Bitkilerin N, P ve Ca konsatrasyonları özellikle 40 ve 50 g kg-1 AÇ uygulamalarında artarken, K konsantrasyonu 10 ve 20 g kg-1 dozlarında azalmıştır. Bitkilerin mikro element konsantrasyonları incelendiğinde ise, Fe ve Cu konsantrasyonlarının 20 ve 30 g kg-1 AÇ uygulaması ile azalırken, Zn ve Mn konsantrasyonlarının ise 40 ve 50 g kg-1 AÇ uygulamaları ile arttığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, uygulamada kullandığımız kentsel arıtma çamurunun kimyasal içeriği tehlikesiz aralığında yer alsa bile tarımsal amaçlı olarak kullanacakların dikkatli olması gerektiği birçok araştırmacı tarafından da belirtilmiştir. Kentsel arıtma çamurunun toprağa analiz yapılmadan, arıtılmadan ve ardı ardına uygulamanın bitki ve toprakta olumsuz sonuçlar ortaya çıkartacağı unutulmamalıdır.

Keywords

bitki besin elementi, ıspanak, Kentsel arıtma çamuru, verim

Ethical Statement

Bu çalışmanın yazarları olarak herhangi bir etik kurul onay bilgileri beyanımız bulunmadığını bildiririz.

Thanks

Bu araştırma makalesi, Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalında Erhan Recep İNCE tarafından sunulan Yüksek Lisans tezinden üretilmiştir.

References

• Akat, H., Altunlu, H., Çetinkale Demirkan, G., Saraçoğlu, A., & Yokaş, İ. (2017). Kesme gül yetiştiriciliğinde arıtma çamuru uygulamalarının bitki gelişme, çiçeklenme ve kalite üzerine etkileri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 54(3), 327-332.
• Arlı, S. (2006). Arıtma çamurlarındaki ağır metallerin bitkilerle giderimi. (Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
• Bai, Y., Zang, C., Gu, M., Gu, C., Shao, H., Guan, Y., Wang, X., Zhou, X., Shan, Y., & Feng, K. (2017). Sewage sludge as an initial fertility driver for rapid improvement of mudflat salt-soils. Sci Total Environ, 578, 47–55.
• Başkan, G. (2018). Tarımsal Açıdan Ham ve Kireçli Arıtma Çamurunun Etkinliğinin Tavuk ve Ahır Gübresi ile Karşılaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimler Enstitüsü).
• Beidokhti, M.Z., Naeeni, S.T.O., & AbdiGhahroudi, M.S. (2019). Biosorption of nickel (II) fromaqueous solutions onto pistachio hull waste as a lowcost biosorbent. Civ Eng J, 5,447–457.
• Buaisha M., Balku S., & Yaman, Ö. S. (2020). Heavy metal removal investigation in conventional activated sludge systems. Civ Eng J, 6, 470–477.
• Çakır, H.N. (2018). Kentsel arıtma çamuru uygulamalarının mısır bitkisi gelişimine etkileri. (Yüksek Lisans Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
• Delibacak, S., Kayıkçıoğlu, H.H., Okur, İ.B., Yağmur, B., & Ongun, A.R. (2007). Kentsel arıtma çamuru uygulamasının yer fıstığı ve arpa fiğ karışımı üretiminde verim ve bazı toprak özellikleri üzerine etkileri. Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje.
• Demir, E. (2010). Arıtma çamuru ve humik asit uygulamalarının mısırın verim, besin elementi ve ağır metal içeriğine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
• Eid, E. M., El-Bebany, A. F., Alrumman, S. A., Hesham, A. E. L., Taher, M. A., & Fawy, K. F. (2017). Effects of different sewage sludge applications on heavy metal accumulation, growth and yield of spinach (Spinacia oleracea L.). International Journal of Phytoremediation, 19(4), 340-347.
• Ekleme, Y. (2018). Çanakkale evsel atıksu arıtma çamurunun çim bitkisinin bitki besin elementi ve ağır metal içeriği üzerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
• European Commission (2010). Environmental, economic and social impacts of the use of sewage sludge on land. Consultation report on options and impacts. Belgium, Milieu Ltd.
• FAO (2022). Dünyada ıspanak üretiminin verileri. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL (Son erişim tarihi: 17 Aralık 2024)
• Fazelabdolabadi, B., & Golestan, M.H. (2020). Towards bayesian quantification of permeability in micro-scale porous structures—the database ofmicro networks. HighTech Innov J, 1, 148–160.
• Goto, T., Miyazaki, M., & Oku, M. (1996). An improved procedure for protoplast culture and plant regeneration of spinach (Spinacia oleracea L.). Journal of The Japanese Society for Horticultural Science, 65(2), 349-354.
• Jacobs, L.W., & McCreary, D.S. (2001). Utilizing biosolids on agricultural land. Extension Bulletin, University of Michigan, USA.
• Jones Jr., J.B., Wolf, B., & Mills, H.A. (1991). Plant analysis handbook. Micro-Macro Publishing, Inc. Georgia 30607, USA.
• Kacar, B. & İnal, A. (2008). Bitki Analizleri. Nobel Yayın, 1241, 842s.
• Karimi. A., Naghizadeh, A., Biglari, H., Peirovi, R., Ghasemi, A., & Zarei, A. (2020). Assessment of human health risks and pollution index for heavy metals in farmlands irrigated by effluents of stabilization ponds. Environ Sci Pollut Res 1,11.
• Karkush, M., & Aljorany A.N. (2019). Numerical evaluation of foundation of digester tank of sewage treatment plant. Civ Eng J, 5, 996–1006.
• Katkat, A.V., & Aşık, B.B. (2010). Arıtma çamurlarının tarımsal amaçlı kullanımı ve gübre değeri. 5. Ulusal Bitki Besleme ve Gübre Kongresi. 15-17 Eylül, İzmir, 580-585.
• Kumar, V., Chopra, A. K., Srivastava, S., (2016). Assessment of heavy metals in spinach (Spinacia oleracea L) grown in sewage sludge–amended soil. Communıcatıons ın Soıl Scıence And Plant Analysıs. 47(2), 221–236.
• Latare A.M., Singh S.K., & Kumar O. (2018). Impact of sewage sludge application on soil fertility, microbial population and enzyme activities in soil under rice-wheat system. J Indian Soc Soil Sci, 66,300–309.
• Lu, Q., He, Z.L., & Stoffella, P.J. (2012). Land application of biosolids in the USA: A review. Applied and Environmental Soil Science, 1-12. https://doi.org/10.1155/2012/201462
• Rastetter, N., & Gerhardt, A. (2017). Toxic potential of different types of sewage sludge as fertiliser in agriculture: ecotoxicological effects on aquatic, sediment and soil indicator species. J Soils Sediments 17, 106–121.
• Swain, A., Satish, K., Singh,S.,K., Mohapatra, K.K., & Patra, A. (2020) Effect of sewage sludge application on yield, nutrients uptake and nutrient use efficiency of spinach (Spinacia oleracea L.). Annals of Plant and Soil Research, 22(3), 305-309
• Swain, A., Satish, K., Singh,S.,K., Mohapatra, K.K., & Patra, A. (2021) Sewage sludge amendment affects spinach yield, heavy metal bioaccumulation, and soil pollution indexes. Arabian Journal of Geosciences, 14, 717
• TÜİK (2023). Türkiye’de illere göre ıspanak üretimi verileri. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/images/medas-tuik.png (Son erişim tarihi: 17 Aralık 2024)
• Uzun, P., & Bilgili, U. (2011) Arıtma çamurlarının tarımda kullanılma olanakları. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 25(2), 135-146.
• Welbaum, G.E. (2015). Vegatable production and practices. Printed and Bound by CPI Group (UK) Ltd.
• Yalçın, G., Yavuz, R., Yılmaz, M., Taşpınar, K., & Ateş, Ö. (2010). Evalution of sewage sludge on agricultural lands. Journal of Engineering and Natural Sciences. Eskişehir Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Eskişehir, 156-164.
• Zafar, S., Farooq, S., Qazi, H. A., Jaweed, T. H., Kadam, A. K., & Lone, F. A. (2020). Evaluation of nutrient status of kale and spinach as affected by sewage sludge and mineral fertilizers. Journal Of Plant Nutrıtıon. 43(17), 2633–2644.