PHOSPHORUS AVAILABILITY TO RYEGRASS FROM URBAN SEWAGE SLUDGES ASSESSED BY ISOTOPIC LABELING AND DILUTION TECHNIQUE: EFFECT OF IRRADIATION *

EL-MOTAIUM, R.A.⁽¹⁾ and MOREL, C.⁽²⁾  

(1) Plant Research Dept., Nuclear Research Centre, Atomic Energy  Authority, Cairo, Egypt and  (2) National Institute for Agronomical Research, BP 81,
F-33883,  Villenave d'Ornon Cedex, France.

Key words: Gamma radiation, Isotopic dilution, L-value, Phosphorus uptake,

 P-32, Phosphorus recovery, Sandy soil.

تقدير تيسر عنصر الفوسفور لنبات الراىجراس من مخلفات الصرف الصحى

 باستعمال طريقة الترقيم بالنظير المشع والتخفيف: تأثير الإشعاع

راويه المتيم و كريستيان مورال

خلاصـــة

تستعمل غالبا مخلفات المدن من الصرف الصحى فى الزراعة كمصدر للفوسفور نتيجة إرتفاع مكوناتها من هذا العنصر وفى هذا البحث تم أخذ عينات ممثلة لمخلفات الصرف الصحى الصلبة (الحمأه) من خمس محطات لمعالجة مياه الصرف الصحى بالقاهرة بمصر.

تم إجراء تجربة بالصوبة البلاستيكية باستعمال قصص وتربة رملية منخفضة جدا فى محتواها من الفوسفور (9 ملليجرام/كيلوجرام تربة) وتم ترقيم التربة بمحلول فوسفور-32 المشع بدون حامل بمعدل 3 ميجابيكرل / كيلوجرام تربة وذلك لتحديد مساهمة المصادر المختلفة للفوسفور فى تغذية نبات الراىجراس. اشتملت المعاملات على إضافة الحماة بمعدل 50 ملليجرام لكل كجم تربة لكل نوع من أنواع الحمأه المعالجة والغير معالجة بالإشعاع ، كذلك اشتملت المعاملات على معاملة ضابطة تم فيها إستعمال الفوسفور المعدنى (كالسيوم فوسفات) بنفس معدل الحمأه ومعاملة مرجعية لا تحتوى على أى إضافة لعنصر الفوسفور ولكن أضيف لها محلول الفوسفور-32 . تم زراعه 1 جرام من بذور الراىجراس فى كل قصيص.

تم حصاد الجزء الخضرى من النباتات 4 مرات بمعدل مرة كل 3 أسابيع ثم تم تقدير الفوسفور المشع والكلى وذلك لتقدير مساهمة التربة والحمأة والفوسفور المعدنى فى تغذية نبات الراىجراس بالفوسفور وكذلك لتقدير كمية الفوسفور الميسرة للنبات على أساس تخفيف النظير المشع. تم حساب النسبة بين الفوسفور المشع إلى الفوسفور الغير مشع (التركيب النظائرى).     

أوضحت النتائج إن كمية الفوسفور الكلية بأنواع الحمأة المختلفة تراوحت بين 6.2 الى 13.8  جم لكل كيلوجرام تربة.  وقد مثلت نسبة الفوسفور التى تساهم بها البذور فى تغذية النبات فى المعاملة المرجعية 99% من الفوسفور الكلى الممتص بواسطة النبات أما نفس النسبة فقد كانت 87% فى المعاملة الضابطة (الفوسفور المعدنى). وقد ساهم المحتوى الفوسفورى لمخلفات الصرف الصحى ب 98% من كمية الفوسفور الممتص بالنبات (بعد التصحيح نتيجة مساهمة البذور) وقد تم الاستفادة من 7.2% من فوسفور الحمأة المضاف للتربة بواسطة النبات. وقد تبين إن نوع الحمأة والمعاملة بالإشعاع لم يكن لهم تأثير معنوى على تيسر عنصر الفوسفور من الحمأة والتى تم تقديرها بقيمة L ولكن كان هناك تضارب فى النتائج بين تيسر عنصر الفوسفور من الحمأة ومن الفوسفور المعدنى عند مقارنة نتائج المساهمة النسبية للفوسفور وكذلك النسبة المئوية لاسترداده وهذا التضارب يمكن أن يعزى إلى كميات النيتروجين المختلفة المصاحبة لإضافة الحمأة أو لعملية تثبيت الفوسفور المعدنى الذائب فى التربة.

ABSTRACT

Urban sewage sludge are widely used as alternative P input because of their high P content. Irradiation of sewage sludge is developed in Egypt to make safe spreading of sludge on agricultural fields. Five sludges were sampled from representative urban wastewater treatment plants located in Cairo, Egypt. Sub samples were irradiated using gamma radiation at 6 KGy dose. A pot experiment was conducted under plastic greenhouse using sandy P-deficient soil. The soil was homogeneously labelled with a radioactive solution of carrier-free ³²PO₄ (about 3 MBq kg / soil) to determine the contribution of the different sources of P in plant nutrition. Sludges were applied at 50 mg P/ kg soil. In addition, a control treatment was also carried out to analyze sludge P availability in comparison to a water soluble mineral fertilizer, i.e. 50 mg P/kg soil was applied as commercial monocalcium phosphate (SSP). A reference treatment was included without any P application but the radioactive solution was added. One gram of ryegrass seeds (Lolium multiflorium) was sown in each pot. The aerial parts of the ryegrass were harvested four times, every 3 weeks. Analysis of all harvests included ³²P and total P content was used to determine the respective contribution of soil and sludge to plant P nutrition and the plant available P (L value) using the isotopic dilution principle. The ratio of radioactive P to non-radioactive P, i.e. isotopic composition, was calculated. The total P content in the different urban sewage sludge was ranged from 6.2 to 13.8 g P/ kg and affected by irradiation. Because the soil was extremely P deficient (L value=0.3 mg P/ kg soil), P derived from seeds represented 99% of the P taken up when no P was applied and 87% when applying 50 mg P-SSP/ kg. After correcting the contribution of ryegrass seeds, sludge P contributed by 98% to plant nutrition and 7.2% of the applied P was recovered. The sludge type and irradiation factors did not significantly affect sludge P availability assessed by both L values. However, contrasting conclusions on sludge P availability compared to SSP were obtained when either relative contribution of sludge P or percentage of P recovery were considered. These differences were mainly explained by the amounts of N added associated with sludge P addition and/or fixation of mineral water soluble P.