DOI: 10.1051/agro:2001115

Agronomie 21 (2001) 169-178

A long-term chemical and infrared spectroscopy study on a soil amended with municipal sewage sludge

Giovanni Gigliotti, Pier Lodovico Giusquiani and Daniela Businelli

Dipartimento di Scienze Agroambientali e della Produzione Vegetale dell'Università di Perugia, Borgo XX Giugno, 72 - 06121 Perugia, Italy

(Received 20 July 2000; revised 16 November 2000; accepted 5 December 2000)

Abstract
A long-term field experiment was carried out to evaluate the effect of a seven-year soil amendment with municipal sewage sludge on chemical fertility, soil enzyme activities and the changes in the composition of humic substances. The amended soil showed an increase in total and NaOH soluble organic C, available P and K. The heavy metals contained in the sludge did not affect soil phosphatases (alkaline phosphomonoesterase and phosphodiesterase), arylsulphatase or L-asparaginase activity, even if the concentration of total and available Cu, Ni and Zn increased in the arable layer of soil. The fulvic acids FT-IR spectra showed that amended soil contains a higher concentration of carboxylic and aliphatic groups and polysaccharides compared to unamended soil. The polysaccharide increase in the seven-year amended soil is attributable to the humification process since only a small amount of polysaccharides were present in the sludge. The humic acids FT-IR spectra showed that amended soil contained a higher concentration of aliphatic and N-containing groups and a lower concentration of polysaccharides than unamended soil. The humification parameters (i.e. humification ratio, humification index and degree of humification) highlighted the differences in the humification status between sludge humic-like substances and humus from soil, but were unable to show the differences between unamended and amended soils.

Résumé
Étude chimique et spectroscopique à long terme sur un sol amendé par épandage des eaux de l'égout municipal. On a effectué une étude de terrain sur sept ans pour évaluer l'effet, sur la fertilité chimique, sur les activités enzymatiques du sol et sur les variations dans la composition de substances humiques, d'un sol amendé pendant sept ans avec des eaux d'égout. On a relevé, dans le sol ainsi soumis à épandage, une augmentation de C organique total et humifié et de P et K disponibles. La présence de métaux lourds dans les eaux d'égout n'affectent pas l'activité de phosphatase du sol (phospho-monoestérase et phospho-diestérase), aryl-sulfatase ou L-asparaginase, même si l'on a pu relever une augmentation de la teneur en Cu, Ni et Zn totaux et disponibles dans la couche arable du sol. Le spectre FT-IR de l'acide fulvique a montré que les sols amendés contiennent une concentration plus élevée de groupes carboxyliques et aliphatiques et de polysaccharides que le sol non amendé. On peut attribuer au processus d'humification l'augmentation en polysaccharides du sol amendé pendant sept ans, car les eaux d'égout ne contenaient qu'une quantité réduite de polysaccharides. Le spectre FT-IR de l'acide humique a montré que, comparé au sol non amendé, le sol amendé présente une teneur plus élevée en groupes aliphatiques et en groupes azotés et une concentration plus basse de polysaccharides. Les données provenant du paramètre d'humification (c'est-à-dire rapport d'humification, grade d'humification et indice d'humification) ont mis en évidence les différences de condition d'humification entre les substances humicoles contenues dans les eaux d'égout et l'humus contenu dans le sol, mais non les différences entre sol amendé et sol non amendé.

Key words: sewage sludge / enzyme activities / FT-IR spectroscopy / humification parameters

Mots clés : eaux d'égout / activités enzymatiques / spectroscopie FT-IR / paramètres d'humification

Correspondence and reprints: Giovanni Gigliotti
    e-mail: gigliott@unipg.it

Communicated by Marco Trevisan (Perugia, Italy)

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