Rozwój cywilizacji wiąże się z powstawaniem coraz to większych ilości odpadów, w tym także ścieków komunalnych. Również w Polsce ilość odpadów powstałych po oczyszczeniu ścieków komunalnych i przemysłowych corocznie ulega zwiększeniu. Istotnym problemem jest ich utylizacja. Główne sposoby zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych w Polsce według danych GUS (2012) to wykorzystanie rolnicze (25,3 proc.), składowanie (27,9 proc.), rekultywacja (26,5 proc.), uprawa roślin przeznaczonych do produkcji kompostu (5,5 proc.) oraz spalanie (14,8 proc.). Komunalne osady ściekowe posiadają dużo substancji organicznej oraz są bogatym źródłem składników pokarmowych, dlatego też budzą zainteresowanie jako tani nawóz. Nawozem powszechnie stosowanym w rolnictwie jest obornik, ale ze względu na ograniczenie produkcji zwierzęcej i spadek pogłowia zwierząt zaczęto poszukiwać alternatywnych źródeł materii organicznej, którą można wprowadzać do gleby.

W Polsce udział gleb, klas bonitacyjnych od IV do VI, charakteryzujących się niską zawartością materii organicznej wynosi ok. 74 proc. Jednym ze sposobów poprawy ich właściwości jest stosowanie osadów ściekowych. Charakteryzują się one dużą zasobnością w składniki pokarmowe. Jednocześnie stosunek C:N wynosi 5,7-16,7:1, co sprawia, że nie dochodzi do okresowego blokowania roślinom dostępu azotu, przez rozwijające się mikroorganizmy glebowe. Zgodnie z obowiązującymi przepisami, osady przed opuszczeniem oczyszczalni są dokładnie analizowane pod względem sanitarnym, a także zawartości metali ciężkich. Zasady ich stosowania reguluje ustawa o odpadach z dnia 14 grudnia 2012 r. (Dz. U. 2013 poz. 21).

Przemiany składników pokarmowych pochodzących z nawozów mineralnych oraz organicznych są dobrze znane, natomiast kwestia ich dostępności i wykorzystania z substancji odpadowych, takich jak np. komunalne osady ściekowe, pozostaje w dalszym ciągu w sferze badań.

W ścisłych doświadczeniach, jakie przeprowadzono na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu, oceniano efekty wykorzystania komunalnych osadów ściekowych w uprawie kukurydzy na kiszonkę. Doświadczenie założono na polu utrzymywanym w monokulturze kukurydzy od 5 lat. Obiekt kontrolny stanowiły rośliny odżywiane przy zastosowaniu nawozów mineralnych. Natomiast osad ściekowy aplikowano corocznie wiosną, w dawce 10 t/ha suchej masy, oceniając również efekt następczy nawożenia osadami.

Zastosowanie komunalnych osadów ściekowych sprzyjało zawiązywaniu kolb przez rośliny (tabela 1.). Widoczne to było szczególnie w pierwszym, ekstremalnie suchym roku badań, w którym rośliny nawożone osadami ściekowymi zawiązały o ponad 18 proc. więcej kolb niż nawożone nawozami mineralnymi (kontrola). Dobrego efektu działania osadów ściekowych, w roku o tak niesprzyjających warunkach wilgotnościowych dla wzrostu i rozwoju roślin kukurydzy, można upatrywać w tym, że osady ściekowe charakteryzują się wysoką higroskopijnością, dzięki czemu przechwytują i gromadzą wodę, poprawiając tym samym jej retencję w glebie. W drugim roku badań, charakteryzującym się bardziej sprzyjającym układem warunków pogodowych, zauważono również taką tendencję i po nawożeniu osadem ściekowym uzyskano o ok. 13 proc. więcej kolb niż na kontroli. Średnio dla 3 lat badań efekt lepszego zawiązywania kolb utrzymywał się w kolejnych 2 latach od zastosowania osadów (wykres 1.).

Na obiektach nawożonych osadami ściekowymi plony świeżej i suchej masy całych roślin kukurydzy były wyższe niż na obiektach, gdzie zastosowano nawożenie mineralne (tabele 2., 3.). Wyniki 3-letnich badań wskazują na wzrost w porównaniu z kontrolą, zarówno plonu świeżej, jak i suchej masy całych roślin, w roku zastosowania komunalnego osadu ściekowego. Taka zwyżka plonu mogła być reakcją na łatwiejszy dostęp roślin do składników pokarmowych - głównie azotu, z osadów ściekowych. Największy przyrost plonu odnotowano w skrajnie suchym roku, a zwyżka plonu wyniosła ponad 79 dt/ha świeżej masy, w przeliczeniu na suchą masę ok. 41,5 dt/ha. Przyczyny uzyskania tak dobrego efektu stosowania osadów ściekowych w warunkach suszy należy upatrywać we wspomnianej higroskopijności osadów ściekowych. Pozytywny efekt następczy osadów jako nawozu stwierdzono także w dwa lata od ich zastosowania.

Średnio dla 3 lat badań zwyżka plonu świeżej masy, w pierwszym roku po zastosowaniu w stosunku do kontroli, wyniosła ponad 27 dt/ha, a suchej masy prawie 20 dt/ha (wykresy 2., 3.). Działanie następcze komunalnych osadów ściekowych nie utrzymało się w drugim roku po ich wniesieniu. Jednak należy podkreślić, że wzrost i rozwój roślin kukurydzy nawożonej komunalnymi osadami ściekowymi był prawidłowy i nie odbiegał od stanu roślin odżywianych przy użyciu nawozów mineralnych. Ważną informacją jest także wykazanie, że nawożenie osadem nie powodowało przekroczenia dopuszczalnych norm zawartości metali ciężkich w nadziemnych częściach roślin.

Większość badań wskazuje jednoznacznie, że stosowanie nawozów naturalnych, osadów ściekowych, ich mieszanin z torfem, pozwala w uprawie kukurydzy na osiągnięcie istotnie wyższych plonów i jest bardziej efektywne niż nawożenie mineralne. Dzieje się tak dlatego, że wprowadzamy do gleby bardzo dużą ilość materii organicznej bogatej w azot, która poprawia jej właściwości, oraz zwiększa zasobność gleby w dostępne dla roślin składniki pokarmowe. Wielu badaczy wskazuje, że lepsze efekty stosowania osadów ściekowych można uzyskiwać, stosując je razem z nawożeniem mineralnym.

Są też doniesienia naukowe mówiące o tym, że nawet wieloletnie nawożenie osadami ściekowymi w różnych dawkach nie wywołuje istotnej zwyżki plonu suchej masy kukurydzy w porównaniu do nawożenia mineralnego. Brak natomiast informacji potwierdzających słabsze działanie nawozowe osadów niż nawozów mineralnych. Zatem zważając na aspekt ekonomiczny, warto się nimi zainteresować. Stosowanie osadów pozwala bowiem oszczędzić na zakupie nawozów mineralnych. Roślinom jest obojętne, skąd pochodzą składniki pokarmowe, nie rozróżniają bowiem ich źródła, pobierając z gleby ich najbardziej dostępne formy.

Sprawą otwartą wciąż pozostaje optymalny termin wprowadzania osadów do gleby. Istnieje pogląd, że efektywność nawożenia osadami ściekowymi wiosną jest mniejsza, gdyż ogranicza dostępność dla roślin składników pokarmowych. Należy jednak uwzględnić fakt, że użycie ich w tym okresie zmniejsza straty składników mineralnych na skutek wymywania wywołanego opadami w okresie jesienno-zimowym.