Praca przedstawia wyniki badań dotyczących wpływu nawadniania gleb organicznych oczyszczonymi ściekami miejskimi na ich aktywność biologiczną na tle wybranych właściwości i procesów fizyko-chemicznych istotnych z punktu widzenia nadmiernego uwilgotnienia gleby. Badania oparto na doświadczeniu polowym oraz doświadczeniach laboratoryjnych na monolitach glebowych i na próbkach wierzchniej warstwy gleb, przeprowadzonych bez udziału roślin po trzyletniej przerwie w nawodnieniach. Uzyskane wyniki wykazały, że systematyczne nawadnianie gleb organicznych ściekami istotnie wpływało na status biologiczny gleby, a intensywność i kierunek zmian aktywności znacząco zależały od typu gleby, warstwy w profilu, uprawianej rośliny i dawki ścieków. W trakcie prowadzonych nawodnień aktywności dehydrogenaz i katalazy były hamowane w profilach gleby torfowo-murszowej porośniętej topolą (Populus nigra i Populus alba) oraz mineralno-murszowej porośniętej trawami (z dominacją Alopecurus pratensis, Phalaris arundinacea i Festuca pratensis), natomiast stymulowane w glebie torfowo-murszowej z uprawą wierzby (Salix americana i Salix viminalis). Po zaprzestaniu nawodnień zmiany te pozostały utrzymane w glebie z udziałem topoli. W glebie mineralno-murszowej łąkowej zaniechanie zalewów spowodowało podwyższenie aktywności oksydoreduktaz, natomiast w glebie z uprawą wierzby stymulacja pozostała w wierzchniej warstwie. Właściwości gleby były modyfikowane przez długotrwałe działanie ścieków. Bezpośrednie działanie ścieków niewiele różniło się od oddziaływania czystej wody, w warunkach laboratoryjnych dotyczyło głównie stymulacji procesu denitryfikacji.

Analiza uzyskanych wyników z badań laboratoryjnych przeprowadzonych po upływie trzech lat od zaprzestania nawodnień ujawniła silne przekształcenia materiału glebowego z wierzchnich warstw, prowadzące do zmian dostępności węgla organicznego oraz modyfikacji zawartości biomasy drobnoustrojów i ich aktywności biochemicznej. W wierzchniej warstwie (0-10 cm) gleby obsadzonej topolą czteroletnie systematyczne nawadnianie ściekami (120 cm rocznie) spowodowało pogorszenie warunków bytowania drobnoustrojów. W porównaniu do gleby kontrolnej nastąpiło obniżenie biomasy drobnoustrojów, wskaźnika Cmic/Corg oraz aktywności biologicznej opartej na wykorzystaniu natywnych substratów organicznych (aktywność dehydrogenaz i katalazy, emisji N2O), natomiast podwyższenie współczynnika metabolicznego qCO2. Intensywna mineralizacja wprowadzonej glukozy oraz wysoka aktywność potencjalna (indukowane glukozą dehydrogenazy, wydzielanie metanu) wskazują jednak, że obniżenie biomasy drobnoustrojów i ich aktywności nie wynikało z uszko¬dzenia populacji, lecz zmniejszenia dostępności substratu organicznego.

W wierzchniej warstwie gleby porośniętej wierzbą zabiegi spowodowały poprawę warunków rozwoju drobnoustrojów. Aktywność aktualna uległa podwyższeniu (biomasa drobnoustrojów, wskaźnik Cmic/Corg, aktywność dehydrogenaz i katalazy, emisja N2O), a wskaźnik qCO2 obniżeniu, natomiast funkcje aktywności potencjalnej (indukowane glukozą dehydrogenazy, metanogeneza, mineralizacja glukozy) pozostały wyższe w glebie kontrolnej.

Zaprzestanie zabiegów przeprowadzonych na glebie porośniętej trawami spowodowało zmiany korzystne w odniesieniu do materiału kontrolnego. Podwyższeniu uległa biomasa drobnoustrojów, aktywność dehydrogenaz i wydzielanie N2O. Wskaźniki Cmic/Corg, qCO2 i czynność katalazy, a także aktywność potencjalna wierzchniej warstwy gleby pozostały na poziomie kontrolnym.

Pomimo relatywnie wysokiej aktywności biologicznej, materiał wierzchniej warstwy gleb wykazywał znaczną odporność na redukcję (w warunkach zalania Eh > 400 mV, Fe+2 < 20 mg•kg–1, stały poziom katalazy, brak typowej relacji Eh i oksydoreduktaz) niezależnie od poprzedniego sposobu nawadniania. Przemiany o charakterze redukcji zachodziły dopiero pod wpływem wysokiego dodatku glukozy lub metanu. Obecność N2O, Fe+2, H2 i CH4 rejestrowano, odpowiednio, przy Eh < 400 mV, < 300 mV, < 200 mV i < –50 mV. Jednocześnie z obniżaniem wartości Eh następowała silna stymulacja aktywności dehydrogenaz.

Wierzchnie warstwy wszystkich gleb nawadnianych ściekami wykazywały wyższe wartości Corg, NH4+, NO3–, C:N, nieco niższe pH, a także wyższą aktywność oddechową i metanotroficzną, niż gleby kontrolne. Niezależnie od zabiegów, gleba o wyższej biomasie drobnoustrojów prezentowała średnio wyższą aktywność dehydrogenaz, szybkość respiracji, kumulację CO2 i pobranie O2. Zawartość Corg istotnie determinowała aktywność dehydrogenaz i oddychanie (podstawowe i indukowane glukozą). Oznaczenie tzw. wskaźników eko-fizjologicznych gleby Cmic/Corg i qCO2 może być przydatne dla określenia kierunku zmian statusu biologicznego gleby w wyniku prowadzonych nawodnień. Gleby nawadniane ściekami utrzymały cechy istotne przy systematycznym stosowaniu nawodnień: aktywność metanotroficzną, zdolność przeprowadzania całkowitej denitryfikacji do N2 i odporność na redukcję. Cechy te wskazują na przydatność badanych gleb do nawodnień ściekami – pod warunkiem utrzymania odpowiednich stosunków wodno-powietrznych gleby i niskiej zawartości substancji organicznej w ściekach. Zastrzeżenie budzi podwyższenie aktywności oddechowej (emisji CO2) utrzymujące się po zaprzestaniu nawodnień.