A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A

Transkrypt

1 A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A VOL. LXII (1) SECTIO E 2007 Katedra Chemii Rolnej i rodowiskowej Akademii Rolniczej w Lublinie, ul. Akademicka 15, Lublin,, jadwigablaziak@wp.pl JADWIGA BŁAZIAK Ocena zmian zawartoci mikroelementów w zboach pod wpływem wapnowania i magnezowania gleby Estimation of changesot microelement contents in cereals as influence of calcium and magnesium soil application Streszczenie. Badania oparto na dowiadczeniu wazonowym w hali wegetacyjnej. Materiałem glebowym był utwór pyłowy wodnego pochodzenia, o odczynie bardzo kwanym. Czynnikami dowiadczenia były: kontrola (bez nawoenia) oraz CaO, CaO + MgO i MgSO 4. 7H 2 O, zastosowane według 1 kwasowoci hydrolitycznej. Rolinami testowymi były jczmie jary i owies. Zboa zebrane z obiektu kontrolnego wykazywały wysok zawarto elaza, manganu i cynku. Wapnowanie i magnezowanie spowodowało znaczne obnienie zawartoci mikroelementów w rolinach, a szczególnie Mn o 25 90% oraz Zn o 15 60% i Fe o 15 40%. Wpływ CaO i CaO + MgO na obnienie zawartoci mikroelementów w zboach był podobny. W przypadku owsa nastpił spadek do zawartoci niskich. Siarczan magnezu miał znacznie mniejszy wpływ. Słowa kluczowe: wapnowanie, magnezowanie, zboa, mikroelementy WSTP Zmiana odczynu gleby, w efekcie wapnowania lub magnezowania, jest najsilniej oddziałujcym czynnikiem na ograniczenie pobierania i wykorzystanie manganu oraz cynku przez roliny [Szukalski i in. 1973, Motowicka-Terelak 1978, Dahiya i Singh 1980, Gorlach i in. 1980, Gorlach i Gorlach 1983, Kaczor 1992, Mercik i Stpie 1994, Rogó 1994, Bednarek i Lipiski 1996, Spiak 1998, Stpie i Mercik 1998, Kaczor i Kozłowska 2000, Rogó 2000, Ruszkowska i Sykut 2000]. W wielu pracach stwierdzono równie znaczne zmniejszenie zawartoci elaza w rolinach uprawianych na glebach wapnowanych [Motowicka-Terelak 1978, Dahiya i Singh 1980, Kaczor 1992, Mercik i Stpie 1994, Rogó 1994, Stpie i Mercik 1998], ale s i takie badania, w których wapnowanie nie miało wpływu na poziom elaza w rolinach [Rogó 1994]. Wpływ wapnowania na zawarto mikroelementów w rolinach zaley od dawki oraz od formy zastosowanego nawozu [Dahiya i Singh 1980, Gorlach i in. 1980, Gorlach i Gorlach 1983, Rogó 1994, Bednarek i Lipiski 1996, Stpie i Mercik 1998, Rogó 2000].

2 78 Jadwiga Błaziak Celem przeprowadzonych bada była ocena zaopatrzenia zbó jarych w elazo, mangan i cynk w warunkach wapnowania i magnezowania gleby bardzo kwanej. MATERIAŁ I METODY Badania przeprowadzono w latach oparto je na dowiadczeniu wazonowym w hali wegetacyjnej. Materiałem glebowym (5,4 kg na wazon) był utwór pyłowy wodnego pochodzenia z warstwy ornej gleby pobranej z Płaskowyu Tarnogrodzkiego, o składzie granulometrycznym: 23% piasku, 50% pyłu i 27% czci spławialnych. Gleba miała odczyn bardzo kwany (ph w 1 mol KCl dm -3 = 4,2), a jej kwasowo hydrolityczna wynosiła 42 mmol H + kg -1. Gleba zawierała 26 mg P, 124 mg K i 6 mg Mg kg -1 w formie przyswajalnej oraz 1 g N ogółem kg -1 i 1,05 g C org. kg -1. Dowiadczenie obejmowało cztery kombinacje: kontrola bez wapnia i magnezu, CaO (1,176 g kg -1 gleby), CaO + MgO zmieszano w stosunku 1:1 (1,008 g kg -1 gleby) oraz MgSO 4 7H 2 O (2,568 g kg -1 gleby). Wap i magnez zastosowano jednorazowo w pierwszym roku bada w dawkach równowanych 1 Hh. Rolin testow przez dwa sezony wegetacyjne był jczmie jary odmiany Aramir, a przez nastpne dwa sezony owies odmiany Dragon. Corocznie stosowano jednolite nawoenie podstawowe: 0,15 g N, 0,065 g P oraz 0,15 g K kg -1 gleby. Zbiór nadziemnej biomasy oraz korzeni zbó przeprowadzono w fazie strzelania w d bło (faza I), w fazie kłoszenia jczmienia lub wysuwania wiechy przez owies (faza II) oraz dojrzałoci pełnej (faza III). Materiał rolinny zmineralizowano na sucho i oznaczono zawarto Fe, Mn i Zn metod ASA. Obliczono wartoci stosunku Fe : Mn w cz- ciach nadziemnych zbó. Wyniki bada opracowano statystycznie metod analizy wariancji, stosujc półprzedział ufnoci Tukeya. WYNIKI Jczmie i owies zebrane z obiektu kontrolnego charakteryzowały si wysok zawartoci elaza (tab. 1) w czciach wegetatywnych i korzeniach oraz redni w ziarnie [Bergmann i Neubert 1976, Kamiska i in. 1976]. Najwicej elaza zawierały korzenie obydwu zbó, a nastpnie roliny jczmienia zebrane w fazie strzelania w d bło (faza I) i kłoszenia (faza II) oraz słoma owsa i roliny w fazie wysuwania wiechy (faza II). Zastosowanie tlenkowych form wapnia i magnezu oraz MgSO 4, spowodowało niewielki wzrost zawartoci tego mikroelementu w słomie jczmienia oraz obnienie, które wynosiło po zastosowaniu CaO 27%, CaO + MgO 18% i MgSO 4 22% rednio dla fazy I i II. Zastosowanie CaO i CaO + MgO obniało zawarto elaza w ziarnie o 15%, a MgSO 4 nie miał istotnego wpływu na poziom tego składnika. CaO powodował wzrost iloci elaza w korzeniach jczmienia, natomiast wpływ CaO + MgO oraz MgSO 4 był niejednoznaczny. Nastpował wzrost lub obnienie zawartoci elaza, w zalenoci od fazy rozwojowej. Wapnowanie i magnezowanie spowodowało równie obnienie zawartoci elaza w czciach nadziemnych i korzeniach owsa, przy czym w ziarnie było ono istotne tylko po zastosowaniu MgSO 4. Najwiksze obnienie zawartoci elaza w owsie nastpiło po zastosowaniu CaO + MgO, rednio dla faz I, II i słomy o ok. 40%, natomiast działanie CaO było podobne jak MgSO 4, powodujc obnienie zawartoci Fe o ok. 20%.

3 OCENA ZMIAN ZAWARTOCI MIKROELEMENTÓW W ZBOACH POD WPŁYWEM WAPNOWANIA Najwiksze obnienie zawartoci elaza odnotowano w rolinach w fazie wysuwania wiechy, po zastosowaniu CaO + MgO o 65%. W korzeniach obnika ta wynosiła rednio ok. 20%, najwicej take w obiekcie CaO + MgO. Zboa Cereals Jczmie Barley Owies Oat Tabela 1. Zawarto elaza w jczmieniu jarym i owsie (mg kg -1 s.m.) Table 1. Content of iron in spring barley and oat (mg kg -1 d.m.) Czci nadziemne Above ground parts Korzenie Roots Nawoenie faza stage Fertilization I * III ziarno III słoma II grain straw I II III Control CaO CaO + MgO MgSO NIR 0,05 LSD Control CaO CaO + MgO MgSO NIR 0,05 LSD *I faza strzelania w d bło shooting stage II faza kłoszenia (jczmie), wysuwania wiechy (owies) heading stage (barley), ear emergence stage (oat) III faza dojrzałoci pełnej full ripeness stage Zboa Cereals Jczmie Barley Owies Oat * Jak w Tab. 1. in Tab. 1. Tabela 2. Zawarto manganu w jczmieniu jarym i owsie (mg kg -1 s.m.) Table 2. Content of manganese in spring barley and oat mg kg -1 d.m Czci nadziemne Above ground parts Korzenie Roots Nawoenie faza stage Fertilization I * III ziarno III słoma II grain straw I II III Control CaO CaO + MgO MgSO NIR 0,05 LSD Control CaO CaO + MgO MgSO NIR 0,05 LSD Zboa z obiektu kontrolnego (tab. 2) wykazywały równie wysok zawarto manganu [Bergmann i Neubert 1976, Kamiska i in. 1976]. Najwicej manganu zawierały korzenie obydwu zbó, nastpnie roliny jczmienia w fazie strzelania w d bło oraz słoma, a w przypadku owsa słoma oraz roliny w fazie wysuwania wiechy. Zastosowanie CaO, w podobnym stopniu jak CaO + MgO, obniyło zawarto manganu w czciach

4 80 Jadwiga Błaziak nadziemnych jczmienia (faza I, II, słoma) o 80%, w ziarnie o 60% i w korzeniach o 70%. Zastosowany MgSO 4 obniył zawarto Mn w czciach nadziemnych o ok. 25% oraz spowodował niewielki wzrost jego poziomu w korzeniach. W przypadku owsa najwiksza obnika zawartoci manganu nastpiła po zastosowaniu CaO + MgO: w cz- ciach nadziemnych (faza I, II, słoma) rednio o 90%, w ziarnie o 80%, a w korzeniach o 70%. CaO równie znacznie obniył zawarto Mn w owsie, odpowiednio o 70, 65 i 60%. Stwierdzono wówczas w ziarnie i słomie niskie zawartoci tego mikroelementu. MgSO 4 zmniejszył ilo Mn w czciach nadziemnych r. o 40%, a w korzeniach o 25%. Due znaczenie dla oceny zaopatrzenia rolin w elazo i mangan ma kształtowanie si stosunku Fe : Mn w rolinach. Dla dobrego rozwoju rolin stosunek Fe : Mn powinien mieci si w granicach od 1,5 : 1 do 2,5 : 1. Poniej wartoci 1,5 : 1 wystpuj objawy toksycznoci manganu i niedoboru elaza, a powyej 2,5 : 1 szkodliwy jest nadmiar elaza, któremu towarzysz objawy braku manganu [Motowicka-Terelak 1978, Mazur 1990]. Stosunek Fe:Mn (tab. 3) w czciach nadziemnych zbó z obiektu kontrolnego był wski, co wskazuje na znaczne nagromadzenie w nich manganu (prawidłowy tylko w ziarnie jczmienia i słomie owsa). Zastosowanie CaO + MgO spowodowało nadmierne rozszerzenie stosunku Fe : Mn w rolinach jczmienia (z wyjtkiem słomy) oraz w ziarnie i słomie owsa. W rolinach z obiektu nawoonego MgSO 4 pozostawał on zbyt wski, natomiast w ziarnie jczmienia był prawidłowy. Korzystniejszy wpływ na warto stosunku Fe:Mn w zboach miało zastosowanie samego CaO. Zboa Cereals Jczmie Barley Owies Oat * Jak w Tab. 1. in Tab. 1. Tabela 3. Stosunek ilociowy Fe : Mn w jczmieniu jarym i owsie Table 3. Quantitative ratio Fe : Mn in spring barley and oat Nawoenie Fertilization I * II Faza Stage III ziarno grain III słoma straw Control 0,68 0,74 1,48 0,50 CaO 3,36 2,98 2,59 2,82 CaO + MgO 4,17 3,73 3,13 2,57 MgSO 4 0,75 0,68 2,12 0,72 NIR 0,05 LSD 0,15 0,15 0,48 0,10 Control 0,40 0,43 0,82 1,67 CaO 1,23 1,08 2,21 2,04 CaO + MgO 1,73 1,13 4,11 4,17 MgSO 4 0,27 0,45 1,19 0,55 NIR 0,05 LSD 0,12 0,10 0,22 0,34 Zboa z obiektu kontrolnego (tab. 4) charakteryzowały si take wysok zawartoci cynku [Bergmann i Neubert 1976, Kamiska i in. 1976]. Najwicej cynku zawierały korzenie oraz roliny młode, zebrane w fazie strzelania w d bło. Najwiksz obnik zawartoci cynku w czciach nadziemnych i korzeniach jczmienia zanotowano po zastosowaniu CaO o ok. 60%. Wpływ CaO + MgO był nieco mniejszy i wynosił 50%, natomiast MgSO 4 wywołał mniejsz obnik ok. 15%. W przypadku owsa, zastosowanie CaO oraz CaO + MgO, w jednakowym stopniu obniyło zawarto cynku

5 OCENA ZMIAN ZAWARTOCI MIKROELEMENTÓW W ZBOACH POD WPŁYWEM WAPNOWANIA o ok. 40% w czciach nadziemnych i o 30% w korzeniach. Zawarto cynku po zastosowaniu MgSO 4 obniyła si w mniejszym stopniu: w czciach nadziemnych o 20%, a w korzeniach o 30%. Tabela 4. Zawarto cynku w jczmieniu jarym i owsie (mg kg -1 s.m.) Table 4. Content of zinc in spring barley and oat (mg kg -1 d.m.) Zboa Cereals Jczmie Barley Owies Oat Czci nadziemne Above ground parts Korzenie Roots Nawoenie faza stage Fertilization I * III ziarno III słoma II grain straw I II III Control CaO CaO + MgO MgSO NIR 0,05 LSD Control CaO CaO + MgO MgSO NIR 0,05 LSD DYSKUSJA Zboa charakteryzowały si wysok zawartoci Fe, Mn i Zn, co wynikało z silnego zakwaszenia gleby [Błaziak 1998, Rogó 2000, Ruszkowska i Sykut 2000]. Jczmie jest bardzo wraliwy na kwany odczyn gleby oraz na nadmiar Mn i Zn, natomiast owies wykazuje du tolerancj na zakwaszenie gleby, ma due wymagania w stosunku do Mn oraz małe zapotrzebowanie na Zn. Jczmie i owies wykazuj rednie wymagania w stosunku do Fe [Mazur 1990, Kaczor i Kozłowska 2000]. Wapnowanie i magnezowanie obniyło zawarto mikroelementów w czciach nadziemnych i korzeniach zbó, szczególnie manganu: w jczmieniu o 25 80%, w owsie o 25 90%, nastpnie cynku w jczmieniu o 15 60% i owsie o 20 40% oraz elaza w jczmieniu o 15 27% i owsie o 20 40%. Gorlach i Gorlach [1983] stwierdzili równie, e wapnowanie miało najwikszy wpływ na obnienie zawartoci Mn i Zn w badanych rolinach, a Stpie i Mercik [1998] na zawarto Fe i Mn. CaO oraz CaO + MgO w jednakowym stopniu obniyły zawarto Mn w jczmieniu oraz cynku w owsie. Natomiast CaO wywołało wiksze obnienie zawartoci Fe i Zn w jczmieniu, a CaO + MgO w wikszym stopniu obniyły zawarto Fe i Mn w owsie. Działanie MgSO 4 było słabsze. Stosunkowo w najwikszym stopniu zmniejszał on zawarto manganu o 40% w czciach nadziemnych owsa i o 25% w korzeniach. W przypadku elaza była to obnika o ok. 20%, a cynku o 15 30%. W badaniach Bednarka i Lipiskiego [1996] magnez zastosowany w formie MgSO 4 nie powodował istotnych zmian zawartoci Mn i Zn w jczmieniu. Wapnowanie i magnezowanie spowodowało równie istotne zmniejszenie zawartoci Fe, Mn i Zn w glebie z tego dowiadczenia, co było tematem wczeniejszej pracy [Błaziak 1998]. Obnienie zawartoci mikroelementów wynikało przede wszystkim z wpływu zastosowanych nawozów na stopie odkwaszenia gleby. Formy tlenkowe, powodujc

6 82 Jadwiga Błaziak odkwaszenie gleby, zmniejszały zawarto badanych mikroelementów. W przypadku manganu doprowadziło to nawet do zbyt niskiej zawartoci jego form przyswajalnych w glebie oraz w ziarnie i słomie owsa, który jest rolin wraliw na niedobór tego składnika. MgSO 4 nie wywoływał korzystnych zmian odczynu (ph tak jak w obiekcie kontrolnym wynosiło 4,3), a nawet w niewielkim stopniu zwikszał kwasowo hydrolityczn i wymienn gleby, tote nie powodował istotnych zmian zawartoci przyswajalnych mikroelementów. W niniejszej pracy stwierdzono jednak wpływ MgSO 4 na obnienie zawartoci badanych mikroelementów w zboach. W porównaniu z formami tlenkowymi był on słabszy, ale do znaczcy (obnienie zawartoci o 15 40%). Wyjanienia naley szuka m.in. w tym, e na obiekcie z MgSO 4 uzyskano najwysz ilo biomasy w I i II fazie rozwojowej oraz najwyszy plon kocowy owsa. Zastosowanie MgSO 4 równie zwikszyło plon jczmienia do poziomu bliskiego najwyszemu plonowi bez zmiany odczynu gleby. Autorzy wczeniejszych publikacji dotyczcych tego dowiadczenia [Dechnik i in. 1990, Łabuda i in. 1992] wskazywali na dostarczenie do gleby siarki oraz duych iloci magnezu wymiennego z MgSO 4, co wpłynło dodatnio na plonowanie zbó. Zmniejszenie zawartoci mikroelementów w zboach wynikało wic prawdopodobnie z wystpienia efektu rozcieczenia przy wysokich plonach. Gorlach i Gorlach [1983] stwierdzili, e magnezowanie w wikszym stopniu ni wapnowanie obniało pobieranie Mn i Zn przez roliny, co mogło wynika z wikszej aktywnoci kationu Mg 2+ ni kationu Ca 2+ we współzawodnictwie jonowym w procesie pobierania składników pokarmowych. Wapnowanie prowadzi do łagodzenia czsto spotykanego w glebach kwanych szkodliwego wpływu niektórych mikroelementów, zwłaszcza manganu na roliny [Rogó 2000], ale z drugiej strony moe to by niekorzystne z punktu widzenia fizjologii ywienia rolin oraz ich przeznaczenia na cele paszowe [Motowicka-Terelak 1978]. WNIOSKI 1. Wapnowanie i magnezowanie spowodowało znaczne zmniejszenie zawartoci mikroelementów w czciach nadziemnych i korzeniach zbó, zwłaszcza manganu o 25 90% oraz cynku o 15 60% i elaza o 15 40%. 2. Pod wpływem CaO oraz CaO + MgO nastpiło podobne obnienie zawartoci mikroelementów w zboach, natomiast działanie MgSO 4 było słabsze. 3. W przypadku owsa, który jest rolin o duych wymaganiach w stosunku do manganu, stwierdzono niskie zawartoci tego składnika w ziarnie i słomie po zastosowaniu CaO oraz CaO + MgO. 4. CaO wpłynł najkorzystniej na warto stosunku Fe : Mn w zboach powodujc jego rozszerzenie. 5. Obnienie zawartoci mikroelementów w zboach wynikało przede wszystkim z wpływu zastosowanych nawozów na zakwaszenie gleby. PIMIENNICTWO Bednarek W., Lipiski W., Zaopatrzenie jczmienia jarego w mangan i cynk w warunkach zrónicowanego nawoenia fosforem, magnezem i wapnowania. Cz. I, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 434,

7 OCENA ZMIAN ZAWARTOCI MIKROELEMENTÓW W ZBOACH POD WPŁYWEM WAPNOWANIA Bergmann W., Neubert P., Pflanzendiagnose und Pflanzenanalyse. VEB G. Fischer Verlag, Jena. Błaziak J., Wpływ wapnowania i magnezowania gleby w rónych warunkach jej wilgotnoci na zawarto manganu, cynku i elaza w glebie. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 456, Dahiya S. S., Singh R., Effect of farm yard manure and CaCO 3 on the dry matter yield and nutrient uptake by oats (Avena sativa). Plant and Soil 56, 3, Dechnik I., Łabuda S., Filipek T., Reakcja jczmienia jarego na zrónicowan wilgotno i wysycenie kompleksu sorpcyjnego gleby kationami. Rocz. Glebozn. 41, 3/4, Gorlach E., Gorlach K., Porównanie działania CaCO 3 i MgCO 3 oraz nawoenia wapniowo- -magnezowego na wzrost i skład chemiczny kilku gatunków rolin. Cz. II. Zawarto mikroelementów. Rocz. Glebozn. 34, 4, Gorlach E., Gorlach K, Stpie S., Wpływ wapnowania i magnezowania na wzrost ycicy wielokwiatowej oraz zawarto mikroelementów w rolinach i ich form rozpuszczalnych w glebie. Acta Agr. Silv. Ser. Agricultutra 19, Kaczor A., Wpływ kwanego deszczu i wapnowania dolomitem na kształtowanie si zawartoci manganu i elaza w glebie i rolinie. Mat. VII Symp. Mikroelementy w rolnictwie, Wrocław wrzenia 1992, Kaczor A., Kozłowska J., Bezporedni i nastpczy wpływ nawoenia siark i wapnowania na zawarto i pobranie manganu przez roliny. Cz. I. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 471, Kamiska W., Kardasz T., Strahl A., Szymborska H., Skład chemiczny rolin uprawnych i niektórych pasz pochodzenia rolinnego. Wyd. IUNG, Puławy, ss.76. Łabuda S., Filipek T., Dechnik I., Reakcja owsa na zrónicowane formy wapnia i magnezu w dowiadczeniu modelowym. Rocz. Glebozn. 42, 3/4, Mazur J., Wpływ wapna defekacyjnego na dynamik mikroelementów w glebach i rolinach w warunkach dowiadczenia wazonowego. Cz. II. Dynamika boru, cynku, manganu i elaza w rolinach. Annales UMCS, s. E, Agricultura, 45, 13, Mercik S., Stpie W., Effect of long and short term liming on soil and plants. Polish J. Soil Sci. 27, 1, Motowicka-Terelak T., Badanie wpływu głbokoci wapnowania kwanej gleby gliniastej w wieloletnim dowiadczeniu wazonowym. Cz. II. Wpływ wapnowania na plonowanie i skład chemiczny rolin. Pam. Puł. 69, Rogó A., The influence of liming on the content of some microelements in plants. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 413, Rogó A., Wpływ odczynu gleby na zawarto i pobranie manganu przez kukurydz i tyto. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 472, Cz. II, Ruszkowska M., Sykut S., Zawarto mikroelementów w plonach rolin na glebach wapnowanych i niewapnowanych w wieloletnim dowiadczeniu lizymetrycznym. Cz. I. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 471, Spiak Z., Wpływ odczynu gleby na pobranie cynku przez roliny. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 456, Stpie W., Mercik S., Bezporednie i nastpcze działanie wzrastajcych dawek dolomitu na glebie silnie kwanej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 456, Szukalski H., Zembaczyska A., Sikora H., Wpływ wapnowania i nawoenia magnezem (dolomit, MgSO 4 ) w długoletnim dowiadczeniu mikropoletkowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 149, Summary. Studies were carried out on a basis of the pot experiment in vegetation room. Silt of water origin with very acidic reaction was the soil material. The following were experimental factors: control (no fertilization), CaO, CaO + MgO and MgSO 4 7H 2 O applied according to the

8 84 Jadwiga Błaziak one hydrolytic acidity. Spring barley and oat were tested plants. Cereals collected from control object showed high contents of iron, manganese and zinc. Application of lime and magnesium caused significant decrease of microelement contents in plants, especially Mn by 25 90%, and Zn by 15 60%, Fe by 15 40%. The influence of CaO and CaO + MgO on the content of microelement in cereals was similar. In a case of oat, their level of decrease up to low values occurred. Magnesium sulfate affected much weaker the decrease. Key words: liming, magnesium, cereals, microelements