ZMIANY NIEKTÓRYCH WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNYCH I FIZYKOCHEMICZNYCH CZARNYCH ZIEM KĘTRZYŃSKICH POD WPŁYWEM INTENSYWNEGO NAWOŻENIA AZOTEM

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLVII NR 3/4 WARSZAWA 1996: H ENRYK PA N A K, TER ESA W O JNO W SK A, STA N ISŁ A W SIENKIEW ICZ ZMIANY NIEKTÓRYCH WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNYCH I FIZYKOCHEMICZNYCH CZARNYCH ZIEM KĘTRZYŃSKICH POD WPŁYWEM INTENSYWNEGO NAWOŻENIA AZOTEM Katedra Chemii Rolnej Akademii Rolniczo-Technicznej w Olsztynie WSTĘP Czarne ziemie kętrzyńskie położone w północnej części województwa olsztyńskiego, wytworzone według Uggli i Witka [1958] z ciężkich glin zwałowych i iłów, występują kompleksowo między rzekami Sajną i Guber. Są to gleby potencjalnie żyzne o wysokiej zawartości próchnicy (2,3-5,4%) i azotu (0,16-0,5%). Pomimo to reagują zwyżką plonów na nawożenie azotem zarówno w postaci nawozów organicznych, jak i mineralnych. Należy zatem przypuszczać, że część próchnicy zawarta w tych glebach jest niedostatecznie czynna. Czarne ziemie kętrzyńskie charakteryzuje także duża pojemność sorpcyjna [Uggla, Witek 1958] - suma kationów zasadowych wahu się od 23,9 do 34,6 me na 100 g gleby, a stopień nasycenia kationami zasadowymi od 92 do 96%. Omawiane gleby w uprawie polowej nabierają z czasem niekorzystnych właściwości i następuje stopniowa ich degradacja. Szczególnie destrukcyjnie oddziałuje na środowisko glebowe niewłaściwe nawożenie mineralne [Dechnik i in. 1993; Domżał i in. 1994; Gorlach 1988; Kuszelewski, Łabętowicz 1991;Wojnowska i in. 1993], zwłaszcza azotem i potasem [Barszczak, Gębski 1994; Dechnik i in. 1993; Kuszelewski, Łabętowicz 1991]. Z reguły prowadzi ono do zakwaszenia gleb i pogorszenia ich właściwości sorpcyjnych oraz do zmniejszenia wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami wapnia i magnezu [Dechnik i in. 1993; Domżał i in. 1994; Rabikowska i in. 1993]. Tym niekorzystnym skutkom nawożenia mineralnego przeciwdziała wapnowanie i nawożenie obornikiem [Adamus 1976; Kuszelewski, Łabętowicz 1991 ; Panak i in. 1990]. Czarne ziemie kętrzyńskie - z uwagi na wysoką potencjalną żyzność i dużą pojemność sorpcyjną - powinny charakteryzować się znaczną odpornością na zmiany pod wpływem nawożenia. Z drugiej strony ich wyraźna reakcja na nawożenie azotem i jego destrukcyjny wpływ na niektóre właściwości chemicz

2 42 H. Pancik i in. no-rolnicze gleb powodują, że aktualnym zagadnieniem jest, czy i w jakim stopniu intensywne nawożenie tym składnikiem modyfikuje ważne z punktu widzenia żyzności gleb właściwości czarnych ziem kętrzyńskich. MATERIAŁ I M ETODYKA em badań była czarna ziemia właściwa wytworzona z iłu, zaliczona do klasy bonitacyjnej Illb kompleksu pszennego dobrego. Warstwę orną gleby charakteryzował odczyn lekko kwaśny (phkc, 5,94), wysoka zawartość przyswajalnego potasu i magnezu (16,9 i 23,1 m g/100 g gleby) oraz stosunkowo niska zasobność w przyswajalny fosfor (5,1 m g/100 g gleby). Pojemność kompleksu sorpcyjnego wynosiła 26,5 m e/100 g gleby, a stopień nasycenia kationami zasadowymi 92,1 %. Doświadczenie prowadzono w RZDŁężany w latach Założono je metodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach z następującymi obiektami nawozowymi: N,}PqK() (bez nawożenia), NjPK, N 0PK, NUPK, N4PK, N5PK, N6PK, N7PK i NSPK. Dawki fosforu i potasu dostosowano'do poszczególnych roślin na poziomie nawożenia intensywnego. Wynosiło ono na 1 ha pod buraki cukrowe odmiany PN Mono 1 i rzepak ozimy odmiany Jupiter S: 100 kg P0Os i 180 kg K90. Ponadto pod buraki cukrowe stosowano obornik w ilości 30l/Ha. Rośliny zbożowe (pszenica jara odmiany Kadet, pszenica ozima odmiany Liwilla i jęczmień jary odmiany Roland) nawożono 80 kg P90^ i 100 kg KnO na 1 ha. Na tle tego nawożenia różnicowano dawki i terminy stosowanego azotu pod poszczególne rośliny uprawne (tab. 1). Po zbiorze każdej rośliny pobierano próbki glebowe do analiz chemicznych z warstwy ornej (0-25 cm) poszczególnych poletek. Zawartość kationów wymiennych, składników przyswajalnych i kwasowość hydrolityczną oznaczono metodami powszechnie stosowanymi w analizie chemiczno-rolniczej. WYNIKI BADAŃ Jakkolwiek intensywne nawożenie azotem w płodozmianic nic przyczyniło się do istotnego obniżenia wartości ph ^cl warstwy ornej, to jednak sumaryczne dawki azotu powyżej 50 kg/ha powodowały wyraźną tendencję do zakwaszania gleby (tab. 2). Zjawisko to wskazuje, że - pomimo dużej buforowości czarnych ziem - po intensywnym nawożeniu azotem już w czasie pięcioletniego płodozmianu zarysowuje się tendencja do degradacji gleby, a ze względu na wyjątkowo dużą zwięzłość tych gleb wymagane jest zachowawcze wapnowanie. Zastosowanie nawożenia fosforem wzbogaciło istotnie glebę w przyswajalny fosfor. Wzrastający poziom nawożenia azotem nic wykazał zdecydowanie ukierunkowanego działania na zasobność gleby w tę formę fosforu (tab. 2). W przeciwieństwie do tego nawożenie potasem nic znalazło wyraźnego odbicia w zawartości tego pierwiastka w przyswajalnej formie w glebie. Być może duża zasobność naturalna gleby maskowała zmiany w ilości przyswajalnych związków potasu. Należy podkreślić, że większe dawki azotu powodowały tendencję do wzrostu zasobów przyswajalnego potasu w czarnej ziemi (tab. 2 ).

3 TABELA 1. N aw ożenie azotem [kg/ha] w płodozm ianie TABLE 1. Nitrogen fertilization [kg/ha] in the crop rotation Sumaryczne dawki N,P,K Burak cukrowy Rzepak ozimy - Winter rape Pszenica ozima i jara Jęczmień jary - Spring barley Treat Total doses of N,P,K Sugar beet Winter and spring wheat ment przed HC"22 przed EC-21 EC-31 przed HC-21 przed EC-25 EC-39 P2O5 K2O N siewem siewem siewem siewem before before before be fo re sowing sowing sowing sowing N0P0K N1P1K N2P1K N3P1K N4P1K N5P1K NfiPiKi N7P1K NsPiKi Wpływ intensywnego nawożenia azotem

4 44 H. Panak i in. TABELA 2. Wpływ nawożenia na odczyn i zawartość mg/ 100 g gleby] składników przyswajalnych w glebie TABLE 2. Effect of fertilization on reaction and content [mg/1 0 0 g of soil ] of available elements in soil Treatment NoPoKo N i P, К i N2P Ki N3P 1K 1 N4P 1K, N5P 1K 1 N6PiKi N7P 1K 1 NsPiKi ph KCl P К Mg ,90 5,83 5,75 5,68 5,80 5,65 5,70 4,80 5, , ,03 5,23 5, ,40 16,35 16,18 15,08 16,63 17,28 17,83 17,25 16,78 22,68 21,25? ,23 22,50 23,35 21,38 21,53 21,20 Wzrastający poziom nawożenia azotem modyfikował również pojem ność sorpcyjną gleby, zmniejszającjąookoło 1,5% (tab. 3). Dawki N powyżej 500 kg/ha obniżyły wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi i, jak wykazała analiza statystyczna, zwiększały istotnie wysycenie jonami wodorowymi. W efekcie tych zmian zmniejszyło się o jeden do dwóch punktów procentowych wysycenie kompleksu sorpcyjnego jonami o charakterze zasadowym. Wymienny wapń był kationem dominującym i on też podlegał największym zmianom pod wpływem intensywnego nawożenia NIR0.05 n.l n.i. n.l. LSDq.05 n.s. n.s. n.s azotem (tab. 4 i 5). Zależność ta była związana z ilością pojawiających się jonów wodorowych, które wypierały przede wszystkim kationy wapnia, a w dalszej kolejności magnezu, zgodnie z ilością ich występowania w kompleksie sorpcyjnym. Przeciwne zjawisko zarysowało się w na- TABELA 3. Pojemność sorpcyjna gleby syceniu kompleksu sorpcyj w zależności od nawożenia nego jonam i potasowymi, TABLE 3. Sorption capacity of soil depending które wykazywały tendencję on fertilization do wzrostu w miarę zwiększania dawek azotu. Takie rp f A M 1 I C c iiment i S Hh T V zachowanie się kationów potasu można by interpretować wypieraniem tego pierwiastka ze związków trudniej rozpuszczalnych w wyniku zakwaszenia środowiska glebowego. Na uwagę zasługuje także wysokie wysycenie kompleksu sorpcyjnego czarnej ziemi kationami sodu, których ilość nie zmieniała się [mmol 100 g gleby - of soil] m pod wpływem wzrastającego poziomu nawożenia azotem w płodozmianie. NoPoKo 24,28 2,17 26,45 91,80 N 1P 1K 1 24,37 2,15 26,52 91,90 N 2P1K 1 24,65 2,18 26,83 91,88 N 3P 1K 1 24,00 2,27 26,27 91,35 N4P1K 1 22,62 2,33 24,95 90,67 N5P1K 1 22,80 2,48 25,28 90,19 N6PiKi 22,18 2,55 24,73 90,66 N7P 1K 1 22,09 2,50 24,59 89,83 NsPiKi 23,57 2,51 26,08 90,38 WNIOSKI 1. Stosowanie wzrastających dawek azotu w płodozmianie spowodowało wzrost zakwaszenia gleby i spadek nasycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi.

5 W pływ intensyw nego naw ożenia azotem 45 Treatment TABELA 4. Wpływ nawożenia azotem na zawartość kationów wymiennych w glebie [mmol/100 g gleby I TABLE 4. Effect of nitrogen fertilization on content of exchangeable cations in soil [mmol/100 g of soil] Ca++ Mg++ K+ Na+ H+ NoPoKo 20,11 2,8 6 0,68 0,53 2,17 NiPiKi 20,27 2,8 6 0,72 0,52 2,15 N2P 1K 1 20,61 2,85 0,70 0,49 2,18 N 3P 1K 1 19,78 2,98 0,71 0,53 2,27 N4P 1K 1 18,74 2,65 0,71 0,52 2,33 N5P 1K 1 18,74 2,8 6 0,73 0,47 2,48 N6PiKi 18,36 2,59 0,75 0,48 2,55 N7P 1K 1 18,30 2,64 0,69 0,46 2,50 NsPiK, 19,64 2,6 8 0,73 0,52 2,51 NIRo.05 LSDo.05 0,56 0,11 0,44 n.i. n.s. 0,2 0 TABELA 5. Wysycenic kompleksu sorpcyjnego kationami w zależności od nawożenia azotem (pojemność sorpcyjna = 100%) TABLE 5. Cations saturation of sorption complex depending on nitrogen fertilization (sorption capacity = 100%) Treatment Ca++ Mg++ K+ Na+ H+ N0P0K0 76,41 10,81 2,57 2,0 0 8,20 N 1P 1K 1 76,43 10,78 2,71 1,96 8,11 N2P 1K 1 76,82 10,62 2,61 1,83 8,13 N 3P 1K 1 75,30 11,34 2,70 2,0 2 8,64 N4P 1K 1 75,95 10,62 2,84 2,08 9,34 N5P 1K 1 74,13 11,46 2,89 1,86 9,81 N6PiKi 74,24 10,47 3,03 1,94 10,31 N7P 1K 1 73,35 10,73 2,81 1,87 10,17 NgPiK, 75,31 10,28 2,80 1,99 9,62 2. Nawożenie fosforem wpłynęło na wzrost przyswajalnych związków tego składnika pokarm owego w glebie. 3. W celu zapobieżenia degradacji czarnych ziem kętrzyńskich w wyniku intensywnego nawożenia azotem i utrzymania ich urodzajności na wysokim poziom ie potrzebne jest zachowawcze wapnowanie w płodozmianie, a co drugą rotację stosow anie wapna m agnezow ego. LITERATURA ADAMUS M., 1976: Wpływ zróżnicowanego nawożenia mineralnego na plonowanie roślin i właściwości gleby lekkiej w 16-letnim doświadczeniu w RZD Laskowice Oławskie. Symp. Nauk. Skutki wieloletniego stosowania nawozów. IUNG, Puławy, Cz. I. BARSZCZAK T., GĘBSKI M., 1994: ElTect of the nitrogen fertilizer form and the plant species on soil ph changes. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol., 413:

6 46 H. Pancik i in. DECHNIK I., BEDNAREK W., FILIPEK T., 1993: Wpływ nawożenia azotem i potasem na niektóre właściwości gleby brunatnej wytworzonej z lessu. Zesz. Nauk. AR Kraków, 277, 37, Cz. I: DOMŻAŁ H., WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA A., PRANAGAL J., 1994: The degrading effect of agrotcchnical measures on the reaction and chemical properties of soil. Zesz. Prob. Post. Nauk R oi, 413: GORLACH E., 1988: Zagrożenie gleb w Polsce powodowane chemicznymi procesami i ich degradacja. Mat. Symp. Rola nawożenia w podniesieniu produkcyjności i żyzności gleb. Cz. I, Olsztyn: KUSZELEWSKI L., LABĘTOWICZ J., 1991: Skutki niezrównoważonego nawożenia mineralnego w świetle trwałego doświadczenia polowego. Rocz. Glebozn. 42, 3/4: PAN AK H., WOJNOWSKA T., SIENKIEWICZ S., 1990: Działanie obornika i nawozów mineralnych na żyzność i produktywność gleby. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Roi 53, 196: RABIKOWSKA B., WILK K., PISZCZ U., 1993: Wpływ 20-letniego zróżnicowanego nawożenia mineralnego na właściwości gleby gliniastej. Cz. I. Odczyn, właściwości sorpcyjne oraz zawartość węgla. Zesz. Nauk. AR Kraków, 277, 37, Cz. 1: / UGGLA H., WITEK T., 1958: Czarne ziemie kętrzyńskie. Zesz. Nauk. WSR Olsztyn 3: WOJNOWSKA T., PAN AK H., SIENKIEWICZ S., WOJTAS A., 1993: Zmiany fizykochemicznych właściwości gleby w warunkach wieloletniego nawożenia potasem, magnezem i sodem. Zesz. Nauk. AR Kraków 277: H. PANAK, T. WOJNOWSKA, S. SIENKIEWICZ CHANGES OF SOME CHEMICAL AND PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF THE KĘTRZYN BLACK EARTH AS THE INFLUENCE OF INTENSIVE NITROGEN FERTILIZATION Department of Agricultural Chemistry, Olsztyn University of Agriculture and Technology SUM M ARY The experiment was carried out in on the typical black earth formed from clay. The soil reaction was slightly acid (ph cl 5,94) and a very high level of base saturation of sorption complex was founcl. In the trail ten fertilization treatments (including increasing rates of nitrogen, wheareas constant levels of phosphorus and potassium were maintained) were studied. Concentration of nutrients and physico-chemical properties of soil were only to a slight degree modified as the result of the nitrogen fertilization. Total rates of nitrogen higher than 500 kg N/ha in the five-year crop rotation caused a significant increase of the H+ ions in the sorption complex and resulted in a significant decrease of the concentrations of the Ca++ and Mg+ exchangeable cations in soil. The most essential effect on the reduction of the sorption capacity of base cations was found for N fertilization. Applied phosphorus rates significantly increased the content of the available compounds of this nutrient in soil. Prof. clrhab. Henryk Panak Katedra Chemii Rolnej Akademia Rolniczo-Techniczna vr Olsztynie Olsztyn-Kortowo