Barbara Sapek* Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 40, 2009 r.

Transkrypt

1 Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 4, 29 r. Barbara Sapek* Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości środowiska w wieloleciu Content of manganese and zinc in the herbage on the background of the changes of environment acidity during many years Słowa kluczowe: zawartość, korelacja, nawożenie, zioła, mangan, wapnowanie długotrwałe doświadczenia, zakwaszenie gleby, cynk. Key words: content, correlation, fertilization, herbage, manganese, liming, long-term experiments, soil acidification, zinc. The manganese and zinc content in herbage and ph of mineral soil as well as theirs correlation during many years were estimated on the example of two long-term grassland experiments. Soils of experiments differed in the organic carbon and clay content. There were used some results of analysis of soil samples from 1 cm layer and of the first regrowth of herbage from the fertilization objects not limed and only once limed at the start of experiments. The soils of both experiments have been fertilized with manganese sulphate (5 kg Mn ha -1 ) and of one with zinc sulphate (3 kg Zn ha -1 ). In soil poor in Corg and fertilized with these microelements, the significant soil acidification of fertilized objects in study and enrichment of herbage with Mn with a lapse of years was observed. But on soil well buffered and without zinc fertilization the impoverishment the herbage with Zn, together with soil acidification, was confirmed. The effect of soil rich in Corg and clays as well as in Mn and Zn on the significant changes of soil ph and its correlation with the contents of these metals in herbage was shown. The fertilization of experiment soil with Mn and Zn can be compared as a single pollution with metals in study. In such conditions, the lack of significant effect of soil acidification increasing the content of these microelements in herbage as well as effect of liming reducing its content is possible to be expected. * Prof. dr hab. Barbara Sapek Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, ul. Hrabska 3, 5-9 Raszyn; tel.: /33; b.sapek@imuz.edu.pl 224

2 Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości Wprowadzenie Obserwowane zakwaszenie środowiska jest jedną z przyczyn zachwiania równowagi pobierania przez rośliny składników pokarmowych, w tym również manganu (Mn) i cynku (Zn), oraz ich obiegu w środowisku, a skutkiem niedobór lub zanieczyszczenie ich nadmiarem w roślinności łąkowej [Blake, Goulding 22, Malhi, Nyborg, Harapiak 1998]. Źródłem nadmiaru może być m.in. opad atmosferyczny, a także nawożenie mikroskładnikami. Mangan jest pierwiastkiem szczególnie reagującym na zmiany odczynu gleby i jego dostępność dla roślin. Cynk, znacznie bardziej rozproszony w środowisku, jest mniej czuły na kwaśny odczyn gleby, zwłaszcza na jego zmiany. Jednak kwaśny odczyn i duża zasobność gleby w te mikroskładniki, także długoletnie stosowanie kwasotwórczych nawozów azotowych, sprzyjają pobieraniu i dużej zawartości mikroskładników w roślinach, nawet toksycznej. [Blake, Goulding 22, Duĉiĉ, Polle 25, Malhi, Nyborg, Harapiak 1998, Laser 27]. Wieloletnie obserwacje, również długoletnie doświadczenia łąkowe, umożliwiają pełniejsze poznanie wpływu odczynu gleby i jego zmian na zawartość omawianych mikroskładników [Blake, Goulding 22, Malhi, Nyborg, Harapiak 1998, Sapek 1993]. Celem pracy była ocena zmian zawartości manganu i cynku w roślinności na tle zmian ph mineralnej gleby trwałego użytku zielonego oraz współzależność tych wielkości w wieloleciu. Oceniono również wpływ jednorazowego nawiezienia gleby tymi mikroskładnikami, jako przykładu oddziaływania zanieczyszczenia badanymi metalami na przebieg badanych zmian i zależności. 2. Materiał i metody badań Postawione w celu pracy problemy rozpatrzono na przykładzie wyników dwóch ścisłych, długoletnich doświadczeń łąkowych (lata doświadczenie J w miejscowości Janki, lata doświadczenie L w miejscowości Laszczki), usytuowanych w województwie mazowieckim, na kwaśnej glebie mineralnej. Gleby doświadczeń różniły się zawartością węgla organicznego (C org.) i części ilastych (doświadczenie J: C org. 19, g kg -1, części <,2 mm 184 g kg -1, doświadczenie L: C org. 38, g kg -1, części <,2 mm 224 g kg -1. Warunki wilgotnościowe panujące na dwóch doświadczeniach w latach badań również się różniły i były korzystniejsze w doświadczeniu L [Sapek 1993, 26]. Do oceny badanych procesów wykorzystano wyniki oznaczeń w próbkach gleby z warstwy 1 cm i roślinności z pokosu z obiektów nawozowych, niewapnowanych (Ca ) oraz jednorazowo wapnowanych węglanową formą nawozu na starcie doświadczeń dawką według Hh (Ca 1 ) i 2 Hh ( ) i nawożonych saletrą amonową w ilości 12 i 24 kg N ha -1.( i ). Gleby obydwóch doświadczeń nawieziono jesienią w 199 r., siarczanem 225

3 Barbara Sapek manganu (5 kg Mn ha -1 ), a glebę w doświadczeniu J również siarczanem cynku (3 kg Zn ha -1 ). Metody analizy chemicznej i oznaczenia zawartości manganu i cynku w roślinności oraz ph gleby zawiera opracowanie Sapka [1979]. Oceną zmian zawartości manganu i cynku objęto lata w doświadczeniu J oraz lata w doświadczeniu L, w którym począwszy od 24 r. zaniechano zbioru runi ze względu na zmianę celu doświadczenia. Do oceny zmian i współzależności badanych wielkości wykorzystano lata badań, w których wykonywano równolegle oznaczenia ph gleby. Zmiany zawartości manganu i cynku w roślinności oraz zmiany ph gleby i współzależność tych wielkości oszacowano na podstawie średnich wartości wyników z lat badań dla obiektów nawozowych doświadczeń oraz średnich z obiektów nawozowych dla prezentowanych w pracy lat badań. Obliczono współczynniki zmienności wartości średnich (W%), a w celu oceny współzależności badanych wielkości obliczono współczynniki korelacji liniowej Pearsona. 3. Wyniki badań 3.1. Zawartość manganu i cynku w roślinności na tle ph gleby Średnie z wielolecia wartości ph gleby z obiektów nawozowych doświadczeń wykazały wpływ jednorazowego wapnowania, jeszcze po 2 25 latach, a także zakwaszający wpływ większej dawki saletry amonowej (ph doświadczenie J: 3,9 Ca, 5,9, doświadczenie L: 4,1 Ca, 6,4 ). Wartości W% wskazują znacznie mniejszą zmienność ph w wieloleciu gleby w doświadczeniu L, bardziej zwięzłej i zasobniejszej w C org. (2,9 18,9%) w porównaniu z glebą w doświadczeniu J (19,3 3,8%) (tab. 1). Nieznacznie tylko wyższe ph, lecz większa zasobność w C org. tej gleby spowodowała mniejsze od stwierdzonej w doświadczeniu J (11,4 166,4 mg Mn kg -1 ) średnie z wielolecia zawartości Mn w roślinności z doświadczenia L (45 94,3 mg Mn kg -1 ), a także cynku (doświadczenie J: 33,1 36,8 mg Zn kg -1, doświadczenie L: 27,4 34,8 mg Zn kg -1 ). Na podstawie średnich wartości z wielolecia wykazano, że wraz ze zobojętnieniem nadmiaru kwasowości gleby, co wynikało z obiektów nawozowych, zawartość zarówno manganu, jak i cynku, w roślinności zmniejszała się w obu doświadczeniach. Potwierdzają to ujemne, statystycznie istotne wartości współczynników korelacji. Chociaż w doświadczeniu L nie stosowano nawożenia cynkiem, zmniejszeniu zawartości Mn towarzyszyły istotnie mniejsze zawartości Zn (tab. 1). 226

4 Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości... Tabela 1. Średnie wartości odczynu gleby (ph-kcl) i zawartości manganu (Mn) i cynku (Zn) w roślinności z obiektów nawozowych doświadczeń łąkowych w Jankach (lata i Laszczkach (lata ); współczynniki korelacji Peasona (r) Table 1. Mean values of soil reaction (ph-kcl) and of manganese (Mn) and zinc (Zn) content in herbage from fertilization objects of grassland experiments in Janki (years ) and Laszczki (years ); Pearson s correlation coefficients (r) Doświadczenia Janki Laszczki Obiekt nawozowy Zawartość, mg kg -1 sm. ph KCl Mn Zn x W% X W% x W% Ca 4,2 28,6 166,4 34,8 36,8 33,6 Ca 3,9 3,8 165,5 33,8 36,1 37,7 Ca 1 5,5 21,8 131,1 39,3 34,2 34,2 Ca 1 5,1 23,6 138,4 42,4 34,6 3,3 6,2 19,3 11,4 44,5 33,1 37,5 5,9 2,3 114, 46,9 34,1 39, r ph x Mn = -,99***, r ph x Zn = -,95***, r Mn x Zn =,96*** Ca 4,2 11,6 94,3 45,6 34,8 26,1 Ca 4,1 14,6 83,4 48,8 34,2 28,4 Ca 1 5,9 1,2 63,6 47,9 31,2 27,6 Ca 1 5,3 18,9 72,7 49,6 32,5 28, 6,8 2,9 45,9 36,8 27,4 35, 6,4 7,8 62, 61,7 3,5 29,2 r ph x Mn = -,95***, r = -,96***, r =,98*** ph x Zn Mn x Zn Objaśnienie: W% współczynnik zmienności; opis obiektów nawozowych, jak w tabeli; *** istotność przy a=, Zmiany odczynu gleby i zawartość manganu i cynku w roślinności wraz z upływem lat Zmiany średniej wartości ph gleby z obiektów nawozowych doświadczenia wykazały postępujące, wysoce istotne zakwaszenie gleby wraz z upływem lat na terenie obydwóch doświadczeń (J, r =-,95***, L, r = -,88**; rys. 1 a, b, c, d). Zwiększenie zawartość ph x lata ph x lata Mn w roślinności z upływem lat, wraz z zakwaszeniem, udowodniono tylko na glebie ubogiej w C org. i części ilaste na terenie doświadczenia J (r Mn x lata =,69*, r Mn x ph = -,7**) (rys. 1 a, c). Wraz z upływem lat i zakwaszeniem gleby istotnie zmniejszała się natomiast zawartość cynku w roślinności z doświadczenia L, które nie było nawiezione tym mikroskładnikiem (r Zn x lata = -,59*, r Zn x ph =,6*) (rys. 1 b i d). Częściowo odmienny obraz ukazuje się przy rozpatrywaniu wymienionych współzależności w odniesieniu do poszczególnych obiektów nawozowych doświadczeń. Poza jednym przypadkiem obiektu nawozowego w doświadczeniu L, w pozostałych udowodniono postępujące z latami zakwaszenie gleby zarówno niewapnowanej, jak i wapnowanej (tab. 2). Na żadnym z obiektów nawozowych 227

5 Barbara Sapek w obydwóch doświadczeniach, które były jednorazowo nawiezione manganem nie wykazano istotnej współzależności między zawartością manganu w roślinności i latami badań. a Zaw artość w roślinności M n, m g.kg -1 r (lata x ph ) = -,95***; r (lata x Mn) =,69*; r ( Mn x ph ) = -,7**; 25 7, 6, 2 5, 15 4, 1 3, 2, 5 1,, ph -K C l Mn ph Liniowy (ph) Liniowy (Mn) b r (lata x ph ) = -,95***; r (lata x Zn) = -,14 ni.; r (Zn x ph) = -,7 ni. 6 7, 5 6, 5, 4 4, 3 3, 2 2, 1 1,, Zaw artosć w roślinności Zn, m g.kg ph -K C l Zn ph Liniowy (ph) Liniowy (Zn) c Zaw artość w roślinności M n, m g.kg -1 r (lata x ph ) = -,88**; r (lata x Mn) =,21ni; r ( Mn x ph ) = -,25 ni. 12 7, 1 6, 5, 8 4, 6 3, 4 2, 2 1,, ph -K C l Mn ph Liniowy (ph) Liniowy (Mn) d Zaw artosć w roślinności Zn, m g.kg -1 r (lata x ph ) = -,88**; r (lata x Zn) = -,59*.; r (Zn x ph) =,6* 5 7, 6, 4 5, 3 4, 2 3, 2, 1 1,, Zn Liniowy (ph) ph Liniowy (Zn) ph -K C l Objaśnienie: ** istotność przy a=,1, *** istotność przy a=,1. Rys. 1. Zmiany średnich z obiektów nawozowych doświadczenia wartości ph-kcl oraz zawartości manganu (Mn) i cynku (Zn) w roślinności łąkowej wraz z upływem lat; linie trendu zmian, współczynniki korelacji liniowej Pearsona; a, b doświadczenie w Jankach; c, d, doświadczenie w Laszczkach Fig. 1. Changes of mean from fertilization objects of experiment ph-kcl values as well as content of manganese (Mn) and zinc (Zn) in herbage with a lapse of years; trend lines, coefficients of Peaeson s linear correlation; a, b on Janki experiment; c, d on Laszczki experiment 228

6 Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości... Tabela 2. Współzależność między zawartością manganu (Mn) i cynku (Zn) w roślinności łąkowej i upływem lat oraz odczynem gleby (ph-kcl) z wybranych obiektów nawozowych doświadczeń łąkowych w Jankach ( ) i Laszczkach ( ) Table 2. Correlation between the content of manganese (Mn) and zinc (Zn) in herbage and a lapse of years as well as between soil ph (ph-kcl) from selected fertilization objects of grassland experiments in Janki ( ) and Laszczki ( ) Doświadczenie Janki Laszczki Obiekt nawozowy Współczynniki korelacji Pearsona lata ph Ca Mn,54 -,41 lata -,94*** Zn -,27,14 Ca Mn,34 -,33 lata -,91*** Zn -,27,14i Mn,34i -,33 lata -,91*** Zn -,22 -,2 Mn,49 -,6* lata -,9*** Zn -,3 -,29 Ca Mn -,14,3 lata -,63* Zn -,63*,64* Ca Mn -,28,3 lata -,77** Zn -,71*,54 Mn,54,9 lata,39 Zn -,31,23 Mn,46 -,42 lata -,86*** Zn -,48,46 Objaśnienia: Ca obiekty niewapnowane, Ca 1 i obiekty wapnowane w 1981/82 r.,, obiekty nawożone azotem w ilości 12 kg N kg -1 i 24 kg N kg -1 ; * istotność przy a=,5, ** istotność przy a=,1; *** istotność przy a=,1. W warunkach doświadczenia J można by obserwować dodatnią tendencję tej zależności ze względu na dodatnie wartości współczynników korelacji. W warunkach natomiast niewapnowanych obiektów nawozowych w doświadczeniu L ujemne wartości r mogłyby wskazywać na tendencję ubożenia roślinności, jeżeli chodzi o cynk wraz z upływem lat, co udowodniono na przykładzie średnich z obiektów (tab. 2, rys. 1 d). Istotnie większe zawartości Mn w roślinności wraz z zakwaszeniem gleby, postępującym z upływem lat, wykazano tylko na obiekcie wapnowanym w warunkach doświadczenia J (r = -,6*), a istotny wpływ zakwaszenia gleby zubożający roślinność w Zn stwierdzono na niewapnowanym obiekcie Ca doświadczenia L, nienawożonego tym mikropierwiastkiem (tab. 2). 229

7 Barbara Sapek 3.3. Wpływ jednorazowego nawiezienia manganem i cynkiem na zawartość tych mikroskładników w roślinności i ich współzależność z odczynem gleby Zmiany średnich zawartości manganu i cynku w roślinności oraz zmiany ph gleby i ich współzależność w wieloleciu omawiane w poprzednich rozdziałach pracy, obejmują lata, w których zawartość manganu i cynku znacznie się zwiększyła po nawiezieniu jesienią 199 r. gleby w obu doświadczeniach manganem oraz doświadczenia J cynkiem. Zawartości po nawiezieniu przekraczały wartości przyjęte jako wysokie, tj. 2 mg Mn kg -1 s.m. oraz 5 mg Zn kg -1 s.m. [Falkowski i in. 2], zwłaszcza w słabo zbuforowanej glebie w doświadczeniu J. Nasuwa się pytanie, czy to działanie nie miało wpływu na wykazaną współzależność tych mikroskładników i odczynu gleby. Do porównania badanych zależności w okresie przed zastosowaniem mikronawozów (lata ) wybrano obiekty: nawożone większą dawką azotu ( ), mając na uwadze jej silniejsze działanie zakwaszające, niewapnowane (Ca ) oraz wapnowane dawką według 2Hh ( ). W wymienionych latach zawartość manganu w roślinności z doświadczenia J średnio nie przekraczała zawartości 182 mg kg -1, a cynku 53,9 mg kg -1 na obiekcie Ca. Zawartości manganu z obiektu nie były większe od 19,7 mg kg -1, a cynku od 39,8 mg kg -1. W tym czasie (lata ) największe zawartości manganu w roślinności z obiektu niewapnowanego w doświadczeniu L wynosiły 138 mg kg -1, a z wapnowanego 42 mg kg -1. Skrajne zawartości cynku wynosiły odpowiednio 52, mg kg -1 i 45,5 (rys. 2). W wymienionym okresie (lata ), statystycznie istotne zwiększenie zakwaszenia wraz z upływem lat stwierdzono tylko w niewapnowanej glebie obu doświadczeń (r lata x ph = -,91*** i -,77*). Mimo tendencji zmniejszania zawartości manganu w tych latach (linie trendu) takiej zależności nie udowodniono statystycznie. Również nie wykazano istotnej współzależności między ph gleby, a zawartością manganu i cynku w roślinności zarówno, z obiektów niewapnowanych, jak i wapnowanych (rys.2). Ocenę przebiegu badanych zmian i zależności dotyczących zawartości manganu i cynku w roślinności od upływu lat, na tle ph gleby w okresie po zastosowaniu mikronawozów, wykonano na przykładzie średnich wartości wyników z obiektów niewapnowanych (Ca ) oraz wapnowanych dawką według 1Hh (Ca 1 ) i 2Hh ( ), bez różnicowania dawki azotu (rys.3, tab.3). Zwiększenie zawartości manganu w roślinności po jednorazowym nawiezieniu tym mikroskładnikiem obserwowano w zasadzie w dwóch pierwszych latach na obydwóch doświadczeniach. Znaczne zróżnicowanie tego mikroskładnika w rozpatrywanym okresie, zarówno w warunkach gleby niewapnowanej, jak i wapnowanej, obserwowano na ubogiej w C org. i części ilastej gleby z doświadczenia J (rys. 3 a). 23

8 Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości... a Zawartosć Mn, Zn, m g.kg -1 r (lata x Mn= -,57; r (lata x Zn) = -,23, r (lata x ph) = -,91***, r (Mn x ph) =,66, r (Zn x ph) = -,5 25 CaN Mn Zn ph Liniowy (ph) Liniowy (Mn) Liniowy (Zn) p H -K C l b Z aw arto s ć M n, Z n, m g.kg -1 r (lata x Mn=,6; r (lata x Zn) = -,3, r (lata x ph) =,32, r (Mn x ph) =,67, r (Zn x ph) = -, Mn ph-kcl Liniowy (Mn) Ca2N Zn Liniowy (ph-kcl) Liniowy (Zn) p H -K C l c Z aw arto ść M n, Z n, m g.kg-1 r (lata x Mn= -,52; r (lata x Zn) = -,21, r (lata x ph) = -,77*, r (Mn x ph) =,13, r (Zn x ph) = -, CaN Mn ph-kcl Liniowy (Mn) Zn Liniowy (ph-kcl) Liniowy (Zn) p H -K C l d Z aw arto ść, M n Z n, m g.kg -1 s.m r (lata x Mn=-,21; r (lata x Zn) = -,216, r (lata x ph) = -,57, (Mn x ph) = -,63, r (Zn x ph) =, Mn ph-kcl Liniowy (Mn) Ca2N p H -K C l Zn Liniowy (ph-kcl) Liniowy (Zn) Rys. 2. Zmiany średniej zawartości manganu (Mn) i cynku (Zn) w roślinności łąkowej oraz ph gleby na niewapnowanych (Ca ) i wapnowanych ( ) obiektach doświadczenia w Jankach (a, b,) i Laszczkach (c, d) w latach poprzedzających nawiezienie mikroskładnikami, linie trendu zmian; współczynniki korelacji liniowej Pearsona Fig. 2. Changes of mean content of manganese (Mn) and zinc (Zn) in herbage as well as soil ph-kcl on not limed (Ca ) and limed ( ) objects on Janki (a, b) and Laszczki (c, d) experiment in the years before fertilization with microelements; trend lines, coefficients of Peaeson s linear correlation 231

9 Barbara Sapek a b Z aw arto sć M n, m g.kg -1 s.m Ca Ca1 Ca2 Zawartosć Zn, m g.kg Ca Ca1 Ca Janki Laszczki ; doświadczenia Janki Laszczki ; doświadczenia Rys. 3. Zmiany zawartości manganu (Mn, a) i cynku (Zn, b) w roślinności łąkowej obiektów niewapnowanych (Ca) i wapnowanych (Ca1, Ca2) na doświadczeniu w Jankach (lata ) i w Laszczkach ( ) po jednorazowym nawiezieniu tymi mikroskładnikami; doświadczenie L nienawiezione cynkiem Fig. 3. Changes of mean content of manganese (Mn, a) and zinc (Zn, b) in herbage from not limed (Ca ) and limed (Ca 1, ) objects on Janki ( ) and Laszczki ( ) experiment after single fertilization with such micronutrients; Laszczki experiment not fertilized with zinc W warunkach tego doświadczenia stwierdzono również zróżnicowane, zwiększenie, zawartości manganu w roślinności po nawiezieniu cynkiem w kolejnych sześciu latach. Zawartość cynku w roślinności z doświadczenia nienawożonego tym mikroskładnikiem była względnie stabilna w kolejnych latach, co potwierdzają nieistotne współczynniki korelacji Pearsona w wyróżnionych trzech grupach obiektów, znacząco różniących się pod względem ph gleby. Ujemna wartość bezwzględna współczynników jednak wskazywałaby tendencję zubażania roślinności w cynk wraz z upływem lat (rys. 3 b, tab. 3). W warunkach nawiezionego cynkiem doświadczenia J ten kierunek zmian jest statystycznie udowodniony zarówno na glebie obiektów niewapnowanych, jak i wapnowanych. Zwrócenia uwagi wymaga jednak silniejsze zakwaszenie gleby wszystkich obiektów doświadczenia w omawianym okresie badań. Być może jest ono przyczyną znacznego zróżnicowania zawartości Mn w roślinności nawiezionej tym mikroskładnikiem w latach badań i dlatego braku udowodnionej współzależności między tymi wielkościami (tab. 3). W doświadczeniu L, o glebie bardziej zwięzłej i zasobniejszej w C org., wykazano istotne zubożenie roślinności w mangan wraz z zakwaszeniem gleby, w warunkach zarówno bardzo kwaśnego (r (lata x Mn) = -,7*), jak i lekko kwaśnego odczynu (r (lata x Mn) = -,65*) gleby (tab. 3). 232

10 Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości... Tabela 3. Współzależność między zawartością manganu (Mn) i cynku (Zn) w roślinności łąkowej i upływem lat od jednorazowego nawiezienia tymi mikroskładnikami doświadczeń łąkowych w Jankach ( ) i Laszczkach ( ) na tle wpływu wapnowania Table 3. Correlation between the content of manganese (Mn) and zinc (Zn) in herbage and a lapse of years from single fertilization of grassland experiments in Janki ( ) and Laszczki ( ) with microelements on the background of liming effect Doświadczenia (mikronawóz) Janki (Mn, Zn) Laszczki (Mn) Obiekt nawozowy ph KCl Współczynniki korelacji Pearsona lata x Mn; lata x Zn; Ca 3,7 -,14 -,83** Ca 1 4,5 -,31 -,83** 5,2 -,14 -,76* Ca 3,8 -,7* -,16 Ca 1 4,9 -,59 -,28 6,4 -.65* -,18 Objaśnienia: Ca obiekty niewapnowane, Ca 1 i obiekty wapnowane w 1981/82 r.; Ca not limed objects, Ca 1 and, limed objects in 1981/82 r. 4. Dyskusja i podsumowanie Omawiane w pracy metale mikroelementy różnią się właściwościami chemicznymi, czego skutkiem jest odmienne ich zachowanie w środowisku glebowym i dostępność dla roślin, od której zależy ich zawartość w roślinności. Dostępność zarówno manganu, jak i cynku zależy od ph gleby. Kwaśny odczyn sprzyja ich pobieraniu przez rośliny, bliski obojętnemu natomiast, zwłaszcza w glebach wapnowanych, może powodować niedobory tych mikropierwiastków. Swoistość manganu w porównaniu do cynku wynika z możliwości występowania jonów tego metalu w różnym stopniu utlenienia (w glebie głównie Mn 2+, Mn 3+. Mn 4+ ), o czym decydują warunki redukcyjno-oksydacyjne, zależne między innymi od uwilgotnienia, odczynu i zawartości materii organicznej. Zmienność tych warunków będzie skutkowała zróżnicowaniem pobierania manganu i w konsekwencji zawartości Mn w roślinach [Duĉiĉ, Polle 25, Laser 27, Ruszkowska 1976]. Stwierdzone zmiany zawartości badanych mikroskładników w roślinności łąkowej prezentowanych w pracy doświadczeń w wieloleciu były skutkiem zmian odczynu gleby, spowodowanych zwapnowaniem gleb, a także wykazanym, bez względu na odczyn gleby, postępującym jej zakwaszeniem w miarę upływu lat badań. Na podstawie średnich wartości wielolecia, tj. okresu 2 25 lat, udowodniono statystycznie, w warunkach obydwóch doświadczeń, że w miarę zakwaszenia gleby zwiększała się zawartość manganu i cynku w roślinności łąkowej, co jest zgodne z cytowanymi wyżej wcześniejszymi publikacjami w tym zakresie. Przebieg zmian uśrednionych wartości ph gleby oraz zawartości manganu i cynku w roślinności (średnie z wszystkich obiektów) i ich współzależność wraz z upływem lat wykazały 233

11 Barbara Sapek wpływ na te zmiany właściwości gleby. Istotne zwiększenie zawartości manganu w roślinności wraz ze zmniejszeniem ph gleby oraz upływem lat stwierdzono tylko w glebie ubogiej w C org. i części ilaste oraz mniej uwilgotnionej. Większa buforowość bardziej zwięzłej gleby, zasobnej w materię organiczną, przeciwdziałała powyższym zmianom w odniesieniu do manganu, którym te gleby jednorazowo nawieziono. Jednakże na opisanej glebie, lecz nienawiezionej cynkiem, jego zawartość w roślinności istotnie zmniejszała się wraz z upływem lat i postępującym zakwaszeniem. Blake i Goulding [22] oraz Laser [27] w swych badaniach zwrócili uwagę na możliwość różnic we wpływie zmian odczynu gleby na zawartość mikroskładników, w tym manganu i cynku w roślinności łąkowej. Laser [27], a także Malhi i in. [1998] wykazali między innymi istotny, zmniejszający zawartość manganu wpływ zwiększenia się wartości ph w wyniku wapnowania w warunkach bardzo kwaśnej gleby. Wpływ ten w odniesieniu do cynku nie był tak wyraźny, a Malhi i in. [1998] stwierdzili brak zmniejszenia jego zawartości w sianie łąkowym po wapnowaniu, zwiększenie natomiast zawartości obu mikropierwiastków po nawożeniu azotem. Wykazana w niniejszej pracy znacznie większa, w porównaniu z cynkiem zmienność zawartości manganu w roślinności łąkowej w badanym wieloleciu wynika z silnej podatności tego pierwiastka na zmiany warunków redox i obecność w glebie jego form przy różnym stopniu utlenienia, zwłaszcza po wzbogaceniu nim gleby o słabej zdolności buforowej. Wprowadzenie bowiem do układu gleba roślina oraz nadmierne pobieranie przez rośliny pierwiastków czułych na zmiany warunków redukcyjno-oksydacyjnych, jakim jest mangan powoduje naruszenie równowagi tych warunków w układzie [Duĉiĉ, Polle 25]. Z badań Lasera [27] wynika również, że nie jest dostatecznie wyjaśnione czy od zasobności gleby w mikropierwiastki może zależeć reakcja roślinności na zakwaszenie gleby oraz zmiany odczynu w wyniku jej wapnowania. Wyniki prezentowane w niniejszej pracy wskazywałyby na taki wpływ, zależność ta bowiem wykazana w latach poprzedzających nawiezienie gleby manganem i cynkiem, a zwłaszcza manganem jest odmienna w porównaniu z okresem po zastosowaniu mikronawozów. W pierwszym z wymienionych okresów (lata 1982/83 199), nie wykazano istotnej zależności między zawartością manganu, także cynku, w roślinności łąkowej i ph gleby. W drugim okresie zmniejszeniu kwasowości towarzyszyło istotne zmniejszenie zawartości manganu w roślinności na glebie bardziej zwięzłej i zasobnej w C org., zarówno w warunkach bardzo kwaśnego odczynu niewapnowanej gleby, jak i słabo kwaśnego, bliskiego obojętnemu odczynu gleby wapnowanej. Być może ochronnie zadziałał tutaj również kompleksujący wpływ materii organicznej [Blake, Goulding 22]. Na glebie słabiej buforowanej i o niekorzystnych warunkach wilgotnościowych zmniejszenie kwasowości, w tym również wapnowanie, skutkowało istotnym zmniejszeniem zawartości cynku w roślinności. Nawiezienie gleb z prezentowanych w pracy doświadczeń manganem i cynkiem można porównać do jednorazowego jej zanieczyszczenia badanymi metalami. W takich warun- 234

12 Zawartość manganu i cynku w roślinności użytku zielonego na tle zmian kwasowości... kach, w zależności od właściwości fizykochemicznych oraz wilgotnościowych gleby, a także wielkości jej zanieczyszczenia tymi metalami, można się spodziewać braku istotnego wpływu zakwaszenia gleby, zwiększającego zawartość manganu i cynku w roślinności łąkowej, a także działania wapnowania, zmniejszającego zawartość tych mikroskładników w roślinności łąkowej. PIŚMIENNICTWO Blake L., Goulding K.W.T. 22. Effect of atmospheric deposition, soil ph and acidification on heavy metal contents in soils and vegetation of semi-natural ecosystems at Rothamsted Experimental Station, UK. Plant and Soil, v. 24, 2: (17). Duĉiĉ T., Polle A. 25. Transport and detoxification of manganese and copper In plants. Braz. J. Plant Physiol. 17(1): Falkowski M., Kukułka I., Kozłowski S. 2. Właściwości chemiczne roślin łąkowych. Poznań: Wydaw. AR: 132. Laser H. 27. Effect of liming and nitrogen application on the trace element concentration of pastures in low mountain range. Plant Soil Environ. 53(6): Malhi S.S., Nyborg M., Harapiak J.T Effect of long-term N fertilizer-induced acidification and liming on micronutrients in soil and in bromegrass hay. Soil and Tillage Research v. 48, 1 2: Ruszkowska M Mikroelementy. W: Fizjologia mineralnego żywienia roślin. A. Nowotny-Mieczyńska (red.) PWRiL, Warszawa: Sapek A Metody analizy chemicznej roślinności łąkowej, gleby i wody. Część 1, IMUZ, Falenty: 55. Sapek B Studia nad wapnowaniem trwałego użytku zielonego na glebie mineralnej. Roz. Habit.: IMUZ, Falenty: 93. Sapek B. 26. Przedmowa. Woda Środowisko Obszary Wiejskie 6; z. specjalny (17):