ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU PRZYRODNICZEGO WE WROCŁAWIU 2006 ROLNICTWO LXXXIX NR 546. Grzegorz Kulczycki

Transkrypt

1 ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU PRZYRODNICZEGO WE WROCŁAWIU 2006 ROLNICTWO LXXXIX NR 546 WPŁYW ZRÓŻNICOWANEGO NAWOŻENIA POTASEM I AZOTEM NA PLON ROŚLIN ORAZ WŁAŚCIWOŚCI GLEBY LEKKIEJ THE INFLUENCE OF DIFFERENT POTASSIUM AND NITROGEN FERTILIZATION ON THE PLANT YIELD AND LIGHT SOIL PROPERTIES Katedra Żywienia Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Department of Plant Nutrition, Wrocław University of Environmental and Life Sciences Doświadczenie wazonowe przeprowadzono na piasku gliniastym mocnym zawierającym 18% części spławialnych. Gleba miała odczyn kwaśny i bardzo niską zawartość rozpuszczalnych form potasu, fosforu i magnezu. Roślinami testowanymi były gorczyca biała uprawiana w plonie głównym i kukurydza w poplonie. W doświadczeniu zastosowano dwa poziomy nawożenia azotem 0,75 g (N 1 ) i 1,5 g (N 2 ) na wazon. W ramach każdej dawki azotu nawożono wzrastającymi dawkami potasu K 1 (0,5 g), K 2 (1,25 g) i K 3 (2,0 g) na wazon. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono znaczący wzrost plonów roślin testowanych pod wpływem nawożenia potasem na obu poziomach nawożenia azotem. Wzrastające nawożenie potasem na dwóch różnych poziomach nawożenia azotem zwiększało zawartość tego pierwiastka w analizowanych roślinach, a zawartości Mg i Ca uległy znacznemu obniżeniu. Nawożenie potasem zwiększyło zawartość potasu w glebie w formie rozpuszczalnej w wodzie i wymiennej oraz rozszerzyło stosunek równoważnikowy K:Mg. SŁOWA KLUCZOWE: doświadczenie wazonowe, nawożenie potasem, nawożenie azotem, gorczyca biała, kukurydza, pobranie K, N, Mg, formy rozpuszczalne potasu WSTĘP W warunkach intensywnego nawożenia roślin uprawnych szczególnego znaczenia nabiera zagadnienie stosowania optymalnych dawek składników pokarmowych. Jednocześnie uważa się, że istotne znaczenie dla wielkości i jakości uzyskanych plonów mają

2 230 właściwe relacje pomiędzy stosowanymi składnikami [Mercik, 1986; Mercik i wsp., 1976; Wilk, Rabikowska, 1985]. Współdziałanie azotu i potasu na plon i skład chemiczny roślin zależy od rodzaju gleby i jej zasobności w rozpuszczalne formy pierwiastków [Dechnik i wsp., 1993; Kulczycki, Karoń, 2001]. Celem przeprowadzonego doświadczenia wazonowego było określenie wpływu nawożenia różnymi dawkami azotu i potasu na plon roślin oraz właściwości gleby lekkiej. MATERIAŁ I METODY Doświadczenie nawozowe przeprowadzono w wazonach typu Wagnera o pojemności 9 kg gleby. Podłożem użytym w doświadczeniu był piasek gliniasty mocny zawierający 18% części spławialnych. Gleba miała odczyn kwaśny (ph 4,0) i bardzo niską zawartość rozpuszczalnych form potasu (35 mg K kg -1 gleby), fosforu (15 mg P kg -1 gleby) i magnezu (12 mg Mg kg -1 gleby). Roślinami testowanymi była gorczyca biała, którą zebrano w fazie kwitnienia oraz kukurydza uprawiana w poplonie i zebrana w fazie 11 liścia rozwiniętego. Nawożenie azotem i potasem zastosowano według jednakowego schematu. W ramach dwóch poziomów nawożenia azotem 0,75 g (N 1 ) i 1,5 g (N 2 ) stosowano nawożenie potasem w ilościach K 1 (0,5 g), K 2 (1,25 g) i K 3 (2,0 g) oraz uwzględniono obiekt, na którym nie zastosowano potasu K 0. Azot wysiano w postaci azotanu amonu (½ dawki przedsiewnie i ½ dawki pogłównie), potas przedsiewnie w postaci KCl. Wapnowanie przeprowadzono przedsiewnie w dawce obliczonej według 1 Hh oraz zastosowano przedsiewnie magnez w ilości 0,3 g Mg na wazon i fosfor w dawce 0,5 g P na wazon. Nawożenie mikroelementami (B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn) zastosowano w ilościach standardowo używanych w doświadczeniach wazonowych. W glebach pobranych po sprzęcie kukurydzy oznaczono; skład mechaniczny, ph w 1 mol KCl dm -3, N og. metodą Kjeldahla, C org. metodą Westerhoffa, zawartość rozpuszczalnych form K i P metodą Egnera-Riehma oraz Mg metodą Schachtschabela. Materiał roślinny mineralizowano na mokro w stężonym kwasie siarkowym, uzyskując roztwór podstawowy, w którym oznaczono; fosfor metodą wanado-molibdenową, potas i wapń metodą fotometrii płomieniowej, magnez metodą atomowej spektrofotometrii absorpcyjnej, natomiast azot ogólny metodą Kjeldahla. WYNIKI I DYSKUSJA Plony gorczycy i kukurydzy uprawianych na glebie lekkiej wzrastały wraz ze zwiększeniem dawek potasu zarówno na pierwszym (N 1 ), jak i na drugim poziomie (N 2 ) nawożenia azotem (tab. 1). Najwyższa dawka potasu K 3 powodowała przyrost plonu gorczycy o 17,6% na poziomie nawożenia azotem N 1 i 18,7% na N 2 w stosunku do obiektów nienawożonych potasem. Analizując wpływ nawożenia potasem na średni plon gorczycy uzyskany na obu poziomach nawożenia azotem stwierdzono, że pod wpływem dawek K plon gorczycy był istotnie większy od uzyskanego na obiekcie kon-

3 Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem i azotem 231 trolnym, przy czym nie stwierdzono różnicy w działaniu plonotwórczym dwóch najwyższych dawek potasu. Dawki azotu miały istotny wpływ na obniżenie plonu testowanych roślin, drugi poziom nawożenia azotem gleby lekkiej obniżył plon gorczycy o 9,3%, a kukurydzy o 36,7%. Fotyma [1994] uzależnia wielkość dawek azotu pod kukurydzę od czynników środowiskowych, a przede wszystkim od jakości gleby i opadów. Zawartość potasu w testowanych roślinach wyraźnie wzrastała pod wpływem nawożenia potasem na obu poziomach nawożenia azotem (tab. 2). Zawartości azotu, magnezu, wapnia i fosforu w gorczycy i kukurydzy zmniejszyły się wraz ze wzrastającymi dawkami potasu. Wilk i Rabikowska [1985] w wieloletnim doświadczeniu polowym stwierdzili, że wzrastające dawki azotu, fosforu i potasu istotnie obniżały zawartość magnezu w roślinach. Tabela 1 Table 1 Średnie plony suchej masy gorczycy białej i kukurydzy uzyskane na glebie lekkiej [g s.m. z wazonu] Mean yields DM of white mustard and maize to receive on light soil [g DM from a pot] I czynnik; nawożenie azotem I factor; nitrogen fertilization II czynnik; nawożenie potasem II factor; potassium fertilization Plon główny gorczyca biała Main crop white mustard Poplon kukurydza Aftercrop maize K 0 -bez K 36,6 16,9 K 1-0,5g 40,5 26,0 K 2-1,25g 42,1 27,0 K 3-2,0g 44,4 29,3 K 0 -bez K 33,1 11,4 K 1-0,5g 34,3 15,3 K 2-1,25g 40,1 17,4 K 3-2,0g 40,7 18,6 Średnia dla dawek azotu 40,9 24,8 Mean for dose nitrogen 37,1 15,7 K 0 -bez K 34,8 14,1 Średnia dla dawek potasu K 1-0,5g 37,4 20,7 Mean for dose potassium K 2-1,25g 41,1 22,2 K 3-2,0g 42,6 24,0 NIR 0,05 ; LSD 0,05 I dla nawożenia azotem for nitrogen fertilization I-0,57 I-2,11 II dla nawożenia potasem for potassium fertilization II-0,81 II-2,98 I/II interakcja interaction I/II-1,16 I/II-4,21 Pobranie potasu przez gorczycę wzrastało wraz z dawkami tego pierwiastka na obu poziomach nawożenia azotem (tab. 3). Zastosowane dawki potasu nie zróżnicowały pobrania przez gorczycę azotu, wapnia i fosforu, natomiast pobranie magnezu obniżało się pod wpływem wzrastającego nawożenia potasem.

4 232 Pobranie azotu przez kukurydzę wahało się od 912 do 1166 mg N z wazonu na poziomie N 1 nawożenia azotem i od 1269 do 1449 mg N z wazonu na drugiej dawce azotu. Następczy efekt wzrastających dawek potasu zastosowanych pod plon główny uwidocznił się zwiększeniem pobrania potasu przez kukurydzę, a pobranie magnezu, wapnia i fosforu uległo obniżeniu. Stosunek N:K w gorczycy i kukurydzy pod wpływem zastosowanego nawożenia potasem zawężał się na obu poziomach dawek azotu. Nawożenie potasem rozszerzyło w testowanych roślinach stosunki równoważnikowe K:Mg i K:(Ca+Mg). Tabela 2 Table 2 Zawartości makroskładników w gorczycy i kukurydzy uprawianych na glebie lekkiej (g kg -1 s.m.) Macronutrient contents in white mustard and maize to cultivate on light soil (g kg -1 DM) I czynnik; azot II czynnik; potas I factor; nitrogen II factor; potassium N K Mg Ca P Plon główny Gorczyca biała Main crop White mustard K 0 -bez K 42,1 12,5 3,0 16,8 3,1 K 1-0,5g 42,0 20,5 2,4 14,9 2,7 K 2-1,25g 36,5 30,4 2,2 14,0 2,7 K 3-2,0g 35,7 36,6 1,9 14,0 2,7 K 0 -bez K 50,7 14,7 2,5 16,9 3,4 K 1-0,5g 44,5 22,5 2,4 14,6 2,9 K 2-1,25g 42,3 31,3 1,8 13,8 2,9 K 3-2,0g 42,1 34,6 1,7 13,5 2,8 Średnia dla dawek azotu 39,1 25,0 2,4 14,9 2,8 Mean for dose nitrogen 44,9 25,8 2,1 14,7 3,0 K 0 -bez K 46,4 13,6 2,8 16,9 3,3 Średnia dla dawek potasu K 1-0,5g 43,3 21,5 2,4 14,8 2,8 Mean for dose potassium K 2-1,25g 39,4 30,9 2,0 13,9 2,8 K 3-2,0g 38,9 35,6 1,8 13,8 2,8 Poplon Kukurydza Aftercrop Maize K 0 -bez K 31,9 6,4 10,4 12,9 2,6 K 1-0,5g 25,5 7,2 8,8 10,6 1,8 K 2-1,25g 21,7 12,3 6,3 9,5 1,3 K 3-2,0g 20,9 20,4 4,8 8,3 1,2 K 0 -bez K 39,1 7,9 6,5 19,5 2,1 K 1-0,5g 37,0 12,2 4,8 14,5 1,5 K 2-1,25g 36,1 20,3 4,1 12,6 1,4 K 3-2,0g 33,7 28,2 3,4 10,8 1,3 Średnia dla dawek azotu 25,0 11,6 7,6 10,3 1,7 Mean for dose nitrogen 36,5 17,2 4,7 14,4 1,6 K 0 -bez K 35,5 7,2 8,5 16,2 2,4 Średnia dla dawek potasu K 1-0,5g 31,3 9,7 6,8 12,6 1,7 Mean for dose potassium K 2-1,25g 28,9 16,3 5,2 11,1 1,4 K 3-2,0g 27,3 24,3 4,1 9,6 1,3

5 Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem i azotem 233 Kulczycki i Karoń [2001] w dwuletnim doświadczeniu wazonowym z glebą lekką stwierdzili wzrost pobrania potasu przez kukurydzę pod wpływem zastosowanych dawek azotu. Gutyńska i Mercik [1984], prowadząc doświadczenia polowe i wazonowe ze współdziałaniem potasu, magnezu i wapnia stwierdzają, że kierunek zmian w stosunkach K:Mg i K:Ca w roślinach był podobny w obu rodzajach doswiadczeń, różnice jednak były większe w doświadczeniach wazonowych zwłaszcza na glebach lekkich. Wzrastające nawożenie potasem, zastosowane na glebie płowej właściwej, istotnie zmniejszało pobranie wapnia i magnezu w czasie wegetacji kukurydzy oraz rozszerzało stosunek K: (Ca+Mg) [Kulczycki, 1998, 2000]. Tabela 3 Table 3 Pobranie makroskładników przez gorczycę i kukurydzę uprawianych na glebie lekkiej Uptake macronutrients by white mustard and maize to cultivate on light soil I czynnik N; I factor N; II czynnik K; II factor K; N K Mg Ca P N:K K:Mg K: (Ca+Mg) pobranie, mg z wazonu uptake, mg with pot mmol (+) Plon główny Gorczyca biała Main crop White mustard K 0 -bez K ,4 1,3 0,3 K 1-0,5g ,7 2,7 0,6 K 2-1,25g ,4 4,3 0,9 K 3-2,0g ,7 6,0 1,1 K 0 -bez K ,6 1,8 0,4 K 1-0,5g ,5 2,9 0,6 K 2-1,25g ,8 5,4 1,0 K 3-2,0g ,5 6,3 1,1 X dla dawek N ,3 3,6 0,7 X for dose N ,6 4,1 0,8 K 0 -bez K ,5 1,6 0,3 X dla dawek K K 1-0,5g ,6 2,8 0,6 X for dose K K 2-1,25g ,6 4,8 0,9 K 3-2,0g ,1 6,2 1,1 Poplon Kukurydza Aftercrop Maize K 0 -bez K ,9 0,19 0,11 K 1-0,5g ,9 0,25 0,15 K 2-1,25g ,9 0,61 0,32 K 3-2,0g ,9 1,32 0,64 K 0 -bez K ,8 0,38 0,13 K 1-0,5g ,5 0,78 0,28 K 2-1,25g ,0 1,54 0,54 K 3-2,0g ,3 2,58 0,88 X dla dawek N ,9 0,59 0,30 X for dose N ,6 1,32 0,46 K 0 -bez K ,9 0,28 0,12 X dla dawek K K 1-0,5g ,2 0,52 0,21 X for dose K K 2-1,25g ,9 1,07 0,43 K 3-2,0g ,1 1,95 0,76

6 234 Nawożenie potasem w niewielkim stopniu obniżyło odczyn gleby przy najwyższych dawkach tego pierwiastka (tab. 4). Zastosowane dawki potasu zwiększyły zawartość potasu w glebie w formie rozpuszczalnej w wodzie i wymiennej. Udział procentowy formy wodnorozpuszczalnej potasu w wymiennej formie tego pierwiastka zwiększył się pod wpływem dawek K w stosunku do udziału tych form w glebach przed doświadczeniem. Stosunek równoważnikowy potasu do magnezu pod wpływem dawek potasu uległ rozszerzeniu. Tabela 4 Table 4 Odczyn gleby, zawartość form rozpuszczalnych potasu i magnezu oraz ich równoważnikowy stosunek przed i po przeprowadzeniu doświadczenia Soil reaction, content of soluble forms of potassium and magnesium, as well as K:Mg ratio before and after completing the experiment I czynnik N I factor N II czynnik K II factor K ph K H2O K E-R % udział % share K H2O w K E-R Mg K:Mg I * II ** I * II ** I * II ** I * II ** I * II ** I * II ** mg kg -1 gleby soil mmol (+) K 0 -bez K 6, ,17 K 1-0,5g 6, ,17 K 2-1,25g 6, ,19 K 3-2,0g 4,0 6, , ,91 (+1Hh) K 0 -bez K 6, ,14 K 1-0,5g 5, ,12 K 2-1,25g 5, ,17 K 3-2,0g 5, ,23 X dla dawek N 6, ,18 X for dose N 5, ,16 * I przed doświadczeniem before the experiment ** II po zakończeniu doświadczenia after completing the experiment Większa dawka azotu obniżyła odczyn gleby i zwiększyła zawartość form rozpuszczalnych potasu i magnezu w glebie. Udział K H2O w K E-R zmniejszył się pod wpływem podwojenia dawki azotu, a K:Mg uległ nieznacznemu zawężeniu. Wołoszczyk i Nowak [1995] w doświadczeniu polowym prowadzonym na glebie brunatnej, kwaśnej wytworzonej z piasku gliniastego lekkiego stwierdzają, że wzrastające nawożenie azotem powodowało zmniejszenie ilości form rozpuszczalnych potasu w glebie. W wyniku długoletniego i intensywnego nawożenia azotem i potasem gleby brunatnej wytworzonej z lessu nastąpiło jej zakwaszenie, które nie spowodowało spadku plonów [Dechnik i wsp., 1993].

7 Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem i azotem 235 WNIOSKI 1. Nawożenie wzrastającymi dawkami potasu zwiększało znacząco plony gorczycy białej i kukurydzy na obu poziomach nawożenia azotem. 2. Druga dawka azotu (N-1,5 g) obniżyła istotnie plony testowanych roślin w porównaniu do dawki pierwszej (N-0,75 g). 3. Wzrastające nawożenie potasem zastosowane na dwóch różnych poziomach nawożenia azotem zwiększało zawartość tego pierwiastka w analizowanych roślinach, a koncentracje N, P, Ca i Mg zmniejszały się. 4. Stosunek K:Mg i K:(Ca:Mg) w roślinach rozszerzał się wraz ze zwiększeniem dawek potasu. 5. Nawożenie potasem zwiększyło zawartość potasu w glebie w formie rozpuszczalnej w wodzie i wymiennej oraz rozszerzyło stosunek równoważnikowy K:Mg. PIŚMIENNICTWO Dechnik I., Bednarek W., Filipek T.: Wpływ nawożenia azotem i potasem na niektóre właściwości gleby brunatnej wytworzonej z lessu. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 37: Fotyma E.: Reakcja roślin uprawy polowej na nawożenie azotem. Cz. III. Kukurydza. Fragm. Agron. 4(44): Gutyńska B., Mercik S.: Badania nad współdziałaniem potasu z magnezem i wapniem na różnych glebach i pod różnymi roślinami. Roczn. Gleb. 35(1): Kulczycki G.: Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem na wybrane właściwości gleby oraz plon i pobranie składników pokarmowych przez kukurydzę. Cz. II. Plon i jego skład chemiczny. Roczn. Gleb. 49(3-4): Kulczycki G.: Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem na wybrane właściwości gleby oraz plon i pobranie składników pokarmowych przez kukurydzę. Cz. III. Dynamika pobrania i zawartość azotu, fosforu, potasu, wapnia i magnezu w czasie okresu wegetacji. Roczn. Gleb. 51(l 2): Kulczycki G., Karoń B.: Wpływ nawożenia azotowego na glebach o zróżnicowanej zasobności w potas i magnez na plon i skład chemiczny kukurydzy oraz właściwości chemiczne gleby. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 480: Mercik S.: Próba ustalenia optymalnego stosunku kationów w nawożeniu. Sympozjum Równowaga jonowa w glebach i roślinach w warunkach intensywnego nawożenia mineralnego". IUNG Puławy. Wrocław, IX 1986: Mercik S., Góralski J., Goźliński H.: Wpływ współdziałania potasu z magnezem oraz potasu z sodem na plonowanie i skład chemiczny kilku roślin. Roczn. Nauk. Roi., Ser. A 101: Wilk K., Rabikowska B.: Wpływ wzrastających dawek azotu, fosforu i potasu na plony roślin uprawnych. Zesz. Nauk. AR Wroc., Rol. 42, 152: Wołoszczyk Cz., Nowak W.: Wpływ zróżnicowanego nawożenia azotem i potasem dwu gatunków traw na zawartość niektórych form potasu w glebie. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 421a:

8 236 THE INFLUENCE OF DIFFERENT POTASSIUM AND NITROGEN FERTILIZATION ON THE PLANT YIELD AND LIGHT SOIL PROPERTIES Summary The experiment was carried out on heavy loam sand of 18% clay fraction. This soil had acid reaction and low content of soluble forms of potassium, phosphorus and magnesium. As test plants white mustard was cultivated in main crop and maize in aftercrop. Two levels of nitrogen fertilisation were applied 0,75g (N 1 ) and 1,5g (N 2 ) per pot and within each nitrogen dose increased potassium doses were added K 1 (0,5g), K 2 (1,25g) and K 3 (2,0g) per pot. Significant yield increase of test plants was observed on objects were potassium fertilisation by both nitrogen fertilisation levels was applied. In comparison with the first nitrogen dose, the second applied dose has significantly reduced mean yield of mustard and maize. Increasing potassium fertilisation on two different nitrogen fertilisation levels has caused an increase of this element content in analysed plants, while contents of the other macronutrients have decreased. K:Mg ratio and K:(Ca:Mg) ratio have expanded with increased potassium doses and higher nitrogen dose has caused further increase of these cations ratio. Potassium fertilisation applied on light soil has increased share of soluble in water potassium forms from exchangeable forms of this element in soil and expanded K:Mg ratio. KEY WORDS: pot experiment, potassium fertilisation, nitrogen fertilisation, white mustard, maize, K, N, Mg uptake; soluble forms of potassium Recenzent: prof. dr hab. inż. Teofil Mazur Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie