ANNALES. Stanisław Sienkiewicz, Sławomir Krzebietke, Teresa Wojnowska

Transkrypt

1 ANNALES UNIVERSITATIS VOL. LIX, Nr MARIAE LUBLIN * CURIE- S K Ł O D O W S K A POLONIA SECTIO E Katedra Chemii Rolnej i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul. Oczapowskiego 8, - Olsztyn, Poland Stanisław Sienkiewicz, Sławomir Krzebietke, Teresa Wojnowska Fizykochemiczne właściwości gleby w warunkach wieloletniego nawożenia organiczno-mineralnego i mineralnego Physico-chemical properties of soil in conditions of long-term organic-mineral and mineral fertilization ABSTRACT. The aim of the study was to determine changes in the physico-chemical properties of soil caused by long-term manure and mineral fertilization and mineral fertilization. The trials were conducted in 998. They involved the fourth rotation in a long-term field experiment, which was established in 98. In grey-brown podzolic soil formed from loamy clay the following crops were grown in crop rotation: sugar beet, spring barley, maize, spring wheat. Prior to the investigations, the arable layer of soil was slightly acidic. The capacity of the sorptive complex, which was saturated with bases to.%, was. mmol () kg-. The experiment was set up in a random block design with four replications on two fields. On one field mineral fertilization was carried out together with manure fertilization. On the other field, the crops received only mineral fertilizers. Fertilization with different rates of nitrogen, potassium, magnesium and calcium (eight objects) was maintained on the same level on both fields. Soil samples for analyses were taken from the arable soil layer after harvest. The chemical analyses comprised ph, hydrolytic acidity, cation exchange capacity (Ca, Mg, K, and Na ). Mineral fertilizers applied without manure depressed the soil ph, with a particularly strong adverse effect observed in the case of higher nitrogen rates. Manure could largely counteract this negative effect. Likewise, liming, applied with or without manure fertilization, had a positive effect. In the fourth rotation a significant decrease in the soil sorptive capacity, total bases and base saturation of soil was observed when mineral fertilizers were applied alone. Base saturation depended on both manure and mineral fertilization. The ratio of Mg and K in the sorptive complex was better when the crops grown in rotation were fertilized with minerals and manure. KEY WORDS: FYM, mineral fertilization, soil ph, CEC, TEB, BS Annales UMCS, Sec. E,, 9,,.

2 8 Wieloletnie nawożenie, zarówno mineralne jak i organiczne, może znacząco zmieniać środowisko glebowe. Wielu autorów podkreśla niekorzystny wpływ niezrównoważonego nawożenia mineralnego na niektóre elementy żyzności gleby [Mazur, Sądej 99; Kuszelewski i in. 99; Sienkiewicz ]. Wyłączne stosowanie nawozów organicznych nie zapewnia także równowagi składników pokarmowych [Kuszelewski i in. 99; Sienkiewicz ]. Najbardziej korzystne efekty osiąga się stosując obornik łącznie z nawozami mineralnymi [Kuszelewski i in. 99; Urbanowski i in. 999]. Zdaniem Mercika i in. [] nawożenie organiczno-mineralne w porównaniu z wyłącznym nawożeniem mineralnym nie zmienia znacząco zakwaszenia gleby. Właściwe wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami ma bezpośredni wpływ na odżywianie się roślin oraz wysokość i jakość plonu [Łabętowicz i in. 999; Daugëlienë ]. Celem niniejszego opracowania było określenie zmian wybranych właściwości fizykochemicznych gleby w wyniku wieloletniego nawożenia obornikowomineralnego i wyłącznie mineralnego. METODY Doświadczenie założono w 98 roku w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym w Bałcynach na glebie płowej typowej wytworzonej z gliny lekkiej, zaliczonej do klasy III kompleksu żytniego bardzo dobrego. Niniejsze opracowanie Tabela. Schemat nawożenia mineralnego Table. Design of mineral fertilization Nr No. Obiekt Treatment NPK NPK NPK NPK NPK NPK NPKMg 8 NPKMgCaO NPK NPK NPK NPK NPK NPK NPKMg 8 NPKMgCaO Burak cukrowy Sugar beet Jęczmień jary Spring barley P K Mg N P K Mg Dawka Dose kg ha-,, 8 9,,8 99, 99,,8 8, 8,,8 8, 8, Kukurydza Maize Pszenica jara Spring wheat,9 8,9 8,9 99, 8 9, 8, 99,, 8 8, 99,, 8 8, N

3 9 dotyczy czwartej rotacji zmianowania: burak cukrowy, jęczmień jary, kukurydza, pszenica jara i obejmuje lata 998. Przed rozpoczęciem badań warstwa orna gleby charakteryzowała się odczynem lekko kwaśnym. Pojemność - kompleksu sorpcyjnego wynosiła, mmol () kg i był on w,% wysycony zasadami. Doświadczenie było prowadzone metodą losowanych bloków na dwóch polach w czterech powtórzeniach. Na jednym polu stosowano nawożenie mineralne łącznie z obornikiem, a na drugim rośliny nawożono tylko nawozami mi- neralnymi. Obornik w ilości t ha dawano pod burak cukrowy i kukurydzę. - Wapnowanie zastosowano pod burak cukrowy jesienią w ilości, t CaO ha. Zróżnicowane nawożenie mineralne ukształtowano na jednakowym poziomie na obydwu polach (tab. ). Próby gleb do analiz pobierano po zbiorze roślin z warstwy ornej ( cm). - Analizy chemiczne obejmowały: ph w H O i w mol KCl dm, kwasowość hydrolityczną (metoda Kappena), kationy wymienne ekstrahowano z gleby - roztworem NH Cl, mol dm o ph,, a następnie oznaczono Ca, K i Na metodą ESA, a Mg metodą ASA. Wyniki analiz opracowano statystycznie, wykorzystując program Statistica. WYNIKI W czwartej rotacji prowadzonych badań wystąpiło silne zróżnicowanie właściwości fizykochemicznych gleby w zależności od systemu nawożenia. Gleby z obiektów pozbawionych nawożenia obornikiem charakteryzował wyraźnie niższy odczyn niż z nawożonych obornikiem (ryc. ). W odniesieniu do stanu, kiedy zakładano doświadczenie, ph gleby obniżyło się o, w systemie nawożenia z obornikiem i o, w zmianowaniu z nawozami mineralnymi. Wskazuje to na korzystne działanie obornika w kierunku łagodzenia zakwaszenia. Spośród składników pokarmowych stosowanych w nawozach mineralnych największy wpływ na obniżenie ph wywierał azot. Wapnowanie w obydwu systemach nawożenia jednakowo silnie zmniejszało zakwaszenia. O degradującym działaniu nawozów azotowych znajdujemy informacje w wielu pracach [Mazur 99; Filipek, Kaczor 99; Kaczor, Kozłowska ; Sienkiewicz ]. Natomiast Mercik i in. [] w wieloletnim doświadczeniu nie stwierdzili obniżenia ph w wyniku stosowania nawożenia organiczno-mineralnego, a efekt taki wystąpił po wyłącznym stosowaniu nawozów mineralnych. Wysokość sumy zasad i pojemność kompleksu sorpcyjnego istotnie zależały od systemu nawożenia (tab. ). Gleby z pól, na których co dwa lata stosowano obornik, charakteryzowały znacznie wyższe wymienione wskaźniki. Spośród

4 , Obornik Nawożenie mineralne FYM Mineral fertilization, Nawożenie mineralne Mineral fertilization, ph,,,,, 8 Obiekt Treatment Rycina. ph w mol KCl dm- gleby w zależności od nawożenia Figure. Soil ph in mol KCl dm- in relation to fertilization składników pokarmowych stosowanych w doświadczeniu tylko wapń wpływał istotnie na zmiany powyższych elementów żyzności gleby. Działanie wapnowania dawało wysoce pozytywne efekty odnotowano wzrost sumy zasad i pojemności sorpcyjnej gleby. Mniejsze znaczenie pod tym względem miały takie pierwiastki jak azot, potas i magnez. Odnotowano jednak tendencję do zmniejszania sumy zasad i pojemności sorpcyjnej gleby pod wpływem najwyższych dawek azotu. Wysycenie kompleksu sorpcyjnego zasadami wynosiło od 8, do 88% w zmianowaniu z obornikiem i od, do 8,% w mineralnym systemie nawożenia (tab. ). Największe wartości wskaźnik ten osiągał na obiektach wapnowanych. Wapnowanie działało prawie jednakowo silnie w obydwu seriach doświadczenia; różnica w wysyceniu zasadami gleby z obornikiem i bez tego nawozu na omawianych obiektach była najniższa. Najmniej zasad znajdowało się w kompleksie glebowym po nawożeniu potrojonymi dawkami azotu. Jednak najniższe wysycenie zasadami gleby nawożonej wysokimi dawkami N w zmianowaniu z obornikiem było wyższe od średniej wartości otrzymanej w warunkach wyłącznego nawożenia mineralnego. Na tej podstawie można wnioskować, że kompleks sorpcyjny gleby nawożonej obornikiem cechował się lepszymi właściwościami i stwarzał możliwości bardziej wszechstronnego zaopatrywania roślin w składniki pokarmowe. Wskazuje to na bardziej stabilny kompleks sorpcyjny gleby, która jest regularnie zaopatrywana w materię organiczną w postaci obornika.

5 Tabela. Suma zasad wymiennych (CEC), pojemność sorpcyjna gleby (TEB), wysycenie kompleksu sorpcyjnego zasadami (BS) Table. Cation exchange capacity (CEC), total exchangeable bases (TEB), base saturation (BS) Czynnik I Czynnik II Factor II Średnio Factor I NPK NPK NPK NPK NPK NPK NPKMg NPKMgCaO Mean CEC mmol () kg- A,,,,8 8, 8,9, 8,, B,9 8,,, 8,,,8 8,9, Średnio,,,, 8, 8, 9,, Mean NIR, LSD. czynnik I factor I, NIR, LSD. czynnik II factor II, NIR, LSD. współdziałanie interaction ns TEB mmol () kg- A 8, 8,9 8,8 8, 8, 8, 8, 98, 8, B 9,,9,8,,,, 9,,8 Średnio,,,8,,,, 88, Mean NIR, LSD. czynnik I factor I, NIR, LSD. czynnik II factor II,8 NIR, LSD. współdziałanie interaction ns BS % A,8,9, 8,,,,9 88,, B,, 8,, 9,8 8,9 8,8 8,, Średnio,9 8,,,,,,8 8, Mean NIR, LSD. czynnik I factor I,9 NIR, LSD. czynnik II factor II,8 NIR, LSD. współdziałanie interaction, A Obornik Nawożenie mineralne, A FYM Mineral fertilization, B Nawożenie mineralne, B Mineral fertilization, Korzystny wpływ obornika i wapnowania na sumę zasad i pojemność kompleksu sorpcyjnego stwierdziło również wielu badaczy [Panak i in. 99; Krzywy i in. 99; Mercik i in. ; Sienkiewicz ]. Niemniej spotyka się także publikacje świadczące o braku wpływu obornika na pojemność sorpcyjną gleby [Wiater 999]. Oddziaływanie nawożenia organicznego bądź mineralnego kształtuje również właściwości kompleksu sorpcyjnego. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono wyraźny wpływ obornika na obsadę kompleksu sorpcyjnego poszczegól nymi kationami (ryc. ). Nawóz ten znacznie zwiększał udział kationów Mg i K w kompleksie sorpcyjnym, ograniczając jednocześnie kwasowość gleby. Wzrost ilości K w kompleksie sorpcyjnym następował również wraz ze zwięk szonymi dawkami potasu w nawozach mineralnych, a Mg po zastosowaniu nawożenia tym składnikiem. Wapnowanie w niewielkim stopniu ograniczało

6 Obornik Nawożenie mineralne FYM Mineral fertilization 8 Nawożenie mineralne Mineral fertilization 8 % % % Ca % Mg % % K % Na % 8% 9% % Hh Rycina. Wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami Ca, Mg, K, Na i H w % Figure. Cation exchange capacity of Ca, Mg, K, Na and H in % udział Mg w kompleksie sorpcyjnym i bardzo silnie zwiększało ilość kationów Ca. Wzrastające nawożenie azotem powodowało zwiększenie wysycenia kom pleksu sorpcyjnego kationami H, przede wszystkim kosztem Ca i w mniej szym zakresie Mg. Zależność ta silniej ujawniła się w zmianowaniu bez obornika. Mniej korzystne działanie nawożenia mineralnego w porównaniu z organiczno-mineralnym na kationowy skład kompleksu sorpcyjnego znajduje potwierdzenie w pracach innych autorów [Panak i in. 99; Mercik i in. ; Rabikowska, Piszcz ; Sienkiewicz ]. Równoczesne stosowanie obornika i nawozów mineralnych zapewnia większe zrównoważenie wysycenia kompleksu sorpcyjnego. Pozwala to na bardziej efektywne zaopatrywanie roślin w składniki pokarmowe, a tym samym stwarza lepsze warunki do ich wzrostu i rozwoju. Ostatecznym efektem winien być duży plon o pożądanej jakości.

7 WNIOSKI. System nawożenia obornikowo-mineralny w stosunku do mineralnego hamuje proces zakwaszania gleby, zwiększa sumę zasad, pojemność kompleksu sorpcyjnego i jego wysycenie zasadami.. Obornik korzystnie zwiększa udział kationów Mg i K w kompleksie sorpcyjnym.. Wysokie dawki azotu mineralnego stosowane bez obornika i wapnowania oraz niezrównoważone odpowiednim nawożeniem potasem i magnezem znacz nie zmniejszają wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami Ca, M i K. PIŚMIENNICTWO Daugëlienë N.. Soil acidity in relation to mobile phosphorus and potassium contents and yield of the pasture. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 8,. Filipek T., Kaczor A. 99. Dynamika antropogenicznej presji zakwaszenia rolniczej przestrzeni produkcyjnej w Polsce. Mat. konf. Ochrona i wykorzystanie rolniczej przestrzeni produkcyjnej Polski Wyd. IUNG Puławy, czerwca 99,. Kaczor A., Kozłowska J.. Wpływ nawożenia roślin różnymi formami azotu i potasu na odczyn i zasobność gleby w fosfor. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 9, 9. Krzywy E., Krupa J., Wołoszyk C. 99. Wpływ wieloletniego nawożenia organicznego i mineralnego na niektóre wskaźniki żyzności gleby. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie, Rol., 9. Kuszelewski L., Łabętowicz J., Szulc W. 99. Współdziałanie nawozów mineralnych z obornikiem w kształtowaniu dynamiki wzrostu i pobierania składników pokarmowych w uprawie jęczmienia jarego i pszenicy ozimej. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie, Rol., 8. Łabętowicz J., Kuszelewski L., Korc M., Szulc W Znaczenie nawożenia organicznego dla trwałości plonów i równowagi jonowej gleby lekkiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.,. Mazur T. 99. Rozważania o degradacji gleb w wyniku nawożenia. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 8,. Mazur T., Sądej W. 99. Nawożenie a żyzność gleb. Rocz. Gleb., 8. Mercik S., Stepień W., Lenart S.. Żyzność gleb w trzech systemach nawożenia: mineralnym, organicznym i organiczno-mineralnym w doświadczeniach wieloletnich. Cz. I. Właściwości fizyczne i fizykochemiczne gleb. Folia Univ. Agric. Stetin., Agric. 8,. Panak H., Wojnowska T., Sienkiewicz S. 99. Działanie obornika i nawozów mineralnych na żyzność i produktywność gleby. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, Rol., 9, 9. Rabikowska B., Piszcz U.. Zakres i zasięg zmian odczynu i właściwości sorpcyjnych w glebie płowej pod wpływem długoletniego nawożenia obornikiem i azotem. Folia Univ. Agric. Stetin., Agric. 8, 8. Sienkiewicz S.. Oddziaływanie obornika i nawozów mineralnych na kształtowanie żyzności i produktywności gleby. Wyd. UWM, Rozprawy i monografie,,. Urbanowski S., Jaskulska I., Urbanowska T Zmiany zawartości węgla organicznego oraz makroelementów w glebie pod wpływem wieloletniego nawożenia. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.,. Wiater J. 99. Wpływ nawożenia słomą, obornikiem i wapnowania na właściwości fizykochemiczne gleby w ósmym roku uprawy pszenicy ozimej w monokulturze. Rocz. Gleb., /,.

8