MINERALIZACJA ORGANICZNYCH ZWIĄZKÓW AZOTU W GLEBIE W ŚWIETLE DŁUGOLETNICH DOŚWIADCZEŃ ŁĄKOWYCH IMUZ

Transkrypt

1 WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2004: t. 4 z. 1 (10) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s Instytut Meliorcji i Użytków Zielonych w Flentch, 2004 MINERALIZACJA ORGANICZNYCH ZWIĄZKÓW AZOTU W GLEBIE W ŚWIETLE DŁUGOLETNICH DOŚWIADCZEŃ ŁĄKOWYCH IMUZ Brbr SAPEK, Dnut KALIŃSKA Instytut Meliorcji i Użytków Zielonych w Flentch, Zkłd Chemii Gleby i Wody Słow kluczowe: łąki torfowo-murszowe, minerlizcj, minerln gleb łąkow, nwożenie zotem, orgniczne związki zotu, stężenie skłdników, wrunki glebowe, wody gruntowe S t r e s z c z e n i e N podstwie wyników długoletnich doświdczeń łąkowych n glebch minerlnych, w zróżnicownych wrunkch uwilgotnieni, odczynu orz dwki i formy nwozu zotowego, dokonno oceny jkościowej i ilościowej wydjności minerlizcji orgnicznych związków zotu orz dynmiki i zmin jego minerlnych form monowej i zotnowej w glebie łąki kośnej. Bdni wykonywno w wrunkch inkubcji izolownych próbek gleby in situ orz w glebie pobrnej spod roślinności. Pondto wstępnie oceniono wpływ zniechni użytkowni łąki kośnej n zsobność gleby w zot minerlny. Stwierdzono, że przebieg i wydjność minerlizcji związków zotu w glebie zleżą od włściwości gleby i wrunków w niej pnujących, zwłszcz wilgotnościowych, od pogody w dnym roku i okresie wegetcyjnym orz od dwki i postci nwozu zotowego. Minerlizcj przebieg njintensywniej w okresie od mj do końc lipc, jej wydjność istotnie się różni od wydjności w pozostłym czsie. Nwożenie deszczownej łąki kośnej minerlną formą zotu zwiększ wydjność minerlizcji w porównniu z wydjnością po stosowniu formy orgnicznej gnojówki. Zniechnie użytkowni i nwożeni łąki powoduje ngromdznie się zotu, zwłszcz N-NH 4, co w wrunkch sprzyjjących nitryfikcji może być źródłem zotnów wymywnych do wód gruntowych. Adres do korespondencji: prof. dr hb. B. Spek, Instytut Meliorcji i Użytków Zielonych w Flentch, Zkłd Chemii Gleby i Wody; Rszyn; tel.+48 (22) w. 220, e-mil: B.Spek@ imuz.edu.pl

2 184 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) WSTĘP Znjomość ilości zotu uwolnionego w procesie minerlizcji mterii orgnicznej gleby orz dynmiki tego procesu jest pomocn w prwidłowej interpretcji wyników bilnsu zotu, tkże w ocenie jego plonotwórczej wydjności orz rozproszeni do środowisk, więc umożliwi zrównowżone gospodrownie tym skłdnikiem [ADISCOTT, WHITMORE, POWLSON, 1991; DEBOSZ, VINTHER, 1989; HATCH, GOULDING, MURPHY, 2002]. Długoletnie doświdczeni łąkowe, złożone w Zkłdzie Chemii Gleby i Wody Instytutu Meliorcji i Użytków Zielonych z myślą o bdniu nstępczego wpływu wpnowni łąki trwłej orz doświdczenie nd wymywniem zotu spod użytku zielonego, z biegiem lt stły się obiektmi bdń procesu minerlizcji orgnicznych związków zotu w minerlnej glebie łąkowej [SAPEK, 1995; 1996,b,c; 1997; 1998; 1999; SAPEK, ESTAVILLO, CORRE, 2000; SAPEK, SAPEK, 1993; SAPEK, SAPEK, BARSZCZEWSKI, 2002]. Celem prcy był ocen, jkościow i ilościow, wydjności minerlizcji orgnicznych związków zotu w minerlnej glebie łąki kośnej orz dynmiki tego procesu i zmin minerlnych form zotu monowej i zotnowej, n podstwie wyników długoletnich doświdczeń łąkowych w zróżnicownych wrunkch uwilgotnieni i odczynu gleby orz nwożeni. Pondto wstępnie oceniono wpływ zniechni użytkowni łąki kośnej n zsobność gleby w zot minerlny. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Bdni wydjności minerlizcji orgnicznych związków zotu w glebch minerlnych z długoletnich doświdczeń łąkowych Zkłdu Chemii Gleby i Wody IMUZ, usytuownych w województwie mzowieckim, w miejscowościch Jnki (doświdczenie J) i Lszczki (doświdczenie L), złożonych w 1981 r. orz z doświdczeni w Flentch (doświdczenie F) złożonego w 1986 r., wykonuje się począwszy od 1991 r. Z doświdczeń J i L do bdń wybrno obiekty nwozowe niewpnowne (C 0 ) i wpnowne jednorzowo, n początku doświdczeń, dwką węglnu wpni według 2Hh (C 2 ) nwożone zotem w ilości 240 kg N h 1 w postci sletry monowej (AN), w nstępnych ltch równolegle w postci sletry wpniowej (CN). Bdni n doświdczeniu F wykonywno n obiektch nwożonych sletrą monową w dwkch 120, 240 i 360 kg N h 1 (N-120, N-240, N-360) orz gnojówką uzupełniną sletrą monową (NG-240, NG-360). Szczegółowy opis doświdczeń zwierją wcześniejsze prce [SAPEK, BARSZCZEWSKI, 2000; SAPEK, SAPEK, 1993]. Prezentowne wyniki bdń obejmują lt (doświdczenie F) i lt (doświdczeni J i L). Do bdń zstosowno metodę inkubcji in situ, szczególnie przydtną, bowiem umożliwijącą bdnie procesu minerlizcji w wrunkch zbliżonych do nturlnych [ADAMS, POLGLASE, ATTIVIL, 1989; DEBOSZ, VINTHER, 1989; RA-

3 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu ISON, CONNEL, KHANNA, 1987]. Opis metody inkubcji in situ, polegjącej n pobierniu próbek gleby odizolownej od wpływu pobierni zotu przez rośliny orz wymywni przez opdy z plstykowych rurek instlownych w wierzchniej (0 10 cm) wrstwie, zwierją wcześniejsze publikcje [SAPEK, 1999; SAPEK, SAPEK, BARSZCZEWSKI, 2002]. Począwszy od 1995 r., równolegle pobierno próbki gleby z miejsc obok instlownych rurek, bezpośrednio spod roślinności. Zwrtość minerlnych form zotu (N-NO 3 i N-NH 4 ) oznczno metodą spektrofotometryczną, z pomocą utomtycznego nliztor przepływowego SKA- LAR w wyciągu 1% roztworu K 2 SO 4 z próbek gleby po inkubcji in situ (próbki R) orz z próbek pobrnych spod roślinności (próbki T). N pojedynczy wynik skłdją się oznczeni w 16 próbkch gleby (4 próbki n kżdym obiekcie nwozowym w 4 powtórzenich). Oznczeni wykonywno w świeżej msie gleby. Z różnicy zwrtości zotu minerlnego w próbkch po inkubcji i w próbkch spod roślinności (R T) wyznczono tzw. wydjność różnicowej minerlizcji związków zotu. Cłkowitą zwrtość zotu minerlnego (N-min) obliczono jko sumę N-NO 3 i N-NH 4. Wyznczono średnie ilości bdnych form zotu uwlninych w procesie minerlizcji w kolejnych ltch bdń i wybrnych terminch między kolejnymi odrostmi (terminy I IV n doświdczenich J i L orz I V n doświdczeniu F), w zleżności od ph orz dwki i postci nwozu zotowego. Oceniono przebieg zmin średniej różnicowej wydjności minerlizcji w skli roku i w ltch bdń. Do sttystycznej oceny wpływu bdnych czynników n wydjność minerlizcji zstosowno nlizę wielowymirową. Różnicę między wynikmi dl dwóch średnich oceniono z pomocą sttystyki F, dl więcej niż dwóch średnich z pomocą testu Tukey. Do wstępnej oceny wpływu zniechni użytkowni łąki n zchownie się minerlnych form zotu w glebie posłużyło doświdczenie łąkowe w Bniosze (doświdczenie B), usytuowne w województwie mzowieckim, złożone również w 1981 r. według tkiego smego schemtu jk doświdczeni J i L, z przyczyn orgnizcyjno-ekonomicznych zkończone w 1995 r. W tym celu z obiektów nwozowych doświdczeni, począwszy od 1996 r., wiosną i jesienią pobierno próbki gleby z wrstwy 0 10 cm, w których oznczno zwrtość N-NO 3 i N-NH 4. Obliczono średnią roczną zwrtość obu minerlnych form zotu w ltch Doświdczeni usytuowno n glebch lekkich n czrnej ziemi zdegrdownej, brdzo kwśnej (doświdczenie B, J i L) i kwśnej (doświdczenie F), o zróżnicownej zwrtości części <0,02 mm (od 9,0% doświdczenie B do 22,4% doświdczenie L) orz węgl orgnicznego (od 1,47% doświdczenie F do 3,8% doświdczenie L), i co z tym związne, różniących się pojemnością wymienną kompleksu sorpcyjnego w stosunku do ktionów. Njwiększ zwrtość zotu ogólnego 0,31% s.m. wystąpił w glebie z doświdczeni w Lszczkch, njżyźniejszej spośród bdnych gleb (tb. 1).

4 186 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) Tbel 1. Chrkterystyk gleby (wrstwy 0 10 cm) przed złożeniem doświdczeń 1) Tble 1. Soil chrcteristic (0 10 cm soil lyer) before the strt of experiments 1) Włściwości gleb Soil properties w Jnkch in Jnki Doświdczenie Experiment w Lszczkch in Lszczki glin lekk pylst light silty lom w Bniosze in Bnioch pisek słbo glinisty light lomy snd w Flentch in Flenty pisek glinisty mocny hevy lomy snd Tekstur gleby Soil texture pisek glinisty mocny hevy lomy snd ph KCl 4,5 4,3 4,5 4,9 Części <0,02 mm, % Prticles <0.02 mm, % 18,4 22,4 9,0 17,5 C org, C tot, % 1,90 3,80 2,50 1,47 Gęstość objętościow, g cm 3 1,48 1,27 1,40 1,57 Bulk density, g cm 3 Pojemność wymienn, ktionow PWK c, cmol (+) kg 1 CEC, cmol (+) kg 1 7,8 23,8 14,5 N og., N tot, % 0,15 0,31 0,17 0,19 1) W Jnkch, Lszczkch i Bniosze w 1981 r.; w Flentch w 1987 r. 1) In Jnki, Lszczki nd Bnioch in 1981, in Flenty in W ltch , roczne opdy wynosiły mm, w okresie wegetcyjnym (od kwietni do wrześni) mm. Począwszy od 1999 r. obserwowno, zwłszcz w okresie wegetcyjnym, niekorzystne zmniejszenie opdu, któremu towrzyszył wzrost średniej tempertury. N deszczownym doświdczeniu F ten niedosttek wody był uzupełniny nwodnieniem dwką polewową wynoszącą mm w skli rocznej (tb. 2). Skrjnie mły opd w okresie wegetcyjnym wystąpił w 2000 r. (288 mm). Odczyn gleby wpnownej jednorzowo w 1981 r. n obiektch nwozowych doświdczeń J i L, oznczony w 1999 r., wskzł n długoletnie dziłnie zbiegu zobojętnijącego ndmir kwsoty gleby trwłego użytku zielonego nwożonego sletrą monową. Po prwie 20 ltch od wykonni wpnowni węglnem wpni, ph gleby wynosiło od 5,1 w przypdku większej dwki AN do 5,7 w przypdku dwki mniejszej. Tymczsem gleby z obiektów niewpnownych, zwłszcz ubog w próchnicę gleb z doświdczeni J, nwożone dwką zotu 240 kg N h 1, uległy zkwszeniu. Stosownie sletry wpniowej skutecznie przeciwdziłło procesowi zkwszeni gleby (tb. 3).

5 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu Tbel 3. Średnie wrtości ph KCl wrstwy gleby 0 10 cm z obiektów nwozowych doświdczeń w Jnkch, Lszczkch w 1999 r. i Flentch w 1998 r. Tble 3. Averge ph KCl vlues of 0 10 cm soil lyer from fertilized objects in Jnki nd Lszczki experiments in 1999 nd in Flenty experiment in 1998 Doświdczenie Experiment Dwk N N dose Obiekty niewpnowne Not limed objects Obiekty wpnowne Limed objects kg h 1 AN CN AN CN JJ nnkki ii 120 3,6 4,6 5,7 6, ,3 5,0 5,1 6,8 Lszczki 120 4,3 5,0 7,0 7, ,0 5,2 6,2 7,3 Flenty 120 5, , , ) 240 1) 5, ) 5,4 AN sletr monow, CN sletr wpniow. 1) Nwożenie minerlno-orgniczne. Obiekty wpnowne jednorzowo dwką wg 2Hh n początku doświdczeń w 1981 r.: w Jnkch 4,6 t CO h 1, w Lszczkch 7,4 t CO h 1 (węglnow form wpn). AN mmonium nitrte, CN clcium nitrte. 1) Minerl-orgnic fertiliztion. Objects limed once t the strt of experiments in 1981 with dose ccording to 2Hh (hydrolytic cidity): Jnki 4.6 t CO h 1, Lszczki 7.4 t CO h 1 (s clcium crbonte). WYNIKI I DYSKUSJA ZMIANY ROCZNEJ WYDAJNOŚCI MINERALIZACJI Roczn sum zotu uwolnionego w procesie minerlizcji (N-min), w wrunkch inkubcji in situ (R) w glebie z doświdczeni J, wskzuje n większą wydjność tego procesu w glebie uboższej w próchnicę i minerły ilste, o mniej korzystnych wrunkch wilgotnościowych w porównniu z glebą doświdczeni L, co stwierdzono już we wcześniejszych bdnich [SAPEK, 1999]. Średni wrtość sumy zotu uwolnionego w procesie minerlizcji (N-min) w glebie niewpnownej doświdczeni J wyniosł 186,6 kg h 1 rok 1, w tych wrunkch w glebie z doświdczeni L 164,1 kg h 1 rok 1. Podobną różnicę wydjności minerlizcji w tych doświdczenich obserwowno w przypdku porównni nwożeni AN i CN (tb. 4). Ilości N-min w glebie spod roślinności (T), n które wpływ zrówno intensywność pobierni zotu minerlnego przez rośliny jk i oddziływnie opdu (możliwość wymyci) były również mniejsze n doświdczeniu L, lecz obliczone w procentch ilości zotu uwolnionego w wrunkch inkubcji in situ były

6 188 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) zbliżone do siebie (C 0 : doświdczenie J 78%, doświdczenie L 71,9%; C 2 : doświdczenie J 78,3%, doświdczenie L 77,9%). Mniejszą wydjność minerlizcji w glebie zsobniejszej w próchnicę możn tłumczyć większą w tych wrunkch immobilizcją zotu w wyniku zwiększonej ktywności mikroorgnizmów glebowych, n co zwrcją uwgę ALBREHT, DOUGLAS i RASMUSSEN [1996] orz HATCH, GOULDING i MORPHY [2002]. Podobnie jk w przypdku N-min mniejsze ilości zotu zotnowego uwolnionego w glebie z doświdczeni L wskzują n mniej intensywny w tych wrunkch proces nitryfikcji. Wyjątek stnowią średnie wrtości z obiektów niewpnownych, zwłszcz nwożonych sletrą monową, gdzie wydjność nitryfikcji jest podobn n obu doświdczenich (tb. 4). W wrunkch lepszego uwilgotnieni, jk n doświdczeniu L, nitryfikcji mogą towrzyszyć emisje gzowych związków zotu (NO, N 2 O) zmniejszjące zwrtość zotnów w glebie [OENEMA, SA- PEK, 2000]. Wykzno tendencję zwiększeni wydjności nitryfikcji w wrunkch mniejszej kwsoty gleby, tj. n obiektch wpnownych orz nwożonych CN, lecz różnice te nie były sttystycznie udowodnione. Jest to wynikiem zncznej zmienności występowni N-NO 3 w glebie. Jk wykzno we wcześniejszej prcy, w zleżności od wrunków glebowych współczynnik zmienności obliczony dl jednego roku doświdczeń (1996) mieścił się w przedzile od około 30 do 90% [SAPEK, 1999]. Obecność N-NO 3 w glebie, mimo że jest to końcowy produkt rekcji utlenieni związków zotu, jest uwrunkown, nwet uwikłn, wielom zmiennymi czynnikmi, tkimi jk uwilgotnienie, tempertur, obecność innych jonów ulegjących utlenieniu (np. Fe 2+ ). To oddziływnie może być nie tylko długotrwłe, lecz chwilowe i to zrówno w większej msie gleby, jk i w młych jej centrch, skutkiem tego będą zminy kierunku i szybkości rekcji: N-org N-NH 4 N-NO 2 N-NO 3. Jk wykzno w prcy SAPEK, ESTAVILLO i CORRE [2000], wpływ ph n proces uwlnini minerlnych form zotu w glebie zleży od rodzju gleby, tkże od dwki i formy nwozu zotowego. Autorzy stwierdzili pondto, że odczyn jest dominującym czynnikiem w procesie nitryfikcji. W przeciwieństwie do zotu zotnowego, w obu doświdczenich wykzno istotność wpływu bdnych czynników, tj. wpnowni i formy stosownego nwozu zotowego, n zwrtość w glebie zotu monowego ktionowej formy zotu minerlnego wiąznej przez kompleks sorpcyjny gleby i mniej ruchliwej, n co nleżłoby zwrócić szczególną uwgę. N doświdczeniu J wszystkie dziłni zmniejszjące zkwszenie gleby sprzyjją obecności w niej mniejszej ilości N-NH 4. Zleżność t ujwnił się szczególnie wyrźnie w glebie z obiektów niewpnownych (C 0 ), nwożonych sletrą monową, gdzie zwrtość N-NH 4 jest o około 50% większ niż w glebie uprzednio wpnownej (C 2 ) (tb. 4). W glebie zsobniejszej w próchnicę i minerły ilste z doświdczeni L t zleżność występuje głównie w przypdku porównni obiektów nwożonych dwiem postcimi sletry. Mniejsz kwsot gleby uprzednio wpnownej orz zwiększon podż

7 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu wpni w wyniku nwożeni CN, sprzyjły mniejszej ilości N-NH 4 w glebie, co pośrednio potwierdz, wprwdzie sttystycznie nieudowodnioną, większą w tych wrunkch wydjność nitryfikcji i zwrtość N-NO 3. Większą intensywność monifikcji w wrunkch kwśnego odczynu gleby i wynikjące stąd zwiększenie zwrtości N-NH 4 w glebie wrz ze zmniejszeniem wrtości ph wykzno również we wcześniejszych bdnich [SAPEK, 1999; SA- PEK, ESTAVILLO, CORRE, 2000] ZMIANY WYDAJNOŚCI MINERALIZACJI W CIĄGU ROKU Ocenijąc wpływ terminu (I IV) n wydjność minerlizcji związków zotu w glebie wykzno istotnie większą wydjność, zwłszcz nitryfikcji, od początku mj do końc lipc, tj. w czsie pierwszego i drugiego odrostu roślinności (termin II i III) n łące trzykośnej, co ilustruje przykłd doświdczeni J (rys. 1). Sum zotu minerlnego w próbkch pobrnych po pierwszym i drugim odroście, w wrunkch inkubcji in situ (R) orz w glebie spod roślinności (T) był istotnie większ niż w próbkch pobrnych w pozostłych dwóch terminch (I i III). Njwięcej zotu monowego w wrunkch inkubcji in situ uwolniło się w czsie drugiego odrostu runi (około 9 kg N-NH 4 h 1 ), ntomist w glebie spod roślinności ilość tej formy zotu był w tym czsie zncznie mniejsz niż w terminch I i II orz podobn do ilości w czsie trzeciego odrostu runi (około 5 kg N-NH 4 h 1 ) (rys. 1). Zwiększoną minerlizcję związków zotu w okresie wzrostu runi łąkowej, zwłszcz w czsie od czerwc do wrześni, w lekkiej glebie minerlnej zrówno nienwożonej zotem, jk i nwożonej gnojowicą, wykzli między innymi DEBOSZ i VINTHER [1989]. Zbliżone wrtości obliczonej różnicowej wydjności minerlizcji (R T), sumrycznie dl N-min orz N-NO 3, przy jednoczesnym zróżnicowniu tej wrtości w terminch I IV dl N-NH 4, wskzują n pewien stn dynmicznej równowgi w procesie przemin orgnicznych związków zotu w glebie łąkowej (tb. 5, rys. 1). Podobny jk n doświdczenich J i L wpływ terminu n wydjność minerlizcji związków zotu wykzno n deszczownym doświdczeniu F, w wrunkch zbioru czterech odrostów runi [SAPEK, SAPEK, BARSZCZEWSKI, 2002]. Njwiększ ilość zotu związnego z mterią orgniczną gleby z obiektu N-240 uległ minerlizcji w mju (około 0,9 kg N-min h 1 dzień 1 ), poczym ilość t mlł systemtycznie do pździernik. Njmniej N-min stwierdzono po okresie jesiennozimowym, w mrcu (około 0,1 kg N-min h 1 dzień 1 ). Jednk, n co między innymi zwrc uwgę BJÖRNSSON [2003], proces minerlizcji przebieg również w okresie zimy i to dość intensywnie, zwłszcz gdy wzrst tempertur. Nie udowodniono wpływu bdnych czynników n ilość zotnów uwolnionych w glebie w wydzielonych terminch, jedynie tendencję większej zwrtości N-NO 3 w glebie z obiektów uprzednio wpnownych (C 2 ) orz nwożonych sletrą wpniową.

8 190 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) N-NO 3, kg.h -1 N-NH 4, kg.h R T R-T b b b b I II III IV Termin pobrni próbki Smpling terms b R T R-T b b I II III IV Termin pobrni próbki Smpling terms N-min, kg.h b b b R T R-T b 0 I II III IV Termin pobrni próbki Smpling terms Rys. 1. Średnie zwrtości zotu zotnowego (N-NO 3 ), monowego, (N-NH 4 ) i sumy zotu minerlnego (N-min) w 0 10 cm wrstwie gleby z obiektów nwozowych doświdczeni w Jnkch w ltch Próbki gleby pobrne w czterech terminch: I wiosną przed ruszeniem wegetcji, II po pierwszym odroście runi, III po drugim odroście runi, IV po trzecim odroście runi. R wydjność minerlizcji w wrunkch inkubcji in situ, T zwrtość zotu w glebie spod roślinności, (R T) różnicow wydjność minerlizcji; jednkowe litery (, b) dl R i T oznczją brk istotnych różnic w wynikch Fig. 1. Men nitrte (N-NO 3 ), mmonium (N-NH 4 ) nd sum of minerl nitrogen (N-min) contents in 0 10 cm soil lyer from the fertilizer objects in Jnki nd Lszczki experiments in Soil smpled in four terms: I in the spring before the strt of vegettion, II fter the first regrowth of swrd, III fter the second regrowth of swrd; IV fter the third regrowth of swrd; R minerliztion efficiency in the cse of in situ incubtion, T nitrogen content in the soil under the herbge, (R T) differentil efficiency of minerliztion; common letters (, b) for R nd T lck the significnt differences between the results

9 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu Tbel 5. Średnie różnice zwrtości zotu zotnowego (N-NO 3 ), monowego (N-NH 4 ) i sumy zotu minerlnego (N-min) w 0 10 cm wrstwie gleby między trzecim odrostem runi (termin IV) i w okresie jesienno-zimowym (termin I) z doświdczeń w Jnkch i Lszczkch w ltch Tble 5. Men differences of nitrte (N-NO 3 ), mmonium (N-NH 4 ) nd sum of minerl nitrogen contents (N-min) in 0 10 cm soil lyer between the third regrowth (term IV) nd the utumn-winter seson (term I) in Jnki nd Lszczki experiments in Form N N form Rodzj próbki gleby Kind of soil smple Różnice zwrtości Differences kg h 1 Jnki Lszczki N-NO 3 R 7,0 3,0 T 7,2 2,3 N-NH 4 R 0,2 3,1 T 1,5 1,1 N-min R 7,2 6,1 T 5,3 3,4 Objśnieni: R próbki gleby po inkubcji in situ, T próbki gleby spod roślinności. Explntions: R soil smples fter in situ incubtion, T soil smples under the herbge. DYNAMIKA WYDAJNOŚCI MINERALIZACJI W LATACH Wpływ dwki i postci nwozu zotowego n dynmikę i wydjność minerlizcji związków zotu w wrunkch inkubcji gleby in situ w ciągu sześciu lt bdń wykzno n przykłdzie deszczownego doświdczeni F. Stwierdzono, że w przypdku dosttku wody w glebie, nwożonej tą smą dwką i postcią nwozu zotowego, t wydjność jest dość stbiln. Nwożenie minerlno-orgniczne w porównniu z minerlnym sprzyj mniejszej wydjności minerlizcji (rys. 2). Ilość N-min uwlninego w glebie nwożonej gnojówką w sześcioletnim okresie bdń był zwsze mniejsz w porównniu z glebą nwożoną tą smą dwką zotu wyłącznie w postci sletry monowej (rys. 2). HATCH, GOULDING i MORPHY [2002] tłumczą to wzmożoną ktywnością mikroorgnizmów w glebie po zstosowniu nwozu nturlnego i stąd immobilizcją minerlnego zotu przez mterię orgniczną, tkże możliwością przebiegu procesu denitryfikcji i strt gzowych związków zotu w tych wrunkch. Stwierdzono tkże, że wydjność minerlizcji zmieni się prwie proporcjonlnie do zstosownej dwki nwozu, zrówno w przypdku sletry monowej jk i gnojówki [SAPEK, SAPEK, BARSZCZEWSKI, 2002]. Wpływ uwilgotnieni gleby n wydjność minerlizcji związków zotu w wrunkch inkubcji gleby in situ oceniono n przykłdzie doświdczeni J, głównie o opdowej gospodrce wodą orz doświdczeni F, gdzie niedobór wody uzupełnino nwodnieniem deszczowninym (rys. 3, tb. 2). Porównnie wykonno n przykłdzie obiektów nwożonych dwką 240 kg N h 1. Elimincj stresu suszy

10 192 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) N120 N360 NG360 N240 NG240 N-min, kg.h Lt Yers Rys. 2. Sumryczn ilość N-min (kg h 1 ) uwolnionego w ciągu roku podczs inkubcji in situ w glebie z doświdczeni w Flentch w zleżności od formy i dwki nwozu zotowego (kg N h 1 rok 1 ) nwożenie minerlne: N120, N240, N360; nwożenie minerlno-orgniczne: NG240, NG360 Fig. 2. Summrized N-min content (kg h 1 ) relesed in the yer during in situ soil incubtion in Flenty experiment in reltion to forms nd doses of nitrogen fertilizer (kg N h 1 rok 1 ) minerl fertiliztion: N120, N240, N360; orgnic-minerl fertiliztion: NG240, NG360 w glebie, tkże nwożenie orgniczno-minerlne ze stosowniem gnojówki n doświdczeniu F sprzyjły, jk to już wykzno poprzednio, zmniejszeniu wydjności minerlizcji mimo zncznie mniej kwśnego odczynu gleby niż n doświdczeniu J (tb. 3). Większ wilgotność gleby n doświdczeniu deszczownym orz nwożenie gnojówką stwrz korzystniejsze wrunki dl denitryfikcji, tkże immobilizcji zotu [HATCH, JARVIS, PARKINSON, 1998; OENEMA, SAPEK, 2000]. N uwgę zsługuje tendencj zwiększni wydjności minerlizcji w glebie w okresie bdń , zwłszcz z doświdczeni J, o njmniej korzystnych, w porównniu z pozostłymi doświdczenimi, wrunkch wilgotnościowych. Wyjątek stnowi rok 2000, który cechowł się njmniejszym opdem w okresie wegetcji (rys. 3). Może to świdczyć o tym, że w wrunkch dużego niedoboru wody w glebie ubogiej w próchnicę proces minerlizcji jest również mniej intensywny. Zminy różnicowej wydjności minerlizcji (R T) w omwinym okresie bdń świdczą o pewnym ustbilizowniu tego procesu w wrunkch doświdczeni deszczownego i jednocześnie o tendencji zwiększni tej ilości zotu w glebie nwożonej gnojówką (rys. 4). Wskzywło by to n powolne zwiększnie zpsu zotu minerlnego w glebie, w wrunkch dosttku wody dl roślin. Nwożenie sletrą monową brdzo kwśnej i mło zsobnej w węgiel orgniczny gleby

11 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu N-min (C0AN) N-min (C0CN) N-min(N-240) NG-min(N-240) Inkubcj gleby "in situ" N-min, kg.h Lt Rys. 3. Sumryczn ilość N-min (kg h 1 ) uwolnionego w ciągu roku podczs inkubcji in situ w glebie z doświdczeni w Jnkch (N-min C 0 AN, C 0 CN) i w Flentch (N-min 240, NG-min 240) Fig. 3. Summrized N-min content (kg h 1 ) relesed in the yer during in situ soil incubtion in Jnki experiment (N-min C 0 AN, C 0 CN) nd in Flenty experiment (N-min 240, NG 240) z doświdczeni J sprzyjło również stbilizcji różnicowej wydjności minerlizcji. Po nwożeniu sletrą wpniową obserwowno większą zmienność różnicowej wydjności minerlizcji n doświdczeniu J (rys. 4). WPŁYW ZANIECHANIA UŻYTKOWANIA ŁĄKI KOŚNEJ NA ZASOBNOŚĆ GLEBY W MINERALNE FORMY AZOTU Dokonno wstępnej oceny wpływu zniechni użytkowni łąki n zwrtość w glebie N-NO 3 i N-NH 4 porównując średnie roczne zwrtości tych skłdników w glebie z obiektu nwozowego niewpnownego, nwożonego 240 kg N h 1 (N 2 C 0 ) doświdczeni B, zkończonego w 1995 r. i kontynuownych doświdczeń J i L (rys. 5). Z porównni wyników zwrtości dwóch form zotu minerlnego wynik, że proces minerlizcji w nieużytkownej glebie z doświdczeni B, zwłszcz w pierwszych czterech ltch po zkończeniu doświdczeni i zniechniu użytkowni łąki jest mniej intensywny. DEBOSZ i VINTHER [1989], n przykłdzie wyników dwuletnich bdń, wykzli większą wydjność minerlizcji w glebie ugorownej w porównniu z nwożoną łąką. W doświdczeniu B n uw-

12 194 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) N-min, kg.h -1 ΔN-min, kg h Jnki N2C0 (AN) Jnki N2C0 (CN) Lt Yers ΔN-min, kg h 1 N-min, kg.h Lszczki N2C0 (AN) Lszczki N2C0 (CN) Lt Yers N-min, kg.h -1 ΔN-min, kg h Flenty N-240 Flenty G Lt Yers Rys. 4. Przebieg zmin średniej różnicowej wydjności minerlizcji (ΔN-min) w ltch bdń, obliczonej z różnicy zwrtości bdnych form zotu w próbkch gleby po inkubcji in situ (R) i w próbkch pobrnych bezpośrednio spod roślinności (T) z doświdczeń w Jnkch, Lszczkch i Flentch Fig. 4. Chnges of the verge differentil minerliztion efficiency (ΔN-min) in the study period clculted from the difference between the content of minerl nitrogen forms in smples fter in situ soil incubtion (R) nd under the herbge (T) in Jnki, Lszczki nd Flenty experiments

13 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu gę zsługuje dość znczny udził monowej formy zotu, w ltch 2000 i 2001 podobny jk n kontynuownym doświdczeniu w Jnkch (rys. 5). Może to świdczyć o możliwości ngromdzni się N-NH 4 w glebie. W wrunkch sprzyjjących nitryfikcji tk ngromdzony zot monowy może być potencjlnym źródłem znieczyszczeni wody gruntowej zotnmi N-NO3 N-NH4 mg N.dm -3 gleby Bnioch Lszczki Jnki Rys. 5. Porównnie przebiegu zmin średniej rocznej zwrtości zotu minerlnego w glebie zniechnego, będącego nieużytkiem, doświdczeni w Bniosze orz w glebie z obiektu nwozowego N 2 C 0 doświdczeń kontynuownych w Jnkch i Lszczkch, w ltch Fig. 5. Comprison of chnges of verge minerl nitrogen content in the soil from the bndoned Bnioch experiment nd from the N 2 C 0 fertilizer objects in the continuous Jnki nd Lszczki experiments in WNIOSKI 1. Przebieg i wydjność minerlizcji związków zotu w glebie zleżą od włściwości gleby i wrunków, zwłszcz wilgotnościowych w niej pnujących, od pogody w dnym roku i okresie wegetcyjnym orz od dwki i postci nwozu zotowego. 2. Brdziej kwśny odczyn gleby sprzyj monifikcji i zwiększeniu ilości monowej formy zotu uwolnionego w procesie minerlizcji orgnicznych związków zotu. 3. Okresy suszy i podwyższonych tempertur orz nwożenie sletrą monową sprzyjją zwiększeniu wydjności minerlizcji. 4. Minerlizcj przebieg njintensywniej w okresie od początku mj do końc lipc, jej wydjność istotnie się różni od wydjności w pozostłym czsie.

14 196 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) 5. Nwożenie deszczownej łąki kośnej minerlną formą zotu zwiększ wydjność minerlizcji w porównniu ze stosowniem formy orgnicznej gnojówki. 6. Zminy różnicowej wydjności minerlizcji orgnicznych związków zotu, obserwowne w ltch , wskzują n pewną stbilność tego procesu w wrunkch łąki deszczownej, tkże po nwożeniu sletrą monową. 7. Zniechnie użytkowni i nwożeni łąki powoduje ngromdznie się w glebie zotu, zwłszcz N-NH 4, co w wrunkch sprzyjjących nitryfikcji może być źródłem zotnów, wymywnych do wód gruntowych. Długoletnie doświdczeni łąkowe są relizowne w Zkłdzie Chemii Gleby i Wody IMUZ w rmch prc sttutowych, przy współprcy Zkłdu Doświdczlnego MUZ w Flentch pod kierunkiem dr inż. Jerzego Brszczewskiego orz przy czynnym udzile cłego zespołu Zkłdu ChGW. LITERATURA ADAMS M.A., POLGLASE P.J., ATTIVIL P.M., In situ studies of nitrogen minerliztion nd uptke in forest soils; some comments on methodology. Soil Biol. Biochem s ADISCOTT T.M., WHITMORE A.P., POWLSON D.S., Frming, fertilizers nd the nitrte problem. Wllingford UK: C.A.B Interntionl. ALBREHT S.L., DOUGLAS C.L., Ir., RASMUSSEN P.E., Effect of liming on nitrogen trnsporttion in soils of the Pcific Northwest. Trns. 9th Nitrogen Workshop. Brunshweig, September Brunschweig Technishe Universität s BJORNSSON H., Minerliztion of nitrogen to climtic vrition nd soil. W: Controling N flows nd losses. Abstrct 12th N Workshop. 21 st 24 th September, 2003, Exeter, Devon, UK: IGER. Theme 2. DEBOSZ K.K., VINTHER F.P., An in situ technique for simultneous mesurement of minerliztion, leching nd plnt uptke of nitrogen pplied to griculturl soils. W: Nitrogen in orgnic wstes pplied to soils. Red. J.A. Hnsen, K. Henriksen, London: Acdemic Press s HATCH D.J., JARVIS S.C., PARKINSON R.J., Concurrent mesurements of net minerliztion, nitrifiction, denitrifiction nd leching from field incubtion soil cores. Biol. Fertil. Soils 26 s HATCH D.J., GOULDING K., MORPHY D., Nitrogen. W: Agriculture, hydrology nd wter qulity. Red. P.M. Hygrth, S.C. Jrvis. Wllingford UK: CABI Publishing. s OENEMA O., SAPEK A., Effect of soil cidity nd nitrogen fertilizer ppliction on gseous nitrogen oxide emissions from mown grsslnd. Some concluding remrks. W: Effect of liming nd nitrogen fertilizer ppliction on soil cidity nd gseous nitrogen oxide emissions in grsslnd systems. Pr. zbior. Red. O. Oenem, A. Spek. Flenty: Wydw. IMUZ s RAISON R.J., CONNEL M.J., KHANNA P.K., Methodology for studying fluxes of soil minerl N in situ. Soil Biol. Biochem. 1 5 s SAPEK B., SAPEK A., Wpływ wpnowni n zwrtość zotu minerlnego w glebie łąkowej. W: Problemy wpnowni użytków zielonych. Mter. Semin. 32. Flenty: Wydw. IMUZ s SAPEK B., Minerlizcj zotu w glebie łąki trwłej w zleżności od odczynu i nwożeni zotem. Zesz. Probl. Post. Nuk Rol. z. 421 s

15 B. Spek, D. Klińsk: Minerlizcj orgnicznych związków zotu SAPEK B., Potencjlne wymycie zotnów n tle dynmiki minerlizcji zotu w glebch użytków zielonych. W: Azotny w ekosystemch rolniczych. Zesz. Probl. Post. Nuk Rol. z. 440 s SAPEK B., 1996b. Minerlizcj mterii orgnicznej w glebch łąkowych jko źródło zotu. Zesz. Edukc. 1/96 s SAPEK B., 1996c. Impct of soil ph on nitrogen minerliztion in grsslnd soils. W: Progress in nitrogen cycling studies. Red. O. Vn Cleemput, G. Hofmn, A. Vermoesen Dordrecht. The Netherlnds: Kluwer Acdemic Publisher. s SAPEK B., Potentil nitrte leching resulted from the nitrogen minerliztion dynmic in grsslnd soils. W: Gzeous nitrogen emission from grsslnd. Red. S.C. Jrvis, B.F. Pin. Wllingford UK: C.A.B Interntionl s SAPEK B., Dynmic of the ph of limed nd unlimed soil on the bckground of minerliztion of nitrogen compounds in long-term medow experiments. Zesz. Probl. Post. Nuk Roln. z. 456 s SAPEK B., Ocen dynmiki minerlizcji związków zotu metodą inkubcji in situ i jego bilns w minerlnej glebie łąkowej. Wid. IMUZ t. 20 z. 1 s SAPEK B., ESTAVILLO J.M., CORRE W.J., Amounts of mmonium nd nitrte in grsslnd soil s function of soil ph nd fertiliser nitrogen ppliction. W: Effects of liming nd nitrogen fertilizer ppliction on soil cidity nd gseous nitrogen oxide emissions in grsslnd systems. Pr. zbior. Red. O. Oenem, A. Spek. Flenty: Wydw. IMUZ s SAPEK B., SAPEK A., BARSZCZEWSKI J., Plon i zwrtość wybrnych skłdników minerlnych w roślinności łąki trwłej n tle nwożeni sletrą monową i wpniową. Wid. IMUZ t. 21 z. 1 s SAPEK B., BARSZCZEWSKI J., Chrcteristic of the long-term medow experiments in Jnki nd Lszczki; description of the sites, soils, tretment nd some results. W: Effects of liming nd nitrogen fertilizer ppliction on soil cidity nd gseous nitrogen oxide emissions in grsslnd systems. Pr. zbior. Red. O. Oenem, A. Spek. Flenty: Wydw. IMUZ s SAPEK A., SAPEK B., BARSZCZEWSKI J., Minerlizcj zotu w glebie łąki trwłej deszczownej. Nwozy i Nwożenie z. 4 s Brbr SAPEK, Dnut KALIŃSKA MINERALIZATON OF SOIL ORGANIC NITROGEN COMPOUNDS IN THE LIGHT OF LONG-TERM GRASSLAND EXPERIMENTS IN IMUZ Key words: ground wters, minerl medow soil, minerliztion, nitrogen fertiliztion, orgnic nitrogen compounds, pet-moorsh medows, soil conditions S u m m r y Qulittive nd quntittive estimtion of minerliztion rte of orgnic nitrogen compounds nd the dynmics of minerl nitrogen forms mmonium nd nitrte in the soil from mown grsslnd hve been studied. The estimtion ws bsed on the results from long-term grsslnd experiments on minerl soils under different conditions of moisture, ph, doses nd forms of nitrogen fertilizer. The ssessment ws performed in the conditions of in situ soil incubtion nd in the soil under herbge. Moreover, the effect of bndoned mowing on minerl nitrogen content in the soil ws preliminrily

16 198 Wod-Środowisko-Obszry Wiejskie t. 4 z. 1 (10) ssessed. The dynmics nd minerliztion rte of orgnic soil nitrogen ws found to depend on soil properties, especilly its humidity, on wether in prticulr yers nd vegettive sesons nd on the dose nd form of nitrogen fertilizer. The most intensive minerliztion took plce from My to July nd its efficiency differed significntly from tht during the rest of the seson. Fertiliztion of irrigted mown medow with minerl forms of nitrogen incresed the efficiency of minerliztion in comprison with the efficiency fter pplying orgnic form of nitrogen slurry. Abndoned use nd mowing resulted in the ccumultion of minerl nitrogen, prticulrly N-NH 4, which, under fvourble conditions, could be the source of nitrte leching to ground wters. Recenzenci: prof. dr hb. Jnusz Gotkiewicz prof. dr hb. Kzimierz Mzur Prc wpłynęł do Redkcji r.

17 Tbel 2. Opdy, średnie tempertury, uwilgotnienie gleby orz dwki nwodnień (n doświdczeniu w Flentch) w okresie wegetcyjnym w ltch Tble 2. Precipittion, verge temperture, soil humidity nd irrigtion rtes (in Flenty experiment) during vegettive sesons in Lt Yers Opd Precipittion mm roczny yerly w okresie wegetcyjnym during vegettive seson Tempertur, średni w okresie wegetcyjnym Averge temperture during vegettive seson C Nwdninie Irrigtion mm Opd + nwdninie Precipittion + irrigtion mm w Flentch in Flenty Uwilgotnienie gleby 1) Soil humidity 1) min mx % obj. % vol. w Jnkch in Jnki w Lszczkch in Lszczki , ,0 26,8 14,2 33,1 20,1 41, , ,5 28,4 20,3 32,4 22,7 46, , ,0 27,8 22,6 31,0 26,1 38, , ,3 27,7 10,5 32,3 14,9 39, , ,6 27,4 14,2 27,3 12,4 37, , ,1 27,6 20,6 27,5 15,1 36,0 1) Średnie wrtości dl wrstwy gleby 0 50 cm z dwóch punktów pomirowych, w okresie wegetcyjnym (IV IX). 1) Averge vlues for soil lyer 0 50 cm from two monitoring points during vegettive seson (IV IX).

18 Tbel 4. Porównnie wpływu wpnowni, postci nwozu zotowego (sletry monowej i sletry wpniowej) i współdziłni obu czynników doświdczeni n średnie zwrtości zotu zotnowego (N-NO 3 ), monowego (N-NH 4 ) orz sumy zotu minerlnego (N-min) w 0 10 cm wrstwie gleby z doświdczeń w Jnkch i Lszczkch w ltch Tble 4. Comprison of the effect of liming, nitrogen fertilizer form (mmonium nd clcium sltpeter) nd interction of both experimentl fctors on men nitrte (N-NO 3 ), mmonium (N-NH 4 ) nd sum of minerl nitrogen (N-min) contents in 0 10 cm soil lyer from the Jnki nd Lszczki experiments in Doświdczenie Experiment Skłdnik Component Rodzj próbki AN CN C 0 C 2 AN CN Kind of soil C 0 C 2 C 0 C 2 smple kg h 1 Jnki N-NO 3 R 149,1 164,9 156,0 158,1 143,9 168,1 154,4 161,7 N-NH 4 37,5 20,8 b 42,3 16,0 b 56,5 28,1 b 18,5 13,5 b N-min 186,6 185,7 198,3 174,0 200,5 196,2 172,8 175,2 N-NO 3 T 112,2 127,3 121,8 117,7 109,4 134,3 115,1 120,4 N-NH 4 34,0 18,0 b 35,3 16,7 b 46,8 23,8 21,2 12,2 N-min 146,3 145,4 157,2 134,5 156,2 158,2 136,4 132,6 Lszczki N-NO 3 R 148,8 140,6 145,4 144,0 149,1 141,7 148,5 139,5 N-NH 4 15,4 9,9 b 16,7 8,5 b 20,7 12,7 10,3 7,0 N-min 164,1 150,5 162,1 152,5 169,8 154,4 158,5 146,5 N-NO 3 T 111,9 110,5 115,0 107,5 117,3 112,6 106,5 108,5 N-NH 4 15,9 7,4 b 13,6 9,7 20,2 7,1 b 11,7 7,7 b N-min 118,1 116,3 137,6 119,6 137,6 119,6 118,1 116,3 AN sletr monow, CN sletr wpniow, C 0 obiekty niewpnowne, C 2 obiekty wpnowne dwką wg 2Hh, R próbki gleby po inkubcji in situ, T próbki gleby spod roślinności., b ocen istotności różnic między AN i CN orz między C 0 i C 2 n podstwie testu F, dl współdziłni AN, CN x C 0 C 2 n podstwie testu Tukey. AN mmonium nitrte, CN clcium nitrte, C 0 not limed objects, C 2 objects limed with the dose ccording to 2Hh, R soil smples fter in situ incubtion, T soil smples under herbge., b significnce of differences between AN nd CN nd between C 0 nd C 2 tested with F test; interction AN, CN x C 0, C 2 tested with Tukey s test.