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 ŚREDNIEJ THE INFLUENCE OF DIFFERENT POTASSIUM AND NITRO- GEN FERTILIZATION ON THE PLANT YIELD AND MEDIUM SOIL PROPERTIES Katedra Żywienia Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Department of Plant Nutrition, Wrocław University of Environmental and Life Sciences Doświadczenie wazonowe przeprowadzono na glinie lekkej zawierającej 22% części spławialnych. Gleba miała odczyn lekko kwaśny (ph 6,1), wysoką zawartość potasu rozpuszczalnego (190 mg K kg -1 gleby), bardzo wysoką fosforu (122 mg P kg -1 gleby) i średnią magnezu (68 mg Mg kg -1 gleby). Roślinami testowanymi były gorczyca biała uprawiana w plonie głównym i kukurydza w poplonie. W doświadczeniu zastosowano dwa poziomy nawożenia azotem 0,75g (N 1 ) i 1,5g (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. W wyniku przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono, że największa dawka potasu obniżyła istotnie plon gorczycy i kukurydzy uprawianych na wyższym poziomie nawożenia azotem. Druga dawka azotu N 2 zwiększyła znacząco plony testowanych roślin. Dawki potasu zmniejszały zawartości magnezu w kukurydzy uprawianej na obu poziomach nawożenia azotem. 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 K i Mg WSTĘP Nawożenie azotem i potasem ma znaczący wpływ na wielkość i jakość plonów roślin uprawnych. Wzajemne relacje pomiędzy tymi pierwiastkami wpływają na skład chemiczny roślin oraz właściwości gleb [Dechnik i wsp., 1993; Mercik i wsp., 1976;

2 222 Kulczycki, Karoń, 2001]. Celem przeprowadzonego doświadczenia wazonowego było określenie wpływu nawożenia różnymi dawkami azotu i potasu na plon roślin oraz właściwości gleby średniej. MATERIAŁ I METODY Doświadczenie nawozowe przeprowadzono w wazonach typu Wagnera o pojemności 9 kg gleby. Podłożem użytym w doświadczeniu była glina lekka zawierająca 22% części spławialnych. Gleba miała odczyn lekko kwaśny (ph 6,1), wysoką zawartość potasu rozpuszczalnego (190 mg K kg -1 gleby), bardzo wysoką fosforu (122 mg P kg -1 gleby) i średnią magnezu (68 mg Mg kg -1 gleby). Roślinami testowanymi była gorczyca biała w plonie głównym oraz kukurydza uprawiana w poplonie. Gorczycę zebrano w fazie kwitnienia, a kukurydzę w fazie 11 liścia rozwiniętego. Nawożenie azotem i potasem zastosowano według jednakowego schematu, w obrębie 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. Magnez w ilości 0,3 g Mg na wazon zastosowano przedsiewnie. Nawożenie mikroelementami (B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn) zastosowano w ilościach standardowo używanymi 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 Większa dawka azotu N 1,5 g zwiększyła znacząco plony testowanych roślin w porównaniu do niższego poziomu nawożenia azotem N 0,75 g (tab. 1). Największa dawka potasu (K 2 g) obniżyła istotnie plon gorczycy i kukurydzy uprawianych na wyższym poziomie nawożenia azotem. Największy plon badanych roślin uzyskano na poziomie nawożenia azotem N 0,75 g na dawce K 1,25 g, natomiast na wyższym poziomie nawożenia azotem N 1,5 g wystarczyła dawka K 0,5 g do uzyskania maksymalnego plonu. Drugi poziom nawożenia azotem wpłynął na wzrost zawartości w gorczycy azotu, potasu magnezu i wapnia, natomiast zawartość fosforu nie uległa zmianie (tab. 2). Następczy wpływ większej dawki azotu N 1,5 g na zawartość makroelementów w kukurydzy uwidocznił się wzrostem zawartości azotu, magnezu i wapnia, natomiast zmniejszyła się zawartość potasu i fosforu. Pod wpływem nawożenia potasem zawartość tego składnika w gorczycy i kukurydzy wzrastała. Dawki potasu wpłynęły na zmniejszenie zawartości magnezu w badanych roślinach na obu poziomach nawożenia azotem.

3 Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem i azotem 223 Tabela 1 Table 1 Średnie plony suchej masy gorczycy białej i kukurydzy uzyskane na glebie średniej [g z wazonu] Mean yields DM of white mustard and maize grown on medium soil [g 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 40,7 51,0 K 1-0,5g 41,4 51,0 K 2-1,25g 42,0 56,8 K 3-2,0g 40,7 55,4 K 0 -bez K 43,1 56,9 K 1-0,5g 45,3 59,1 K 2-1,25g 42,6 57,0 K 3-2,0g 40,3 46,6 Średnia dla dawek azotu 41,2 53,5 Mean for dose nitrogen 42,8 54,9 K 0 -bez K 41,9 53,9 Średnia dla dawek potasu K 1-0,5g 43,3 55,0 Mean for dose potassium K 2-1,25g 42,3 56,9 K 3-2,0g 40,5 51,0 NIR 0,05 ; LSD 0,05 I dla nawożenia azotem for nitrogen fertilization I-0,82 I-2,94 II dla nawożenia potasem for potassium fertilization II-1,16 II-4,16 I/II interakcja interaction I/II-1,65 I/II-5,88 Tabela 2 Table 2 Zawartości makroskładników w gorczycy i kukurydzy uprawianych na glebie średniej (g kg -1 s.m.) Macronutrient contents in white mustard and maize to cultivate on medium soil (g kg -1 DM) I czynnik; nawożenie azotem I factor; nitrogen fertilization II czynnik; nawożenie potasem II factor; potassium fertilization N K Mg Ca P Plon główny Gorczyca biała Main crop White mustard K 0 -bez K 27,7 38,2 3,2 13,4 4,2 K 1-0,5g 27,9 41,5 3,1 13,5 4,2 K 2-1,25g 27,5 43,3 2,8 13,7 4,0 K -2,0g 3 28,1 45,5 2,8 13,5 4,0 K 0 -bez K 36,3 37,5 3,4 14,0 4,3 K 1-0,5g 36,4 41,8 3,3 14,8 4,1 K 2-1,25g 36,4 46,9 3,2 14,7 4,0 K 3-2,0g 36,7 48,8 3,1 14,2 4,0 Średnia dla dawek azotu 27,8 42,1 3,0 13,5 4,1 Mean for dose nitrogen 36,5 43,8 3,3 14,4 4,1 K 0 -bez K 32,0 37,9 3,3 13,7 4,3 Średnia dla dawek potasu K 1-0,5g 32,2 41,7 3,2 14,2 4,2 Mean for dose potassium K 2-1,25g 32,0 45,1 3,0 14,2 4,0 K 3-2,0g 32,4 47,2 3,1 13,9 4,0

4 224 Tabela 2 cd. Table 2 cont Poplon Kukurydza Aftercrop Maize K 0 -bez K 11,8 12,4 3,8 3,6 2,1 K 1-0,5g 11,2 15,9 3,3 3,5 2,0 K 2-1,25g 10,8 21,1 2,5 3,5 1,9 K -2,0g 3 10,9 28,6 2,2 3,5 1,8 K 0 -bez K 23,0 11,3 4,8 5,3 2,0 K 1-0,5g 23,2 14,7 4,3 5,3 1,9 K 2-1,25g 22,4 19,1 3,8 5,3 1,7 K 3-2,0g 22,8 31,9 3,3 5,5 1,7 Średnia dla dawek azotu 11,2 19,5 3,0 3,5 2,0 Mean for dose nitrogen 22,9 19,3 4,1 5,4 1,8 K 0 -bez K 17,4 11,9 4,3 4,5 2,1 Średnia dla dawek potasu K 1-0,5g 17,2 15,3 3,8 4,4 2,0 Mean for dose potassium K 2-1,25g 16,6 20,1 3,2 4,4 1,8 K 3-2,0g 16,9 30,3 2,8 4,5 1,8 Mengel [1986] wskazuje na synergiczne współdziałanie pomiędzy kationem potasu i azotanami oraz na antagonizm pomiędzy potasem a kationami wapnia, magnezu i sodu. Wołoszczyk i wsp. [1991] na podstawie przeprowadzonego doświadczenia polowego na glebie brunatnej kwaśnej wytworzonej z piasku gliniastego lekkiego stwierdzają, że nawożenie azotem nie powodowało określonych zmian w zawartości potasu, natomiast zwiększało koncentracje Ca i Mg w trawach. Kulczycki [1998, 2000] w doświadczeniu polowym z kukurydzą wykazuje, że nawożenie wzrastającymi dawkami potasu istotnie zmniejszało zawartość magnezu i wapnia, a nie wpłynęło znacząco na koncentrację azotu i fosforu. Wyższy poziom nawożenia azotem powodował większe pobranie analizowanych makroelementów zarówno przez gorczycę, jak i kukurydzę (tab. 3). Pobranie potasu przez badane rośliny wzrastało wraz z dawkami tego składnika i było największe na dawce K 3-2g. Większa dawka azotu wpływała na zawężanie stosunku K:Mg oraz K:(Ca+Mg) zarówno dla gorczycy, jak i kukurydzy, natomiast stosunek N:K w tych roślinach pod wpływem nawożenia azotem ulegał wyraźnemu rozszerzeniu. Wilk, Rabikowska [1985] wykazali, że wzrastające dawki azotu, fosforu i potasu istotnie obniżały zawartość magnezu w roślinach, zwłaszcza w kukurydzy obserwowano tendencję spadku zawartości magnezu w miarę wzrostu dawek NPK, co prowadzi do zwiększenia się stosunku K:Mg. Kulczycki i Karoń [2001] w doświadczeniu wazonowym stwierdzili antagonistyczny wpływ potasu na pobranie magnezu i wapnia przez kukurydzę.

5 Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem i azotem 225 Tabela 3 Table 3 Pobranie makroskładników przez gorczycę i kukurydzę uprawianych na glebie średniej Uptake macronutrients by white mustard and maize to cultivate on medium 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 ,03 3,7 1,0 K 1-0,5g ,88 4,2 1,1 K 2-1,25g ,77 4,8 1,2 K 3-2,0g ,72 4,7 1,3 K 0 -bez K ,70 3,4 1,0 K 1-0,5g ,43 3,9 1,1 K 2-1,25g ,17 4,6 1,2 K 3-2,0g ,10 4,9 1, ,9 4,3 1,2 X dla dawek N X for dose N ,4 4,2 1,1 X dla dawek K X for dose K K 0 -bez K ,4 3,6 1,0 K 1-0,5g ,2 4,0 1,1 K 2-1,25g ,0 4,7 1,2 K 3-2,0g ,9 4,8 1,3 Poplon Kukurydza Aftercrop Maize K 0 -bez K ,7 1,0 0,6 K 1-0,5g ,0 1,5 0,9 K 2-1,25g ,4 2,6 1,4 K 3-2,0g ,1 4,0 2,1 K 0 -bez K ,7 0,7 0,4 K 1-0,5g ,4 1,1 0,6 K 2-1,25g ,3 1,6 0,8 K 3-2,0g ,0 3,0 1, ,8 2,3 1,3 X dla dawek N X for dose N ,8 1,6 0,8 X dla dawek K X for dose K K 0 -bez K ,2 0,9 0,5 K 1-0,5g ,2 1,3 0,8 K 2-1,25g ,4 2,1 1,1 K 3-2,0g ,5 3,5 1,8 Po zakończeniu doświadczenia stwierdzono niższy odczyn gleby na obiektach nawożonych wyższą dawką azotu N-1,5g (tab. 4). Wzrastające nawożenie potasem w niewielkim stopniu obniżyło odczyn gleby w porównaniu do obiektów, gdzie nie stosowano potasu. Zawartości form rozpuszczalnych w wodzie i wymiennych potasu były niższe w porównaniu do zawartości przed doświadczeniem. Pod wpływem dawek potasu zawartości obu form rozpuszczalnych tego składnika wzrastały zarówno na poziomie

6 226 nawożenia N 1, jak i N 2. Udział formy wodnorozpuszczalnej potasu w wymiennej formie tego pierwiastka malał wraz z zastosowanymi dawkami potasu, natomiast stosunek K:Mg pod wpływem nawożenia K 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 5, ,12 K 1-0,5g 5, ,13 K 2-1,25g 4, ,16 K 3-2,0g 4, ,22 6, ,87 K 0 -bez K 4, ,13 K 1-0,5g 4, ,14 K 2-1,25g 4, ,16 K 3-2,0g 4, ,22 X dla dawek N N 1 5, ,16 X for dose N N 2 4, ,16 * I przed doświadczeniem; before the experiment ** II po zakończeniu doświadczenia; after completing the experiment Dechnik i wsp. [1993] stwierdzają, że w wyniku długoletniego i intensywnego nawożenia azotem i potasem gleby brunatnej wytworzonej z lessu nastąpiło jej zakwaszenie, które nie spowodowało spadku plonów. Buniak [1977] wykazał, że zawartość formy rozpuszczalnej w wodzie w warstwie ornej pod wpływem wyższych dawek potasu wzrastała na glebach najlżejszych, a na glebach o wyższej zawartości części spławianych nie stwierdzono wzrostu tej formy potasu. Zawartość formy wymiennej potasu wzrastała na wszystkich rodzajach badanych gleb. WNIOSKI 1. Dawka azotu N-1,5g zwiększyła znacząco plony testowanych roślin w porównaniu do dawki azotu N-0,75g. 2. Największa dawka potasu (K-2g) obniżyła istotnie plon gorczycy i kukurydzy uprawianych na wyższym poziomie nawożenia azotem.

7 Wpływ zróżnicowanego nawożenia potasem i azotem Dawki potasu zmniejszały zawartość i pobranie magnezu przez uprawiane rośliny. 4. Stosunek K:Mg i K:(Ca:Mg) rozszerzał się wraz ze zwiększeniem dawek potasu. 5. Nawożenie potasem gleby średniej zwiększyło zawartość potasu w glebie w formie rozpuszczalnej w wodzie i wymiennej oraz rozszerzyło stosunek równoważnikowy K:Mg. PIŚMIENNICTWO Buniak W.: Wpływ poziomu nawożenia potasowego na formy potasu w glebie. Rocz. Glebozn. 28, 2: 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: 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. Rocz. Glebozn. 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. Rocz. Glebozn. 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: Mengel K.: Physicochemical and biological factor of potassium availability in soil. Potash Review 2, 16: Mercik S., Góralski J., Goźliński H.: Wpływ współdziałania potasu z magnezem oraz potasu z sodem na plonowanie i skład chemiczny kilku roślin. Rocz. Nauk. Rol., 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., Krzywy E.: Zawartość składników mineralnych oraz ich proporcje jonowe w trawach w zależności od zróżnicowanego nawożenia azotem i potasem. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 34(262): THE INFLUENCE OF DIFFERENT POTASSIUM AND NITROGEN FERTILIZATION ON THE PLANT YIELD AND MEDIUM SOIL PROPERTIES Summary The experiment was carried out on light loam of 22% clay fraction. This soil had light acid reaction (ph 6,1) and high content of soluble forms of potassium (190 mg K kg -1 soil), phosphorus (122 mg P kg -1 soil) and magnesium (68 mg Mg kg -1 soil). 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.

8 228 It has been found in the experiment, that the highest applied potassium dose significantly reduced yield of maize and mustard grown on the highest nitrogen fertilization level. The second nitrogen dose N 2 has significantly increased yield of test plants. Potassium doses caused decrease of magnesium concentration in maize cultivated on both nitrogen fertilization levels. K:Mg ratio and K:(Ca:Mg) ratio have expanded with increased potassium doses and higher nitrogen dose has caused decrease of these cations ratio. Potassium fertilization applied on medium soil has decreased 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; magnesium Recenzent: prof. dr hab. inż. Teofil Mazur Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie