STĘŻENIE SKŁADNIKÓW MINERALNYCH W WODACH GRUNTOWYCH NA ŁĄKACH TORFOWYCH NAWOŻONYCH GNOJOWICĄ I OBORNIKIEM

Transkrypt

1 WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2004: t. 4 z. 1 (10) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, 2004 STĘŻENIE SKŁADNIKÓW MINERALNYCH W WODACH GRUNTOWYCH NA ŁĄKACH TORFOWYCH NAWOŻONYCH GNOJOWICĄ I OBORNIKIEM Piotr WESOŁOWSKI, Tadeusz DURKOWSKI Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zachodniopomorski Ośrodek Badawczy w Szczecinie Słowa kluczowe: łąki torfowo-murszowe, stężenie składników mineralnych, wody gruntowe S t r e s z c z e n i e Badania przeprowadzono na łąkach torfowo-murszowych w woj. zachodniopomorskim. Założono dwa doświadczenia, jedno z nich w latach z gnojowicą bydlęcą (m. Witkowo), drugie w latach z nawożeniem mineralnym NPK i obornikiem bydlęcym (m. Komorowo). Celem tych badań było także określenie stężenia składników chemicznych przenikających do wód gruntowych. Stwierdzono, że w składzie chemicznym wody gruntowej na łące nawożonej gnojowicą w dawkach rocznych 100, 200 i 400 m 3 ha odnotowano stosunkowo duże stężenie azotu azotanowego, przekraczające wartość graniczną wynoszącą dla N-NO 3 11,3 g m 3. Stężenie azotu azotanowego, amonowego, fosforu i potasu w wodzie na łące nawożonej tylko obornikiem (dawka 30 t ha ) było mniejsze niż na nawożonej obornikiem z uzupełniającym nawożeniem mineralnym. Dawka gnojowicy 100 m 3 ha (300 kg N ha ) nie przyczyniała się do nadmiernego stężenia azotanów w wodzie gruntowej i na tej podstawie można by ją uznać za bezpieczną dla środowiska. W świetle ustawy o nawozach i nawożeniu, dopuszczającej roczną dawkę tylko 170 kg N ha, jest ona jednak za duża. Adres do korespondencji: prof. dr hab. P. Wesołowski, Zachodniopomorski Ośrodek Badawczy IMUZ w Szczecinie, ul. Czesława 9, Szczecin; tel. +48 (91)

2 140 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 1 (10) WSTĘP Stosowanie zbyt dużych dawek nawozów mineralnych (NPK) na trwałe użytki zielone powoduje często zwiększenie stężenia azotu azotanowego i amonowego oraz innych składników chemicznych w wodach gruntowych, a także w wodach otwartych, co stwierdzili w swych badaniach BOROWIEC, SKRZYCZYŃSKI, KU- CHARSKA [1978], FALKOWSKI, OLSZEWSKA, KUKUŁKA [1976] oraz SAPEK [1995]. Zjawisko to jest niekorzystne dla środowiska przyrodniczego. Uzyskane na ten temat wyniki badań wpłynęły na istotną korektę poglądów o stosowaniu nawozów mineralnych na użytki zielone. Również ciągle rosnące ceny tych nawozów na rynku krajowym spowodowały wzrost zainteresowania praktyki rolniczej nawozami naturalnymi. Stosowanie obornika, gnojówki lub gnojowicy na trwałe użytki zielone staje się coraz bardziej powszechne. Nawozy te, zwłaszcza stosowane w zbyt dużych dawkach, mogą jednak również niekorzystnie wpływać na środowisko glebowe i wodne. Do niedawna w doświadczeniach nawozowych, jak też w praktyce rolniczej, nie poświęcano temu zagadnieniu większej uwagi. W związku z tym eutrofizacja wód gruntowych w wyniku stosowania nawozów organicznych jest mało poznana. Celem podjętych badań było określenie wpływu nawożenia łąk na glebach torfowo-murszowych gnojowicą bydlęcą, obornikiem i NPK na przenikanie do wody gruntowej podstawowych składników pokarmowych, szczególnie azotanów i amonu. OBIEKTY I METODY BADAŃ Przeprowadzono dwa oddzielne doświadczenia. Jedno w latach na łące nawożonej gnojowicą bydlęcą, położonej na glebie torfowo-murszowej (MtIIbb) w Witkowie w dolinie Iny. W tym doświadczeniu uwzględniono warianty: łąka bez nawożenia, nawożona gnojowicą w ilości 100, 200 i 400 m 3 ha. Dawki roczne gnojowicy bydlęcej dzielono na trzy równe części stosowane: wiosną, po zbiorze pierwszego i drugiego pokosu. Przed stosowaniem gnojowicy każdorazowo pobierano próby, w których określano skład chemiczny. Gnojowica bydlęca zawierała średnio: suchej masy 61,2, azotu 3,0, fosforu 1,4 i potasu 3,2 g kg. Drugie doświadczenie przeprowadzono w latach na łące położonej na glebie torfowo-murszowej (MtIIcb) w Komorowie nad Zalewem Szczecińskim. W doświadczeniu tym uwzględniono warianty nawozowe: łąka bez nawożenia, NPK (N 180, P 39,6, K 132,8 kg ha ), obornik 30 t ha, obornik 30 t ha + NPK (N 60, P 13,2, K 49,8 kg ha ), obornik 30 t ha + 2NPK (N 120, P 26,4, K 74,7 kg ha ). Obornik stosowano (od 1986 r.) co drugi rok, zawsze jesienią w pierwszej dekadzie października. Obornik bydlęcy zawierał średnio: azotu 5,0, fosforu 1,5 i potasu 5,6 g kg. Roczną dawkę fosforu wysiewano wiosną, po-

3 P. Wesołowski, T. Durkowski: Stężenie składników mineralnych w wodach gruntowych tasu w dwóch równych częściach wiosną i po I pokosie, azotu w trzech równych częściach: wiosną, po I i II pokosie. W okresie badań pobierano z każdego wariantu próby wody z profilów glebowych, z dwóch głębokości. Pobierano je co roku po zbiorze III pokosu, za pomocą aparatu konstrukcji Churskiego i Krzywonosa [WESOŁOWSKI, 1985]. Aparat ten składa się z naczynia przechwytującego wodę odciekową (infiltracyjną) i zbiorniczka magazynującego wodę. Próbki wody pobierano za pomocą gumowego przewodu wyprowadzonego na stałe na powierzchnię terenu. Analizy chemiczne wykonano w Zakładzie Chemii Gleby i Wody IMUZ Falenty. WYNIKI BADAŃ Wyniki analiz chemicznych wody gruntowej (infiltracyjnej) (tab. 1, 2) porównywano z wartościami dopuszczalnymi dla wody pitnej i na potrzeby gospodarcze określonymi w Rozporządzeniu... [2000]. Stwierdzono dość wyraźne różnice stężenia poszczególnych składników w badanej wodzie. W wodzie z łąki nienawożonej było ono wyraźnie mniejsze niż w wodzie z łąki nawożonej gnojowicą bydlęcą. Wystąpiło również zróżnicowanie ich stężenia w zależności od głębokości pobrania próbek. Na głębokości 25 cm było ono większe niż na głębokości 45 cm. Stężenie azotu azotanowego i amonowego w wodzie z łąki nienawożonej z głębokości 45 cm w Witkowie było stosunkowo niewielkie, nie przekraczało wartości dopuszczalnych, wynoszących odpowiednio 11,3 i 0,5 g m 3. W wodzie pobranej z tej głębokości z łąki nawożonej gnojowicą stwierdzono różnice stężenia obu składników. W miarę zwiększania dawki gnojowicy zwiększało się stężenie azotu azotanowego i amonowego. Największe stężenie stwierdzono w wodzie z obiektów nawożonych gnojowicą w ilości 200 i 400 m 3 ha rocznie. Szczególnie dużo na tej głębokości było azotu azotanowego 13,25,6 g m 3. Zwiększało się również nadmiernie stężenie potasu, zwłaszcza pod wpływem dawki 400 m 3 gnojowicy na ha. Stężenie sodu nie przekraczało dopuszczalnego. Ze względu na przemieszczanie się nadmiernej ilości azotu azotanowego z gnojowicy w głąb profilu glebowego za bezpieczną dawkę gnojowicy bydlęcej na łąki torfowe można by uznać tylko dawkę roczną 100 m 3 ha (300 kg ha ) dzieloną na trzy części stosowane wiosną, po zbiorze pierwszego i drugiego pokosu. W świetle ustawy o nawozach i nawożeniu [Ustawa..., 2000], dopuszczającej roczną dawkę azotu 170 kg N ha, ta dawka gnojowicy jest jednak za duża. W związku z tym dawka roczna gnojowicy zawierającej 3 g N kg azotu nie powinna przekraczać 55 m 3 ha (0,003 kg N kg x kg ha = 165 kg N ha ). W wodzie z łąki nienawożonej na doświadczeniu w Komorowie stwierdzono mniejsze stężenie większości składników chemicznych niż w wodzie z łąki nawożonej obornikiem i NPK (tab. 2). Stężenie fosforu, potasu i sodu w wodzie z głębokości 25 cm (z poszczególnych obiektów) było znacznie większe niż z głęboko-

4 142 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 4 z. 1 (10) ści 45 cm. W wodzie z obiektu nawożonego NPK i nawożonego tylko obornikiem wystąpiły duże różnice stężenia obu form azotu (N-NO 3 i N-NH 4 ). Najwięcej azotu azotanowego na głębokości 45 cm stwierdzono na obiekcie z nawożeniem mineralnym (NPK) 7,06 g m 3, a najmniej na obiekcie z obornikiem stosowanym w ilości 30 t ha (0,11 g m 3 ). Duże stężenie azotu amonowego stwierdzono w wodzie z poletek nawożonych NPK oraz obornikiem 30 t ha + 2NPK. Przekraczało ono wartość dopuszczalną, wynoszącą 0,5 g m 3. Na obiekcie nawożonym obornikiem 30 t ha + NPK stężenie azotu amonowego wynosiło tylko 0,47 g m 3, czyli poniżej wartości dopuszczalnej. Pod wpływem nawożenia wyłącznie mineralnego (NPK) znacznie większe było stężenie fosforu, potasu i sodu niż w wodzie z obiektu nienawożonego. Dawka obornika w ilości 30 t ha oraz nawożenie organiczno-mineralne (obornik 30 t ha + NPK) nie miały ujemnego wpływu na jakość wód gruntowych. WNIOSKI 1. Nawożenie łąk gnojowicą wpłynęło istotnie na zmiany składu chemicznego wody gruntowej. W wodzie gruntowej z łąki nienawożonej stwierdzono wyraźnie mniejsze stężenie azotu azotanowego i amonowego niż w wodzie z łąki nawożonej. W wodzie pobranej z profilów glebowych z głębokości 25 cm zawartość badanych składników mineralnych była większa niż w wodzie z głębokości 45 cm. 2. W wodzie gruntowej z łąki nawożonej gnojowicą w ilości 200 i 400 m 3 ha rocznie, stwierdzono stosunkowo duże stężenie azotu azotanowego na głębokości 25 cm 28,4 33,2 g N m 3, a na głębokości 45 cm 13,25,6 g N m 3, tj. znacznie powyżej wartości dopuszczalnej (11,3 g m 3 ). W wodzie z obiektów nawożonych gnojowicą w ilości 100 m 3 ha stężenie to wynosiło na głębokości 25 cm wynosiło 12,7 g N m 3, natomiast na głębokości 45 cm nie przekraczało wartości dopuszczalnych, wynosiło 8,9 g N m Ze względu na przemieszczanie się składników chemicznych w głąb profilu glebowego (poniżej warstwy korzeniowej), głównie azotu azotanowego i amonowego, bezpiecznym nawożeniem łąk organicznych okazało się stosowanie gnojowicy w ilości 100 m 3 ha, obornika 30 t ha lub tej samej ilości obornika 30 t ha z uzupełniającym nawożeniem mineralnym (N 60, P 13,2 i K 49,8 kg ha ). 4. Dawki nawozów mineralnych wynoszące: N 180, P 39,6 i K 132,8 kg ha okazały się za duże z uwagi na przemieszczanie się nadmiernej ilości tych składników, głównie azotu, do wody gruntowej.

5 P. Wesołowski, T. Durkowski: Stężenie składników mineralnych w wodach gruntowych LITERATURA BOROWIEC J., SKRZYCZYŃSKI T., KUCHARSKA T., Migracja składników mineralnych z gleb Niziny Szczecińskiej. Szczec. Tow. Nauk. Wydz. Nauk Przyrodniczo-Rolniczych t. 47 z. 1 s FALKOWSKI M., OLSZEWSKA L., KUKUŁKA I., Wpływ nawożenia użytków zielonych na skażenie wód gruntowych azotem azotanowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. z. 221 s Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 września 2000 r. w sprawie warunków, jakim powinna odpowiadać woda do picia i na potrzeby gospodarcze, woda w kąpieliskach, oraz zasad sprawowania kontroli jakości wody przez organy Inspekcji Sanitarnej. Dz.U nr 82 poz SAPEK A., Wpływ rolnictwa na jakość wody. W: Rolnictwo polskie i ochrona jakości wody. Dni Polowe 95. Falenty-Przysiek s Ustawa o nawozach i nawożeniu z dnia 26 lipca 2000 r. Dz.U nr 89 poz WESOŁOWSKI P., Skład chemiczny wód infiltracyjnych gleb łąkowych nawożonych gnojowicą. Wiad. IMUZ t. 15 z. 2 s Piotr WESOŁOWSKI, Tadeusz DURKOWSKI CONCENTRATION OF MINERAL COMPONENTS IN GROUNDWATERS ON PEAT MEADOWS FERTILIZED WITH LIQUID MANURE AND MANURE Key words: concentration of mineral components, groundwater, peat-moorsh meadows S u m m a r y The study was carried out on organic meadows in Zachodniopomorskie province. Two experiments were established: first in the years using cattle liquid manure (Witkowo), second in the years using mineral fertilizers (NPK) and cattle dung (Komorowo). The study was aimed at estimating the concentrations of chemical components permeating to ground waters. Relatively high concentrations of nitrate-nitrogen, above the permissible standard of 11.3 g m 3 N-NO 3, were recorded in ground waters of meadows fertilized with 100, 200 and 400 m 3 ha of liquid manure. Concentrations of nitrate- and ammonium-nitrogen, phosphorus and potassium in water of a meadow fertilized exclusively with manure (30 t ha ) were smaller than of that fertilized with manure and mineral fertilizers. Liquid manure dose of 100 m 3 ha (300 kg N ha ) did not increase nitrate concentrations in ground water and thus could be considered safe for the environment. In view of the Act on Fertilizers and Fertilization, which allows annual dose of only 170 kg N ha it is, however, too high. Recenzenci: dr inż. Jan Kowalczyk prof. dr hab. Roman Moraczewski Praca wpłynęła do Redakcji r.

6 Tabela 1. Średnie stężenie N-NO 3, N-NH 4 oraz form ogólnych K i Na w wodzie gruntowej na głębokości 25 i 45 cm, Witkowo, Table 1. Mean concentration of nitrate-, ammonium-nitrogen, potassium and sodium in groundwater waters at a depth 25 and 45 cm, Witkowo, Warianty nawozowe Treatments Bez nawożenia Without fertilization Stężenie, g m 3 Concentration, in g m 3 N-NO 3 N-NH 4 K Na 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 4,2 3,3 0,16 0,05 3,7 2,8 13,4 12,0 Gnojowica 100 m 3 ha 12,7 8,9 0,30 0,22 4,6 3,4 15,1 13,2 Liquid manure 100 m 3 ha Gnojowica 200 m 3 ha 28,4 13,2 0,60 0,33 6,6 5,5 18,1 15,3 Liquid manure 200 m 3 ha Gnojowica 400 m 3 ha 33,2 15,6 0,83 0,50 9,2 8,9 28,4 16,0 Liquid manure 400 m 3 ha

7 Tabela 2. Średnie stężenie N-NO 3, N-NH 4 oraz form ogólnych P, K i Na w wodzie gruntowej na głębokości 25 i 45 cm, Komorowo, Table 2. Mean concentration of nitrate-, ammonium-nitrogen, phosphorus, potassium and sodium in groundwater waters on depth 25 and 45 cm, Komorowo, Warianty nawozowe Treatments Bez nawożenia Without fertilization Stężenie, g m 3 Concentration, in g m 3 N-NO 3 N-NH 4 P K Na 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 25 cm 45 cm 0,09 0,08 0,24 0,13 0,03 0,01 1,7 0,9 20,0 15,8 NPK 12,70 7,06 3,90 0,86 0,42 0,28 2,7 1,2 25,2 18,0 Obornik 30 t ha 0,36 0,11 1,80 0,31 0,07 0,06 1,8 0,7 21,4 16,0 Manure 30 t ha Obornik 30 t ha + NPK Manure 30 t ha + NPK Obornik 30 t ha + 2NPK Manure 30 t ha + 2NPK 0,42 0,15 1,29 0,47 0,07 0,06 1,9 0,8 23,6 12,3 0,58 0,36 1,37 0,63 0,09 0,08 2,0 1,0 23,3 16,6