ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH GLEBY W WYNIKU WIELOLETNIEGO NAWOŻENIA GNOJOWICĄ TRZODY CHLEWNEJ, OBORNIKIEM I NAWOZAMI MINERALNYMI

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLVII NR 3/4 WARSZAWA 1996: TEOFIL MAZUR, WIERA SĄDEJ ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH GLEBY W WYNIKU WIELOLETNIEGO NAWOŻENIA GNOJOWICĄ TRZODY CHLEWNEJ, OBORNIKIEM I NAWOZAMI MINERALNYMI Katedra Przyrodniczych Podstaw i Skutków N awożenia, Akadem ii R olniczo-technicznej w Olsztynie WSTĘP Wśród czynników kształtujących żyzność gleby znaczącą rolę odgrywa rodzaj i ilość stosowanych nawozów. W wieloletnich doświadczeniach nawozowych wykazano, że stosowanie nawozów mineralnych z pomijaniem organicznych nie powoduje należytego przyrostu próchnicy, a zatem i trwałego stanu żyzności gleb [Adamus i in. 1989; Dzienia, Piskier 1993; Strączyńska, Maćkowiak 1988]. Najkorzystniejsze okazało się współdziałanie nawożenia organicznego z mineralnym [Asarov i in. 1980; Kuszelewski, Łabętowicz 1986]. Problematyka związana z wpływem wieloletniego nawożenia mineralnego i obornikiem na środowisko glebowe jest dobrze udokumentowana, natomiast mniej jest prac na temat oddziaływania gnojowicy [Adamus i in. 1989; Asarov i in. 1980; Mazur i in. 1988; Strączyńska 1994]. Ponadto w piśmiennictwie spotyka się często rozbieżne informacje co do zachowania się składników mineralnych w glebach nawożonych gnojowicą, obornikiem i nawozami mineralnymi. Dotyczy to zarówno form, jak i wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami [Asarov i in. 1980; Herman i in, 1983; Koc 1991; Kowaliński i in. 1982; Mazur, Sądej 1989]. W niniejszej pracy przedstawiono wpływ 22-letniego nawożenia gnojowicą trzody chlewnej, obornikiem i nawozami mineralnymi na zmiany kompleksu sorpcyjnego gleby brunatnej. METODYKA BADAŃ Doświadczenie założono w 1973 r. w Stacji Doświadczalnej Tomaszkowo należącej do Akademii Rolniczo-Technicznej w Olsztynie, na glebie brunatnej wytworzonej z piasku słabo gliniastego kompleksu żytniego dobrego klasy IV b. Schemat doświadczenia i przeciętne roczne dawki nawozów podano w tabeli 1. Gnojowicę stosowano w dwóch dawkach: dawka I odpowiadała obornikowi i

2 102 T. M azur, W. Sąclej nawozom mineralnym pod względem ilości azotu, a dawka II była równoważna z obornikiem pod względem wniesionej do gleby ilości węgla. Na tle nawożenia organicznego stosowano również nawożenie mineralne fosforowo-potasowe w ilości równej I /2 dawki z obiektu nawożonego NPK. W doświadczeniu uprawiano rośliny w 8 -letnim zmianowaniu. Bliższy opis tego doświadczenia zamieszczono we wcześniejszych pracach Mazura i in. [1988] oraz Mazura i Sądej [1989]. W 1994 roku po zakończeniu trzeciej rotacji roślin pobrano próbki z czterech warstw gleby: 0-25, 25-50, i cm. W średnich prókach z obiektu oznaczono kwasowość hydrolityczną, sumę zasad metodą Kappena oraz kationy wymienne (Ca2+, M g2+, K+, Na+) fotopłomieniowo w wyciągu 1M octanu amonu. WYNIKI BADAŃ Po 22-letnim okresie prowadzenia doświadczenia stwierdzono w stosunku do kontroli wzrost kwasowości hydrolitycznej w warstwie ornej gleby na obiektach nawożonych (rys. 1). Wzrost ten był jednak niewielki i wahał się od 0,04 mmol H+/100 g w obiekcie z I dawką gnojowicy do 0,49 mmol H+/100 g w obiekcie z obornikiem. W obiektach z nawożeniem mineralnym ilość jonów wodorowych była o 0,24 mmol H+/100 g mniejsza niż przy nawożeniu obornikiem. Na pozostałych obiektach kwasowość hydrolityczną nie zmieniała sic w' sposób wyraźny. Ilość jonów wodorowych zmniejszała się wraz z głębokością pobrania prób. Zmiany kwasowości w kolejnych poziomach gleby wskazują, że oddziaływanie nawożenia nie ograniczało się tylko do warstwy ornej. Również w dolnych warstwach różnice między poszczególnymi obiektami są widoczne. Zasięg i zakres wpływu wieloletniego nawożenia na kwasowość dolnych warstw gleby były ściśle związane z rodzajem i dawką nawozów. Więcej jonów wodorowych O b iek ty n a w o z o w e - F ertilization trea tm en ts w a rstw a cm 50-75' cm laver 25-50i cm cm RYSUNEK 1. W pływ 22-lclniego nawożenia obornikiem, gnojowicą i NPK na kwasowość hydrolityczną gleby: 1 - bez nawożenia, 2 - gnojowica I dawka, 3 - gnojowica I dawka + PK, 4 - gnojowica II dawka, 5 - gnojowica II dawka + PK, 6 - obornik, 7 - obornik + PK, 8 - NPK FIGURE 1. Effect of 22-yeatr fertilization with farmyard manure, slurry and NPK on the hydrolitic acidity of soil: 1 - no fertilization, 2 - slurry rate, 3 - slurry rate I + PK, 4 - slurry rate II, 5 - slurry rate II + PK, 6 - farmyard manure, 7 - farmyard manure + PK, 8 - NPK

3 W ieloletnie naw ożenie gnojow icą 103 T A B E L A 1. Daw ki i ilość składników pokarm owych w niesionych do gleby z naw ozam i (średnio rocznic) T A BLE 1. Rates and amount o f nutrients applied with fertilizers to soil (yearly mean) Obiekty naw ozow e Fertilization treatments Dawka Rate [t/ha] N P [kg/haj G nojow ica I dawka 41,4 132,2 45,4 73,4 Slurry rate I G nojow ica I dawka + PK 41,4 136,1 66,4 134,6 Slurry rate I + PK G nojow ica II dawka 119,8 389,9 139,4 233,4 Slurry rate II G nojow ica II dawka + PK 119,8 393,7 160,3 292,7 Slurry rate II + PK Obornik 22,3 132,2 39,1 112,6 Farmyard manure Obornik + PK 22,3 136,1 60,1 171,8 Farmyard manure + PK NPK 0, ,2 42,5 121,1 Uwaga: Dawka I gnojowicy jest równoważna obornikowi i nawozom mineralnym pod względem ilości azotu. Dawka II gnojowicy jest równoważna obornikowi pod względem wniesionego węgla. К stwierdzono w glebie nawożonej obornikiem niż I i II dawką gnojowicy. Uzupełniające nawożenie mineralne PK zastosowane na tle nawozów organicznych przyczyniło się do wzrostu ilości jonów wodorowych w rozpatrywanych warstwach gleby. Wpływ nawożenia na zawartość kationów zasadowych obrazują dane zamieszczone na rysunku 2. Wynika z nich, że poszczególne warstwy gleby różniły się ilością zasorbowanych kationów zasadowych. Wraz z głębokością suma tych O biekty n a w o zo w e - Fertilization treatm ents warstw a в 0-25 cm P cm ауег cm cm RYSUNEK 2. W pływ 22-letniego nawożenia obornikiem, bnojowicą i NPK na sumę zasad wym iennych (S) w glebie; objaśnienia patrz rys. I FIGURE 2. Effect of 22-year fertilization with farmyard manure, slurry and NPK on the total exchangeable bases (S) in soil; explanation as in Figure I

4 104 T. M azur, W. Sądej TABELA 2. Wpływ 22-letniego nawożenia obornikiem, gnojowicą i NPK na stopień wysycenia gleb zasadami (V) [%] TABLE 2. Effect of 22-year fertilization with farmyard manure, slurry and NPK on the base saturation of soils (V) \%\ Obiekty nawozowe Fertilization treatments Bez nawożenia No fertilization Gnojowica I dawka Slurry rate I Gnojowica I dawka + PK Slurry rate I + PK Gnojowica II dawka Slurry rate II Gnojowica II dawka + PK Slurry rate II + PK Obornik Farmyard manure Obornik + PK Farmyard manure + PK Warstwa gleby - Soil layer [cm] ,5 85,8 86,3 94,3 81,5 86,1 86,3 93,3 80,7 85,5 86,4 88,6 82,3 83,9 86,6 87,7 79,2 82,8 83,5 85,1 80,6 84,7 85,8 85,6 82,3 82,7 81,9 81,6 NPK 78,4 79,4 82,7 85,5 kationów z reguły malała. Inaczej kształtował się natomiast stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego jonami zasadowymi (tab. 2). We wszystkich warstwach gleby suma kationów zasadowych na obiekcie kontrolnym była mniejsza niż na obiektach z nawożeniem. Fakt ten należy tłumaczyć odprowadzaniem tych składników z gleby wraz z plonami roślin. Najwięcej kationów zasadowych zawierała gleba nawożona obornikiem. Wpływ gnojowicy, a zwłaszcza dawki I był słabszy niż obornika. Oddziaływanie nawożenia na zawartość kationów zasadowych było największe w warstwach 0-25 i cm, a mniejsze w głębszych warstwach. W kompleksie sorpcyjnym badanej gleby najwięcej było kationów Ca2+, najmniej zaś jonów Na+ (rys. 3). Zarówno zawartość poszczególnych kationów, jak i stopień wysycenia nimi kompleksu sorpcyjnego zależały od rodzaju i wielkości dawki nawozów oraz od głębokości, z jakiej pobierano próbki (rys. 4). Ilość jonów Ca2+ w większości obiektów spadała wraz z głębokością, rosła natomiast pod wpływem nawożenia. Odwrotnie kształtował się stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego jonami Ca2+, tzn. wyraźnie wzrastał wraz z głębokością pobierania prób, spadał natomiast pod wpływem nawożenia. Najmniej kationów wapnia zawierała gleba nawożona NPK. Obornik powodował większy wzrost tych kationów niż gnojowica w dawkach I i II. Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami Ca2+ był natomiast wyższy na obu dawkach gnojowicy. Zawartość wymiennego magnezu w obiektach nawożonych obornikiem i gnojowicą spadała wraz z głębokością, natomiast przy nawożeniu mineralnym rosła do głębokości cm. Równoważnikowy stosunek jonów Ca2+ : M g2+ we wszystkich poziomach i obiektach nawozowych był zróżnicowany i wynosił 4,3-7,6 : 1. Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami Mg2+ wraz z

5 W ieloletnie naw ożenie gnojow icą 105 Warstwa O - 25 cm Soil layer 0-25 cm W arstwa cm Soil layer cm O b i e k t y n a w o z o w e F e r tiliz a tio n tr e a tm e n ts O b i e k t y n a w o z o w e F e r tiliz a tio n tr e a tm e n ts W arstwa cm Soil layer cm Warstwa cm Soil Iayer cm O b i e k t y n a w o z o w e F e r tiliz a tio n tr e a t m e n t s O b i e k t y n a w o z o w e F e r tiliz a tio n tr e a tm e n ts RYSUNEK 3. W pływ 22-letnicgo nawożenia obornikiem, gnojowicą i NPK na zawartość wymiennych kationów zasadowych (S) w glebie; objaśnienie jak na rys. I FIGURE 3. Effect of 22-year fertilization farmyard manure, slurry and NPK on the content of exchangeable cations (S) in soil; explanation as in Fig. I głębokością pobierania prób rósł, lecz tylko na obiektach nawożonych dawką I gnojowicy i obornikiem. Na pozostałych obiektach utrzymywał się na poziomie zbliżonym do wartości w warstwie ornej lub nieco spadał. Nawożenie powodowało wzrost zawartości potasu wymiennego. Jony K+ w warstwie ornej wysycały od 4,2% (kontrola) do 11,2% (gnojowica w dawce II + PK) pojemności sorpcyjnej (rys. 4). Nieco mniejsze wahania (od 3,3 do 8,7%) pojemności sorpcyjnej stwierdzono w warstwie cm, a jeszcze mniejsze (od 3,2 do 6,9%) na głębokości cm. Najwięcej potasu wymiennego stwierdzono w glebie nawożonej obornikiem, najmniej zaś w glebie nawożonej gnojowicą w dawce I.

6 106 T. M azur, W. Sądej W arstwa О - 25 cm layer О - 25 cm Warstwa cm layer cm H HNa ПК Mg Ca H SN a ШК Mg Ca O b iek ty n a w o z o w e Fertilization tr e a tm e n ts O biekty n a w o z o w e Fertization treatm ents W arstwa cm layer cm Warstwa cm layer 75-1 CO crn H Na K Mg Ca O biekty n a w o z o w e Fertization treatm e n ts O biekty n a w o z o w e Fertilization treatm ents RYSUN EK 4. Wpływ 22-lctnicgo nawożenia obornikiem, gnojowicą i NPK na wysycenie kompleksu sorpcyjnego gleby kationami; objaśnienie jak na rys. I FIGURE 4. Effect of 22-ycar fertilization with farmyard manure, slurry and NPK on the cations base saturation of sorption complex soil; explanation as in Fig. I Wobec różnokierunkowego wpływu stosowanego nawożenia na zawartość poszczególnych kationów w kompleksie sorpcyjnym, zwłaszcza Mg2+ i K+, nastąpiło zróżnicowanie w ich stosunkach równoważnikowych. Tak np. w powierzchniowej warstwie gleby obiektu kontrolnego stosunek Mg2+ : K+ wynosił 2,3:I, a w obiektach nawozowych zacieśnił się osiągając wartość od I, I : I na obiektach z dawką II gnojowicy + PK i obornikiem do 1,7:1 przy dawce II gnojowicy. W głębszych warstwach wartość tego stosunku w większości obiektów ulegała rozszerzeniu i wahała się od 1,1 3,1:1 w warstwie cm do 1,4 3,5:1 w warstwie cm. Ilość jonów sodu w badanej glebie wahała się od 0,20 do 0,32 mmol/100 g, zaś wysycenie kompleksu sorpcyjnego od 1,4 do 4,4%. Największe wysycenie kompleksu jonami Na+ stwierdzono we wszystkich poziomach gleby przy nawożeniu gnojowicą w dawce I. Udział sodu w kompleksie sorpcyjnym gleby nawożonej

7 W ieloletnie naw ożenie gnojow icą 107 dawką II gnojowicy kształtował się na zbliżonym poziomie jak nawożonej obornikiem. WNIOSKI 1. Wieloletnie nawożenie spowodowało zmiany w wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami wodorowymi nie tylko w warstwie ornej gleby, lecz także w warstwach głębszych. Pod wpływem nawożenia organicznego i mineralnego w warstwie 0-25 cm kwasowość hydrolityczną wzrosła od 0,04 do 0,49 mmol/1 OOg, a w warstwie cm od 0,09 do 1,09 mmol/100 g. W całym profilu glebowym największy wzrost kwasowości nastąpił przy nawożeniu mineralnym, mniejszy obornikiem, a najmniejszy gnojowicą. 2. Spośród obiektów nawozowych najwięcej kationów zasadowych stwierdzono w glebie nawożonej obornikiem. Poszczególne warstwy profilu glebowego różniły się w niewielkim stopniu łączną ilością zasad wymiennych. Wraz z głębokością malała suma kationów zasadowych. 3. W kompleksie sorpcyjnym badanej gleby najwięcej było jonów Ca2+, a niewielka ilość jonów Na+. Zawartość jonów Ca2+ i Mg2+ malała wraz z głębokością, lecz zwiększał się stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego tymi jonam i. Dotyczyło to zwłaszcza obiektów nawożonych zrównoważoną ilością azotu. 4. Nawożenie powodowało wyraźny wzrost zawartości potasu wymiennego, większy w obiektach nawożonych obornikiem niż gnojowicą i NPK. Wraz z głębokością pobrania prób we wszystkich obiektach nastąpił wyraźny spadek zawartości potasu oraz stopnia wysycenia kompleksu sorpcyjnego jonami potasu. LITERATURA ADAM US M., DROZD J., STANISŁAWSKA E. 1989: Wpływ' zróżnicowanego nawożenia organicznego i mineralnego na niektóre elementy żyzności gleby. Rocz. Glebozn. 40, 1: ASAROV CH.K., DEMIN V.A., PRONKIN N.N. 1980: Diejstwije sowmestnogo i razdelnogo primcnenija żidkogo nawoza i mineralnych udobrenij na urożajnost kultur i agrochemiczeskije swojstwa poczwy. Izw. Timiraz. Selskochoz. Akad. Moskwa, 2. DZIENIA S., PISKIER T. 1993: W pływ wieloletniego stosowania masy organicznej i gnojowicy na zmiany niektórych właściwości chemicznych gleby lekkiej. Zesz. Nauk. AR w Krakowie37: HERMAN V., GÖRLITZ H., ASMUS F. 1983: Lysimeteruntersuchungen zur Nährstoffverlagerung nach Gülledüngung in einer Sand-Rosterde-Phosphor, Kalium und Magnesium. Arch. f. Acker Pflbau. 2 7,1 0 : KOC J. 1991: Wpływ gnojowicy na niektóre fizykochemiczne właściwości gleby lekkiej. Acta Acad. Agricult. Tech. Olst. Agricult. 53: KOWALIŃSKI S., STRĄCZYŃSKA S WILCZYŃSKI A. 1982: W łaściwości fizyczne i fizykochemiczne gleby lekkiej nawożonej gnojowicą. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu 138: KUSZELEWSKI L., ŁABĘTOWICZ J. 1986: Współdziałanie nawożenia mineralnego i organicznego w kształtowaniu żyzności gleby. Rocz. Glebozn. 37, 2-3: ^ 1 9. MAZUR T., WRÓBEL Z., SĄDEJ W. 1988: Wartość nawozowa gnojowicy trzody chlewnej w świetle 13-Ictnicgo doświadczenia polowego. Rocz. Glebozn. 39, 1: MAZUR T., SĄDEJ W. 1989: W pływ wieloletniego nawożenia gnojowicą, obornikiem i NPK na niektóre chemiczne i fizykochemiczne właściwości gleby. Rocz. Glebozn. 40, 1: STRĄCZYŃSKA S., MAĆKOWIAK C. 1988: Wpływ wiclolniego nawożenia gnojowicą na fizykochemiczne właściwości gleby i plonowanie roślin. Mat. z Konf. Nauk. Nawozy organiczne 1:

8 108 T. M azur, W. Sąd ej STRĄCZYŃSKA S. 1994: Kształtowanie się niektórych elementów żyzności gleby i plonowanie roślin na tle zróżnicowanego nawożenia. Inst. Glebozn. i Ochr. Środ. Roi., Rozpr. hab. 125, AR Wrocław. T. MAZUR, W. SĄDEJ EFFECT OF LONG-TERM FERTILIZATION WITH PIG SLURRY, FARMYARD MANURE AND MINERAL FERTILIZERS ON PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF SOIL Department of Natural Principles and Effect of Fertilization University o f Agricultural and T echnology of Olsztyn SUM M ARY A field experiment on yearly fertilization with slurry, farmyard manure and NPK was carried out in Slurry was applied in two rates: the rate I coresponded to farmyard manure with regard to the nitrogen content, the rate II was equivalent to farmyard manure with regard to the carbon content. After harvest of plants in 1994 mean samples were taken up from 4 soil layers: 0-25, 25-50, and cm for laboratory analyses. The fertilization influenced the hydrogen ions and the alkaline elements base saturation in the sorption complex. The hydrolitical acidity was increased by about 0,04-0,49 mmol/100 g of soil in the layer of 0-25 cm and 0,09-1,09 m mol/100 g of soil in the layer of cm. It was increased with farmyard manure a little more than slurry applied in I and II rate. The fertilization with farmyard manure in comparison with slurry was more influenced higher sorption complex capacity and base saturation of its in the alkaline cations. The sum of the alkaline cations, especially of Ca2+ and Mg2+ was lower in the deeper layers when the sorption complex base saturation was higher. This regularity was showed in the objects fertilized with the equivalent nitrogen rates of organic fertilizers. The farmyard manure was more profitable influencing the exchange potassium content than the other fertilizers. The potassium content and base saturation in the sorption complex decreased together with the sampling depth. Prof dr hab. Teofil Mazur Katedra Przyrodniczych Podstaw i Skutków Nawożenia Akademia Rolniczo-Techniczna w Olsztynie Olsztyn-Kortowo, Plac Łódzki 4