PRZYDATNOŚĆ GIPSU DO POPRAWY WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH GLEB LEKKICH*

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXI NR 4 WARSZAWA 2010: JAN ŁABĘTOWICZ, MAGDALENA SZYMAŃSKA, WOJCIECH STĘPIEŃ PRZYDATNOŚĆ GIPSU DO POPRAWY WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH GLEB LEKKICH* USEFULNESS OF GYPSUM IN THE IMPROVEMENT OF PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF LIGHT SOIL Zakład Chemii Rolniczej, Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, SGGW A bstract In , research was conducted in order to determine the usefulness o f gypsum in the improvement o f the physicochemical properties o f acid soils. Soils were taken from non-limed N K and N P objects. The N K and N P objects were fertilized by increase o f the dose o f phosphorus and potassium, respectively. The calcium rates in calcium carbonate or gypsum were calculated based on soil hydrolytic acidity. The obtained results show that the application o f C ac 03 is more useful in improving the physicochemical properties o f acid soils than C a S 0 4*2H20. Fertilization with C ac 03 had a more desirable effect than gypsum on the follow ing parameters: soil ph, content o f available forms o f phosphorus and base saturation. S ło w a k lu czo w e: gips, w ła ściw o ści fizyk och em iczn e gleb. K e y w o r d s: gypsum, physicoch em ical properties o f soil. WSTĘP Gleby zdegradowane, o niskim potencjale plonotwórczym są wycofywane z produkcji rolniczej i przeznaczane pod zalesianie. Prowadzenie wydajnej produkcji leśnej na takich gruntach często wymaga regulacji ph. Stosowanie wapna nie jest opłacalne dla leśnictwa. Inną metodą poprawy jakości tych gruntów może być stosowanie odpadów przemysłowych np. gipsu, powstającego podczas odsiarczania spalin [Sosulski i in. 2007]. Celowe jest zatem określenie wpływu stosowania gipsu na różne parametry glebowe. Celem badań była ocena przydatności gipsu do poprawy właściwości fizykochemicznych gleb niewapnowanych przez kilkadziesiąt lat, pobranych z trwałych doświadczeń nawozowych w Skierniewicach. MATERIAŁY I METODYKA Badania obejmują doświadczenie mikropoletkowe prowadzone w latach W 2006 roku pobrano próbki gleb z następujących kombinacji nawozowych: NP i NK ze zmianowaniem dowolnym bez obornika i bez rośliny motylkowej. Gleby użyte do doświadczeń były zróżnicowane pod względem właściwości chemicznych (tab.l). W doświadczeniach zastosowano następujące nawożenie: * B ad an ia rea lizo w a n e b y ły w ram ach p rojektu b a d a w c z e g o nr N /

2 Przydatność gipsu do poprawy właściwości fizykochemicznych gleb lekkich 155 Doświadczenie I NP - obiekty dotychczas trwale niewapnowane i nienawożone potasem, NPK + CaCO + MgSO ; NPK + CaC03 + MgSO ; NPK2 + CaC03 + MgS04; NPK + CaSO -2H O + MgS04; NPKj +'CaSO -2H O + MgS04; NPK2 + CaS04*2H20 + MgS04 Potas zastosowano w formie soli potasowej w dawkach: Kj - 3 g K na wazon, K2-6 g K na wazon. Dawki wapna zastosowanego w formie CaC03 i CaSO *2H20 wyliczone zostały wg kwasowości hydrolitycznej. Dawka magnezu wynosiła 2 g Mg na wazon w formie siarczanu magnezu. Doświadczenie II NK - obiekty dotychczas trwale niewapnowane i nienawożone fosforem, NKP + CaCO + MgSO ; NKP + CaCO + MgS04; NKP + CaC03 + MgS04; NKP + CaSO -2H O + MgSO ; NKP + CaS04*2H20 + MgS04; NKP2 + CaS04*2H20 + MgS04 Fosfor zastosowano w formie superfosfatu potrójnego w dawce P - 2 g i P2-4 g P na wazon. Dawki wapna, magnezu były takie same jak na obiekcie NP. Jako obiekty kontrolne wykorzystano do doświadczenia I: NPKQ, NPK1? NPK^; do doświadczenia II: NKPQ, NKPj, NKP. Na obiektach tych zastosowano analogiczne dawki P i K jak w doświadczeniu I i II. Na poletkach doświadczenia uprawiano kolejno ziemniaki, rzepak ozimy, kukurydzę i żyto. W próbkach gleby pobranych po zbiorach roślin w 2009 r. oznaczono: ph gleby w wyciągu KC11 mol-dm-3 metodąpotencjometryczną przyswajalne formy fosforu i potasu metodą Egnera-Riehma, kationy wymienne w octanie amonu 1 mol-dm"3 o ph 7. Na podstawie uzyskanych wyników obliczono pojemność kompleksu sorpcyjnego (T), sumę zasad (S) oraz stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami (Vs). WYNIKI I DYSKUSJA Podjęta w niniejszych badaniach próba poprawy produkcyjności gleb za pomocą gipsowania okazała się zabiegiem, który nie jest w stanie w pełni zastąpić wapnowania. T A B E L A 1. W ła śc iw o ści chem iczne gleb y użytej do d ośw ia d czenia TABLE 1. C hem ical properties o f the soil used in the experim ent O b iek ty O b jects Hh* [m m ol(+)*kg_1] K ationy w ym ienne E xchangeable cations P o jem n ość kom pleksu S top ień w ysy cen ia [m g-kg-1] sorpcyjn ego k om p lek su [mg-kg"1] K C a M g T-C E C zasadam i P K [m m ol(+ )kg_1] V - B S [%] F orm y przysw ajalne A vailable forms N P 2 7,1 4 4, ,8 2 0,0 4 2, ,1 4 0,2 N K 2 7,6 114, ,8 17,2 4 0, , ,3 * Hh - k w a so w o ść hydrolityczna - hydrolytic acidity

3 156 J Łabętowicz, M. Szymańska, W. Stępień Po trzech latach prowadzenia doświadczenia odczyn gleb obiektów kontrolnych utrzymał się na poziomie silnie kwaśnym (tab. 2). Nawożenie potasowe zastosowane w dawkach K i K2 nieznacznie jeszcze obniżyło ph. Nawożenie CaCO z MgS04 spowodowało zmianę odczynu na słabo kwaśny. Na analogicznych kombinacjach, na których zastosowano gips, ph zwiększyło się nieznacznie w porównaniu z obiektwi kontrolnymi, a dla NPK0SMg, NPKjSMg inpk SMg wyniosło średnio 4,7. Podobne wyniki uzyskali Sosulski i in. [2008a], którzy także badali przydatność gipsu do regulowania ph gleb. Pomiędzy obiektami wapnowanymi i gipsowanymi wystąpiły znaczne różnice w stopniu wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami - V, wyniosło ono odpowiednio 89 i 48%. Takie różnice wynikają ze znacznie mniejszej zawartości Ca wymiennego. Na obiektach gipsowanych była ona o ponad 61% mniejsza niż na obiektach, na których zastosowano CaCO. Potwierdzają to wyniki badań prowadzonych przez Sosulskiego [2008b]. Należy jednak zauważyć, że chociaż gipsowanie nie daje efektów porównywalnych do wapnowania, to jednak zaznacza się jego pozytywny wpływ na wysycenie kompleksu sorpcyjnego jonami Ca. Porównując obiekty kontrolne z gipsowanymi zauważa się, że zawartość wapnia wymiennego jest ponad dwukrotnie wyższa na obiektach gipsowanych (tab. 2). A zatem można sądzić, że pomimo braku zmian w ph, w glebie, na której zastosowano gips, rozszerza się stosunek Ca:Al, który jest uznawany za jeden ze wskaźników jakości gleby [Porębska 2003; Rutkowska i in. 2004]. Na podstawie przeprowadzonych badań nie stwierdzono wpływu gipsowania na zawartość w glebie potasu przyswajalnego, średnia zawartość potasu na obiektach wapnowanych wyniosła 63,3 mg*kg_1, na gipsowanych - 62,1 mg*kg_1 w stosunku do ok. 61,2 mg*kg_1 na obiektach kontrolnych Podobny efekt nawozowy gipsu wystąpił w glebach obiektów trwale nienawożonych fosforem (NK). W tym przypadku w wyniku zastosowania gipsu ph z ok. 4,3 na obiektach kontrolnych zwiększyło się do ok. 4,7, zaś na obiektach, na których zastosowano CaC03, ph zwiększyło się do ponad 6, co dowodzi lepszego działania odkwaszającego tego nawozu niż CaS04*2H20. TABELA 2. W ybrane w ła ściw o ści fizykochem iczne gleb TABLE 2. S elected p hysicochem ical properties o f soil N a w o żen ie Fertilization ph K przysw. available K ationy w ym ienne E xchangeable cations [m g-kg-1] H h3 S TEB [m g-kg-1] K C a M g m m ol(+ )-k g 1 T C EC N P K q 4,5 4 1,2 45,1 184,1 15,5 2 8,2 12,0 4 0,2 30 N P K j 4, ,9 155,1 1 4,9 2 7,1 10,9 3 8,0 29 N P K, 4,3 8 5, , ,6 15,8 2 9,5 11,0 4 0,5 27 Średnia M ean 4,4 6 1,2 7 2, ,3 1 5,4 2 8,3 11,3 3 9,6 2 9 N P K 0C a M g 1 5,9 4 0,2 4 4, ,9 2 1,1 7,1 5 3,4 6 0,5 88 N P K jc a M g 6,0 6 0,2 4 8, ,1 19,8 6,4 5 5,6 6 2,0 90 N P K ^ C a M g 5,9 8 9,6 89, ,4 1 8,7 6,8 5 5,8 6 2,6 89 Średnia M ean 5,9 6 3,3 6 0, ,8 1 9,9 6,8 5 5,0 6 1,7 89 N P K 0S M g2 4,7 4 4,0 4 8, ,3 1 4,9 2 2,4 2 6,9 4 9,3 55 N P K js M g 4,8 5 7,3 6 0, ,9 1 4,4 2 5,6 2 2,4 4 8,0 4 7 N P K 7S M g 4,6 85, , ,8 12,5 2 7,3 2 0,0 4 7,3 4 2 Średnia M ean 4,7 62,1 7 2, ,0 1 4,0 2 5,1 23,1 4 8,2 4 8 *CaM g - n aw ożenie C a C 0 3+ M g S 0 4; C a C 0 3+ M g S fertilization; 2 S M g - naw ożenie C a S 0 4*2H20 + M g S 0 4; C a S 0 4*2H20 + M g S fertilization; 3 Hh - k w a so w o ść hydrolityczna - hydrolytic acidity > pa

4 Przydatność gipsu do poprawy właściwości fizykochemicznych gleb lekkich 157 TABELA 3. Wybrane właściwości fizykochemiczne gleb TABLE 3. Selected physicochemical properties of soil Nawożenie F ertilization PH P przysw. available Kationy wymienne Exchangeable cations [mg-kg-1] Hh3 S TEB [mg-kg"1] K Ca Mg mmol(+)-kg 1 T CEC NKP0 4,2 16,8 47,1 227,0 21,9 26,4 14,8 41,2 36 NKP1 4,3 45,6 42,3 239,1 18,7 25,7 15,0 40,7 37 n k p 9 4,3 80,2 32,8 242,6 20,0 26,0 15,0 41,0 37 Średnia Mean 4,27 47,5 40,7 236,2 20,2 26,0 14,9 41,0 37 NKP0Ca Mg ,5 36,3 1017,2 25,1 4,0 54,3 58,3 93 NKPjCa Mg 6,1 50,2 39,4 1020,5 24,3 3,6 54,5 58,1 94 NKP?Ca Mg 6,2 83,9 33,1 1051,2 23,6 3,5 55,9 59,4 94 Średnia Mean ,5 36,3 1029,6 24,3 3,7 54,9 58,6 94 NKP0S Mg2 17,9 32,1 268,6 17,5 23,1 16,1 39,2 41 i4 7!n k p ls Mg 4,6 40,9 40,7 269,7 18,0 24,2 16,4 40,6 40 NKP.S Mg 4,7 61,3 33,1 2.84,5 16,9 23,9 16,9 40,8 41 1Średnia Mean 4,67 40,0 35,3 274,3 17,4 23,7 16,5 40,2 41 *CaMg - nawożenie CaC03+M gs04; CaC03+M gs04 - fertilization; 2 SMg - nawożenie C as04*2h20+ M gs 04; C as04-2h20+ M gs 04 - fertilization; 3Hh - kwasowość hydrolityczna - hydrolytic acidity Na obiektach z wieloletnim nawożeniem azotowym i potasowym (NK) nie wystąpił tak wyraźnie pozytywny wpływ gipsu na zawartość wapnia wymiennego, jak miało to miejsce na obiektach z wieloletnim nawożeniem azotem i fosforem (NP). Średnio dla obiektów gipsowanych zawartość wapnia była tylko o ok. 16% większa w stosunku do obiektów kontrolnych (tab. 3). W wyniku gipsowanie nie zwiększyło znacząco stopnia wysycenia kompleksu zasadami. W tych warunkach wyniósł on ok. 41%, dla porównania na obiektach, na których zastosowano CaC03, prawie ok. 94%. Stosowanie gipsu negatywnie wpłynęło na zawartość fosforu przyswajalnego w glebie, która po zastosowaniu fosforu w dawce Pj była o ok. 10% mniejsza, a w przypadku P2 o ok. 24% w stosunku do analogicznych obiektów kontrolnych. Wynikać to może z utrzymującego się niskiego ph na tych obiektach, wskutek czego w dalszym ciągu dochodzi do sorpcji chemicznej fosforu. WNIOSKI 1. Stosowanie gipsu w niewielkim stopniu wpływa na poprawę właściwości fizykochemicznych gleb. 2. Gips zwiększa zawartość wapnia wymiennego w glebie, co może być wskaźnikiem poprawy jakości gleb. 3. Stosowanie gipsu tylko w niewielkim stopniu podwyższa ph gleb. 4. Z uwagi na problem zagospodarowania odpadowego gipsu wydaje się jednak celowe kontynuowanie podobnych badań, w których roślinami testowymi będą typowo leśne gatunki. V s BS

5 158 J. Łabętowicz, M. Szymańska, W. Stępień LITERATURA PORĘBSKA G. 2003: Przydatność składu chemicznego roztworów glebowych do oceny jakości gleb leśnych. IOŚ. 124 ss. RUTKOWSKA B., ŁABĘTOWICZ J., SZULC W. 2004: Stosunek stężenia Ca i Al w roztworze glebowym jako wskaźnik jakości środowiska glebowego. J. of Elementology 9(4): SOSULSKI T., ŁABĘTOWICZ J., JANCZYK M., SZYMAŃSKA M. 2007: Wpływ odpadów przemysłowych - gipsu i fosfogipsu na zawartość cynku, kadmu i ołowiu w roślinach i glebie. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 520: SOSULSKI T., SZARA E., ŁABĘTOWICZ J., DOMERADZKA K., FELAK M. 2008a: Wpływ węglanu wapnia, gipsu i fosfogipsu na plony oraz skład chemiczny roślin i roztworu glebowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 533: SOSULSKI T., SZARA E., ŁABĘTOWICZ J., PRZYBYSZ M. 2008b. Wpływ węglanu wapnia, gipsu i fosfogipsu na zawartość glinu w glebie i roślinach. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 533: Prof dr hab. Jan Łabętowicz Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie ul Nowoursynowska 159, Warszawa jan_labetowicz@sggw.pl