ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 541: 67-72 ZAWARTOŚĆ GLINU WYMIENNEGO W GLEBIE W ŚWIETLE TRWAŁYCH DOŚWIADCZEŃ NAWOZOWYCH W SKIERNIEWICACH Mariusz Brzeziński 1, Tadeusz Barszczak 2 1 Katedra Agronomii, WyŜsza Szkoła Agrobiznesu, ŁomŜa 2 Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, Zakład Chemii Rolniczej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa Wstęp Glin jest podstawowym składnikiem większości minerałów zawartych w skałach i glebach. Z rolniczego punktu widzenia najwaŝniejsza jest forma wymienna tego pierwiastka. Hamuje ona wzrost elongacyjny korzeni oraz powoduje zaburzenia w ich budowie [KONARSKA 2004]. Działalność rolnicza moŝe w znacznym stopniu wpływać na zawartość tej formy poprzez wpływ na zakwaszenie gleby. Intensywne nawoŝenie mineralne najczęściej powoduje silny wzrost kwasowości gleby, zaś wapnowanie i nawoŝenie organiczne odkwasza ją [DECHNIK i in. 1993; WRÓBEL, STANISŁAWSKA-GŁUBIAK 1993; PANAK i in. 1996]. Badania na temat uwarunkowań pojawiania się toksycznych form glinu są prowadzone od lat. Jednak niewiele jest badań kompleksowych obejmujących współdziałanie czynników na przestrzeni dłuŝszego okresu czasu. Celem pracy było określenie oddziaływania długotrwałego nawoŝenia mineralnego (N, P, K) oraz wapnowania na zawartość glinu wymiennego w glebie. Materiał i metody badań Badania prowadzono w oparciu o trwałe doświadczenia polowe w Skierniewicach kontynuowane nieprzerwanie od 1923 roku. Doświadczenia prowadzone są na glebie płowej z następującą zawartością części spławialnych w poziomach: Ap (0-25 cm) 15-17%, Eet (25-45 cm) 10-12% i Bt (45-70 cm) 25%. Na tych obiektach od 1923 roku przez 40 lat stosowano 30 kg N, 13 kg P i 25 kg K ha -1, a następnie stopniowo je zwiększano. Od 1976 roku do chwili obecnej stosuje się 90 kg N (w formie saletry amonowej lub siarczanu amonu), 26 kg P (w formie superfosfatu) i 91 kg K ha -1 (w formie soli potasowej). Wapnowanie stosowane jest co 4 lata w ilości 1,6 t CaO ha -1. JeŜeli na polu AF na poletkach zaznaczonych jako niewapnowane, wartość ph gleby obniŝy się poniŝej 4, wówczas stosuje się małą dawkę wapnia (ok. 0,9 t ha -1 CaO). Próby gleby do badań pobrano jesienią 1998 roku, z trzech poziomów genetycznych: Ap (0-25 cm), Eet (25-45 cm) oraz Bt (45-70 cm) i trzech powtórzeń pól A1, AF (tab. 1). Tabela 1; Table 1
68 M. Brzeziński, T. Barszczak Schemat obiektów nawozowych The scheme of objects of fertilization Numer pola Field number Obiekty nawozowe i forma N Objects of fertilization and form of N A1 O, CaNPK, NPK, PK, PN, KN, N-NH 4NO 3 AF O, CaNPK, NPK, PK, PN, KN, N-(NH 4) 2SO 4 W pobranych próbach glebowych oznaczono zawartość glinu wymiennego metodą Sokołowa. Otrzymane wyniki badań poddano analizie wariancji, a szczegółowego porównania średnich dokonano przy pomocy testu Tukey a na poziomie istotności p = 0,05. Wyniki i dyskusja W tabeli 2 przedstawiono zawartość glinu wymiennego na poszczególnych obiektach nawozowych i na badanych głębokościach na polu A1. Zawartość glinu wymiennego była największa w warstwie 0-25 cm i zmniejszała się istotnie wraz z głębokością, przy czym zaleŝało to od stosowanego nawoŝenia. Zmiany zawartości glinu w badanych warstwach profilu miały miejsce na obiektach NPK, PK, PN, KN. Nie stwierdzono natomiast takich zmian na obiekcie 0 i CaNPK. Zawartość glinu wymiennego (mmol(+) kg -1 ) - pole A1 Content of exchangeable aluminium (mmol(+) kg -1 ) - field A1 Tabela 2; Table 2 Głębokość Depth Obiekty nawozowe; Objects of fertilization 0 CaNPK NPK PK PN KN Średnio Mean 0-25 4,5 0,3 11,8 5,6 13,7 17,4 8,9 25-45 1,8 0,2 3,6 4,1 5,1 9,5 4,0 45-70 1,0 0,3 1,2 0,9 1,3 1,6 1,0 Średnio Mean 2,4 0,3 5,5 3,5 6,7 9,5 NIR 0,05; LSD 0.05 - dla oceny róŝnic między głębokościami średnio z obiektów nawoŝenia for evaluation of differencies beetwen depths, mean for objects of fertilization - dla oceny róŝnic między obiektami nawoŝenia średnio z głębokości for evaluation of differencies beetwen objects of fertilization mean for depths - dla oceny róŝnic między obiektami nawoŝenia mineralnego zaleŝnie od głębokości i między głębokościami zaleŝnie od obiektów nawoŝenia for evaluation of differencies beetwen depths depending an the objects of fertiliza tion and beetwen objects of fertilization depending on depths 1,01 1,78 3,78 NajwyŜszą zawartością glinu wymiennego, średnio ze wszystkich głębokości charakteryzowały się obiekty niewapnowane, nawoŝone azotem, przy czym wśród wymienionych obiektów najwięcej tego pierwiastka było tam gdzie stosowano azot i potas (KN), nieco mniej gdy nawoŝono fosforem i azotem (PN), a najmniej gdy stosowano NPK. Zawartość glinu na obiekcie PK nie róŝniła się istotnie od zawartości tego pierwiastka na obiekcie kontrolnym. Istotnie mniej glinu w porównaniu do obiektu
ZAWARTOŚĆ GLINU WYMIENNEGO W GLEBIE... 69 zerowego stwierdzono w glebie obiektu CaNPK. Zmiany spowodowane nawoŝeniem miały miejsce w warstwach 0-25 cm i 25-45 cm, w warstwie 45-70 cm nie stwierdzono istotnych róŝnic pomiędzy obiektami nawozowymi. W warstwie 0-25 cm oraz 25-45 cm zawartość jonów glinu w glebie na obiekcie NPK była istotnie niŝsza niŝ na obiekcie KN. Zawartość glinu wymiennego (mmol(+) kg -1 ) - pole AF Content of exchangeable aluminium (mmol(+) kg -1 ) - field AF Tabela 3; Table 3 Głębokość Depth Obiekty nawozowe; Objects of fetrilization 0 CaNPK NPK PK PN KN Średnio Mean 0-25 5,8 1,2 9,9 3,6 13,7 15,4 8,3 25-45 1,2 0,9 16,1 2,3 19,7 14,0 9,0 45-70 2,9 0,8 8,7 1,9 2,9 4,3 3,6 Średnio; Mean 3,3 0,9 11,5 2,6 12,1 11,2 NIR 0,05; LSD 0.05 - dla oceny róŝnic między głębokościami średnio z obiektów nawoŝenia for evaluation of differencies beetwen depths, mean for objects of fertilization - dla oceny róŝnic między obiektami nawoŝenia średnio z głębokości for evaluation of differencies beetwen objects of fertilization, mean for depths - dla oceny róŝnic między obiektami nawoŝenia mineralnego zaleŝnie od głębokości i między głębokościami zaleŝnie od obiektów nawoŝenia, for evaluation of differencies beetwen depths depending on objects of fertilization and beetwen objects of fertilization depending on depths 1,74 3,03 6,56 Jak wskazują dane przedstawione w tabeli 3, średnio dla wszystkich głębokości najwięcej Al wymiennego na polu AF stwierdzono na obiektach niewapnowanych, oraz nawoŝonych azotem w róŝnych kombinacjach (NPK, PN, KN). Istotnie mniejszą zawartością glinu wymiennego charakteryzowały się gleby obiektów 0, CaNPK i PK. Takie zaleŝności stwierdzono zarówno w warstwie 0-25 cm jak i 25-45 cm. RóŜnice pomiędzy obiektami nawozowymi były najmniejsze w warstwie 45-70 cm. W warstwie tej istotnie więcej jonów glinowych stwierdzono na kombinacji NPK. Podobnie jak na polu A1, takŝe i na polu AF zawartość glinu wymiennego zaleŝała od badanej warstwy gleby. Istotnie mniej glinu stwierdzono w warstwie 45-70 cm, w porównaniu do warstw 0-25 cm i 25-45 cm. Trwałe doświadczenia w Skierniewicach umoŝliwiły określenie wpływu nawoŝenia mineralnego N, P, K oraz wapnowania na zawartość glinu wymiennego w glebie do głębokości 70 cm. Generalnie zawartość glinu wymiennego malała wraz z głębokością. Zmniejszenie zawartości glinu wymiennego wraz z głębokością mogło być związane z zawartością kationów wymiennych. Czynnikiem, który najskuteczniej zmniejszał zawartość glinu wymiennego było wapnowanie, co jest zgodne z literaturą przedmiotu [HAYNES 1984; KOPEĆ, NOWOROLNIK 1999; ŁABĘTOWICZ i in. 2004]. W badaniach własnych zlokalizowanych na Polu Doświadczalnym w Skierniewicach wapnowanie obniŝało zawartość glinu wymiennego w głąb profilu glebowego aŝ do ilości śladowych przy głębokości 70 cm. Obiekty nawozowe trwałego doświadczenia w Skierniewicach umoŝliwiły wykazanie róŝnic w zawartości glinu wymiennego spowodowanych stosowaniem
70 M. Brzeziński, T. Barszczak róŝnych form azotu. Istotne róŝnice w zawartości glinu wymiennego pomiędzy obiektami, na polu A1, stwierdzono w warstwie Ap (0-25 cm) i Eet (25-45 cm), natomiast na polu AF równieŝ w najgłębszej warstwie - Bt (45-70 cm). Podobne wyniki otrzymał ŁAKOMIEC [1966], który na głębokości 80 cm stwierdził obecność wymiennych kationów glinu tylko w glebie nawoŝonej siarczanem amonu. Otrzymane wyniki potwierdzają stwierdzenie MALHIEGO i in. [1999], Ŝe nawozy azotowe kształtują zawartość glinu w następującej kolejności: siarczan amonu > saletra amonowa > mocznik > saletra wapniowa. RóŜnice w zawartości glinu wymiennego pomiędzy obiektami NPK i NK wskazują na korzystne oddziaływanie nawoŝenia fosforem na zawartość glinu wymiennego. Stosowanie fosforu na glebach zawierających glin wymienny powoduje wytrącanie się fosforanów glinu i zmniejszanie wolnych jonów Al 3+ [FILIPEK 1989]. W warunkach prowadzonych doświadczeń nie wykazano istotnego wpływu nawoŝenia potasowego na zawartość dostępnych form glinu. Tym samym nie potwierdzono opinii FILIPKA [1989], Ŝe nawoŝenie potasowe zwiększa zawartość jonów glinowych poprzez wzrost zakwaszenia. Wnioski 1. NawoŜenie azotem zwiększyło, zaś nawoŝenie fosforem zmniejszyło zawartość glinu wymiennego w glebie. Nie wykazano aby stosowany w doświadczeniach potas decydował o zawartości tej formy badanego pierwiastka w analizowanych warstwach gleby. 2. Siarczan amonowy wywierał silniejszy wpływ na zawartość glinu wymiennego niŝ saletra amonowa. Stosowanie tej formy azotu powodowało znaczne gromadzenie się glinu wymiennego aŝ do głębokości 70 cm, czego nie wykazano przy stosowaniu saletry amonowej. 3. Wapnowanie gleby praktycznie eliminowało zmiany zawartości glinu wymiennego spowodowane nawoŝeniem fosforem, azotem i potasem. Literatura DECHNIK I., BEDNAREK W., FILIPEK T. 1993. Wpływ nawoŝenia azotem i potasem na niektóre właściwości gleby brunatnej wytworzonej z lessu. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 277: 133-141. FILIPEK T. 1989. Występowanie glinu ruchomego w glebie i jego oddziaływanie na rośliny. Post. Nauk Roln. 4/5/6: 4-14. HAYNES R.J. 1984. Effect of lime, silicate, and phosphate applications on the concentrations of extractable aluminium and phosphate in a spadosol. Soil Sci. 138: 8-14. KONARSKA A. 2004. Wpływ glinu i niskiego ph na rozwój i strukturę korzeni siewek słonecznika zwyczajnego w kulturach wodnych. Pam. Puławski 138: 77-88. KOPEĆ M., NOWOROLNIK A. 1999. Wybrane właściwości fizykochemiczne gleby w 30- letnim doświadczeniu nawozowym na górskim uŝytku zielonym (Czarny Potok). Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 465: 558-567. ŁABĘTOWICZ J., RUTKOWSKA B., SZULC W., SOSULSKI T. 2004. Ocena wpływu wapnowania oraz gipsowania na zawartość glinu wymiennego w glebie lekkiej. Annales UMCS, Sec.
ZAWARTOŚĆ GLINU WYMIENNEGO W GLEBIE... 71 E. 59(2): 631-637. ŁAKOMIEC I. 1966. Wpływ wieloletniego nawoŝenia na zawartość kationów Mg, Ca, Al i Fe w profilu gleby bielicowej. Rocz. Glebozn. 16: 157-169. MALHI S.S., HARAPIAK J.T., NYBORG M., WIŚNIOWSKA-KIELIAN B. 1999. Effect of long term application of different nitrogen forms on soil reaction and some microelement contents in soil and Bromegrass Hay. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 465: 551-558 PANAK H., WOJNOWSKA T., SIENKIEWICZ S. 1996. Zmiany niektórych właściwości chemicznych i fizykochemicznych czarnych ziem kętrzyńskich po wpływem intensywnego nawoŝenia azotem. Rocz. Glebozn. 47(3): 41-46. WRÓBEL S., STANISŁAWSKA-GŁUBIAK E. 1993. Skutki 35-letniego mineralnego i organiczno-mineralnego nawoŝenia gleby lekkiej. Pam. Puławski 103: 181-194. Słowa kluczowe: zawartość glinu wymiennego, nawoŝenie mineralne, wapnowanie, doświadczenia wieloletnie Streszczenie Celem badań było określenie wpływu nawoŝenia mineralnego N, P, K i wapnowania na zawartość glinu wymiennego w glebie. Badania prowadzono w oparciu o trwałe doświadczenia polowe w Skierniewicach, załoŝone w 1923 r. Próby gleby do badań pobrano jesienią 1998 roku, z trzech poziomów genetycznych: Ap (0-25 cm), Eet (25-45 cm) oraz Bt (45-70 cm) trzech powtórzeń pól: A1 (Obiekty: O, CaNPK, NPK, PK, PN, KN, N na których stosowano azot w formie NH 4 NO 3 ), AF (Obiekty: O, CaNPK, NPK, PK, PN, KN, N na których stosowano azot w formie (NH 4 ) 2 SO 4 ). W pobranych próbach glebowych zmierzono zawartość glinu wymiennego metodą Sokołowa. NawoŜenie azotem zwiększało, a nawoŝenie fosforem zmniejszało zawartość glinu wymiennego w glebie. NawoŜenie potasem nie wpływało na zawartość glinu wymiennego w glebie. Siarczan amonowy wywierał silniejszy wpływ na zawartość glinu wymiennego niŝ saletra amonowa. Stosowanie siarczanu amonowego powodowało znaczny wzrost zawartości glinu wymiennego nawet do głębokości 70 cm, zaś stosowanie saletry amonowej tylko do głębokości 45 cm. Wapnowanie gleby praktycznie eliminowało zmiany zawartości glinu wymiennego spowodowane nawoŝeniem fosforem, azotem i potasem.
72 M. Brzeziński, T. Barszczak THE CONTENT OF EXCHANGEABLE ALUMINIUM IN SOIL IN VIEW OF LONG-TERM FERTILIZATION EXPERIMENTS IN SKIERNIEWICE Mariusz Brzeziński 1, Tadeusz Barszczak 2 1 Department of Agronomy, Academy of Agrobussines, ŁomŜa 2 Department of Agricultural Chemistry, University of Life Sciences, Warszawa Key words: exchangeable aluminium content, mineral fertilization, liming, longterm experiments Summary The aim of the research was to determine the influence of mineral NPK fertilization and liming on the content of exchangeable aluminium in soil. The studies were carried out as long-term field experiments, established in 1923 on the Experimental Field in Skierniewice. Samples of soils in 1998 were collected, from three soil layers: Ap (0-25 cm), Eet (25-45 cm) oraz Bt (45-70 cm) in three replications: fields A1 (Objects: O, CaNPK, NPK, PK, PN, KN, N - NH 4 NO 3 ), AF (Objects: O, CaNPK, NPK, PK, PN, KN, N - (NH 4 ) 2 SO 4 ). The content of exchangeable aluminium was determined in the soil samples. Nitrogen fertilization increased, and phosphorus fertilization decreased the content of exchangeable aluminium in soil. Potasium fertilization did not affect the content of exchangeable aluminium in soil. Ammonium sulphate effect on the content of exchangeable aluminium in soil was stronger than ammonium nitrate. Ammonium sulphate increased the content of exchangeable aluminium to 75 cm, and ammonium nitrate only to 45 cm. Liming practicaly eliminated changes of the content of exchangeable aluminium in soil caused by phosphorus, nitrogen and potasium fertilization. Dr inŝ. Mariusz Brzeziński WyŜsza Szkoła Agrobiznesu w ŁomŜy 18-402 ŁOMśA e-mail: mariuszb@wsa.edu.pl