ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 537: 299-304 WPŁYW NAWOśENIA W WARUNKACH UPRAWY śyta W MONOKULTURZE NA ZASOBNOŚĆ GLEBY W RÓśNE FORMY FOSFORU Beata Rutkowska, Wiesław Szulc, Wojciech Stępień Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, Zakład Chemii Rolniczej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa Wstęp Szacuje się, Ŝe w glebach uprawnych Polski, w zaleŝności od skały macierzystej i poziomu nawoŝenia, w warstwie wierzchniej gleby o miąŝszości 20 cm znajduje się 0,6-3,6 t P ha -1 [GORLACH, MAZUR 2001]. W Polsce według badań przeprowadzonych przez stację chemiczno-rolniczą około 36% gleb uprawnych stanowią gleby o zasobności wysokiej i bardzo wysokiej, 27% gleb jest średnio zasobna, a zbyt niska zasobność występuje na obszarze 37% [FOTYMA 2002]. Decydujący wpływ na stan zasobności gleb w przyswajalne formy tego składnika ma ilość fosforu dostarczanego w nawozach, a ściślej wielkość salda bilansowego [FOTYMA 2002]. Badania dotyczące wpływu nawoŝenia na zasobność gleby w fosfor wskazują, Ŝe systematyczne nawoŝenie tym składnikiem zapewnia utrzymanie glebowych rezerw na względnie stałym poziomie. Pierwiastek ten wprowadzony w postaci nawozów mineralnych nagromadza się głównie w warstwie, do której został wprowadzony i w zasadzie nie przemieszcza się w głąb profilu glebowego [HECKRATH i in. 1995; MOSKAL i in. 1999; TUJAKA 2002]. Dopiero po przekroczeniu pojemności sorpcyjnej gleby w stosunku do fosforu mogą następować jego straty na skutek wymywania w głąb profilu glebowego [SIMARD i in. 2000]. Celem pracy była ocena wpływu zróŝnicowanego nawoŝenia na zasobność gleby w fosfor oraz przemieszczanie się tego pierwiastka w profilu glebowym w warunkach monokultury Ŝyta. Materiał i metody Badania prowadzone były w oparciu o wieloletnie doświadczenie nawozowe usytuowane na glebie płowej w Wydziałowej Stacji Doświadczalnej Wydziału Rolnictwa i Biologii SGGW w Skierniewicach. W warstwie ornej badanej gleby występuje piasek gliniasty, a na głębokości poniŝej 50 cm zalega glina lekka. Gleba zawiera w poszczególnych poziomach genetycznych następujące ilości części spławialnych: Ap (0-25 cm) - 17%, Eet (26-45 cm) - 12%, Bt (46-70 cm) - 25%. NaleŜy ona do klasy bonitacyjnej IVa. Do badań wykorzystano doświadczenie, w którym od roku 1923 jest uprawiane Ŝyto w monokulturze. W doświadczeniu tym dawki nawozów mineralnych wynoszą: 26 kg P ha -1 (superfosfat potrójny), 90 kg N ha -1 (saletra amonowa), 91 kg
300 B. Rutkowska, W. Szulc, W. Stępień K ha -1 (wysokoprocentowa sól potasowa) oraz obornik w dawce 20 t ha -1 co rok. Próbki glebowe pobrano po 85 latach prowadzenia doświadczenia z trzech poziomów genetycznych (Ap, Eet, Bt) i oznaczono w nich zawartość fosforu aktywnego, przyswajalnego i całkowitego. Fosfor aktywny oznaczano metodą ICP w roztworze glebowym pozyskiwanym metodą podciśnieniową, fosfor przyswajalny - metodą Egnera-Riehma, a fosfor całkowity - po ekstrakcji w wodzie królewskiej. Wyniki i dyskusja Uzyskane wyniki wskazują, Ŝe największą zawartość badanych form fosforu (aktywny, przyswajalny i całkowity) otrzymano w glebie z obiektu, na którym stosowano łącznie obornik i pełne nawoŝenie mineralne (tab. 1). Podobne wyniki uzyskali MOSKAL i in. [1999], którzy po 20 latach prowadzenia doświadczeń największe nagromadzenie się fosforu ogółem odnotowali na obiektach nawoŝonych obornikiem. Autorzy ci stwierdzili, Ŝe na obiektach nienawoŝonych fosforem jego ubytek był zbliŝony do przyrostu fosforu na obiektach nawoŝonych tym pierwiastkiem i wynosił około 14 kg P ha -1. Tabela 1; Table 1 Wpływ nawoŝenia na zawartość róŝnych form fosforu w glebie Influence of fertilization on content of different forms of phosphorus in soil Kombinacja nawozowa Fertolization treatment Poziom genetyczny Soil layer aktywny; active Forma fosforu (mg P kg -1 ) Form of phosphorus (mg P kg -1 ) przyswajalny available całkowity; total Obornik; FYM Ap 2,03 64,52 238,00 Obornik + CaNPK FYM + CaNPK Bt 0,31 23,47 146,50 Eet 0,14 41,07 187,59 Ap 3,16 81,43 265,50 Bt 0,22 34,51 132,67 Eet 0,16 32,78 141,83 CaNPK Ap 1,41 63,83 201,34 Bt 0,86 19,67 100,67 Eet 0,19 21,23 192,16 CaNK Ap 1,40 40,89 155,67 Bt 0,24 27,08 82,34 Eet 0,10 13,97 41,17 Najmniejszą zawartość wszystkich form fosforu stwierdzono w glebie z obiektu, na którym nie stosowano fosforu (CaNK). Przy stosowaniu samego obornika, w dawce 20 t ha -1 co rok, zawartość wszystkich badanych form fosforu w profilu glebowym była większa niŝ przy pełnym nawoŝeniu mineralnym (CaNPK), (tab. 1). Analizując zawartość przyswajalnych form fosforu w glebie stwierdzono, Ŝe wysoką zasobnością w badany pierwiastek charakteryzowała się gleba z obiektu
WPŁYW NAWOśENIA W WARUNKACH UPRAWY śyta... 301 o pełnym nawoŝeniu mineralnym stosowanym łącznie z obornikiem (CaNPK + obornik). Na obiekcie, gdzie nie stosowano nawoŝenia fosforem, gleba pozostawała w niskiej klasie zasobności w ten pierwiastek. Na pozostałych obiektach nawozowych stwierdzono średnią zasobność gleby w fosfor (tab. 1). Wyniki badań prowadzonych w warunkach trwałych doświadczeń nawozowych wykazują, Ŝe wieloletnie nawoŝenie fosforem oraz stosowanie obornika przyczynia się do wzrostu zasobności gleby w przyswajalne formy tego składnika. Natomiast w glebie z obiektów, na których przez wiele lat nie stosuje się nawoŝenia mineralnego i organicznego zawartość fosforu przyswajalnego utrzymuje się na niskim i nie zmieniającym się przez okres wielu lat poziomie [HECKRATH i in. 1995; MERCIK i in. 1998; SZULC 1998]. Największe ilości fosforu aktywnego stwierdzono w glebie z obiektów nawo- Ŝonych obornikiem. Ilości te w warstwie ornej gleby zawierały się w granicach od 6,0 kg P ha -1, przy wyłącznym nawoŝeniu obornikiem, do 9,5 kg P ha -1 w warunkach nawoŝenia mineralnego stosowanego łącznie z obornikiem (tab. 1). Na obiektach z wyłącznym nawoŝeniem mineralnym zawartość form aktywnych fosforu kształtowała się na poziomie około 4,2 kg P ha -1. RUTKOWSKA i in. [2002] analizując wpływ czynników glebowych i nawozowych na stęŝenie fosforu w roztworze glebowym duŝej populacji gleb pochodzących z obszaru Polski stwierdzili istotny wpływ stosowania obornika na wzrost stęŝenia fosforanów w roztworze glebowym. Zazwyczaj wraz z głębokością w profilu glebowym obserwowano zmniejszanie się ilości poszczególnych form fosforu (tab. 1). Fosfor wprowadzony w postaci nawozów mineralnych nagromadza się głównie w warstwie, do której został wprowadzony i w zasadzie bardzo słabo przemieszcza się w głąb profilu glebowego [HECKRATH i in. 1995; MOSKAL i in. 1999; TUJAKA 2002]. Badania CHOJNICKIEGO i CZARNOWSKIEJ [1993], KANIUCZAK i in. [1999] oraz KOPERA [1994] potwierdzają kumulowanie się większych ilości przyswajalnych form fosforu w warstwie 0-25 cm gleb intensywnie uŝytkowanych rolniczo. Analizując procentowy udział aktywnych i przyswajalnych form fosforu w glebie stwierdzono, Ŝe ilość fosforu aktywnego w stosunku do ilości fosforu ogólnego stanowi, w zaleŝności od nawoŝenia i poziomu genetycznego, od 0,05 do 1,19%. W praktyce o zaopatrzeniu roślin w fosfor decyduje stęŝenie tego pierwiastka w roztworze glebowym. Zbyt niskie stęŝenie fosforu w roztworze glebowym gleb Polski jest czynnikiem ograniczającym jego mobilność. Wzrost stęŝenia fosforu w roztworze glebowym osiągnąć moŝna przede wszystkim na drodze zwiększania zawartości przyswajalnych form tego składnika w glebie [ŁABĘTOWICZ 2000]. Ilość fosforu przyswajalnego w warstwie ornej gleby, w stosunku do całkowitej zawartości tego składnika, zawiera się w granicach od 26,27% w obiektach, w których nie stosowano nawoŝenia tym składnikiem i obornika do 31,67% w warunkach pełnego nawoŝenia mineralnego stosowanego łącznie z obornikiem (tab. 2). RównieŜ SZULC [1998] w badaniach prowadzonych w warunkach trwałego doświadczenia nawozowego stwierdził, Ŝe udział fosforu przyswajalnego w stosunku do ogólnego pozostaje szerszy, przy łącznym nawoŝeniu mineralnym i obornikiem, w porównaniu z wyłącznym nawoŝeniem mineralnym. Tabela 2; Table 2 Procentowy udział frakcji aktywnej (P akt.) i przyswajalnej (P prz.) do zawartości całkowitej (P całk.) fosforu w glebie oraz udział frakcji aktywnej (P akt.) w stosunku do frakcji przyswajalnej (P prz.) fosforu w glebie w zaleŝności od nawoŝenia i poziomu genetycznego The percentage share of active phosphorus (P act.) and available phosphorus (P avail.) in relation to total phosphorus (P tot.) and the share of active phosphorus (P act.) in relation to available phosphorus (P avail.) in soil depending on fertilization and soil layer
302 B. Rutkowska, W. Szulc, W. Stępień Kombinacja nawozowa Fertilization treatment Poziom genetyczny Soil layer P akt./p całk. P act./p tot. P prz./p całk. P avail./ Ptot. P akt./p prz. P act./p avail. Obornik; FYM Ap 0,85 27,11 3,15 Bt 0,21 16,02 1,32 Eet 0,07 21,89 0,34 Obornik + CaNPK FYM + CaNPK Ap 1,19 31,67 3,88 Bt 0,17 26,01 0,64 Eet 0,11 23,11 0,49 CaNPK Ap 0,91 30,70 2,19 Bt 1,04 19,54 1,22 Eet 0,46 11,05 0,47 CaNK Ap 0,70 26,27 3,45 Bt 0,24 32,89 3,18 Eet 0,05 33,93 1,36 Wnioski 1. Po 85 latach prowadzenia doświadczenia zawartość badanych form fosforu w glebie ulega zmianom pod wpływem stosowanego w doświadczeniu nawoŝenia i poziomu genetycznego. 2. Najmniejszą zawartość fosforu aktywnego, przyswajalnego i całkowitego stwierdzono w glebie z obiektu, na którym nie stosowano nawoŝenia tym pierwiastkiem. 3. NawoŜenie organiczne przyczynia się do wzrostu zawartości badanych frakcji fosforu w glebie. W największym stopniu wpływa na zwiększenie w glebie zawartości fosforu aktywnego, w mniejszym przyswajalnego, a w najmniejszym fosforu całkowitego. 4. Wieloletnie nawoŝenie fosforem, w dawkach przekraczających potrzeby pokarmowe roślin, powoduje wzrost ilości fosforu ogólnego głównie w warstwie ornej gleby, co wskazuje na nieznaczne przemieszczanie tego pierwiastka do głębszych warstw profilu glebowego i wód gruntowych. 5. Zawartość wszystkich badanych form fosforu w glebie jest największa w warstwie ornej gleby i zazwyczaj ulega zmniejszeniu wraz z głębokością w profilu glebowym. Literatura CHOJNICKI J., CZARNOWSKA K. 1993. Zmiany zawartości fosforu ogółem i rozpuszczalnego oraz Zn, Cu, Pb i Cd w glebach intensywnie uŝytkowanych rolniczo. Rocz. Glebozn. XLIV: 99-111. FOTYMA M. 2002. ZrównowaŜona gospodarka fosforem w rolnictwie polskim. Nawozy i NawoŜenie 4: 160-172. GORLACH E., MAZUR T. 2001. Chemia Rolna. Wyd. PWN Warszawa: 346 ss. HECKRATH G., BROOKES P.C., POULTON P.R., GOULDING K.W.T. 1995. Phosphorus leaching
WPŁYW NAWOśENIA W WARUNKACH UPRAWY śyta... 303 from soils containing different phosphorus concentration in the Broadbalk experiment. J. Environ. Qual. 24: 904-910. KANIUCZAK J., GĄSIOR J., WOŹNIAK L. 1999. Wpływ wieloletniego nawoŝenia mineralnego i wapnowania na zawartość przyswajalnego fosforu w glebie lessowej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 465: 251-260. KOPER J. 1994. Zawartość fosforu przyswajalnego, ogółem i organicznego oraz aktywność fosfatazy w glebie nawoŝonej obornikiem i gnojowicą z róŝnym zmianowaniem upraw. Prace Naukowe AE we Wrocławiu 677: 32-41. ŁABĘTOWICZ 2000. Współczesne poglądy na Ŝyzność i metody testowania gleb. Nawozy i NawoŜenie 3: 106-130. MERCIK S., MOSKAL S., STĘPIEŃ W., TUREMKA E. 1998. Losy fosforu z superfosfatu i z obornika w zaleŝności od zmianowania w wieloletnich doświadczeniach nawozowych. Prace Nauk. Akad. Ekon. We Wrocławiu 792: 298-307. MOSKAL S., MERCIK S., TUREMKA E., STĘPIEŃ W. 1999. Bilans fosforu nawozowego w wieloletnich doświadczeniach polowych w Skierniewicach. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 465: 61-69. RUTKOWSKA B., ŁABĘTOWICZ J., SZULC W. 2002. StęŜenie fosforu w roztworze glebowym w zróŝnicowanych warunkach glebowych i nawozowych. Nawozy i NawoŜenie 4: 275-284. SIMARD R.R, BEAUCHEMIN S., HAYGARTH P.M. 2000. Potential for preferential pathways of phosphorus transport. J. Environ. Qual. 29: 97-105. SZULC W. 1998. Wpływ współdziałania nawoŝenia obornikiem i nawozami mineralnymi na zawartość fosforu w roślinach i w glebie w trwałym statycznym doświadczeniu na glebie lekkiej. Prace Nauk. Akad. Ekon. We Wrocławiu 792: 268-275. TUJAKA A. 2002. Wpływ nawoŝenia na zawartość i rozkład frakcji fosforu w profilu glebowym. Nawozy i NawoŜenie 4: 238-246. Słowa kluczowe: fosfor aktywny, fosfor przyswajalny, fosfor całkowity, gleba, nawoŝenie Streszczenie W warunkach wieloletniego doświadczenia polowego badano wpływ nawoŝenia na zawartość fosforu całkowitego, przyswajalnego i aktywnego w profilu glebowym. Największą zawartość wszystkich badanych form fosforu stwierdzono w glebie z obiektów nawoŝonych nawozami mineralnymi i obornikiem, a najmniejszą w glebie z obiektu, w którym nie stosowano nawoŝenia fosforem. Wieloletnie nawoŝenie fosforem, w dawkach przekraczających potrzeby pokarmowe roślin, powodowało wzrost ilości fosforu ogólnego głównie w warstwie ornej gleby, co wskazuje na nieznaczne przemieszczanie się tego pierwiastka do głębszych warstw profilu glebowego i wód gruntowych. Największą zawartość wszystkich badanych form fosforu stwierdzono w warstwie ornej i zazwyczaj ulegała ona zmniejszeniu wraz z głębokością w profilu glebowym. Ilość fosforu aktywnego, w stosunku do całkowitej zawartości fosforu w warstwie ornej gleby, była niewielka i w glebie z obiektu o pełnym nawoŝeniu mineralnym, stosowanym łącznie z obornikiem, stanowiła około 1,2%. Natomiast zawartość fosforu przyswajalnego w warstwie ornej gleby stanowiła około 30%, w stosunku do zawartości całkowitej.
304 B. Rutkowska, W. Szulc, W. Stępień EFFECTS OF FERTILIZING OF RYE MONOCULTURE ON THE CONTENT OF DIFFERENT FORMS OF PHOSPHORUS IN SOIL Beata Rutkowska, Wiesław Szulc, Wojciech Stępień... Department of Soil Environmental Science, Division of Agricultural Chemistry, University of Life Science, Warszawa Key words: active phosphorus, available phosphorus, total phosphorus, soil, fertilization Summary The influence of fertilization on the content of active, available and total phosphorus forms in the soil profile was investigated under the condition of a long-term fertilization experiment. The highest content of all investigated forms of phosphorus was observed under the condition of mineral fertilization with farmyard manure application. The lowest content of phosphorus was recorder in the control object (without P and FYM application). In the treatments with high doses of phosphorus application the rise of total phosphorus in arable soil layer was observed. The highest content of all investigated forms of phosphorus in arable soil layer was recorded. The content of those forms decreased in deeper soil layers. The content of active form of phosphorus in relation to total P was very low. In the treatments with NPK and FYM application the active P in relation to total P was 1.2% on the average. The content of available phosphorus in relation to total phosphorus content in the arable soil layer averaged about 30%. Dr hab. Beata Rutkowska Katedra Nauk o Środowisku Glebowym Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego ul. Nowoursynowska 159 02-776 WARSZAWA e-mail: beata_rutkowska@sggw.pl