ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LIX NR 1 WARSZAWA 2008: 209-214 HELENA SZTUDER, STANISŁAW STRĄCZYŃSKI W PŁYW TECHNIK APLIKACJI NAW OZÓW N A ZAWARTOŚĆ M INERALNYCH ZW IĄZKÓW AZOTU W GLEBIE EFFECT OF FERTILIZER APPLICATION TECHNIQUES ON MINERAL NITROGEN CONTENT IN SOIL Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - PIB w Puławach Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocławiu A bstract: The objective o f the study was comparison and estim ation o f the content o f mineral nitrogen in soil under the conditions o f pre-sow ing and top-dressing fertilization. The study was conducted on the basis o f a strict field experim ent with m aize cultivation for seeds. The techniques o f mineral fertilizer application caused notable variation in the content o f m ineral nitrogen in soil. The low est content was observed in the variant including fertilization with the water solution o f urea, while the application of the solid form o f N -fertilizers caused a significantly higher content in the soil. The surface horizon o f the soil (0-30 cm) was characterized by considerably higher content o f mineral nitrogen in relation to the deeper layers (30-60 cm and 60-90 cm). The dom inant form o f mineral nitrogen in the soil was nitrate nitrogen. Słowa kluczow e: nawozy, azot mineralny, gleba, kukurydza. Key w ords: fertilizers, m ineral nitrogen, soil, maize. WSTĘP Azot w glebach występuje głównie w związkach organicznych, a tylko niewielką jego część dostępną dla roślin stanowią formy mineralne. Azot jest jednym z podstawowych składników pokarmowych roślin i jednocześnie najbardziej ruchliwym makroelementem. O jego przyswajalności dla roślin decydują w znacznym stopniu warunki klimatyczne i glebowe. W okresie wegetacji występuje duża dynamika przemian związków azotu, co może być wykorzystane zarówno w doradztwie nawozowym jako wskaźnik potrzeb nawozowych roślin, jak i do kontroli stanu środowiska przyrodniczego [Fotyma 1996; Fotyma i in. 2002b]. Nawożenie azotem w rolnictwie zrównoważonym powinno uwzględniać nie tylko cele produkcyjne i ekonomiczne, ale także i ekologiczne. Zwraca się w nim dużą uwagę na opracowanie bezpiecznych dla środowiska technik aplikacji nawozów. Od kilku lat coraz powszechniej wykorzystuje się nawozy w postaci płynnej. Stosowanie azotu w formie płynnej w znacznym stopniu zwiększa jego pobieranie i wykorzystanie przez rośfiny [Sztuder, Świerczewska 2006], a tym samym ogranicza przemieszczanie się go poza układ gleba-roślina.
210 H. Sztuder, S. Strączyński Celem badań było porównanie i ocena zawartości azotu mineralnego w glebie w warunkach przedsiewnego i pogłównego stosowania nawozów. MATERIAŁY I METODYKA Badania prowadzono w ścisłym doświadczeniu polowym zlokalizowanym na glebach kompleksu żytniego bardzo dobrego i żytniego dobrego w SD IUNG w Jelczu-Laskowicach w latach 1999-2002. Były to gleby płowe (Haplic Luvisols - WRB) o składzie granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego i mocnego na glinie lekkiej i średniej. Charakteryzowały się one odczynem kwaśnym i lekko kwaśnym (ph w KC1-5,0-6,0 ), średnią zawartością fosforu (40-70 mg P kg-1) i magnezu (50-70 mg Mg kg-1) oraz średnią i wysoką zawartością potasu (120-200 mg К kg-1). Doświadczenia przeprowadzono metodą losowanych bloków, jako dwuczynnikowe z obiektem kontrolnym, w czterech powtórzeniach. Rośliną doświadczalną była kukurydza (odmiana Anju 235) uprawiana na ziarno. Schemat doświadczenia obejmował techniki stosowania nawozów przedsiewnych typu NPKMg (nawozy proste i wieloskładnikowe w formie stałej, nawozy wieloskładnikowe w formie zawiesiny) i pogłównych azotowych (azot w formie stałej - saletra amonowa, azot w formie płynnej : roztwór saletrzano-mocznikowy - RSM, wodny roztwór mocznika); kontrola - bez nawożenia. Dawki składników pokarmowych były zbilansowane (suma NPK wynosiła 300 kg ha-1, w tym azotu 100, z czego 30 kg ha-1 przedsiewnie). Próbki gleb do analiz chemicznych pobierano do głębokości 90 cm z podziałem na warstwy co 30 cm, jesienią po zbiorze roślin. Zawartość azotanów (N-NO ) i amonu (N-NH ) oznaczono w świeżym materiale glebowym, zgodnie z PN-R-04028, a wyniki wyrażono w kg N ha 1 (Nmj = N-NO^ + N-NH4). Wyniki badań przedstawiono jako średnie dla obiektów zawartości azotu mineralnego w glebie z 3 lat badań. WYNIKI I DYSKUSJA Zależnie od sposobu aplikacji nawozów mineralnych różniła się zawartość azotu mineralnego w glebie (N -N 03, N-NH4 - rys. 1, 3,4 i 5). Najwyższą zawartość mineralnych związków azotu (134 kg N. ha 1) stwierdzono w warstwie 0-90 cm gleby na obiekcie, RYSUNEK 1. Zawartość [kg ha-1] N mjn w glebie (warstwa 0-90 cm); I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - nawozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik FIGURE 1. Content [kg h a '1] of N mjn in soil (layer 0-90 cm); I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
Wpływ technik nawożenia na zawartość mineralnych związków azotu w glebie 211 80 i RYSUNEK 2. Udział [%] N -N 0 3 w Nmjn ; I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - nawozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik FIGURE 2. Content [%] of N -N 0 3 in N mjn ; I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea gdzie nawozy stosowano w formie stałej: przedsiewnie w nawozach prostych, pogłównie w formie saletry amonowej. Zawartość azotu w glebie w wariancie, gdzie azot stosowano w formie płynnej (przedsiewnie - zawiesina, pogłównie: RSM, roztwór mocznika), była wyraźnie niższa (110 i 91 kg Nmjn- ha-1), przy czym mniejszą zawartość Nmjn w glebie po zbiorze kukurydzy stwierdzono po zastosowaniu mocznika. Różnice te można tłumaczyć lepszym wykorzystaniem azotu przez rośliny w okresie wegetacji na obiektach, gdzie nawozy azotowe zarówno przedsiewnie, jak i pogłównie stosowano w formie płynnej, co potwierdzają wyniki badań uzyskane przez Sztuder [ 1996] i w badaniach IUNG [Raport końcowy 2002]. Z przeprowadzonych badań wynika, że przedsiewnie stosowane nawozy typu NPKMg (proste, wieloskładnikowe, zawiesinowe), niezależnie od formy nawozu stosowanego pogłównie, różnicowały także zawartość azotu mineralnego w glebie. I tak, na obiekcie z prostymi nawozami N+P+K+Mg zawartość azotu mineralnego była najwyższa i wynosiła średnio z 3 lat - 123, na obiekcie ze stałymi nawozami wieloskładnikowymi - 112, a na nawozach zawiesinowych była najniższa - 104 kg N mj ha 1. Wyniki te również korespondują z wynikami cytowanych wyżej badań autorów^awartość azotu mineralnego na obiekcie kontrolnym w tym czasie była niższa i wynosiła 79 kg N. ha-1 (rys. 1). RYSUNEK 3. Wpływ nawożenia pogłównego na zawartość [kg h a '1] N w glebie; к - kontrola, a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik FIGURE 3. The influence of top-dressing fertilizers on N content [kg ha"1] in soil ; к -- control, a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
212 H. Sztuder, S. Strączyński RYSUNEK 4. Wpływ nawożenia przedsiewnego na zawartość [kg ha"1] N w glebie; к - kontrola, a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik FIGURE 4. The influence of presowing fertilizers on N content [kg ha-1] in soil; к - control, a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea Zawartość azotu mineralnego w glebie zależała również od formy stosowanego pogłównie nawożenia azotowego, niezależnie od rodzaju stosowanego nawożenia przedsiewnego i na obiektach, gdzie stosowano opryski roztworem mocznika, była około 20% niższa niż w glebie obiektów, na których stosowano saletrę amonową (rys. 3). Średnia zawartość azotu mineralnego w glebie uzyskana w omawianych badaniach, niezależnie od wariantów nawozowych, wynosiła 113 kg Nmjn* ha-1 i mieściła się w zakresie zawartości azotu stwierdzonej w krajowych badaniach monitoringowych prowadzonych przez IUNG [Fotyma i in. 2002а]. Wielkość ta była znacznie niższa od zawartości przeciętnych uznanych za bezpieczne ze względu na środowisko podawanych przez Mullera [1990] dla warunków niemieckich. Zawartość azotu mineralnego w glebie w okresie jesieni wykazywała także zmienność w badanych warstwach gleby - wyższa zawartość Nmjn z reguły występowała w powierzchniowej warstwie (0-30 cm) i malała wraz z głębokością, co potwierdza wyniki badań innych autorów [Fotyma i in. 1998]. Zawartość azotu mineralnego w analizowanych poziomach wynosiła średnio: 42,4 (0-30 cm), 39,0 (30-60 cm) i 31,6 kg N. - ha"1(60-90 cm) - (rys. 3, 4). RYSUNEK 5. Zawartość N-NH4 [kg ha"1] w glebie; I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - nawozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik FIGURE 5. Content N-NH4 [kg ha-1] in soil; I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
Wpływ technik nawożenia na zawartość mineralnych związków azotu w glebie 213 RYSUNEK 6. Zawartość N -N 0 3 [kg ha_,]w glebie; I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - nawozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik FIGURE 6. Content N -N 03 [kg ha-1] in soil; I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea Zawartość poszczególnych form azotu mineralnego (N-NH4 i N-NO?) wykazała rozkład podobny do rozkładu ogólnej zawartości azotu mineralnego. Średnia zawartość N -N 03 wynosiła 69,7 kg N -N 03*ha-1 (rys. 6) i odpowiadała średniej klasie zawartości tej formy azotu w okresie jesieni wg Serwisu Agrotechnicznego IUNG. Natomiast forma nawozu stosowanego pogłównie różnicowała zawartość N -N 03 w glebie w ten sposób, że na obiektach z saletrą amonową i roztworem saletrzano-mocznikowym zawartość azotu odpowiadała średniej klasie zawartości (75,0), a na obiektach z mocznikiem - niskiej klasie zawartości (59,0 kg N -N 03- ha-1). Relacje te są ważne z uwagi na ocenę skutków środowiskowych nawożenia, gdyż zakres zawartości N -N 03 w glebie w klasie zawartości średniej może być uznany za bezpieczny ze względu na możliwe skażenie wód glebowogruntowych nadmiarem azotanów [Serwis Agrotechniczny IUNG]. Udział formy N-NO w zawartości azotu mineralnego w glebie był wyższy niż formy N-NH4 i wahał się w zależności od zastosowanej techniki aplikacji nawozów - od 52 do 67% (rys. 2). Opisane wyżej relacje pomiędzy udziałem poszczególnych form azotu są zgodne z badaniami innych autorów [Fotyma i in. 1998, 2002a], którzy stwierdzili, że w glebach Polski udział jonu azotanowego w azocie mineralnym jest stosunkowo duży i może wynosić nawet 75%. WNIOSKI 1. Techniki aplikacji nawozów mineralnych w uprawie kukurydzy wyraźnie różnicowały zawartość azotu mineralnego w glebie; najniższą zawartość azotu stwierdzono w glebie wariantu z nawozami płynnymi, a wyraźnie wyższe w glebie obiektów, gdzie stosowano nawozy azotowe w formie stałej. 2. Powierzchniowa warstwa gleby (0-30 cm) charakteryzowała się wyższą zawartością mineralnych związków azotu niż warstwy głębsze. 3. Zawartość azotu azotanowego stanowiła od 52 do 67% zawartości azotu mineralnego. 4. W warunkach prowadzonych doświadczeń zastosowane dawki i techniki aplikacji nawozów okazały się bezpieczne z punktu widzenia kryteriów ochrony środowiska glebowego, a stosowanie nawozów w formie płynnej (przedsiewnie w formie zawiesiny typu NPK + pogłównie w formie wodnego roztworu mocznika) było najkorzystniejsze.
214 H. Sztuder, S. Strączyński LITERATURA FOTYMA E. 1996: Zastosowanie metody N. do oceny środowiskowych skutków nawożenia. Zesz. Probl Nauk Roi. 440: 89-100. FOTYMA E., BOGUSZEWSKA M., PIETRUCH CZ. 1998: Zawartość azotu mineralnego w glebach Polski jako wskaźnik stanu środowiska rolniczego. Mat. Konf. Nauk. Dobre praktyki w produkcji rolniczej. IUNG Puławy, К (15/1), I: 61-70. FOTYMA E., FOTYMA M., PIETRUCH CZ. 2002a: Produkcyjne i środowiskowe skutki nawożenia. Pam. Pul. 130: 179-202. FOTYMA E., FOTYMA M., PIETRUCH CZ., BERGE H. 2002b: Źródła azotu mineralnego i efektywność ich wykorzystania w rolnictwie polskim. Nawozy i Nawożenie 1 (10): 30-49. MULLER S., GÖRLITZ H. 1990: Wykorzystanie metody Nmin w NRD. Fragmenta Agronomica 1: 23-35. PN-R-04028. Polska Norma. Analiza chemiczno-rolnicza gleby. Metoda pobierania próbek i oznaczanie zawartości jonów azotanowych i amonowych w glebach mineralnych. PKN 1997. RAPORT KOŃCOWY. 2002. Ocena różnych systemów uprawy roli i technik nawożenia w zmianowaniu. IUNG, Puławy. SERWIS AGROTECHNICZNY IUNG-PIB. www.iung.pulawy.pl SZTUDER H. 1996: Wyniki oceny nowych nawozów zawiesinowych typu NPK w badaniach rolniczych. Chemia dla rolnictwa. Wyd. Politechniki Wroc. 45: 289-295. SZTUDER H., ŚWIERCZEWSKA, M. 2006: Efficiency indicators and nutrient utilization in different methods of fertilizers application in winter rape cultivation. Chemistry for Agriculture 7: 355-359. Dr Helena Sztuder IUNG -PIB w Puławach Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocławiu uł. Orzechowa 61, 50-540 Wrocław e-maił: hsztuder@wp.pl