ZAWARTOŚĆ ZWIĄZKÓW PRÓCHNICZNYCH W GLEBACH NAWOŻONYCH PREPARATEM EM

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T O M L X N R 1 W A R S Z A W A 2 0 0 9 : 9 7-1 0 1 WOJCIECH TOLOCZKO, ANNA TRAWCZYŃSKA. ARKADIUSZ NIEWIADOMSKI ZAWARTOŚĆ ZWIĄZKÓW PRÓCHNICZNYCH W GLEBACH NAWOŻONYCH PREPARATEM EM CONTENT OF ORGANIC COMPOUNDS IN SOILS FERTILIZED WITH EM PREPARATION Zakład Gleboznawstwa i Geoekologii, Katedra Geografii Fizycznej, Uniwersytet Łódzki Abstract: After the application o f E ffective M icroorganism s (EM ) preparation on arable light soil content and fractional com position o f organic matter were researched. Significant diversity o f particular organic matter fractions w as ascertained in dependence on experim ental variant. A fter a year from fertilization the differences between the organic matter content in soils were proved. Slight increase in hardly soluble hum us fractions on field with EM fertilization w as detected. Subsequent studies with higher EM am ounts were planned. Słowa kluczowe: efektyw ne m ikroorganizm y EM. skład frakcyjny próchnicy. Keywords: effective m icroorganism s EM. fractional com position o f humus. WSTĘP Dbałość o żyzność gleby, prawidłowy rozwój roślin i jakość plonów to jedne z najważniejszych zadań rolnictwa. Potencjalne możliwości produkcji roślinnej determinuje zawartość materii organicznej, a jej podstawowym źródłem w glebie są resztki roślin i nawozy organiczne. Obumarłe szczątki po mechanicznym rozdrobnieniu są włączane do masy glebowej przez mikroorganizmy. Na tym etapie następuje enzymatyczny rozkład związków organicznych. W dynamicznych przemianach jakościowych i ilościowych, pod wpływem różnych grup bakterii związki organiczne ulegająmineralizacji i humifikacji [Dziadowiec 1993; Gonet 1993; Gonet. M arkiewicz 2007; Schnitzer. Khan 1978: Trojanowski 1973]. Wielu badaczy zwraca uwagę na aspekt nawożenia służący zachowaniu, a nawet możliwościom zwiększania ilości substancji organicznej w glebie [Gonet, Wegner 1990; Łoginow', Andrzejewski, Janowiak 1991; Puła. Łabza 2004], Celem podjętych badań było określenie wpływu stosowania organicznego preparatu pod nazwą Efektywne Mikroorganizmy (EM-A) w uprawie żyta na zawartość węgla organicznego oraz skład frakcyjny próchnicy w glebie lekkiej.

98 IV. Toioczko, A. Traw czy ńska, A. Niewiadomski MATERIAŁ I METODY Doświadczenia z zastosowaniem na gruncie ornym Efektywnych Mikroorganizmów (EM-A) [Miga 2003] prowadzono na powierzchni 1 ha gleb lekkich w gminie Wartkowice (powiat poddębicki). Badano gleby płowe zakwalifikowane do l Va i 1Vb klasy bonitacyjnej, będące od kilku lat wyłącznie pod uprawą żyta. W tym czasie na polu testowym i na polu kontrolnym nie stosowano żadnego nawożenia mineralnego, a jedynie szczątki pożniwne w postaci pociętej i przyoranej słomy. Miejsca pobierania próbek glebowych na polu testowym i polu kontrolnym były precyzyjnie zlokalizowane względem pobliskich drzew i okolicznych słupów'. Określono również współrzędne geograficzne przyszłych miejsc pobierania za pomocą GPS z dokładnością 1-2 metrów, aby po roku pobrać próbki z tych samych miejsc. Jesienią 2006 roku, po pobraniu próbek glebowych z pola kontrolnego (1 ha) i pola testowego (1 ha), na całej pow ierzchni pola testowego zastosowano EM-A w ilości 100 litrów na hektar i wysiano żyto (odmiana dankowskie złote). Wiosną2007 roku, ponownie zastosowano EM-A w ilości 100 drn^-ha-1 do opryskania wschodzącego żyta na polu testowym. Jesienią 2007 roku. przed kolejnym zasiewem żyta, ponownie pobrano próbki glebowe do analiz z obydwu pól. Preparat EM w celu namnożenia do EM-A pozyskano z Greenland Technologia EM w Janowcu n/wisłą. Greenland jest oficjalnym przedstawicielem Fundacji EM Research Organization (EMRO) z Japonii. Preparat namnożono i wysiano ściśle według wskazówek dystrybutora. W latach 2006 i 2007 badano po 10 powierzchniowych próbek glebowych (z głębokości 0-15 cm) na polu kontrolnym i polu testowym (10 bez oraz 10 po zastosowaniu preparatu EM-A) i oznaczono w nich m.in. zawartość węgla organicznego (Corg) metodą Tiurina w OSChR w Łodzi oraz skład frakcyjny próchnicy glebowej (CKHi C ) zmodyfikowaną metodą Boraty ńskiego i Wilka [1963] na Wydziale Rolniczym UTP w Bydgoszczy. Kw-asy huminowe i fulwowe ekstrahowano z materiałów organicznych roztworem 0,1 mol-dm 3 pirofosforanu sodowego (Na P^O ) oraz 0,1 mol-dm"3 NaOI l. W uzyskanych ekstraktach oraz w pozostałości po ekstrakcji oznaczono węgiel organiczny na analizatorze TOC. Na podstawie zawartości Corg i gęstości właściwej gleby (1,75-1,79 Mg-m 3) wyliczono przybliżone zasoby substancji organicznej w' warstwie ornej gleby (0-25 cm). Wyniki opracowano statystycznie. WYNIKI I DUSKUSJA Próbki glebowe z obydwu pól miały zbliżony skład granulometryczny - na obydwu zmienność zachodziła w obrębie podgrup granulometrycznych piasków gliniastych lekkich i piasków gliniastych mocnych. Jesienią 2006 roku zawartość Corg wahała się: na polu kontrolnym od 6,0 do 11,3 g-kg"'1, przy średniej 8.16 g-kg \ a na polu testowym przed zastosowaniem oprysków' z EM-A od 7.3 do 10,6 g-kg \ przy średniej 8,65 g-kg"'1(tab. 1). Po roku, zawartość w^ęgla organicznego na polu kontrolnym praktycznie nie uległa zmianie i wahała się od 6,6 do 9,6 g-kg"1. przy średniej 7,79 g-kg'"'1. Stwierdzono natomiast wyraźny spadek zawartości Corg na polu testowy m z EM, którego zawartość wahała się od 5,6 do 11.3 g-kg"'1. przy średniej 7,00 g-kg 1. Mediana wartości Corg wy nosiła na polu kontrolnym 7.8 g-kg 1w 2006 r. i 7.6 g-kg 1w 2007 r. Z kolei na polu testowym, mediana wyliczona ze zbioru oznaczonych wartości Corg w 2006 r. wyniosła 8,5 g-kg "1. W roku następnym, czyli po dwukrotnym zastosowaniu EM, spadła do 6,7 g-kg""1.

Zawartość związków próchnicznych w glebach nawożonych preparatem EM 99 TABELA 1. Corg, N og i C:N w roku 2006 i 2007 TABLE 1. Corg, N og i C:N in year 2006 and 2007 Liczba próbek i Cora N o o f samples gkg' N og [g-kg 11 CJ\T Conz [g k g '] 12006 2007 N o c [g-kg! C:N Pole kontrolne - Control field 10 8.16 1(6.0-11,3) 0,69 1(0,5-0,9) 11,9 (10,7-14,2) 7,79 (6,6-9.6) 0,70 (0,59-0,78) ll,l (8.8-12,8) Pole testowe z preparatem EM - 'Iest field with EM preparation 10 8.65 1(7.3-10.6) 0,69 (0,5-0,8) 12,7 (9,7-14,6) 7.00 (5,6-11.3) 0,066 (0.58-0,76) 10.7 (8.0-19.2) Po 1 roku od zastosowania preparatu nie stwierdzono znacznych zmian w zawartości węgla organicznego na polu kontrolnym. Ilość Corg obniżyła się o 0, 3 7 g-kg"1, czyli o 4, 5 %. Mogło tak się stać z uwagi na to, że poza pozostawionymi na polu resztkami pożniwnymi i pociętą słom ą nie stosowano kompostów, nawozów organicznych i poplonów. Na polu testowym po dwukrotnym zastosowaniu E M - A zawartość Corg obniżyła się aż o 1, 6 5 g-kg"1 (o 1 9. 1 % ). Uznano zatem, że za obniżenie zawartości węgla organicznego na polu testowym odpowiedzialne są efektywne mikroorganizmy E M. Na polu testowym, podobnie jak na polu kontrolnym, nie stosowano nawożenia organicznego. Wynika z tego, że przy polowym stosowaniu E M - A wymagane jest obfite nawożenie organiczne celem uniknięcia opisanego skutku. Zaniechanie stosowania kompostów, czy nawet obornika, na przestrzeni 1-2 i więcej lat może prowadzić do pogorszenia właściwości i zmniejszenia ilości węgla organicznego w glebie. Obliczono, iż zastosowanie oprysko- wania pola w ilości 2 x 1 0 0 litrów E M - A na hektar po pierwszym roku spowodowało zmniejszenie Corg w poziomie próchnicznym o 7, 4 tony. Równocześnie na polu kontrolnym ilość węgla organicznego w poziomie próchnicznym zmniejszyła się jedynie o 1,6 tony. Różnica - 5, 8 tony to najprawdopodobniej efekt metabolizmu efektywnych mikroorganizmów. Nie stwierdzono wpływu E M - A na wy sokość plonów żyta na badanym polu. Zebrane plony z obydwu pól: kontrolnego i testowego były bardzo zbliżone i wyniosły po ok. 3 2 q-ha j. W ramach badań nad wpływem preparatu EM na jakość gleby i plonów prowadzono również obserwacje organoleptyczne. Na małym poletku warzywnym stwierdzono, że zastosowanie do gleby 2-3 -krotnie większych ilości EM niż na polu testowym, już po ok. 3 miesiącach zdecydowanie poprawiło strukturę gleby. Wytworzyły się bowiem w wierzchniej warstwie charakterystyczne gruzełki. Jednak w następnym okresie wegetacyjnym po ponownym zastosowaniu EM zaobserwowano pogorszenie się strukturalnych właściwości gleby. Stwierdzono także, iż plony były- mniejsze i gorszej jakości. Przedstawione obserwacje jeszcze nie zostały udokumentowane analitycznie i wymagają szerszych badań. Na badanych polach oznaczono ilości kwasów humusowych i kwasów fulwowych. Próbki do frakcjonowania połączono wg klucza (z 10 uczyniono 5 próbek) i tak analizie poddano po 5 uśrednionych próbek glebowych z każdego pola. W próbkach z 2007 roku zawartość węgla organicznego (tab. 2) w poziomach próchnicznych wynosiła: na polu kontrolnym 0,71% i wahała się między 0,62 i 0,81%, zaś na polu testow ym 0,65% (0,57-0,7 3% ). W badanych glebach stw ierdzono

100 W. To]oczko, A. Trawczyńska. A. N iewiadomski TABELA 2. Frakcje próchnicy i ich zawartość w % węgla organicznego w próbkach pobranych jesienią 2007 r. TABLE 2. Humus fractions and their content in % o f organie carbon for samples collected in foil 2007 Gorg Org. C r /<>i c : bitumin wvlicz. niehydr. N on- hydr. C i c i bitum, c ale ul. i i Pole kontrolne - Control field 0.71 100.00 0.17 23.30 C wydzielony w ekstrakcji przez - C separated in extraction with c : 0.1 M N a4p 07 0.1 M NaOH C w ; Kwasy wy- humin. ciągli i Humic C o f j extract jcui 0.25 10.12 35,75 16.87 Pole testowe z preparatem EM - - Kwasy ful wo we Eulvic C k k 0.10 13.97 Stosunek ; C w Ratio wy- C k i i / C k i 1ciągu C o f i extract 1.37 0,15 120.68 Test field with EM preparation Kwasv humin. Humic c K 0.08 11.13 Kwasy fiilwowe Fulvic C k k 0.07 9.38 Stosunek Ratio ^ K i i ^ k r 1.26 0.15 20.56 0.65 0.12 0.21 0.11 0.08 1,33 0.13 0.08 0.05 1*51 0,18 100.00 ; 18,31 32.95 j 16.31 12.89 ; 20,74 12,52 8.31............ J 27.69 stosunkowo wysoką zawartość bituminów. Do grupy połączeń ekstrahowanych z gleby za pomocą mieszaniny benzenu i etanolu zalicza się żywice oraz woski i określa się je zbiorową nazwą bituminów. Można przypuszczać, że w czasie ekstrakcji przeszła do nich część ruchomych połączeń próchnicznych. Pogląd taki wyraża Laskowski [1973]. Prusinkiewicz [1961] twierdzi, że duża zawartość bituminów związana jest z małą aktywnością biologiczną gleby. Biorąc pod uwagę, iż preparat EM mial za zadanie biologicznie uaktywnić glebę, będąc mikrobiologiczną..szczepionką*, zauw ażono spadek (z 23,30% do 18,31 %) ich zawartości na polu nawożonym efektywnymi mikroorganizmami w porównaniu z polem nienawożonym EM (tab. 2). Wśród frakcji próchnicy w obydwu grupach przeważają kwasy huminowe, co znalazło odbicie w wartościach stosunku CRH/CKF, które są wyższe od jedności. Wyższa zawartość kwasów huminowych w oznaczonych frakcjach wskazuje na względną trwałość i stabilność połączeń próchnicznych badanych gleb. Część związków próchnicznych cechuje także mobilność. Dotyczy to zwłaszcza połączeń wydzielanych roztworem OJ M Na P?0,, stanowiących stosunkowo największą część humusu glebowego w badanych glebach. Różnice składu frakcyjnego związków próchnicznych w glebie na polach nienawożonych i nawożonych EM są jednak nieznaczne. Trudno przez to ocenić, czy po roku od zastosowania nawożenie mikrobiologiczne może wpłynąć na zmianę składu frakcyjnego związków próchnicznych w glebie. Być może uda się zaobserwować zmiany po dłuższym okresie od zastosow ania nawożenia organicznego. Znacząco zmieniła się za to ilość pozostałości poekstrakcyjnej. Udział węgla niehydro- 1i żującego na polu nienawożonym (kontrolnym) wyniósł ok. 20.56% C ogólnego, zaś na polu testowym, nawożonym EM-A był większy i wynosił 27,69% C ogólnego. Wykorzystanie części bituminów przez mikoorganizmy jako pokarmu mogło wywołać zaobserwowany spadek ich ilości. Pozostałości pometaboliczne. wydalone przez mikroorganizmy, zasiliły' prawdopodobnie pulę węgla niehydrolizującego. Ze względu na brak badań innych autorów- utrudniona jest pełna interpretacja uzyskanych wyników. Celem potwierdzenia uzyskanych rezultatów prowadzone są dalsze badania.

Zawartość związków próchnicznych w glebach nawożonych preparatem EM 101 WNIOSKI 1. Po dwukrotnym zastosowaniu EM-A wyniki analiz tych samych gleb wykazały zmniejszenie zawartości Corg z 8,65 g*kg_1 w 2006 r. do średnio 7,00 g-kg"1 jesienią 2007 r. 2. Nie stwierdzono istotnych zmian ilościowych i jakościowych składu frakcyjnego próchnicy w glebie z pól nienawożonych i nawożonych EM-A. Zauważono jedynie zmiany zawartości bituminów (w ok. 5%) i pozostałości poekstrakcyjnej w stosunku do ilości węgla ogółem. Zmiany te są prawdopodobnie wynikiem wykorzystania przez mikroorganizmy części bituminów jako pokarmu. Natomiast resztki pometaboliczne zasiliły pulę węgla niehydro li żującego. 3. Stosowanie efektywnych mikroorganizmów powinno być połączone ze stosowaniem nawozów organicznych i siewem poplonów, aby nie zachodziło obniżenie zawartości Corg w glebie. LITERATURA BORATYŃSKI K.?WILK K. 1963: Nowa metoda analizy frakcjonowania związków próchnicznych w glebach mineralnych. Zesz. Probl. Post. Nauk Robi. 40a: 157-169. DZI ADO WIEC H. 1993: Ekologiczna rola próchnicy glebowej. Zesz. Probl. Post. NaukRoln. 411:269-282. GONET S.S. 1993: Struktura substancji humusowych. Zesz. Prob. Post. NaukRoln. 411: 189-194. GONET S.S.. WEGNER K. 1990: Wpływ nawożenia na próchnicę gleb. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu 196:127-135. GONET S.S.. MARKIEWICZ M. [red.] 2007: Rola materii organicznej w środowisku. PTSIL Wrocław: 152 ss. HIGA T. 2003: Rewolucja w ochronie naszej planet}. Wyd. Fundacja..Rozwój SGGWT. Warszawa: 152 ss. LASKOWSKI S. 1973: Skład frakcyjny połączeń próchnicznych niektórych kategorii gleb górskich Sudetów. Rocz. Glebozn. 24 (1): 57-101. LASKOWSKI S.. SZOZDA B. 1985: Niektóre właściwości chemiczne mad odrzańskich rejonu Przychowej. Rocz. G lebozn. 36 (3): 27-40. LOGINOW W.. ANDRZEJEWSKI J.. JANOWI AK J. 1991: Rola nawożenia organicznego w utrzymaniu zasobów materii organicznej w glebie. Rocz. Glebozn. 42 (3/4): 19-25. PRUSINKIEWICZ Z. 1961: Niektóre wyniki badań nad próchnicą gleb leśnych. Rocz. Glebozn. 10:66-69. PUL,A J.. ŁABZAT. 2004: Wpływ nawożenia organicznego na zawartość i skład frakcyjny związków próchnicznych gleb}' lekkiej. Annales U M CSsectio E 59 (4): 1513-1519. SCHNITZER M.. KHAN S.U. 1978: Soil organie matter. Elsevier. Sci. Pub. Comp.. New York: 319 ss. TROJANOWSKI J. 1973: Przemiany substancji organicznych w glebie. PWRiL. Warszawa: 330 ss. W T oloczko 9 0-1 3 9 Ł ódź, ul. N a ru to w ic za 88, e -m a il: g le b o z n ą^uni. lo d z.p l