ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁ ODOWSKA LUBLIN POLONIA VOL. LXIV (3) SECTIO E 2009 Katedra Szczegółowej Uprawy Roślin, Akademia Podlaska 08-110 Siedlce, ul. Prusa 14, e-mail: Gugala@ap.siedlce.pl MAREK GUGAŁA, KRYSTYNA ZARZECKA, IWONA MYSTKOWSKA Pobranie wapnia i magnezu przez chwasty w łanie ziemniaka w warunkach zróżnicowanej agrotechniki Uptake of calcium and magnesium by weeds in a potato canopy under different cultivation practices Streszczenie. Pracę oparto na doświadczeniu polowym przeprowadzonym w latach 2002 2004 na glebie o składzie piasku gliniastego lekkiego. Porównywano dwa sposoby uprawy roli tradycyjny (orka odwrotka + orka przedzimowa + bronowanie + kultywatorowanie + bronowanie) i uproszczony (orka odwrotka + kultywatorowanie) oraz siedem sposobów pielęgnacji z udziałem herbicydów (Plateen 41,5 WG, Plateen 41,5 WG + Fusilade Forte 150 EC, Plateen 41,5 WG + Fusilade Forte 150 EC + Atpolan 80 EC, Barox 460 SL, Barox 460 SL + Fusilade Forte 150 EC, Barox 460 SL + Fusilade Forte 150 EC + Atpolan 80 EC, obiekt kontrolny). Zawartość wapnia i magnezu w suchej masie chwastów przed zbiorem bulw zależała istotnie od sposobów uprawy, sposobów pielęgnacji i warunków pogodowych. Pobranie tych makroelementów przez chwasty z powierzchni 1 hektara zależało od czynników doświadczenia, biomasy chwastów i ich składu chemicznego. Słowa kluczowe: chwasty, wapń, magnez, ziemniak WSTĘP W okresie wegetacji ziemniak jest narażony na działanie wielu czynników obniżających wielkość i jakość plonu. Aby zminimalizować straty, należy stworzyć roślinom uprawnym optymalne warunki rozwoju, wykorzystując różne technologie uprawy i środki ochrony roślin [Sawicka i Pszczółkowski 2003, Borówczak i in. 2007, Pawińska 2007]. Intensyfikacja produkcji roślinnej sprzyja wprowadzaniu uproszczeń w uprawie roli, a więc zmniejszaniu liczby zabiegów uprawowych, co z kolei prowadzi najczęściej do wzrostu zachwaszczenia [Ekeberg i Riley 1996, Kraska i Pałys 2002, Gugała i in.
42 M. Gugała, K. Zarzecka, I. Mystkowska 2007]. Chwasty są groźnym konkurentem rośliny uprawnej zwłaszcza w pobieraniu składników pokarmowych. Ogólna zawartość makroelementów w chwastach jest większa aniżeli w roślinach uprawnych [Parylak 1994, Stupnicka-Rodzynkiewicz i in. 1988]. Ponadto szczególne zagrożenie dla plantacji ziemniaka stwarzają gatunki dominujące, zwłaszcza komosa biała i chwastnica jednostronna [Trąba i Ziemińska 1999, Kraska i in. 2006]. Gruczek [2004] stwierdził, że zielona masa chwastnicy jednostronnej na plantacji ziemniaka wynosiła średnio 17,1 t ha -1, a plon zebranych bulw na takim obiekcie tylko 16,8 t ha -1, co obrazuje groźbę zachwaszczenia. Wyeliminować lub znacznie zredukować zachwaszczenie, nawet o 95%, można, stosując herbicydy i ich mieszaniny [Maykuhus 1988, Gruczek 2004, Gugała i in. 2007 ]. Nieliczne są badania dotyczące wpływu środków ochrony roślin na zawartość makroelementów w chwastach występujących w łanach ziemniaka. Celem badań było określenie zawartości ważniejszych makroelementów wapnia i magnezu w zachwaszczeniu ogólnym oraz w chwastach dominujących, Chenopodium album i Echinochloa crus-galli, występujących w łanie ziemniaka oraz pobrania tych składników przez roślinność segetalną w warunkach zróżnicowanej uprawy roli i pielęgnacji. MATERIAŁ I METODY Badania zrealizowano na podstawie ścisłego doświadczenia polowego przeprowadzonego w latach 2002 2004 w Rolniczej Stacji Doświadczalnej w Zawadach na glebie o składzie piasku gliniastego lekkiego należącej do kompleksu żytniego bardzo dobrego. Odczyn gleby był lekko kwaśny (ph KCl 5,6 6,5), zasobność w przyswajalny fosfor wysoka, w potas średnia do wysokiej i w magnez średnia do bardzo wysokiej. Ziemniak uprawiano w stanowisku po zbożach (pszenica ozima, pszenica ozima, pszenżyto jare). Schemat doświadczenia polowego założonego metodą losowanych podbloków uwzględniał dwa sposoby uprawy roli: tradycyjny (orka odwrotka + orka przedzimowa + bronowanie + kultywatorowanie + bronowanie) i uproszczony (orka odwrotka + kultywatorowanie) oraz siedem sposobów pielęgnacji z udziałem herbicydów. Obiekty ochrony przed chwastami obejmowały: 1. obiekt kontrolny zabiegi mechaniczne, 2. Plateen 41,5 WG 2,0 kg ha -1, 3. Plateen 41,5 WG 2,0 kg ha -1 + Fusilade Forte 150 EC 2,5 dm 3 ha -1 (mieszanina), 4. Plateen 41,5 WG 1,6 kg ha -1 + Fusilade Forte 150 EC 2,0 dm 3 ha -1 + adiuwant Atpolan 80 EC 1,5 dm 3 ha -1 (mieszanina), 5. Barox 460 SL 3,0 dm 3 ha -1, 6. Barox 460 SL 3,0 dm 3 ha -1 + Fusilade Forte 150 EC 2,5 dm 3 ha -1 (mieszanina), 7. Barox 460 SL 2,4 dm 3 ha -1 + Fusilade Forte 150 EC 2,0 dm 3 ha -1 + adiuwant Atpolan 80 EC 1,5 dm 3 ha -1 (mieszanina).
POBRANIE WAPNIA I MAGNEZU PRZEZ CHWASTY... 43 Tabela 1. Warunki pogodowe powietrza podczas wegetacji ziemniaka według Stacji Meteorologicznej w Zawadach; a) opady (mm), b) temperatura powietrza ( o C) Table 1. The wether conditions during growing season of potato according to the Meteorological Station at Zawady; a) rainfalls (mm), b) temperature of air ( o C) a) Lata Years Miesiące Months Suma IV V VI VII VIII IX Sum 2002 12,9 51,3 61,1 99,6 66,5 18,7 310,1 2003 13,6 37,2 26,6 26,1 4,7 24,3 132,5 2004 35,9 97,0 52,8 49,0 66,7 19,5 320,9 Średnie z lat 1981 1995 Means for 1981 1995 52,3 50,0 68,2 45,7 66,8 60,7 343,7 b) Lata Years Miesiące Months Średnio IV V VI VII VIII IX Mean 2002 9,0 17,0 17,2 21,0 20,2 12,9 16,2 2003 7,1 15,6 18,4 20,0 18,4 13,5 15,5 2004 8,0 11,7 15,5 17,5 18,9 13,0 14,1 Średnia z lat 1981 1995 Means for 1981 1995 7,7 10,0 16,1 19,3 18,0 13,0 14,0 Herbicydy na obiektach 2 4 stosowano przed wschodami rośliny uprawnej, a na obiektach 5 7 po wschodach przy 10 15 cm wysokości ziemniaka. Nawożenie organiczne obornikiem wynosiło 25,0 t ha -1, a mineralne: N 90, P 32,9 i K 112,1 kg ha -1. Ziemniaki odmiany Wiking sadzono w trzeciej dekadzie kwietnia. Analizy botanicznowagowe chwastów wykonano dwukrotnie przed zwarciem rzędów ziemniaka (na początku wegetacji) i tuż przed zbiorem bulw (po zakończeniu wegetacji rośliny uprawnej). Z powierzchni 1 m 2 każdego obiektu pobrano chwasty, a po ich wysuszeniu określono powietrznie suchą masę. W suchej masie chwastów oznaczono zawartość wapnia i magnezu po mineralizacji metodą absorpcji spektrofotometrii atomowej ASA. Na podstawie suchej masy chwastów wyliczono pobranie składników z powierzchni 1 ha. Wyniki badań opracowano statystycznie za pomocą analizy wariancji, a wnioskowanie w oparciu o test Tukeya na poziomie istotności p = 0,05. Sumy opadów i średnie temperatury powietrza podczas wegetacji ziemniaka (kwiecień wrzesień) stanowiły następujący procent średniej wieloletniej: w 2002 r. odpowiednio 90,2 i 115,7, w 2003 r. 38,6 i 110,7, a w 2004 r. 93,4 i 100,7 (tab. 1). WYNIKI I DYSKUSJA W trzyletnim okresie badań największą średnią powietrznie suchą masę chwastów otrzymano na obiekcie kontrolnym pielęgnowanym tylko mechanicznie (rys. 1). Zasto-
44 M. Gugała, K. Zarzecka, I. Mystkowska sowane herbicydy i ich mieszaniny zredukowały zachwaszczenie na początku wegetacji ziemniaka z 40,1 do 80,3%, a przed zbiorem bulw z 33,2 do 61,9%, co potwierdzają wyniki innych autorów [Maykuhus 1988, Gruczek 2004, Borówczak i in. 2007, Zarzyńska i Goliszewski 2007]. 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 % 0,0 (23,7 g m 2 ) 0,0 (98,9 g m 2 ) 55,7 36,9 75,9 48,7 przed zwarciem rzędów - before row closing przed zbiorem bulw - before tubers harvest 80,3 61,9 40,1 1 2 3 4 5 6 7 średnio - mean 33,2 55,8 42,1 59,5 50,0 Sposoby pielęgnacji Weed control methods 61,2 45,5 Rys. 1. Zniszczenie suchej masy chwastów w łanie ziemniaka (2002 2004) Fig. 1. Weed control of air dry matter of weeds of potato canop (2002 2004) Skład mineralny chwastów oraz pobranych przez nie składników jest wypadkową wielu czynników. Zalicza się do nich m.in.: fazę rozwojową chwastów, zasobność siedliska w dostępne formy składników pokarmowych, zabiegi agrotechniczne i warunki pogodowe w czasie wegetacji [Czuba i Wróbel 1983, Duer 1986, Trąba i Ziemińska 1999, Trąba i Wiater 2007]. W prowadzonym doświadczeniu zawartość wapnia w chwastach zebranych na początku wegetacji ziemniaka wynosiła średnio 2,61 g kg -1 i zależała istotnie od sposobów uprawy, sposobów pielęgnacji i warunków pogodowych w latach badań (tab. 2). Koncentrację magnezu kształtowały istotnie sposoby uprawy i warunki meteorologiczne. Więcej omawianych składników gromadziły chwasty zebrane z poletek uprawianych tradycyjnie niż po zastosowaniu uproszczeń. Herbicydy użyte do pielęgnacji zwiększały zawartość wapnia w chwastach w odniesieniu do obiektu kontrolnego, przy czym różnice w zawartości tego składnika między obiektami herbicydowymi nie zostały potwierdzone statystycznie, co wskazuje na małe zróżnicowanie oddziaływania poszczególnych preparatów.
POBRANIE WAPNIA I MAGNEZU PRZEZ CHWASTY... 45 Tabela 2. Zawartość wapnia i magnezu w suchej masie chwastów (g kg -1 ) Table 2. Content of calcium and magnesium of dry matter of weeds (g kg -1 ) Czynniki doświadczenia Experimental Sposoby uprawy roli Tillage systems Sposoby pielęgnacji Weed control methods Lata Years Terminy zbioru chwastów Harvest times of weeds I * II ** factors Ca Mg Ca Mg 1. 2,65 3,28 2,76 2. 2,57 3,20 2,67 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 2002 2003 2004 0,01 0,02 0,01 0,02 2,57 2,61 2,65 3,22 3,26 3,26 3,25 3,22 3,24 3,24 2,66 2,70 2,62 2,64 2,65 2,61 2,61 0,06 r.n.-n.s. 0,05 0,04 1,83 3,72 2,29 2,79 4,52 2,41 2,84 2,58 2,88 2,56 2,44 0,02 0,03 0,03 0,03 Średnio Mean 2,61 3,24 2,71 * przed zwarciem rzędów before row closing of potato ** przed zbiorem bulw before tubers harvest r.n. różnice nieistotne n.s. non-significant differences Zawartość wapnia w roślinności starszej (zebranej przed zbiorem bulw) była większa niż w chwastach młodych, a magnezu mniejsza. Zależała od sposobów uprawy, sposobów pielęgnacji i warunków termiczno-wilgotnościowych w czasie prowadzenia badań. Zaobserwowano tu pewne prawidłowości związane ze sposobem uprawy i pielęgnacji, a mianowicie więcej Ca i Mg było w chwastach zebranych z poletek uprawianych tradycyjnie niż w sposób uproszczony oraz w chwastach zebranych z obiektów opryskiwanych herbicydami niż z obiektu kontrolnego. Zawartości oznaczonych pierwiastków były zbliżone do wartości podawanych przez innych autorów, według których zawartość wapnia wynosi 2,00 17,00, a magnezu 1,02 4,01 g kg -1 w przeliczeniu na suchą masę [Stupnicka- Rodzynkiewicz i in. 1988, Parylak 1994, Abulude 2005, Trąba i Wiater 2007]. Pobranie wapnia i magnezu przez chwasty (w obu terminach) zależało od czynników doświadczenia i warunków pogodowych w latach badań (tab. 3). Większe pobranie oznaczonych składników zanotowano na obiektach uprawy uproszczonej, które były bardziej zachwaszczone, niż z tradycyjnej. Środki ochrony roślin zastosowane do pielęgnacji plantacji ziemniaka zmniejszyły masę chwastów średnio o 45,5%, w wyniku czego pobranie składników przez chwasty zmalało o 40 i 37% (Ca z 2,651 na obiekcie kontrolnym do 1,585 kg ha -1 na obiektach herbicydowych i Mg z 2,477 do 1,560 kg ha -1 ). Duer [1986] i Parylak [1994, 1996] pobranie wapnia przez chwasty w zbożach określiły na poziomie 0,7 33,0 kg ha -1, a pobranie magnezu od 0,1 do 2,7 kg ha -1, ponadto stwierdziły, że zależało ono głównie od koncentracji tych składników w chwastach i wytworzonej biomasy.
46 M. Gugała, K. Zarzecka, I. Mystkowska Tabela 3. Pobranie wapnia i magnezu przez chwasty (kg ha -1 ) Table 3. Uptake of calcium and magnesium of by weeds (kg ha -1 ) Czynniki doświadczenia Terminy zbioru chwastów Harvest times of weeds Experimental I * II ** factors Ca Mg Ca Mg Sposoby 1. 0,222 0,249 1,617 1,531 uprawy roli Tillage systems 2. 0,323 0,046 0,374 0,056 1,857 0,169 1,757 0,149 Sposoby pielęgnacji Weed control methods Lata Years 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 2002 2003 2004 0,566 0,308 0,137 0,103 0,343 0,240 0,210 0,655 0,342 0,157 0,116 0,389 0,275 0,247 2,651 1,870 1,456 1,077 1,947 1,694 1,467 2,477 1,719 1,352 1,355 1,880 1,636 1,422 0,066 0,086 0,347 0,338 0,112 0,123 0,583 0,170 0,150 0,615 1,175 0,438 3,600 1,185 0,433 3,313 0,070 0,086 0,260 0,170 Średnio Mean 0,273 0,312 1,738 1,664 * przed zwarciem rzędów before row closing of potato ** przed zbiorem bulw before tubers harvest r.n. n.s. różnice nieistotne non-significant differences Według niektórych autorów [Duer 1986, Parylak 1994, Trąba i Wiater 2007] o składzie chemicznym zbiorowiska chwastów decydują gatunki przeważające w zachwaszczeniu. W uprawie ziemniaka dominującymi taksonami były Chenopodium album i Echinochloa crus-galli, a zawartość wapnia i magnezu była większa w komosie białej niż w chwastnicy jednostronnej (rys. 2). Według Duer [1986] rośliny dwuliścienne mają prawie dwukrotnie większą pojemność wymienną kationów niż rośliny jednoliścienne, co pozwala wyjaśnić wyższą zawartość kationów dwuwartościowych (Ca i Mg) w materiale pochodzącym z chwastów dwuliściennych o silniej rozwiniętym systemie korzeniowym. Inni autorzy również, ze względu na znaczny udział oraz dużą zawartość makroelementów, za najgroźniejszych konkurentów w uprawie ziemniaka uznają chwastnicę jednostronną i komosę białą [Czuba i Wróbel 1983, Trąba i Ziemińska 1999, Gruczek 2004, Urbanowicz 2004]. W odniesieniu do innych badań uwzględniających wynos składników z masą chwastów [Duer 1986, Parylak 1994, 1996] stwierdzono, że ilości wapnia i magnezu pobrane przez chwasty, zwłaszcza na obiektach herbicydowych, były małe ze względu na właściwą ochronę plantacji i niewielki stopień zachwaszczenia plantacji.
POBRANIE WAPNIA I MAGNEZU PRZEZ CHWASTY... 47 Ca Chenopodium album Echinochloa crus-galli 3,00 2,50 2,00 2,45 2,10 2,25 2,00 2,25 2,00 2,55 2,10 2,45 2,15 2,45 2,20 2,20 g. kg -1 1,50 1,00 0,50 0,00 1 2 3 4 5 6 7 Sposoby pielęgnacji Weed control methods Mg 3,50 Chenopodium album Echinochloa crus-galli g. kg -1 3,00 2,50 2,00 1,50 2,46 2,09 2,56 2,10 2,80 2,11 2,88 2,12 2,47 2,11 2,73 2,11 2,10 1,00 0,50 0,00 1 2 3 4 5 6 7 Sposoby pielęgnacji Weed control methods Rys. 2. Zawartość wapnia i magnezu w Chenopodium album i Echinochloa crus-galli przed zbiorem bulw ziemniaka (g kg -1 ) Fig. 2. Content of calcium and magnesium in Chenopodium album and Echinochloa crus-galli before tubers of potato harvest (g kg -1 ) WNIOSKI 1. Zawartość wapnia i magnezu w chwastach zebranych pod koniec wegetacji ziemniaka zależała istotnie od sposobów uprawy, sposobów pielęgnacji i warunków meteorologicznych w latach badań.
48 M. Gugała, K. Zarzecka, I. Mystkowska 2. Zastosowanie herbicydów do odchwaszczania plantacji obniżyło zachwaszczenie, w wyniku czego pobranie wapnia i magnezu przez chwasty zmniejszyło się o 40 i 37% w odniesieniu do obiektu kontrolnego. PIŚMIENNICTWO Abulude F.O., 2005. Nutritional evaluation of aquatic weeds in Nigeria. Electron. J. Environ. Agric. Food Chem. 4(1), 835 840. Borówczak F., Rębarz K., Grześ S., 2007. Zachwaszczenie ziemniaków w zależności od deszczowania, technologii uprawy i nawożenia azotowego. Prog. Plant Protect/Post. Ochr. Rośl. 47(3), 56 59. Czuba R., Wróbel S., 1983. Ocena roli chwastów jako konkurentów w pobieraniu składników pokarmowych przez rośliny uprawne. Rocz. Glebozn. 34(3), 175 184. Duer I., 1986. Skład chemiczny chwastów oraz pobranie składników mineralnych przez chwasty i zboża w zmianowaniach z różnym udziałem zbóż. Pam. Puł. 88, 191 204. Ekeberg E., Riley H.C.F., 1996. Effect of mouldboard ploughing and direct planting on yield and nutrient uptake of potatoes in Norway. Soil Till. Res. 39, 131 142. Gruczek T., 2004. Chemiczne i mechaniczne zwalczanie chwastów w ziemniakach oraz wpływ na jakość plonu. Prog. Plant Protect./Post. Ochr. Rośl. 44(2), 715 717. Gugała M., Zarzecka K., Rymuza K., 2007. Wpływ sposobów uprawy roli i odchwaszczania na plonowanie ziemniaka. Fragm. Agron. 3, 166 173. Kraska P., Pałys E., 2002. Wpływ systemu uprawy roli oraz nawożenia i ochrony roślin na zachwaszczenie ziemniaka uprawianego na glebie lekkiej. Ann. UMCS, sec. E, Agricultura 57, 27 39. Kraska P., Pałys E., Kuraszkiewicz R., 2006. Zachwaszczenie łanu ziemniaka w zależności od systemu uprawy, poziomu nawożenia mineralnego i intensywności ochrony. Acta Agroph. 8(2), 423 433. Maykuhus F., 1988. Erfahrungen mit Racer bei der Unkrautbekämpfung in Kartoffeln. Kartoffelbau 39(2), 46 48. Parylak D., 1994. Pobieranie składników pokarmowych przez chwasty i pszenżyto ozime w różnych okresach jego rozwoju. Zesz. Nauk. AR Szczecin, Rolnictwo, 162, 185 191. Parylak D., 1996. Konkurencyjne pobieranie składników pokarmowych przez jęczmień jary i chwasty. Fragm. Agron. 4, 68 74. Pawińska M., 2007. Systemy ochrony ziemniaków przed agrofagami. Fragm. Agron. 4, 82 91. Sawicka B., Pszczółkowski P., 2003. Próby ograniczenia zachwaszczenia łanu ziemniaka w uprawie pod osłonami. Cz. 3. Wpływ zachwaszczenia łanu na plon ogólny i handlowy bulw. Biul. IHAR 228, 233 247. Stupnicka-Rodzynkiewicz E., Ścigalska B., Łabza T., Kieć J., Kozłowska A., 1988. Wpływ chwastów na zawartość składników mineralnych w plonie lucerny. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 349, 145 151. Trąba Cz., Wiater J., 2007. Reakcja Chenopodium album na rodzaj nawożenia i gatunek rośliny uprawnej. Ann. UMCS, sec. E, 62, 23 32. Trąba Cz., Ziemińska M., 1999. Zachwaszczenie zbóż i ziemniaków na bielicowych i brunatnych glebach wytworzonych z piasków w Otulinie Roztoczańskiego Parku Narodowego. Prog. Plant Protect./Post. Ochr. Rośl. 39(1), 238 244.
POBRANIE WAPNIA I MAGNEZU PRZEZ CHWASTY... 49 Urbanowicz J., 2004. Występowanie chwastów w ziemniaku i metody ich zwalczania na terenie Polski. Biul. IHAR 232, 185 191. Zarzyńska K., Goliszewski W., 2007. Zachwaszczenie plantacji ziemniaka w zależności od systemu uprawy i kompleksu glebowego. Biul. IHAR 246, 95 105. Summary. The present work is based on a field experiment carried out in the years 2002 2004. The soil composition was that of weak loamy sand. Two tillage systems were compared, namely conventional (revising ploughing + fall ploughing + harrowing + cultivating + harrowing) and simplified (revising ploughing + cultivating) tillage, as well as seven weeding methods including the application of the following herbicides (Plateen 41,5 WG, Plateen 41,5 WG + Fusilade Forte 150 EC, Plateen 41,5 WG + Fusilade Forte 150 EC + Atpolan 80 EC, Barox 460 SL, Barox 460 SL + Fusilade Forte 150 EC, Barox 460 SL + Fusilade Forte 150 EC + Atpolan 80 EC, control object). The content of calcium and magnesium in weed dry matter before tubers harvest significantly depended on soil tillage methods, weed control methods and weather conditions. Uptake of macronutrients by weeds from an area of 1 hectare depended on the experimental factors, weeds biomass and their chemical composition. Key words: weeds, calcium, magnesium, potato