ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LVI NR 5 WARSZAWA 2005: 21-25 MARZENA S. BRODOWSKA, ADAM KACZOR WPŁYW WAPNOWANIA I NAWOŻENIA SIARKĄ NA GLEBĘ I ROŚLINY. CZ. II. POBRANIE I WYKORZYSTANIE MAGNEZU I WAPNIA PRZEZ PSZENICĘ I RZEPAK THE EFFECT OF LIMING AND SULPHUR FERTILIZATION ON SOIL AND PLANTS. PART II. UPTAKE AND UTILIZATION OF MAGNESIUM A N D CALCIUM BY WHEAT AND OILSEED RAPE Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej, Akademia Rolnicza w Lublinie A bstract: During two-year pot experiments the range and direction o f changes in the uptake and utilization o f magnesium and calcium by spring wheat and oilseed rape under conditions o f liming and sulphur fertilization were analysed. The analysis o f the obtained results indicates that the intensified supplying o f soil with magnesium, calcium and sulphur has significantly affected the increase in the uptake o f the considered elements by the tested plants. The highest utilization o f magnesium by the plants was observed in case o f objects limed with calcium carbonate. Respectively, the best utilization o f calcium was obtained in the objects limed with dolomite. Słowa kluczowe: wapnowanie, nawożenie siarką, pobranie i wykorzystanie magnezu i wapnia. K ey w ords: liming, sulphur fertilization, uptake and utilization o f magnesium and calcium. WSTĘP Węglany wapnia i magnezu wprowadzane w trakcie zabiegu wapnowania mają przede wszystkim za zadanie zoptymalizowanie odczynu środowiska. Wpływa to w dużej mierze na dostępność, a tym samym na pobranie i wykorzystanie przez rośliny szeregu składników pokarmowych [Goulding, Annis 1998; Sapek i in. 2002]. Nawozy te, zawierając w swoim składzie magnez i wapń są również bezpośrednim źródłem tych pierwiastków dla roślin. Z szeregu prac [Fageria, Zimmermann 1998; Kaczor, Kozłowska 1998; Mazur, Wiśniowska-Kielian 1994] jednoznacznie wynika, że
2 2 M. S. Brodowska, A. Kaczor stosowanie węglanów wapnia i magnezu wydatnie zwiększa pobranie przez rośliny magnezu i wapnia. Na pobranie i wykorzystanie przez rośliny makro- i mikroelementów, w tym magnezu i wapnia, może wywierać wpływ także nawożenie siarką [McGrath i in. 1996]. W kontekście powyższych rozważań w pracy rozpatrzono zakres i kierunek wpływu wapnowania gleby i nawożenia siarką na pobranie i wykorzystanie magnezu i wapnia przez jare formy pszenicy i rzepaku. MATERIAŁ I METODY Badania wykonano prowadząc ścisłe, dwuletnie doświadczenia wazonowe w latach 1999-2000. Wazony napełniono materiałem glebowym pobranym z warstwy ornej gleby płowej o składzie granulometrycznym gliny piaszczystej. Schemat badań oraz szczegółową metodykę prowadzenia doświadczeń zamieszczono w I części pracy. Niniejsza praca obejmuje analizę zagadnień dotyczących wpływu czynników doświadczalnych na pobranie i wykorzystanie przez rośliny testowe magnezu i wapnia. Wykorzystanie tych składników z nawozów obliczono metodą różnicową [za Dechnikiem i Kaczorem 1997]. Przy obliczaniu wykorzystania magnezu i wapnia ogółem (z gleby i z nawozów) uwzględniono zawartość w glebie Mg przyswajalnego i Ca wymiennego. WYNIKI I DYSKUSJA W tabelach 1 i 2 przedstawiono zależności pomiędzy wapnowaniem i nawożeniem siarką a pobraniem i wykorzystaniem magnezu i wapnia przez pszenicę i rzepak zebrane w okresie pełnej dojrzałości. Zależności te obliczono łącznie dla obydwu roślin testowych. Pobranie magnezu ogółem przez pszenicę i rzepak w zależności od obiektu doświadczalnego zawierało się w przedziale od 66,0 do 245,2 mg Mg wazon-1, a wapnia od 332,8 do 786,5 mg Ca wazon-1. Pobranie przez rośliny obydwu rozpatrywanych pierwiastków było najwyższe w serii, w której zastosowano siarkę na niższym poziomie (Sj) w formie elementarnej. Aplikacja dolomitu wiązała się z ponad trzykrotnym zwiększeniem pobrania magnezu ogółem w stosunku do wartości w serii kontrolnej. Pobranie wapnia ogółem przez obydwie rośliny testowe było większe w serii wapnowanej węglanem wapnia. Uzyskane wyniki jednoznacznie potwierdzają znany fakt, że o pobraniu pierwiastka przez rośliny decyduje głównie jego stężenie w roztworze glebowym [Orlovius 2000, Sapek i in. 2002]. Nawożenie siarką w mniejszym stopniu, ale widocznie zwiększyło pobranie analizowanych składników przez jare formy pszenicy i rzepaku. Wynikało to głównie z faktu, że w warunkach prowadzonych badań siarka wpływała istotnie na wzrost plonów roślin [Brodowska 2003; Kaczor, Brodowska 2003]. Wykorzystanie przez rośliny magnezu z dolomitu obliczone metodą różnicową w dwuletnim cyklu doświadczalnym wynosiło 20-21%. Poziom nawożenia siarką, jak i forma tego składnika nie wpłynęły widocznie na wykorzystanie magnezu z dolomitu.
Wpływ wapnowania i nawożenia siarką na glebę i rośliny. Cz II 23 TABELA 1. Zależności pomiędzy wapnowaniem i nawożeniem siarką a pobraniem i wykorzystaniem magnezu przez pszenicę i rzepak zbierane w okresie pełnej dojrzałości TABLE 1. Relationship between liming and sulphur fertilization and uptake and utilization of magnesium by wheat and oilseed rape harvested in the phase of full maturity Obiekt Object Dostarczony w nawozie Provided in a fertilizer Pobrany przez rośliny The uptake by plants ogółem total z nawozów z nawozu Utilized [%] Mg z nawozu + przysw. z gleby przed dośw. Provided in a + avail in soil before the experiment ogółem (gleba + nawozy) Utilized totally (soil + ) [%] mg Mg na wazon - per pot mg Mg na wazon - per pot S w postaci Na2S0 4 - S in form of Na2S 0 4 SoCaoMgo 0,0 66,0 0,0 0,0 133,4 49,5 SoCajMg,, 0,0 103,3 0,0 0,0 133,4 77,4 SoCa.Mg, 762,0 225,0 159,0 20,9 895,4 25,1 S.Ca^gt, 0,0 78,5 0,0 0,0 133,4 58,8 SjCajMgd 0,0 112,2 0,0 0,0 133,4 84,1 SjCajMg, 762,0 240,7 162,0 21,3 895,4 26,9 0,0 77,6 0,0 0,0 133,4 58,2 S2Ca2M8o 0,0 122,7 0,0 0,0 133,4 92,0 S2Ca,Mg, 762,0 230,6 153,0 20,1 895,4 25,8 S w postaci elementarnej - Elementary S S0Ca0Mg0 0,0 74,5 0,0 0,0 133,4 55,8 S0Ca2Mg0 0,0 106,3 0,0 0,0 133,4 79,7 SoCa,Mg, 762,0 238,8 164,3 21,6 895,4 26,7 S.CajMs, 0,0 85,9 0,0 0,0 133,4 64,4 S,Ca2Mg0 0,0 114,1 0,0 0,0 133,4 85,5 S'CagMg, 762,0 245,2 159,3 20,9 895,4 27,4 S2CaoM8o 0,0 80,2 0,0 0,0 133,4 60,1 S2Ca2Mg0 0,0 114,4 0,0 0,0 133,4 85,8 S2CaiMSl 762,0 244,7 164,5 21,6 895,4 27,3 Czynniki doświadczalne wywarły natomiast wyraźny wpływ na wykorzystanie przez rośliny magnezu ogółem, tzn. ilości zastosowanej w nawozach łącznie z zawartością Mg przyswajalnego znajdującą się w glebie przed doświadczeniem. W tym przypadku wykorzystanie magnezu z gleby przez rośliny było najwyższe w serii z samym węglanem wapnia (77,4 92,0%). W roślinach z obiektów wapnowanych dolomitem wykorzystanie to było około trzykrotnie niższe i kształtowało się na poziomie 25-27%. Obliczone stopnie wykorzystania magnezu ogółem także wskazują, że lepsze zaopatrzenie roślin w siarkę - podobnie jak w przypadku pobrania - wyraźnie zwiększało stopień wykorzystania magnezu przez rośliny. Po części mogło to wiązać się z plonotwórczym oddziaływaniem siarki, ale również można przypuszczać, że obecność jonów siarczanowych w glebie ułatwiała roślinom pobieranie jonu magnezowego.
24 M. S. Brodowska, A. Kaczor TABELA 2. Zależności pomiędzy wapnowaniem i nawożeniem siarką a pobraniem i wykorzystaniem wapnia przez pszenicę i rzepak zbierane w okresie pełnej dojrzałości TABLE 2. Relationship between liming and sulphur fertilization and uptake and utilization of calcium by wheat and oilseed rape harvested in the phase of full maturity Obiekt Object Dostarczony w nawozie Provided in a fertilizer Pobrany przez rośliny The uptake by plants ogółem total mg Ca na wazon - per pot z nawozów z nawozów Utilized [%J Dostarczony w nawozie + Ca przysw. w glebie przed dośw. Provided in a + avail Ca in soil before the experiment [mg С a na wazon - per pot] ogółem (gleba + nawozy) Utilized totally (soil + ) [%] S w postaci Na2S 0 4 - S in form of Na2S 0 4 S0Ca0Mg0 0,0 322,8 0,0 0,0 2539,5 12,7 SoCa^g,, 1270,0 523,9 201,1 15,8 3809,5 13,8 S0Ca,Mg, 2540,0 631,7 308,9 12,2 5079,5 12,4 s icaomso 0,0 359,4 0,0 0,0 2539,5 14,2 SjCajMgo 1270,0 549,0 189,6 14,9 3809,5 14,4 S,Ca,Mg, 2540,0 632,0 272,6 10,7 5079,5 12,4 SzCaoMg,, 0,0 345,5 0,0 0,0 2539,5 13,6 SjCajMgg 1270,0 534,9 189,4 14,9 3809,5 14,0 S2Ca,Mg1 2540,0 637,0 291,5 11,5 5079,5 12,5 S w postaci elementarnej -- Elementary S SoCaoMg, 0,0 335,5 0,0 0,0 2539,5 13,2 SoCajMgę 1270,0 468,7 133,2 10,5 3809,5 12,3 S0Ca,Mg, 2540,0 620,0 284,5 11,2 5079,5 12,2 S^aoMgj, 0,0 380,4 0,0 0,0 2539,5 15,0 SjCajMgo 1270,0 529,6 149,2 11,7 3809,5 13,9 SjCajMg, 2540,0 786,5 406,1 16,0 5079,5 15,5 S2Ca0Mg0 0,0 358,8 0,0 0,0 2539,5 14,1 S2Ca2Mg0 1270,0 559,7 200,9 15,8 3809,5 14,7 S2Ca,Mg, 2540,0 674,2 315,4 12,4 5079,5 13,3 Wykorzystanie przez rośliny wapnia z zastosowanych nawozów odkwaszających w serii z Na2S 04 wynosiło od 10,7 do 15,8%. W serii z siarką pierwiastkową wykorzystanie to było niemal identyczne (10,5-16,0%). Większe wykorzystanie tego jonu odnotowano w obiektach z dolomitem, a wyraźnie mniejsze w serii z węglanem wapnia. Zgodne to jest z ogólną prawidłowością, że wykorzystanie składnika przez rośliny maleje wraz ze wzrostem jego ilości wprowadzonej w nawozach [Dechnik, Kaczor 1997; Fotyma 1991]. Wykorzystanie przez rośliny wapnia ogółem - czyli dostarczonego na początku badań w nawozach i zawartego w glebie w formie wymiennej - zawierało się w granicach 12,2-15,5%. W tym przypadku - zwłaszcza w serii z siarką pierwiastkową - nieco
Wpływ wapnowania i nawożenia siarką na glebą i rośliny. Cz II 25 większe wykorzystanie tego pierwiastka było także w obiektach z dolomitem w porównaniu z wykorzystaniem w obiektach z CaC03. Zwiększenie dawki siarki elementarnej także wiązało się z lepszym wykorzystaniem wapnia przez rośliny. WNIOSKI 1. Na zwiększenie pobrania magnezu przez rośliny wpłynęła w największym stopniu aplikacja dolomitu. Największe pobranie wapnia przez pszenicę i rzepak wystąpiło natomiast po zastosowaniu węglanu wapnia. 2. Wykorzystanie magnezu i wapnia ogółem było odwrotnie proporcjonalne do ilości tych składników wprowadzonych do gleby z nawozami odkwaszającymi. 3. Nawożenie siarką widocznie zwiększało pobranie i wykorzystanie magnezu i wapnia ogółem przez pszenicę i rzepak. LITERATURA BRODOW SKA M.S. 2003: W pływ wapnowania i nawożenia siarką na wzrost, rozwój i plonowanie jarych form pszenicy i rzepaku. Cz. I. Pszenica jara. Acta Agrophys. 89, 1(4): 617-622. DECHNIK I., KACZOR A. 1997: The influence o f municipal sewage on the nitrogen uptake and its balance in mineral and organic soils. Pol. J. Soil Sei. 30, 1: 37 43. FAGERIA N.K., ZIMMERMANN F.J.P. 1998: Influence o f ph on growth and nutrient uptake by crop species in an oxisol. Commun. Soil Sei. Plant Anal. 29: 2615-2682. FOTYMA M. 1991: Bilans składników pokarmowych roślin. Mat. Sesji Nauk. nt. Badania nad bilansem substancji organicznej i składników pokarmowych w układzie gleba-roślina. Bydgoszcz: 20-34. GOULDING K.W.T., ANNIS B. 1998: Lime, liming and the management o f soil acidity. The Fertiliser Society, London: 3-36. KACZOR A., BRODOW SKA M.S. 2003: W pływ wapnowania i nawożenia siarką na wzrost, rozwój i plonowanie jarych form pszenicy i rzepaku. Cz. II. Rzepak jary. Acta Agrophys. 89, 1(4): 661-666. KACZOR A., KOZŁOWSKA J. 1998: Bezpośrednie i następcze oddziaływanie kwaśnego deszczu na zawartość wapnia i magnezu w glebie oraz w kupkówce pospolitej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 456: 369-373. M AZUR K., WIŚNIOWSKA-KIELIAN В. 1994: Zmiana składu chemicznego roślin pod w pływem dolomitowania gleby. Biul. Magnezol. 4: 134-138. MCGRATH S.P., ZHAO F.J., WITHERS P.J.A. 1996: Development o f sulphur deficiency in crops and its treatment. The Fertilizer Society, London: 3-47. ORLOVIUS K. 2000: Wyniki badań nad wpływem nawożenia potasem, magnezem i siarką na rośliny oleiste w Niemczech. Mat. Monograf. pt. Zbilansowane nawożenie rzepaku [red.] Grzebisz W. W[yd. AR, Poznań: 229-239. SAPEK B., KALIŃSKA D., BARSZCZEWSKI J. 2002: Wpływ węglanu wapnia i saletry wapniowej na dynamikę wynoszenia składników mineralnych z plonem roślinności łąkowej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 484: 549-561. D r M arzena Sylw ia B rodow ska K a ted ra Chem ii R olnej i Środow iskow ej A kadem ii R olniczej ul. A kadem icka 15, 20-950 Lublin e-m ail: m arsylbr@ agros. ar. lublin.pl Praca wpłynąła do redakcji we wrześniu 2003 r.