Jacek Ciubak1, Edward Krzywy 2, Ewa Krzywy-Gawro ska 2
1 Zakłady Chemiczne „FOSFAN” SA w Szczecinie
2 Katedra Chemii rodowiska,
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wst p
Jednym z głównych czynników maj cych wpływ na yzno i urodzajno gleb jest nawo enie. Od kilkunastu lat w Polsce obserwuje si stały wzrost cen na nawozy mineralne oraz zmniejszenie pogłowia bydła, owiec i koni w gospodarstwach rolnych.
Spowodowało to wyra nie obni enie dawek nawozów naturalnych i mineralnych stosowanych na u ytkach rolnych. Ta sytuacja w dalszej perspektywie mo e ujemnie wpłyn na yzno i urodzajno gleb oraz jako zbieranych plonów ro lin. Dlatego obecnie przywi zuje si du uwag do stosowania nawozów w optymalnych dawkach, terminach i formach na poszczególne gleby oraz pod ro liny.
Od niedawna w Polsce uprawia si wiele ro lin, których biomas przeznacza si na cele energetyczne (energia odnawialna). Uprawa tych ro lin, a nast pnie przetwarzanie ich biomasy mo e da wymierne efekty ekonomiczne i ekologiczne. Do ro lin, których biomasa mo e stanowi ródło energii w procesie spalania, zalicza si miskanta cukrowego (Miscanthus sacchariflorus). Ro lina ta w Polsce uprawiana jest od kilku lat. Nie ma jeszcze wielu rezultatów bada , wskazuj cych na oddziaływanie miskanta cukrowego nawo onego wieloskładnikowymi nawozami mineralnymi na wła ciwo ci fizyczne i chemiczne gleb.
Przeprowadzone badania miały na celu okre lenie wpływu nowych wielo-składnikowych nawozów mineralnych stosowanych z dodatkiem mocznika oraz uprawianej ro liny testowej (miskant cukrowy) na wła ciwo ci fizyczne i chemiczne gleby lekkiej.
Zakres i metody bada
1 Prac wykonano na podstawie danych z projektu badawczego 1419/B/P01/2008/35.
Realizuj c cel bada w latach 2006-2007 przeprowadzono do wiadczenie wazonowo-wegetacyjne w hali wegetacyjnej Akademii Rolniczej w Szczecinie. Do bada pobrano gleb z pola ornego Rolniczej Stacji Do wiadczalnej w Lipniku koło Stargardu Szczeci skiego. Była to gleba brunatna niecałkowita o składzie granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego (gleba lekka, kompleksu IVa, ytniego
(g kg ) Content of available forms (mg kg-1)
6,40 N P K Ca Mg S C org. 10,32 P K Mg
0,88 1,34 5,12 3,08 1,28 0,56 9,08 64,7 121,2 31,6
Tabela 2; Table 2 Zawarto form ogólnych niektórych metali ci kich w u ytej do bada glebie (mg kg-1)
Total forms of some heavy metals contained in the soil used in experiment (mg kg-1)
Mikroskładniki w mg kg-1 s.m. gleby; Microelements in mg kg-1 soil DM
Cd Cu Cr Mn Ni Pb Zn
0,51 21,8 48,0 284 15,7 24,3 63,1
Bior c pod uwag dane zawarte w tabelach 1 i 2 mo na stwierdzi , e gleba przeznaczona do bada charakteryzowała si odczynem lekko kwa nym, o stosunku C:N wynosz cym 10,3. Zawarto form ogólnych makroskładników mie ciła si w granicach podanych przez ZAWADZKIEGO [2003]. Zawarto form przyswajalnych dla ro lin fosforu, potasu i magnezu była rednia. Zawarto form ogólnych kadmu, miedzi, chromu, manganu, niklu, ołowiu i cynku w glebie nie przekroczyła dopuszczalnych norm podanych w Rozporz dzeniu Ministra rodowiska w sprawie standardów jako ci gleby oraz standardów jako ci ziem[ROZPORZ DZENIE 2002] i w opracowaniu KABATY -PENDIAS i PENDIASA [1999].
W schemacie bada uj to dwa czynniki. Czynnikiem I były trzy wieloskład-nikowe nawozy mineralne (Inmarc 4, Suprofos 25 i SuprpoFoska 20), a czynnikiem II były dwie dawki nawozów.
W tabeli 3 podano schemat do wiadczenia, skład chemiczny wieloskładnikowych nawozów mineralnych oraz wielko dawek głównych składników pokarmowych.
Ró nice w wielko ci dawek wieloskładnikowych nawozów mineralnych wy-nikaj z ró nego ich składu chemicznego (zawarto makroskładników). Zamiarem było poznanie działania podobnych dawek fosforu i potasu z u ytych do bada nawozów.
Zastosowane w do wiadczeniu wieloskładnikowe nawozy mineralne zawierały niewielk ilo azotu (Inmarc 4, Suprofos 25). SuproFoska 20 nie zawierała azotu.
Dlatego zastosowano dodatkowe uzupełniaj ce nawo enie azotem w formie mocznika.
Wielko dawek azotu ustalono tak, a eby ogólna ilo wprowadzanego do gleby tego pierwiastka wyniosła w przeliczeniu na 1 ha 100 i 200 kg N.
Tabela 3; Table 3 Schemat do wiadczenia, skład chemiczny nawozów oraz wielko dawek głównych
składników pokarmowych
Scheme of the experiment, chemical composition of fertilizers and doses of main nutrients
Rodzaj nawozu i skład chemiczny Dawki nawozów; Doses of fertilizers
(% N, P, K); Type of fertilizer and
chemical composition (% N, P, K) dawka pojedyncza; single dose dawka podwojona; double dose Kontrola bez nawozów
Do wiadczenie prowadzono w czterech powtórzeniach. Pobran wiosn 2006 r.
do bada gleb przesiano przez sito o rednicy oczek 5 mm, w celu wyeliminowania wi kszych zanieczyszcze . Przesian gleb w ilo ci po 9 kg umieszczono w wazonach.
Nast pnie na powierzchni gleby wprowadzono podane w schemacie bada dawki wieloskładnikowych nawozów mineralnych. Nawozy z gleb wymieszano do gł boko ci 5-7 cm. Ogóln dawk azotu podzielono na dwie cz ci. Pierwsz cz w formie roztworu wodnego mocznika wprowadzono do gleby przed sadzeniem kł czy miskanta cukrowego. Cz drug zastosowano w 4 tygodnie pó niej. W ka dym wazonie posadzono po 4 kł cza miskanta cukrowego. Po przyj ciu si sadzonek w ka dym wazonie pozostawiono po trzy ro liny testowe. Wazony ustawiono pod daszkiem foliowym, w celu utrzymania w ci gu trwania do wiadczenia stałej wilgotno ci gleby na poziomie 60% maksymalnej pojemno ci wodnej. Gleb w trakcie prowadzenia do wiadczenia zraszano wod destylowan . Jesieni 2006 r. zebrano plon słomy miskanta cukrowego, wazony zabezpieczono w szklarni na okres zimowy.
Wiosn 2007 r. gleb w wazonach zruszono oraz zastosowano takie samo nawo enie, jak w 2006 r. Jesieni 2007 roku po zbiorze plonów miskanata cukrowego, przy pomocy specjalnej ły ki pobrano próbki gleby z całej mi szo ci wazonów. Próbki gleby pobrano z ka dego wazonu dla danego wariantu nawozowego, po czym sporz dzono próbki rednie. Analizy fizyczne i chemiczne próbek gleby dla ka dego wariantu nawozowego wykonano w dwóch powtórzeniach, posługuj c si metodami podanymi przezOSTROWSK i in. [1991] i KRZYWY-GAWRO SK [2007]. W próbkach gleby oznaczono warto pHKCl, zawarto w gla organicznego, form ogólnych azotu, fosforu, potasu, wapnia, magnezu, siarki, kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku, form przyswajalnych dla ro lin fosforu, potasu i magnezu.
Wyniki i dyskusja
Rezultaty bada zestawiono w tabelach 4, 5 i 6. Po dwuletnim stosowaniu wieloskładnikowych nawozów mineralnych oraz uprawie miskanta cukrowego warto pHKCl w glebie obni yła si w granicach od 0,1 do 0,3 jednostki, w porównaniu z rezultatem sprzed zało enia do wiadczenia. Najmniejsz warto ci pHKCl charakteryzowała si gleba, do której wprowadzono podwojon dawk SuproFoski 20 (tabele 1 i 4). Zjawisko to spowodowane jest du ym wska nikiem zakwaszenia u ytych do bada wieloskładnikowych nawozów mineralnych. Podobne rezultaty uzyskali NOWAK i DRASZAWKA-BOŁZAN [2002], ST PIE i MERCIK [2001] orazGRZEBISZ [2008].
Tabela 4; Table 4 Wielko pHKCl oraz zawarto w gla organicznego i form ogólnych azotu, fosforu, potasu,
wapnia, magnezu i siarki w glebie po zako czeniu do wiadczenia II (g kg-1 s.m.)
II dose I dose II dose I dose dose
pHKCl 6,30 6,20 6,20 x 6,20 6,10 x 6,20 6,10 x
C org.
Org. C
8,95 9,15 9,20 9,18 9,18 9,20 9,19 9,17 9,20 9,19
N ogólny Total N
0,84 0,89 0,91 0,90 0,87 0,91 0,89 0,89 0,92 0,91
P ogólny Total P
1,29 1,35 1,37 1,36 1,36 1,39 1,38 1,36 1,40 1,38
K ogólny Total K
5,02 5,18 5,23 5,21 5,19 5,25 5,22 5,19 5,27 5,23
Ca ogólne Total Ca
3,00 3,05 3,05 3,05 3,04 3,07 3,06 3,04 3,06 3,05
Mg ogólny Total Mg
1,11 1,13 1,14 1,14 1,13 1,14 1,14 1,13 1,14 1,14
S ogólna Total S
0,49 0,52 0,56 0,54 0,57 0,57 0,57 0,58 0,57 0,58
C:N 10,6 10,3 10,1 10,2 10,5 10,1 10,3 10,3 10,0 10,1
Wieloskładnikowe nawozy mineralne w niewielkim stopniu zwi kszyły za-warto w gla organicznego w glebie w porównaniu do wariantu kontrolnego oraz danych sprzed rozpocz cia do wiadczenia. Podobne rezultaty uzyskali STR CZY SKA
[1998] oraz WI NIEWSKI iBIELI SKA [1998].
Zawarto form ogólnych azotu, fosforu i potasu w glebie po dwuletnim stosowaniu wieloskładnikowych nawozów mineralnych była nieco wi ksza, ani eli przed rozpocz ciem bada .
Zawarto form ogólnych wapnia, magnezu i siarki w glebie była nieco mniejsza, ani eli przed rozpocz ciem bada (tabele 1 i 4).
Rezultaty te wi si z wprowadzeniem do gleb głównych makroskładników (azot, fosfor i potas) w postaci wieloskładnikowych nawozów mineralnych oraz mocznika. Z nawozami tymi wprowadzono tak e wap , magnez i siark . Ilo tych makroskładników w badanych nawozach była jednak zbyt mała.
Stosunek C:N w glebie uległ zaw eniu pod działaniem wieloskładnikowych nawozów mineralnych i mocznika w porównaniu z wariantem kontrolnym. Mo na st d wnioskowa , e wprowadzony do gleby azot, z wieloskładnikowymi nawozami mineralnymi oraz mocznikiem przyczynił si do zaw enia stosunku C:N.
Po dwuletnim okresie prowadzenia do wiadczenia, zawarto form przyswa-jalnych dla ro lin fosforu, potasu i magnezu w glebie w wariancie kontrolnym była mniejsza, ani eli przed rozpocz ciem bada (tabele 2 i 5). Pojedyncze dawki wieloskładnikowych nawozów mineralnych zwi kszyły zawarto form przyswajalnych fosforu i potasu w glebie w porównaniu z danymi sprzed rozpocz cia do wiadczenia oraz z wariantem kontrolnym.
Tabela 5; Table 5
Zawarto form przyswajalnych dla ro lin fosforu, potasu i magnezu w glebie po zako czeniu do wiadczenia II (mg kg-1 s.m.)
Content of available for plants forms of phosphorus, potassium and magnesium in soil at the end of experiments II (mg kg-1 DM)
Warianty nawozowe; Fertilizing variants kontrola
control Inmarc 4 Suprofos 25 SuproFoska 20 Rodzaj wska
Podwojenie dawek wieloskładnikowych nawozów mineralnych zwi kszyło zawarto form przyswajalnych fosforu i potasu w glebie w porównaniu z dawkami pojedynczymi. rednio najwi cej form przyswajalnych fosforu i potasu zawierała gleba nawo ona Suprofosem 25.
Zawarto formy przyswajalnej dla ro lin magnezu w glebie po zako czeniu do wiadczenia była mniejsza ani eli przed jego rozpocz ciem. wiadczy to o tym, e z wieloskładnikowymi nawozami mineralnymi do gleby wprowadzono zbyt małe ilo ci magnezu. Wyniki te znajduj potwierdzenie w badaniach ST PNIA i MERCIKA [2001] oraz RUTKOWSKIEJ i in. [2002].
Wieloskładnikowe nawozy mineralne nie miały wyra nego wpływu na zwi kszenie zawarto ci form ogólnych kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku w glebie (tab. 6).
Gleb po dwuletnim okresie prowadzenia do wiadczenia według bada KABATY -PENDIAS i PENDIASA [1991], FILIPKA [2006] oraz granicznych zawarto ci form ogólnych kadmu, miedzi, niklu, ołowiu i cynku opracowanych przez Instytut Uprawy Nawo enia i Gleboznawstwa w Puławach [KRZYWY 2007, za IUNG], nale y zaliczy do grupy o naturalnej zawarto ci metali ci kich. Taka gleba mo e by przeznaczona pod wszystkie uprawy rolnicze.
Tabela 6; Table 6 Zawarto form ogólnych kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku w glebie
po zako czeniu do wiadczenia II (mg kg-1 s.m. gleby)
Content of total forms of cadmium, copper, manganese, nickel, lead and zinc in soil at the end of experiment II (mg kg-1 soil DM)
Warianty nawozowe; Fertilizing variants kontrola
control
Inmarc 4 Suprofos 25 SuproFoska 20
Rodzaj
Zn ogólny Total Zn
60,1 60,9 62,5 61,7 63,0 63,9 63,5 63,2 63,6 63,4
Wnioski
1. Wieloskładnikowe nawozy mineralne oraz mocznik zmniejszyły zawarto pHKCl
w glebie, nieznacznie zwi kszyły zawarto form ogólnych azotu, fosforu i potasu. Nie miały wpływu na kształtowanie zawarto ci form ogólnych wapnia, magnezu, siarki, kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku.
2. Pojedyncze dawki wieloskładnikowych nawozów mineralnych zwi kszyły zawarto form przyswajalnych dla ro lin fosforu i potasu w glebie w po-równaniu z danymi sprzed rozpocz cia do wiadczenia i wariantem kontrolnym.
Podwojenie dawek wieloskładnikowych nawozów mineralnych zwi kszyło zawarto form przyswajalnych fosforu i potasu w porównaniu z dawkami pojedynczymi.
Literatura
FILIPEK T.2006. Chemia rolna. Wydaw. AR w Lublinie: 282 ss.
GRZEBISZ W. 2008. Nawo enie ro lin uprawnych. Wydaw. PWRiL, tom I: 428 ss.
KABATA-PENDIAS A.,PENDIAS H. 1999. Biogeochemia pierwiastków ladowych. Wydaw.
PWN: 398 ss.
KRZYWY E.2007. ywienie ro lin. Wydaw. AR w Szczecinie: 178 ss.
KRZYWY-GAWRO SKA E.2007. Analiza chemiczna nawozów, gleb i ro lin. Wydaw. AR w Szczecinie: 200 ss.
NOWAK W., DRASZAWKA-BOŁZAN B. 2002. Zawarto kadmu, ołowiu i niklu w ycicy trwałej pod wpływem nawo enia nawozami wieloskładnikowymi. Zesz. Probl. Post.
Nauk. Rol. 484: 433-439.
OSTROWSKA A.,GAWLI SKI S.,SZCZUBIAŁKA Z.1991. Metody analizy i oceny wła ciwo ci gleb i ro lin. Wydaw. IO : 364 ss.
ROZPORZ DZENIE 2002. Rozporz dzenie Ministra rodowiska z dnia 9 wrze nia 2002 r.
w sprawie standardów jako ci gleby oraz standardów jako ci ziemi. Dz.U. 2002 nr 165 poz. 1359.
RUTKOWSKA B.,SZULC W.,ŁAB TOWICZ J.,KORC M.,SAŁAJCZYK M. 2002. System nawo-enia jako czynnik detrminuj cy zasobno gleby w przyswajalne formy składników pokarmowych. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol. 484: 537-548.
ST PIE W.,MERCIK S. 2001. Działanie na ro liny i gleb nawozów wieloskładnikowych i pojedynczych w zmianowaniu pi cioplanowym. Folia Univ. Agric. Stetinensis 233,
Agricultura 89: 165-168.
STR CZY SKA S. 1998. Wpływ nawo enia organicznego i mineralnego na skład frakcyjny zwi zków próchnicznych i chemiczne wła ciwo ci gleb. Fol. Univ. Agric. Stetinensis 190, Agricultura 72: 289-293.
WI NIEWSKI J.,BIELI SKA J.1998. Wpływ stosowania nawozów wieloskładnikowych na aktywno enzymatyczn i zawarto mineralnych form azotu w glebie pod upraw tytoniu. Folia Univ. Agric. Stetinensis 190, Agricultura 72: 343-348.
ZAWADZKI S. 2003. Gleboznawstwo. Wydaw. PWRiL: 560 ss.
Słowa kluczowe: wieloskładnikowe nawozy mineralne, gleba, wska niki yzno ci, miskant cukrowy
Streszczenie
W przeprowadzonych badaniach w latach 2006-2007 okre lono wpływ nowych wieloskładnikowych nawozów mineralnych (Inmarc 4, Suprofos 25, SuproFoska 20), stosowanych z dodatkiem mocznika oraz uprawianej ro liny testowej (miskat cukrowy) na wła ciwo ci fizyczne i chemiczne gleby. Do wiadczenie wegetacyjno-wazonowe przeprowadzono na glebie brunatnej niecałkowitej o składzie granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego (gleba lekka, kompleksu IVa, ytniego bardzo dobrego).
Gleba charakteryzowała si odczynem lekko kwa nym (pHKCl 6,40), stosunkiem C:N 10,3 oraz zawierała redni zawarto form przysw ajalnych dla ro lin fosforu, magnezu i potasu. Zawarto metali ci kich (Cd, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn) nie przekraczała dopuszczalnych norm. W schemacie bada uj to jak czynnik I działanie wieloskładnikowych nawozów mineralnych, a czynnikiem II były dawki nawozów (pojedyncza i podwojona).
Uzyskane rezultaty bada po dwuletnim prowadzeniu do wiadczenia wskazuj , e wieloskładnikowe nawozy mineralne oraz mocznik zmniejszyły warto pHKCl w glebie, nieznacznie zwi kszyły zawarto form ogólnych azotu, fosforu i potasu. Nie miały wpływu na kształtowanie zawarto ci form ogólnych wapnia, magnezu, siarki, kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku. Pojedyncze dawki wieloskładnikowych nawozów mineralnych zwi kszyły zawarto form przyswajalnych dla ro lin fosforu i potasu w glebie w porównaniu z danymi sprzed zało enia do wiadczenia i wariantem kontrolnym. Podwojenie dawek wieloskładnikowych nawozów mineralnych zwi kszyło zawarto form przyswajalnych fosforu i potasu w glebie w porównaniu z dawkami pojedynczymi.
INFLUENCE OF FERTILIZATION AND CULTIVATION OF Miscanthus sacchariflorus ON THE CHANGES IN PHYSICAL
AND CHEMICAL PROPERTIES OF SOIL
Jacek Ciubak 1, Edward Krzywy 2, Ewa Krzywy-Gawro ska 2
1 Chemical Institute „FOSFAN” SA, Szczecin
2 Department of Environmental Chemistry, Western Pomeranian University of Technology, Szczecin
Key words: multicomponent mineral fertilizers, soil, fertility indices, Miscanthus sacchariflorus
10.3 and average content of plant available forms of phosphorus, magnesium and potas-sium. The content of heavy metals (Cd, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn) did not exceed permissible norms. The experimental factor I was the impact of multiple mineral fertilizers and factor II were the doses of fertilizers (single and double).
The results obtained after two years of experiment show that multiple mineral fertilizers and urea lowered the pHKCl in soil, slightly increased the content of total nitrogen, phosphorus and potassium forms. Multiple mineral fertilizers and urea did not influence on the content of total calcium, magnesium, sulphur, cadmium, copper, manganese, nickel, lead and zinc forms. Single doses of multiple mineral fertilizers increased the content of available for plants forms of phosphorus and potassium in soil in comparison to the data before the experiment was established and the control variant.
Double doses of multiple mineral fertilizers increased the content of available phosphorus and potassium forms in the soil, as compared with the single doses.
Prof. dr hab. Edward Krzywy Katedra Chemii rodowiska
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny ul. Słowackiego 17
71-434 SZCZECIN e-mail: chemrol@zut.edu.pl