GLEBACH WYCZERPANYCH Z TEGO SKŁADNIKA

Ireneusz Grzywnowicz Akademia Rolnicza w Krakowie

Abstrakt

W próbkach gleby pobranych z terenów Polski południowej przeprowadzono oce-nę wielkości sorpcji niewymiennej potasu nawozowego w warunkach optymalnego uwilgotnienia gleb. Gleby użyte do doświadczeń różniły się nie tylko szeregiem właści-wości chemicznych, większość z nich wykazywała niską zasobność w potas przyswa-jalny. W tych glebach już po upływie 8 tygodni 52% z dodanego do gleby potasu nawozowego przechodziło w formy niewymienne.Proces uwsteczniania potasu nawozo-wego najsilniej skorelowany był z zawartością potasu wymiennego, nieco słabiej z za-wartością części spławialnych, iłu koloidalnego oraz zaza-wartością węgla organicznego.

Słowa kluczowe: sorpcja niewymienna potasu, potas nie wymienny

Abstract

In soil samples collected from the areas of southern Poland the amount of unchangeable fertilizer potassium sorption was assessed under conditions of optimal soil moisture. The soils used for the experiments differed not only with a number of chemical properties, but also with the content of reserve and total potassium. A majority of soils used for the experiment revealed low abundance in available potassium. In these soils 52% of fertilizer potassium supplied passed into unchangeable forms. The process of fertilizer potassium retardation was most strongly correlated with exchangeable potassium content, slightly less with floatable particles quantity, colloidal clay and with organic carbon content.

Key words: potassium sorption in soils, non exchangeable potassium in soils

Wprowadzenie

Naturalne rezerwy potasu w różnych glebach są bardzo duże ale zjawisko uwsteczniania potasu nawozowego w glebach oraz uwalnianie się potasu rezerwowego do formy wykorzystywanej przez rośliny, jest powodem malej efektywności nawożenia potasem i utrudnia ocenę potrzeb jego stosowania.

Boguszewski i in. [1972] sugerują że przyczyną małej efektywności nawożenia potasem może być jego uwalnianie z form niewymiennych do roztworu lub wykorzystanie przez rośliny z warstwy podornej. W warunkach gleb o dużej zdolności do niewymiennego wiązania potasu brak reakcji na nawożenie tym składnikiem może być powodowany silnym (konkurencyjnym w stosunku do korzeni roślin) wiązaniem jonów K z nawozów przez kompleks sorpcyjny gleby. Natomiast wyniki innych doświadczeń [Gorlach, Curyło 1990] wykazują, że często nawożenie potasowe nie pokrywające ilości potasu odprowadzonego z plonem zapewnia wysokie plonowanie roślin.

W przemianach potasu zachodzących w glebie, trudno jest oszacować intensywność procesu uwalniania potasu zapasowego do form dostępnych dla roślin, oraz wielkości niewymiennego sorbowania potasu, bowiem w różnych glebach procesy te mogą przebiegać w różnym natężeniu ( uruchamianie może przeważać nad uwstecznianiem lub odwrotnie).W literaturze spotyka się prace [Czuba 1993, Mercik 1993, Curyło 1995 ] które wskazują że bardzo trudno jest podwyższyć zasobność gleb wyczerpanych z potasu, przy zastosowaniu nawet dużych dawek tego składnika.

Celem pracy była ocena wielkości i tempa sorpcji niewymiennej K w różnych glebach oraz próba skorelowania rozmiarów sorpcji niewymiennej z podstawowymi właściwościami badanych gleb i ilością w nich różnych form potasu.

Materiał i metody

W próbkach gleb z poziomu próchnicznego wytworzonych z różnych skał macierzystych pobranych z rejonu południowej Polski wykonano oznaczenia składu granulometrycznego, pH, kwasowości hydrolitycznej , składu wymiennych kationów w kompleksie sorpcyjnym oraz zawartości materii organicznej powszechnie stosowanymi metodami. Oznaczono również zawartość różnych form potasu w glebie, potas wymienny w obojętnym octanie amonu, potas zapasowy metodą Reitemeiera [Reitemeier 1955], potas „ zbliżony do całkowitego” w mieszaninie kwasów HNO₃ i HClO₄ w stosunku 3 : 2, potas zasorbowany niewymiennie po zastosowaniu dawki 200 mg K ^. kg^-1 gleby w postaci KCl przy uwilgotnieniu gleby na poziomie 40 % maksymalnej kapilarnej pojemności wodnej, w temp pokojowej ok. 20ş C, po upływie 7, 14, 28, 42 i 56 dni.

Wyniki badań

Gleby użyte do doświadczeń różniły się szeregiem właściwości fizycznych i chemicznych (Tabela 1). Pod względem zakwaszenia 8 gleb wykazywało odczyn bardzo kwaśny, 13 odczyn kwaśny, 12 odczyn lekko kwaśny, a 2 odczyn obojętny. Ilość

węgla organicznego wahała się w granicach od 2,0 do 35,5 g^. kg^-1, przy średniej zawartości 14,6 g^. kg^-1. Badane gleby zawierały od 11 do 68% części spławialnych i od 1 do 25% iłu koloidalnego co pozwala zaliczyć 6 z nich do gleb lekkich, 7 do średnich i 22 do ciężkich. Całkowita pojemność sorpcyjna wahała się od 26,7 do 234,4 mmol (+) ^. kg^-1, przy średniej 109,9 mmol (+) ^. kg^-1 a stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi od 51do 94%. Pod względem zasobności gleb w potas bardzo niską wykazywało 15 gleb, niską 7, średnią 5, wysoką 6 i bardzo wysoką zawartość 2 gleby.

Tabela 1. Wybrane fizykochemiczne właściwości badanych gleb Table 1. Selected physico-chemical properties of soil

Właściwości fizykochemiczne

Zawartość frakcji <0,02mm content of

fraction <0,02mm 38 12,94 11 68

Zawartość frakcji <0,002mm content

of fraction <0,002mm 9,5 5,88 1 25

Pojemność sorpcyjna- Cation

exchange capacity mmol(+)^.kg^-1 110 53,3 26,7 234,4

Zjawisko uwsteczniania potasu nawozowego w glebach oraz uwalnianie się potasu rezerwowego do formy wykorzystywanej przez rośliny jest powodem małej efektywności nawożenia potasem i utrudnia ocenę potrzeb jego stosowania. W literaturze panuje zgodny pogląd [Boguszewski i in. 1978, Terelak 1984, Grabowski 1980, Stępień 1995, Grzywnowicz 1999, Martin, Sparks 1983, Havlin, Westwall 1985, Ghorayshi, Lotse 1986, Sharpley 1987, Armesto, Sortes 1993], że te przemiany potasu zachodzące w glebach powinny być uwzględniane przy ustalaniu potrzeb nawożenia potasem. Może to mieć szczególe znaczenie na glebach wyczerpanych z potasu.

Niewymienne sorbowanie potasu sięgało w analizowanych glebach od 118 do – 32% jego ilości zastosowanej w nawożeniu przy wartości średniej wynoszącej 52%.

Oznacza to że w niektórych glebach cały potas dostarczony w nawożeniu, przechodził w czasie 8 tygodni w formy dla roślin niedostępne, a w innych glebach nie tylko brak było sorpcji niewymiennej, ale przeważało uruchamianie niewymiennego potasu sięgające 32% jego dawki (tab2). W warunkach prowadzonego eksperymentu nie występowało pobieranie jego przez rośliny, ani wymywanie, dlatego należy oczekiwać że w praktyce rolniczej rozmiary sorpcji niewymiennej byłyby niższe. Jednak tak duże zróżnicowanie

Tabela 2. Dynamika sorpcji niewymiennej w różnych glebach w % K

standard deviation Min max 7 66^*/78^** 17,9^*/41,3^** 48^*/-3^** 95^*/190^**

14 64/83 14,2/42,1 27/21 84/169

28 46/51 20,0/27,2 32/-31 74/151

42 47/51 21,2/27,4 8/-36 74/156

56 48/52 21,4/23,7 31/-32 96/118

* gleby o niskiej zawartości potasu, soil showing low K content ** wszystkie gleby, all soils

Tabela 3. Współczynniki korelacji liniowej pomiędzy niektórymi właściwościami gleb a dynamiką sorpcji niewymiennej potasu

Table 3. Linear correlation coefficients between some soil properties and dynamics of unchangeable potassium sorption

Właściwości gleby Some properties

Czas trwania sorpcji niewymiennej – dni Duration of unchangeable sorption in days

7 14 28 42 56

PH KCl -0,1958 -0,0981 -0,1859 -0,2723 -0,1803

Zawartość frakcji <0,02mm content of fraction <0,02mm

0,3454 * 0,5018 ** 0,4342 ** 0,4541 ** 0,3605 * Zawartość frakcji <0,002mm

content of fraction <0,002mm

0,3158* 0,5032** 0,3886* 0,3654* 0,3294*

Pojemność sorpcyjna- Cation exchange capacity mmol(+)^.kg^-1

0,2171 0,2734 0,1529 0,1847 0,2850 C-org. Organic C (g ^.kg^-1) 0,4267* 0,3981* 0,5149** 0,4958** 0,4185*

K wymienny – K exchan. (mg ^. kg^-1) 0,5823*** 0,7585*** 0,3705* 0,2887 0,3808*

K zapasowy – K reserved 0,2967 0,5047** 0,0479 0,0556 0,0953

K całkowity –Total K 0,2880 0,5222** 0,1220 0,0071 0,0252

sorpcji niewymiennej może znacząco wpływać na trudności w ustaleniu dawki tego składnika. W literaturze można znaleźć przykłady możliwości znacznego uwsteczniania potasu nawozowego. W doświadczeniach Mercika [ 1993] 40-80% składnika nawozowego przechodziło w formy niewymienne, a Bouabid i in. [1991] wykazali sorpcję niewymienna potasu w glebach gliniastych w zakresie 36- 64%, a w badaniach Pala iin. [1999] od 5 do 67%.

Określenie wielkości sorpcji niewymiennej tą metodą wykluczają możliwość masowego jej zastosowania dla potrzeb praktyki rolniczej. Dlatego też określono zależność pomiędzy intensywnością procesu niewymiennego sorbowania a podstawowymi właściwościami fizykochemicznymi gleb poprzez wyliczenie współczynników korelacji prostej (Tab. 3). Wielkość sorpcji niewymiennej była dodatnio skorelowana tylko z zawartością części spławialnych, iłu koloidalnego oraz z zawartością węgla organicznego tylko przy poziomie istotności p= 0,05, natomiast ściślej była skorelowana z zawartością wymiennego potasu (p=0,001).

Wnioski

1. Duże zróżnicowanie sorpcji niewymiennej potasu ( od118 do –32% dawki K) może znacząco wpływać na trudności w ustaleniu dawki tego składnika.

2. Proces uwsteczniania potasu nawozowego najsilniej skorelowany był z zawartością potasu wymiennego (p=0,001), nieco słabiej z zawartością części spławialnych, iłu koloidalnego oraz zawartością węgla organicznego (p=0,05).

3. W glebach o niskiej zasobności potasu wymiennego nie zaznaczył się wzrost sorpcji niewymiennej potasu nawozowego.

4. Czas trwania inkubacji ok. 4 tygodni wydaje się być wystarczający do określenia rozmiarów sorpcji niewymiennej. Po tym okresie ustala się stan równowagi pomiędzy procesem uwalniania potasu zapasowego do form dostępnych dla roślin, a sorpcja niewymienna potasu nawozowego.

Piśmiennictwo

Armesto B. R., Sotres F.G. 1993. „Extracction de K no cambiable en suelos gallegos”

Agrochimica XXXVII /3, 233-242.

Boguszewski W., Gosek S. 1972. „Próba określenia stopnia wyczerpania potasu przyswajalnego z różnych gleb w kilkuletnim doświadczeniu nawozowym”

Pam. Puł.z..55, 27-43.

Bouabid R., Badraoui M., Bloom P. R. 1991. “ Potassium fixation and charge characteristics of soil clay. „ Soil Sci. Soc. Am. J. 55: 1493-1498.

Curyło T. 1995. „Nawozowe działanie potasu na glebie znacznie wyczerpanej z tego składnika” Zesz. Prob. PNR, 421a, 29-37.

Czuba R. 1993. „Regeneracyjne nawożenie gleby silnie wyczerpanej ze składników pokarmowych” Rocz. Gleb.,XLIV,1/2,57-64.

Ghorayshi M., Lotase E.G. 1986. „Quantity/intensity relationships of potassium in three Swedish soils” Swedish J. Agric. Res. 16: 57-65.

Gorlach E., Curyło T. 1990. „Wpływ odczynu gleby na pobieranie potasu.” Rocz.

Glebozn., 41, 1/2, 117-131.

Grabowski J. 1980. „Badania nad przemianami potasu w warunkach wyczerpania gleby z tego składnika” Pam. Puł. 73: 1-23.

Grzywnowicz I. 1999. „Ocena stopnia wyczerpania potasu z gleb na podstawie dynamicznych wskaźników zaopatrzenia roślin w potas” Zesz. Prob. PNR, z.

467, 291-298

Havlin J.L., Westwall D.G. 1985. „Potassium relase kinetics and plant responde in calcareous soils” Soil. Sci. Soc. Am. J. 49: 336-370

Martin H.W., Sparks D.L. 1983 „ Kinetics of nonexchangeagle potassium relase from two Coastal Plain siols” Soil. Sci. Soc. Am. J. 47:883-887

Mercik S. 1993. „Regeneracja gleby silnie wyczerpanej z dostępnych form potasu i fosforu” Zesz. Nauk, AR Kraków 277 (37) 3-14

Pal Y., Wong M., Gilkes R. J. 1999. The forms of potassium and potassium adsorption in some virgin soils from south- western Australia.”Aust. J. Soil Res., 37, 695-709.

Reitemeier R.F. 1955. „The avaibility of native and fihed nonexchangeable potassium”

Trans.Internat.Soil Sci. Soc., Com II and IV: 55-56

Sharpley A.N. 1987. „ The kinetics of soil potassium desorption” Soil Sci. Soc. Am. J.

51: 912-917

Stępnień W. 1995. „Dynamika plonowania, pobranie potasu przez rośliny oraz zmiany różnych form tego składnika w glebie w zależności od zasobności gleb w K w doświadczeniu wieloletnim” Zesz. Prob. PNR, 421 a, 345-354

Terelak H. 1984 „ Kształtowanie się glebowych wskaźników zaopatrzenia roślin w potas w zależności od poziomu nawożenia tym składnikiem i gatunku gleby”

IUNG Puławy R (193): 55 ss.

Ireneusz Grzywnowicz

CHANGES IN AMOUNT OF NONECHANGEABLE SORPTION OF POTASSIUM IN VARIOUS SOILS DEPLETED OF THIS ELEMENT

Summary

A phenomenon of fertilizer potassium retardation in soils and reserve potassium release to the form utilised by plants is a reason for low efficiency of potassium fertilization and makes difficult an assessment of its application needs.

In soil samples collected from the areas of southern Poland the amount of unchangeable fertilizer potassium sorption was assessed under conditions of optimal soil moisture. The soils used for the experiments differed not only with a number of chemical properties (content of floatable particles ranged between 11 and 68% and colloidal clay 1-25%; pH_KCl 6.92 –3.88 and organic carbon content between 2.0 and 35.5 g ·kg^-1) but also with the content of reserve and total potassium. A majority of soils used for the experiment (23 samples of 35) revealed low abundance in available potassium. In these soils 52% of fertilizer potassium supplied went into unchangeable forms.

The process of fertilizer potassium retardation was most strongly correlated with exchangeable potassium content (p=0.001), slightly less with floatable particles quantity, colloidal clay and with organic carbon content (p=0.05). In soils with low abundance of potassium no increase in unchangeable potassium sorption was visible.

Dr inż. Ireneusz Grzywnowicz Katedra Chemii Rolnej

Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja Al. Mickiewicza 21

31-120 Kraków