Współdziałanie nawożenia mineralnego i organicznego w kształtowaniu żyzności gleby

LESZEK KUSZEWSKI, JAN ŁABĘTOWICZ

W SPÓ ŁD ZIA ŁA N IE NAW OŻEN IA M IN ERA LNEGO

I ORGANICZNEGO W K SZTA ŁTO W A N IU ŻYZNOŚCI GLEBY Katedra Chemii Rolnej SGGW-AR w W arszawie

B adania nad w spółdziałaniem naw ozów m in eraln y ch i obornika m ają b ogatą lite ra tu rę i dotyczą w ielu aspektów badaw czych. Z p u n k tu w idze­ nia p ra k ty k i rolniczej m ożna podzielić je n a dw ie grupy:

— b adania n ad działaniem b u fo ru ją cy m obornika w w a ru n k a ch n ie­ zrów now ażonego naw ożenia [4, 6].

— działanie obornika p rz y zrów now ażonym naw ożeniu m in e raln y m [1, 2, 3, 5, 7, 8 i inni].

W tej grup ie n ajw ięcej bad ań dotyczy działania obornika n a tle nis­ kich i średn ich daw ek naw ozów m in eraln y ch. Stosunkow o m niej jest do­ św iadczeń trw ały ch , obrazujących działanie obornika p rzy różnych daw ­ kach naw ozów m in eraln y ch, zwłaszcza w ysokich, k tó re n a glebach lek ­ kich i śred nich daw ek naw ozów m in eraln ych . Stosunkow o m niej jest do-P rzed staw io n e tu b adania dotyczą oceny o bornika jako czy nn ika w zro­ s tu efektyw ności naw ożenia m in eralneg o w szerokim zakresie daw ek, ze szczególnym u w zględnieniem daw ek w ysokich. Podano rów nież dane do­ tyczące zm ian w zaw artości kationów w ym iennych, w ęgla i azo tu orga­ nicznego po 15 latach trw a n ia dośw iadczenia.

METODY BADAŃ

B adania przeprow adzono w trw ały m dośw iadczeniu polow ym p ro w a­ dzonym w jed n o lity sposób od 1968 r. J e st ono zlokalizow ane n a p o lu do­ św iadczalnym K a te d ry Chem ii Rolniczej SGGW w Łyczynie. O m aw iane dośw iadczenie o b ejm uje zm ianow anie czterech n a stę p u jąc y c h roślin1: ziem niaków , jęczm ienia jarego, rzep ak u ozimego, pszenicy ozim ej. Sche­ m a t dośw iadczenia obejm ow ał dw a poziom y naw ożenia obornikiem : bez obornika, z obornikiem oraz pięć poziom ów naw ożenia m ineralnego: O, N PK , 2NPK, 3NPK, 4NPK.

4 1 2 L. K uszelewski, J. Łabętowicz

O bornik stosow ano pod ziem niaki w daw ce 30 t/h a . Stanow iło to wi p rzeliczeniu na 1 h a rocznie 12,5 t obornika. P rzy p rzeciętnym składzie obornika: N — 0,50%, P — 0,14%, К — 0,50%, wznoszono w nim około 570 kg N P K w całej ro tacji, czyli około 142 kg N P K n a 1 h a rocznie.

Poziom y naw ożenia m ineralnego były zróżnicow ane pod poszczegól­ ne rośliny, co w p rzeliczeniu na 1 h a w płodozm ianie odpow iadało daw ­ kom: 0, 72, 144, 216, 288 kg N PK.

Dośw iadczenie zostało założone na glebie ty p u płowego (pseudobieli- cowego), zaw ierającego w górnej w arstw ie piasek g liniasty lekki zalega­ jący na glinie zw ałow ej. Pole stanow i kom pleks klasy b o n itacy jn ej IV b gleb żytnio-ziem niaczanych. P rzed rozpoczęciem badań gleba odznaczała się następ u jący m i w skaźnikam i: odczyn p H Kci — 5,5; zasobność w fosfor i potas p rzy sw ajaln y w edług E g nera-R ieh m a odpow iednio 2,6 mg P i 5,8 —6,6 m g К n a 100 g gleby, zasobność w m agnez p rzy sw aja ln y 2—4 m g /l 00 g gleby. Z aw artość azotu ogółem w ynosiła 0,068%, a w ęgla orga­ nicznego 0,5%-. W dośw iadczeniu stosow ano w apnow anie w edług 1,5 k w a ­ sowości h y d rolity cznej w celu uzyskania odczynu zbliżonego do obojęt­ nego.

WYNIKI BADAŃ

P l o n y r o ś l i n . Łączne stosow anie obornika i naw ozów m in e raln y c h zw iększyło znacznie poziom plonów w całym zakresie stosow anych d a­ w ek naw ozów m in eraln y ch (ryc. 1). P rzeciętn y dla zm ianow ania p rz y ro s t plonów pod w pływ em obornika na obiekcie bez nawlozów m in eraln y ch w ynosił 49% , a na obiektach z naw ozam i m in e raln y m i 21— 29%. N aw o­ żenie organiczne na tle m in eraln eg o zwiększyło szczególnie działanie d aw ­ ki najw yższej, co dobrze obrazuje w skaźnik efektyw ności końcow ej, któ ­ rego w ielkość dla daw ki 4N PK w zrosła d w u k ro tn ie (tab. 1).

Bliższa analiza p rzyrostów plonów pod w p łyńw em obornika dla po­ szczególnych daw ek w skazuje, że obornik działał n ajlep iej na obiekcie zerow ym oraz na obiekcie o najw yższym poziom ie naw ożenia m in e raln e ­ go (tab. 1). Stosunkow o w ysoki efek t plonotw órczy obornika na obiekcie bez naw ozów m in eraln y ch obrazuje p rzede w szystkim działanie oborni­ k a jako źródła składników pokarm ow ych. E fek t ten jest stosunkow o w y ­ soki rów nież z tego w zględu, że w w a ru n k a ch w ieloletniego dośw iadcze­ nia rośliny n a obiekcie zerow ym , będącym odniesieniem , p lo n u ją nisko, p rez e n tu ją bow iem sk u tk i b rak u naw ożenia. W ysoki efek t działania obor­ n ik a na obiekcie z daw ką najw yższą w ynika ze stagnacji poziom u р1ск nów w w aru n k ach w yłącznego naw ożenia m ineralnego (ryc. 1). K orzystne działanie obornika n a najw yższej dawce naw ozów m in eraln y ch su g eru je, że efek t ten obok bezpośredniego działania pokarm ow ego w yn ika rów ­ nież w znacznym stop n iu z pośredniego oddziaływ ania obornika na w ie­ le w łaściw ości gleby.

T a b e l a 1

Wpływ obornika na plony i efektywność nawożenia mineralnego Farmyard manure influence on yields and efficiency of mineral fertilization

Wyszczególnienie — Specification NPK 2NPK 3NPK

Średni plon z 4 roślin z 1 ha w j.zb. ; Mean yield of 4 cereals from 1 hectare j in grain units

— bez obornika

without farmyard manure

— z obornikiem j

with farmyard manure | Zwyżka plonu w j.zb. z 1 ha pod wpływem obornika

Yield increment in grain units from hectare under the farmyard manure influence

Zwyżka plonu w j.zb. na 10 t obornika : w całej rotacji

Yield increment in grain units per 10 t j of farmyard manure in the whole

rotation j

Zwyżka plonu w j.zb. 10“2 na i kg NPK :

(efektywność końcowa) j

Yield incremen in grain units 1 0 '2 pet , 1 kg of NPK (final efficiency) |

— bez obornika j

without farmyard manure j — z obornikiem

with farmvard manure ; 19,1 28,6 9.5 7.6 28,0 36,1 8,1 6,5 33,4 41,6 8,2 6,5 38.1 46.2 8,1 6,5 10,2 8,5 6,2 6,3 5,4 5,7

j.zb. (jednostka zbożowa)=100 kg ziarna zbóż grain unit =100 kg of coreal grain

4NPK 40,0 49,4 9.4 7.5 1,9 3,8

W trw ały c h dośw iadczeniach naw ozow ych w zasadzie nie m a m ożliw o­ ści oddzielenia efektów bezpośredniego plonotw órczego działania oborni­ k a od efektów pow stającej pod w pływ em jego stosow ania su b sta n c ji próchnicow ej. Dlatego w pojęciu „działanie naw ozow e o b ornik a” m ieści się rów nież plonotw órczy efekt su b stan cji próchnicow ych.

Z a w a r t o ś ć k a t i o n ó w w y m i e n n y c h . N a obiektach bez obornika w zrost poziom u naw ożenia m in eraln ego w zasadzie nie w p ły ­ w ał na zaw artość w ap n ia i m agnezu, w zrastała jed y n ie zaw artość potasu. N a obiektach naw ożonych obornikiem zaw artość głów nych kationów za­ sadow ych znacznie w zrosła na w szystkich poziom ach naw ożenia m in e ra l­ nego. Ś red ni p rzy ro st zaw artości w sto su n k u do o b iek tu bez obornika w y ­ nosił: dla w ap nia około 19%, dla m agnezu 25% i dla< p o tasu aż 63%. W końcow ym efekcie p rzy ro st pojem ności sorp cyjnej pod w pływ em oborni­ k a w ynosił średnio około 20% (tab. 2).

414 L. K uszelewski, J. Łabętowicz

Ryc. 1. W pływ obornika i w zrastających dawek nawozów m ineralnych na plon roślin wyrażony w jednostkach zbożowych

A — ziem niaki, В — rzepak ozim y, С — pszenica ozima, D — jęczm ień jary; 1 — naw ożenie

m ineralne, 2 — naw ożenie m ineralne+obornik P lon głów ny podano jako średnią w ieloletnią

Fiig. 1. Influence of farm yard m anure and increasing rates of minerals fertilizers on the yields of plants expressed in terms of grain units

A — potatoes, в — w inter rape, с — w inter wheat, d — summer barley; l — mineral fer­

tilization, 2 — m ineral fertilization+farm yard m anure The m ain crop is presented as a m any-years m ean

Znacznie w iększy p rzy ro st p o tasu w ym iennego pod w pływ em oborni­ k a w sto su nk u do w apn ia i m agnezu w ym ienego spow odow ał zm iany niek tó ry ch w zajem nych rela cji k ationów w kom pleksie so rp cy jn y m (tab. 3). P rzed e w szystkim sk u tk iem naw ożenia obornikiem zm ienił się stosunek К : Mg i Ca : K.

T a b e l a 2 Zawartość kationów wymiennych i jonu wodorowego w kompleksie sorpcyjnym

Content of exchangeable cations and hydrogen ion in the sorption complex

Nawożenie Fertilization Kationy zasad w meq/100 g Basic cations meq/100 g of Ca 1 Mg owe 1 gleby in soil ~ к Г Suma kationów zasadowych Sum of basic cations meq/100 g Kwasowość hydrolityczna Hydrolytic I acidity

j

i

Pojemność sorpcyjną obliczono jako sumę Ca2+, Mg2+, K + i H + Sorption capacity was calculated as the sum of Ca2+, Mg2+, ;K+ and H +

S tosunek К : Mg p rz y w yłącznym naw ożeniu m in e raln y m by ł n a ogół m niejszy od jedności w całym zakresie daw ek naw ożenia, a ze w zrostem poziom u naw ożenia rozszerzał się w g ranicach od 0,78 : 1 n a obiekcie N P K do 1,03 : 1 na obiekcie 4NPK. N aw ożenie sam ym obornikiem lu b obornikiem z naw ozam i m in eraln y m i p rzy niskich daw kach u trzy m y w ało stosunek К : Mg zbliżony do optym alnego, czyli 1 : 1 . N atom iast naw oże­ nie obornikiem w w a ru n k a ch wysokiego poziom u naw ożenia m in e raln e ­ go poszerzało te n stosunek do w arto ści 1,28 : 1 p rzy daw ce najw yższej. Z m iany te w y n ik ały z m ałej ilości m agnezu w sto su n k u do p otasu w oborniku. Zm iany sto su n k u Ca : К w dośw iadczeniu by ły bardzo duże. Sam o naw ożenie m in e raln e w yraźn ie zwężało te n stosunek w m iarę w zro­ s tu daw ek. N a obiekcie zerow ym w ynosił on 20 : 1, nato m iast na obiek­ cie 4N PK już ty lk o 11,8 : 1. Szczególnie szeroki stosun ek Ca : К p rzy b ra ­ k u naw ożenia n a obiekcie O spotęgow any został niestosow aniem naw o­ zów p rzy n o rm aln y m w apnow aniu. Naw ożenie obornikiem w płynęło na dalsze zw ężenie tego stosunku, k tó ry zm ienił się z 14,1 : 1 n a obiekcie bez naw ozów m in eraln y ch do 10,1 : 1 na daw ce 4NPK. N a ogół p rz y jm u je się za o p ty m aln y stosunek Ca : К ró w ny 1 3 :1 , jed n ak n a w e t duże od­ chylenia nie m a ją większego znaczenia dla żyw ienia roślin. S tosunek

416 L. K uszelewski, J. Łabętowicz

T a b e l a 3 Wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami

Saturation of the sorption complex with cations

Nawożenie Fertilization

j Wysycenie kationami w % j , (Pojemność sorpcyjna= 100%) . Saturation with cations in % (Sorption complex = 100%) ! " Ca j Mg K~ T ' H j

Stosunek kationów w kompleksie sorpcyjnym

Ratios of cations in the sorption complex K: Mg Ca: К j Ca: Mg Mineralne — Mineial О ! I 79,4 4,7 ; 4,0 j 11,6 0,83: 1 1 20,0: 1 16,7: 1 NPK 77,9 1 5,6 ; 4,4 ; 11,8 ; 0,78 17,6 13,8 2NPK 1 77,9 _{1 5>5 ; 4,7} i 11,8 ' 0,86 i 16,5 13,9 3NPK ! 77,5 ! 5,6 ! 5,4 11,4 9,06 14,4 j 14,1 4NPK 73,5 j 5,9 j 6,2 ; 14,2 1,03 j 11 8 i 12,3 Mineralne+ obornik Mineral -f- farmyard manure О j ! ! 1 ; 78,6 j 5,3 ! 5,3 : i 10,7 1,06 i 14,1 j 14,9 NPK 78,7 ; 6,1 5,6 10,4 0,91 13,8 j 12,6 2NPK ! 75,7 ’ 5,5 6,4 12,4 1,16 11,9 13,9 3NPK 76,5 1 5,8 7,4 1 0 ,3 j 1,26 10,4 . j 13,1 4NPK 75,3 1 5,6 ! 7,4 11,5 i 1,28 j 10,1 i 13,0 T a b e l a 4 Ogólna zawartość azotu i węgla organicznego w glebie

The content of nitrogen and organic carbon in soil

Nawożenie — Fertilization I Poziomy nawożenia mineralnego Wartości oznaczane j Mean fertilization levels

Determined values _{i о NPK i 2NPK 3NPK} I 4NPK Mineralne — Mineral N ogółem — N total j ! 0,031 i

i

N ogółem — N total 1 i 1 i 0,064 i 1 i 0,081 ! i 0,080 0,081 ! 0,089 С organiczny j 0,64 ! _I 0,81 ’ i 0,82 0,80 0,87 С organie С: N 1 io,o I ! 10,0 ! j 10,3 i : 9,9 ! 9,8 Przed założeniem doświadczenia: С — 0,59%, N — 0,068%

Ca : Mg nie zm ienił się pod w pływ em czynników dośw iadczenia, był jed ­ nak n a w szystkich obiektach zby t szeroki i zam ykał się w przedziale od 12,3 : 1 do 16,7 : 1 (optim um 6,5 : 1). S ta n tak i w ynikał z jedn ej stro n y z niskiej zasobności gleb w m agnez, z d ru g iej zaś z system atycznego w ap ­ now ania (pHKci około 7).

Z a w a r t o ś ć a z o t u i w ę g l a o r g a n i c z n e g o . Braik naw ożenia przez 15 la t spow odow ał spadek zaw artości w ęgla o około 40% , a azotu o ponad 50%.

P rz y w yłącznym naw ożeniu m in e raln y m zaw artość w ęgla i azotu w y ­ kazała ten d en cję spadkow ą, k tó ra potęgow ała się w m iarę obniżania d a ­ w ek naw ozów m ineraln ych. Sam obornik nieznacznie zm ienił zaw artość w ęgla i azotu w glebie w sto su nk u do sta n u wyjściow ego.

Łączne stosow anie ob ornika i naw ozów m in eraln y ch w sto su n ku do w yłącznego naw ożenia m ineralnego w yraźnie zwiększyło zaw artość w ęg­ la i azotu. P rz y ro st zaw artości w ęgla w ynosił 45— 59%, a azotu 33— 53%. P rz y w yłącznym naw ożeniu m in eraln y m w m iarę w zro stu poziom u n a ­ w ożenia stosunek C: N ulegał niew ielk iem u zw ężeniu (od 9,6 : 1 dla N PK do 8,9 : 1 dla 4NPK), co w ynikało z szybszego nieco nagrom adzania azotu w sto su n k u do p rzy ro stu węgla.

N aw ożenie obornikiem obiektów z naw ozam i m in eraln y m i poszerzyło stosunek С : N do około 10 : 1, był on zbliżony n a w szystkich obiektach bez w zględu na poziom naw ożenia m ineralnego. S tanow i to p otw ierdzenie poglądu, że pod w pływ em obornika n astęp u je w zasadzie rów noległa k u ­ m u lacja w ęgla i azotu.

WNIOSKI

— Łączne stosow anie obornika i naw ozów m in eraln y ch isto tn ie zw iększyło p lo n roślin w zm ianow aniu 4-polow ym zarów no w d ziałaniu bezpośrednim , jak i następczym . Ś red n i p rzy ro st plon u w stosu nk u doi obiektów o w yłącznym naw ożeniu m in eraln y m zam ykał się w przedziale 21— 29%.

— E fek t obornika był najw iększy na obiekcie bez naw ozów m in e ral­ n ych oraz n a najw yższej daw ce nawozów, p rzy k tó re j na w yłącznym n a ­ w ożeniu m in e raln y m w y stąp iła stag n acja plonów.

— N a obiektach naw ożonych obornikiem znacznie w zrosła zaw artość głów nych kationów w ym iennych. Ś redni p rzyrost w ynosił dla: Ca — — 19%, Mg — 25%., К — 63%.

— Łączne stosow anie obornika i naw ozów m ineraln ych , zw łaszcza w w ysokich daw kach, spowodowało zm iany n iek tó ry ch w zajem nych rela cji w kom pleksie sorpcyjnym . S tosunek К : Mg uległ niew ielkiem u poszerze­ n iu ,stosunek Ca : К został w yraźnie zwężony.

418 L. K uszelewski, J. Łabętowicz

— C ałkow ity b rak naw ożenia przez 15 la t spow odow ał spadek zaw ar­ tości w ęgla o około 40% , a azotu o po nad 50% w sto su nk u do sta n u w y j­ ściowego.

— Łączne stosow anie obornika i naw ozów m in e raln y c h w y raźnie zwiększyło zaw artość w ęgla i azotu. O dpow iedni p rz y ro st w sto sun ku do obiektów naw ożonych w yłącznie naw ozam i m in eraln y m i w ynosił dla w ę­ gla 45— 59% oraz dla azotu 33— 53%.

LITERATURA

:[1} F o t y m а M., Ł a d o m i r s k i A.: Ziemniak 1969, 1, 45—66.

[2] G ó r s k i M., K u s z e l e w s k i L.: Naw ozy organiczne. PWRiL, Warszawa 1967. [3] K u s z e l e w s k i L.: Rocz. glebozn. nr 22, 1971, 2, 69—78.

i[4] K u s z e l e w s k i L.: Sym pozjum nt. „Skutki w ieloletniego stosowania nawo­ zów P uław y” IUNG, 16—17 XI 1976, cz II, s. 11—18.

[5] M a z u r T., C i e ć k o Z.: Rocz. Nauk roi. 96-A-3, 1969, 139—161. i[6] O s e t T.: praca doktorska, Kat. Chemii Rolnej SGGW, Warszawa 1982. [7] R a u h e K.: Thaer-Archiv. 9, 1965, 349—364.

[8] S z с z e r b a S. W., В r o d z к a R. I.: Pam iati D. N. Prianisznikowa, 1950, nr 41, s. 434. JT. КУЩЕЛЕВСКИ, Я. ЛАБЕНТОВИЧ ВЛИЯНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МИНЕРАЛЬНОГО И ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ НА ОБРАЗОВАНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ Кафедра агрохимии Сельскохозяйственной академии в Варшаве Р езю м е В статье рассматривается оценка действия стойлового навоза в условиях применения низкого, среднего и высокого уровня минерального удобрения. Эти последние уровни, осо­ бенно на почвах легкого механического состава, не всегда находят природное и экономи­ ческое обоснование. Рассматриваются некоторые результаты 15-летних опытов в 4-польном севообороте, проведенных в Лычине на опытном поле Сельскохозяйственной академии в Варшаве. Ре­ зультаты представляют действие стойлового навоза как фактора влияющего на эффектив­ ность минерального удобрения, изменения в составе обменных катионов и содержании общего азота и углерода в почве. Многолетнее удобрение стойловым навозом повышело действие минерального удобрения, особенно его высоких доз, при возделывании зерновых. При удобрении стойловым навозом повышалось количество обменных катионов в погло- шающем комплексе почвы, а также увеличивалась сорбционная ёмкость почвы, в зависимо­ сти от уровня удобрения, на 11-32%. Кроме того происходили изменения в соотношении катионов. На участках удобренных стойловым навозом произошло увеличение содержания органического углерода и общего азота. Результаты подтверждают значение стойлового навоза также в условиях минерального удобрения. При его отсутствии прибавки урожаев более низкие и наблюдается отрицатель­ ное ствие переудобрения.

L. KUSZELEWSKI, J. ŁABĘTOWICZ

EFFECT OF INTERACTION OF MINERAL AND ORGANIC FERTILIZATION ON THE SOIL FERTILITY FORMATION

Departm ent of Agricultural Chemistry, A gricultural U niversity of W arsaw

S u m m a r y

The influence of farmyard m anure at low, medium and high level of m ineral fertilization is estim ated in the work. The latter levels of fertilization, particularly of light soils, not alw ays are justified in natural and economic respect.

Som e results of 15-lear experim ents w ithin the 4-field crop rotation carried out on the experim ental field Lyczyn of the Agricultural U niversity o f W arsaw are presented in the paper. The results show the in fluence of farm yard m anure as a factor affecting the efficien cy of m ineral fertilization leading to changes in the com position of exchangeable cations and in the content of total carbon and nitro­ gen i soils'. The long-term fertilization w ith farm yard m anure contributed to an increase of the efficiency of m ineral fertilization, particularly at high nitrogen ra­ tes, in cultivation of cereals. At the farmyard m anure application increased the am ount of exchangeable cations in the sorption com plex of soil as w ell as increased by 11—32% the sorption capacity of soil depending on the fertilization level. Mor reover, changes in the ratio of cations occurred. On plots fertilized w ith farm yard m anure increased the organic carbon and total nitrogen content.

The results obtained confirm the im portance of farmyard m anure also under intensive m ineral fertilization conditions. At a lack of the former on higher yield increm ents can be obtaines as w ell as a negative aftereffect of overfertilizing is observed.

Pro/, dr L eszek K u szelew sk i

K a ted ra Chem ii R olnej SGGW -A R W arszaw a, ul. Rakovoiecka 26