DZIAŁANIE OBORNIKA NA GLEBIE BARDZO KWAŚNEJ I WYCZERPYWANEJ ZE SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH PRZEZ WIELE LAT

DZIAŁANIE OBORNIKA NA GLEBIE BARDZO KWAŚNEJ I WYCZERPYWANEJ

ZE SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH PRZEZ WIELE LAT

Stanisław Mercik

, Wojciech Stępień

1

Wszechnica Mazurska w Olecku

2

Katedra Nauk o Środowisku Glebowym,

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Wstęp

Zasobność gleb Polski w dostępne formy podstawowych składników pokar- mowych (P, K, Mg) w 50-60% jest niska lub bardzo niska. Na podobnym poziomie kształtuje się równieŜ silne zakwaszenie gleb [F OTYMA i in. 2001] . Przy obecnym poziomie zuŜycia nawozów mineralnych i wapna nie naleŜy liczyć na poprawienie tych właściwości gleb. NiezaleŜnie od tego na przestrzeni kilkunastu lat malało pogłowie zwierząt gospodarskich, a tym samym równieŜ produkcja nawozów naturalnych. Z tego powodu zawartość próchnicy w glebie utrzymuje się przewaŜnie na bardzo niskim poziomie [S ZAFRANEK 2000], a w niektórych rejonach przy niskim poziomie nawoŜenia [B LECHARCZYK 1999; S TANISŁAWSKA -G ŁUBIAK , K ORZENIOWSKA 2005] występuje nawet tendencja ubytku próchnicy w glebach. Znaczące zwiększenie próchnicy w glebie moŜe nastąpić w wyniku zwiększenia poziomu nawoŜenia nawozami organicznymi, a nawet, jak wykazały badania M ERCIKA i in. [2005] oraz M ERCIKA i in. [1999] , w wyniku systematycznego stosowania stosunkowo wysokich dawek nawozów mineralnych.

Przy braku moŜliwości znaczącego poprawienia właściwości gleb nawozami mineralnymi i wapnem, poszukiwane są sposoby złagodzenia ujemnego wpływu niedoboru tych składników pokarmowych, na plonowanie i cechy jakościowe roślin.

Dotychczasowe wyniki badań wskazują, Ŝe najlepszym sposobem na złagodzenie ujemnych skutków tak zdegradowanych gleb moŜe być nawoŜenie obornikiem [B AUMECKER , E LLMER 1999; Ł ABĘTOWICZ i in. 1999; S TĘPIEŃ 2004] . Znacznie większy jest wpływ nawoŜenia obornikiem na gleby jednostronnie wyczerpanych z dostępnych form fosforu, potasu lub azotu.

Prezentowane w niniejszej pracy badania, uzupełniają wiedzę w tym zakresie. W pracy przedstawiono bowiem działanie obornika w ciągu kilkunastu lat jego stosowania, na glebie bardzo kwaśnej lub jednostronnie wyczerpanej z dostępnych form P, K i N.

Materiał i metodyka

W Stacji Doświadczalnej Wydziału Rolnictwa i Biologii SGGW w Skiernie-

wicach nieprzerwanie od 1923 r. prowadzone są doświadczenia przy uprawie roślin w

róŜnych systemach zmianowania i nawoŜenia. Wyniki prezentowane w niniejszej publikacji pochodzą z dwóch pól, na których nie uprawia się roślin motylkowych, a nawozy mineralne stosowane są co rok według schematu: 0, CaNPK, NPK, PK, PN, KN w dawkach: Ca - 1,6 t⋅ha

CaO co 4 lata i co rok 90 kg N, 26 kg P i 91 kg K⋅ha

. Na jednym z tych pól nie stosuje się obornika od 1923 r., natomiast na drugim od 1992 roku stosuje się obornik co 3-4 lata w dawkach 30 t⋅ha

. Do chwili obecnej zastosowano obornik czterokrotnie, ostatnio jesienią 2004 r. Rośliny na tych polach uprawiane są w zmianowaniu dowolnym z przewagą (ok. 70%) roślin zboŜowych, a w pierwszym roku po zastosowaniu obornika uprawia się ziemniaki. Doświadczenia prowadzone są na glebie płowej o składzie granulometrycznym piasków gliniastych w warstwie do 40 cm i gliny lekkiej w warstwach głębszych. Bardziej szczegółowa charakterystyka gleb, warunków klimatycznych oraz schematy doświadczeń wieloletnich zostały opublikowane w pracy M ERCIKA i S TĘPNIA [2005].

Po zbiorach ziemniaków w 2005 roku, uprawianych bez obornika od 1923 roku oraz uprawianych na oborniku stosowanym od 1992 r. zostały pobrane próbki gleb, w których oznaczono:

• pH potencjometrycznie,

• węgiel organiczny metodą bezpośrednią,

• azot ogólny metodą Kjeldahla,

• przyswajalne formy K i P metodą Egnera-Riehma,

• wymienny magnez w octanie amonu (1 mol⋅dm

),

• pojemność sorpcyjną metodą Kappena.

Zamieszczone w pracy plony roślin obejmują okres od 1992 i są średnią z 4 lat (ziemniaki) lub 3 lat (owies).

Wyniki i dyskusja

Plony ziemniaków były znacznie bardziej zróŜnicowane na poszczególnych kombinacjach na polu bez obornika niŜ z obornikiem (tab. 1). Na podkreślenie zasługuje fakt, Ŝe z badanych 3 składników pokarmowych (N, P, K) największą obniŜkę plonów, na polu bez obornika, otrzymano na poletkach bez fosforu (KN) a najmniejszą bez azotu (PK). Jest to bardzo nietypowe działanie tych składników pokarmowych, co wskazuje jak bardzo gleba jest wyczerpana z dostępnych form fosforu i potasu. Z tego powodu największy przyrost plonów ziemniaków pod wpływem obornika otrzymano przy nawoŜeniu NK (o 103%) a najmniejszy przy nawoŜeniu PK o 38%w stosunku do obiektu bez obornika.

Stwierdzono równieŜ znacznie większe działanie obornika przy pełnym na- woŜeniu mineralnym na glebie niewapnowanej - NPK (62%) niŜ na wapnowanej - CaNPK (28%). Wyniki te wskazują, Ŝe regeneracyjne działanie obornika na plonowanie moŜe być bardzo duŜe na glebach bardzo ubogich w fosfor i bardzo kwaśnych, mimo Ŝe obornik zawiera najmniej P i mało wpływa na odczyn gleb. Takie działanie obornika moŜe wynikać z tego, Ŝe zmniejsza on aktywność jonów glinu, który uwstecznia dostępne formy fosforu i nie działa on wtedy toksycznie na system korzeniowy roślin.

Znaczne złagodzenie ujemnego wpływu niedoboru fosforu na glebie bardzo kwaśnej otrzymał równieŜ S TĘPIEŃ [2004].

Tabela 1; Table 1 Plony bulw ziemniaków i ziarna owsa (t⋅ha

) na polu bez obornika (od 1923)

i z obornikiem (od 1992) w zaleŜności od wieloletniego nawoŜenia mineralnego

Yields of potato tubers and oat grains (t⋅ha

) on soil without (since 1923) and with (since 1992) FYM depending on long term mineral fertilization

NawoŜenie Fertilization

Plony; Yields (t⋅ha

)

Przyrost plonu Yields increase

(%) ziemniaki; potato owies; oat

bez obornika without FYM

obornik FYM

bez obornika without FYM

obornik FYM

ziemniaki potato

owies oat

0 8,80 14,87 1,19 1,72 69 44

CaNPK 16,02 20,49 3,89 4,05 28 4

NPK 12,26 19,87 3,34 3,70 62 11

PK 11,08 15,32 1,21 1,85 38 53

PN 8,71 15,94 2,00 2,89 83 45

KN 7,87 15,98 0,90 2,07 103 130

średnie; Mean 10,79 17,08 2,09 2,71 64 48

NIR; LSD 1,62 0,36

Jeszcze większe obniŜenie plonu spowodowane brakiem fosforu w glebie na polu bez obornika otrzymano przy uprawie owsa. RównieŜ i w tym przypadku obornik znacznie złagodził ujemny wpływ braku fosforu, gdyŜ zwiększył plony o 130% przy nawoŜeniu KN i tylko o 11% przy nawoŜeniu NPK. Podobne były zwyŜki plonów owsa pod wpływem obornika na obiektach nienawoŜonych azotem (PK) lub potasem (NP) (45-53%), a bardzo małe przy pełnym nawoŜeniu mineralnym (CaNPK i NPK). W przeciwieństwie do ziemniaków mały efekt nawoŜenia obornikiem na plonowanie owsa na glebie bardzo kwaśnej (NPK) moŜe wynikać z tego, Ŝe owies jest bardziej tolerancyjny na silne zakwaszenie gleb.

MoŜna było oczekiwać, Ŝe czterokrotne zastosowanie obornika zwiększy nie tylko zawartość próchnicy oraz składników pokarmowych w glebie, ale równieŜ pojemność sorpcyjną. Tymczasem nie otrzymano znaczących róŜnic w pojemności sorpcyjnej na polu bez obornika i z obornikiem (tab. 2). Jedynie na obiekcie kontrolnym (0) większa była pojemność sorpcyjna na obiekcie z obornikiem niŜ bez tego nawozu.

Na podkreślenie zasługuje jednak fakt, Ŝe z trudnych do wytłumaczenia powodów, na obydwóch polach najniŜsza była pojemność sorpcyjna przy pełnym nawoŜeniu mineralnym.

Zawartość węgla organicznego nieznacznie tylko zwiększała się w glebie, mimo

czterokrotnego zastosowania obornika w dawce 30 t⋅ha

(tab. 2). Średni przyrost C

organicznego w glebie po 13 latach systematycznego nawoŜenia obornikiem wynosił

0,26 g⋅kg

(975 kg⋅ha

), co w porównaniu do ilości węgla wprowadzonego do gleby z

obornikiem stanowi jedynie ok. 8,1%. Tak niski współczynnik humifikacji wskazuje na

szybką mineralizację obornika na glebie nienawoŜonej tym nawozem przez

kilkadziesiąt lat. Innym powodem moŜe być to, Ŝe im dłuŜszy jest okres od

zastosowania obornika do pomiaru zawartości C organicznego w glebie, tym mniejsza

jest wartość współczynnika humifikacji. Wskazują na to wyniki badań tych samych

autorów na innych doświadczeniach wieloletnich [M ERCIK i in. 2005]. Przyrost C

organicznego w glebie pod wpływem obornika nie był jednakowy na wszystkich

kombinacjach nawoŜenia mineralnego. Największy przyrost węgla organicznego

otrzymano w glebie nienawoŜonej fosforem (NK) lub potasem (NP.), natomiast nie

otrzymano przyrostu przy pełnym nawoŜeniu mineralnym (CaNPK). Wynika z tego, Ŝe

największy przyrost C organicznego pod wpływem obornika otrzymano na glebie o

najmniejszej zawartości próchnicy. Na polu z obornikiem najmniej węgla w glebie

znajduje się na poletkach nie nawoŜonych azotem. Prawdopodobnie wynika to z większej mineralizacji substancji organicznej niŜ na obiektach nawoŜonych tym składnikiem.

Tabela 2; Table 2 Pojemność kompleksu sorpcyjnego (T), zawartość azotu ogólnego (N)

oraz węgla organicznego (C) w glebach nienawoŜonych (od 1923 r.) oraz nawoŜonych obornikiem (od 1992 r.) w zaleŜności od wieloletniego

nawoŜenia mineralnego

Cation exchange capacity (CEC), organic carbon and total nitrogen in soils without (since 1923) and with (since 1992) FYM

depending on long term mineral fertilization NawoŜenie

Fertilization

T; CEC (mmol+⋅kg

)

N ogólny; Total N (g

kg

)

C organiczny Organic C

(g⋅kg

)

C : N

bez obornika

without FYM

obornik FYM

bez obornika

without FYM

obornik FYM

bez obornika

without FYM

obornik FYM

bez obornika

without FYM

obornik FYM

O 45,7 50,4 0,379 0,473 4,89 5,10 12,9 10,8

CaNPK 43,6 44,1 0,488 0,502 5,60 5,62 11,5 11,2

NPK 48,2 47,8 0,473 0,546 5,51 5,57 11,6 10,2

PK 50,1 50,0 0,415 0,451 5,01 5,09 12,1 11,3

PN 50,0 49,0 0,480 0,524 4,92 5,50 10,3 10,5

KN 47,1 49,1 0,437 0,524 4,80 5,42 11,0 10,3

Średnie; Mean 47,4 48,4 0,445 0,503 5,12 5,38 11,6 10,7

Stosowanie obornika w nieco większym stopniu zwiększało ilość N ogólnego (o 13%) niŜ C organicznego (o 5%). Wskazuje na to przewaŜnie węŜszy stosunek C : N na polu z obornikiem. Największy przyrost azotu ogólnego w glebie pod wpływem obornika otrzymano na poletkach kontrolnych (0) oraz przy nawoŜeniu KN. Przy takim nawoŜeniu plony były najniŜsze i małe było wyczerpanie gleby z azotu. DuŜy dodatni wpływ na zawartość N w glebie wywierało nawoŜenie tym składnikiem. Na obydwóch polach bez obornika i z obornikiem, najmniej N ogólnego znajdowało się w glebie nienawoŜonej tym składnikiem (PK i 0).

Z podstawowych składników pokarmowych najwięcej jest w oborniku potasu.

Głównie z tego powodu nawoŜenie obornikiem w największym stopniu zwiększało w glebie zawartość tego składnika (tab. 3). Przy 4-krotnym zastosowaniu obornika wprowadzono do gleby około 660 kg K⋅ha

, natomiast zwiększyło się w warstwie ornej gleb średnio tylko o 30,5 mg K⋅kg

dostępnego (115 kg K⋅ha

) co stanowi 17% w stosunku do dawki. Pozostała część potasu z obornika (545 kg K⋅ha

) została prawdopodobnie silnie związania przez fazę stałą gleby, pobrana przez rośliny lub została wymyta do głębszych warstw. W obliczeniach tych nie uwzględniono pobrania K przez rośliny, gdyŜ nie oznaczono składu mineralnego łęt ziemniaczanych, które zawierają duŜo potasu. Największy przyrost K dostępnego w glebie pod wpływem nawoŜenia obornikiem otrzymano przy pełnym nawoŜeniu NPK (50,8 mg⋅kg

) i ponad dwukrotnie mniejszy na kombinacjach PK, PN, KN. Na zawartość K w glebie najbardziej wpływało wieloletnie stosowanie soli potasowej oraz poziom plonowania.

Najmniej K zawierały gleby nienawoŜone tym składnikiem (0, PN) a najwięcej na-

woŜone tylko potasem i fosforem (PK), na których plony, a tym samym pobieranie K

przez rośliny było najmniejsze.

Tabela 3; Table 3 Zawartość przyswajalnych form K, P, Mg (mg⋅kg

)

w glebach nie nawoŜonych (od 1923 r.) oraz nawoŜonych obornikiem (od 1992 r.) w zaleŜności od wieloletniego nawoŜenia mineralnego

Content of available K, P and Mg in soil without (since 1923) and with (since 1992) FYM depending on long term mineral fertilization NawoŜenie

Fertilization

K P Mg

bez obornika without FYM

obornik FYM

bez obornika

without FYM

obornik FYM

bez obornika without FYM

obornik FYM

0 53,2 88,8 23,7 35,4 24,8 15,6

CaNPK 101,2 134,0 57,2 61,0 42,4 36,0

NPK 88,8 139,6 64,9 77,1 13,8 21,9

PK 139,2 162,4 78,9 103,6 19,6 19,9

PN 56,0 76,2 77,1 99,0 8,8 9,9

KN 121,6 142,4 26,7 37,2 5,5 8,9

Średnie; Mean 93,4 123,9 54,7 68,9 19,1 18,7

Zawartość fosforu w glebie równieŜ wzrastała po zastosowaniu obornika, średnio o 14,2 mg P⋅kg

. JeŜeli zrobimy podobne wyliczenia jak dla potasu, to w stosunku do dawek odnajdywano w glebie znacznie więcej fosforu (37%) niŜ potasu.

Przypuszczalnie mniejsze było przemieszczanie fosforu do głębszych warstw gleby i mniejsze pobranie tego składnika przez rośliny. Przyrost fosforu w glebie pod wpływem obornika był jednak bardzo zróŜnicowany na poszczególnych kombinacjach.

Najmniejszy był przy nawoŜeniu CaNPK (6,6%) a największy na obiektach PK (31%).

Zawartość fosforu dostępnego w glebie najbardziej zaleŜała od nawoŜenia tym składnikiem i poziomu plonowania. Gleba nienawoŜona fosforem (0, KN) ani obornikiem zawierała 24-27 mg P⋅kg

, a nawoŜona wyłącznie obornikiem 35-37 mg P⋅kg

. Natomiast na obiektach nawoŜonych fosforem i przy niskim plonowaniu (PK, PN) zawierała odpowiednio 77-79 mg bez obornika i 99 mg P⋅kg

z obornikiem.

Wyniki te wskazują, Ŝe ilość tego składnika jest tym mniejsza im większy jest plon roślin.

Nie otrzymano jednoznacznego wpływu nawoŜenia obornikiem na zawartość magnezu wymiennego w glebie. Magnez jest bowiem bardzo łatwo wymywany i dlatego nie naleŜało oczekiwać wzrostu zawartości tego składnika wprowadzanego w stosunkowo niskich dawkach raz na 4 lata z obornikiem. Obornik nawet zmniejszał ilość Mg w glebie przy nawoŜeniu CaNPK i na poletkach kontrolnych, natomiast zwiększał ilość Mg w glebach nawoŜonych NPK i KN.

Wnioski

1. Na glebach silnie kwaśnych nienawoŜonych N, P, K od 1923 r. niŜsze plony ziemniaków i owsa otrzymano na obiekcie bez fosforu (NK) niŜ bez azotu (PK) i potasu (PN).

2. Na glebach bardzo wyczerpanych z dostępnych form N, P lub K oraz silnie

kwaśnych, największy przyrost plonu pod wpływem obornika otrzymuje się na obiektach nienawoŜonych fosforem (NK), a w przypadku ziemniaków równieŜ potasem (NK i NP).

3. Po czterokrotnym zastosowaniu obornika na przestrzeni 13 lat, jedynie 8% węgla z obornika uległa humifikacji. Pozostała część C org. z obornika uległo mineralizacji. Przy takim stosowaniu obornika największy przyrost C org. w glebie otrzymano na obiektach bardzo wyczerpanych z fosforu lub potasu (NK;

NP), natomiast azotu ogólnego na glebie wyczerpanej z fosforu (NK) i na kontroli bez nawozów mineralnych (0).

4. Po czterokrotnym zastosowaniu obornika na przestrzeni 13 lat odnajdywano w glebie w formie przyswajalnej 37% fosforu i 17% potasu w stosunku do ilości wprowadzonych z obornikiem.

Literatura

B AUMECKER M., E LLMER F. 1999. Development of soil organic mater content in long- term field trials at Thyrow (Germany). Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 465: 273-279.

B LECHARCZYK A. 1999. Forty-years fertilizing experiment in Brody with crops grown continuously and in crop rotation. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 465: 261-272.

F OTYMA E., L IPIŃSKI W., P IETRZAK C. 2001. Regionalne zróŜnicowanie odczynu i za- wartości składników mineralnych w glebach Polski. Pam. Puławski 124: 69-80.

Ł ABĘTOWICZ J., K USZELEWSKI L., K ORC M., S ZULC W. 1999. Znaczenie nawoŜenia or- ganicznego dla trwałości plonów i równowagi jonowej gleby lekkiej. Zesz. Probl. Post.

Nauk Rol. 465: 123-134.

M ERCIK S., R UMPEL J., S TĘPIEŃ W. 1999. Zawartość oraz dynamika rozkładu organi- cznych związków węgla i azotu w zaleŜności od wieloletniego nawoŜenia mineralnego i organicznego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 467: 159-167.

M ERCIK S., S TĘPIEŃ M., S TĘPIEŃ W., S OSULSKI T. 2005. Dynamics of organic carbon content in soil depending on long- term fertilization and crop rotation. Rocz. Glebozn.

LVI(3/4): 53-59.

M ERCIK S., S TĘPIEŃ W. 2005 . The most important soil properties and yields of plants In 80 th years of static fertilizing experiments in Skierniewice. Fragm. Agron. XXII 1(85):

189-201.

S TANISŁAWSKA -G ŁUBIAK E., K ORZENIOWSKI J. 2005. Wpływ róŜnych systemów nawoŜenia na zawartość węgla organicznego w glebie w doświadczeniu 32 letnim. Fragm. Agron.

XXII(1): 274-282.

S TĘPIEŃ M. 2004. Przydatność obornika do poprawienia produktywności i właściwości gleb zdegradowanych wieloletnim niezrównowaŜonym nawoŜeniem mineralnym. Praca doktorska SGGW Warszawa: 148 ss.

S ZAFRANEK A. 2000. Wpływ uŜytkowania rolniczego na właściwości fizykochemiczne gleb płowych Wysoczyzny KałuŜyńskiej. Rocz. Glebozn. LI(3/4): 97-105.

Słowa kluczowe: wieloletnie nawoŜenie mineralne, nawoŜenie obornikiem, zie- mniaki, owies, właściwości chemiczne gleb

Streszczenie

Wieloletnie statyczne doświadczenia nawozowe w Skierniewicach zostały załoŜone w latach 1922-1924 na 21 polach z uwzględnieniem róŜnych systemów zmianowania i nawoŜenia. Plony ziemniaków i owsa od 1992 oraz właściwości chemiczne gleby z roku 2005 prezentowane w niniejszej publikacji pochodzą z 2 pól z następującym nawoŜeniem: 0, CaNPK, NPK, PK, PN, KN. Na jednym polu rośliny uprawia się w zmianowaniu dowolnym bez motylkowatych i bez obornika, a na drugim bez motylkowatych ale z obornikiem od 1992 stosowanym co 4 lata w dawce 30 t⋅ha

.

NajniŜsze plony ziemniaków i owsa na polu bez obornika otrzymano na poletkach bez fosforu (NK). Na obiektach tych największy był przyrost plonów pod wpływem obornika. Największy przyrost C organicznego w glebie po zastosowaniu obornika otrzymano na poletkach bez fosforu (NK) i bez potasu (NP). Tylko 8% węgla z obornika zostało zmumifikowane. Największy przyrost azotu ogólnego w glebie w wyniku zastosowania obornika otrzymano na poletkach nie nawoŜonych tym składnikiem (PK i 0). Zawartość dostępnego fosforu i potasu w glebach zaleŜała głównie od nawoŜenia tymi składnikami a mniej od stosowania obornika. Zastosowanie obornika najbardziej zwiększało ilość fosforu w glebie na kombinacji PK i KN a potasu na kombinacji NPK.

EFFECT OF FARMYARD MANURE (FYM) ON VERY ACID SOIL EXCHAUSTED OF MACRONUTRIENT FOR MANY YEARS

Stanisław Mercik

, Wojciech Stępień

1

University of Mazuriensis, Olecko

2

Department of Science of Soil Environment, Warsaw Agricultural University, Warszawa

Key words: many years’ mineral fertilization, manure fertilization, potatoes, oat, soil chemical properties

Summary

Long-term fertilization experiments in Skierniewice were founded in the years 1922-24 in 21 fields, with different rotation and fertilization systems. Potato and oat yields from 1992 and soil chemical properties from 2005, presented in this paper concern two fields with the following fertilization: 0, CaNPK, NPK, PK, PN, KN. In the first field the plants were grown in the arbitrary rotation without legumes and FYM and in the other one without legumes but with FYM from 1992.

The lowest yields of potato and oat on fields without FYM, were obtained on plots without phosphorus (NK). On those plots biggest yields increase after FYM application was obtained. The biggest organic carbon increase after FYM application was obtained on treatment without phosphorus (NK) and potassium (NP). Only 8% of carbon from FYM was transformed into humus. FYM increased the total N content in the soil mostly in treatments without nitrogen (PK, 0). As it could be expected the soil content of available phosphorus and potassium depended mostly on the fertilization with those elements. The application of FYM mostly increased the amount of phos- phorus in the soil in the PK and KN treatment and potassium in the NPK treatments.

Dr Wojciech Stępień

Wydziałowa Stacja Doświadczalna Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego ul. Sobieskiego 10

96-100 SKIERNIEWICE

e-mail: wojciech_stepien@sggw.pl