ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIV NR 3 WARSZAWA 2003: 79-84
WOJCIECH LIPIŃSKI*, HENRYK TERELAK **, TERESA MOTOWICKA-TERELAK**
PROPOZYCJA LICZB GRANICZNYCH
ZAWARTOŚCI SIARKI SIARCZANOWEJ
W GLEBACH MINERALNYCH NA POTRZEBY
DORADZTWA NAWOZOWEGO
SU G G E ST IO N FO R L IM IT IN G V A LU ES
O F S U L PH A T E SU L P H U R C O N T E N T IN M IN E R A L
SO ILS FO R FE R T IL IZ A T IO N A D V ISO R Y N EED S
* Stacja Chemiczno-Rolnicza Oddział w Lublinie, **Zakład Gleboznawstwa, Erozji i Ochrony Gruntów IUNG w Puławach
Abstract: Tests of 4840 soil and 2742 plant samples for sulphur content were perform ed in
1992-2001. The results enabled the sulphate sulphur content in soils and the sulphur uptake by cultivated plants to be determined with the use of randomly selected data, the dependence between sulphate sulphur content in soil and its level in cultivated plants was estimated. The dependence made it possible to establish tentative limiting values of sulphate sulphur in soil and suggest the doses o f sulphur for general cultivated plants depending on its occurrence in the 0 -2 0 cm layer of mineral soil.
Słowa kluczowe: liczby graniczne, siarka siarczanowa, dawki siarki. Key words : limiting values, sulphate sulphur, sulphur doses.
WSTĘP
Siarka jest pierwiastkiem niezbędnym dla organizmów żywych. Zawartość siarki w glebach Polski waha się w granicach 70-1070 mg * kg-1 [Motowicka-Terelak, Terelak 2000]. Najwięcej siarki zawierają gleby wytworzone z glin średnich i ciężkich oraz mady i rędziny. Najaktywniejszą formą siarki jest siarka siarczanowa, która stanowi podstawowe źródło tego pierwiastka dla roślin. Oprócz siarki glebowej źródłem tego pierwiastka dla roślin są także nawozy naturalne i mineralne oraz opady atmosferyczne.
80 W. Lipiński, Я. Terelak, T. M otow icka-Terelak
W ostatnich latach działania na rzecz ochrony środowiska przyczyniły się do znacznego obniżenia emisji siarki do atmosfery. Pomimo że siarka emitowana przez zakłady przemysłowe była jedną z głównych przyczyn skażenia środowiska (głównie w wyniku kwaśnych opadów), to stanowiła ona także źródło tego pierwiastka dla roślin uprawnych. W latach 90. średnie zmniejszenie emisji siarki do atmosfery uległo ograniczeniu o ponad 30%, w tym w energetyce aż o ponad 50% [GUS 2001]. Tendencję taką, oprócz Polski, odnotowano również w innych krajach Europy [Lip- pold, Albert 1999, Haneklaus i in. 2000].
Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie do dyskusji tymczasowych granicznych zawartości siarki dostępnej dla roślin (siarki siarczanowej - S -S 0 4) do oceny zasobności gleby w ten biopierwiastek na podstawie jego zawartości w prób kach glebowych pobranych z warstwy 0-20 cm oraz określenie potrzeb nawozowych w stosunku do siarki podstawowych roślin uprawnych.
MATERIAŁ I METODY
Do opracowania wykorzystano wyniki badań zawartości siarki siarczanowej w glebach agroekosystemów prowadzonych na zlecenie Ministerstwa Rolnictwa w latach 1992-1997 i w badaniach późniejszych przeprowadzonych przez Stację Che miczno-Rolniczą Oddział w Lublinie. Łącznie przebadano 4840 próbek gleby oraz 2742 próbki materiału roślinnego.
W próbkach gleb mineralnych z użytków rolnych pobieranych z warstwy 0 -2 0 cm określano skład granulometryczny metodą areometryczną oraz zawartość siarki siar czanowej (S -S 0 4) ekstrahowanej mieszaniną octanu amonowego i kwasu octowego [Bardsley, Lancaster 1960]. W tych samych punktach, z których pobrano próbki glebowe, pobierano również próbki materiału roślinnego. Do badań wytypowano punkty, w których uprawiano podstawowe rośliny uprawne, mające największy udział w strukturze zasiewów, tj. zboża, ziemniaki, buraki, rzepak i kukurydzę oraz siano łąkowe. W suchej masie roślin określono zawartość siarki ogółem metodą nefelome tryczną, po mineralizacji na sucho. Na podstawie zawartości tego pierwiastka wyzna czono jeg o pobranie, u w zględniając plony aktualnie uzyskiw ane w Polsce (statystyczne) oraz plony możliwe do uzyskania w optymalnych warunkach glebo wych i agrotechnicznych [GUS 2001, Jadczyszyn i in. 1996].
Zawartość siarki siarczanowej w glebie stanowiła podstawę określenia ilości siarki dostępnej w okresie wegetacji. W analizie nie uwzględniano wymycia siarki z gleby ani jej dopływu do gleby z atmosfery, przyjmując dla uproszczenia te elementy jako bilansujące się. Zależność między zawartością siarki siarczanowej w glebie a stęże niem tego pierwiastka w roślinach określono metodą analizy regresji liniowej.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
W IU N G Puławy opracowano ocenę zawartości siarki siarczanowej w glebach do określania stopnia ich zanieczyszczenia tym pierwiastkiem. Wyniki badań w tym zakresie wskazują, że w kraju udział gleb silnie zanieczyszczonych siarką w wyniku antropopresji nie przekracza 4% powierzchni użytków rolnych. Na Lubelszczyźnie wskaźnik ten jest jeszcze mniejszy, a powierzchnia gleb zanieczyszczonych siarką
Propozycja liczb granicznych siarki siarczanow ej
____________w glebach mineralnych___________ 81
RYSUNEK 1. Procentowy udział gatunków gleb w przedziałach zawartości siarki siarczanowej [mg kg-1 gleby]
FIGURE 1. Percentage of soils types in ranges of sulphate sulphur contents [mg kg-1 of soils]
obejmuje niecałe 50 tys. ha użytków rolnych [Motowicka-Terelak, Terelak 1998]. Ograniczenie emisji siarki do atmosfery notowane w ostatnich latach w Polsce i innych krajach europejskich oznacza zmniejszenie jej imisji do gleby i ilości siarki, z której rośliny mogą korzystać.
Określenie zawartości siarki siarcza nowej w glebach użytków rolnych po zwoliło na wyznaczenie średniej zawar tości tej formy w glebach oraz określe nie udziału poszczególnych gatunków gleb w wyznaczonych przedziałach za wartości siarki (rys. 1). W większości gleb użytkowanych rolniczo ilość siar ki siarczanowej nie przekracza 25 mg * kg-1 gleby. Najwięcej gleb, tj. ponad 70% pow ierzchni użytków rolnych, charakteryzuje się zawartością siarki w granicach 5,0-20,0 mg kg"1. Na pod stawie stwierdzanych zawartości siarki siarczanowej w powierzchniowej war
stwie gleby określono potencjalnie do- RYSUNEK 2. Ilość dostępnej dla roślin siarki stępne dla roślin ilości siarki na powie- siarczanowej w zależności od zawartości w glebie rzchni jednego ha użytków rolnych и о Ш Е 2. Amount o f plant-available sulphate
(rys. 2). Przeprowadzone obliczenia wy- sulphur depending on its level in soil [mg * kg 1 kazały, że większość badanych gleb za- and kg ha-1]
82 W. Lipiński, H. Terelak, T\ M otow icka-Terelak
120- f '
R Y SUN EK 3. Pobranie siarki przez statystyczny (a) lub wyższy od przeciętnego (b) plon niektórych roślin uprawnych
FIG U RE 3. Sulphur uptake by average (a) or above average (b) yield of some cultivated plants
na powierzchni 1 ha w warstwie ornej nie więcej jak 50 kg siarki siarczanowej, a ponad 30% powierzchni badanych gleb nie więcej jak 30 kg • ha-1 siarki dostępnej dla roślin. Ilość ta, z wyjątkiem zbóż, jest zbyt mała dla wielu roślin uprawnych [Motowicka- Terelak, Terelak 2000, Kabata-Pendias i in. 1993, Haneklaus i in. 2000, Marska, W róbel, 2000].
Rośliny uprawne wykazują znaczne różnice pod względem zapotrzebowania na siarkę. Istnieją gatunki o niewielkich wymaganiach (np. zboża), jak również rośliny pobierające nawet do kilkuset kilogramów tego składnika z hektara (czosnek, cebula, rośliny z rodziny krzyżowych). Przeprowadzone badania pozwoliły na określenie średnich zawartości siarki w roślinach uprawnych i ich częściach (plon główny oraz plon uboczny). Uzyskane wyniki potwierdzają dotychczasowe dane z tego zakresu [Kabata-Pendias i in. 1995, Motowicka-Terelak, Terelak 2000, Terelak i in. 1998]. Z populacji objętej badaniami wybrano do dalszych rozważań 312 obiektów (gleba i plon główny). Wyniki zawartości siarki siarczanowej w glebie oraz w roślinach analizowano statystycznie metodą regresji liniowej. Analiza ta pozwoliła na uzyska nie równania stanowiącego podstawę do określenia zależności między zawartością siarki w glebie i roślinach. Zależność tę opisuje następujące równanie:
Y= 0,0642 + 0,0012* R2 = 0,998 (jc - zawartość S -S 0 4) (n=312)
Stwierdzone średnie zawartości siarki w materiale roślinnym stanowiły podstawę wyznaczenia pobrania tego pierwiastka przez niektóre rośliny uprawne (rys. 3).
P ropozycja liczb granicznych siarki siarczanow ej
____________w glebach mineralnych___________ 83
TABELA 1. Proponowane liczby graniczne zawartości siarki siarczanowej w glebach m ineralnych oraz dawki siarki dla wybranych gatunków i grup roślin
TA BLE 1. Suggested limiting values of sulphate sulphur in mineral soils and sulphur rates for chosen species of pląnts
Rośliny i grupy roślin Plants and groups o f plants
Dawka siarki - rates of sulphur [kg ha-1] zależnie od zasobności gleb w siarkę - according to nutrient sulphur content in soils fmg S-SO4 kg-1 gleby/of soill
b. niska very low <5,0 niska low 5,1-10,0 średnia medium 10,1-15,0 wysoka high 15,1-20,0 b. wysoka very high >20,0 Zboża, tytoń - Cereals, tobacco 20 15 10 _ _ Siano z użytków zielonych
i roślin motylkowatych - Hay of grassland and leguminous plants
30 20 15 — —
Ziem niak - Potato 60 , 50 40 30 _ Kukurydza - M aize 80 60 55 50 40 Rzepak - Rape 100 90 70 60 50 Burak cukrowy - Sugar beet 150 130 110 100 80
*W spółczynnik bilansowy przyjęty do obliczeń założono na poziomie 40%. Z daw ką obornika 25 t ha-1 lub 4 0 1 ha-1 wprowadza się odpowiednio 12,5 kg S ' ha“ lub 20,0 kg S ha . Przy stosowaniu nawozów naturalnych, organicznych lub osadów ściekowych, dawkę siarki podaną w tabeli należy zm niejszyć o ilość pierwiastka wprowadzoną w tych nawozach
Wykorzystano tu dane statystyczne dotyczące plonowania, a także możliwe do uzyskiwania plony roślin w warunkach Polski. W yznaczono w ten sposób potrzeby pokarmowe roślin wobec siarki w warunkach przeciętnej i intensywnej produkcji rolnej. Zestawione zawartości siarki siarczanowej w glebie oraz zapotrzebowania roślin na ten pierwiastek mierzone jego pobraniem z plonem głównym wraz z ubocznym pozwoliło na wyznaczenie granicznych wartości zasobności gleb w S -S 0 4. Analiza ta umożliwiła wyróżnienie gleb, które nie zapewniają roślinom właściwego zaopatrzenia w siarkę (zasobność bardzo niska i niska), wymagają uzupełnienia zawartości siarki w glebach (zasobność średnia) oraz takie, które gwarantują dobre zaopatrzenie roślin w siarkę (zasobność wysoka i bardzo wysoka). W przypadku roślin 0 szczególnie wysokim zapotrzebowaniu w stosunku do siarki gleby te wymagają uzupełniającego nawożenia siarką. W ten sposób wyznaczono pięciostopniową skalę oceny zasobności gleby w siarkę siarczanową przedstawioną w tabeli 1. Głównym kryterium do wyznaczenia tej skali były rośliny uprawne wykazujące zróżnicowane zapotrzebowanie na siarkę. Dla poszczególnych wartości liczb granicznych zapro ponowano dawki siarki odpowiadające zapotrzebowaniu poszczególnych roślin uprawnych na ten składnik. Graniczne zawartości siarki, stanowiące podstawę wy znaczenia średniego poziomu zawartości siarki w glebie, są zbliżone do wartości uznanych za naturalne [Kabata-Pendias i in. 1995]. Stanowią one zatem uzupełnienie 1 uszczegółowienie granicznych zawartości siarki w glebie stosowanych do oceny stopnia ich zanieczyszczenia tym pierwiastkiem.
84 W. Lipiński, H. Terelak, T. M otow icka-Terelak
PODSUMOWANIE
1. Zawartość siarki siarczanowej w glebie stanowi jedno z kryteriów doboru stanowi ska dla roślin w zależności od ich wymagań w stosunku do siarki.
2. Liczby graniczne zawartości siarki siarczanowej w glebie dają możliwość oceny stopnia zaopatrzenia roślin w ten biopierwiastek.
3. Zaproponowane liczby graniczne zawartości siarki siarczanowej w glebach oraz dawki tego pierwiastka pod określone rośliny wymagają dalszych prac celem lepszego ich skwantyfikowania. W formie obecnej stanowią one pomoc dla służb agrochemicznych odnośnie określania zasobności gleb w siarkę i potrzeb nawoże nia roślin tym pierwiastkiem.
PO D Z IĘ K O W A N IE
Autorzy uprzejmie dziękują czytelnikom za uwagi dotyczące zaproponowanych wartości granicznych oraz dawek tego pierwiastka pod rośliny uprawne.
LITERATURA
BARDSLEY C.E., LANCASTER J.D. 1960: Determination of reserve sulphur and soluble sul phates in soil. Soil Sei. Soc Am. Proc. 24: 265-268.
GUS. 2001: Polska Statystyka Publiczna, www.stat.gov.pl
HANEKLAUS S., BLOEM E., SCHNUG E. 2000: Siarka w agroekosystemach. Folia Univ. Agric.
Stetin. 204 Agricultura (81): 17-31.
JADCZY SZYN T., KOW ALCZYK J., SROCZYŃSKI W. 1996: Zalecenia nawozowe dla gospo darstw korzystających z oznaczeń odczynu i zasobności gleb Stacji Chemiczno-Rolniczych. IUNG Puławy: 1-32.
KABATA-PENDIAS A., PIOTROW SKA M., M OTOW ICKA-TERELAK T., M A LISZEW SKA- KORD YB ACH B., FILIPIAK K., KRAKOW IAK A., PIETRUCH C. 1995: Podstawy oceny chem icznego zanieczyszczenia gleb. Metale ciężkie, siarka i WWA. PIOŚ, W arszawa: 1-41. LIPIŃSKI W., M OTOW ICKA-TERELAK T, TERELAK H. 2000: Sulphur concentration in the
agricultural soils of the Lublin region and Poland. Acta Agrophysica 52: 161-165.
LIPPOLD H., ALBERT E. 1999: Neue M essungen der atmogenen Deposition von S und N auf landwirtschaftlichen Stationen Sachsen. VDLUFA-Schriftenreihe 52: 235-238.
M ARSKA E., W RÓBEL J. 2000: Znaczenie siarki dla roślin uprawnych. Folia Univ. Agric. Stetin.
204 Agricultura (81): 69-76.
M OTOW ICKA-TERELAK T., TERELAK H. 1998: Siarka w glebach Polski - stan i zagrożenie.
Biblioteka M onitoringu Srod. 1-108.
M OTOW ICK A-TERELA K T., TERELAK H. 2000: Siarka w glebach i roślinach Polski. Folia
Univ. Agric. Stetin. 204 Agricultura (81): 7-16.
TERELA K H., PIOTROW SKA M., MOTOW ICKA-TERELAK T., STUCZYŃSKI T. PIE TRUCH CZ., BUDZYŃSKA K., SROCZYŃSKI W. 1998: W łaściwości chemiczne gleb oraz zawartość metali ciężkich i siarki w glebach i roślinach. IUNG Puławy: 1-129.
Praca wpłynęła do redakcji w listopadzie 2002 r.
A d res a u to ra : d r hab. W ojciech Lipiński Stacja C hem iczno-R olnicza O ddział w L ublinie ul. S ław inkow ska 5, 20-810 Lublin
