• Nie Znaleziono Wyników

Wpływ rodzajów substancji organicznej na właściwości fizykochemiczne gleby i zawartość węgla organicznego

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Wpływ rodzajów substancji organicznej na właściwości fizykochemiczne gleby i zawartość węgla organicznego"

Copied!
6
0
0

Pełen tekst

(1)

JOLANTA KWIATKOWSKA, ALINA MACIEJEWSKA

W P Ł Y W R O D Z A JÓ W SU BSTA N C JI O R G A N IC ZN E J

N A W Ł A ŚC IW O ŚC I FIZYK O CH EM ICZNE G L E B Y

I ZAW ARTOŚĆ W Ę G L A O R G A N IC Z N E G O

INFLUENCE OF ORGANIC MATTER FORMS

ON PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF SOIL

A N D CONTENT OF ORGANIC CARBON

Zakład Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów, Politechnika Warszawska

A b s tr a c t: T h e so u rc e o f c o m p le tin g the o rg an ic su b sta n c e s in the soil m ay be b ro w n coal,

o rg an ic-m in eral fertilizers o b tain ed from brow n coal, peat. T h ese su b stan ces take part in all p ro c e sse s in so ils an d in flu e n c e on th e ir p h y sic a l, ch em ical an d b io lo g ic a l p ro p e rtie s. T he purpose o f the w ork w as to investigate the influence o f different kinds o f organic m atter intro­ duced into soil on p hysico-chem ical properties o f soil as well as on contents o f organic carbon in the soil. O n the base o f o btained results o f the experim ents it w as stated that organic m atter from different sources influenced on im provem ent o f physicochem ical properties o f soil. Re­ m arkable influence on soil reaction and sorption properties o f soil as w ell as increase o f content o f organic carbon in soil w as found in case o f brow n coal and o rganic-m ineral fertilizer. The obtained results o f the experim ents are in conform ity w ith the a u th o r’s earlier results.

Słow a klu czo w e: substancja organiczna, w ęgiel organiczny, w łaściw ości fizykochem iczne gleby. K ey words: organie m atter, organie carbon, physicochem ical properties o f soil.

WSTĘP

Na akumulację materii organicznej i jej przemiany w glebach wpływają nie tylko czynniki glebowo-klimatyczne, ale równieżjej „pochodzenie”, czyli źródło substancji organicznej. Zubożenie gleb w substancję organiczną grozi zmniejszeniem ich żyzności [Kusińska 1999]. Eswaran i in. [1993] podkreślają, że ubytek próchnicy należy rozpatrywać nie tylko w kontekście oceny żyzności gleby, stosow anych system ów upraw ow ych i technologii uprawy, ale rów nież z punktu w idzenia ochrony całego środow iska przyrodniczego. N aw ożenie organiczne może m odyfikow ać zarów no ilość, ja k i właściwości związków próchnicznych [Pondel i in. 1985; Pranagal 2004; Skłodowski

1994]. W nawożeniu organicznym powszechnie stosowany jest obornik uważany za uniwersalny - wszechstronny organiczny nawóz naturalny. Wprowadzenie monokultur zbożowych i ograniczenie produkcji zwierzęcej spowodowało niedobór tego nawozu. W

(2)

przypadku niedoboru obornika można go zastąpić substancją organiczną będącą produktem ubocznym w gospodarstwie, np. słomą, liśćmi buraczanymi, międzyplonami przezna­ czonymi na przyoranie. Można również wprowadzać do gleby substancję organiczną pochodzącą z innych źródeł, w tym z uwzględnieniem odpadów organicznych [Macie­ jew ska 1993]. W prowadzone do gleb nawozy organiczne wyw ołują szereg zmian w

siedlisku pola uprawnego. Większość autorów uważa, że nawozy organiczne powodują wzrost zawartości humusu w glebie, inni natomiast, iż ułatwiają one jedynie utrzymanie zawartości próchnicy na określonym poziomie.

Źródłem uzupełniającym substancję organiczną w glebach m ogą być między innymi: węgiel brunatny, nawozy organiczno-mineralne z węgla brunatnego, torf [Kwiatkowska i in. 2005]. W agrochemicznej definicji węgiel brunatny jest nawozem stanowiącym źródło związków organicznych z dużym udziałem kwasów humusowych. Przydatność węgla brunatnego jako źródła materii organicznej określają takie jego właściwości, jak: silnie porowata struktura, alkaliczny charakter popiołu węglowego, zdolność pochłaniania i wymiany jonów oraz powolna mineralizacja substancji organicznej w nim zawartej.

Celem pracy było zbadanie wpływu wprowadzonej do gleby substancji organicznej na jej wybrane właściwości fizykochemiczne oraz na zawartość węgla organicznego.

MATERIAŁ I METODY

Wieloletnie, statyczne doświadczenie mikropoletkowe w wazonach gruntowych, o średnicy 40 cm i wysokości 120 cm, założono jesienią 1999 roku, m etodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach. Doświadczenie prowadzono na glebie płowej typowej według klasyfikacji FAO Haplic Luvisols, wytworzonej z piasku gliniastego mocnego na glinie lekkiej, klasy bonitacyjnej IVa, kompleksu przydatności rolniczej żytniego, bardzo dobrego. W 1999 roku wprowadzono jednorazowo do wazonu i wymieszano z glebą węgiel brunatny (Wbr), nawóz organiczno-mineralny z węgla brunatnego „Rekulter” (R), torf (T), obornik (Ob) w dawkach odpowiednio 140, 180, 390, 630, g na wazon, co odpowiadało 5 1 C-org na ha. Materiał glebowy do analiz pobrano w czterech powtórzeniach, po zbiorze roślin. W próbkach oznaczono: pH w H70 i 1 mol KC1 • dm-3 - metodą potencjometryczną, kwasowość wymienną (Kw) w 1 mol KC1 • dm-3 - metodą Sokołowa, kwasowość hydrolityczną (Hh) w roztworze 1 mol (CH C O O )9Ca • dm-3 - m etodą Kappena, zawartość wymiennych kationów zasadowych (K, Na, Ca, Mg) i pojemność sorpcyjną(T) w 1 mol CH3COONH4 • d m -3 - metodą ASA, obliczono stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi (V), azot ogólny - metodąKjeldahla, węgiel organiczny i próchnicę - m etodą Tiurina. P rzeprow adzono analizę w ariancji dla doświadczenia jednoczynnikowego, przyjmując poziom istotności a = 0,05 wykorzystując program Statgraphics 4.1.

WYNIKI I DYSKUSJA

Substancja organiczna zastosowana w postaci węgla brunatnego, nawozu organiczno- mineralnego z węgla brunatnego - Rekultera, torfu lub obornika, poprawia właściwości fizykochemiczne gleby. Najbardziej korzystnie na poprawę odczynu gleby i właściwości sorpcyjne, jak również istotny wzrost zawartości węgla organicznego wpłynęły węgiel brunatny i Rekulter.

Po zastosowaniu Rekultera wartość pHKC1 wzrosła z 5,15 na 5,40 (tab. 1) co świadczy o właściwościach buforowych substancji organicznej z węgla brunatnego wprowadzonego do gleby z tym nawozem. Pomimo wzrostu odczynu po zastosowaniu substancji organicznej

(3)

pozostał on w zakresie pozwą- TABELA 1. Niektóre właściwości fizyko-chemiczne gleby łającym na określenie gleb jako TABLE 1. Selected physical and chemical properties o f soil lekko kw aśne. Z astosow ane

dawki nawożenia organicznego w postaci róż-nych substancji były zbyt małe, aby w znaczący sposób oddziaływać na odczyn badanej gleby. Cecha ta jest wielkością względnie stabilną i zależy miedzy innymi od składu granulometrycznego gleby i za­ wartości próchnicy [Bednarek i in. 2004]. W yniki te p o t­ w ie rd z a ją w c z e śn ie jsz e re ­ zultaty badań prow adzonych przez M ac ie jew sk ą [1995].

Krężel i Gandecki [1991] stwierdzili, że węgiel brunatny nawet niewzbogacony popiołem, również istotnie zwiększał wartość odczynu gleby.

Działanie nawożenia organicznego dało wysoce pozytywne efekty. Pod wpływem Rekultera kwasowość hydrolityczna zmniejszyła się z 0,918 do 0,813 cmol(+) • kg“1 gleby (tab. 1). Podobne zależności otrzymano we wcześniej przeprowadzonych badaniach [Maciejewska, Kwiatkowska 2002]. Zmniejszenie kwasowości potencjalnej sugeruje, że kompleks sorpcyjny gleby płowej, po zastosowaniu Rekultera i węgla brunatnego został istotnie wysycony jonam i zasadowymi.

Otrzymane wyniki potwierdzają rezultaty badań przeprowadzonych wcześniej przez innych autorów, dotyczących właściwości sorpcyjnych węgli brunatnych oraz zawartości zasadowych kationów wymiennych [Kalembasa, Tengler 1992].

Dodatek substancji organicznej spowodował wzrost zawartości składników biogennych i procentowego udziału próchnicy w glebie (tab. 2). Zakres wahań zawartości węgla organicznego po zastosowaniu materii organicznej z różnych źródeł, mieścił się w przedziale od 6,208 do 8,305 g-kg"1, odpowiednio dla kombinacji z obornikiem i z Rekulterem. Zawartość Corg., a zatem i próchnicy w największym zakresie wzrosła po zastosowaniu

w ęgla brunatnego lub Rekultera. Wzrost ten wynosił ok. 50% w porów naniu z kontrolą. Pomimo tak istotnego w zrostu zaw artości w ęgla organicznego w glebie po zastosowaniu węgla brunat­ nego lub Rekultera, pozostał on na poziom ie ch araktery s­ tycznym dla gleb płowych [Pranagal 2004]. Z wieloletnich badań prowadzonych przez M yśkow a i in. [1986] ze stosowaniem corocznie du­ żych dawek obornika - przez 54 lata, tj. 6 0 1 na ha, uzyskano TABELA 2. Zawartość próchnicy, С org., N ogolnego oraz

stosunek С : N w glebie

TABLE 2. Content o f humus, organie carbon (Corg), total N (Ntot) and С : N ratio in soil

Rodzaj substancji organicznej

Kind o f organic matter

Próchnica Humus Corg Nog. N tot С : N % g * kg"' Kontrola 0; Control 0

Węgiel brunatny; Brown coal Rekulter; Rekulter

Torf, Peat

Obornik; Farmyard manure 1,052 1,414 1,432 1,294 1,070 6,103 8,204 8,305 7,507 6,208 0,465 0,532 0,534 0,511 0,518 11,09 15,42 15,55 14,69 11,98 n i r „ , 5 ; l s do, 5 0,21 0,340 0,110 0,230

Rodzaj substancji organicznej Kind o f organic matter

pH Kw Hh

H20 KC1 cmol(+) • kg 1 Kontrola 0; Control 0

Węgiel brunatny; Brown coal Rekulter; Rekulter

Torf, Peat

Obomik; Farmyard manure 5.66 5.83 5.84 5,76 5.66 5.15 5.20 5,40 5.21 5.16 0,003 0,002 0,001 0,002 0,003 0,918 0,872 0,813 0,930 0,925 n i r o.o5; l s d o,5 0,210 0,140 0,0009 0,110

Hh - kwasowość hydrolityczna; hydrolytic acidity; Kw - kwasowość wymienna; exchangeable acidity; NIR - najmniejsza istotna różnica; LSD - least significant difference

(4)

TABELA 3. Zawartość kationów wymiennych, suma zasad - S, pojemność kompleksu sorpcyjnego - T, stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi - V TABLE 3. Content o f exchangeable cations, total exchange basic cations — TEB, cations exchange capacity - CEC, base saturation - BS

Rodzaj substancji organicznej Kind o f organie matter

C a ; N a+ M g / K + S; TEB T; CEC V; BS

cmol(+) •k g "1 %

Kontrola 0; Control 0 Węgiel brunatny; Brown coal Rekulter; Rekulter

Torf; Peat

Obornik; Farmyard manure 9,75 14,33 15,03 10,76 10,98 0,64 0,63 0,66 0,67 0,66 0,249 0,473 0,476 0,368 0,306 0,169 0,298 0,309 0,287 0,281 10,81 15,73 16,26 12,08 12,23 11,63 16,60 17,07 13,01 13,23 92,97 94,75 91,86 92,85 92.44 N I R 0,05; L S D 0.05 0,98 0,030 0,013 0,012 0,098 0,89 1,76

trzykrotne zwiększenie w glebie materii organicznej, natom iast po 26 latach przy dawce 25 t na ha odnotow ano około dwukrotny wzrost zawartości tego składnika. Tylko stosowanie dużych dawek substancji organicznej przez wiele lat lub zastosowanie dawki agromelioracyjnej substancji organicznej, stosunkowo trudno ulegającej m ineralizacji, np. węgla brunatnego daje możliwość istotnego wzbogacenia gleby w węgiel organiczny.

Również zawartość N ogólnego w największym stopniu wzrosła po zastosowaniu w ęgla brunatnego lub R ekultera (z 0,465 do 0,532 g • kg-1). Potw ierdza to tezę o stosunkowo powolnej mineralizacji substancji organicznej z węgla brunatnego [Macie­ jewska, Kwiatkowska 1998]. Na obiektach, gdzie wprowadzono substancję organiczną z węgla brunatnego lub Rekultera, stosunek С : N zwiększył się z 11,09 do około 15,5.

Suma zasadow ych kationów w ym iennych w najw iększym zakresie (6 cmol (+) • kg"1 gleby) w zrosła po zastosow aniu R ekultera i w ęgla brunatnego (tab. 3), co koresponduje z w ynikam i badań dotyczących w łaściw ości sorpcyjnych węgla brunatnego oraz zaw artości zasadow ych kationów w ym iennych w ęgla bru nat­ nego [A ugustyn, U rbaniak 1975].

W pojemności sorpcyjnej wyraźnie przeważały kationy zasadowe. Po zastosowaniu węgla brunatnego lub Rekultera wzrost pojemności sorpcyjnej zwiększył się i wynosił ok. 6 cmol (+)• kg-1 gleby (tab. 3). Korzystny wpływ obornika na sumę zasad i pojemność kompleksu sorpcyjnego stwierdziło wielu badaczy [Bednarek i in. 2004; Krzywy i in. 1996; Mercik i in. 2000; Panak i in. 1990]. Poprawa właściwości sorpcyjnych gleby była największa na obiektach z węglem brunatnym lub Rekulterem, co wynika z właściwości węgla brunatnego, który zawiera znaczne ilości kwasów hum inowych i fulwowych wykazujących bardzo dużą pojemność sorpcyjną w stosunku do kationów, tj. w zakresie 300-1400 cmol (+) • kg-1, podczas gdy w przypadku próchnicy pojemność ta wynosi ok. 200 cmol (+) • k g '1 [Stevenson 1985]. Na obiekcie z węglem brunatnym kompleks sorpcyjny był w 95% wysycony kationami zasadowymi (tab. 3). Otrzymane wyniki badań potwierdzają rezultaty innych autorów dotyczące wpływu węgla brunatnego lub nawozów na podstawie węgla brunatnego na właściwości sorpcyjne gleby [Lekan 1989; Mazur i in. 1998].

(5)

WNIOSKI

1. Spośród zastosowanych rodzajów substancji organicznej, węgiel brunatny i Rekulter w największym zakresie poprawiają właściwości fizykochemiczne gleby płowej wy­ tworzonej z piasku gliniastego na glinie lekkiej, a w szczególności:

- podwyższają pH gleby;

- zmniejszają kwasowość wymienną i hydrolityczną,

- zwiększają pojemność sorpcyjną gleby, zawartość kationów zasadowych oraz sto pień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi,

- zwiększają zawartość azotu ogólnego i węgla organicznego w glebie.

2. Węgiel brunatny w formie pospółki otrzymywany przy wydobyciu tego surowca (trak­ towany jako odpad) oraz nawozy i preparaty produkowane z udziałem węgla brunat­ nego m ogą być stosowane do użyźniania gleb mało zasobnych w próchnicę glebową. 3. Węgiel brunatny i produkty produkowane z udziałem węgla brunatnego są lepszym od

torfu i obornika źródłem substancji organicznej w glebie.

LITERATURA

AUGUSTYN D., URBANIAK H. 1975: W pływ pH roztworów wodnych na sorpcję kationów przez kwasy huminowe w ydzielone z węgla brunatnego. Pr. Politechn. Wrocł. 25: 225-231.

BEDNAREK W., BUJAK K., TKACZYK R, FRANT M. 2004: W pływ nawożenia, uprawy roli i roślin na fizykochemiczne właściwości gleby. Annales UMCS, Sec. E 59, 1: 225-232.

ESWARAN H., VAN DEN BERG E., REICH R 1992: Organie carbon in soils o f the world. Soil Sei. Soc.

A m .J. 57: 192-194.

KALEM BASA S., TEN G LER A. 1992: W ykorzystanie węgla brunatnego w nawożeniu. W SR-P Siedlce nr 21 M onografia.

KRĘŻEL R., GANDECKI R. 1991 : Wpływ dodatku węgla brunatnego do gleby lekkiej na jej właściwości i rośliny uprawne. Gosp. Surowe. Mineral. 7,2: 491-497.

KRZYWY E., KRUPA J., W OŁOSZYK C. 1996: Wpływ wieloletniego nawożenia organicznego i mine­ ralnego na niektóre wskaźniki żyzności gleby. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie, R o i 172: 259-264. KUSIŃSKA A. 1999: Zasoby i skład humusu glebowego pod niektórymi gatunkami roślin w dwóch

systemach uprawy. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 465: 319-330.

KWIATKOWSKA J., DĘBSKA B., M ACIEJEW SKA A., GONET S. 2005: Brown coal as the factor modifying the properties o f soil organic matter. Rocz. Glebozn. 56,1: 31-41.

LEKAN S. 1989: W pływ dużych dawek torfu i miału węgla brunatnego na w łaściwości gleb piaskowych i plonowanie roślin. R(259), IUNG Puławy.

M ACIEJEW SKA A. 1993: Zawartość próchnicy a właściwości sorpcyjne gleb bardzo lekkich. Zesz.

Probl. Post. Nauk Roln. 411: 319-324.

M ACIEJEW SKA A. 1995: Ekologiczne aspekty wykorzystania węgla brunatnego do poprawy w łaści­ wości gleb piaszczystych użytkowanych rolniczo. Zesz. Probl. Post. N auk Roln. 422: 64-74. M ACIEJEW SKA A., KW IATKOWSKA J. 1998: W pływ nawozu organiczno-m ineralnego na w łaści­

wości fizykochemiczne gleby. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 455: 9-16.

M ACIEJEW SKA A., KW IATKOW SKA J. 2002: N iektóre właściwości chemiczne gleby oraz jej zdolności buforowe po zastosowaniu nawozu organiczno-m ineralnego z węgla brunatnego. Zesz.

Probl. Post. Nauk Roi. 482: 351-357.

M AZUR T., W OJTAS A., M A ZUR Z. 1998: Rolnicza w artość naw ozów organiczno-m ineralnych produkowanych na bazie w ęgla brunatnego. Zesz. Probl. Post. Nauk. Roln. 455: 141-147.

M ERCIK S., STĘPIEŃ W., LENART S. 2000: Żyzność gleb w trzech systemach nawożenia: mineral­ nym, organicznym i organiczno-mineralnym - w doświadczeniach wieloletnich. Cz. I. Właściwości fizyczne i fizykochem iczne gleb. Folia Univ. Agric. Stetin 211, Agric. 84: 311-316.

(6)

MYŚKOW W., JA SZCZEW SKA B., STACHYRA A., NAGLIK E. 1986: Substancje organiczne gleby - ich rolnicze i ekologiczne znaczenie. Rocz. Glebozn. 37, 2/3: 15-36.

PANAK H., W OJNO W SKA T., SIENKIEW ICZ S. 1990: Działanie obornika i nawozów mineralnych na żyzność i produktywność gleby. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, Roi. 53, 196: 149-160.

PONDEL H., SADURSKI W., W ILKOS S. 1985: Zawartość próchnicy w glebach Polski. Pam. Pał. 85: 5-28.

PRANAGAL J. 2004: W pływ systemu uprawy na zawartość węgla organicznego w glebie. Annales

UMCS Sectio E 59, 1: 1-10.

SKŁODOW SKI P. 1994: W pływ użytkow ania gleb na akumulację i jakość związków próchnicznych.

Rocz. Glebozn. 45, 3/4: 77-84.

STEVENSON F.J., 1985: G eochemistry o f soil humic substances. John W illey&Sons, New York, Chri- schester, Brisbane, Toronto, Singapore: 13-52.

Dr Jolanta Kwiatkowska

Zakład Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów, Politechnika Warszawska PI. Politechniki 1, 00-661 Warszawa,

Cytaty

Powiązane dokumenty

Effect of selective dorsal rhizotomy for treatment of spasticity related to cere- bral palsy - report on one-year postoperative results in the Polish population Zastosowanie

W oparciu o jego schemat powstawały kolejno: Manual Ability Classification System (MACS, System klasyfikacji zdolności manualnych), Com- munication Function Classification

Jego wybranka jest chrześcijan- ką, która dzięki swej dojrzałej i przemyślanej wierze potrafi poruszać się po meandrach naszego ponowoczesnego świata, pracując i rozwijając

W badaniu neurologicznym w chwili wystąpienia udaru u czworga dzieci stwierdzono objawy porażenia połowiczego z towarzyszącymi zaburzeniami czucia, u dwojga objawy

In 1997–2006, in Department of Cranioma− xillofacial Surgery in Katowice, 6 patients with a iatrogenic mandibular fracture occurred during extraction of the third lower molar and

Sugeruje to, że każda polemika i wypowiedź (religijna, artystyczna, polityczna) na temat krzyża sprawia, że staje się on coraz bogatszy w swej treści, ponieważ im bardziej

Napływ do kolekcji przedmiotów natury i sztu- ki pozaeuropejskiej, początki zbiorów etnologicz- ny ch, weryfikacja antycznej wiedzy o świecie, rozwój nauk eksperymentalnych

Kostrzyn nad Odrą. 1987 znaleziono odpow iedni zespół au to rsk i.. Szczupłość źródeł dotyczących tego okresu zm usiła A u to ra do om ów inia osadnictw a n a teren ie