OCENA STOPNIA WYCZERPANIA POTASU Z GLEB NA PODSTAWIE DYNAMICZNYCH WSKAŹNIKÓW
ZAOPATRZENIA ROŚLIN W TEN SKŁADNIK
Ireneusz Grzywnowicz
Katedra Chemii Rolnej
Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie
Wstęp
Naturalne rezerwy potasu w różnych glebach są najwyższe ze wszystkich
składników pokarmowych. Jednak 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.
Autorzy dotychczas opublikowanych prac zarówno krajowi [BOGUSZEWSKI, GOSEK 1972; GRABOWSKI 1980; TERELAK 1984; STI;PIEŃ 1995; GRZYWNOWICZ 1996] jak i zagraniczni [MARTIN, SARKS 1983; HAVLIN, WESTWALL 1985; GHORAYS!-11, LOTSE 1986; SIIARPLEY 1987; ARMESTO, SOTRES 1993), na podstawie licznych badań stwier- dzili, że ilość potasu uruchamiana z gleby powinna być uwzględniana przy ustala- niu dawek nawozowych.
Pobieranie potasu przez rośliny zależy od jego zawartości i aktywności w glebie, a także od stężenia innych jonów w roztworze glebowym. Dostarczanie potasu dla roślin zakłada istnienie dynamicznej równowagi pomiędzy jego forma- mi w glebie, zależnej od szeregu procesów fizyko-chemicznych.
Wpływ nawozów na glebę zależy od wiciu czynników siedliskowych [BAD- RAOUI i in. 1992; CZUBA 1993; MERCIK 1993], składu granulometrycznego, zawartości
i jakości substancji próchnicznych odpowiedzialnych za stopień zbuforowania gleby i jej odporności na większe dawki nawozów.
Materiał i metody
Gleby do doświadczeń wazonowych pobrano z poziomu próchnicznego (A1d) górskich gleb łąkowych, wytworzonych z fliszu karpackiego zlokalizowanych w Jaworkach (dośw. I i Il), Grodźcu Śląskim (dośw. III) i Czarnym Potoku
292 I. Grzywnowicz
( dośw. IV). Gleby o użytkowaniu łąkowym, z których pobrano próby do doświad
czeń wazonowych, wykazywały znacznie większą miąższość oraz mniejszą szkiele-
towość profilu glebowego w stosunku do sąsiadujących gleb leśnych. Różniły się
bardzo znacznie szeregiem właściwości fizycznych i chemicznych, natomiast za-
wierały bardzo dużo potasu całkowitego, co przedstawia tabela 1.
Tabela 1; Table 1 Niektóre właściwości gleb przed założeniem doświadczeń
Some properties of soils before starting the experiments Badane właściwości
Jaworki I Jaworki Il Grodziec Sląski
I nvest. properties
% frakcji (mm); % of grain separatcs
1,0-0,1 5 23 40
0,1-0,05 6 7 3
0,05-0,02 19 15 16
0,02-0,06 25 17 13
0,06-0,02 24 18 9
<0,002 19 20 19
pH,120 4,93 6,55 7,20
pHKO 4,38 6,32 6,55
Jony wymienne (mg·JO0 g-1 gleby); Exch. ions (mg· 100 g-1 of soi!)
Ca 162 368 375
Mg 12,1 9,2 15,8
K 28,2 17,4 47,8
Na 9,1 12,3 13,5
K całkowity(%); Total K (%) 1,93 2,25 2,03
Czarny Potok
51 4 IO 14 9 12 4,82 4,12
47 3,9 8,3 2,3 1,82
Doświadczenia wazonowe przeprowadzono według jednakowego schematu zamieszczonego w tabeli 2. Nawożenie azotem stosowano w postaci NH4N03; N1 - wynosiło 0,25 g na wazon, w którym było 5 kg powietrznic suchej gleby. Fosfor, w ilości 0,25 g P i 0,5 g P na wazon stosowano jako Ca (H2PO4) 2. W seriach z
nawożeniem potasowym użyto KC!, w ilości 0,25 i 0,5 g K na wazon, a nawożo
nych magnezem zastosowano 0,16 g Mg w postaci MgSO4•
Rośliną testową była życica wielokwiatowa odmiany Kroto, której w każ
dym roku zbierano 3 pokosy.
W próbkach gleby pobranych przed założeniem doświadczenia oznaczono:
skład granulometryczny, pH, pojemność sorpcyjną, zawartość węgla organicznego i azotu całkowitego powszechnie stosowanymi metodami. Zawartość potasu akty- wnego, zarówno w próbkach wyjściowych jak i po zakończeniu badań, w wodzie oraz w wyciągu CaCl2 o stężeniu 0,01 mol·dm-3 [HouBA i in. 1990], potasu rucho- mego według metody Egnera-Riehma oraz w wyciągu obojętnego octanu amonu o stężeniu l mol·dm·3, potasu zapasowego metodą Reitcmeiera, a potas całkowity
po rozłożeniu gleb stężonym kwasem fluorowodorowym [JACKSON 1958].
Dla oceny stanu potasu w glebach wykonano niektóre wskaźniki dynamicz- ne: wskaźnik aktywności (ARl - Activity Ratio) oraz pojemność buforowa
względem potasu (PBCK - Potentia! Buffer Capacity) według BECKETTA i CLEMEN- TA [1973], a energię wymiany potasu według WoooRUFFA [1955].
Wyniki badań i dyskusja
Pominięcie w dawce ,nawozowej potasu tylko w doświadczeniu prowadzo- nym na glebie z Grodźca SI. nie obniżało plonowania (tab. 2). Najwcześniej, bo
już w Ili pokosie w pie1wszym roku trwania doświadczenia, spadek plonowania
uwidocznił si<t na najlżejszej pod wzglć;dem składu granulometrycznego glebie z Czarnego Potoku. W drugim roku badań plon III pokosu na tej glebie był zniko- my, a w 3 roku badań po bardzo niskim plonie II pokosu rośliny w ogóle
zamarły.
Tabela 2; Table 2 Plony suchej masy życicy wielokwiatowej wg na wazon (średnie za lata 1987-89)
Yields of dry matter of ltalian rye-grass in g per pot (mean for 1987-89)
Obiekty nawozowe Doświad. I Doświad. li Doświad. Ili Doświad. IV Fcrtilization objects Exp. I Exp. li Exp. Ili Exp. IV
o 14,1 10,6 12,l 8,4
N, 18,8 22,4 22,4 13,9
NiP, 24,1 21,4 28,0 14,3
N2P1 27,1 25,8 28,9 14,9
N.1P, 28,2 27,7 35.0 11,0
N_,P2 29,3 28,4 34,8 12,8
N,P2 23,0 23,1 38,0 11,5
N4P2Mg 21,7 26,6 38,7 11,0
N.1P,K1 33,8 30,0 34,9 25,2
N,P2K2 37,2 35,8 38,2 28,3
N,P2K2Mg 39,1 36,1 39,6 28,8
NIR0.r~; LSDoos 2,2 2,1 2,6 2,0
Pomimo, że gleby z Jaworek (doświadczenie I i Il) wykazywały podobną ilość ilu koloidalnego i zbliżoną wielkość pojemności sorpcyjnej spadek plonowa- nia przy pomijaniu w dawce potasu w doświadczeniu I zaznaczył się znacznie
wcześniej i był wyższy niż w doświad. Il.
Obiekty nawozowe z pełną dawką NPK, wykazywały znacznie mmeJsze wahania plonowania, bez wzgl<tdu na właściwości gleb użytych do badań.
Przydatność poszczególnych testów glebowych do oceny możliwości gleby do zaopatrywania roślin w potas przeprowadzono przy pomocy korelacji prostej.
Wyliczone wspólczynnki korelacji prostej pomiędzy łącznym plonem życicy,
pobraniem potasu z plonem roślin a zawartością różnych form potasu po zakoń
czeniu badań wykazały istnienie współzależności o różnej statystycznej istotności.
W warunkach wyczerpania gleby z dostępnego dla roślin potasu pomiędzy plo- nem roślin a zawartością potasu aktywnego oraz ruchomego określanego przy pomocy różnych metod zależności są statystycznie nieistotne. Statystycznie udo- wodnione zależności uzyskano tylko między zawartością potasu zapasowego a plonem roślin (tab. 3).
Znacznie lepsze zależności uzyskano pomiędzy pobraniem potasu z plonem a badanymi formami Kw glebie (dla potasu zapasowego współczynnik korelacji istotny przy p<0,001 ). To potwierdza istnienie w glebie równowagi między for- mami potasu w glebie, dla przywrócenia której część potasu rezerwowego musi
zostać uruchomiona do formy dostGpnej dla roślin.
294 I. Grzywnowicz
Tabela 3; Table 3
Wpływ niektórych form potasu w glebie na plonowanie i pobranie potasu z plonem roślin (współczynniki korelacji proste.i)
Effect of some potassium forms in soil on crop yield and potassium uptake by plant (simple correlation coefficients)
K (wg Egnera) K zapasowy
Wyszczególnienie K wymienny Non
Specification K1120 K,,,n2 K (acc.
Exchangcablc K cxchangcablc Egnera)
K
Plon; Yield 0,1144 0,1214 0,1109 0,1132 0,3279 *
Pobranie K; lJptake K 0,3533 • 0,3505 * 0,3001 * 0,31 84 * 0,5233 ***
Istotny przy; Signiticant at: • p = 0,05 ;*** p = 0,001
Jak wykazały wcześniejsze badania [GRZYWNOWICZ 1996] udział potasu nie- wymiennego w jego pobraniu z plonem roślin może dochodzić nawet do 70%.
Tak duży udział potasu pochodzącego z form zapasowych utwierdza w przekona- niu że dla prawidłowej oceny możliwości gleby do zaopatrywania roślin w potas konieczne jest uwzględnienie potasu zapasowego. Potwierdzają to wyniki dotych- czas opublikowanych prac zarówno krajowych [GRAROWSKI 1980; TERELAK l 984;
MERCIK 1987] jak i zagranicznych [Moss, BECKEH 1971; GIIOR/\YSlłl, LOTSE 1986;
BADRAOUI i in. 1992].
W glebach o malej pojemności wymiennej (T) dla dynamiki tego składnika
zarówno fiksa~ja potasu jak i jego uwalnianie do form dla roślin dostępnych mogą mieć drugorzędne znaczenie. Ale w glebach ciężkich o dużych zapasach potasu glebowego ocena dynamiki przemian potasu w glebach ma istotne znacze- nie dla efektywności nawożenia tym składnikiem.
Jednym z powszechnie stosowanych wskaźników dynamicznych jest wskaź
nik aktywności jonu potasowego w roztworze glebowym zaproponowany przez MOSSA, BECKETIA [1971 ], BECKEH/\ i Cl.EM ENTA [1973] obliczony ze stosunku
aktywności jonu potasowego do aktywności jonów wapnia i magnezu. Dodatko- wym uzupełnieniem jest wskaźnik PBCK, który informuje o zdolności gleb do uwalniania potasu zapasowego, dla utrzymania stężenia jonu potasowego w roz- tworze glebowym na pewnym poziomie pomimo pobierania go przez rośliny, a wyliczany jest z fragmentu tej samej krzywej Q / I.
Energia wolnej wymiany potasu według WOODRUFF/\ [1955] uwzględnia nic tylko ilość i aktywność potasu lecz także siłę wiązania potasu przez stałą fazc; gle- by.
Uzyskane wyniki poszczególnych wskaźników zamieszczone w tabeli 4 wska-
zują że uprawa życicy, zarówno w seriach nic nawożonych, jak i nawożonych po- tasem, spowodowała obniżenie wartości zarówno ARl jak i PBCK, jednak dyna- mika tych zmian była w poszczególnych doświadczeniach bardzo różna. Dopiero znacznie wyższe wartości PBCK w glebie w doświadczeniu II z Jaworek pozwala.i,!
wytłumaczyć dlaczego pomimo tego że gleby z doświad. l i II miały podobną za-
wartość ilu koloidalnego i zbliżoną wielkość pojemności sorpcyjnej, podobną za-
wartość potasu wymiennego, zapasowego oraz całkowitego wyczerpywanie gleby
clośw. II z dostępnego dla roślin potasu zachodziło znacznie wolniej (tab. 4).
Obiekty nawozowe Fcrtilization treatments Gleba wyjść.
lnitial soi!
o
N, N,P, N,..
N,P, N3P2 N4P2 N4P2Mg N3P2K1 N4P2K2 N4P2K2Mg
Gleba wyjść.
lnitial soi!
o
N, N,P, N2P1 N3P1 N3P2 N4P2 N4P2Mg N3P2K1 N4P2K2 N4P2K2Mg
Tabela 4; Table 4 Dynamiczne wskaźniki zaopatrzenia roślin w potas
przed i po zakończeniu doświadczenia
Dynamie indices of potassium supply to plants beforc and after the expenment
Gleba z Jaworek I Gleba z Jaworek Il Soi! from Jaworki I Soi! from Jaworki II
PBCK ARl 6. F PBCK ARl
emo!(+ )·kg-1 10·3 M/L'll cal/mol emo!( +)/kg 10·3 M/L112
39,00 12,40 3039 66,69 24,50
6,24 1,60 4200 25,39 9,95
4,29 1,38 4165 23,44 9,05
3,24 1,32 4189 10,4.1 3,95
2,65 1,12 4285 9,44 4,02
2,50 1,03 4310 7,88 1,91
2,92 1,14 4140 6,75 1,27
1,25 0,59 4361 7,25 1,34
1,29 0,61 4421 7,14 1,42
4,29 1,41 4198 8,19 1,84
3,90 1,5 I 4336 8,19 2,05
4,IO 1,52 4226 8,39 2,15
6. F cal/mol
2804 3208 3125 3582 3615 3920 3980 4014 4011 3880 3805 3815 Gleba z Grodźca Sląskiego Gleba z Czarnego Potoku Soi! from Grodziec Śląski Soi! from Czarny Potok
13,88 4,59 3521 8,11 5,28 3720
4,91 1,13 4112 2,45 1,53 4385
4,52 1,12 4124 2,38 1,46 4325
4,37 0,89 4176 2,30 1,36 4573
4,52 0,94 4125 1,99 1,14 4550
4,99 1,05 4178 1,79 1,03 4783
3,04 0,83 4140 1,09 0,52 4771
2,79 0,97 4165 1,62 0,83 4721
3,07 0,92 4215 1,64 0,86 4751
5,46 1,22 4106 1,64 1,11 4653
5,16 1,23 4151 2,98 1,57 4394
5,54 1,26 4024 2,42 1,55 4351
Potwierdzają to również wyniki oznaczenia energii wolnej wymiany potasu wg Woodruffa (aF), które w glebie doświad. I po zakończeniu badań przyjmują wartości wyższe przekraczające 4000 cal/mol, co wskazuje na niedobór w glebie potasu dostępnego dla roślin [WoooRUFT 1955; TERELAK 1984].
Syntetycznym ujęciem zależności pomiędzy pobraniem potasu z plonem
roślin a zawartością różnych jego form w glebie oraz dynamicznymi wskaźnikami
stanu potasu w glebowego są równania regresji wielokrotnej. Spośród wszystkich 8 analizowanych czynników największy wpływ na pobranie potasu miały wskaźniki
dynamiczne:
gdzie: R2
=
0,47 F=
18,2Y (pobranie K)
=
25079 - 5,08(aF) - 662 ARl296 I. Grzywnowicz
Nieistotne okazały się wartości potasu oznaczane w wodzie oraz w CaC12, które jako pierwsze z czynników były eliminowane z podzbioru zmiennych.
Wnioski
1. W warunkach ujemnego bilansu potasu w nawożeniu użytków zielonych potas zapasowy może w niektórych glebach stanowić poważne źródło w ży
wieniu roślin.
2. W glebach wyczerpanych z dostępnych form potasu lepszą ocenc; stanu po- tasu w glebach można uzyskać określając wartość AR/ i PBCK.
3. W ocenie możliwości gleby do zaopatrywania roślin w potas przy pomocy
równań regresji wielokrotnej w warunkach ujemnego bilansu w nawożeniu
oznaczanie form rozpuszczalnych w wodzie oraz w CaCl2 okazały si~ nie- istotne.
Literatura
ARMESTO B.R., SOTRES F.G. 1993. Extraccion de K no cambiable en suelos gallegos.
Agrochimica XXXVII(3): 233-242.
BADRAOUI M., BLOOM P.R., DELMAKI A. 1992. Mobilization of non-exchangeable K by ,yegrass in jive Moroccan soils with and without mica. Plant and Soi) 140: 55-63.
BECKETT P.H.T., CLEMENT C.R. 1973. K- activity ratios and uptake of potasium by ,yegrass in the field. Journal of Soi! Science 24(1): 82-93.
BOGUSZEWSKI W. GOSEK S. 1972. Próba określenia stopnia wycze,pania potasu przys- wajalnego z różnych gleb w kilkuletnim doświadczeniu wazonowym. Pam. Puł. 55:
27-43.
CZUBA R. 1993. Regeneracyjne nawożenie gleby silnie wycze1panej ze składników po- karmowych. Rocz. Gleb. XLIV(l/2): S7-64.
GHORAYSHI M., LOT.SE E.G. 1986. Quantity/intensity relationships of potassium in three Swedish soils. Swedish J. Agric. Res. 16: S7-6S.
GHORAYSHI M., LOTSE E.G. 1986. Stale and conlent of potassium in three Swedish soils as affected by cropping and potassium application. Swedish J. Agric. Res. 16:
143-151.
GRABOWSKI J. 1980. Badania nad p1zemianami potasu w warunkach wycze1pywania gleby z tego składnika. Pam. Puł. 73: 1-23.
GRZYWNOWICZ I. 1996. Wpływ nawożenia mineralnego szczególnie azotowego, na zmiany zawarto.fri różnych form potasu w górskich glebach łąkowych. Zesz. Probl.
Post. Nauk Rol. 442: 12S-134.
HAVLIN J.L., WESTWALL D.G., 1985. Potassium release kinetics and plant re.sponde in calcareous soils. Soi! Sci. Soc. Am. J. 49: 366-370.
HouBA V.J.G., NovozAMSKY L., LEXMOND TII.M., VAN DER LEE .J.J. 1990. Applicability of 0,01 M CaC/2 as single extraction solution for assessment of nutrient status of soils and other diagnostic purposcs. Commun. Soi] Sci. Plant Analysis 21: 19-20.
JACKSON N.L. 1958. Soi! chemical analysis. Precticc- Hall, New York.
MARTIN H.W., SPARKS D.L. 1983. Kinetics of nonexchangeable potassium release from
two Coastal Plain soils. Soi! Sci. Soc. Am. J. 47: 883-887.
MERCIK S. 1987. Wpływ odczynu gleby na plonowanie roślin i na efektywność nawo-
żenia potasem. Rocz. Gleb. XXXVIIl(2): 111-123.
MERCIK S. 1993. Regeneracja gleby silnie wyczerpanej z dostępnych form potasu i fos- foru. Zesz. Nauk. AR Kraków 277(37): 3-14.
Moss P., BECKETT P.H.T. 1971. Sources of error in the determination of soi! potas- sium Activity Ratios by the Q!I procedure. Journal of Soi! Science 22( 4 ): 514-536.
SHARPLEY A.N. 1987. The kinetics of soi! potassium desorption. Soi! Sci. Soc. Am. J.
51: 912-917.
STĘPIEŃ W. 1995. Dynamika plonowania, pobranie potasu p1zez rośliny oraz zmiany
różnych form tego składnika w glebie w zależności od zasobno§ci gleb w K w doś
wiadczeniu. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 421a: 345-354.
TERELAK H. 1984. K~ztaltowanie się glebowych wskaźników zaopatnenia roślin w potas w zależno.§ci od poziomu nawożenia tym składnikiem i gatunku gleby. IUNG
Puławy R(l93): 55 ss.
W<?ODRUFF C.M. 1~55. En<:rgies of replacement of calcium and potassium in soils.
Sc1. Soc. Am. Proc. 19(2). 167-171.
Słowa kluczowe: dynamiczne wskaźniki potasu, doświadczenia wazonowe, po- branie potasu
Streszczenie
Praca obejmuje 4 wyniki trzyletnich doświadczeń wazonowych, przeprowa- dzonych na glebach łąkowych o bardzo zróżnicowanych właściwościach chemi- cznych przy ograniczeniu w dawce nawozowej potasu, na stan zaopatrzenia roślin
w ten składnik.
Do oceny stanu potasu w glebach wybrano następujące wskaźniki: wskaźnik aktywności (ARl - Activity Ratio), pojemność buforowa względem potasu (PBCK - Potentia! Buffer Capacity) według Becketta oraz energię wymiany pota- su według Woodruffa.
Analiza regresji wielokrotnej wykazała wyższe zależności pomiędzy pobra- niem potasu z plonem roślin, a badanymi wskaźnikami dynamicznymi w stosunku do powszechnie stosowanych testów statystycznych.
EVALUATION OF POTASSIUM RELEASE FROM THE SOILS CONSIDERING DYNAMIC INDICES
OF ITS UPTAKE BY PLANTS
Grzywnowicz Ireneusz
Departmcnt of Agricultural Chemistry, Agrieultural University, Kraków Key won.Is: dynamie index of potassium, pot experiments, uptake of potas-
sium
298 I. Grzywnowicz
Summary
Paper comprises the results of four 3-year pot experiments concerning the state of potassium supply to plants, conducted on the mcadow soils of vcry differentiated chemical propertics and at limited potassium fertilization.
To evaluate the dynamics of potassium in soils following cocfficicnts were chosen: ARl (Activity Ratio), PBCK (Potentia! Buffer Capacity) according to Beckett and potassium exchange energy according to Woodruff. Analysis of mul- tiple regression showed the higher correlations between potassium rcmoval with crop yield and examined dynamie coefficients in comparison to commonly used sta tistical tests.
Dr Ireneusz Grzywnowicz Katedra Chemii Rolnej
Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja
al. Mickiewicza 21 31-120 KRAKÓW
