A N N A L E S
*U N I V E R S I T ATIS MARIAE CURIE- S K Ł O D O W S K A L U B L I N – POLONIA
VOL. LIX, Nr 1
SECTIO E
2004
Katedra Chemii Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Plac Łódzki 4, 10-718 Olsztyn, Poland
Zdzisław Ciećko, Andrzej Żołnowski, Mirosław Wyszkowski
Plonowanie i zawartość skrobi w bulwach ziemniaka w zależności
od nawożenia NPK
The effect of NPK fertilization on tuber yield and starch content in potato tubers
ABSTRACT. The aim of the present study was to evaluate the influence of potassium fertilization on
tuber yield and starch content of potato tubers. The field trial focused on three potato cultivars: Muza, Oda i Orłan, which were cultivated on three mineral fertilization levels: N40P17, N80P34,
N120P51. Potassium elevated rates were applied proportionally to N and P in the quantitative
rela-tion of: 0, 1, 2, 3. The tuber yield of cultivars were significantly different. The highest yield was noted for Orłan cultivar– 38.34 t ha-1, and significantly lower for Oda and Muza – respectively at
35.33 and 31.83 t ha-1. The yielding depended on climatic conditions during vegetation period. The
yields noted for 1998 and 2000 were comparable (46.65 t and 40.05 t ha-1) but lower precipitations
in 1999 and high temperatures during the second half of vegetation significantly reduced tuber yields to 22.21 t ha-1. Increasing NP fertilization improved the tuber yield, especially for the Muza
and Orlan cultivars. The starch content depended on meteorological conditions too. The highest content of starch was noted for tubers harvested in 2000 – average 14.21%, lower in 1998 – 13.94%, and lowest in 1999 – 13.86%. The low concentration of tuber starch in 1999 caused low-est starch yield (3.08 t ha-1) compared with 1998 (6.50 t ha-1) and 2000 (5.69 t ha-1). The
fertiliza-tion ranges from N40P17 to N120P51 significantly reduced tuber starch content of cultivars.
Increas-ing doses of potassium used on the three NP fertilization levels caused a lower starch content in tubers of the estimated cultivars.
KEY WORDS: potatoes, Solanum tuberosum L., yield, starch, mineral fertilization
Jednym z czynników agrotechnicznych kształtujących plony ziemniaka jest nawożenie mineralne, dostosowane do wymagań uprawianych odmian. W na-wożeniu ziemniaka bardzo ważna jest odpowiednia proporcja N:P:K, która jest zależna od kierunku użytkowania. W przypadku ziemniaka jadalnego proporcja N:P2O5:K2O powinna wynosić: 1:1:1,5 [Wierzejska-Bujakowska 1998], co w
przeliczeniu na pierwiastki odpowiada proporcji N:P:K jak 1:0,4:1,3. Zbyt niskie dawki nawozów mineralnych, a także niewłaściwie zbilansowany stosunek N:P:K znajduje odzwierciedlenie w spadku plonowania oraz w obniżaniu skro-biowości, zawartości białka i włókna, co bezpośrednio rzutuje na jakość ziem-niaków, która obecnie ma duże znaczenie w procesie produkcji odmian jadal-nych [Starczewski, Trojanowska 2001].
Celem prezentowanych badań było ustalenie oddziaływania zróżnicowanego nawożenia NPK na plonowanie ziemniaka odmian Muza, Oda i Orłan, a także określenie wpływu tego nawożenia na zawartość i plon skrobi.
METODY
Za podstawę badań przyjęto doświadczenie polowe, które przeprowadzono w latach 1998–2000 na polu Stacji Doświadczalnej w Tomaszkowie k/Olsztyna. Doświadczenie wykonano na glebie brunatnej właściwej klasy IVa, o niskiej za-sobności w przyswajalny fosfor, potas i magnez. Odczyn gleby, mierzony w H2O,
wynosił pH 6,5. Doświadczenie założono metodą losowanych podbloków w czte-rech powtórzeniach. Schemat doświadczenia uwzględniał dwa czynniki. Czynnik I obejmował trzy poziomy nawożenia NP. W obrębie każdego poziomu stosowano proporcjonalnie do N i P wzrastające dawki potasu w stosunku równym: 0, 1, 2 i 3. Dla poziomu NP wynoszącego N40P17 dawki potasu były następujące: 0, 33,
66, 99 kg K ha-1; w poziomie II równym N80P34 potas stosowano w ilości 0, 66,
132, 198 kg ha-1 oraz w III poziomie, wynoszącym N120P51, nawożenie potasem
było stosowane w ilościach 0, 99, 198, 297 kg K ha-1. Czynnikiem II były od-miany ziemniaka: Muza, Oda i Orłan. Przedplonem dla ziemniaków było pszen-żyto ozime. Ziemniaki uprawiano na oborniku, który stosowano jesienią w dawce 25 t ha-1. Ziemniaki sadzono w rozstawie rzędów 62,5 cm × 40 cm. Wiosną przed sadzeniem wysiewano nawozy mineralne: superfosfat potrójny 46%, sól potasową 57% oraz połowę dawki azotu w formie mocznika 46%. Drugą dawkę azotu za-stosowano po wschodach ziemniaka zgodnie ze schematem doświadczenia. Po-wierzchnia poletka brutto wynosiła 12,15 m2, a do zbioru 6,48 m2. Po zakończeniu wegetacji dokonano zbioru bulw, obliczono wielkość plonu i w uzyskanym plonie oznaczono zawartość skrobi przy użyciu wagi hydrostatycznej. Uzyskane wyniki badań opracowano statystycznie z użyciem testu istotności T-Duncana.
WYNIKI
Czynnikiem bezpośrednio wpływającym na obraz uzyskanego plonu były warunki meteorologiczne panujące w czasie trwania doświadczeń. Według Ciećko i in. [2000] warunki klimatyczne przy optymalnym nawożeniu istotnie rzutują na plonowanie ziemniaka. W prezentowanych badaniach pod względem osiągniętego plonu najkorzystniejszy okazał się rok 1998. W tym roku osią-gnięto najwyższy plon bulw, średnio wynosił on 46,65 t ha-1 (tab. 2). Nieco niż-szy plon – 40,05 t ha-1 – uzyskano w roku 2000, który pod względem sumy opa-dów i warunków termicznych był zbliżony do roku 1998 (tab. 1). Najniższy plon uzyskano w 1999 roku, w którym w lipcu i sierpniu wystąpiła najwyższa tempe-ratura i najmniejsza ilość opadów. Średni plon bulw w tym roku wynosił 22,21 t ha-1.
Tabela 1. Charakterystyka warunków klimatycznych w Stacji Meteorologicznej Tomaszkowo w latach 1998-2000
Table 1. Characteristics of climatic conditions at the Tomaszkowo Meteorological Station in 1998-2000 Miesiące Months IV V VI VII VIII IX Rok Year Opady Precipitation, mm Suma Total 1998 52,3 62,8 80,2 57,0 81,3 20,8 354,4 1999 99,3 75,8 113,5 44,3 73,4 14,0 420,3 2000 20,8 53,5 34,8 98,7 110,8 49,6 368,2 Średnia z lat 1961–1990 Mean for 1961–1990 32,8 49,4 83,9 74,9 71,4 58,8 371,2 Temperatura Temperature, ºC Średnio
Mean 1998 8,9 13,5 16,3 16,6 15,3 12,5 13,8 1999 8,4 10,9 17,2 19,5 16,9 14,8 14,6 2000 10,7 14,0 16,0 15,9 16,9 10,3 14,0 Średnia z lat 1961–1990 Mean for 1961–1990 6,5 12,9 15,7 17,4 16,9 12,5 13,6
Przy korzystnych warunkach uprawy nawożenie azotem w istotny sposób zwiększa plonowanie ziemniaka [Krzymuski, Laudański 1996]. Powszechnie uważa się, że dawka 1 kg N ha-1 powoduje zwiększenie plonu bulw o 70 kg ha-1 [Machnacki, Kołpak 1998]. Azot jest składnikiem przyczyniającym się do optymalnej syntezy chlorofilu [Ciećko i in. 2000], który rzutuje na intensywność procesów asymilacji w roślinie. Według Wojnowskiej [1973] potas także jest odpowiedzialny za zwiększanie ilości tego barwnika w częściach asymilacyj-nych. Składnik ten reguluje również gospodarkę węglowodanową, przez co
bez-pośrednio wpływa na nagromadzanie skrobi w bulwach ziemniaka. Wysokie dawki azotu mogą jednak przyczyniać się do obniżenia jakości plonu bulw, np. poprzez kumulację szkodliwych azotanów, wywołujących m.in. methemoglobi-nemię [Lin 1990]. Ponadto intensywne nawożenie azotem może pogarszać zdrowotność bulw i ich zdolność do przechowywania. W prezentowanych bada-niach porównywane odmiany istotnie różniły się wielkością plonów (tab. 2). Najwyżej plonowała odmiana Orłan – średnio 38,34 t ha-1, niżej natomiast od-miany Muza i Oda, odpowiednio 35,24 i 35,33 t ha-1. Wzrastające dawki NP, K powodowały stopniowy liniowy wzrost plonu bulw (ryc. 1). W zakresie dawek N40P17 – N120P51 średni przyrost w przypadku odmiany Muza wyniósł 7,04; Ody
– 6,03; a odmiany Orłan – 7,60 t ha-1. Stosowane na tle przyjętych poziomów NP dawki potasu istotnie zwiększały plon bulw. Analizując linię trendu, można przyjąć, że plonotwórcze działanie potasu w odniesieniu do odmiany Orłan uwi-doczniło się do dawki 132 kg K ha-1 zarówno na średnim N80P34, jak i wysokim
N120P51 poziomie nawożenia azotem i fosforem. U pozostałych odmian nie
stwierdzono tak wyraźnej zależności.
Tabela 2. Plon bulw oraz zawartość i plon skrobi w bulwach trzech odmian ziemniaka Table 2. Tuber yield, starch content and starch yield of three potatoes cultivars
Plon bulw Tubers yield t ha-1 Zawartość skrobi Starch content % Plon skrobi Starch yield t ha-1 Odmiana Cultivar
1998 1999 2000 średnio mean 1998 1999 2000 średnio mean 1998 1999 2000 średnio mean Muza 46,91 20,30 38,51 35,24 14,83 15,56 14,50 14,96 6,96 3,16 5,58 5,27 Oda 39,89 20,54 45,55 35,33 13,05 12,17 13,51 12,91 5,21 2,50 6,15 4,56 Orłan 53,16 25,81 36,06 38,34 13,95 13,85 14,62 14,14 7,42 3,57 5,27 5,42 Średnio mean 46,65 22,21 40,05 36,30 13,94 13,86 14,21 14,00 6,50 3,08 5,69 5,08 NIR LSD p=0,05 1,18 0,95 1,24 9,73 0,62 0,50 0,73 0,83
Zawartość skrobi jest cechą odmianową, w dużym stopniu modyfikowaną warunkami siedliskowymi w czasie wegetacji. Jej ilość uzależniona jest nie tylko od właściwości genetycznych odmiany, ale również od natężenia i długo-ści trwania fotosyntezy [Gąsior, Paśko 1998]. Zróżnicowane warunki meteoro-logiczne w okresie prowadzenia doświadczeń miały stosunkowo niewielki wpływ na zawartość skrobi w bulwach badanych odmian ziemniaków (tab. 2). Wyższą zawartość tego wielocukru stwierdzono w bulwach z roku 2000 – śred-nio 14,21% (tab. 2), nieco niższą w roku 1998 – 13,94%, a najniższą – 13,86%
t ha-1 y = -0,3825x2 + 3,6135x + 32,703 R2 = 0,9996 0 10 20 30 40 50 60 y = -0,43x2 + 3,194x + 30,27 R2 = 0,9597 0 10 20 30 40 50 60 y = -0,4275x2 + 3,3265x + 26,718 R2 = 0,9824 0 10 20 30 40 50 60 t ha-1 y = -0,61x2 + 4,426x + 39,06 R2 = 0,9841 0 10 20 30 40 50 60 y = -0,7125x2 + 4,9715x + 35,598 R2 = 0,9927 0 10 20 30 40 50 60 y = -0,05x2 + 1,404x + 34,51 R2 = 0,8871 0 10 20 30 40 50 60 t ha-1 y = -0,475x2 + 3,745x + 32,475 R2 = 0,9554 0 10 20 30 40 50 60 y = -0,45x2 + 3,65x + 29,7 R2 = 0,9815 0 10 20 30 40 50 60 y = -0,075x2 + 1,425x + 29,275 R2 = 0,9801 0 10 20 30 40 50 60 N 40 P 17 K 0 N 40 P 17 K 33 N 40 P 17 K 66 N 40 P 17 K 99 N 80 P 34 K 0 N 80 P 34 K 66 N 80 P 34 K 132 N 80 P 34 K 198 N 120 P 51 K 0 N 120 P 51 K 99 N 120 P 51 K 198 N 120 P 51 K 297
∆ plony w roku 1998 ´ plony w roku 1999 o plony w roku 2000 ∆ yield for 1998 ´ yield for 1999 o yield for 2000 NIR LSD p=0,05 for 1998 for 1999 for 2000 for 1998-2000
cz. I 1,18** 0,95** 1,24* 9,73**
cz. II 0,68** 1,81* 2,48* ni ns
cz. I × cz. II 2,04* 3,14* ni ns 11,33**
* różnice istotne przy p=0,05 ** różnice istotne przy p=0,01 ni różnice nie istotne * significant differences at p=0.05 ** significant differences at p=0.01 ns not significant differences
Rycina 1. Wpływ nawożenia mineralnego na plonowanie ziemniaka Figure 1. The influence of mineral fertilization on potato yield
Muza
Oda
y = 0,15x2 - 1,47x + 16,5 R2 = 0,997 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = 0,05x2 - 0,61x + 16,4 R2 = 0,9536 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = -0,075x2 + 0,085x + 16,075 R2 = 0,9899 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = 0,05x2 - 0,73x + 15,15 R2 = 0,9847 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = 0,025x2 - 0,595x + 15,425 R2 = 0,9647 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = -0,1x2 + 0,1x + 15,1 R2 = 1 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = -0,075x2 + 0,025x + 12,975 R2 = 0,9807 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = -0,275x2 + 1,045x + 12,425 R2 = 0,9994 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 y = -0,28x + 13,95 R2 = 0,9561 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 N 40 P 17 K 0 N 40 P 17 K 33 N 40 P 17 K 66 N 40 P 17 K 99 N 80 P 34 K 0 N 80 P 34 K 66 N 80 P 34 K 132 N 80 P 34 K 198 N 120 P 51 K 0 N 120 P 51 K 99 N 120 P 51 K 198 N 120 P 51 K 297
∆ zawartość skrobi w roku 1998 ´ zawartość skrobi w roku 1999 o zawartość skrobi w roku 2000
∆ tuber starch content for 1998 ´ tuber starch content for 1999 o tuber starch content for 2000
NIR LSD p=0,05 for 1998 for 1999 for 2000 for 1998-2000
cz. I 0,62** 0,50** 0,73** 0,83**
cz. II 0,27** 0,25** 0,41** 0,41**
cz. I × cz. II ni ns ni ns 1,44** ni ns
* różnice istotne przy p=0,05 ** różnice istotne przy p=0,01 ni różnice nie istotne * significant differences at p=0.05 ** significant differences at p=0.01 ns not significant differences
Rycina 2. Wpływ nawożenia mineralnego na zawartość skrobi w bulwach ziemniaka Figure 2. The influence of mineral fertilization on potato tubers starch content % Muza
% Oda
w roku 1999. Plon skrobi w poszczególnych latach był przede wszystkim uza-leżniony od plonu ogólnego bulw, tak więc najniższy 3,08 t ha-1 uzyskano w roku 1999, a najwyższy 6,50 t ha-1 w roku 1998.
Z obserwacji prowadzonych przez Leszczyńskiego [1994] i Mozolewskiego [1998] wynika, że wzrost nawożenia azotowego powoduje obniżenie w bulwach zawartości skrobi. W prezentowanych badaniach wzrastające nawożenie NP częściowo powodowało spadek zawartości skrobi w bulwach (ryc. 2). Odmiany Oda i Orłan reagowały znacznie łagodniej na zastosowane nawożenie, natomiast wyraźnie większe obniżenie ilości skrobi stwierdzono w bulwach odmiany Muza, szczególnie na najwyższym poziomie nawożenia N120P51. Wzrastające
nawożenie potasowe powodowało istotny spadek zawartości skrobi w bulwach badanych odmian ziemniaka. Ujemny wpływ nawożenia potasem odnotowano zarówno na niskich, średnich, jak i wysokich dawkach NP. Podobną reakcję ziemniaka na nawożenie potasem wcześniej wykazali Panique i in. [1997]. Au-torzy ci stwierdzili, że wysokie dawki potasu, zwłaszcza w formie chlorkowej (a taką zastosowano w prezentowanym doświadczeniu), mogą być przyczyną obni-żenia w bulwach zawartości skrobi i zwiększenia ciemnienia ich miąższu.
WNIOSKI
1. Przyjęte w badaniach odmiany ziemniaka różniły się istotnie pod wzglę-dem plonowania. Najwyżej plonowała odmiana Orłan – 38,34 t ha-1, niżej Oda i Muza, odpowiednio 35,33 i 31,83 t ha-1.
2. Niesprzyjające warunki meteorologiczne, panujące w lipcu i sierpniu 1999 roku, przyczyniły się do znacznego spadku plonu bulw uprawianych odmian ziemniaków. Średni plon odnotowany w tym roku wyniósł 22,21 t ha-1, co sta-nowi około 50% plonów uzyskiwanych w latach 1998 i 2000.
3. Wzrastające nawożenie NP powodowało niemal prostoliniowy wzrost plo-nów ziemniaka, szczególnie u odmian Muza i Orłan, z jednoczesnym spadkiem zawartości skrobi, szczególnie w obiektach nawożonych najwyższą dawką azotu i fosforu.
4. Wzrastające dawki potasu, zastosowane na tle trzech poziomów nawożenia NP, przyczyniały się do obniżenia zawartości skrobi w bulwach badanych odmian.
PIŚMIENNICTWO
Ciećko Z, Wyszkowski M, Żołnowski A. Zabielska J. 2000. Wpływ nawożenia NPK, Mg i K na zawartość chlorofilu w liściach ziemniaka. Biul IHAR 213, 131–136.
Gąsior J., Paśko J. 1998. Wpływ zróżnicowanych dawek nawozów azotowych na zawartość suchej masy i skrobi w ziemniakach. Zesz. Nauk. AR Kraków 330, 54, 181–188.
Krzymuski J., Laudański Z. 1996. Zmiany w uprawie i w produkcji ziemniaka. Cz. II. Agrotech-nika. Biul. IHAR 197, 283–290.
Leszczyński W. 1994. Wpływ czynników działających w okresie wegetacji ziemniaka na jego jakość. Post. Nauk Rol. 6, 55–68.
Lin J.K. 1990. Nitrosamines as potential environmental carcinogens in man. Ann. Clin. Biochem. 29, 39–44.
Machnacki M., Kołpak R. 1998. Wpływ nawożenia azotem i terminu zbioru na wysokość i war-tość konsumpcyjną plonu ziemniaków wczesnych. Cz. I. Plon ogólny i zawarwar-tość azotanów i witaminy C w bulwach. Rocz. Nauk. Rol., Seria A, 113, 1/2, 133–140.
Mozolewski W. 1998. Jakość chipsów otrzymanych z ziemniaków krajowych odmian nawożo-nych rzędowo i całopowierzchniowo. Folia Univ. Agric. Stetin. 190. Agricult. 72, 217–222. Panique E., Kelling K.A., Schulte E.E., Hero D.E., Stewenson W.R., James R.V. 1997. Potassium
rate and source effects on potato yield quality and disease interaction. Amer. Potato J. 74, 379–398.
Starczewski J., Trojanowska M. 2001. Wpływ wybranych zabiegów agrotechnicznych na plono-wanie ziemniaka jadalnego. Zesz. Nauk. Akad. Podlaskiej w Siedlcach 59, 5–13.
Wierzejska-Bujakowska A. 1998. Nawożenie, a kierunki użytkowania ziemniaka. Mat. Sem. Nauk. 26–27 luty, Radzików, 18–19.
Wojnowska T. 1973. Zawartość chlorofili, karotenów i ksantofili oraz magnezu i wapnia w runi intensywnie nawożonego pastwiska. Biblioteka UWM. (Praca doktorska).
