EWA STANISŁAWSKA-GLUBIAK, JOLANTA KORZENIOWSKA,
U RSZU LA SIENKIEW ICZ-CHOLEW A
ZAWARTOŚĆ I ROZMIESZCZENIE PRZYSWAJALNYCH
FORM FOSFORU, POTASU I MAGNEZU W GLEBIE
W ZALEŻNOŚCI OD SYSTEMU UPRAWY ROLI
C O N C E N T R A T IO N A N D D IS T R IB U T IO N
O F A V A IL A B L E F O R M S O F P, K , M g IN S O IL
IN R E L A T IO N T O T H E T IL L A G E S Y S T E M
Instytut Uprawy N aw ożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocławiu
A b s tr a c t: T h e p u rp o se o f this stu d y has b een to com p are the a b u n d a n ce o f p la n t-a v a ila b le
nutrients in so il d ep en d in g on tilla g e system . In 2 0 0 5 - 2 0 0 6 so il sa m p les w ere c o lle c te d from fields, w h ich for the p reviou s four years had been cultivated u sin g the direct so w in g m eth od or traditionally. S o il sa m p les w ere obtained from 3 layers: 0 - 1 0 , 1 0 -2 0 and 2 0 - 3 0 cm and on three dates: in spring, su m m er and in autum n after harvest. It has been found that top so il layer under the zero -tilla g e m eth od d iffered sig n ifica n tly in concentration o f availab le form s o f К and M g co m p a red to th e s o il un der the trad ition al c u ltiv a tio n s y s te m d e p e n d in g on ann ual w ea th er con d ition . C on centration o f P w as dependen t on tillage sy stem o n ly to an in sig n ifica n t extent.
S ło w a k lu c z o w e : m eto d y upraw y roli, uprawa zerow a, zaw artość P, K, M g w g leb ie. K e y w o r d s : tilla g e sy stem s, n o -tilla g e, concentration o f P, K, M g in so il.
WSTĘP
W ostatnich latach w naszym kraju wzrasta zainteresow anie uproszczonym i metodami uprawy roli, w tym tzw. m etodą zero-upraw ow ą p olegającą na sie w ie bezpośrednim w niezaoraną glebą. Do głównych zalet tej metody należy zapobieganie erozji wodnej i wietrznej gleby, ograniczenie strat wody, um ożliw ienie szybkiego i terminowego siewu oraz mniejsze koszty uprawy w porównaniu z metodą tradycyjną z w ykorzystaniem pługa [Kordas 1999]. Jedną z wad tej m etody jest mała stabilność plonowania roślin uprawnych. Na ogół na glebie uprawianej w system ie siewu bezpoś redniego uzyskuje się plony roślin niższe niż metodą tradycyjną, chociaż w niektórych latach bywa odwrotnie [Weber 2004; Korzeniowska, Stanisławska-Glubiak 2006]. Różnice w poziom ie plonowania roślin m iędzy obiema metodami uprawowymi zależą zapewne od w ielu czynników. Gleba uprawiana m etodą zerow ą charakteryzuje się zm ienionym i
w Jelczu-Laskowicach, wykorzystując doświadczenia uprawowe prowadzone wcześniej przez 4 lata. Każde pole podzielone było na 2 części, z których jedną uprawiano tradycyjnie, przy pom ocy pługa i innych narzędzi uprawowych, a drugą - m etodą zerową, czyli stosując siew bezpośredni z użyciem specjalnego siewnika. W piątym i szóstym roku prowadzenia doświadczenia (2005-2006) pola obsiane były grochem, łubinem i kukurydzą. Gleba wytworzona z piasku gliniastego mocnego charakteryzowała się bardzo kwaśnym (2005) lub kwaśnym (2006) odczynem. Zawartość węgla organicznego m ieściła się w granicach od 0,61 do 0,67%, co można uznać za zawartość bardzo niską.
TABELA 1. M iesięczne sumy opadów i średnie temperatury w okresie w egetacji w Jelczu-Laskowicach
Rok Suma opad ów [mm] Średnia temperatura °C
IV+V VI+VII VIII+IX Suma IV+V 1 VI+VII
i VIII+IX
2005 78 131 100 309 8,1 116,8 17,5
2006 81 98 193 372 7,4 2 0 ,8 17,5
Poszczególne lata badań różniły się przebiegiem pogody w czasie wegetacji, a zwłaszcza ilością opadów (tab.l).
Na poletkach doświadczalnych wyznaczono stałe punkty na obu rodzajach uprawy, z których pobierano próbki glebow e z głębokości: 0 -1 0 , 10-20 i 2 0 -3 0 cm. Punkty te były zlokalizowane na obiektach kontrolnych, gdzie w danym roku nie stosowano nawożenia PKMg. Próbki w każdym roku pobierano z każdego pola (groch, łubin, kukurydza) w 3 terminach: na początku czerwca, na początku sierpnia oraz w trzeciej dekadzie września. Oznaczano w nich zawartość przyswajalnych form fosforu i potasu metodą Egnera- Riehma oraz magnezu metodą Schachtschabela. N ie stwierdzono istotnych statystycznie różnic m iędzy zawartościami badanych składników w próbkach pobieranych w poszcze gólnych terminach. Wyniki analiz chem icznych potraktowano jako średnie z trzech terminów oraz trzech pól (roślin) dla danej metody uprawowej. A nalizę statystyczną wykonywano w ięc dla 9 powtórzeń przy wykorzystaniu testu Tukey’a.
Poziom - Level [cm] T Z Poziom - Level [cm] T Z
0 -1 0 a a 0-1 0 a a
10-20 a a 10-20 a a
20-30 b a 20-30 a a
R Y SU N EK 1. Zawartość fosforu w gleb ie uprawianej tradycyjnie (T) i m etodą zerow ą (Z). Wartości w w ierszach dla danego roku oznaczone tą samą literą nie różnią się istotnie przy poziom ie istotności p < 0,05
FIGURE 1. Concentration o f phosphorus in soil under traditional tillage method (T) and zero-tillage method (Z). Values in rows for the same year marked with same letters do not differ at the significance level p < 0.05
WYNIKI
Różnice, jakie w ystąpiły w zawartościach badanych przyswajalnych składników pokarmowych w glebie uprawianej metodą tradycyjną i zerową, dotyczyły głów nie potasu i magnezu, a w mniejszym stopniu fosforu. Poziom zawartości fosforu w glebie, niezależnie od roku badań, był jednakowy dla obu metod uprawowych, z wyjątkiem zawartości w warstwie najgłębszej, która w roku 2005 była wyższa dla metody tradycyjnej (rys.l). Stwierdzono różnicę m iędzy metodami uprawowymi w rozkładzie fosforu w p oszcze gólnych warstwach gleby. W pierwszym roku badań w glebie uprawianej metodą zerową zawartość fosforu systematycznie zmniejszała się wraz z głębokością, podczas gdy w glebie uprawianej tradycyjnie takiej regularności nie stwierdzono. Pow yższa zależność nie powtórzyła się jednak w roku 2006.
Różnice m iędzy metodami uprawowymi w zawartości potasu (rys. 2) i magnezu (rys. 3) w glebie kształtowały się w zależności od roku badań. Stwierdzono, że w sezonie wegetacyjnym 2005 średnie zawartości К i Mg były w yższe w glebie uprawianej metodą zerową w porównaniu z glebą uprawianą tradycyjnie, z wyjątkiem warstwy najgłębszej (2 0 -3 0 cm), gdzie nie było różnic. Jednakże dla metody tradycyjnej rozkład potasu w profilu warstwy ornej był bardziej równomierny, a zawartość magnezu zwiększała się wraz z głębokością. W gleb ie uprawianej m etodą zerow ą rozkład zaw artości tych składników był mniej regularny. W roku 2006 zawartości przyswajalnych form potasu i magnezu układały się odwrotnie niż w poprzednim sezonie wegetacyjnym. Bogatsza w potas i m agnez okazała się gleba uprawiana tradycyjnie. Rozkład tych pierwiastków w poszczególnych warstwach gleby również nie był analogiczny jak w roku 2005.
Poziom - Level [cm] T Z Poziom - Level [cm] T z
0 -1 0 a b 0 - 1 0 b a
1 0 -2 0 a b 1 0 -2 0 b a
2 0 -3 0 a a 2 0 -3 0 b
ia
R Y SU N EK 2. Zawartość potasu w glebie uprawianej tradycyjnie (T) i metodą zerow ą (Z). Wartości w wierszach dla danego roku oznaczone tą samą literą nie różnią się istotnie przy poziom ie istotności p < 0,05
FIGURE 2. Concentration o f potassium in soil under traditional tillage method (T) and zero-tillage method (Z). Values in rows for the same year marked with same letters do not differ at the significance level p <0.05
DYSKUSJA
Z doniesień wielu autorów wynika, że zmiany właściwości chemicznych, jakie następują w glebie po całkowitym wyeliminowaniu tradycyjnej uprawy roli, w dużym stopniu zależą od czasu, w jakim utrzymywano glebę w systemie siewu bezpośredniego, od warunków klimatycznych, a także rodzaju gleby. Lavado i in. [1999] w specyficznym klimacie pampy argentyńskiej nie stwierdzili istotnych różnic między zerową a tradycyjną metodą uprawy roli w zawartościach w glebie przyswajalnych form P, К i Mg, natomiast Tarkalson i in. [2006] na podstawie badań na terenie prerii amerykańskiej donoszą o zróżnicowaniu w łaściw ości chem icznych gleby między uprawą tradycyjną i zerową.
M iąższość warstwy gleby, w której obserwowano różnice m iędzy metodami uprawo wymi w zawartościach składników pokarmowych, zależała od czasu utrzymywania gleby w określonym systemie uprawy roli. Według Tarkalsona i in. [2006] po 27 latach stosowania zróżnicowanej uprawy zawartości P, К i Mg w glebie oraz inne parametry zm ieniły się do głębokości 0 -1 5 cm, w sposób zależny od warstwy gleby, w której je oznaczano. Guzman i in. [2006] po 23 latach prowadzenia uprawy zerowej i tradycyjnej również stwierdzili różnice w zawartościach przyswajalnych form tych składników do głębokości 15 cm. Według DeMaria i in. [1999] efekt zróżnicowanej koncentracji fosforu i potasu w glebie uprawianej różnymi metodami, jaki początkowo obserwowano na głębokości 0 -5 cm, jedenaście lat później wystąpił również głębiej, w warstwie 5 -1 0 cm. W łodek i in. [2003] stwierdzili po 8 latach stosow ania system u siew u bezpośredniego na glebie lekkiej nierównomierne rozłożenie składników pokarmowych w poziom ie próchnicznym oraz zwiększenie ich koncentracji w warstwie 0-2 cm w porównaniu z uprawą tradycyjną. Wzrost ten dotyczył zwłaszcza potasu i fosforu, a w mniejszym stopniu magnezu. Rodzaj gleby (lekka czy ciężka) również decydował o głębokości warstwy, w której obserwowano różnice w zawartości składników pokarmowych między uprawą zerową a tradycyjną.
Poziom - Level [cm] T ! z ! Poziom - Level [cm] T Z 0-10 a b 0-10 b a 10-20 a b 10-20 b a 2 0 -3 0 a a 2 0 -3 0 b a
RYSUNEK 3. Zawartość magnezu w glebie uprawianej tradycyjnie (T) i metodą zerową (Z). Wartości w wierszach dla danego roku oznaczone tą samą literą nie różnią się istotnie przy poziom ie istotności p < 0,05 FIGURE 3. Concentration o f m agnesium in soil under traditional tillage method (T) and zero-tillage method (Z). Values in rows for the same year marked with same letters do not differ at the significance level p <0.05
0 ile w glebie lekkiej po 8 latach uprawy różnice te wystąpiły w warstwie 0 -2 cm [Włodek 1 in. 2003], o tyle w glebie ciężkiej po takim samym czasie - na głębokości 0 -5 cm [Franzluebbers, Hons 1996]. Gleba pod uprawą zerową wykazywała niższe pH, większą zaw artość fosforu, potasu oraz niektórych m ikroelem entów niż gleba uprawiana tradycyjnie. Muukkonen i in. [2007] uważają, że w glebach ciężkich nawet krótka uprawa zerowa (4 -5 lat) zw iększa labilność fosforu.
W badaniach własnych okres uprawy gleby lekkiej był stosunkowo krótki, stąd różnice w zawartościach składników pokarmowych między porównywanymi metodami nie były jeszcze ustabilizowane. Po 4 -5 latach zróżnicowanej uprawy gleba, niezależnie od metody uprawowej, charakteryzowała się jednakową zawartością fosforu do głębokości 0-20
cm. Wielu autorów zwraca uwagę na większą zawartość fosforu w górnych warstwach gleby uprawianej metodą zerową w porównaniu z uprawą tradycyjną. W iększą zawartość tego pierwiastka w glebie do głębokości 2-2,5 cm stwierdzili W łodek i in. [2003], Guzman i in. [2006] oraz M atowo i in. [1999]. Inni autorzy [Hussain i in. 1999; DeMaria i in. 1999; Franzluebbers, Hons 1996; Mukkonen i in.2007] donoszą o wyższej zawartości fosforu w warstwie 0 -5 cm. Według Hussaina i in. [1999] w glebie uprawy zerowej dopiero na głębokości 5 -1 5 cm znaleziono mniej fosforu niż w glebie uprawianej tradycyjnie. Muukkonen i in. [2007] w iększą zawartość fosforu w górnych warstwach gleby uprawy zerowej tłumaczą równoczesną w iększą zawartością węgla organicznego.
Wyniki wielu badań świadczą o wyższej zawartości potasu w glebie uprawy zerowej w warstwie 0 -2 cm [Włodek i in. 2003; Guzman i in. 2006], w warstwie 0 -5 cm [DeMaria i in. 1999; Franzluebbers, Hons 1996], a nawet do głębokości 30 cm i poniżej [Franzluebbers, Hons 1996]. Inni natomiast nie stwierdzili różnicy między metodami uprawowymi w zawartości przyswajalnego potasu w glebie [Matowo i in. 1999; Hussain i in. 1999]. W badaniach własnych zawartość potasu oraz magnezu w glebie zależała wprawdzie od metody uprawy roli, ale również od roku uprawy. W sezonie wegetacyjnym 2005 średnie
Wyniki badań innych autorów dotyczące magnezu nie były jednoznaczne. Stwierdzano większą zawartość tego składnika w glebie uprawy zerowej w porównaniu z tradycyjną na głębokości 0 -2 cm i 0 -5 cm [Włodek i in. 2003; DeMaria i in. 1999]. W innych przypadkach zawartość magnezu w glebie uprawy zerowej w górnej warstwie profilu nie była wyższa lub nie było różnic między uprawami [Hussain i in. 1999; Franzluebbers, Hons 1996]. N iższą zawartość Mg w glebie uprawy zerowej stwierdzono na głębokości 10-20 cm lub poniżej 15 cm [Matowo i in. 1999; DeMaria i in. 1999].
WNIOSKI
1. Gleba lekka w warstwie ornej po 5-6-letnim okresie uprawy zerowej w zależności od pogody różniła się istotnie od gleby uprawianej tradycyjnie pod względem zawartości przyswajalnych dla roślin form potasu i magnezu. Tylko zawartość przyswajalnego fosforu była jednakowa w przypadku obu metod uprawy roli.
2. Rozkład zawartości badanych składników na trzech głębokościach warstwy ornej gle by nie układał się regularnie i nie zależał jednoznacznie od metody uprawy roli. M ożli we, że na wyniki wpłynął zbyt krótki okres badań.
LriERATURA
A R SH A D M. A., F R A N Z L U E B B E R S A.J., AZOOZ R. H.1999: Com ponents o f surface soil structure under conventional and no-tillage in northwestern Canada. Soil Till. Res. 53(1): 4 1 -4 7 .
D EM AR IA I.C., N N A B U D E P.C., CASTRO O.M. 1999: Long-term tillage and crop rotation effects on soil chem ical properties o f a Rhodic Ferrasol in southern Brazil. Soil Till. Res. 51: 7 1 -7 9 .
FR A N Z L U E B B E R S A.J., H O N S F.M. 1996: Soil-profile distribution o f primary and secondary plant- available nutrients under conventional and no tillage. S oil Till. Res. 39: 2 2 9 -2 3 9 .
G U Z M A N J.G, G O D SE Y C V H .B ., PIERZYNSKI G.M ., W ITH NEY D .A ., L A M O N D R. E. 2006: E ffects o f tillage and nitrogen management on soil chem ical and physical properties after 23 years o f continuous sorghum. S oil Till. Res. 91: 199-206.
H U SSA IN I., O LSO N K.R., EBELH AR S.A. 1999: Long-term tillage effects on soil chem ical properties and organic matter fractions. Soil Sei. Soc. Am. J. 63: 1135-1341.
K OR DAS L. 1999: W pływ stosow ania siew u bezpośredniego na nakłady energetyczne i plonowanie pszenicy ozim ej. Zesz. Nauk. AR Wroclaw, R o i 367: 135-139.
K OR ZENIO W SKA J., STA N ISLA W SK A -G LU BIA K E. 2006: Reakcja ow sa na różne m etody naw oże nia PKM g w tradycyjnym i zerow ym system ie uprawy roli. Biul. IHAR 239: 7 -1 7 .
LAVADO R. S., PORCELLI C. A., ALVAREZ R. 1999: Concentration and distribution o f extractable elem ents in soil as affected by tillage system s and fertilization. Sei. Tot. Environ. 232: 1 8 5-191.
LIPIEC J., STĘPNIEW SKI W. 1995: Effects o f soil com paction and tillage system s on uptake and losses o f nutrients. Soil Till. Res. 35: 3 7 -5 2 .
MATOWO P. R., PIERZY NSK I G. M ., W ITHNEY D., LAM O ND R. E. 1999: Soil chem ical as influen ced by tillage and nitrogen source, placement and rates after 10 years o f continuous sorgum. Soil Till.
Res. 50(1): 15 -1 9 .
M U U K K O N E N P., H A RTIKA INEN H., LAHTI K., SA RK ELA A., PU U ST IN E N M., A L A K U K K U L. 2007: Influence o f no-tillage on the distribution and lability o f phosphorus in Finnish clay soils.
Agric. E cosyst. Environ. 120: 2 9 9 -3 0 6 .
PABIN J., W ŁO DEK S., BISK U PSK I A. 2002: Oddziaływ anie siew u bezpośredniego na w ilgotność gleby. Post. Nauk R o i 4: 4 1 -4 9 .
TAR KA LSO N D .D , HERGERT G.W., C A SSM A N K.G. 2006: Long-term effects o f tillage on soil chem ical properties and grain yields o f a dryland winter w heat-sorgum /com fallow rotation in the Great Plains. Agron. J. 98: 2 6 -3 3 .
W EBER R. 2004: Z m ienność plonow ania odmian pszenicy ozimej w zależn ości od przedplonu i sp oso bu uprawy roli. Wyd. IU N G , Puławy, M onografie i R ozpraw y N au kow e, 12: 88 ss.
W ŁODEK S., H R Y Ń C Z U K B ., PABIN J., BISKUPSKI A. 2003: Zawartość składników pokarmowych w warstwach poziom u próchnicznego gleb y uprawianej różnymi sposobam i. Zesz. Probl. Post. Nauk
Roln. 493: 7 2 7 -7 3 2 .
ZECH W., TH O M A S R., V ILELA L., LIM A S.D .C ., WILCKE W., LILIENFEIN J. 2000: Nutrient concentrations in soil solution o f som e Brazilian O xisols under conventional and no-tillage system s in the early part o f the rainy season. Aust. J. Soil Res. 38 (4): 8 5 1 -8 6 6 .
Dr hab. Ewa Stanisławska-Glubiak
Instytut uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocławiu 50-540 Wrocław, ul. Orzechowa 61
