ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE, T. XV, Z. 2, WARSZAWA 1965
ROMAN MORACZEWSKI
W PŁY W NA W O ŻEN IA I W A R U N K Ó W EK O LO G ICZN Y C H NA D Y NA M IK Ę AZOTANÓW I AM O N IA K U W T O R FIE 1
Katedra Upraw y Łąk i P astw isk SGGW Warszawa
WSTĘP
L ite ra tu ra pośw ięcona zagadnieniu azotu gleb to rfow ych je s t dość obszerna, lecz ogranicza się przew ażn ie do b ad an ia d y n am ik i azotu pod w pływ em zm ieniających się fizycznych w a ru n k ó w siedliska: te m p e ra tu ry [7, 2, 49], św iatła [4, 48, 56], p o w ietrza [35, 46], w ody [3, 10, 12, 21, 29, 40, 42, 43, 46, 50], u p ra w y [5, 44], czasu [5, 8, 17, 34, 37, 50] i odczynu podłoża [2, 25, 35, 44]. B ra k je s t n ato m iast p raw ie zup ełn ie d any ch dotyczących w p ły w u naw ożenia na p rze m ia n y zw iązków azotow ych w to rfie w w a ru n k a ch n a tu ra ln y c h .
J e śli pom inąć dośw iadczenia zrobione nad w pływ em obornika [45], m ożna stw ierdzić, że b ad ania nad p rocesem n itry fik a c ji w to rfie p ro w a dzono dotychczas p rzew ażn ie w w a ru n k a ch lab o ra to ry jn y c h . D otyczyły one w p ływ u n a n itry fik a c ję m iedzi [20, 22, 41], m an g a n u [14, 36, 38, 41, 54] cynku [22, 53], b o ru [14, 22, 41], fosforu i p o tasu [5] oraz w apnia [6, 13,
16, 47].
N iektó re z ty ch bad ań zachęciły nas do p rzestu d io w an ia tego zagad n ienia w w a ru n k a ch polow ych [31]. Chodziło bow iem o to, że skoro w w a ru n k a ch la b o ra to ry jn y c h n iek tó re m in e raln e naw ozy, a zw łaszcza m ik ro elem en ty , p o w odują u ru ch am ian ie i m in e raliz a c ję azotu b iałk o wego to rfu , to czy nie m ożna tego zjaw iska w ykorzystać w w a ru n k a ch polow ych na łąk ach świeżo zm eliorow anych. U ru ch am ian ie azotu o rg a nicznego to rfu bez konieczności jego rozp ylania w ydaw ało się nam znacznie prostszym i tańszy m przedsięw zięciem w przeciw ieństw ie do
1 Badania niniejsze są częściowo finansow ane przez V W ydział PAN.
442 R. Moraczewski
orki, k tó ra je st dość b ru ta ln y m sposobem in g ere n cji człow ieka w te n n a tu ra ln y tw ó r p rzy ro d y , jakim je s t torfow isko.
Z drug iej zaś stro n y chodziło nam o p rześledzenie procesów p rze b ie gających na to rfo w isk u zm eliorow anym , k tó re nie je s t an i zagospoda row ane, ani naw ożone.
O statnie la ta p rzy n io sły w tej dziedzinie w iele k o n tro w e rsy jn y c h i ożyw ionych d y sk u sji m iędzy zw o len n ik am i m elio racji torfow isk za w szelką cenę i tym i, k tó rz y d o p a try w a li się w zb y t pośpiesznej m elio ra c ji torfow isk w ięcej zła niż pożytku.
B adania nasze zostały w ykonane na niskim to rfow isku „B iel” , w po w iecie Otwock.
BADA NIA WŁASNE
M E T O D Y K A B A D A t f
B adania nad w pływ em naw ożenia i w a ru n k ó w siedliskow ych n a procesy am on ifikacji i n itry fik a c ji w glebie to rfow ej łąki n a tu ra ln e j rozpoczęto w 1959 r. W ro k u ty m b y ły prow adzone in te n sy w n e m elio racje, m ające na celu odw odnienie torfo w iska i p rzyw rócenie go gospo d arce ro ln e j jako obiektu produkcyjnego.
Jeszcze na zabagnionym to rfo w isku (10 m aja 1959 r.) założono dośw iadczenie wg schem atu podanego na rys. 1. W stępne badania, k tó re prow adzono w 1959 r., m iały na celu w ytyczenie po letek, up o rządk o w anie pow ierzchni dośw iadczalnej (rys. 2), założenie trw ały c h rep e ró w (rys. 3) i 8 stu dzienek k o n tro ln ych , o k reślen ie składu chem icznego siana I i II pokosu oraz w łasności chem icznych i fizycznych torfu. Rów no cześnie usun ięto m ech, k tó ry zalegał w a rstw ą grubości do 15 cm. Je sie - nią zaś tego sam ego ro k u w yw ieziono obornik i w ysiano w apniak na p oletka w y b ra n e losowo. Pozostałe naw ozy w ysiew ano w następn ych latach, w term in a c h podanych w tab. 1.
U stalając daw k i m ik roelem entó w oparto się o dane najczęściej spo ty k an e w lite ra tu rz e . N ato m iast d aw ki p otasu i fosforu w yznaczono na podstaw ie po trzeb naw ozow ych gleb to rfo w y ch [30]. W szystkie naw ozy by ły analizow ane w lab o ra to riu m na zaw artość 3 głów nych składników naw ozow ych. O bornik analizow ano dw u k ro tn ie: raz jako św ieży nawóz ze śred n ich próbek, po b ieran y ch w tym sam ym dniu, w k tó ry m ro z trząsan o go na łące, d ru g i raz w iosną po w y g rab ien iu jako nie rozłożone resz tk i organiczne.
T akie podejście pozwoliło u stalić ilość składników pokarm ow ych (NPK) fak tycznie w prow adzonych na łąkę w raz z obornikiem . W yniki ty ch analiz podane są w tab. 2.
Naw ożenie a dynamika azotanów i amoniaku w torfie 44-*$ f 60 0 37 КРСо 36 KPCOL 13 KPMn manureOborniki2 59 KPZn 38 К PB 35 KP Cu, 14 KP 11 KPCo 58 HPMo 39 К 34 KPMn 15 KPCcl 10 KPMo 57 HP ¥0
KPCa Obornik 33 manure
16 KPN 9 KPB 56 KPB Ч,1 0 KPMo 17 К 8 KPClL 55 KPN Obornik W manure 31 KPZn 0 18 KPMn 54 ИРСи KP43 30 К KPB19 KPZn Oóornik 53 manure 44 КРМп 0 29 KPCo20 5 KPCOL 5Z KPCa 45 KPClL 28 KPN 21 KPZn 4 KPN 51 К KPZn46 27 KPCo 2Z KPClL 3 KP 50 KPMn 47 KPN 26 KP Obornik 23 manure 2 К 49 [ КРСо 48 KPMo 25 KPB 24 KPMo 0 J1 Г/?/?. V 0ш о ш йр-1Л - — doprawodzoiniko wody
to miter inflow d itch 1
Rys. 1. Plan sytuacyjny łąk doświadczalnych torfowiska „Biel” Site plan of experim ental m eadows on the peatland „Biel”
a w szczególności obornika, było pod yk to w ane tym , że torfow isko, n a k tó ry m założono dośw iadczenie, znajdow ało się do ro k u 1959 w sta n ie dzikim i niezm eliorow anym . Je d y n y m zabiegiem p rato tech n iczn y m , ja k i w ykonyw ano do ro k u 1959 na ty m torfow isku, było sporadyczne pozy sk iw anie zim ą po lodzie siana na ściółkę.
W 1960 r., począw szy od 1.IV aż do 20.IX, co 10 d n i po bierano lask ą E g n era p ró b k i to rfu z głębokości do 20 cm w 15 p u n k tac h n a k ażd y m poletk u . W lata ch 1961/62 p ró b k i pobierano w id en ty c zn y sposób co 15 dni, n a to m ia st w 1963 r. pob ran o je tylk o 7 ra z y w ciągu o k resu w ege tacyjn ego . P ró b k i po p rzew iezien iu do la b o ra to riu m n a ty c h m ia st an ali zowano. W okresie cztero letn im zbadano ich 2940.
A zot am onow y i azotan o w y oznaczono w w yciągu 1 % K2SO4, w y trz ą sając n a stum iejscow ym m ieszadle E g n era 50 g świeżego to rfu w b u te l kach szklanych.
A zot azotanow y oznaczono za pom ocą kw asu fenolodw usulfonow ego, w edług m eto d y opisanej przez S с h i 11 а к a [39]. A zot am onow y ozna
•444 R. Moraczewski
Rys. 2. Kopiec w ykoszonego w pierwszym pokosie 1959 r. ściółkowego siana, składającego się głównie
z m chów i turzyc
Haystack from first 1959 cut, littery hay composed m ainly of m osses and sedges
Rys. 3. Uporządkowana powierzchnia doświadczalnej łąki po sprzęcie drugiego pokosu w 1959 r. Clea surface of experim ental m eadow after third 1959
cut
czono za pom ocą odczynnika N e s s 1 e r a [za 1]. P o m iaru e k sty n k c ji dokonyw ano na visom acie KW T oraz na sp ektrofotom etrze Unicam-600 p rzy 410 i 430 1.
Rów nolegle z oznaczeniem am oniaku i azotanów oznaczono w św ie żym to rfie wagowo zaw artość w ody w te m p e ra tu rz e 105 °C. W yniki u zyskane dla N am onow ego i N azotanow ego przeliczono na suchą m asę 1 litra to rfu (105 °C).
Każdorazow o p rzy p o b ieran iu p ró b ek to rfu na łące robiono po m iary lu stra wody, m ierzono jej te m p e ra tu rę oraz te m p e ra tu rę gleby na głę bokości 10 cm.
N aw ożenie a dynam ika azotanów i amoniaku w torfie
445-T a b e l a 1
Terminy wysiewu i dawki nawozów w kg/ha czystego składnika Sowing dates and f e r t i l i s e r doses in kg/ha pure c o n stitu e n t Składnik
nawozowy 1959 I960 I 96I I962 Forma nawozu
F e r t i l i s e r c o n stitu e n t 13. XI 11. IV 19. XI 6. IV 15. XI 12. IV 20. VI Form o f f e r t i l i s e r k2 0 - 128,1 - 118,5 - 132,3 - 40% s ó l p otas. f p o ta ss, s a lt p2o5 - 27,3 - 19,4 - 25,2 - s u p erfo sf. p y l. superphosph. powd. N - 63,4 - 6 3,2 - 63,2 6 3 ,2 sa le tr a amon. ammon. n itr a te
CaO 595 - 695 - 638 - - wapniak (CaCOz) ca lc,ca rb o n . J
Zn _ 6 ,8 - 6 ,8 - 6 ,8 - ZnS04 . 7H20 (c z) Un - 16,6 - 1 6,6 - 16,6 - MnCl2 . 4H20 (c z) Cu _ 23,9 - 23,9 - 23,9 - CuS04 (cz) В - 3 ,4 - 3 ,4 - 3 ,4 - Na2B407 . 10H20 (cz) Mo - 10,7 - 10,7 - 10,7 - Na2Mo04 . 2H20 (c z) Со - - - 6 ,2 - 7 ,4 - CoCl2 . 6H20 (c z) obornik w ą/ha 400
- 300 - 200 - - św ieży z obory g łęb o k iej fresh from "long" manure
T a b e l a 2
Bilans składników dostarczonych łą c e w oborniku
Balance o f co n stitu e n ts supplied to meadow s o i l s in farmyard manure
kgAa
Składnik C onstituent
400 qAa 300 q/ha 200 q/ha
i a £ a - £ b £ b 1 3 .XI. 1959 a 1 0 .V. I 960 b 19 . XI. I 960 a 12. IV. I 96I b 1 5 .XI. I 96I a 12. IV. 1962 b к 2 0 210,7 193,8 166,0 155,7 128,0 117,1 504,7 3 8 ,1 466,6 r 205 8 0 ,4 3 2,3 5 3 ,4 3 4,6 4 9 ,8 2 5,7 183,6 9 1,0 92,6 N 216,0 77,4 150,8 87,3 92,0 4 7 ,7 4 58,8 246,4 212,4 Sucha masa w q Dry m atter 82,00 14,40 90,00 55,40 51,00 24,50 223,0 128,7 94,3
a - i l o ś ć składników dostarczonych j e s ie n ią (13.XI)
amounts o f co n stitu e n ts added in autumn (13.XI) b - i l o ś ć składników wyługowanych z obornika do gleby
amounts o f co n stitu e n ts washed out from manure to s o i l £ a - suma a - sum a
■£ b - suma b - sum b
<£ a - £ b - suma składników zawartych w resztkach obornika, wygrabianych co roku na wiosnę
446 R. Moraczewski
C H A R A K T E R Y S T Y K A T O R F U I T O R F O W I S K A
Torfow isko „Bier* położone jest w p rad o lin ie W isły n a w ysokości około 91 m. n.p.m ., w pow iecie Otwock. Na 6 km n a wschód od W isły, p rzy kończącym się ta ra sie w ydm ow ym w rejo n ie w si C ałow anie (rys. 1), w y stę p u je w y raźn e zagłębienie, ciągnące się aż do ta ra s u d y lu w ial- nego, którego szczyt z n a jd u je się n a 11 km p rz e k ro ju poprzecznego od k o ry ta W isły i w zniesiony je s t około 18 m nad ta ra se m zalew ow ym .
T aki u k ład te re n u spow odow ał pow stanie torfow iska u podnóża ta ra s u dyluw ialnego. P rz y udziale w ody w ysiąkow ej i sp ływ ającej zagłę bienie to z a ra sta jąc w ypełniło Się roślinnością i przekształciło w to r fowisko.
Całe torfow isko m a w y ra ź n y spadek poprzeczny w k ie ru n k u W isły i nieznaczny spadek po d łu żn y ró w n o legły do W isły. P łaszczyzna to rfo w iska m a k sz ta łt lekko zagłębionej szerokiej „ ry n n y ” , k tó re j dłuższy i w yższy koniec opiera się na ta ra sie d ylu w ialn y m , niższy zaś na tara sie w ydm ow ym . Tego ro d za ju u k ształto w an ie pow ierzchni torfow iska św iad czy o działalności w ody sp ły w ającej i w y siąk ającej z ta ra s u d y lu w ia l nego w k ie ru n k u W isły, a k tó re j odpływ ham o w any był częściowo przez w znoszący się ta ra s w ydm ow y. G d y by te n proces nie b ył p rz e rw a n y przez w ykopanie k a n a łu Bilińskiego w 1954 r., n a ra sta n ie to rfu b y łoby coraz w iększe i zasięg to rfow isk a b y łb y coraz szerszy, rozszerzałb y się on przede w szystkim na tara sie w ydm ow ym .
M iąższość to rfu na całym to rfo w isk u jest bardzo różna i, ja k w y k a zały b ad an ia przeprow adzone przez I n s ty tu t G eologiczny [28], w ah a się od 30 do 400 cm. W m iejscu, gdzie założono dośw iadczenie, grubość w a rstw y to rfu w ynosi około 200 cm, a głów nym jego składn ikiem są: tu rz y c e i trzcina, dom ieszkę zaś stanow ią drzew o i m chy w n iew ielkiej ilości.
U kład w a rstw je st n a stę p u jąc y : w a rstw ę stropow ą tw o rzy to rf tu rz y - cow o-trzcinow y n a w a rstw ie to rfu nieznacznie zam ulonego i d rzew no- turzycow o-trzcinow ego, k tó re tw o rzą w a rs tw y spągowe.
Szczegółowa geobotaniczna c h a ra k te ry s ty k a tego to rfu , w yko nan a w 1962 r. przez M a c i a k a [23] na zew nętrznym pasie ochronnym w pobliżu 12 p o letk a (rys. 1), podana je s t w tab. 3. N a tu ra ln y u k ład i przebieg czynników i zjaw isk p rzy ro dn iczych został zaham ow any z chw ilą w kroczenia człow ieka. K oszenie i w yw ożenie siana (turzyco- w o-trzcinow ego z dużą dom ieszką m chów b ru n atn y c h ) zm niejszyło n a ra sta n ie to rfu . W reszcie p rzep row ad zo n e w lata ch 1958— 1959 szczegó łow e m elio racje spow odow ały odw odnienie torfow iska, co w ko nsek w encji p rze rw a ło całkow icie p ro ces b ag ien n y i b ło tn y na korzyść p ro ce su glebotw órczego.
N aw ożenie a dynamika azotanów i amoniaku w torfie 447
całkow itego odw odnienia torfow iska, w yk azały w w ierzch niej w a rstw ie sk ład chem iczny, p rzed staw io n y w tab. 4. N ależy p rz y ty m dodać, że cię żar 1 dm3 tego to rfu w ynosi 1065 g, a całkow ita pojem ność w odna około
531% ; śred n io w 60 próbkach, p o b ran y c h z w a rstw y od 0 do 20 cm, to rf zaw ierał 70,7% su b sta n c ji organicznej i 29,3% części popielnych.
T a b e l a 3 G eobotaniezna c h a ra k te ry s ty k a t o r f u - G e o b o ta n ic a l c h a r a c t e r i s t i c s o f th e p e a t Głębokość Depth m Phrag-m ites commu n is Carez sp . Menyan-th e s t r i f o l i a t e B ryales S a lixsp . S to p ień r o z k ł . t o r f u Decompo s i t i o n degree w % p o p ie ln o ść a . s *m. Ash % d.m. PH w - in H20 0,25 70 15 - 10 5 40 2 0 ,7 5 ,3 0,50 90 5 - 3 2 40 9 ,8 5 ,4 1 ,00 85 10 - 5 - 35 1 0 ,8 5 ,9 1,5 0 70 10 5 10 5 40 1 1 ,6 5 ,5
T a b e l a 4
Chemiczna c h a ra k te ry s ty k a t o r f u - Chemical c h a r a c t e r i s t i c s o f th e p e a t 4 1 : kość Depth cm Zawartość V % s.m ..Content in % d.m. Zawartość w mg na 1 kg s.m. Content in mg/kg d.m.
pH w - in
H P2°5 K20 CaO Pe2Û5 Zn Mn Cu В Uo Co h2o •KC1
0-20 3,1 4 1,77 0,15 1,50 4 ,5 0 3 0 ,1 190 9 Д 10,9 12,6 0 ,0 0 5 ,4 4 ,9
Z d anych za w a rty c h w tab . 4 w ynika, że torfow isko, na k tó ry m zało żono dośw iadczenie, je s t na ogół zasobne w azot, fosfor, żelazo, m an g an i cynk; ubogie jest nato m iast w p o tas i kobalt. W edług d an ych L i w s k i e g o [18, 19] gleby to rfo w e z re g u ły z a w ie ra ją bardzo m ałe ilości k o b altu ; i tu w w iększości p rzy p ad k ó w n aw et na drodze a n alizy spek tra ln e j nie dało się go uchw ycić, bądź znajdow ano ty lk o jego ślady.
Stosunkow o bardzo duża zaw artość m an g an u w Zbadanych p ró b kach to rfu m a zapew ne sw ój zw iązek z dość du żą so rp cją tego p ierw ia stk a w to rfa ch k w aśny ch [26, 33].
Spośród m ak ro sk ład n ik ó w na szczególne om ów ienie zasługuje fosfor. O tóż torfow isko „ B ie r’ zaw iera znaczne p o k ład y w iw ianitu, k tó ry w y stę p u je na różny ch głębokościach. Znaczne jego ilości w y stępo w ały tu ż pod pow ierzchnią, n a głębokości 10— 30 cm. P rzeprow ad zon a _ analiza chem iczna tego m in e ra łu w ykazała, że z a w iera on ponad 14% P2O5.
R easu m u jąc należy stw ierdzić, że torfow isko „Bier* do ro k u 1959 zaw ierało p rzew ażnie to rfy turzyco w o -trzcin ow e, m ało zróżnicow ane i w niew ielkim sto p n iu rozłożone. T o rfy te m a ją odczyn kw aśny, są
448 H. Moraczewski
bardzo zasobne w azot i fosfor głów nie pochodzenia wiwianiitowego. W chw ili rozpoczęcia b ad a ń to rf zachow yw ał sw oje n a tu ra ln e cechy to rfu niskiego, nieznacznie ty lk o zam ulonego.
P R Z E B I E G W A R U N K Ó W K L I M A T Y C Z N Y C H I H Y D R O L O G I C Z N Y C H W O K R E S I E B A D A Ń
P rzeb ieg w a ru n k ó w k lim aty czn y ch i hydrologicznych w poszczegól n ych o k resach w eg etacy jn y ch b y ł n iejed n o lity .
N ajniższe sum y śre d n ic h dobow ych te m p e ra tu r dla o k resu od 1 k w ie tn ia do 30 w rześn ia b y ły w lata ch 1960 i 1962. N ajcieplejszy m zaś okresem w eg etacy jn y m było lato 1963 roku, k ie d y to su m a śred n ich dobow ych te m p e ra tu r w ynosiła po n ad 2900 °C i b y ła znacznie w yższa od poprzednich.
W rozkładzie opadów zaznaczyły się także duże różnice. N a jsu ch szym m iesiącem w 5 w e g etacy jn y ch o kresach b ył w rzesień 1959 r. (15,7 m m opadów), n a jb a rd zie j zaś w ilg otn ym i m iesiącam i były: m aj 1962 r. (132,3 m m) i lipiec 1960 r. (116,4 m m opadów), (rys. 4). W okresie od k w ie tn ia do w rześnia 1962 r. było w ięcej opadów niż np. w ciągu całego ro k u 1959 lu b 1961 czy 1963 r. Te znaczne różnice w rozkładzie opadów d ecy d ow ały głów nie o w a ru n k a ch hydrologicznych to rfow isk a w poszczególnych latach. I ta k n a p rzy k ła d dość znaczne opady w m iesiącu lipcu, a częściowo tak że i w sierp n iu 1960 r., spow o d ow ały podniesienie poziom u w ody gru n to w ej blisko po w ierzchni gleby (rys. 5). Podobnie i w ro k u 1962 bardzo obfite deszcze (zw łaszcza w m aju i czerw cu), spow odow ały w y stąp ien ie w ody na pow ierzchnię łąki i u trz y m y w a n ie się je j na w ysokości od 0 do 10 cm przez około 4 ty godnie (rys. 5).
W o statn im ro k u p ro w ad zen ia badań, k tó ry b y ł rokiem działania n a stępczego naw ozów (1963), w sk u te k w ysokich śred n ich te m p e ra tu r (rys. 5) oraz stosunkow o niew ielkiej ilości opadów (rys. 4) poziom w ody gru n to w ej obniżył się do 80 cm i b y ł najniższym poziom em w ody g r u n tow ej n o tow an ym w ciągu pięcioletniego p ro w ad zen ia obserw acji i p o m iarów .
W ahania poziom u lu s tra w ody g ru n to w ej oraz jej te m p e ra tu ry po d a n e są na ry s. 5 na tle k rzy w ej p rzeb ieg u sum śred n ich dobow ych te m p e ra tu r po w ietrza i te m p e ra tu ry gleby na głębokości 10 cm.
WOPŁYW NAWOŻENIA NA DYNAMIKĘ AMONIAKU W TORFIE
Ze zb adanych w cztero letn im okresie 2940 p ró b ek św ieżego to rfu na zaw artość azotu am onow ego najw yższe śred n ie stężenie N -N H3 w la ta c h naw ożenia w ystąpiło w p ró b k ach z 1962 r. Średnio d la w szystkich
Rys. 4. D ekadowy rozkład opadów w 1959—1963 Decadal distribution of precipitation in 1959—1963
450 R. M oraczewski
Rys. 5. Temperatura powietrza i poziom lustra w ody gruntowej w latach 1959—1963
1 — t e m p e r a t u r a g l e b y , 2 — t e m p e r a t u r a w o d y w s t u d z i e n k a c h
A ir tem perature and w ater table in 1959—1963
1 — s o i l t e m p e r a t u r e , 2 — w a t e r t e m p e r a t u r e i n t e s t p i t s
k o m b in acji w ynosiło ono około 14,0 m g N -N H3 na litr, p rzy różnicach m iędzy poszczególnym i k o m bin acjam i od 12,1 do 17,3 mg. W latach I960— 1961 zaw artość N -N H3 m ięd zy poszczególnym i k o m binacjam i n a w ozow ym i w ah ała się od 8,6 do 13,9 m g /litr. M ożna zatem p rzy jąć, że naw ożenie m ik ro elem en tam i w lata ch 1960— 1961 m iało niew ielki w pływ na dy n am ikę procesów am onifikacji.
In n e nieco było stężenie N -N H3 w 1963 r., tj. w ro k u następczego działania nawozów. Było ono w te d y najw yższe i średnio ze w szystkich k o m b in acji naw ozow ych w ynosiło około 14,7 m g, p rzy w ahaniach od
12,7 do 20,2 mg N -N H3 na litr.
W św ietle uzy skanych w yników zarów no m ik ro - ja k i m ak r ona w ozy n ie m iały istotnego w p ły w u na am on ifik ację azotu.
Je d y n ie n a osobne p o dkreślenie zasłu gu ją dane z k o m b in acji zerow ej o raz z naw ożeniem N PK . O ile w pierw szych dw u lata ch (1960— 1961) nie stw ierdzono na p o letkach zerow ych w iększych różnic w azocie am o now ym , o ty le w lata ch następ n y ch (1962 i 1963) zaw artość N -N H3
N aw ożenie a dynam ika azotanów i am oniaku w glebie 453
znacznie w zrosła w po ró w n an iu z in n y m i kom bin acjam i naw ozow ym i. W 1962 r. zaw artość N -N H3 w to rfie z kom binacji O w ynosiła p raw ie ty le sam o co i z ko m b in acji N PK . W czw arty m ro k u po zm eliorow aniu, tj. w 1963, śred n ia zaw artość am oniaku n a poletk ach k o n tro ln y c h w ca łym okresie w eg etacy jn y m znacznie przew yższyła pozostałe kom binacje naw ozow e i w ynosiła 20,2 m g N -N H3 n a litr to rfu (rys. 6). N a ry s u n k u 6 przed staw iono graficznie te zależności.
Zcrworfośc N~NH3 и/ m g /l torfu
N~NH3 content тпд/ l peat
m g N-NH3/ l 30.0 28.0 26,0 2V,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14.0 12j0 10.0 8,0 6,0 W W OjO średnie 1960-1963 Mean 1960-1963 m g N-NH3/ l 30,0 СO K HP HPN ИР С clHP Zn HPMn HP Cu, H PB HP Mo HPCo Obornik
manure
Rys. 6. W pływ nawożenia na am onifikację azotu torfowiska E ffect of fertilizers on am m onification of peat soil nitrogen
28,0 26,0 24.0 22.0 20,0 18,0' 16,0 Щ0 12,0 10,0 8,0 6,0 40 2,0 0,0
J a k w idać, na p oletk ach w kom binacji N P K z reg u ły znajdow ano wyższe zaw artości N -N H3, z w y ją tk ie m ro k u 1961, kiedy śred n ia z a w a r tość am oniaku jest nieco niższa w p oró w n aniu z pozostałym i ko m bin a cjam i. Z ry su n k u 9 w idać, że obniżenie to nie dotyczyło okresu w czesnej wiosny. 16 k w ietn ia, a więc w 10 d n i po w ysiew ie naw ozów azotow ych, zaw artość am oniaku w k om b inacji N P K w ynosiła ponad 18 m g na litr i była w yższa o około 100% w stosunku do PK .
O w ysokiej na ogół zaw artości N -N H3 w to rfie z k o m b inacji N P K zadecydow ało głów nie naw ożenie azotow e, co je s t zgodne z d an ym i
454 R. Moraczewski
za w a rty m i w p ra c y K i e ł p i ń s k i e g o [15]. I tak w 1960 r., s a le trę am onow ą w ysiano 11.IV, zaraz po p o b ran iu p ró b ek glebow ych, a ju ż 22.IV zaw artość N -N H3 w ynosiła 33,3 mg, 22.V — 30,1, 11.V — 21,3 oraz 20.V — 28,4 m g /litr. O k res w p ły w u s a le try am onow ej na zw iększe nie zaw artości am oniaku w glebie w ynosił w 1960 r. około 45 dni. N a tom iast w lata ch 1961 i 1962 ok res te n trw a ł tylko około 25 dni p rz y naw ożeniu w iosennym i około 30— 35 d n i p rzy naw ożeniu letn im . N a j większa zaw artość N -N H3, jak ą stw ierdzono w 4 -letn im okresie b ad ań, w ynosiła 44,5 m g /litr. O trzym ano ją 7.IV.1962 r. na kom binacji z obor nikiem (rys. 10). Ma to sw oje u zasadnienie w tym , że k ied y 7 k w ie tn ia 1962 r. po raz p ierw szy p obierano p ró b k i na łące, to rf b ył ro zm a rz n ięty zaledw ie do głębokości 5— 6 cm. W w arstw ie te j zapew ne b yła n ag ro m adzona znaczna ilość am oniaku, pochodząca z ługow ania i ro zk ładu obornika. W kilk a dni po całkow itym ro zm arznięciu to rfu i g w ałto w nym ru szen iu w eg etacji ilość am oniaku się znacznie zm niejszyła, w y nosząc zaledw ie 17,5 m g /litr.
Z pow yższych d an y ch w y nika rów nież, że naw ożenie sa le trą am ono w ą n ajd łu żej w yw ierało swój w p ły w na obecność azotu am onow ego w to rfie w 1960 r. F a k t te n należy tłum aczy ć ty m , że w 1960 r. w łaści w a w eg etacja zaczęła się dopiero w m aju . Ś red n ia m iesięczna dla k w ie tn ia 1960 r. w ynosiła zaledw ie 6,4 °C, a sum a śred n ich te m p e ra tu r ty lko 191,8 °C. W ro k u ty m w iosna by ła bardzo spóźniona. Jeszcze n a początku m a ja b y ły notow ane dość silne przy m ro zk i, h a m u jące w znacz nym stopniu p ro cesy życiow e roślin, a w ty m rów nież pobieranie azo tu przez korzenie tra w i in n y ch roślin.
W P Ł Y W N A W O Ż E N I A N A D Y N A M I K Ę A Z O T A N Ó W W T O R F I E
W odróżnieniu od dynam iki am oniaku n ajw yższą dy nam ikę a zo tan ó w notow ano w 1960 г., a więc w p ierw szy m ro k u po odw odnieniu to rfo wiska. Ś red n ia zaw artość N -N H3 dla całego sezonu w egetacyjnego w y nosiła: na naw ożeniu m olibdenem — 1,8, cynkiem — 1,7, na o borniku — 1,9, na saletrze am onow ej i na p o letk ach k o n tro ln y ch bez naw ożenia po 2,8 m g /litr. Ś re d n ia ze w szystkich k o m bin acji w 1960 r. w ynosiła około 1,8 m g N -N O3 na litr, gdy tym czasem w 1961 r. w ynosiła ona zaledw ie około 0,8, a w 1962 r. — 0,9 m g /litr. D opiero w ro k u n a stępczym (1963), w k tó ry m sum a śred n ich dobow ych te m p e ra tu r w o k re sie w eg etacy jn y m w ynosiła aż 2907,2 °C, n astąp ił w zrost azotanów i śre d n ia zaw artość N -N O3 dla tego o k resu w ynosiła 1,3 m g, p rzy w ah a niach 0,9 do 2,2 m g na litr m iędzy kom b in acjam i naw ozow ym i.
D ane z rys. 7 w yraźn ie w skazu ją, że n ajw yższa zaw arto ść a z o ta n ó w notow an a b yła na łące nie naw ożonej (O). Je d y n ie w 1960 r. nieco w y ż
-N aw ożenie a dynam ika azotanów i amoniaku w torfie 455
szą zaw artość N -N O3 od p o przedniej notow ano na łące naw ożonej s a le trą am onow ą, ale tylko dlatego, że na wysokość śred n iej z ko m b in acji N P K w płyn ęła duża ilość azotanów . Z aw arto ść azotu azotanow ego, jak ą oznaczono w to rfie w dniach 22.IV, 2.V i 11.V.1960 r. (rys. 8), w ynosiła ponad 8 m g na litr i pochodziła zapew ne z sa le try am onow ej.
Zawartość N~N03 w m g /l torfu
N-N03 content m g /l peot
mg N-N03/ l Średnie 1960 -1963
Mean 1960 ~ 1963
mg N-N03/ l
О К KP KPN KP Ca hPZn КРМтъ HPCu KPB KPMo HPCo Obornik
manure
Rys. 7. W pływ nawożenia na nitryfikację azotu torfowiska E ffect of fertilizers on nitrification of peatsoil nitrogen
Z powyższego w ynika, że nie tylko am onow a część saletry , ale także azotanow a przez dłuższy o kres czasu u trz y m y w a ła się w iosną 1960 r. w to rfie w niezm ienionej form ie.
Je śli chodzi o pozostałe skład nik i naw ozow e, to podobnie ja k p rzy zaw artości am oniaku zarów no m ak ro-, ja k m ik ro e le m e n ty nie m iały większego w p ły w u na proces n itry fik a c ji w 1960 r. N ieznaczną tylko ten d e n c ję zw yżkow ą m ożna było zauw ażyć w 1960 r. na naw ożeniu cynkiem , m olibdenem oraz obornikiem . W dalszych lata ch w pływ ten je d n a k zanikał, a różnice w zaw arto ści azotanów m iędzy poszczegól n y m i kom b inacjam i, z w y ją tk ie m p o letek k o n tro ln y ch i K P N , b y ły niew ielkie.
po-_ po-_ po-_ N-Щ
_ _ _ _ N-NOa
Rys. 8. Dynam ika amoniaku i azotanów w 1960 r. Dynam ics of ammonia and nitrates I960
N aw ożenie a dynam ika azotanów i amoniaku w torfie 457
szczególnych m ik ro elem entów i m ik ro sk ład n ik ó w naw ozow ych na p ro cesy n itry fik a c ji i am onifikacji, o ty le n asilenie ty ch procesów w czasie w ym aga osobnego om ów ienia.
W P Ł Y W W A R U N K Ó W F I Z Y C Z N Y C H N A P R Z E B I E G F R O C E S Ö W A M O N I F I K A C J I I N I T R Y F I K A C J I
W św ietle d an y ch z lite r a tu r y tem p o p rz y ro stu azotanów oraz am o n iak u w torfo w isk u jest w ypadkow ą d ziałania w ielu czynników , w śród k tó ry c h te m p e ra tu ra po w ietrza i w ilgotność środow iska w y d a ją się od gryw ać głów ną rolę. W praw dzie dotychczas m ało w ykonyw ano p rac na te m a t w pływ u te m p e ra tu ry na am o n ifik ację i n itry fik a c ję to rfo w isk a w w a ru n k a ch n a tu ra ln y c h , ,ale na podstaw ie b a d a ń przep ro w ad zo n y ch przez A n d e r s o n a i P u r v i s a [2], F r e d e r i c k a [7], T y 1 e r a i in ny ch [49] m ożna p rzy jąć, że n itry fik a c ja i am o n ifikacja jako p rocesy biologiczne [52] zachodzą w te m p e ra tu rz e od + 2 do + 3 5 °, p rz y czym w y raźne nasilenie ty ch p rocesów zaczyna się od + 7 °C.
Co do u działu św ia tła w ty ch p rocesach opinie są podzielone. W edług d a n y c h Ż ó ł c i ń s k i e g o [56], a n astęp n ie po tw ierd zon ych przez T r e l j ę [48], św iatło, a szczególnie pro m ien ie u ltra fio le to w e , m a ją d ec y d u ją c y w pływ na tzw . fotochem iczną n itrifik a c ję. Z daniem w yżej w ym ienionych a u to ró w w ciem ności n itry fik a c ja nie zachodzi.
C zynnik św ietlny, chociaż w w a ru n k a ch la b o ra to ry jn y c h m ógł od gryw ać p ew n ą rolę jako k a ta liz a to r procesu fotochem icznego n itr y fi k a c ji am oniaku ( F r a p s i S t e r g e s [4] są innego zdania), w w a ru n kach n a tu ra ln e j łąki, p o k ry te j roślinnością i gęstą darn ią, schodzić m usi
na dalsze m iejsce.
Inaczej rzecz się p rze d staw ia z w pły w em pow ietrza. W edług b a d ań Ś w i ę t o c h o w s k i e g o i K r y g i e l a [46] już p rz y 9% zaw artości p o w ietrza w glebie torfow ej tw orzen ie się azotanów je s t bardzo słabe, a zdaniem N ö m m i k a [35] zaw artość w ody pow yżej 60— 70% całko w itej pojem ności w odnej u tru d n ia d y fu z ję tle n u przyspieszając procesy d e n itry fik ac ji. Tego sam ego zdania są W i j l e r i D e l w i c h e [51]. R ów nież В а с i Ś w i ę t o c h o w s k i [3] G r e a v e s [10], K a i l a [12], Ł a z u k o w a [21], M i c h n i e w i c z [29], Ś w i ę t o c h o w s k i [43, 46], W a l c z y n a [50] u trz y m u ją , że w oda m oże oddziaływ ać pośrednio i bezpośrednio na procesy n itry fik a c ji i am o n ifik acji w gle bach u p raw n y c h i łąkach. W praw dzie В а с i Ś w i ę t o c h o w s k i podają, że m aksim u m tw o rzen ia się azotanów w to rfie p rzy p a d a p rzy 86— 89% pełnego n asycenia w odą, to jed n a k dla tem p a am o nifik acji białek, zd aniem M a r s z e w s k i e j - Z i e m i ę c k i e j [27], n a jk o rz y stniej p rzeb ieg a p rz y 40— 60% n asycenia wodą.
458 R. Moraczewski
N iezależnie je d n a k od tego, ja k i je st m echanizm procesów u ru c h a m iający ch azot torfo w isk a, tw o rzen ie się azotanów i am oniaków na zm e liorow anym to rfo w isk u m oże przynosić różne sk u tk i w zależności od tego, ja k ą form ę gospodarki p rzy jm ie m y na torfow isku po zm eliorow a niu i odw odnieniu.
O dw odnienie torfow isk a „B iel” w 1959 r. przebiegało dość szybko. Z jaw isk u tem u sp rzy jało nie ty lk o duże tem po kopania row ów od w ad n iających, ale rów nież k o rzy stn y przeb ieg pogody. M ała ilość opadów w okresie letn io -jesie n n y m (rys. 4) oraz w ysoka te m p e ra tu ra lata (rys. 5) spow odow ały obniżenie się zw ierciad ła w ody g ru n to w ej do 60 cm (rys. 5). T ak zw ane obniżenie się zw ierciadła w ody oraz pew ne zabiegi prato tech n iczn e p rzyspieszy ły zanik p ierw o tn e j roślinności bag ienn ej. To znow u sp rzyjało n ag rom adzan iu się w to rfie znacznych ilości azotanów i am oniaku. Toteż p o b ran e w e w rześniu jednorazow o pró b k i to rfu za w ie ra ły po nad 2 m g N -N O3 i 15 m g N -N H3 w 1 litrze.
W 1960 r. przeb ieg procesu am o n ifikacji b ył śledzony co 10 dni. P o czynając od w czesnej w iosny aż do jesieni zaw artość am oniaku w to rfie w ykazyw ała w y raźn ą te n d e n c ję spadkow ą i to niezależnie od k o m bin acji naw ozow ej. W n atężen iu procesów am onifikacji w to rfie stw ierd zo no k ilk a „szczytów ” . N ajw yższy zan o tow an y b y ł 22.IV, d ru g i 20.V, trzeci 10.VI, cz w a rty 20.VII i p ią ty n ajn iższy 23.VIII. Rozpiętość poszczegól nych „szczytów ” b y ła dość znaczna; w ah ała się, p o m ijając N P K , od 28,7 do 3,4 m g N -N H3 w litrze. W p rzeliczen iu na h e k ta r d aje to od 6,8 do 57,4 k g czystego azotu, zn ajd u jąceg o się do dyspozycji roślin.
W przebiegu n itry fik a c ji n a stą p ił tylko jed en w czesnow iosenny „szczyt” dla w szystkich k o m b in acji naw ozow ych (m iędzy 11 a 22.IV) oraz d w a m inim a: 20.V i 12.IX. N iezależnie od ek strem ó w w iosennych (bardzo zbliżonych sw oją w ielkością na w szystkich k o m b inacjach naw o zowych), na p o letk ach k o n tro ln y c h zaznaczył się w y raźnie le tn i w ielki szczyt, p rz y p a d a ją c y na 20 lipca (rys. 8). Na p od staw ie danych, u zy sk a nych na p o letk ach k o n tro ln y ch , m ożna stw ierdzić, że w 1960 r. n a j wyższe natężenie n itry fik a c ji przypadło na o k res od 1 do 20 lipca. W ty m czasie zaw artość azotu azotanow ego w 2 0 -centy m etrow ej w a r stw ie to rfu dochodziła do 14 kg na h e k ta r. To spostrzeżenie przeczyłoby tezie S i m a k i n a [42], że zanik azotanów w glebie nie je st konsek w en cją bezpośredniego p o b ran ia ich przez system korzeniow y roślin.
N a b ad an ej łące odw odnienie to rfo w isk a oraz b ra k naw ożenia p o ta sowego o g ran iczały w znacznym stopniu rozw ój roślinności. To z kolei ograniczyło p o b ieranie p rzez k o rzenie azotu azotanow ego. N a kom bi n acjach naw ozow ych, gdzie roślinność w zasadzie ro zw ija ła się b u jn ie, p o b ieran ie przez ro ślin y azotu azotanow ego było bard ziej rów nom ierne. N a ty ch p o letk ach nie zachodziło zjaw isko w iększego g rom adzenia się
Nawożenie a dynam ika azotanów i amoniaku w torfie 459
azotanów w torfie. Znaczne obniżenie zaw artości N -N O3, jak ie w ystąpiło około 20 m aja, m iało w y ra ź n y zw iązek z dużą aktyw no ścią biologiczną ro ślin w p o b ieran iu tej fo rm y azotu.
Inaczej nieco w yglądał przebieg n itry fik a c ji i am onifikacji w 1961 r. P oza ogólnym zm niejszeniem się tem p a p rzy ro stu azotanów i am oniaku najw iększe n atężen ie p rocesu am o n ifik acji przypadło na 29 czerw ca. Rów nież i na te n okres p rzy p ad a nieznaczne zw iększenie zaw arto ści azotanów w to rfie. W 1961 r. kw iecień był na ogół ciepły i suchy. W praw dzie do 15 k w ie tn ia notow ane b y ły p rzy g ru n to w e przy m rozk i, ale śred n ia dobow a te m p e ra tu ra m iesiąca była dość w ysoka ( + 9,7 °C), a sum a opadów w ynosiła 19,0 m m , p rzy czym 18,2 m m opadów p rz y pad ało na pierw szą dekadę m iesiąca (rys. 4). W egetacja w roku ty m ru szy ła dość wcześnie, np. rzeżucha łąkow a C ardam ine pratensis zaczę ła kw itn ąć ju ż 6 kw ietnia, a knieć b ło tn a Caltha palustris m iała ju ż bardzo silnie rozw inięte p ąk i kw iatow e. W 1960 r. knieć b łotn a zaczęła rozw ijać p ąk i kw iatow e dopiero 22 k w ietn ia, a k o strz e w a czerw ona
Festuca rubra w ty m sam ym ro k u zaczęła rozw ijać pierw sze blaszki
liściow e dopiero 2 m aja.
W czesne ruszenie w eg etacji w 1961 r. spow odow ało szybkie p o b ra nie przez ro ślin y rozpuszczalnych fo rm azotu i było głów ną przy czyn ą b ra k u tzw . w iosennego „szczytu” w stężeniu am oniaku i azotanów w torfie.
Je śli chodzi o k rzy w ą n itry fik a c ji, to w 1961 r. przeb iegała ona bardzo łagodnie na p o letk a ch p rz y k ry ty c h roślinnością. N ato m iast na po letk ach pozbaw ionych w znacznym stopniu roślinności (0), stężenie azotanów było d w u k ro tn ie wyższe, a m aksim um natężen ia procesu n itr y fik a c ji p rzy pad ło na początek m aja, d ru g ie — około 13 lipca i najw yższe około 14 w rześnia.
W 1962 r. pow stała jeszcze in n a sy tu acja. M axim um n atężen ia am o n ifik acji w ystąpiło bow iem w połow ie k w ietn ia, a więc m niej w ięcej ta k jak w 1960 г., a d ru g ie m aksim um przypadło, podobnie jak w 1961 r., na koniec czerw ca. R ów nież około połow y w rześnia m ożna było zau w a żyć p ew ien skok w zaw artości N -N H3 w torfie, w sk azu jący na istn ien ie sp rz y ja ją c y ch w aru n k ó w do tw o rze n ia i g rom adzenia się am oniaku.
Je śli chodzi n ato m iast o zaw artość azotanów , to b yła ona najw iększa w pierw szej połow ie k w ietn ia. Po ty m okresie n astąp ił dość duży spad ek zaw arto ści azotanów w to rfie, spow odow any nie ty lk o po b ieran iem przez rośliny, ale w ym yw aniem (rys. 5 i 10).
S padek te n n astąp ił na w szystkich k om binacjach naw ozow ych, w łącz nie z po letk am i k on tro lny m i. D opiero w lipcu i sie rp n iu k rzy w a p rz y ro stu azotanów zaczęła się podnosić osiągając swój drug i szczyt około 3 w rześnia. P rzeb ieg w a ru n k ó w k lim aty czn ych był tu czynnikiem d ecy
-Rys. 9. D ynam ika am oniaku i azotanów w 1961 r. D ynam ics of am monia and nitrates 1961
______________M-NH3 __________________N-N03
Rys. 10. D ynam ika am oniaku i azotanów w 1962 r. D ynam ics of ammonia and nitrates 1962
4 6 2 K. Moraczewski
d ujący m . 6 k w ietn ia poziom w ody g ru n to w ej był ró w n y z po w ierzchnią łąki, a te m p e ra tu ra gleby w ynosiła + 3 °C. T orf b y ł zaledw ie ro zm a rz - n ię ty na głębokości 5— 7 cm, z w y ją tk ie m p o lete k zerow ych, na k tó ry c h to rf był ro z m a rz n ię ty tylko do głębokości 3 cm. 12.IV poziom w ody g ru n to w ej opadł do 4— 5 cm, ale to rf w dalszym ciągu nie był jeszcze ro zm arzn ięty . 16.IV w egetacja w zasadzie ru szyła, z w y ją tk ie m p o letek k o n troln ych , gdzie to rf w dalszym ciągu jeszcze nie rozm arzł. D opiero 2 m aja zanotow ano p ełn ą w eg etację, chociaż te m p e ra tu ra gleby na głębokości 10 cm w zrosła zaledw ie do + 6 °C (rys. 5). Pow olne ro zm a rzan ie to rfu , a ty m sam ym zaham ow anie w eg etacji w k w ie tn iu 1962 r., było spow odow ane częstym i p rzym rozkam i. Z tego też pow odu n a g ro m adzony w glebie am o niak i azo tany nie m ogły być in ten sy w n ie po b iera n e przez rośliny, a do chw ili rozm arznięcia to rfu nie m ogły być też przem ieszczane w głąb to rfu . P o te j znacznej d e p re sji 2 m a ja ro z począł się ponow ny w zrost natężen ia p rocesu am onifikacji, osiągając swój szczytow y p u n k t m iędzy 29 czerw ca i 16 lipca, a na p o letkach n a w ożonych obornikiem n a w e t ju ż 14 czerw ca. T en p rz y ro st am oniaku b ył spow odow any w y b itn ie n iek o rzy stn y m i w a ru n k a m i klim aty czny m i, ś re d nia bow iem dla m aja w ynosiła + 1 1 °C, a więc była n ajniższa w ciągu 5 lat. Poza ty m tej niskiej te m p e ra tu rz e tow arzy szy ły obfite opady deszczu, a n iekiedy n a w e t śniegu. Tylko w ciągu m aja sum a opadów w ynosiła 132,3 mm. W sku tek tego p o w ierzchnia to rfow iska znalazła się pod wodą, gdyż istn iejące u rząd zen ia o dw adniające, łącznie z k an ałem Bilińskiego, nie b y ły w stan ie odebrać ta k dużego jej nad m iaru . To zalanie torfow iska i zatrzy m an ie się w ody na jego po w ierzchni przez około 28 dni, spow odow ało zaham ow anie rozk ład u to rfu i rozpoczęcie w tórn eg o procesu bagiennego. Jednocześnie przyczyniło się do znacz nego zaniku azotanów bądź przez d e n itry fik ac ję , bądź też z pow odu w y m ycia przez wodę. W a ru n k i anaerobow e, jak ie p o w stały w torfow isku, sp rz y ja ły w szelkim procesom re d u k c y jn y m , a w ty m tak że i am oni fikacji.
W celu stw ierdzenia w ielkości w ym y w ania azotanów i am oniaku w okresie tego k ry ty czn eg o dla łąk okresu badano zaw artość tych dw óch fo rm azotu w wodzie stu d zien ek k o n tro ln y c h oraz w row ie o d pro w a dzający m wodę. W yniki analiz chem icznych w ody p odaje tab. 5.
W oda w stu d zien k ach k o n tro ln y ch by ła bardzo bogata w azot azo ta now y i am onow y. N ajw iększe stężenie am oniaku w wodzie zanotow ano
16 m aja (3,1 m g /litr wody). T e m p e ra tu ra gleby zalanej całkow icie w odą w ty m d n iu w ynosiła + 9 °C, a w ody było na pow ierzchni łąki od 5 do 10 cm.
W arto p rzy ty m zaznaczyć, że dw a dni przed po b ran iem pró b ek gleby do an alizy chem icznej, tj. 14.V, spadł deszcz w ilości ponad 70 m m .
N aw ożenie a dynamika azotanów i amoniaku w torfie 463
Podobną, choć nieco m niejszą zaw artość azotanów i am o niak u w y k azała w oda p o b ra n a z row ów m elioracy jny ch. Z aw ierała ona średnio około 0,2 m g N -N O3 i i m g N -N H3 w 1 litrze. P rz elicz a ją c to na 1 ha i głębokość 60 cm o trzy m am y około 8 kg czystego azotu, k tó ry o dpłynął do row ó w w m a ju z 1 ha sam ego to rfo w isk a „B iel” .
T a b e l a 5
Zawartość N-N O3 i N-N H3 w wodzie stu d zien ek i rowie melioracyjnym w n g / l i t r N-NO3 and N-NH3 content in the water o f the t e s t p i t and the drainage d itc h , mg/1
Pochodzenie wody Water from Forma azotu Nitrogen form
16. IV 2.V 16.Y 29.V 14. VI 29.VI 16.V II Średnia
Me aa
Studzienki N-NO3 0 ,2 0 ,1 0 ,3 0 ,5 0 ,6 0,3 0 ,2 0 ,3
P it N-NH3 0,4 0 ,7 3,1* 1 ,2 0 ,4 2,4 1 ,1 1 .3
Rów N-NO3 - - - 0 ,2 0 ,2 0 ,1 0 ,2 0 ,2
Ditch N-NH3 - - - 1 ,4 1 ,5 1 ,0 0 ,7 1 ,1
W 1963 r. (dynam ika azotanów i am oniaku b yła b ad an a ty lko 7 razy. P ie rw sz y i „n ajw yższy szczyt” stężen ia am oniaku p rzy p a d ł na 24 k w ietn ia, drugi, nieco niższy, na 2 lipca, a trz e c i najn iższy p rzy p ad ł około 16 isierpnia. N atom iast jeśli chodzi o zaw artość azotanów , to stw ierdzono w y raźn e dw a szczyty: 15.V i 16.VII (rys. 11).
N ależy podkreślić, że d ru g i azotanow y „szczyt” , k tó ry w y stąp ił na p o letk ach k o n tro ln y ch w połow ie sierp n ia 1963 r., b y ł najwyżstzy po 1960 r., k ied y to ilość azotanów dochodziła do 7 m g w 1 litrz e to rfu . Jednocześnie w ilgotność p ró b ek to rfu św ieżego w ty m d n iu by ła n a j niższa z w szystkich la t i w ynosiła 67,4%.
Na m arg in esie d anych z a w a rty c h na rys. 11 w a rto je s t odnotow ać, że podobnie ja k w 1960 r. w e g etacja w 1963 r. ru sz y ła bardzo późno. Jeszcze p rz y pierw szym p o b iera n iu p ró b ek to rfu 24.IV te m p e ra tu ra gle b y na głębokości 10 cm w ynosiła zaledw ie + 6 °C, a te m p e ra tu ra w ody w studizienkach na poziom ie 11 cm — ty lk o + 1 °C. W praw dzie w ty m czasie k w itły ju ż na łące knieć b ło tn a i w ełn ian k a w ąskolistna, ale laską E g n era n a trafio n o jeszcze na z m a rzn ię ty torf, a na poletk ach bez naw o żenia (O) laska E gn era w chodziła zaledw ie na głębokość 10 cm. S tąd też w y jątk ow o duże nagrom adzenie azotanów i am oniaku, d o ró w n u jące p ie r w szem u okresow i w eg etacy jn em u zaraz po zm eliorow aniu torfow iska (1960), k ied y natężenie procesów n itry fik a c y jn y c h było najw yższe (rys. 8).
______________N-NH3 __________________N-N03
Rys. 11. Dynam ika am oniaku i azotanów w 1963 r. D ynam ics of ammonia and nitrates 1963
N aw ożenie a dynam ika azotanów i am oniaku w torfie 465
DYSKUSJA
P rzed staw io n e w yżej w y n ik i b a d a ń n a d przebiegiem am onifikacji i n itry fik a c ji w glebie to rfow ej w w a ru n k a ch n a tu ra ln y c h u p o w ażniają
nas do p o ru szenia p a ru zag adn ień dyskusyjnych.
W w ielu p racach , a m iędzy in n y m i w p rac y R o u s s e t a [38], P i e- t r u s z c z y ń s k i e g o [36], K a ł a c z i k o w a [14], S i d e r i e g o [41] i Z a w a r z i n a [53] p rze w ija się tw ierdzenie, że m an g an w p ły w a na in tensyw n ość p rocesu n itry fik a cji. W praw dzie S i d e r i [41] stw ierdził, że znaczne zw yżki plonów , jak ie otrzy m ał, zależały od n asilen ia p ro ce sów u tle n ia n ia su b sta n c ji organicznej, a więc niekoniecznie n a te n p ro ces m usiało w p ły n ąć naw ożenie m anganow e, w k tó ry m m an g an z n a jd o w ał się w form ie Mn, a w ięc w form ie izredukow anej.
W iększość b a d a ń p rzep ro w ad zo ny ch z m anganem m iała c h a ra k te r la b o ra to ry jn y lub też dotyczyła gleb up raw n y ch . W dostępnej dla nas lite ra tu rz e nie sp o tk aliśm y p ra c y tra k tu ją c e j o w pływ ie naw ożenia m an ganow ego na p ro cesy n itry fik a c ji w to rfie w w a ru n k a ch n a tu ra ln y c h . W naszych b ad aniach u zyskaliśm y w yn ik negatyw ny . N aw ożenie m a n ganow e nie w płynęło ani w sposób isto tn y na zw iększenie się procesów n itry fik a c y jn y c h i am onifikacyjnych, ani na plo n siana, an i też na plon azotu. N ieznacznie w płynęło ty lk o na zw iększenie się m ik ro flo ry gle bow ej w czesną w iosną (Z im ny [55]).
Podobnie jak naw ożenie m anganow e, ta k naw ożenie borem , kobaltem i m iedzią nie m ia ły istotnego w p ływ u na p rocesy n itry fik a c y jn e i am o- nifikacy jne. W praw dzie n iek tó rzy a u to rz y w w a ru n k a ch lab o ra to ry jn y c h ( K a ł a c z i k o w [14], M а с i а к [22], Z a w a r z i n [53]) uzyskali pew ne p rz y ro sty azotanów na ty c h naw ozach, ale w naszych bad aniach na to r fow isku „B iel” nie znalazło to p o tw ierd zenia ani w isto tn y m przyroście azotanów i am oniaków , an i też azotu w plonie.
P rz y naw ożeniu siarczanem m iedzi stw ierdzono n a w e t zm niejszenie aktyw ności b a k te rii i prom ieniow ców ( Z i m n y [54, 55]), a w ostatn ich dw óch la ta c h (1962— 1963) naw ożenie to n aw et obniżyło d y n am ik ę ży ciową m ak ro flo ry .
Spośród m ikronaw ozów jedy n ie cynk i m olibden w p ierw szy m ro k u (1960) nieznacznie w p ły n ęły na zw iększenie się zaw artości azotanów w to rfie. W pływ naw ożenia siarczanem cynku uw idocznił się nie tylko w pow iększeniu nasilenia procesów n itry fik a c ji, ale i częściowo am on ifika cji. Znalazło to swój w y raz zarów no w zwięksizonej zaw arto ści N -N O3 i N -N H3 w to rfie , jak i w ogólnym plonie azotu z h e k ta ra za okres 4 la t [32]. Różnice te je d n a k nie były* udow odnione statysty cznie.
P rz y om aw ian iu różn y ch środków naw ozow ych na n itrifik a c ję i am o- n ifik ację nie n ależy pom inąć naw ozów w apniow ych.
466 R. M oraczewski
K o w a l e w s k a j a [16] podaje, że pod w pływ em w apnow an ia zw ięk sza się proces ro zkład u su b sta n c ji organicznej w glebie, a zm niejsza ilość azotu ogółem. A u to rk a ta [16] pisze, że w apnow anie u a k ty w n ia d z ia łal ność m ikrobiologiczną gleby oraz zm ienia c h a ra k te r i k ie ru n k i procesów ro zk ładu su b sta n c ji organicznej. K a i l a i in n i [13] stw ierdził, że gro m adzenie am oniaku w to rfie kw aśn ym rośnie w raz ze w zrostem t e m - : p e ra tu ry od + 5 °C wzw yż. W to rfie w apno w anym m ak sim um g rom a dzenia am oniaku i azotanów p rzy p ad a n a + 2 0 °C. T a ł p s e p p [47] zauw ażył, że ilość azotanów w glebie znacznie się zw iększała w sk u te k w apnow ania, p rz y czym różnice w okresie letn im w ynosiły n a w e t 15— 20 m g na 1 k g gleby. Także i F r e d e r i c k [6] stw ie rd z ił dod atni w pływ w ap n o w an ia na n itry fik a cję .
W naszych b ad an iach na to rfo w isku „B iel” w apnow anie łąk i nie przyniosło ta k d o b ry ch w yników , o jak ich w sp o m in ają w yżej cy tow ani a u to rz y [6, 47]. P ocząw szy od 1961 r. zauw ażono w praw dzie p e w ie n pośredni w pływ w apn o w an ia na plon azotu i aktyw ność biologiczną roślinności, ale nie był to efekt, na jak i liczono.
Je śli chodzi o pozostałe m ak ro sk ład n ik i, m ów ić o n ich m ożna b a r dziej jako o sk ład n ik ach w pły w ający ch na w y k o rzystan ie azotu to rfo w i ska przeiz ro ślin y niż o czynnikach bezpośrednio ak ty w izu jący ch procesy n itry fik a c ji i am onifikacji.
R easum ując należy »stwierdzić, że na ogół w iększe ilości N -N H3 w po ró w n a n iu z zaw artością N -N O3, jak ie stw ierdzono w ciągu c z te ro le tn ie go o kresu badań, b y ły w y w o łan e różnicą in tensy w no ści ty ch procesów . P rzeb ieg w a ru n k ó w k lim aty czn y ch (niska stosunkow o te m p e ra tu ra gleby
oraz znaczne ilości opadów) sp rz y ja ły b ard ziej procesom am o nifikacji niż n itry fik a cji. Poza ty m niskie pH , jak ie panow ało w środow isku i to zarów no na p o letk ach w apnow anych, ja k i nie w apnow anych, sprzyjało p o b iera n iu pnzez ro ślin y p rze d e w szystkim N w form ie azotanow ej ( G ó r s k i [9], M a k s i m ó w [24]), obniżając w te n sposób ogólną z a w artość azotanów w torfo w isk ach. Z jaw isko to je d n a k z p u n k tu w id ze nia rolniczego n ależy uznać za k orzystne.
WNIOSKI
Na p od staw ie 5-letnich obserw acji i b a d ań nad d y n am ik ą am oniaku i azotanów w glebie zm eliorow anego to rfo w isk a „B iel” m ożna w yciągnąć n a stę p u jąc e w nioski.
1. W zm eliorow anym torfo w isk u „B iel” w pierw szy m ro k u po o d w odnieniu n itry fik a c ja p rzebieg ała znacznie in te sy w n ie j niż w lata ch następnych. P o stęp u jąca w lata ch n astępn y ch p ew n a rów now aga w p ro cesach biochem icznych została ponow nie izachwiana w c zw arty m ro k u
N aw ożenie a dynamika azotanów i amoniaku w torfie 467
po odw odnieniu to rfo w isk a, a to w sk u te k w ysokiej te m p e ra tu ry la ta i znacznego obniżenia poziom u w ody g ru n to w ej.
2. N atężenie procesów am o nifik acy jny ch było w znacznym stopniu zależne od przeb ieg u pogody (te m p e ra tu ra i opady), w y w ie ra ją c ej bez p o śred n i w pływ n a w ilgotność i zaw arto ść tle n u w to rfie . P rz y n a d m ie r nej w ilgotności i w ysokiej te m p e ra tu rz e procesy am onifik acyjn e góro w ały nad procesam i n itry fik a cji.
3. Stosunkow o niska zaw artość azotanów w to rfie w p o ró w n an iu z zaw artością am oniaku była k o n sekw encją różnic w n atężen iu ty ch p ro cesów, ja k rów nież w ak ty w n ie jszy m p o b ieran iu N -azotow ego przez ko rzenie roślin w ieloletnich.
4. W ystępow anie m aksim ów i m inim ów zaw arto ści azotanów i am o niak u w w a ru n k a ch badanego to rfo w isk a było b ard ziej zależne od a k ty w ności życiow ej roślin, a w znacznie m n iejszym stopniu od nasłonecz nienia, te m p e ra tu ry i w ilgotności to rfu .
5. W ystępow anie m aksim ów w czesnow iosennych było uzależnione od ak tyw no ści biologicznej roślin, tj. od te rm in u ru szen ia w egetacji. W ty ch sam ych d n iach k alen d arzo w y ch p rz y spóźnionych w iosnach zaw artość am oniaku i azotanów w zrastała, n ato m ia st p rz y w czesnych w iosnach ilość N -N O3 i N -N H3 znacznie w to rfa ch m alała.
6. W ielkość u b y tk u azotanów i am oniaku z to rfo w isk a je st w yp ad k o w ą ilości opadów w okresie w eg etacyjn y m , natężen ia procesów n itry fi- k acy jn y ch i am o nifik acyjny ch oraz akty w no ści biologicznej roślin. P rz y dużych opadach s tr a ty azotu na drodze w y m y w ania dochodziły do 8 kg z h e k ta ra w ciągu jednego m iesiąca.
7. Zastosow anie na to rfo w isk u „B iel” m ik ro elem en tó w przez 3 k o le j ne lata na tle naw ożenia fosforowo-^potasowego nie dało w yników zachę cających do stosow ania ty ch p ierw iastk ó w jako śro dk ów a k ty w izu jący ch procesy am o nifik acji i n itry fik a c ji na to rfo w isk u zm eliorow anym .
W tym m iejscu składam podziękowanie za um ożliw ienie mi tej pracy K om ite tow i M elioracji, Łąkarstwa i Torfoznaw stwa V W ydziału PAN.
Ze szczególną w dzięcznością wspom inam ustosunkow anie się do m oich badań nie żyjącego już Prof. Dr J. Grzymały.
LITERATURA
[1] A l l p o r t N o e l L.: Analiza kolorym etryczna. PZWL, W arszawa (tłum. z ang.),
[2] A n d e r s o n O. E., P u r v i s E. R.: E ffects of low tem peratures on n itrifi cation and am monia in soil. Soil Sei., t. 80, 1955, s. 313.
[3] В а с S., Ś w i ę t o c h o w s k i B.: Badania w pływ u stosunków w odnych w tor fow isku niskim na niektóre zjaw iska biochem iczne i plonowanie. Roczn. Nauk Roln. i Leśn., t. 32, z. 1, 1934, s. 1.
468 R. Moraczewski
[4] F r a p s G., S t e r g e s A. J.: Effect sunlight of the nitrification of ammonium saltes in soils. Soil Sei., t. 39, 1935, s. 2.
[5] F r ą c k o w i a k H.: W pływ przem iennego użytkowania w ęglanow ych torfów dolinowych na szybkość m ineralizacji azotu. Roczn. Nauk Roln., t. 72-F-2, 1957, s. 793.
[6] F r e d e r i c k L. R.: The form ation of nitrate from ammonium nitrogen in soils. Soil Sei. of Am. Proc., t. 20, 4, 1956, s. 496.
[7] F r e d e r i c k L. R.: Formation of nitrate from am monium nitrogen in soils; effect of population of nitrifiers. Soil Sei., t. 83, 1957, s. 481.
[8] G o p a l a R a o G.: N ever aspects of nitrification. Soil Sei., t. 38—2, 1934, s. 143.
[9] G ó r s k i М.: O fizjologicznej reakcji soli. Roczn. Nauk Roln. i Leśn., t. 22, 1929, s. 27.
[10] G r e a v e s J. E., C a r t e r E. G.: Influence of m oisture in the bacterial acti vities of the soil. Soil Sei., t. 10, 1920, s. 361.
[11] G r z y m a ł a J., S k o l i m o w s k i L., G r z y b S.: Wartość nawozowa w i- w ianitu łąkowego. Roczn. Nauk Roln., t. 71-F-4, 1956, s. 943.
[12] К a i l a A.: N itrification in decom posing organie matter. Acta Agric. Scand., t. 4, 1954, s. 17.
[13] K a i l a A., K o g l i a r v i J., K i v i n e n E.: Influence of tem perature upon the m obilisation of nitrogen in peat. M aatalonsticteellinen A ikakauskirja, t. 25—8, 1953, s. 37.
[14] K a ł a c z i k o w A.: W lijanije bora i manganca na dinawiku nitratow i w o- dnorastworim ych form fosfornoj kisłoty w słabopodzolistoj poczwie. Dokł. Wsies. Akad. Sielchoz. Nauk, nr 2, 1949, s. 29.
[15] K i e ł p i ń s k i J.: Badania nad składem próchnicy i zw iązków azotowych w glebach tatrzańskich z uwzględnieniem nawożenia oraz zespołów roślinnych. Roczn. Nauk. Roln. i Leśń., t. 30—2, 1933, s. 284.
[16] K o w a l e w s k a j a N. P.: Roi izw iestii w procesie rozłożenija organiczesko- go w ieszczestw a poczwy. Sb. Nauczn. Trud. Akad. Nauk BSSR. Inst. Sielchoz., nr 2, 1953, s. 62.
[17] K u z n i e c o w a A. W.: Sodierżanije nitratow w poczwach Czelabińskoj obła- sti w rozlicznyje pieriody goda. Agrobiologija, nr 5, 1954, s. 108.
[18] L i w s k i S.: M ikroelem enty w glebach m urszow o-torfow ych. Zeszyty Probl. Nauk Roln., nr 13, 1958, s. 211.
[19] L i w s k i S.: M ikroelem enty Mn, Fe, B, Cu, Co, Zn, Mo w roślinności łąk o wej i bagiennej. Roczn. Nauk. Roln., t. 7 5-F -l, 1961, s. 7.
[20] L i w s k i S.: Rola m iedzi w żyzności gleb torfowych. Roczn. Nauk Roln., t. 87-A-3, 1963, s. 437.
[21] Ł a z u к o w a T. N.: Dinam ika podwiżnych form azota w oroszą jenny eh poczwach. Trudy Inst. Less., t. 19, 1954, s. 108.
[22] M a c i a k F.: W pływ niektórych m ikroelem entów (Cu, B, Zn) na przebieg nitryfikacji w torfach surowych i amoniakowanych. Roczn. Nauk Roln., t. 71-A-3, 1955, s. 443.
[23] M a c i a k F.: Badania nad form am i azotu w torfach. Cz. I. B ilans azotowy w roślinności torfotwórczej i torfach. Roczn. Nauk Roln., t. 87-A-4, 1963, s. 563. [24] M a k s i m ó w A.: Studia nad fizjologiczną reakcją soli am onowych i azota
nów. Roczn. Nauk Roln. i Leśn., t. 22, 1929, s. 33.
[25] M a k s i m ó w A., D ł u b a k o w s k i S.: N itryfikacja torfów am oniakowanych. Roczn. N auk Roln., t. 66- A - l, 1952, s. 77.
N aw ożenie a dynam ika azotanów i amoniaku w torfie 469
[26] M a k s i m ó w A., P a w l a k T.: Sorpcja manganu w torfach. Roczn. Nauk Roln., t. 59, 1952, s. 163.
[27] M a r s z e w s k a - Z i e m i ę c k a J.: Zarys m ikrobiologii gleby. PWRiL, War szawa 1948.
[28] M a z g a j s k i J.: Torfowisko „B iel” jako obiekt łąkarski. M aszynopis SGGW, W arszawa 1955.
[29] M i c h n i e w i c z M.: Badania nad nitryfikacją i denitryfikacją w glebach Puszczy Białow ieskiej. Annales U niversitatis M. C urie-Skłodow skiej. Lublin, s. C, t. 6, z. 2, 1'961, s. 19.
[33] M o r a c z e w s k i R.: Określanie potrzeb nawozowych gleb łąkow ych w sto sunku do fosforu i potasu ze składu chemicznego traw I pokosu. Roczn. Glebozn., t. 10, 1961, z. 1, s. 49.
[31] M o r a c z e w s k i R., B r o n i a r e k T.: W pływ nawożenia łąki trw ałej na przem iany zw iązków azotowych w glebie torfow ej. Roczn. Glebozn., t. 10, 1961, z. 3, s. 706 (komunikat).
[32] M o r a c z e w s k i R.: W pływ naw ożenia i użytkowania kośnego łąki na w y korzystanie azotu torfowiska i bilans składników pokarmowych. Rocz. Glebozn., t. 16, z. 1 w druku.
[33] M u s i e r o w i c z A.: Niektóre m ikroelem enty w glebach (Mo, Cu, Zn, B, Mn, Ti). Roczn. Glebozn., dodatek do t. IX, 1960, s. 1.
[34] M u s i e r o w i c z A., N o w o t n y F., J a w o r s k i R.: M ateriały do poznania dynam iki gleb polskich. Upraw y Roślin i Nawożenie, 7—2, 1935, s. 143. [35] N ö m m i k H.: Investigation on denitrification in soil. Acta Agriculturea
Scandinaw ica, t. 6, 1956, s. 195.
[36] P i e t r u s z c z y ń s k i Z.: W pływ m anganu na proces nitryfikacji am onia ku. Roczn. N auk Roln. i Leśn., t. 9, 1923, s. 235.
[37] R e i n c h e R.: Die M essung der M ineralisation des H um ussstickstoffes in N iederungsm oorboden unter der W iesenarbe. Zentralblat. Bakt., Abt. II, t. 85, 1932, s. 34’8.
[38] R o u s s e t H.: Les engrais „M anganeses”. Ann. sc. agr., t. 3, ser. 4—2, 1909, s. '81.
[39] S c h i l l a k R.: Oznaczanie azotu m ineralnego w glebie. Roczn. Glebozn., do datek do t. 7, 1958, s. 185.
[40] S c h ö n b o r n A., B e r t e j l s - M e n s c h o j A.: Untersuchungen über die Dynam ik der N itrate und Phosphate im Boden und deren V erteilung in ver schiedenen Schichten. Z. Pflan. Düng. Bodenkunde, t. A-34, 1934, s. 181. [41] S i d e r i D.: B iołogija rozłożeni ja organiczeskogo w ieszczestw a w poczwie.
A grobiołogija, t. 1, 1950, s. 78.
[42] S im a k i n A. J.: Ob iscznowiennij nitratow pod rastienijam i. Dokł. A. S iel- choz., Nauk, nr 4, 1959, s. 36.
[43] Ś w i ę t o c h o w s k i В.: Tworzenie się azotanów na dzikim i zagospodaro w anym torfowisku. Roczny Nauk. Roln. i Leśn., t. 33, 1934, 34.
[44] Ś w i ę t o c h o w s k i B.: W pływ gospodarki polow ej i łąkow ej na niektóre fizykalne i biochem iczne w łasności torfu i jego żyzność. Rocznik Łąkowy i Torfowy, t. 1, 1935, s. 48.
[45] Ś w i ę t o c h o w s k i B.: N aw ożenie łąk na torfach niskich nawozami orga nicznym i w św ietle doświadczeń. Przegląd Dośw. Roln., t. 1., 1938, s. 107. [45] Ś w i ę t o c h o w s k i B., K r y g i e l B.: M ateriały do poznania äynam iki azo
tanów w glebach torfowych. Rocznik Ł ąkow y i Torfowy, t. 1, 1936, s. 3. [47] T a ł p s e p p E. J.: W lijanije isw istk ow an ije na fiziko-chim iczeskije i
