POTRZEBY NAWOŻENIA PSZENICY JAREJ CYNKIEM
CZĘŚĆ II ,
WPŁYW NAWOŻENIA CYNKIEM NA PLONOWANIE PSZENICY
Jolanta Korzeniowska
Zakład Technik Uprawy Roli i Nawożenia w Jelczu-Laskowicach, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach
Wstęp
Niedobory cynku na Świecie związane są na ogół z zasadowymi lub piasz- czystymi glebami. W ostatnich latach większość prac w literaturze światowej na temat nawożenia cynkiem pochodzi z Turcji, Indii i Australii. CAKMAK i in. [1999]
informują o 14 mln ha gruntów ornych o niewystarczającej ilości cynku w Turcji, głównie dla pszenicy. Niedobór tego pierwiastka, związany ze znaczną ilością gleb węglanowych, jest podstawowym problemem w żywieniu roślin i ludzi w tym kraju. Prace australijskie dotyczą potrzeb nawożenia cynkiem pszenicy, a hindus- kie ryżu i pszenicy, uprawianej na kwaśnych, piaszczystych głebach [SHARMA, BHARDWAJ 1998; BRENNAN 2001].
Gleby polskie, w przeważającej części lekkie i kwaśne, charakteryzują się w większości średnią zasobnością w cynk, a poważniejsze niedobory u ludzi i zwierząt są rzadko spotykane. Według badań inwentaryzacyjnych przeprowadzo- nych przez IUNG we współpracy ze stacjami chemiczno-rolniczymi mamy w kraju ok. 13-14% gleb o niskiej, 50-56% o średniej i 31-36% o wysokiej zawartości przyswajalnych form cynku [OBOJSKI, STRĄCZYŃSKI 1995; KUCHARZEWSKI, DEMBO- WSKI 2000]. Jednak rośliny bardziej wrażliwe na niedobory tego pierwiastka mogą reagować dodatnio na nawożenie Zn nawet na glebach o zasobności Średniej, szczególnie w przypadku wysokiego nawożenia fosforowego. Znane jest zjawisko antagonizmu P - Zn, polegające na mniejszym pobieraniu cynku przy wysokich zawartościach fosforu w glebie.
W celu sprawdzenia reakcji pszenicy na nawożenie cynkiem w latach 1987-1989 przeprowadzono dużą serię doświadczeń zlokalizowanych na terenie całego kraju. W świetle aktualnych światowych doniesień o potrzebach nawożenia pszenicy cynkiem oraz wykazanego w I części pracy [KORZENIOWSKA 2004] spadku zawartości Zn w ziarnie polskich pszenic w ostatnich 30 latach, niepublikowane dotąd w/w badania zasługują na uwagę.
Metodyka i materiały
Przeprowadzono 74 ścisłe doświadczenia polowe na terenie 13 województw (rys. 1), w których badano efekt następczy nawożenia pszenicy jarej cynkiem, w drugim roku po nawożeniu. Doświadczenia prowadzono w okresie 3 lat (1987-1989), odpowiednio w 30, 22 i 22 punktach doświadczalnych. Przy wyborze pól nie kierowano się szczególnie zasobnością gleby w Zn bądź innym parame- trem. Celem takiego postępowania było uzyskanie różnorodnego materiału bada- wczego z terenu całego kraju. Charakterystykę gleb doświadczalnych podano w tabeli 1 i 2. Ponad połowę doświadczeń założono na glebach bardzo kwaśnych i kwaśnych (48 z 74), bardzo lekkich i lekkich (42 z 74) oraz o średniej zawar- tości cynku (52/48 z 74).
Rys. 1. Lokalizacja 74 przeprowadzonych doświadczeń z pszenicą jarą Fig. 1. Locality of 74 field trials with spring wheat
Tabela 1; Table 1 Charakterystyka gleb z obiektów kontrolnych dla 74 doświadczeń
Soil characteristics of control treatments from 74 field experiments
Wyszczególnienie Srednia (zakres)
Item Mean (range)
pHkci 5,3 (4,1-7,3)
Frakcja; Particies < 0,02 mm (%) 22 (10-45)
Materia organiczna; Organic matter (7%) 1,8 (0,7-3,8)
Zawartosé w giebie; Soil content (mg:kg+)
Р.О; 112 (34-240)
Mg 42 (0,5-18,5)
В 0,7 (0,25-4,25)
Си 2,2 (1,0-5,0)
Zn (1 mol HCl-dm*) 8,6 (3,0-105,0)
Zn (0,1 mol HCl-dm*) 5,7 (1,2-91,0)
Każde pojedyncze doświadczenie zakładano metodą bloków losowanych w 4 powtórzeniach. Pod przedplon pszenicy, kukurydzę, zastosowano zróżnicowa- ne, doglebowe nawożenie cynkiem: 0, 5, 10, 15 i 20 Zn kgrha-! w formie ZnSO,.
Poziom nawożenia NPK ustalono dla każdego punktu doświadczalnego indywi- dualnie na podstawie analiz gleby.
Do analiz pobrano z każdego doświadczenia próbki ziarna i próbki glebowe z obiektu kontrolnego. W próbkach ziarna oznaczono zawartość cynku, a w prób- kach glebowych zawartość przyswajalnych form makro- i mikroelementów, odczyn gleby, zawartość węgla organicznego i skład granulometryczny. Wszystkie analizy wykołano metodami stosowanymi w stacjach chemiczno-rolniczych [METODY BADAŃ 1980].
Wyniki i dyskusja
W przeprowadzonych doświadczeniach plony ziarna pszenicy uzyskane na obiektach kontrolnych bez nawożenia cynkiem kształtowały się w zakresie od 2,2 do 6,2 t'ha-1, a średnio dla wszystkich punktów doświadczalnych wynosiły 4,1 t'ha-t, Średnia ta pokrywa się ze średnim plonem pszenicy uzyskanym w kraju w latach 1987-1989 wyliczonym na podstawie danych GUS. Na tej podstawie można przyjąć, że przeprowadzone doświadczenia w pewnym stopniu odzwiercie- dlały sytuację uprawy pszenicy w kraju.
Tabela 2; Table 2 Liczba doświadczeń w zależności od wielkości plonu kontrolnego i cech gleby
Number of triałs depending on the level of control yield and soil features
Hość Ilość
Cecha doświad. Cecha doświad.
, No. of trials No. of trials
Plon kontrolny; Control yield (t-ha“): Odczyn gleby pH; Soil pH:
< 3,5 21 — b. kwaśny; strongly acid 22
3,5-4,5 28 — kwaśny; acid 26
> 4,5 25 — lekko kwaśny; light acid 16
— obojętny; neutral 10
Kategoria agronomiczna; Soil category: Materia organiczna
— b. lekka; very light 5 Organic matter (9%):
— lekka; light 37 < 1,0 5
— średnia; medium 24 1,0-2,0 46
— ciężka; heavy 8 2,1-3,0 .* 18
> 3,0 5
Zawartość Zn*; Zn content Zawartość Zn**; Zn content
(1 mol HCl-dm*): (0,1 mol HCl-dm*3):
— niska; low 6 — niska; low 3
— średnia; medium 52 — średnia; medium 48
— wysoka; high 16 — wysoka; high 23
*— wg nowych liczb granicznych; acc. to new threshold values
** — — wg starych liczb granicznych; acc. to old threshold values
Stwierdzono, że na 74 przeprowadzone doświadczenia, w których badano następczy efekt nawożenia cynkiem, w 34 przypadkach uzyskano istotną statysty- cznie zwyżkę plonów. Wysokość uzyskanych zwyżek w poszczególnych doświad- czeniach podano w tabeli 3. Korzystne następcze działanie doglebowego nawoże-
nia cynkiem podkreślają również inni autorzy [BRENNAN 1996, 2001; PRASAD i in.
2002].
Tabela 3; Table 3 Ilość doświadczeń o różnym poziome zwyżek plonów
Number of trials with different level of yield increases
Wielkość zwyżki plonów
Level of yield increaseTlość doświadczeń
No of triałs .(%)
Bez zwyżki; Witout increase 40
<10 13
10-20 14
20-30 5
> 30 2
Razem; Total
74
w każdym doświadczeniu wybrano obiekt z największą zwyżką plonów i podano w % w stosunku do obiektu kontrolnego; the object of highest yield increase was chosen in every trial and showed as a percentage of control object
Średnie zwyżki plonów na dawkach 0 — 5 — 10 — 15 - 20 kg Zn'ha”! wyliczo- no oddzielnie dla wszystkich 74 doświadczeń, i dla 34 wybranych doświadczeń, w których wystąpiła dodatnia, statystycznie udowodniona reakcja na cynk (tab. 4).
Dawka 5 kg Zn'ha-! spowodowała jedynie niewielki wzrost plonów ziarna — 0,8%
dla wszystkich oraz 4,8% dla 34 doświadczeń. Wyższe dawki 10, 15 i 20 kg Zn'ha-! powodowały zbliżony wzrost plonów, z tendencją do najlepszych efektów przy dawce 10 kg Zn'ha”, gdzie wynosił on 4,9% dla wszystkich i 10,5% dla 34 doświadczeń ze zwyżkami. Dawka 10 kg Zn'ha-! charakteryzowała się również największą efektywnością nawożenia wyrażoną przyrostem plonu ziarna pszenicy przypadającym na 1 kg zastosowanego cynku (tab. 5).
Tabela 4; Table 4 Średnie plony pszenicy i zwyżki plonów na skutek nawożenia Zn
Average wheat yields and yield increases after Zn fertilization
Całość — 74 dośw. Że zwyżką — 34 dośw.
Dawka Zn Total — 74 trials With increase — 34 trials
Rate Zn
(kg-ha-) plon; yield zwyżka; increase plon; yield zwyżka; increase
(thar!) (%) (tha) (%)
0 4,08a - 3,98a -
4,11a 0,8 4,17a 4,8
10 4,28b 4,9 4,39b 10,5
15 4,27b 4,6 4,34b 9,1
20 4,26b 4,4 4,37b 9,9
ae 4,20 3,6 4,25 8,6
verage
plony oznaczone tymi samymi literami nie różnią się w świetle testu Tukaya (a < 0,05); yields marked with the same letter are not different acc. to Thkay test (a < 0.05)
O pozytywnej reakcji pszenicy na nawożenie cynkiem donoszą również inni autorzy. Tureccy badacze YILMAZ i in. [1997] uzyskali nawet 124-260% przyrosty plonów pszenicy na glebach silnie deficytowych w Zn. TORUN i in. [2001] donoszą о 37-62%, а KALAYCI i in. [1999] 0 8-76% zwyżce plonów w zależności od odmia- ny pszenicy. Również hinduscy autorzy — PRASAD i in. [2002] oraz SHARMA i in.
[2000] uzyskali odpowiednio 38 i 14% przyrosty plonów ziarna.
Tabela 5; Table 5 Efektywność nawożenia wyrażona przyrostem plonu przypadającym na 1 kg Zn
na 1 ha na podstawie 34 doświadczeń ze zwyżkami plonów Fertilization affectiveness as yield increase per 1 kg Zn per 1 ha
basing upon 34 trials with yield increases
Dawka Zn; Rate Zn (kg:ha-) 5 10 15 20
Przyrost plonu (kg-ha+ na 1 kg Zn)
Yield increase (kg-ha-! per 1 kg Zn)
38
8
A
В
Pszenica niemal w połowie przeprowadzonych doświadczeń dodatnio zarea- gowała na nawożenie cynkiem, pomimo średniej lub wysokiej zasobności w cynk, przeważającej większości gleb doświadczalnych. Ocena zasobności wykonywana była w oparciu o 1 mol HCl-dm* i o 0,1 mol HCl-dm*, czyli według tzw. „no- wych” i „starych” liczb granicznych. Obie metody potwierdziły zaledwie kilku procentowy udział gleb o zasobności niskiej (tab. 2). Reakcja pszenicy na Zn przy średniej zasobności, świadczy o dość dużych potrzebach pszenicy, w stosunku do cynku. Roślina ta wg dawniejszych prac zaliczana była do gatunków niewrażli- wych na niedobory cynku [BARGMANN, NEUBERT 1976; KATYAL, RANDHAWA 1983], natomiast nowsze źródła opisują ją jako „wrażliwą [CAKMAK i in. 1999; KABATA-PEN- DIAS, PENDIAS 1999], a wśród zbóż zajmuje ona w tym wzgłędzie pierwsze miejsce
[CAKMAK i in. 1998].
W celu uzyskania informacji jakie czynniki glebowe decydowały o wystąpie- niu przyrostu plonów na skutek nawożenia Zn, porównano właściwości gleb z obiektów kontrolnych dwóch grup doświadczeń: bez zwyżki i ze zwyżką (tab. 6).
Stwierdzono, że Średnie dla grup wartości pH, zawartość części spławialnych, materii organicznej oraz Mg i B nie różniły się między grupami, a więc nie decy- dowały o dodatniej reakcji na cynk. Wystąpiły natomiast różnice w "WAMI za-
wartości Zn oraz Cu i P. ‘
Gleby doświadczeń ze zwyżką plonów zawierały zdecydowanie mniej cynku.
Należy przyjąć, że rośliny rosnące na tych glebach miały do dyspozycji niewystar- czające ilości Zn pomimo, że zasobność tych gleb została oceniona jako średnia.
Potwierdza to zawartość cynku w ziarnie z obiektów kontrolnych (tab. 6). W gru- pie doświadczeń ze zwyżką była ona niższa i wynosiła 36 wobec 40 mg-kg~ dla doświadczeń bez zwyżki.
Analiza wzajemnych relacji pomiędzy Zn i Cu oraz Zn i P w glebie (tab. 6) pozwala przypuszczać, że przyczyną niewystarczającego zaopatrzenia roślin w cynk był antagonizm pomiędzy wymienionymi pierwiastkami. Zjawisko to opisywane jest szeroko w literaturze [MORAGHAN 1984; SPIAK 1993; KABATA, PEN- DIAS 1999; SPIAK 1 in. 2000; LI i in. 2003]. Znacznie niższe stosunki Zn : CuiZn:P w glebie dla doświadczeń ze zwyżką w porównaniu do doświadczeń bez zwyżki wskazują na niewystarczające ilości Zn w stosunku do Cu i P pomimo, że zawar-
tości miedzi i fosforu, podobnie jak cynku, były mniejsze w grupie doświadczeń - ze zwyżką.
Tabela 6: Table 6 Porównanie plonów oraz gleb z obiektów kontrolnych dla grupy doświadczeń
bez zwyżek i ze zwyżkami
Comparison of yields and soils from control objects for groups of trials without and with the increases
Wyszczególnienie Bez zwyżki Ze zwyżką
Specification Without increase With increase
Ilość doświadczeń; Number of trials 40 34
Plon kontrolny; Control yield (t-ha-) 4,16 3,98
pHkci 53 5,2
Frakcja < 0,02 mm; Particles < 0.02 mm (%) 22 22
Materia organiczna; Organic matter (%) 1,8 1,7
Zawartosé w glebie; Soil content (mg-kg*):
Р.О; 114 109
Mg 41 42
B 0,7 0,7
Cu 2,5 1,9
Zn* 10,0 7,0
Zn** 7,1 4,2
Stosunek w glebie; Ratio in soil:
Zn* : Си 4,8 3,9
Zn*: P 0,23 0,16
Zn**: Cu 3,3 2,3
Zn** : P 0,16 0,09
Zawartość w ziarnie; Grain content (mg-kg~) 40 36
*— _ ekstrakcja 1 mol HCl-dm=; extraction 1 mol HCldm*
**_ _ ekstrakcja 0,1 mol HCi-dm=; extraction 0.1 mol HCI-dm?
Wnioski
1. _ Przy założeniu, że lokalizacja 74 przeprowadzonych doświadczeń reprezen- tuje w pewnym stopniu sytuację uprawy pszenicy jarej w kraju stwierdzono, że ponad połowa pszenicy uprawiana jest na glebach bardzo lekkich i lek- kich oraz bardzo kwaśnych i kwaśnych. Jest to prawdopodobnie główny czynnik ograniczający plonowanie tej rośliny.
2. Na 74 przeprowadzone doświadczenia, w 34 przypadkach uzyskano istotną zwyżkę plonu ziarna pszenicy, na skutek zastosowanego rok wcześniej dog- lebowego nawożenia cynkiem.
3. Najkorzystniejsza pod pszenicę jarą okazała się dawka 10 kg Zmha-, zarówno pod względem przyrostu plonu jak i efektywności nawożenia, po- wodując 10% zwyżkę plonów ziarna.
4. Wystąpienie reakcji pszenicy na nawożenie Zn było związane nie tylko z mniejszą zawartością tego pierwiastka, ale również ze stosunkiem zawar-
tości Zn : Cu i Zn : P w glebie. Pszenica zareagowała zwyżką plonów na nawożenie Zn na polach, gdzie cynku było za mało w stosunku do P i Cu.
5. - Korzystne efekty nawożenia pszenicy jarej cynkiem w Polsce mogą wystąpić na glebach lekkich przy niskiej lub średniej zasobności gleby w cynk i rów- noczesnych wysokich zawartościach fosforu i miedzi w glebie.
Literatura
BERGMANN W.,, NEUBERT P. 1976. Pflanzendiagnose und Pflanzenanalise. VEB Gustav Fisher Verlag, Jena: 711 ss.
BRENNAN RE 1996. Availability of previous and current applications of zinc fertilizer using single superphosphate for the grain production of wheat on soils of South Western Australia. Journal of Plant Nutrition 19(7): 1099-1115.
BRENNAN R.F. 2001. Residual value of zinc fertilizer for production of wheat. Austra- lian J. Experimental Agriculture 41(4): 541-547.
CAKMAK I, KALAYCI M., Ekiz H.J., BRAUN Y., KILINC Y., YILMAZ A. 1999. Zinc deficiency as a practical problem in plant and human nutrition in Turkey: A NATO science for stability project. Field Crops Research 60(1-2): 175-188.
CAKMAK I., TOLAY I., OZDEMIR A., OZKAN H., OZTURK L., KLING C.I. 1999. Differences in zine efficiency among and within diploid, tetraploid and hexaploid wheats. Annals of Botany 84(2): 163-171.
CAKMAK I., TORUN B., ERENOGLU B., OZTURK L., MARSCHNER H., KALAYCI M., EKIZ H.,
Yitmaz A. 1998. Morphological and physiological differences in the response of cere- als to zinc deficiency. Euphytica 100(1-3): 349-357.
ERENOGLU B., CAKMAK I., ROMHELD V., DERICI R., RENGEL Z. 1999. Uptake of zine by rye, bread wheat and durum wheat cultivars differing in zinc efficiency. Plant and Soil 209(2): 245-252.
KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN Warszawa: 398 ss.
KALAYCI M., TORUN B., EKER S., AYDIN M., OZTURK L., CAKMAK I. 1999. Grain yield, zinc efficiency and zinc concentration of wheat cultivars grown in a zinc-deficient calcareous soil in field and greenhouse. Field Crops Research 63(1): 87-98.
KORZENIOWSKA J. 2004. Potrzeby nawożenia pszenicy jarej cynkiem. Cz. I. Ocena potrzeb nawożenia cynkiem w oparciu o analizę zawartości tego pierwiastka w ziar- nie pszenicy. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 502: 141-146.
KUCHARZEWSKI A., DEMBOWSKI M. 2000. Odczyn i zawartość mikroelementów w gle- bach Polski. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 471: 627-635.
LI H.Y., ZHU Y.G., SMITH S.E., SMITH FA.-2003. Phosphorus-zinc interactions in two barley cultivars differing in phosphorus and zinc efficiencies. J. Plant Nutr. 26(5):
1085-1099.
METODY badań laboratoryjnych w stacjach shemiczno-rofuiczych 1980. IUNG Puławy, I-IV.
MORAGHAN J.T. 1984. Differential responses of five species to phosphorus and zinc fertilizers. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 15(4): 437-447.
OBOJSKI J., STRĄCZYŃSKI S$. 1995. Odczyn i zasobność gleb polskich w makro- i mikro- elementy. Wyd. IUNG Puławy: 40 ss.
PRASAD B., SHARMA M.M., SINHA S.K. 2002. Evaluating zinc fertilizer requirement on typic haplaquent in the rice-wheat cropping system. J. Sustainable Agr. 19(3):
39-49.
SHARMA C.M., BHARDWAJ S.K. 1998. Effect of phosphorus and zinc fertilization on yield and nutrient uptake in wheat and their residual effect on soybean. Indian J.
Agron. 43(3): 426-430.
SHARMA PK., YADAV G.L., SHARMA B.L., KUMAR S. 2000. Response of wheat (Triticum aestivum) to nitrogen and zinc fertilization. Indian J. Agron. 45(1): 124-127.
SPIAK Z..1993. Badania nad określeniem szkodliwej dla roślin uprawnych zawartości cynku w glebach. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, Rozprawy Hab. 121: 88 ss.
SPIAK Z., RADOŁA J., ROMANOWSKA M. 2000. Wpływ nawożenia fosforowego i azoto- wego na pobranie cynku przez rośliny. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 471: 521-528.
TORUN A., GULTEKIN I., KALAYCI M., YILMAZ A., EKER S., CAKMAK I. 2001. Effects of zinc fertilization on grain yield and shoot concentrations of zinc, boron, and phosphorus of 25 wheat cultivars grown on a zinc-deficient and boron-toxic soil. J. of Plant Nutrition 24(11): 1817-1829.
YILMAZ A., EKIz H., TORUN B., GULTEKIN I., KARANLIK S., BAGCI S.A., CAKMAK I. 1997.
Effect of different zinc application methods on grain yield and zinc concentration in wheat cultivars grown on zinc-deficient calcareous soils. J. Plant Nutrition 20(4/5):
461-471.
Słowa kluczowe: cynk, pszenica, nawożenie Streszczenie
W 74 doświadczeniach polowych badano reakcję pszenicy na efekt następ- czy doglebowego nawożenia cynkiem w dawkach 0, 5, 10, 15 i 20 kg Zn'ha-.
Analiza doświadczeń wykazała, że w 34 przypadkach na 74 uzyskano istotne zwyżki plonów. Dawka 5 kg Zn'ha-t po roku od jej zastosowania okazała sie za niska i nie przyniosła efektów plonotwórczych. Na dawkach 10, 15 i 20 kg Znha-!
uzyskano podobny ok. 10% przyrost plonów ziarna pszenicy. Wystąpienie reakcji na nawożenie cynkiem było związane między innymi ze zbyt niskim stosunkiem Zn:PiZn: Cu w glebie.
ZINC FERTILIZATION REQUIREMENTS OF SPRING WHEAT PART II
EFFECT OF ZN FERTILIZATION ON WHEAT YIELD Jolanta Korzeniowska
Department of Soil Tillage System and Fertilization, Jelcz-Laskowice Institute of Soil Science and Plant Cultivation, Putawy Key words: _ wheat, zinc, fertilization
Summary
Wheat response to residual fertilization of Zn was investigated in 74 field experiment with Zn rates: 0, 5, 10, 15 and 20 kg'ha-1. For 34 in 74 cases a signifi- cant yield increase after Zn application into soil was received. The rate of 5 kg'ha-! Zn, applied one year before wheat, was too low and didn’t give any yield increase. Three other rates of 10, 15 and 20 kg-ha applied at the same time caused similar, about 10% yield increase of wheat grain. Positive response of wheat to Zn fertilization was connected with too low Zn : P and Zn : Cu ratios in soil.
Dr Jolanta Korzeniowska
Zakład Technik Uprawy Roli i Nawożenia Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa ul. Łąkowa 2
55-230 JELCZ-LASKOWICE e-mail: j.korzeniowska@iungwr.edu.pl
