R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E , T . X V I I I z. 1. W A R S Z A W A 1967
JÓ ZEF K O B U S , A N N A STRZELCOW A
WPŁYW MINERAŁÓW ILASTYCH NA AKTYWNOŚĆ BIOLOGICZNĄ
I ŻYZNOŚĆ GLEB LEKKICH. (CZĘSC III)
Z akład M ik rob iologii IU N G P u ła w y
Ogólna pow ierzchnia sorpcyjna reguluje, jak wiadomo, właściwości
fizyczne i biochemiczne gleby, a co za tym idzie, jej żyzność. Toteż dążąc
do podniesienia żyzności lekkich gleb piaszczystych należałoby nawozić
je nawozami organicznymi równocześnie ze wzbogacaniem ich w m ine
rały ilaste.
W badaniach naszych stwierdzono, że przy nawożeniu gleby piasz
czystej zielonymi nawozami z równoczesnym dodatkiem do niej m ine
rałów ilastych, zwłaszcza bentonitu, straty azotu zm niejszały się z 40
do
8% i że w pływało to na dw ukrotnie większe nagrom adzanie się
próchnicy, w ytw orzonej podczas rozkładu tych nawozów [22, 13 i 14].
M inerały ilaste tw orzą z gromadzącą się na ich powierzchni substan
cją organiczną kompleks organiczno-m ineralny, trudno dostępny dla
drobnoustrojów [19, 17, 11,
1, 12 i 15]. Mogą też sorbować różne połącze
nia m ineralne. Ważną ich rolą jest zatrzym yw anie w glebie amoniaku,
gdyż przy braku kompleksu sorpcyjnego połączenie to może ulatniać się
z gleby podczas szybkiej m ineralizacji substancji organicznej, co n atu
ralnie pow oduje straty azotu. W olny am oniak w dużej koncentracji
działa też szkodliwie na rośliny [21, 4 i 18].
Na powierzchni m inerałów ilastych adsorbowane są także enzymy,
co obniża w yniki aktywności biochemicznej drobnoustrojów [
6,
2, 16,
2 0
i
8].
W ielu autorów [9, 3, 5 i inni] wykazało, że spośród najczęściej spoty
kanych m inerałów ilastych w glebie najw iększą powierzchnię sorpcyjną
ma m ontm orylonit. Wynosi ona ok. 810 m 2/g m inerału i jest ok.
4-krotnie większa niż w illicie, a 16-krotnie większa niż w kaolinicie.
11 6 J. K obus, A . S tr zelco w a
Próby polepszania właściwości fizycznych gleb lekkich za pomocą
minerałów ilastych nabrały praktycznego znaczenia w naszym kraju po
wykryciu dużych złóż iłów bentonitowych na Śląsku. Zasoby ich sięgają
w kopalni Radzionków i Milowice kilkudziesięciu milionów ton. Iły te
zawierają w swoim składzie ok. 60% montmorylonitu (Bolewski) i mogą
być z łatwością eksploatowane bez większych nakładów inwestycyjnych.
Złoża bentonitu znajdują się nadto w woj. kieleckim. Do naszych obec
nych badań wzięliśmy bentonit z woj. kieleckiego.
Celem badań było spraw dzenie raz jeszcze wpływu, który mogą mieć
m inerały ilaste na zachowanie w glebie lekkiej azotu uwolnionego przez
drobnoustroje w trakcie rozkładu substancji organicznej. Chodziło nam
również o określenie czasu potrzebnego do rozłożenia nawozów organicz
nych przed najskuteczniejszym zastosowaniem ich pod rośliny.
M A TE R IA Ł Y I M ETO DY B A D A tf
W roku 1963 założono w tym celu w wazonach doświadczenia naw o
zowe w edług następującego schem atu:
— gleba
piaszczysta bez dodatków — kontrola,
— gleba
piaszczysta plus 5%
łubinu,
— gleba
piaszczysta plus 5%
łubinu plus 10% bentonitu,
— gleba
piaszczysta plus 5%
obornika,
— gleba piaszczysta plus 5% obornika plus 10% bentonitu.
Do każdego wazonu dano po
6kg gleby. W każdej serii było po 5 po
w tórzeń. Użyto do doświadczeń gleby piaszczystej o pH (w H
20) rów
nym 4,7, o niskiej zaw artości substancji organicznej (ok. 0,9%) i azotu
(55 mg N ogółem na 100 g gleby). Glebę tę zobojętniono za pomocą
C aC 0
3do pH (w H
2O) 6,9. Ł ubin dodaw any był do gleby w stanie
sproszkowanym. Użyto tu jego pędów, zebranych przed okresem kw itnie
nia. Zaw ierały one w suchej masie 2,6% N ogółem. Do serii z oborni
kiem użyto go w stanie przeferm entow anym (w ciągu ok. 5 miesięcy)
i rozkruszonym. O bornik ten zaw ierał ok. 2,2% N ogółem w suchej m a
sie. Po napełnieniu wazonów i doprowadzeniu tej m ieszaniny do 60%
całkowitej pojemności wodnej część wazonów przechowywano w hali
w egetacyjnej przez dwa miesiące lub przez jeden miesiąc, nadto w jed
nej ich serii zasiano rośliny od razu po nawiezieniu gleby.
Rośliną doświadczalną był w 1963 r. rzepak ozimy (po 12 roślin na
wazon). Jego siew nastąpił 5 lipca, a sprzęt 10 września. Po sprzęcie
nadziem nych części rzepaku przechowano glebę w wazonach w nieogrze-
w anej hali w egetacyjnej do następnego roku. W 1964 r. przed siewem
jęczmienia wzruszono glebę w wazonach i dodano do niej po 0,3 g K20
W p ły w m in e r a łó w ila sty c h na g leb y le k k ie 117
na wazon w postaci K
2S 0 4. Siew nastąpił 7.V. W wazonach rosło po
20 roślin. Sprzętu roślin dokonano 24.VII.
W czasie trw an ia tego dwuletniego doświadczenia w ykonano m ikro
biologiczne i chemiczne analizy gleb. W szczególności oznaczono:
— liczbę bakterii, promieniowców i grzybów — m etodą płytkową,
— liczebność am onifikatorów — m etodą Pochona,
— liczby nitryfikatorów — m etodą Winogradzkiego.
A nalizy chemiczne objęły następujące oznaczenia:
— ogólna zaw artość N — m etodą K jeldahla,
— ilość wytworzonego am oniaku — kolorym etrycznie w 5-procento-
wym wyciągu K
2SO
4— m etodą podchlorynową,
— zawartość azotanów w glebie — kolorym etrycznie za pomocą kw a
su fenylodwusulfonowego.
Analizy te przeprowadzono na początku oraz po 1, 2, 4, 5, 10 i 15
miesiącach.
Plon części nadziem nych rzepaku zebrano w 1963 r. bezpośrednio
przed zawiązaniem pędów kwiatowych, a plon ziarna i słomy jęczmie
nia — w 1964 r., w okresie dojrzałości woskowej. W obu plonach ozna
czono ciężar części nadziem nych roślin i ogólną zawartość azotu.
W Y N IK I
R O Z W O J D R O B N O U S T R O J Ó W
O g ó l n a l i c z e b n o ś ć d r o b n o u s t r o j ó w w g l e b i e . We
wszystkich kom binacjach doświadczalnych najsilniejszy rozwój drobno
ustrojów stwierdzono w ciągu pierwszego miesiąca po dodaniu do gleby
nawozów organicznych. Stwierdzono, że dodatek bentonitu zwiększał
dw ukrotnie liczbę drobnoustrojów w porów naniu do gleby nawiezionej
samym łubinem lub obornikiem (rys. 1). Po miesiącu trw ania doświad
czenia liczebność bakterii była już bardzo zredukow ana, zwiększył się
natom iast rozwój promieniowców, a więc organizmów mogących rozkła
dać połączenia organiczne trudno dostępne dla b akterii (rys.
2). Ponowny
w zrost ogólnej liczebności drobnoustrojów znaleziono w glebie naw ie
zionej łubinem po sprzęcie rzepaku, tj. po upływ ie 4 miesięcy trw an ia
doświadczenia. Spowodowane to było dopływem świeżej substancji orga
nicznej w postaci resztek pożniwnych rzepaku.
W 1964 r. ogólna liczebność drobnoustrojów zm niejszyła się jeszcze
bardziej. Z rysunku 2 w ynika, że grzyby stanow iły zawsze tylko nie
w ielki odsetek ogólnej liczby drobnoustrojów . Zapewne też nie odgry
w ały większej roli w rozkładzie nawozów organicznych, dodanych do
zobojętnionej gleby piaszczystej.
118 J. K obus, A . S trzelco w a
R o z w ó j
a m o n i f i k a t o r ó w i p r o c e s a m o n i f i k a c j i .
W 1963 r. najsilniej rozw ijały się am onifikatory w ciągu pierwszego
m iesiąca trwania doświadczenia. Liczba am onifikatorów w serii z łubi
nem dochodziła naw et do 109 na 1 g suchej m asy gleby, a w serii z
obor-R ys. 1. L iczeb n o ść b a k terii i p ro m ie n io w c ó w w l g s.m . g le b y p ia szczy stej 1 — g l e b a p i a s z c z y s t a — k o n t r o l a , 2 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u , 3 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u + 10% b e n t o n i t u , 4 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a , 5 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a + 10% b e n t o n i t u
N u m b er of b a cteria and a ctin o m y cetes per 1 gram dry sa n d y so il
1 — s a n d y s o i l a l o n e — c o n t r o l , 2 — s a n d y s o il + 5% l u p i n e m e a l , 3 — s a n d y s o il + 5% l u p i n e m e a l + 10% b e n t o n i t e , 4 — s a n d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e , 5 — s a n d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e + 10% b e n t o n i t e Honfrola Control 1 Z ¥ 51015 +Łubin Lupine +Łubin + bentonit Lupine+bentonite
+Obornik -i-Obornik + bentonit Farmyard manure Farmyard manure+bentonite
0 1 51015 0 1 2 Ч 51015 0 1 2 ¥ 51015 Podano wzgląd ne ilości-Refotive numbers o f
У///Ш 1 M 2 ■ ■ 3
0 1 Z4-51015 Czos w miesiqcoch
Time in months
R ys. 2. W p ły w czasu tr w a n ia d o św ia d czen ia n a rozw ój d ro b n o u stro jó w w g leb ie z d od atk iem różn ych n a w o z ó w
1 — b a k t e r i e , 2 — p r o m i e n i o w c e , 3 — g r z y b y
C h an ges in r e la tiv e d e v e lo p m e n t o f m icro o rg a n ism s in fe r tiliz e d sa n d y so il during 15 m o n th s d u ration of e x p e r im e n t
W p ły w m in e r a łó w ila sty c h na g le b y le k k ie 119
nikiem do 106. Dodatek bentonitu jeszcze podwyższał liczebność tych
organizmów. Po miesiącu liczebność am onifikatorów spadła. Ponow ny
w zrost ich liczebności znaleziono w glebie na wiosnę 1964 r. (rys. 3 i 4).
N i t r y f i k a c j a . Na rysunkach 5 i 6 w ykazano liczebność n itry -
fikatorów i ilość znalezionego w glebie azotu azotanowego. Największą
liczebność nitryfikatorów zanotowano po 2 miesiącach rozkładu substan
cji organicznej. Zarazem notowano w tym czasie największą zawartość
azotanów w glebie. N ajsilniejszą nitryfikację stwierdzono w serii z łubi
nem i bentonitem . Seria z obornikiem m iała ok. 2 razy m niej n itry fik a
torów niż seria z łubinem.
Na ogół stw ierdzono ta k samo jak w poprzedniej pracy, że naw iezie
nie gleby lekkiej nawozami zielonymi (łubinem) podwyższyło czynność
biologiczną gleby piaszczystej szybko i w dużym stopniu. Lecz w skutek
R ys. 3. L iczeb n o ść a m o n ifik a to ró w
1 — g l e b a p i a s z c z y s t a — k o n t r o l a , 2 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u , 3 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u + 10% b e n t o n i t u , 4 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a , 5 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a + 10% b e n t o n i t u Q u a n tity of am m o n ifieres 1 — s a n d y s o i l a l o n e — c o n t r o l , 2 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l , 3 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l + 10% b e n t o n i t e , 4 — s a n d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e , 5 — s a n d y s o il + 5% f a r m y a r d m a n u r e + 10% b e n t o n i t e
gwałtownego przebiegu procesu am onifikacji i podwyższenia się odczynu
gleby aż do pH 8,5 następow ały w tym przypadku duże straty azotu.
Zmieszanie nawozów zielonych z m inerałam i ilastym i zmniejszało jed
nak w ydatnie ucieczkę azotu z gleby i wpływało dodatnio na nasilenie
n itryfikacji (rys. 5 i 6).
120 J. K obus, A . S tr z e lc o w a ROZW ÓJ I PL O N O W A N IE R O ŚL IN
R z e p a k — r o k 1 9 6 3 . W doświadczeniu wazonowym z rzepakiem
uzyskano w kom binacji nawiezionej łubinem wysokie plony części nad
ziemnych tej rośliny (tab. 1). D odatek bentonitu podwyższał plony rze
paku jeszcze bardziej. Plon na oborniku był znacznie m niejszy niż na
nawozach zielonych. W doświadczeniu tym stwierdzono nadto, że n a j
większą zwyżkę plonów uzyskano w glebie, którą nawieziono łubinem
lub obornikiem na miesiąc przed siewem. Z badań mikrobiologicznych
wynika, że drobnoustroje bardzo szybko m ineralizow ały dodaną do gleby
mączkę łubinową, przy czym uwolnione z niej składniki pokarmowe dały
dobre w arunki do rozw oju rzepaku. N atom iast w serii, w której wysiano
R ys. 4. A m o n ifik a cja
G le b a p i a s z c z y s t a — k o n t r o l a , 2 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u , 3 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u + 10% b e n t o n i t u , 4 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a , 5 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a + 10% b e n t o n i t u A m m o n ifica tio n 1 — s a n d y s o il a l o n e — c o n t r o l , 2 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l , 3 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l + 10% b e n t o n i t e , 4 — s a n d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e + 10% b e n t o n i t e , 5 — s a n d y s o i l -f- 5% f a r m y a r d m a n u r e + 10% b e n t o n i t e
rzepak bezpośrednio po naw iezieniu gleby łubinem, w ystępow ały objawy
zatrucia wschodzących roślin
am oniakiem i nastąpiło zahamowanie
w zrostu roślin na przeciąg naw et ok. 3 tygodni. D odatek bentonitu do
gleby zapobiegał tem u zatruciu, zm niejszał nadm ierne straty azotu
z gleby i zwiększał jego w ykorzystanie przez rośliny (tab. 2). Rozwój
rzepaku w różnych kom binacjach nawozowych ilu stru je rys. 7.
J ę c z m i e ń — r o k 1 9 6 4. W 1964 r. sprawdzono wpływ n astęp
Wpływ natoienia na plon rzepaku ozimego (1963 r . ) - E ffe c t o f f e r t iliz e r « on the y ie ld o f rape (1963)
T a b e l a
1
e ^ on cz9^ i nadziemnych * g .s .m . na wazon —f The y ie ld of tope - g.d.m . p er pot
Kombinacja dośw iadczalna - s e r i e s "—
—---Nawieziono nawozami organicznymi i mineralnymi A d d itio n of organie and m in eral f e r t i l i z e r s
na 2 miee. p rzed siewem 2 months b efore sowing na 1 m iee. przed siewem 1 month before sowing równocześnie z siewem a t th e same time as sowing 1 Gleba p ia s z c z y s ta - k o n tro la - Sandy s o i l alone - c o n tro l 1.4 1,5 “ 1 .2 2 Gleba p ia s z c z y s ta + 5% łu b in u - Sandy s o i l + 5% lu p in e meal 35,0 45,0 26,0 3 : Gleba p ia s z c z y sta + 5% łu b in u + 10% b e n to n itu - Sandy s o i l ♦ 5% lu p in e meal + 10%
b e n to n ite 5 1,0 53,0 4 0 ,0
4 Gleba p ia s z c z y sta + 5% obornika - Sandy s o i l + 3% farmyard manure 14,0 15,0 12,0 5 Gleba p ia s z c z y sta + 5% obornika + 10% b e n to n itu - Sandy s o i l i + 5% farmyard manure
+ 10% b e n to n ite 10,0 12,0 6 ,0
p ółp rzed ział ufności - Confidence in te r v a l - ^Ut - 5,44
T a b e l a 2
Ilo ś ć azotu pobranego przez rzepak - Quantity of nitrogen uptake by rape-— mg N w c z ę śc ia c h nadziemnych na wazon mg N in tops p er po t
S e ria dośw iadczalna - s e r i e s — ■— ______
Nawieziono nawozami organicznym i i mineralnymi A ddition of o rganie and m in eral f e r t i l i z e r s
na 2 mies, przed siewem 2 months b efo re sowing na 1 m ies, przed siewem 1 month b efore sowing równocześnie z siewem a t the same time as sowing 1 Gleba p ia s z c z y s ta - k o n tro la - Sandy s o i l alone - c o n tro l 10 11 11 2 Gleba p ia s z c z y sta + 5% łu b in u - Sandy s o i l + 5% lu p in e meal 325 579 438 3 Gleba p ia s z c z y sta + 5% łu b in u + 10% b e n to n itu * Sandy s o i l + 5% lu p in e meal + 10%
b e n to n ite 525 701 675
4 Gleba p ia s z c z y s ta + 5% obornika - Sandy s o i l + 5% farmyard manure 136 171 163 5 Gleba p ia s z c z y s ta + 5% obornika + 10% b e n to n itu - Sandy s o i l + 5% farmyard manure
+ 10% b e n to n ite 80 173 141 W p ły w m in era łów il a st y c h na g le b y le k k ie
Wpływ nawożenia na plon jęczm ien ia - In flu e n c e of f e r t i l i z e r s on the y ie ld of b a rle y
w I 964 r .
T a b e l a 3
--- --- Plon c z ę ś c i nadziemnych - g . s . o . na wazon ■—--- Y ield of to p s g . of d.m. p e r p o t
Nawieziono nawozami organicznym i i m ineralnymi A d d itio n of o rg an ie and m in eral f e r t i l i z e r s
S e ria dośw iadczalna - s e r i e s
na 2 m ies, przed siewem 2 months before sowing na 1 m ies, przed siewem 1 month b efore sowing rów nocześnie z siewem a t the same time as sowing 1 Glebe p ia s z c z y s ta - k o n tro la - Sandy s o i l alone - c o n tro l 2,5 1,1 1,1 2 Gleba p ia s z c z y s ta + 5% łu b in u - Sandy s o i l + 5% lu p in e meal 4 0,1 35,4 36,6 3 Gleba p ia s z c z y sta + 5% łu b in u +
b en to n ite
10% b e n to n itu - Sandy s o i l + % lu p in e meal + 10%
41,3 49 ,9 50,6
4 Gleba p ia s z c z y sta + 5% obornika - Sandy s o i l +5% farmyard manure 49,9 43,8 51,8 5 Gleba p ia s z c z y s ta + 5% obornika
10% b e n to n ite
+ 10% b e n to n itu - Sandy s o i l ♦ 5% farmyard manure +
41,5 45,3 54,6
p ó łp rz e d z ia ł u fn o śc i - Confidence in te r v a l - jut - 16,68
T a b e l a 4 Względny plon z ia rn a i słomy jęczm ien ia - R e la tiv e y ie l d of g r a in and straw of b a rle y
w I 964 r .
Nawieziono nawozami organicznymi i mineralnymi Addition of organie and mineral f e r t i l i z e r s Kombinacja doświadczalna - s e r ie s na 2 m iesiące przed siewem 2 months before sowing na 1 m iesiąc przed siewem 1 month before sowing równocześnie z siewem at the same time os sowing ziarno grain słoma straw ziarno grain słoma straw ziarno grain słoma straw
1 Gleba p ia szczy sta - kontrola - Sandy s o i l alone - con trol 28 72 0 100 0 100
2 Glebo p ia szc zy sta + 5% łubinu - Sandy s o i l + 5% lupine meal 44 56 40 60 37 63
3 Gleba p ia szc zy sta + 5% łubinu + 10% bentonitu - Sandy s o i l ♦ 5% lupine
meal + 10% bentonite 48 52 48 52 45 55
4 Glebo p ia szc zy sta + 5% obornika - Sandy s o i l ■ + 5% farmyard manure 50 50 47 53 46 54
5 Gleba p ia szc zv sta + 5% obornika + 10% bentonitu - Sandy s o i l ♦ 5% fermyard
manure ♦ 10% oentonite 40 60 48 52 46 54 K o b u s, A . S tr z e lc o w a
W p ły w m in e r a łó w ila sty c h na g leb y le k k ie 123
gleby piaszczystej i na plonowanie na niej roślin. We w szystkich seriach
doświadczalnych nawiezionych łubinem lub obornikiem jęczmień rozwi
jał się dobrze. Najwyższy plon tej rośliny uzyskano w serii nawiezionej
obornikiem lub łubinem równocześnie z dodatkiem bentonitu.
W tabeli 4 zamieszczono w zględny plon ziarna i słomy jęczmienia.
Z danych tych wynika, że ziarno stanowiło ok. 40 do 50% plonu części
nadziem nych tej rośliny, przy czym większy odsetek stanowiło ziarno
w serii doświadczalnej nawiezionej obornikiem. Stwierdzono też duży
wpływ bentonitu na w ykształcenie się ziarna. Szczególnie korzystny
R ys. 5. L iczeb n o ść n itr y fik a to r ó w
1 — g l e b a p i a s z c z y s t a — k o n t r o l a , 2 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u , 3 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u + 10% b e n t o n i t u , 4 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a , 5 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a + 10% b e n t o n i t u N u m b er of n itr ifie r s 1 — s a n d y s o i l a l o n e — c o n t r o l , 2 — s a n d y s o il a l o n e + 5% l u p i n e m e a l , 3 — s a n d y s o il a l o n e + 5% l u p i n e m e a l + 10% b e n t o n i t e , 4 — s a n d y s o il a l o n e + 5% f a r m y a r d m a n u r e , 5 — s a n d y s o il a l o n e 4- 5% f a r m y a r d m a n u r e + 10% b e n t o n i t e
w pływ tego m inerału uwidocznił się w serii nawiezionej łubinem. Do
datek bentonitu zwiększał też pobieranie azotu przez rośliny jęczmienia
(tab. 5), upraw ianego na glebie piaszczystej nawiezionej łubinem. N ato
m iast w przypadku naw iezienia gleby obornikiem równocześnie z bento
nitem nie stwierdzono dodatniego w pływ u tego ostatniego na plon azotu
zaw artego w ziarnie i słomie jęczmienia (tab. 5a).
124 J. K obus, A . S trzelco w a
R ys. 6. N itr y fik a c ja
1 — g l e b a p i a s z c z y s t a — k o n t r o l a , 2 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u , 3 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u + 10% b e n t o n i t u , 4 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a , 5 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a
+ 10% b e n t o n i t u
N itr ific a tio n
1 — s a n d y s o i l a l o n e — c o n t r o l , 2 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l , 3 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l + 10% b e n t o n i t e , 4 — s a n d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e , 5 — s a n d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e +
10% b e n t o n i t e
R ys. 7. W p ły w n a w o żen ia o rg a n iczn eg o i m in era ln eg o n a rozw ój rzep a k u
39 — g l e b a p i a s z c z y s t a — k o n t r o l a , 46 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u , 49 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% ł u b i n u + 10% b e n t o n i t u , 55 — g l e b a p i a s z c z y s t a + 5% o b o r n i k a , 69 — g l e b a p i a s z
c z y s t a + 5% o b o r n i k a + 10% b e n t o n i t u
In flu e n c e of organ ie an d m in e r a l fe r tiliz e r s on th e .develop m en t o f rap e
39 — s a n d y s o i l a l o n e — c o n t r o l , 46 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l , 49 — s a n d y s o i l + 5% l u p i n e m e a l + 10% b e n t o n i t e , 55 — s a rx d y s o i l + 5% f a r m y a r d m a n u r e , 62 — s a n d y s o i l
T a b e l e
5
Wpływ b e n to n itu na p o b ie ra n ie azotu przez jęczm ień Ц964 r . ) - E ffe c t of b e n to n ite on n itro g e n uptake by b arley (1964)
--- Plon azotu w z ia r n ie i słom ie mg/wazon — Yi el d of nitrogen in crain and straw
mg/H per pot
Nawieziono' nawozami or
Addition of organic aganicznymi i mineralnymi nd mineral f e r t i l i z e r s na 2 m iesiące przed siewem 2 months before sowing na 1 m iesiąc przed siewem 1 month before sowing równocześnie z siewem at the same time as sowing
Seria doświadczalna - s e r ie s ziarno
grain słomastraw
ziarno grain słoma straw ziarno grain słoma straw
1 Gleba p ia szc zy sta - kontrola - Sandy s o i l alone • con trol 14 19 0 14 0 17
2 Gleba p iaszczysta + 5% łubinu - Sandy s o i l + 5% lupine meal 324 130 302 213 329 369
3 Gleb? p ia szczy sta + 5% łubinu + 10% bentonitu - Sandy s o i l + 5% lupine
meal + 10% bentonite 317 138 406 132 507 268
4 Gleba p ia szczy sta ♦ 5% obornika - Sandy s o i l + 5% farmyard manure 380 113 338 103 425 153
5 Glebe p ia szc zy sta + 3% obornika + 10% bentonitu - Sandy s o i l + 5% farmyard
manure + 10% bentonite 309 98 338 101 400 133
T a b e l a 5a Względny plon azo tu w p ro cen tach k o n tr o li - R e la tiv e y ie ld o f n itro g e n in p .c . of c o n tro l
Nawieziono nawozami organicznymi i mineralnymi Addition o f . organie and mineral f e r t i l i z e r s Seria doświadczalna - s e r ie s na 2 m iesiące przed siedem 2 months before sowing na 1 m iesiąc przed siewem 1 month before sowing równocześnie z siewem at the same time as sowing ziarno grain słoma straw ziarno grain słoma straw ziarno grain słoma straw 1 Gleba p ia szc zy sta + 5% łubinu - kontrola I - Sandy s o i l + 5% lupine - con trol I 100 100 100 100 100 100 2 Gleba p ia szc zy sta + % łubinu + 10% bentonitu - Sandy s o i l + 5% lupine + 10%
bentonite 98 106 134 57 154 73
3 Gleba p ia szczy sta + 5% obornika - kontrola II - Sandy s o i l + 5% farmyard manure
- control II 100 100 100 100 100 100
4 Gleba p ia szc zy sta + 3% obornika + 10% bentonitu - Sandy s o i l + 5% farmyard
manure + 10% bentonite 81 87 100 100 94 87 W p ły w min era łów il a st y ch na g le b y le k k ie
126 J. K obus, A . S trzelco w a
W tabeli 6 podano ilość azotu po
branego w ciągu 2 la t przez części
nadziemne rzepaku i jęczmienia.
Z danych tych w ynika, że najwięcej
azotu w ykorzystały rośliny doświad
czalne z dodanego do gleby łubinu.
W sumie pobrały one 13— 20% ogól
nej ilości N, dodanego do gleby na
początku doświadczenia, przy czym
13— 15% pobrały rośliny w serii bez
bentonitu, a 15—20% w serii z do
datkiem bentonitu. Azot znajdujący
się w oborniku był m ineralizow any
w stopniu słabym, rośliny w ykorzy
styw ały tylko 7,5 do 11% jego
zawartości. Nawożenie gleby oborni
kiem równocześnie z bentonitem ob
niżyło w naszych doświadczeniach
pobieranie azotu przez rośliny.
Na ogół najw ięcej azotu pobrały
rośliny doświadczalne (rzepak i jęcz
mień) z gleby nawiezionej w 1963 r.
bezpośrednio przed siewem rzepaku.
W celu pełniejszego przedstaw ie
nia gospodarki azotowej w naszym
doświadczeniu
należałoby
jeszcze
określić
bilans
azotu
pobranego
przez całe rośliny i pozostałego w
glebie.
OGÓLNE W Y N IK I I W N IO SK I
Na podstawie dw uletnich do
świadczeń można w ysnuć następu
jące wnioski:
1.
Oba nawozy organiczne doda
ne do gleby m iały silny w pływ na
podniesienie aktywności biologicznej
gleby. W glebie nawiezionej łubinem
lub obornikiem wzrosła szybko ogól
na zawartość m ikroflory, a w szcze
gólności grupy amonifikatorów.
Do-G le ba p ia s z c z y s ta k o n tr o la - Sa nd y so il al o n o - c o n tr o l G le b a p ia sz c z y st a + 5% łu b in u - Sa nd y so il + 5% lu p in e g le b a ^ ia e z e z y e ta ♦ 5% łu bi nu ♦ 10 % b e n to n it u - S an dy e o il + 5% lu p in e + 10 % G le b a p ia s z c z y st a + 5% o bo rn ik a - Sa nd y so il + 5 U farmyard m a n u re G le ba p ia s z c z y st a ♦ cj% o b or ni ka ♦ 10 % b e n to n it u - Sa nd y a o il ♦ % farm ya rd m ^ u re ♦ 10 % b e n to n it e Il o é d azotu pobran eg o » su m ie prz ez c z ę śc i n ad zi em ne rz epaku i ję c z m ie n ia - Qu an ti ty of n it ro g e n up ta k e by to p s of to g e th e r ra p e an d b a rl e y
W p ły w m in e r a łó w ila sty c h na g le b y le k k ie 127
datek bentonitu zwiększał jeszcze bardziej liczebność badanych grup
drobnoustrojów (rys. 1, 2, 3 i 5).
2
. Szybki przyrost drobnoustrojów w glebie lekkiej pod wpływem
dodatku do niej substancji organicznej i energiczna ich działalność spra
wiły, że dodawane produkty organiczne ulegały szybkiej m ineralizacji
(rys. 4 i
6).
3. Doświadczenia wazonowe z rzepakiem i jęczmieniem wykazały, że
nawiezienie gleby m inerałam i ilastym i było szczególnie ważne w p rzy
padku stosowania na tych glebach nawozów zielonych (tab. 1, 2 i 3).
4. Plon ziarna jęczmienia powiększył się w serii nawiezionej łubinem
równocześnie z bentonitem o ok. 50% w porów naniu do serii nawiezionej
tylko samym łubinem, a w serii z samym obornikiem lub obornikiem
i bentonitem nie stwierdzono istotnych różnic (tab. 3 i 4).
5. Dodatek bentonitu równocześnie z łubinem zwiększył bardzo w y
datnie zawartość azotu w plonie ziarna jęczmienia (tab. 5 i 5a). Nie
stwierdzono tego w pływ u w przypadku nawiezienia gleby obornikiem
i bentonitem .
6
. Najwięcej azotu w ykorzystały rośliny doświadczalne (w sumie
rzepak i jęczmień) z nawozów organicznych dodanych do gleby bezpo
średnio przed siewem roślin (tab.
6).
7. D odatek bentonitu m iał duży w pływ na w zrost i rozwój roślin,
szczególnie w serii nawiezionej łubinem. W serii z samym tylko łubinem
rośliny rzepaku i jęczmienia pobrały ok. 13% azotu ogólnego, dodanego
im w tym nawozie, gdy tym czasem w serii z dodatkiem łubinu i bento
nitu — ok. 20%. Z obornika pobrały tylko 7,5 do 10% zawartego
w nim azotu.
8
. Sądzimy, że można podnieść bardzo w ydatnie żyzność gleb lekkich
nawożąc je nawozami zielonymi równocześnie z bentonitem lub innym i
m inerałam i ilastym i, które mogą zwiększyć zdolność sorpcyjną tych gleb.
W praktyce rolniczej jako źródło m inerałów ilastych można wyko
rzystać bogate złoża' bentonitu znajdujące się w naszym kraju .
*
Serdecznie dziękujem y P ani Prof. D r Jadw idze Ziemięckiej za kie
row anie całością tej pracy oraz Wydziałowi V N auk Rolniczych i Leś
nych PAN za ułatw ienie nam badań dzięki przyznanym dotacjom.
L IT E R A T U R A
[1] A l e k s a n d r o w a L. N.: On th e co m p o sitio n o f h u m u s su b sta n ces an th e n a tu re o f o r g a n ic-m in er a l co llo id s in soil. T rans. 7 -th In tern . Congr. S o il Sei., M adison, W ise., 2, 1960, s. 74— 80.
128 J. K obus, A . S trzelco w a
[2] A l l i s o n E. F., S h e r m a n S. M., P i n с к L.: M a in ten a n ce o f so il o rga n ic m atter. I. In organ ic so il co llo id s as a fa cto r in reten tio n of carbon during fo rm a tio n o f hu m u s. S o il S ei., 6 8, 1949, s. 463— 478.
[3] B o w e r E. A. , G o e r t z e n J. O.: S u rfa ce area o f so ils and cla y s b y an eq u ilib riu m e th y le n e g ly c o l m eth od . S o il Sei., 87, 1959, s. 289— 292.
[4] B r o w n J. M. , B a r t h o l o m e w W. V.: S orp tion of g a seo u s am m on ia by c la y m in era ls as in flu e n c e d by sorbed aq u eou s vap or and e x c h a n g e a b le cation s.
S o il Sei. Soc. A m er. P roc., 28, 1963, s. — 160— 164.
[5] C a r t e r D. L., H e i l m a n M. D. , G o n z a l e s D. L.: E th y len e g ly c o l m o n o e th y l eth er fo r d eterm in in g su rfa ce area of silic a te m in erals. S o il Sei., 100, 1965, s. 256— 360.
[6] C h u d i a k o w N . N.: Z entr. f. B acterol. 6 8, 1926, s. 345— 358.
[7] D u r a n d G.: E ffe c t of clay m in era ls on th e d eco m p o sitio n of som e n u cleic d eriv a tiv es. A nn. Ins. P a steu r, 107, 1964, s. 136— 147.
[8] D u r a n d G.: C hanges in u rea se a c tiv ity in th e p resen ce o f b en ton ite. C.R. A cad. Sei., P a ris 1964, 259, s. 3397— 3400.
[9] D y a l R. S., H e n d r i c k s S. B.: T otal su rfa ce o f cla y s in p olar liq u id s as a ch ara cteristic in d ex . S o il Sei., 1950, 69, s. 421— 432.
[10] E s t e r m a n E. F., P e t e r s o n G. H. , Me L a r e n A. D.: D ig estio n of cla y -p r o te in and s ilic a -p r o te in co m p le x e s by en zy m es and b acteria. S o il Sei. Soc. A m er. Proc., 23, 1959, s. 31— 36.
[11] G r e e n l a n d D. J.: T h e ad sorp tion of su gars b y m o n tm o rillo n ite. II. C h e m ica l stu d ies. J. of S o il Sei., 7, 1956, s. 329— 334.
[12] K o b o K., F u i j s a w a: S tu d ies on c la y -h u m u s co m p lex . III. A d sorp tion o f h u m ic acid b y clay. J. of th e Sei. o f S o il and M anure. Japan, 34, 1963, s. 13— 17.
[13] K o b u s J., P a c e w i c z o w a T.: W p ły w różnego rod zaju n a w o ż e n ia na czyn n ość b io lo g iczn ą gleb. I. Z eszy ty P robl. P o stę p ó w N au k R oln., 40a, 1963, s.. 255— 294.
[14] K o b u s J., P a c e w i c z o w a T.: W p ły w m in era łó w ila sty c h na a k ty w n o ść b io lo g iczn ą gleb le k k ic h II. R oczn. G lebozn., z. 1, t. X V I, s. 53.
[15] K o t e r M., M a z u r T. i C h o d o ń J.: Sorpcja a m in o k w a só w w glebach. R oczn. N a u k R oln., 1964, 8 8A, s. 763— 771.
[16] Mc L a r e n A. D., P e t e r s o n G. H., В a r s h a r d I.: T h e ad sorp tion and r ea k tio n s of en zy m es and p ro tein s on cla y m in era ls. IV. K a o lin ite and m o n t m o rillo n ite. S o il Sei. Soc. A m er. Proc., 22, 1958, s. 239— 244.
[17] P i n c k L. A. , A l l i s o n F. E.: R esista n ce of a p rotein m o n tm o rillo n ite c o m p lex to d eco m p o sitio n by so il m icroorgan ism s. S in ce, 114, 1951, s. 130— 131. [18] R i c h C. J., L u t z J. A.: M in era lo g ica l ch a n g es a sso cia ted w ith am m on iu m
and p o ta ssiu m fix a tio n in so il cla y . S o il Sei. Soc. A m er. P roc., 29, 1965, s. 167— 170.
[19] S m i t h C. R.: B a se e x c h a n g e rea ctio n s o f b en to n ite and sa lts o f organic bases. J. A m er. Soc., 56, 1934, s. 1561— 1563.
W p ły w m in e r a łó w ila sty c h na g le b y le k k ie 129 [20] S k u j i n s J. J., E s t e r m a n E. F., Mc L a r e n A . D.: P r o te o litic a c tiv ity o f B a cillu s s u b t ïl is in c la y -p r o te in p a ste sy ste m an alogou s to soil. C anadian J. of M icrobial, 5, 1959, s. 631— 639.
[21] W e l c h L. F., S c o t t A. D.: N itr ific a tio n of fix e d am m on iu m in cla y m in era ls as a ffe c te d by added p o ta ssiu m . S o il S ei., 90, 1960, s. 79— 85. [2 2] Z i e m i ę c k a J., K o b u s J.: In flu en ce of d iffe r e n t com pounds on th e m ic -
rooob ial a c tiv itie s in sa n d y soils. T rans, of 7 -th In tern . C ongress of S o il Sei., M adison, U S A 1960, 2, s. 679— 684. Я. КОБУС, А. СТЖЕЛЫЦОВА ВЛИЯНИЕ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ ЛЕГКИХ ПОЧВ. ЧАСТЬ III. Отделение Микробиологии Института Агротехники, Удобрения и Почвоведения, Пулавы
Ре з юме
В предыдущих работах мы показали, что прибавка глинистых минералов к легкой песчаной почве предотвращает в большой степени улетучивание соединений азота из органических удобрений. ( З а м е н ц к а и К о б у с [22], К о б у с и П а- ц е в и ч [14]). В нашей работе мы поставили за задачу проверить влияние, которое могли оказать глинистые минералы на оставшийся в почве азот, освобождаемый микробами в процессе разложения органического вещества. Одновременно проверили в какой степени этот азот может быть использован растениями. В опытах применяли малоурожайную кислую песчаную почву, нейтрализованную С аС 03. К этой почве прибавляли 5% измельченного порошкообразного люпина или навоза одновременно с 10% бентонита или же без бентонита. После набивки сосудов (6 кг на сосуд) и приведения этой смеси к 60% полной влагоёмкости посеян был рапс. После уборки рапса сосуды перезимовали и в 1964 г. посеян в них был ячмень. В почве часто проводили анализы по содержанию аммиака и нитратов (рис. 4 и 6). В ней обозначали также общую численность микробов, аммонификаторов и нитри- фикаторов (рис. 1, 2, 3 и 5). В течении этого двухлетнего вегетационного опыта провели уборку урожая рапса (1963) из серии сосудов, в которые вносились органические удобрения на 2 месяца перед посевом, на 1 месяц или непосредственно перед посевом, а также уборку урожая ячменя в 1964 году. В урожае определяли количество сухого веще ства и содержание общего азота (таб. 1 и 3). 1. Прибавка бентонита к песчаной почве удобренной люпином либо навозом увеличивала в ней общее количество микробов и процессы амонификации и нитри фикации (рис. 1, 3, 5). 2. Самый лучший урожай рапса получен в опытной серии, в которой прибавляли к почве органические удобрения на 1 месяц до посева этого растения. В нем также содержалось больше азота, нежели у растений посеянных непосредственно перед внесением удобрений либо 2 месяца спустя (рис. 1 и 2). 9 — R o c z n i k i g l e b o z n a w c z e t. X V I I I130 J. K obus, A . S trzelco w a 3. Бентонит оказал положительное влияние также на урожай зерна ячменя. Получили на 50% больше зерна в серии с одновременным внесением люпина и бен тонита по сравнении с серией люпина (рис. 3, 4, 5 и 5а). 4. Прибавка бентонита имела большое влияние на рост и развитие растений, осо бенно при внесении зеленого удобрения. В серии с самым только люпином рапс и ячмен (рис. 6) усвоили в сумме всего лишь около 13% общего азота из внесен ного им этого удобрения тогда как в серии с люпином и бентонитом около 20%. В серии с навозом подобное влияние бентонита не обнаружено. 5. Предполагаем, что плодородие легких почв можно значительно повысить путем одновременного внесения зеленых удобрений с глинистыми минералами, которые могут увеличить поглотительную способность этих почв и удержать в них ценные питательные вещества для растений. В сельскохозяйственной практике как в каче стве источников глинистых минералов можно использовать богатые отложения бен тонита, находящиеся в нашей стране. J . K O B U S , A . S T R Z E L C O W A EFFEC T OF C LA Y M IN E R A L S ON THE B IO L O G IC A L A C T IV IT Y A N D FE R T IL IT Y OF S A N D Y SO ILS PA R T III D e p a r t m e n t o f M i c r o b i o l o g y , I n s t i t u t e o f S o il S c i e n c e a n d P l a n t C u l t i v a t i o n , P u ł a w y
S u m m a r y
In our earlier rep orts w e h a v e sh o w n , h o w fa r th e ad d itio n of clay m in era ls fa v o u r s th e m a in ten a n ce of n itro g en in lig h t sa n d y s o il trea ted w ith organ ic com p ou n d s ( Z i e m i ę c k a and K o b u s [22], K o b u s and P a c e w i c z o w a [14]). In th e p resen t w ork w e e x te n d e d our in v e stig a tio n s in th a t resp ect, stu d y in g not o n ly th e p ro cesses o f organ ic m a tter d eco m p o sitio n and e sp e c ia lly of its n itro g en m in era liza tio n , b u t a lso th e p la n t’s d e v e lo p m e n t in sa n d y so il fe r tiliz e d w ith or ga n ic m a tter to g eth er w ith b en to n ite, so as to b e a b le to é v a lu a n te th e v a lu e of b e n to n ite fo r th e so ils fe r tility .
A poor sa n d y so il w a s ch osen b y us, n eu tra lized w ith СаСОз and m ix e d w ith 5 p.c. of eith er ground lu p in e or fa rm y a rd m an u re. T h ese fe r tiliz e r s w e r e ap p lied eith er alon e or to g eth er w ith a 1 0 p.c. a d d ition o f ground b en to n ite (see d escrip tio n o f ex p . se ries in tab. I). T h ese so il m ix tu r e s w e r e fr e q u e n tly a n a ly sed in r esp ect to th eir am m on ia and n itra te co n ten t (Fig. 4 and 6), and th e ir m icro b ia l a n a ly se s com p rised th e to ta l cou n ts o f m icroorgan ism s as w e ll as th e cou n ts o f a m m o n ifiers and n itr ifie r s (Figs 1, 2, 3, 5).
For th e ev a lu a tio n of th e so ils fe r tility p o t ex p e r im e n ts w e r e carried out du rin g 2 co n se c u tiv e y ea rs w ith rape and b arley. In 1963 th e rape w a s so w n in p o t series co n ta in in g th e ab o v e cited 4 d iffe r e n t so il m ix tu res, w h ic h w e r e prep ared 1 or 2 m o n th s b efo reh a n d or d irectly b efo re so w in g (Tab. 1 and 3).
In th e n e x t y ea r th e sa m e p ots w ith so ils w ere u sed for ex p e r im e n ts w ith barley. The y ie ld s o f b oth th e se p la n ts and th eir n itro g en co n ten t are sh o w n in tab. 2, 5, 5a and 6.
W p ły w m in e r a łó w ila sty c h na g le b y le k k ie 131 M ain resu lts and con clu sion s:
1. A n ad d itio n of b en to n ite w a s fa v o u r a b le fo r th e p ro cesses of a m m o n ifica tio n and n itr ific a tio n in sa n d y so il trea ted w ith lu p in e m e a l (F igs 1, 2, 3 and 5).
2. B en to n ite w a s a lso v e r y fa v o u ra b le for th e crops in p ot ex p e r im e n ts, th e
y ie ld s o f grain o f b a rley b ein g e.g. ab ou t 50 p.c. h ig h er in series fe r tiliz e d w ith lu p in e m e a l to g e th e r w ith b e n to n ite th a n in series w h ic h r e c e iv e d lu p in e a lo n e (Tabs. 3, 4, 5, 5a).
3. R ape g a v e th e b est y ie ld s, w h e n so w n 1 m on th a fter fe r tiliz e r trea tm en t. It co n ta in ed also m ore n itro g en th a n th e p la n ts so w n d irectly or 2 m o n th s a fte r so il d ressin g (Tab. 1 and 2).
4. T he a d d ition o f b en to n ite fa v o u red p la n t d e v e lo p m e n t e sp e c ia lly in s o il fe r tiliz e d w ith green m an u re. In th e series w ith lu p in e a lo n e th e crops o f rape and b a r le y (see Tab. 6) a ssim ila te d jo in tly 13 p.c. of th e to ta l n itro g en c o n ta in e d in th e fe r tiliz e r w h ile in se r ie s trea ted w ith lu p in e and b en to n ite as, m u ch as 20 p. c. of th e lu p in e n itro g en cou ld be ta k e n up b y th e s e crops. B u t no su ch e ffe c t o f b en to n ite w a s n oted in se r ie s w ith fa rm y a rd m an u re.
5. O ur g en era l co n clu cio n is th a t sa n d y so ils can b e e ffic ie n tly fe r tiliz e d w it h g reen m a n u res if th e y r e c e iv e a t th e sam e tim e ap p roriate a m ou n ts of b e n to n ite or o f o th e r c la y m in era ls, w h ic h m a y ra ise th eir sorp tion capacity.
A s b ig d ep o sits or b en to n ite are p resen t in our cou n try, th is m in era l co m p ou n d m a y serv e for la rg er fie ld ex p e r im e n ts in th a t resp ect.