HELENA SZTUDER, STANISŁAW STRĄCZYŃSKI
W P Ł Y W T EC H N IK APLIKACJI N A W O Z Ó W
N A ZAW ARTOŚĆ M IN E R A L N Y C H ZW IĄ ZK Ó W A Z O T U
W GLEBIE
EFFECT OF FERTILIZER APPLICATION TECHNIQUES
ON MINERAL NITROGEN CONTENT IN SOIL
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - PIB w Puławach Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocławiu
A b str a c t: T he o b jectiv e o f the study w as com parison and estim ation o f the co n ten t o f m ineral
n itro g en in soil u n d e r the co n d itio n s o f p re-so w in g and to p -d ressin g fertilizatio n . T he study w as conducted on the basis o f a strict field experim ent w ith m aize cu ltiv atio n for seeds. T he techniques o f m ineral fertilizer application caused notable v ariation in the co n ten t o f m ineral nitrogen in soil. T he low est content w as observed in the variant including fertilization w ith the w ater solution o f urea, w hile the application o f the solid form o f N -fertilizers caused a significan tly higher content in the soil. T he surface horizon o f the soil (0 -3 0 cm ) w as characterized by c onsiderably h ig h er co n ten t o f m ineral nitrogen in relation to the deeper layers (3 0 -6 0 cm and 6 0 -9 0 cm). T he do m in an t form o f m ineral nitrogen in the soil w as nitrate nitrogen.
Słow a k lu c z o w e: naw ozy, azot m ineralny, gleba, kukurydza. K ey w o rd s: fertilizers, m ineral nitrogen, soil, maize.
WSTĘP
Azot w glebach występuje głównie w związkach organicznych, a tylko niewielką jego część dostępną dla roślin stanowią formy mineralne. Azot jest jednym z podstawowych składników pokarmowych roślin i jednocześnie najbardziej ruchliwym makroelementem. O jego przyswajalności dla roślin decydują w znacznym stopniu warunki klimatyczne i glebowe. W okresie wegetacji występuje duża dynamika przemian związków azotu, co może być wykorzystane zarówno w doradztwie nawozowym jako wskaźnik potrzeb nawozowych roślin, jak i do kontroli stanu środowiska przyrodniczego [Fotyma 1996; Fotyma i in. 2002b].
Nawożenie azotem w rolnictwie zrównoważonym powinno uwzględniać nie tylko cele produkcyjne i ekonomiczne, ale także i ekologiczne. Zwraca się w nim dużą uwagę na opracowanie bezpiecznych dla środowiska technik aplikacji nawozów. Od kilku lat coraz powszechniej wykorzystuje się nawozy w postaci płynnej. Stosowanie azotu w formie płynnej w znacznym stopniu zwiększa jego pobieranie i wykorzystanie przez rośfiny [Sztuder, Świerczewska 2006], a tym samym ogranicza przemieszczanie się go poza układ gleba-roślina.
Celem badań było porównanie i ocena zawartości azotu mineralnego w glebie w warunkach przedsiewnego i pogłównego stosowania nawozów.
MATERIAŁY I METODYKA
Badania prowadzono w ścisłym doświadczeniu polowym zlokalizowanym na glebach kompleksu żytniego bardzo dobrego i żytniego dobrego w SD IUNG w Jelczu-Laskowicach w latach 1999-2002. Były to gleby płowe (Haplic Luvisols - WRB) o składzie granulo- metrycznym piasku gliniastego lekkiego i mocnego na glinie lekkiej i średniej. Charak teryzowały się one odczynem kwaśnym i lekko kwaśnym (pH w KC1 - 5,0-6,0 ), średnią zawartością fosforu (40-70 mg P • kg-1) i magnezu (50-70 mg Mg • kg-1) oraz średnią i w ysoką zawartością potasu (120-200 mg К • kg-1). Doświadczenia przeprowadzono metodą losowanych bloków, jako dwuczynnikowe z obiektem kontrolnym, w czterech powtórzeniach. Rośliną doświadczalną była kukurydza (odmiana Anju 235) uprawiana na ziarno. Schemat doświadczenia obejmował techniki stosowania nawozów przedsiewnych typu NPKMg (nawozy proste i wieloskładnikowe w formie stałej, nawozy wieloskładnikowe w formie zawiesiny) i pogłównych azotowych (azot w formie stałej - saletra amonowa, azot w formie płynnej : roztwór saletrzano-mocznikowy - RSM, wodny roztwór mocznika); kontrola - bez nawożenia. Dawki składników pokarmowych były zbilansowane (suma NPK wynosiła 300 kg • ha-1, w tym azotu 100, z czego 30 kg • ha-1 przedsiewnie).
Próbki gleb do analiz chemicznych pobierano do głębokości 90 cm z podziałem na warstwy co 30 cm, jesienią po zbiorze roślin. Zawartość azotanów (N-NO ) i amonu (N-NH ) oznaczono w świeżym materiale glebowym, zgodnie z PN-R-04028, a wyniki wyrażono w kg N • ha“1 (Nmj = N-NO^ + N-NH4). Wyniki badań przedstawiono jako średnie dla obiektów zawartości azotu mineralnego w glebie z 3 lat badań.
WYNIKI I DYSKUSJA
Zależnie od sposobu aplikacji nawozów mineralnych różniła się zawartość azotu mineralnego w glebie (N -N 03, N-NH4 - rys. 1, 3 ,4 i 5). Najwyższą zawartość mineralnych związków azotu (134 kg N . • ha“1) stwierdzono w warstwie 0-90 cm gleby na obiekcie,
RYSUNEK 1. Zaw artość [kg • ha-1] N mjn w glebie (warstwa 0 -9 0 cm); I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - nawozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik
FIGURE 1. Content [kg • h a '1] o f N mjn in soil (layer 0 -90 cm); I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
80 i
RYSUNEK 2. Udział [%] N -N 0 3 w N mjn ; I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy w ielo składnikowe, IV - naw ozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik
FIGURE 2. Content [%] o f N -N 0 3 in N mjn ; I - control, II - single fertilizers, III - com pound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
gdzie nawozy stosowano w formie stałej: przedsiewnie w nawozach prostych, pogłównie w formie saletry amonowej. Zawartość azotu w glebie w wariancie, gdzie azot stosowano w formie płynnej (przedsiewnie - zawiesina, pogłównie: RSM, roztwór mocznika), była wyraźnie niższa (110 i 91 kg N mjn- ha-1), przy czym mniejszą zawartość N mjn w glebie po zbiorze kukurydzy stwierdzono po zastosowaniu mocznika. Różnice te można tłumaczyć lepszym wykorzystaniem azotu przez rośliny w okresie wegetacji na obiektach, gdzie nawozy azotowe zarówno przedsiewnie, jak i pogłównie stosowano w formie płynnej, co potwierdzają wyniki badań uzyskane przez Sztuder [ 1996] i w badaniach IUNG [Raport końcowy 2002].
Z przeprowadzonych badań wynika, że przedsiewnie stosowane nawozy typu NPKMg (proste, wieloskładnikowe, zawiesinowe), niezależnie od formy nawozu stosowanego pogłównie, różnicowały także zawartość azotu mineralnego w glebie. I tak, na obiekcie z prostymi nawozami N+P+K+Mg zawartość azotu mineralnego była najwyższa i wynosiła średnio z 3 lat - 123, na obiekcie ze stałymi nawozami wieloskładnikowymi - 112, a na naw ozach zaw iesinow ych była najniższa - 104 kg N mj • ha“1. W yniki te rów nież korespondują z wynikami cytowanych wyżej badań autorów ^aw artość azotu mineralnego na obiekcie kontrolnym w tym czasie była niższa i wynosiła 79 kg N . • ha-1 (rys. 1).
RYSUNEK 3. W pływ nawożenia pogłównego na zawartość [kg • h a '1] N w glebie; к - kontrola, a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik
FIGURE 3. The influence o f top-dressing fertilizers on N content [kg • ha"1] in soil ; к -- control, a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
RYSUNEK 4. W pływ nawożenia przedsiewnego na zawartość [kg • ha"1] N w glebie; к - kontrola, a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik
FIGURE 4. The influence o f presowing fertilizers on N content [kg • ha-1] in soil; к - control, a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
Zawartość azotu mineralnego w glebie zależała również od formy stosowanego pogłów nie naw ożenia azotow ego, niezależnie od rodzaju stosow anego naw ożenia przedsiewnego i na obiektach, gdzie stosowano opryski roztworem mocznika, była około 20% niższa niż w glebie obiektów, na których stosowano saletrę am onową (rys. 3).
Średnia zawartość azotu mineralnego w glebie uzyskana w omawianych badaniach, niezależnie od wariantów nawozowych, wynosiła 113 kg N mjn* ha-1 i mieściła się w zakresie zawartości azotu stwierdzonej w krajowych badaniach monitoringowych prowa dzonych przez IUNG [Fotyma i in. 2002а]. Wielkość ta była znacznie niższa od zawartości przeciętnych uznanych za „bezpieczne” ze względu na środowisko podawanych przez Mullera [1990] dla warunków niemieckich.
Zawartość azotu mineralnego w glebie w okresie jesieni wykazywała także zmienność w badanych warstwach gleby - wyższa zawartość Nmjn z reguły występowała w powierzchniowej warstwie (0-30 cm) i malała wraz z głębokością, co potwierdza wyniki badań innych autorów [Fotyma i in. 1998]. Zawartość azotu mineralnego w analizowanych poziomach wynosiła średnio: 42,4 (0-30 cm), 39,0 (30-60 cm) i 31,6 kg N . - ha"1 (60-90 cm) - (rys. 3, 4).
RYSUNEK 5. Zawartość N-N H 4 [kg • ha"1] w glebie; I - kontrola, II - nawozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - nawozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik
FIGURE 5. Content N-N H 4 [kg • ha-1] in soil; I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
RYSUNEK 6. Zawartość N -N 0 3 [kg • ha_,]w glebie; I - kontrola, II - naw ozy pojedyncze, III - nawozy wieloskładnikowe, IV - naw ozy płynne; a - saletra amonowa, b - RSM, с - mocznik
FIGURE 6. Content N -N 0 3 [kg • ha-1] in soil; I - control, II - single fertilizers, III - compound fertilizers, IV - fluid fertilizers; a - amonium nitrate, b - UAN, с - urea
Zawartość poszczególnych form azotu m ineralnego (N-NH4 i N -N O ?) wykazała rozkład podobny do rozkładu ogólnej zawartości azotu mineralnego. Średnia zawartość N -N 0 3 wynosiła 69,7 kg N -N 0 3* ha-1 (rys. 6) i odpowiadała średniej klasie zawartości tej formy azotu w okresie jesieni wg Serwisu Agrotechnicznego IUNG. Natomiast forma nawozu stosowanego pogłównie różnicowała zawartość N -N 0 3 w glebie w ten sposób, że na obiektach z saletrą am onową i roztworem saletrzano-mocznikowym zawartość azotu odpowiadała średniej klasie zawartości (75,0), a na obiektach z mocznikiem - niskiej klasie zawartości (59,0 kg N -N 0 3- ha-1). Relacje te są ważne z uwagi na ocenę skutków środowiskowych nawożenia, gdyż zakres zawartości N -N 0 3 w glebie w klasie zawartości średniej może być uznany za bezpieczny ze względu na możliwe skażenie wód glebowo- gruntowych nadmiarem azotanów [Serwis Agrotechniczny IUNG].
Udział formy N-NO w zawartości azotu mineralnego w glebie był wyższy niż formy N-NH4 i wahał się w zależności od zastosowanej techniki aplikacji nawozów - od 52 do 67% (rys. 2). Opisane wyżej relacje pomiędzy udziałem poszczególnych form azotu są zgodne z badaniami innych autorów [Fotyma i in. 1998, 2002a], którzy stwierdzili, że w glebach Polski udział jonu azotanowego w azocie mineralnym jest stosunkowo duży i może wynosić nawet 75%.
WNIOSKI
1. Techniki aplikacji nawozów mineralnych w uprawie kukurydzy wyraźnie różnicowały zawartość azotu mineralnego w glebie; najniższą zawartość azotu stwierdzono w gle bie wariantu z nawozami płynnymi, a wyraźnie wyższe w glebie obiektów, gdzie stosowano nawozy azotowe w formie stałej.
2. Powierzchniowa warstwa gleby (0-30 cm) charakteryzowała się w yższą zawartością mineralnych związków azotu niż warstwy głębsze.
3. Zawartość azotu azotanowego stanowiła od 52 do 67% zawartości azotu mineralnego. 4. W warunkach prowadzonych doświadczeń zastosowane dawki i techniki aplikacji na wozów okazały się bezpieczne z punktu widzenia kryteriów ochrony środowiska glebo wego, a stosowanie nawozów w formie płynnej (przedsiewnie w formie zawiesiny typu NPK + pogłównie w formie wodnego roztworu mocznika) było najkorzystniejsze.
LITERATURA
FOTYMA E. 1996: Zastosowanie metody N . do oceny środowiskowych skutków nawożenia. Zesz.
P ro b l Nauk Roi. 440: 89-100.
FOTYMA E., BOG USZEW SKA M., PIETRUCH CZ. 1998: Zawartość azotu mineralnego w glebach Polski jako w skaźnik stanu środowiska rolniczego. Mat. Konf. Nauk. “Dobre praktyki w produkcji rolniczej” . IUNG Puławy, К (15/1), I: 61-70.
FOTYMA E., FOTYM A M., PIETRUCH CZ. 2002a: Produkcyjne i środowiskowe skutki nawożenia.
Pam. Pul. 130: 179-202.
FOTYMA E., FOTYM A M., PIETRUCH CZ., BERGE H. 2002b: Źródła azotu mineralnego i efektyw ność ich wykorzystania w rolnictwie polskim. Nawozy i Nawożenie 1 (10): 30-49.
MULLER S., GÖRLITZ H. 1990: Wykorzystanie metody Nmin w NRD. Fragm enta Agronomica 1: 23-35.
PN-R-04028. Polska Norma. A naliza chemiczno-rolnicza gleby. M etoda pobierania próbek i oznaczanie zawartości jonów azotanowych i amonowych w glebach mineralnych. PKN 1997.
RAPORT KOŃCOWY. 2002. Ocena różnych systemów uprawy roli i technik naw ożenia w zmianowa- niu. IUNG, Puławy.
SERWIS AGROTECHN ICZN Y IUNG-PIB. www.iung.pulawy.pl
SZTUDER H. 1996: Wyniki oceny nowych nawozów zaw iesinowych typu N PK w badaniach rolni czych. Chemia dla rolnictwa. Wyd. Politechniki Wroc. 45: 289-295.
SZTUDER H., ŚW IERCZEW SKA, M. 2006: Efficiency indicators and nutrient utilization in different methods o f fertilizers application in w inter rape cultivation. Chemistry fo r Agriculture 7: 355-359.
Dr Helena Sztuder IUNG -PIB w Puławach
Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocławiu uł. Orzechowa 61, 50-540 Wrocław
