LESŁAW ZIMNY*, ROMAN ŚNIADY*, BERNARD GAŁKA**
DYNAM IKA ZMIAN ZAWARTOŚCI FOSFORU
PRZYSWAJALNEGO W GLEBIE NAWOŻONEJ
RÓŻNYMI NAWOZAMI ORGANICZNYMI N A TLE
WZRASTAJĄCYCH DAWEK AZOTU MINERALNEGO
W UPRAWIE BURAKA CUKROWEGO
DYNAMICS OF AVAILABLE PHOSPHORUS CONTENT
IN SOIL FERTILIZED WITH DIFFERENT ORGANIC
FERTILIZERS IN THE BACKGROUND OF INCREASING
RATES OF NITROGEN IN CULTIVATION OF SUGAR BEET
*Katedra Ogólnej Uprawy Roli i Roślin oraz ** Instytut Gleboznawstwa i Ochrony Środowiska Rolniczego Akademii Rolniczej we Wrocławiu
A b str a c t: Soil w as fertilized with three different organic fertilizers: manure, verm icom post,
stubble crop. A ll plots o f experiment were fertilized with increasing rates o f mineral nitro gen: 0, 100, 140, 180 and 220 kg N/ha. It was found, that the content o f available pho sphorus in the soil layer 0 -3 0 cm decreased in the spring - summer period in the plots with ploughed dow n stubble crop. The sam e trend was observed in the summer - autumn period in the plots with vermicompost and without any organic fertilization. The concentra tion o f available phosphorus in soil layer 3 0 -6 0 cm increased in the spring - summer pe riod and decreased in the summer - autumn period in all plots with organic fertilization.
S łow a k lu czo w e: fosfor przyswajalny, naw ozy organiczne, azot, burak cukrowy. K e y w o r d s: available phosphorus, organic fertilizers, nitrogen, sugar beet.
WSTĘP
Zaopatrzenie buraka cukrowego w składniki pokarmowe, a zwłaszcza w azot, decyduje w znacznym stopniu o wysokości plonu korzeni i cukru. Zmniejszenie produkcji obornika w uprawie tego gatunku zmusza do poszukiwania alternatywnych źródeł łatwo dostępnej materii organicznej, np. słomy przedplonowej [Banaszak i in. 1998],
międzyplonów [Gutmański, Nowakowski 1992, Gutmański i in. 1998, Kopczyński 1994, Sowiński i in. 1995, Zimny i in. 2000] i wermikompostu [Jarecki, Makowski 1992, Kostecka i in. 1996a, Kostecka i in. 1996b, Mazur i in. 1996, Murawska i in. 1992, Rabikowska, Piszcz 1992, Sadowski, Nowak 1992, Zimny i in. 2001,2001а]. Właściwe połączenie nawożenia organicznego i mineralnego jest podstawowym czynnikiem plonotwórczym pozwalającym na utrzymanie, a nawet na zwiększenie zasobności gleby w materię organiczną i składniki pokarmowe [Honermeier i in. 2001, Malak 2000, Ostrowska, Kucińska 1998].
Zawartość dostępnych dla roślin form składników pokarmowych ulega w sezonie wegetacyjnym znacznym wahaniom [Elers, Hartmann 1988, Fotyma, Gosek 1986] uwarunkowanym głównie zmianą aktywności biologicznej gleby. Uruchomienie rezerw glebowych odgrywa bardzo dużą rolę. Większość prac z zakresu nawożenia buraka cukrowego dotyczy wpływu rodzajów składników pokarmowych na plon korzeni i liści oraz ich jakość. Podjęte badania dają odpowiedź na pytanie, ile przyswajalnego fosforu znajdowało się w glebie różnie nawożonej w ciągu okresu wegetacyjnego.
Celem doświadczenia było porównanie dynamiki zmian zawartości fosforu przys wajalnego w warstwie ornej nawożonej różnymi nawozami organicznymi na tle wzrastających dawek azotu mineralnego w okresie wegetacji buraka cukrowego.
OPIS DOŚWIADCZENIA
W ścisłym doświadczeniu polowym realizowanym w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Swojec we Wrocławiu w latach 1996-1999 porównywano dynamikę fosforu przyswajalnego w glebie nawożonej różnymi rodzajami nawozów organicznych (obornikiem bydlęcym w ilości 30 t • ha-1, wermikompostem w ilości 10 t • ha-1 wytworzonym z obornika bydlęcego przy współudziale dżdżownicy kompostowej -
Eisenia fetida i międzyplonem ścierniskowym uprawianym po przyoranej słomie
jęczmiennej z dodatkiem 50 kg/ha azotu zastosowanym po zbiorze przedplonu) na tle pięciu dawek azotu mineralnego - 0, 100, 140, 180 i 220 kg N/ha. Dawki azotu 140 i 180 kg/ha dzielono na dwie, a dawkę 220 kg/ha na trzy części. Nawozy organiczne przyorywano orkąprzedzimowądo głębokości 30 cm. W przeprowadzonym doświad czeniu, ze względu na duże wymagania pokarmowe buraka cukrowego, zastosowano dwukrotnie wyższą dawkę wermikompostu niż w doświadczeniach z innymi roślinami uprawnymi. Dawka wermikompostu nie była kalibrowana według obornika ani pod względem NPK, ani też pod względem masy organicznej. Przyjęto ją jako dawkę zalecaną do zastosowania w praktyce.
Po zbiorze przedplonu (jęczmień ozimy) całe pole zwapnowano wapnem nawozowym (24% CaO + 11% MgO) w ilości 4 t • ha-1. Nawożenie fosforowo-potasowe (26,2- 39,3 P i 66,4—91,3 K kg • ha-1), jednakowe dla wszystkich obiektów, stosowano jesienią zależnie od zasobności gleby. Doświadczenie założono metodą pasów prostopadłych
(split-block) w czterech powtórzeniach. Powierzchnia poletka wynosiła 40 m2.
Uprawiano burak cukrowy odmiany Tarnino przy obsadzie 80-85 tys. sztuk na 1 ha. Termin siewu buraków przypadał w okresie 6-28 kwietnia, a zbiór 15-25 października. Pielęgnowanie łanu polegało na powschodowym chemicznym zwalczaniu chwastów i szkodników 2 do 3 razy w sezonie wegetacyjnym.
TABELA 1. Ilość wprowadzonych do gleby składników pokarmowych w kg/ha (średnio 1996-1998) TABLE 1. Quantity incorporated to soil nutrients with organic fertilizer in kg/ha (means for 1996-1998) Nawóz organiczny Organic fertilizer Nog. N total P К Razem NPK NPK total
Obornik - Manure 30 t/ha 136,9 13,2 115,8 265,9
Międzyplon ścierniskowy + stoma jęczmienna Stubble crop + straw o f barley
101,1 27,6 145,3 274,0
Wermikompost - Vermicompost 10 t/ha 44,3 23,6 20,4 88,3
Największą masę makroskładników NPK (274,0 kg/ha) wprowadzono do gleby przyorując słomę z międzyplonem ścierniskowym (tab. 1). Zastosowanie 30 t • ha-1 obornika pozwoliło na wniesienie do gleby 265,9 kg/ha, a 10 t • ha-1 wermikompostu zaledwie 88,3 kg/ha podstawowych makroskładników. Z obornikiem wniesiono najwięcej azotu i magnezu ogólnego, a najmniej fosforu. Przyorana słoma z międzyplonem ścierniskowym wprowadziła najwięcej fosforu i potasu ogólnego.
Warunki pogodowe w okresie wegetacji buraka cukrowego były zróżnicowane (tab. 2). Pierwsze dwa lata doświadczenia charakteryzowały się sumami opadów wyższymi od średniej sumy z ostatnich 27 lat. W trzecim roku doświadczenia ilość opadów była niższa od przeciętnych panujących w regionie. Średnia roczna temperatura w pierwszym roku badań była zbliżona do wieloletniej, natomiast w kolejnych dwóch latach średnie były wyraźnie wyższe o 0,9-1,3 °C od średniej z wielolecia.
TABELA 2. Warunki pogodowe w okresie prowadzenia badań (Wrocław, Swojec) TABLE 2. Weather conditions during the observation period (Wroclaw, Swojec)
Rok - Years IV V VI VII VIII
1 1
IX X IV-X
Opady - Precipitations [mm] Suma - Sums
1997 40,7 64,2 60,8 249,7 78,1 22,5 48,5 564,5
1998 42,4 21,1 75,9 98,6 40,6 86,8 73,1 438,5
1999 46,5 28,2 60,1 147,3 31,0 40,7 24,2 378,0
1968-1996 38,1 53,4 75,2 75,5 74,4 48,8 38,7 404,1
Temperatura - Temperature [°C] Średnio - Mean
1997 6,3 14,3 17,5 18,3 19,4 14,1 7,5 13,9
1998 10,9 15,1 18,1 18,3 17,6 13,8 9,0 14,7
1999 10,1 14,4 16,6 20,2 18,3 16,8 9,3 15,1
Doświadczenie zlokalizowano na czarnej ziemi właściwej wytworzonej z piasku gliniastego mocnego na glinie średniej podścielonej gliną lekką. Glebę tę zaliczono do kompleksu pszennego dobrego, klasy bonitacyjnej Ilia. Przed rozpoczęciem doświad czenia, po zbiorze przedplonu, gleba ta w warstwie 0-30 cm w 1 kg zawierała form ogólnych: С - 11,1 g i N - 0,99 g, P - 0,41 g, К - 0,34 g, Ca - 0,51 g, Mg - 0,012 g i miała pHKC1 = 5,34, a w warstwie 30-60 cm: Corg - 7,1 g, N - 0,70 g, P - 0,25 g, К - 0,21 g, C a -0 ,6 9 g, M g -0 ,0 13 g i pHKq = 5,52b.
Zawartość fosforu ogólnego w glebie oznaczano metodą Rameau i Have, a przyswajalnego metodą Egnera-Riehma w warstwach 0-30 i 30-60 cm: wiosną przed siewem buraka cukrowego, w pełni wegetacji oraz w okresie jego zbioru.
WYNIKI I DYSKUSJA
W okresie wiosennym w warstwie 0-30 cm stwierdzono we wszystkich wariantach doświadczenia podobną zawartość fosforu przyswajalnego, wynoszącą około 15 mg/ 100 g gleby (rys. 1 i la). W warstwie 30-60 cm ilość tego pierwiastka była trzykrotnie niższa. Na poletkach bez nawożenia organicznego obserwowano w warstwie gleby 30-60 cm we wszystkich terminach 2-3-krotne zmniejszenie zawartości fosforu przyswajalnego w stosunku do warstwy 0-30 cm. Wzrastające dawki azotu zastosowane wiosną nie różnicowały w większym stopniu zawartości fosforu w obu warstwach, które były na podobnym poziomie. Podobne zależności we wszystkich badanych terminach stwierdzono w przypadku nawożenia wermikompostem. Wysoka koncentracja fosforu przyswajalnego w glebie tego obiektu w warstwie 0-30 cm była prawdopodobnie wynikiem łatwiejszego uwalniania się tego pierwiastka niż z innych nawozów. Filipek- Mazur i Gondek [2000] stwierdzili istotny wzrost zawartości tego składnika w glebie po zastosowaniu wermikompostu.
Porównując różne rodzaje nawożenia organicznego na tle wzrastających dawek azotu stwierdzono, że w okresie od wiosny do lata przyoranie obornika bez nawożenia azotowego wpłynęło na wzrost zawartości fosforu przyswajalnego w warstwie 0-30 i 30-60 cm. W okresie jesiennym obserwowano obniżenie się koncentracji tego składnika. Wzrastające dawki azotu od 100 do 220 kg/ha wpływały w warstwie ornej na zmniejszenie zawartości fosforu w glebie w okresie letnim i jesiennym. W warstwie podomej tendencja ta obserwowana była tylko jesienią.
Przyoranie międzyplonu ścierniskowego jesienią poprzedniego roku wpłynęło w okresie letnim w warstwie ornej na obniżenie zawartości form przyswajalnych fosforu, natomiast jesienią nastąpił ich wzrost. Mogło być to spowodowane dużą jego dostępnością i zwiększonym pobieraniem tego składnika w pełni wegetacji. W warstwie podomej w okresie letnim wraz ze wzrostem nawożenia azotowego obserwowano spadek zawartości fosforu, natomiast jesienią różnice te zacierały się.
Udział fosforu przyswajalnego w ogólnej ilości tego składnika w glebie kształtował się podobnie we wszystkich wariantach doświadczenia (rys. 2 i 2a). W okresie wiosennym na wszystkich wariantach doświadczenia procentowa zawartość fosforu przyswajalnego w ogólnym była podobna i wynosiła 31-37% w warstwie 0-30 cm , a 27-30% w warstwie 30-60 cm. Na obiekcie bez nawożenia organicznego w obu warstwach we wszystkich
RYSUNEK. 1. Zawartość fosforu przyswajalnego w mg • 100 g_1 gleby FIGURE. 1. Content o f available phosphorus in soil (mg • 100 g'1)
terminach procentowy udział fosforu przyswajalnego w ogólnym mieścił się w przedziale 26-41%; w okresie lato - jesień w warstwie ornej stwierdzono spadek wartości tego wskaźnika, a w warstwie podomej utrzymywał się na podobnym poziomie.
Po zastosowaniu wermikompostu udział fosforu przyswajalnego w ogólnej zawartości fosforu w wierzchniej warstwie kształtował się w granicach 27-37%. Natomiast w warstwie głębszej zmalał do 19-30%. Dawki azotu nie modyfikowały w sposób znaczący tych zależności. W badaniach Kalembasy [2000] oraz Kalembasy i in. [2001 ] w glebach wermikompostowanych wykazano jeszcze wyższą (około 50%) zawartość fosforu przyswajalnego w stosunku do fosforu całkowitego.
B rak n a w o ż e n ia - w ith o u t fertilization
RYSUNEK, la. Zawartość fosforu przyswajalnego w mg • 100 g"1 gleby FIGURE, la. Content o f available phosphorus in soil (mg • 100 g_1)
W przypadku stosowania obornika w warstwie 0-30 cm latem wraz ze wzrostem nawożenia azotowego udział form przyswajalnych zmniejszał się, natomiast w okresie jesiennym był zbliżony do okresu wiosennego. W warstwie 30-60 cm nastąpił w okresie letnim wzrost udziału tej formy fosforu i był on największy bez nawożenia azotowego. Jesienią udział ten był zbliżony do występującego w terminie wiosennym.
Przyoranie międzyplonu ścierniskowego spowodowało niewielki spadek udziału form przyswajalnych fosforu w warstwie 0-30 cm w okresie od wiosny do jesieni. Dotyczyło to wszystkich dawek azotu. W warstwie podomej nawożenie dawkami 180 i 220 kg N/ha wpływało na zmniejszenie udziału form przyswajalnych w ogólnej ilości fosforu w okresie letnim, natomiast jesieniąbył on niewiele większy niż na początku wegetacji buraka cukrowego.
Obornik - manure
В rak nawoź etia - without feitiliz atł on
WermikomtDOSt- vermicompost
RYSUNEK 2. Udział przyswajalnych form fosforu w stosunku do ogólnej jego zawartości FIGURE 2. Participation o f available forms o f phosphorus in relation to the total content in soil
Reasumując, spośród wszystkich wariantów doświadczenia, w których zastosowano nawożenie organiczne, największą zawartością fosforu przyswajalnego w warstwie ornej w całym okresie wegetacji charakteryzował się obiekt z wermikompostem, zwłaszcza z dawką azotu 180 kg/ha. Z kolei w warstwie podomej koncentracja tego pierwiastka była najmniejsza ze wszystkich obiektów. Tak duże zróżnicowanie zawartości fosforu dostępnego dla roślin w warstwie ornej i podomej spowodowane jest małą ruchliwością tego składnika w profilu glebowym oraz występowaniem około 50% fosforu glebowego w połączeniu z substancja organiczną, której w warstwie ornej jest znacznie więcej [Nowak, Sowiński 1995].
Obornik - manure
M i çdzyplon - stubble crop
RYSUNEK 2a. Udział przyswajalnych form fosforu w stosunku do ogólnej jego zawartości FIGURE 2a. Participation o f available forms o f phosphorus in relation to the total content in soil
WNIOSKI
1. Zróżnicowane nawożenie organiczne pod burak cukrowy w małym stopniu modyfiko wało zawartość fosforu przyswajalnego w warstwie ornej. W warstwie podomej na poletkach nawożonych wermikompostem stwierdzono mniejszą ilość fosforu przyswa jalnego i jego udział w fosforze ogólnym w stosunku do innych nawozów organicznych.
2. Wzrastające dawki azotu w warstwie ornej nie wpłynęły na zawartość tego pier wiastka w okresie wegetacji buraka cukrowego.
3. Nawożenie obornikiem bez nawożenia azotem mineralnym w warstwie 0-30 i 30- 60 cm sprzyjało zwiększeniu zawartości fosforu przyswajalnego i jego udziału w ogólnej ilości w pełni wegetacji buraka cukrowego.
LITERATURA
B A N A S Z A K H., G U TM AŃ SKI I., KO STKA-GOŚCINIAK D ., NOW AKOW SKI M., SZYM - CZAK-NOW AK J. 1998: W pływ udziału buraka cukrowego w płodozm ianie, stosowania sło m y i m iędzyplonu na plonow anie i zdrow otność roślin. A cta Acad. A gricult. Tech. O ls t.,
A gricult. 66: 2 3 9 -2 4 6 .
ELERS E., HARTM ANN H.D. 1988: M odelversuche zur Mineralisation von Gründüngungspflan zen. Landwirtsch. Forschung 41, 3-4: 2 4 6 -2 5 2 .
FILIPEK-M AZUR B., G O ND EK K. 2000: Badania nad wartością naw ozow ą wermikom postów. Cz. 3. W pływ naw ożenia wermikompostami na zmiany w łaściw ości chem icznych gleby. F olia
Univ. A gric. Stetin. 211, A griculture 84: 3 0 3 -3 1 0 .
FO TYM A M., GOSEK S. 1986: Elementy bilansu fosforu jako podstawa naw ożenia tym składni kiem. Rocz. G lebozn. 37, 1: 191-201.
G U TM A Ń SK I I., NOW AKOW SKI M. 1992: W pływ współdziałania poplonu ścierniskow ego z mineralnym naw ożeniem azotem na plony i jakość buraka cukrow ego. Mat. Konf. Nauk. „N aw ozy organiczne”. A R Szczecin z. 1: 2 2 3 -2 2 8 .
G U TM AŃ SK I I., SZYM CZAK-NO W AK J., KO STKA-GO ŚCINIAK D., NOW AKOW SKI M., B A N A SZ A K H. 1998: W pływ obornika, słom y i m iędzyplonów ścierniskow ych na plonow a nie buraka cukrow ego przy zróżnicowanej koncentracji jego uprawy w płodozm ianie. Rocz. AR
Poznań, Roi. 52. Cz. 1: 2 6 3 -2 7 1 .
HONERM EIER B., BEH LE-SCHALK L , ZIM NY L , ŚN IA D Y R., M A LA K D. 2001: Ertragsre aktionen von Zuckerrüben in der Internationalen Organischen Stickstoffdauerdüngungs versuchen (IO SD V ) Rauischholzhausen und W rocław -Sw ojec. Arch. A cker- Pflanzenbau 4 7 ,5 - 6 : 4 5 9 - 4 7 1 .
JARECKI M., M AKOW SKI J. 1992: Badania nad porównaniem w pływ u obornika i gnojow icy oraz kompostu koprolitow ego (biohumusu) na plony ziemniaka. Mat. Konf. Nauk. „N aw ozy organiczne”. A R Szczecin z. 1: 193-198.
K A L EM B A SA D. 2000: Charakterystyka werm ikom postów i ich przemiany w utworach p iaszczy stych. Rozprawy AP 59, Siedlce.
K ALEM BASA D., BECHER M., PAKUŁA K. 2001 : Zmiany zawartości przyswajalnych form fosfo ru w czasie mineralizacji w erm ikom postów w utworach piaszczystych. Zesz. Nauk. AR w
Krakowie, 372, Sesja Naukowa „Ekologiczne i gospodarcze znaczenie dżdżow nic” 75: 145—
149.
KO PCZYŃSKI J. 1994: W spółdziałanie poplonu ścierniskow ego, obornika i azotu mineralnego w nawożeniu buraka cukrowego na glebie lekkiej i średniej. Fragm. A gron. 4: 4 6 -5 4 . K O STECKA J., BŁAŻEJ J., KOŁODZIEJ M. 1996a: Badania z zastosowaniem wermikom postu
w uprawie ziem niaków w drugim roku doświadczenia. Zesz. Nauk. AR K ra k ó w , 310, Sesja Naukowa 47: 6 9 -7 7 .
K O STECKA J., KOŁODZIEJ M., POM IANEK W. 1996b: Wybrane cechy plonu ogórków i pom i dorów uprawianych na werm ikom poście. Zesz. Nauk. AR Kraków, R o i 310, Sesja N aukowa 47: 7 9 -8 5 .
M A LA K D. 2000: W pływu zróżnicowanego naw ożenia organicznego przy wzrastających daw kach azotu mineralnego na w łaściw ości gleby i plonow anie buraka cukrowego. Praca doktor ska, A R Wrocław.
M A ZU R K., FILIPEK-M AZUR В ., KOPEĆ М., ROŚCISZEW SKA М. 1996: W stępne badania nad działaniem naw ozow ym kom postów i werm ikom postów wytworzonych przez E isenia f e ti-
da z osadów i odpadów garbarskich z dodatkiem różnych kom ponentów. Zesz. Nauk. AR K ra k ó w , 310, Sesja N aukowa z. 47: 101-110.
M URA W SK A B., RALCEWICZ M., KN A PO W SK IT. 1992: W pływ kompostu z podłoża hodow li dżdżow nic na glebę i plon ziemniaków. Mat. Konf. Nauk. „N aw ozy organiczne”. A R S zcze cin z. 1: 187-192.
NOW AK W., SOW IŃSKI J. 1995. Zmiany odczynu oraz zawartości niektórych składników g le by podczas wegetacji buraka cukrowego. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Roi. 262: 5 5 -6 6 . OSTRO W SK A D., KUC IŃSK A K. 1998: W pływ wzrastającego naw ożenia azotem oraz różnych
form naw ozów organicznych na plon i jakość buraka cukrowego. Rocz. AR Poznań. Cz. 1, 52: 2 7 3 -2 7 8 .
RA BIK O W SK A B., PISZCZ U. 1992: Wstępna ocena działania naw ozow ego obornika podżdżow - nicow ego. Mat. Konf. Nauk. „N aw ozy organiczne”. AR Szczecin z. 1: 2 0 4 -2 0 9 .
SA D O W SK I W., NOW AK A. 1992: W pływ naw ożenia biohum usem na plony ziemniaka. Mat. Konf. Nauk. „N aw ozy organiczne”. A R Szczecin z. 1: 199-203.
SOW IŃSK I J., NOW AK W., GO SPODARCZYK F. 1995: Wartość naw ozow a wybranych poplo- nów ścierniskowych na tle obornika dla buraka cukrowego. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Roi. 262: 9 -2 0 .
ZIM N Y L., M A LA K D., ŚN IA D Y R. 2000: Znaczenie produkcyjne gorczycy białej i naw ożenia azotow ego w uprawie buraka cukrowego. Zesz. Probl. Post. N auk R o i 470: 1 81-189. ZIM N Y L., M A LA K D., ŚN IA D Y R. 2001: Yielding o f sugar beet cultivated after manure and
verm icom post in the background o f increasing doses o f nitrogen fertilization. Arch. A cker-
Pflanzenbau 47, 5-6 : 4 7 3 -4 8 0 .
ZIM NY L., M A LA K D., ŚN IA D Y R. 2001a: Porównanie dynamiki zmian składników pokarmo w ych w glebie nawożonej wermikom postem i obornikiem w uprawie buraka cukrowego. Zesz.
Nauk. AR w K rakow ie, 372, Sesja Naukowa „Ekologiczne i gospodarcze znaczenie dżdżow
n ic” 75: 9 1 -9 9 .
Praca wpłynęła do redakcji we wrześniu 2003 r
P rof. d r hab. L e s ła w Z im ny
K a te d r a O g ó ln ej U p ra w y R o li i R oślin AR 5 0 -3 7 5 W rocław, ul. N o rw id a 2 5
