Ulatnianie się amoniaku z gleby po nawożeniu jej siarczanem amonowym

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X L N R 1 S. 67 - 82 W A R S Z A W A 1989

EW A S P Y CH A J -F A B IS IA K

ULATNIANIE SIĘ AMONIAKU Z GLEBY

PO NAWOŻENIU JEJ SIARCZANEM AMONOWYM

K ated ra C hem ii R olnej A k a d em ii T ech n iczn o-R oln iczej w B yd goszczy

W STĘP

Podstawową przyczyną stosunkowo niskiego stopnia wykorzystania

przez rośliny nawozów azotowych są wysokie straty azotu [1, 3, 4, 10].

Wśród różnych czynników powodujących straty w stosowanych nawo­

zach azotowych dużą rolę odgrywa ulatnianie się amoniaku. Do nie­

dawna możliwość strat na tej drodze wiązano wyłącznie z alkalicznym

odczynem gleby. Nowsze badania [1, 3,

, 7, 10] sugerują, że proces

taki występuje również w glebach obojętnych czy nawet słabokwaśnych,

szczególnie przy płytkim umieszczeniu nawozów azotowych [5, 7].

Ulatnianie się amoniaku z powierzchniowo zastosowanego siarczanu

amonowego zwiększa się znacznie wraz ze wzrostem zawartości CaC0

w glebie, a wynikające stąd straty mogą sięgać nawet 45% wprowadzo­

nego azotu nawozowego [3]. Straty te spowodowane są reakcją wymiany

soli amonowej z węglanem wapniowym i powstaniem łatwo hydrolizu-

jącego węglanu amonowego [2, 3, 5, 9].

Są jednak prawdopodobnie i inne mechanizmy strat, w tym również

związane z funkcjonowaniem kompleksu sorpcyjnego gleby. Ulatnianiu

się amoniaku wyraźnie sprzyja parownie wody [2, 7], natomiast ograni­

cza je obecność roślin [5, 7,

, 10].

Pomiary ulatniającego się amoniaku w warunkach połowych oraz

w doświadczeniach wazonowych prowadzone przez autorkę [

] wykazały

powszechność tego zjawiska. Nie jest ono w każdym razie uwarunkowane

wysokim odczynem gleby i związane wyłącznie z powierzchniowym sto­

sowaniem nawozów amonowych. Na ilość ulatniającego się amoniaku

wpływa niewątpliwie, poza odczynem i zawartością węglanów, również

wilgotność i temperatura gleby. Trudności w ocenie działania tych czyn­

ników w warunkach polowych skłoniły nas do przeprowadzenia mode­

lowych badań laboratoryjnych.

6 8 E. S p y c h a j-F a b isia k

M ETO DY K A B A D A Ń

Doświadczenia przeprowadzono w naczyniach szklanych o pojemności

3 1 ze szczelną pokrywą. Umieszczono w nich 1,5 kg gleby uprzednio

przygotowanej przez zastosowanie dodatków przewidzianych warianta­

mi badań i doprowadzonej do właściwej wilgotności (tab. 1). Wewnątrz

T a b e la 1 Właściwości gleby stosowanej w doświadczeniach modelowych (gleba brunatna)

The properties o f the soil used in the model experiments (brown earth)

Rodzaj oznaczenia — Determination

Frakcje składu mechanicznego (%) 1—0,1 mm 78 Fractions of the mechanical composition (%) 0,1 — 0,02 mm 16 < 0,02 mm 6 Pojemność sorpcyjna — Sorption capacity S meq/100 g 8,40

H meq/100 g 2,10

T meq/100 g 10,50

V % 80,00

Kwasowość hydrolityczna — Hydrolytic acidity (ml/100 g) 2,10

pH w H 20 6,30

w KC1 5,40

Zawartość ogólna (mg/100 g gleby)

С

Total content (mg/100 g o f soil) N 92,40

Stosunek — ratio C/N 8

Formy N — Forms of the N (mg/100 g) N 0 3 0,49 N H 4 1,92 Zawartość według — Content after Egnera-Riehma (mg/100 g) P 5,17

к

naczynia, tuż nad powierzchnią gleby, umieszczono naczynko absorp­

cyjne zawierające 25 ml 0,025 M roztworu kwasu siarkowego. Związany

amoniak oznaczano acydymetrycznie, zwykle po 7 dobach, niekiedy po­

wtarzając pomiar kilkakrotnie przez 3 - 6 tygodni. Identycznie postępo­

wano przy badaniach mających na celu porównanie ulatniania się amo­

niaku z 16 różnych gleb. Azot wprowadzano do gleby w formie siarczanu

amonowego, natomiast wapno dodawano w postaci CaC03. Badania pro­

wadzono w różnej temperaturze (5, 18 i 40°C) i przy zróżnicowanej w il­

gotności gleby (20, 40, 60, 80 i 100% ppw).

W poszczególnych doświadczeniach badano wpływ dawki azotu, do­

datku węglanu wapniowego, temperatury i wilgotności gleby na ulatnia­

nie się amoniaku. Jeżeli nie różnicowano ostatnich czynników badania

prowadzono w temperaturze 18°C oraz przy wilgotności gleby odpowia­

dającej 60% ppw.

Ilość dodawanego do gleby węglanu wapniowego ustalano na pod­

stawie oznaczenia kwasowości hydrolitycznej, stosując dawkę pojedyn­

U la tn ia n ie się N H3 z g leb y n aw ożon ej (N H 4)2S04 69

czą i podwójną. Węglan wapniowy, podobnie jak i dodawane do gleby

sole amonowe, mieszano z całą jej objętością.

W doświadczeniu poświęconym ustaleniu wpływu różnych sposobów

umieszczania azotu w glebie zastosowano 3 kg gleby. Dzielono ją na trzy

warstwy po

kg i umieszczano w nich odpowiednie dawki azotu.

Wszystkie doświadczenia wykonywano w trzech powtórzeniach, uzy­

skując z reguły bardzo dobrą zgodność wyników. Z tego względu pre­

zentowane dalej wyniki oparto na wartościach średnich.

W Y N IK I B A D A ft I D Y S K U S JA

Na ulatnianie się amoniaku z gleby składają się w zasadzie dwa od­

rębne procesy: reakcja prowadząca do tworzenia amoniaku z soli amo­

nowych oraz czysto fizyczny proces dyfuzji gazowego amoniaku poza

glebę. Drugi proces może być komplikowany przez wtórną sorpcję po­

wstałego amoniaku ograniczającą jego ulatnianie się. Działanie wszyst­

kich czynników trzeba więc rozpatrywać z punktu widzenia wpływu na

oba procesy.

Zgodnie z danymi podawanymi w literaturze [2, 9], jako jedną z mo­

żliwych reakcji prowadzącej do powstawania NH

można rozpatrywać

reakcję wymiany między solą amonową a węglanem wapniowym. Prze­

biega ona według schematu :

(NH

)

S 0

+ CaC0

(NH

)

C 0

+ CaS0

(NH

)

C 0

-> NH

+ n h

h c o

n h

h c o

NH

+ H

+

co2

Należy zwrócić uwagę, że obecność CaC0

nie prowadzi do alkalizacji

środowiska, a przejściowo może ono pozostawać nawet lekko kwaśne.

Oczywiście, węglan wapniowy może być zastąpiony przez inny węglan

o podobnych właściwościach, np. przez MgC03, BaC0

[3, 5].

Do powstawania amoniaku może też prowadzić prosta hydroliza soli

amonowych :

NH4X + H20 — NH4OH + HX

NH4OH — NH

+ H20

Dotyczy to przede wszystkim soli słabych kwasów, które, oczywiście,

mogą występować czy wtórnie powstawać w glebie.

Jako nawozy stosujemy jednak z reguły sole mocnych kwasów, np.

siarczan amonowy. Równowaga reakcji jest wtedy silnie przesunięta

w lewą stronę. Jednakże usuwanie produktów reakcji, np. przez wiązanie

jonów siarczanowych oraz ulatnianie się NH3, może powodować pewne,

choćby ograniczone zmiany tej sytuacji. Trzeba zwrócić uwagę, że na­

w et nikła wydajność reakcji powstawania gazowego NH

może w prze­

ciągu dłuższego okresu, przy uwzględnieniu dużej powierzchni gleby, pro­

wadzić do wymiernych efektów. Czynnikiem wiążącym jony siarczanowe

T a b e la 2 Doświadczenia laboratoryjne: ulatnianie się amoniaku w zależności od dawki siarczanu amonowego i wapnowania gleby (wilgotność gleby 60% ppw,

temperatura 18°C)

Laboratory experiment: ammonia volatilization in connection with the dose of nitrogen applied as ammonium sulphate and with liming of soil (soil moisture 60% of f.w.c., temperature 13°C)

mg N na 1,5 kg gleby — mg N per 1,5 kg of soil Dawka

N—NH4

Dose

Terminy pomiaru — Measurements

poziomy wapnowania liming levels Średnie — Means m g/i00 g j o 1 Hh 2 Hh X 1 0 1 Hh 2 IJh X 0 1 Hh 2 //h X 0 0,04 0,10 0,25 0,13 0,30 0,28 11 0,55 0,38 0,28 0,70 0.55 0,51 0,21 0,36 0,45 0,34 5 0,84 1,00 1,30 1,05 0,83 1,30 1,88 1,33 1,30 1,83 2,73 1,95 0,99 1,38 1,97 1,45 10 3,19 3,60 4,13 3,64 1,83 3,83 5,65 3,77 1,35 4,38 5,05 3,59 2,12 3,94 4,93 3,66 15 4,03 4,08 4,65 4,25 1,98 3,95 6,10 4,01 2,23 5,00 6,15 4,46 2,75 3,34 5,63 4,24 Średnie Means 2,03 2,20 2,58 2,27 1,24 2,34 1 3,55 ! 2,37 1,29 2,98 3,62 2,63 1,52 ~2^5СП ~3,25_ 2,42 czynniki — factors dawki N — N doses (1) pomiary — measurements (II) v/apnowanie — liming (III)

I NIR - LSD p = 0,05

_ _ _

_

,

j 0,045

I 0,045

i

współdziałanie — interaction NIR - LSO /, = 0,05 I xIL IxlJI I I x I I I IX И х III 0,089 0,089 0,C77 0,154

U la tn ia n ie się N H 3 z g leb y n aw ożon ej (N H 4)2S 0 4 71

mogą być różne kationy, dające siarczany trudno rozpuszczalne lub przy­

najmniej słabo dysocjujące. Natomiast ulatnianiu się amoniaku sprzyja

przede wszystkim równoległe parowanie wody [2,

, 7]. Warto zazna­

czy ć, że z tego właśnie punktu widzenia warunki przeprowadzonych do­

świadczeń nie sprzyjały szczególnie ulatnianiu się amoniaku.

Doświadczenia przeprowadzono z konieczności w szczelnie zamknię­

tych naczyniach, w których, po ustaleniu się wilgotności względnej, pa­

rowanie praktycznie ustawało. W nie opublikowanych wynikach doświad­

czeń laboratoryjnych autorka stwierdziła, że długotrwała destylacja z parą

wodną prowadzi do ulatniania się znaczącej części amoniaku z siarcza­

nu amonowego, a mniejszej jego ilości z chlorku i azotanu amonowego.

Charakterystyczne jest, że wprowadzenie do kolby destylacyjnej pewnej

ilości gleby znacznie zwiększało ilość amoniaku w destylacie.

Badania prowadzono podobnie jak doświadczenia Kissela [3-5].

Główną różnicę stanowił sposób wprowadzania do próbek siarczanu amo­

nowego, określany przez tego autora jako zastosowanie powierzchniowe.

Natomiast w przeprowadzonych badaniach własnych siarczan amonowy

mieszano z całą próbką glebową (tab.

). Uwzględniono także trzy daw­

ki azotu, które w bardzo przybliżonym przeliczeniu odpowiadałoby za­

stosowaniu na 1 ha 150, 300 i 450 kg N. Ilości amoniaku w poszczegól­

nych terminach rosły systematycznie wraz z dawką azotu, a tym bar­

dziej rosła ogólna jego ilość. Warto też dodać, że proces najwyraźniej

nie kończył się po trzecim terminie, o czym świadczy porównanie z w y­

nikami drugiego terminu pomiarów. Znaczny wpływ na ulatnianie się

amoniaku miał również dodatek węglanu wapniowego. Trzeba jednak

dodać, że amoniak ulatniał się również z gleby nie wapnowanej i to

w ilości stanowiącej 40 - 60% w stosunku do ilości ustalonych dla gleby

z dodatkiem CaC03, odpowiadającym podwójnej kwasowości hydroli-

tycznej.

Na rysunku 1 przedstawiono dodatkowo ilości ulatniającego się azotu

w procentach azotu amonowego dodanego do gleby. Dla ścisłości odjęto

ilości ustalone dla odpowiednich próbek kontrolnych bez siarczanu amo­

nowego. Procentowe straty azotu rosły przy dawce średniej 10 mg, a spa­

dały już przy dawce najwyższej 15 mg N—NH

na 100 g gleby. Podkre­

ślić trzeba jednak, że bezwzględny poziom strat był zdecydowanie naj­

wyższy przy dawce 15 mg N na 100 g gleby. Wpływ wysokości dawki

zaznaczał się silniej dla gleby zwapnowanej.

Zwiększona wilgotność gleby może prowadzić do wzrostu parowania

wody, sprzyjającego dyfuzji amoniaku. Jednakże ograniczanie przez wo­

dę ilości wolnych przestworów powietrznych może dyfuzję tę utrudniać

oraz sprzyjać wtórnej sorpcji amoniaku przez glebę. Ponadto należy też

liczyć się z udziałem wody w samej reakcji tworzenia się amoniaku oraz

z jej uczestnictwem w kształtowaniu środowiska tej reakcji.

72

%

N m g / 1 0 0 g g l e b y — N m g / 1 0 0 g o f s e i l

Rys. 1. W p ły w dodatku C a C 0 3 (0, 1 i 2 razy k w a so w o ść h yd rolityczn a) na w ie l­ kość strat azotu a m on ow ego w zależności od za sto so w a n ej d a w k i azotu F ig. 1. T he e ffe c t of С а С 0 3 • added in the am ounts eq u al to 0, 1 and 2 fold of h y d ro ly tic a c id ity on a m m o n iu m n itro g en lo sses depended on th e n itrogen dose

ap p lied

Dlatego nie jest zaskoczeniem, że wpływ wilgotności okazał się sto­

sunkowo złożony (tab. 3).

Ogólna ilość ulatniającego się amoniaku była większa zarówno przy

wilgotności odpowiadającej 20%, jak i 100°/oi ppw. Natomiast minimum

wystąpiło szczególnie Wyraźnie przy 40°/o (rys. 2). Oczywiście, znacznie

słabiej ulatniał się amoniak bez dodatku siarczanu amonowego.

Rys. 2. W p ły w w ilg o tn o ści g leb y (w °/o ppw ) na w y so k o ść strat azotu a m on ow ego Fig. 2. T he in flu e n c e of soil m oistu re (Vo fw c) on th e range of am m on iu m n itrogen

T a b e la 3 Doświadczenia laboratoryjne: ulatnianie się amoniaku w zależności od wilgotności gleby (temperatura 18°C, dawka N -N H 4 O lub 150 mg na 1,5 kg gleby

w formie siarczanu amonowego)

Laboratory experiments: ammonia volatilization in connection with soil moisture (temperature 18°C, dose o f N-NH* О or 150 mg/1,5 kg as ammonium sulphate) mg N/1,5 kg of soil

Wilgotność Terminy pomiaru — Measurements

(%) ppw 1 2 3 _Średnie Moisture mg N--M H 4 mg N-- n h4 mg N -N H * Means o f f.w.d. 0 150 X 0 150 X 0 150 X j 20 0,05 2,85 1,45 i 1 i 0,08 ! 1,76 0,92 0,14 1,84 0,99 0,09 2,15 1,12 40 0,04 2,38 1,21 1 0,04 ! 1,18 0,61 0,08 1,05 0,57 0,05 1 1,54 0,80 60 0,06 2,70 1,38 ! 0,07 ! 1,15 0,61 0,08 1,87 0,98 0,07 1,91 0,99 80 0,07 2,34 1,21 i 0,08 1,07 0,58 0,14 1,88 1,01 0,097 1,76 0,93 100 0,13 3,13 1,63 0,09 2,90 1,50 0,19 2,14 1,17 0,14 2,72 1,43 Średnie Means 0,07 2,68 1,38 0,07 1,61 0,84 0,13 1,76 0,94 j 0,089 2,02 1,05 czynniki — factors N IR p = 0,05 LSD p = 0.05 współdziałanie interaction N IR p - 0,05 LSD p = 0,05 wilgotność — moisture (1) 0,024 I x I I 0,042 termin — measurement (II) 0.019 I xI I I 0,034 dawki N — N dose (HI) 0,015 II X III 0,026 I X I IX III 0,059

T a b e la 4 Doświadczenie laboratoryjne: ulatnianie się amoniaku w zależności od temperatury i wilgotności gleby

Laboratory experiments: ammonia volatilization in connection with temperature and moisture of soil mg N/1,5 kg o f soil Wilgotność (% ) PPW Moisture (%) of f.w.c. j Dawka N - -N H 4 - Dose of N -- N H 4 mg/100 g Średnie Means 0 x 150 x °C °C 3 18 40 3 18 40 1 20 j 0,10 0,05 0,28 0,15 0,30 2,85 5,34 2,83 0,20 1,46 1 2,81 1,49 40 0,05 0,04 0,27 0,12 0,26 2,38 4,56 2,40 0,16 1,21 2,42 1,26 60 ! 0,05 0,06 0,29 0.13 0,31 2,70 4,68 2,56 0,18 1,38 2,49 1,35 80 0,13 0,07 0,44 0,22 0,26 2,34 4,07 2,22 0,20 1,20 2,26 1,22 100 !! 0,16 0,13 1,84 0,71 0,43 3,13 7,00 3,52 j 0,30 1,63 4,44 2,12 Średnie 0,10 0,07 j 0,62 0,27 0,31 2,68 5,13 2,71 j 0,21 1,38 2,88 1,49 Means !

czynniki -- factors NIR p == 0,05 współdziałanie NIR p = 0,05 LSD p := 0.05 interaction LSD p = 0.05 wilgotność — moisture (I) j 0,034 _{i1 I x I I 0,048 dawki N — dose (И) 0,022 i I x III 0,059 temperatura — temperature (Ш) 0,026 II X III ii 0,039

U la tn ia n ie się N H 3 z gleb y n aw ożon ej (NH.i)2S 0 4

₇₅

Można było w zasadzie spodziewać się, że na ulatnianie się amoniaku

wpłynie również wzrost temperatury (tab. 4). Sprzyja ona bowiem nie

tylko intensywniejszemu jego powstawaniu, ale również dyfuzji amo­

niaku. Zgodnie z tym przedstawiają się wyniki w odniesieniu do próbek

ź dodatkiem siarczanu amonowego. Średnia ilość amoniaku ulatniają­

cego się w temperaturze 18°C była ponad

-krotnie, a w temperaturze

40°C ponad 16-krotnie większa niż w temperaturze 3°C. W przypadku

gleb bez dodatku azotu wyniki uzyskane w obu niższych temperaturach

były zbliżone, znaczne zwiększenie ulatnianie się nastąpiło dopiero

w temperaturze 40°C.

W dalszych doświadczeniach badano również ulatnianie się amoniaku

w zależności od głębokości umieszczenia siarczanu amonowego (tab. 5).

T a b e la 5 Ulatnianie amoniaku w zależności od głębokości umieszczenia siarczanu amonowego mg N na 3 kg

gleby (wilgotność gleby 60% ppw, temperatura 18°C)

Ammonia volatilization as a function o f the placement depth of ammonium sulphate mg N/3 kg of soil (soil moisture 60% of f.w.c., temperature 18°C)

Sposób umieszczenia Placement way*

(NH 4)2S 0 4

Terminy pomiaru — Measurements

X 1 2 з ! 4 5 6 Bez N - Without N 0,04 0,03 0,22 0,09 0,07 [1 0,06 0,085 Wariant — Treatment A 7,00 6,45 5,67 0,32 0,39 0,33 3,36 Wariant — Treatment В 0,12 0,42 0,92 0,97 1,96 2,92 1,22 Wariant — Treatment С 0,08 0,33 0,39 0,42 0,69 2,11 0,67 Wariant — Treatment D 2,84 2,15 4,59 2,28 2,51 ! 2,46 2,81 Średnie — Means 2,02 1,88 2,36 0,82 1,12 1 1,58 1,63

Wariant A — dodatek N w warstwie górnej gleby (1/3 = 1 kg) Treatment — addition of N in the top soil layer (1/3 = 1 kg) Wariant В — dodatek N w warstwie środkowej gleby (1/3 = 1 kg) Treatment — addition c f N in the middle soil layer (1/3 = 1 kg) Wariant С — dodatek N w warstwie gleby dolnej (1/3 = 1 kg) Treatment — addition of N in the bottom soil layer (1/3 = 1 kg) Wariant D — dodatek N wymieszany z całością gleby (3 kg) Treatment — addition o f N mixed w'ith total soil (3 kg)

Dawka dla wariantów A -D identyczna = 300 mg N — The dose for treatments A -D equal = 300 mg N

NIR dla — sposób umieszczenia N — way of N placement — 0,048 LSD for p — — termin — measurement — 0,052 — współdziałanie — interaction — 0,117

Z przytoczonych w literaturze danych wynika, że do największych strat

azotu dochodzi przy nawożeniu powierzchniowym [4, 5, 7]. W przepro­

wadzonych doświadczeniach większe straty amoniaku wystąpiły po w y­

mieszaniu z siarczanem amonowym górnej około

cm warstwy gleby,

Tabela 6

Wyniki analiz próbek glebowych stosowanych w badaniach modelowych Results of analyses of soil samples applied in model investigations Rodzaj oznaczenia

Determination

Nr gleby — No. o f soil

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Zawartość poszcze­ gólnych frakcji o średnicy w mm 1-0,1 78 52 71 72 39 53 50 82 83 48 67 80 87 30 34 58 Content of particular 0,1-0,02 13 23 6 13 25 27 37 8 7 12 18 3 1 10 8 23 fraction (%) mm < 0,02 9 25 23 15 36 20 13 10 10 40 15 17 12 60 58 19 in dia Zawartość С аС 03% 0,29 0,80 3,37 0,39 4,51 0,27 1,19 0,0 0,17 0,76 0,21 0,0 0,0 1,40 0,30 0,19 Content C aC 03 % pH h2o 6,3 6,6 7,2 6,3 7,4 6,3 6,8 6,2 6,6 6,5 6,3 6,3 6,1 6,9 6,7 6,8 KC1 5,7 5,9 7,0 5,7 7,1 5,8 6,4 5,8 6,1 5,9 5,7 5,8 5,7 6,2 6,0 6,4 Zawartość ogólna m g/100 g С 2146 2208 1826 1893 2399 1646 2191 2556 2708 2326 1202 1067 1112 2860 3258 1157 Total content mg/100 g N 230 206 209 219 225 233 248 216 201 292 99 76 81 262 258 106 Stosunek C:N 9 11 9 9 11 7 9 12 13 8 12 14 14 11 13 11 C:N ratio

Formy azotu azota­

mg/100 g nowy 2,0 2,1 4,9 2,7 4,6 1,3 1,4 3,2 1,7 4,6 1.1 0,7 0,8 8,8 10,8 3,9 Nitrogen forms amono­

mg/100 g wy 3,1 3,5 3,2 2,7 2,9 2,4 3,1 3,7 3,8 3,9 3,1 2,5 2,0 3,9 3,7 3,1

Zawartość wg

Egnera--Riehma P 1,83 3,30 8,42 7,01 0,65 6,24 4,54 1,05 1,24 4,61 5,11 4,45 2,23 7,11 9,03 4,80 Content after

Egncr--Riehm К 1,58 8,05 36,94 9,71 2,41 21,17 6,97 3,07 3,74 i .16,77 11,04 5,40 3,00 21,42 20,92 15,69

Kationy wymienne Exchangeable ca­ tions meq/100 g Ca Mg Na К 18,21 4,27 1,16 0,74 20,41 2,87 1,07 1,00 26,21 13,74 2,22 1,42 16,02 2,11 1,22 1,24 32,21 10,17 2,45 2,18 6,08 9,27 1,52 1,11 24,19 11,62 0,99 0,74 15,21 6,63 2,07 1,33 11,61 9,01 0,88 0,94 30,74 10,12 3,15 3.42 10,62 2,54 2,41 1,86 7,05 1,12 0,84 0,99 6,11 2,08 0,30 0,55 27,21 14,18 3,11 4,67 22,66 11,07 2,07 0,94 13,66 7,14 0,45 1,48 Pojemność sorpcyjna gleby

Sorption capacity o f soil meq/100 g 27,0 f 31,8 52,7 23,6 50,7 18,9 41,5 32,1 26,5 53,6 23,0 13,4 12,0 52,9 38,7 26,6 Kationy zasadowe Basic cations meq/100 g 24,0 29,1 49,8 21,2 48,5 16,3 38,6 28,6 23,0 48,4 19,6 10,7 9,9 49,7 35,2 24,0

Stopień nasycenia gleby zasa­ dami

Degree of the soil saturation with bases, %

78

dodatku azotu w całej masie gleby (tab. 5). Z kolei najmniejsze ulatnia­

nie się stwierdzono przy najgłębszym umieszczeniu azotu amonowego,

a niewiele większe przy wprowadzaniu go do warstwy środkowej.

Wpływ głębokości umieszczania soli amonowej na ulatnianie się amo­

niaku można stosunkowo łatwo wyjaśnić przedłużeniem drogi dyfuzji

jego cząsteczek, niezbędnej dla wydostania się z gleby. Przedłużenie tej

drogi może wiązać się ze zmniejszeniem szybkości dyfuzji, a ponadto

zwiększa szanse wtórnego związania amoniaku przez glebę; tym samym

może ograniczać jego ilość dostającą się ostatecznie do atmosfery.

Następne doświadczenia poświęcono porównaniu ulatniania się amo­

niaku z 16 różnych gleb (tab.

). Stosowano dodatek siarczanu amono­

wego w jednej dawce, a pomiary prowadzono przez trzy tygodnie.

Przeciętnie z badanych gleb uwolniło się 4,33% wprowadzonego azo­

tu amonowego. Rezultaty uzyskane dla poszczególnych gleb wykazy­

wały jednak duże zróżnicowanie, a wahania mieściły się w stosunkowo

szerokich granicach od 1,3% dla gleby 10 do 12,2% dla gleby 5 (tab. ;7).

T a b e la 7 Ulatnianie się amoniaku dodanego w formie siarczanu

amonowego (150 mg N na 1,5 kg) do różnych gleb Ammonia volatilization applied as ammonium sulphate

(150 mg N/1,5 kg) for different soils Nr gleby Terminy — Measurement

_

Soil N o _{1 1} 2 3 1 2,42 2,20 2,12 ! 2,25 2 1,22 0,72 1,02 1 0,98 3 1,02 6,48 4,32 !1 3,94 4 2,60 1,17 1,72 jj 1,83 5 1I 5,73 9,42 3,15 6,10 6 2,38 0,88 1,25 1,50 7 1j 1.15 2,75 1,80 1,90 8 i 0,93 0,67 3,50 1,70

9

NIR - LSD p = 0,05 — dla gleb — for soils — 0,067 — dla terminu — for measure-— ments — 0,029

— dla współdziałania — for

U la tn ia n ie się N H 3 z gleb y n aw ożon ej (NH4)2S 0 4

79

Zwraca uwagę szczególnie intensywne ulatnianie się amoniaku z dwóch

gleb o odczynie alkalicznym i wysokiej zawartości węglanu wapniowego

(gleba 3 i 5). Z drugiej strony wysoki wynik uzyskano też dla lekko

kwaśnej i ubogiej w CaC0

gleby 9. Porównanie danych zз tabel

i 7

pozwala stwierdzić bezpośrednio brak zależności ilości ulatniającego się

amoniaku od zawartości azotu amonowego w glebach oraz zawartości

ogólnej azotu i węgla.

W ewentualnych innych zależnościach od właściwości gleby trudniej

się już zorientować, dlatego dla ich ujawnienia posłużono się wyznacze­

niem współczynnika korelacji między właściwościami tych gleb a ulat­

nianiem się amoniaku. Uzyskane wyniki zestawiono ograniczając się do

ważniejszych zależności, w tym szczególnie takich, dla których wykazano

istotność obliczonych współczynników (tab.

). Analiza statystyczna dla

wszystkich 16 próbek gleb wykazała istotną dodatnią korelację między

zawartością węglanów w glebie a ulatnianiem się amoniaku (r = 0,730).

Ta b e l a 8 Współczynniki korelacji dla zależności ulatniania się amoniaku od właściwości gleb Correlation coefficients for dependence of ammonia volatilization on soil properties

Dia 16 gleb For 16 soils

Dia 14 gleb (bez 3 i 5) For 14 soils (without 3 and 5) ] Frakcja — Fraction < 0,02 m -0 ,1 6 5 -0 ,6 5 5 * Zawartość próchnicy Humus content -0 ,0 5 9 -0 ,2 8 7 Pojemność sorpcyjna Sorption capacity ! i ! 0,168 i -0 ,6 0 1 * Zawartość kationów zasadowych

Content o f alkaline cations 0,195 -0 ,6 0 1 * Stopień nasycenia gleb zasadami

Base saturation degree o f soils 0,197 1

-0 ,5 4 5 * Ca wymienny — Ca exchangeable 0,196 -0 ,6 0 6 *

СаСОз (%) 0,730** - 0 ,4 7 6

pH (KCl) 0,720 -0 ,0 1 8

P według — after Egnera Riehma К według — after Egnera Riehma

-0 ,3 7 0 -0 ,1 5 3

-0 ,5 3 4 * -0 ,6 5 3 * * — istotne dla p = 0,05 — significant for p = 0.05

** — istotne dla p = 0,01 — significant for p 0.01 Pozostałe współczynniki korelacji nieistotne

Remaining correlation coefficients are not significant

Ponadto stwierdzono istotny wysoki współczynnik korelacji między

pH w KC1 a ulatnianiem się amoniaku (r = 0,720).

Ponieważ wysoka zawartość węglanów i wyraźnie alkaliczny odczyn

gleb 3 i 5 wyraźnie zdominowały przypuszczalne działanie innych czyn­

8 0 E. S p y ch a j-F a b isia k

ników, przeprowadzono obliczenia z pominięciem tych właśnie gleb. W ta­

kim ujęciu okazało się, że czynnikiem oddziałującym na proces ulatnia­

nia się jest również skład granulometryczny gleb oraz kompleks sorp­

cyjny.

Ujemną korelację dla danych charakteryzujących kompleks sorpcyj­

ny można wytłumaczyć hamowaniem dyfuzji NH3, a także ewentualnie

jego wtórnym wiązaniem. Natomiast stwierdzoną nieoczekiwanie ujemną

korelację między ulatnianiem się amoniaku a zawartością przyswajalne­

go fosforu (r = 0,53) mogłoby wyjaśniać wtórne wiązanie NH

przez wol­

ne jony H

PO^ w roztworze glebowym. Zupełnie niezrozumiała jest na­

tomiast występująca również ujemna korelacja z zawartością przyswa­

jalnego potasu. Prawdopodobnie efekt ten ma jednak tylko charakter

pośredni, gdyż zawartości przyswajalnego P i К w badanych glebach

okazały się wybitnie dodatnio skorelowane (r = 0,81).

W N IO SK I

Przeprowadzone badania pozwalają na wyciągnięcie następujących

wniosków.

1. Z gleby o odczynie lekko kwaśnym ulatniało się w formie amo­

niaku w ciągu 3 tygodni 3 - 4 % azotu dodanego w postaci siarczanu amo­

nowego. Ilość ta zwiększała się nawet do 9% pod wpływem dodatku

węglanu wapniowego.

2. Ilość ulatniającego się z gleby amoniaku była wyraźnie większa

przy niskiej i bardzo wysokiej wilgotności gleby, a mniejsza przy w il­

gotności pośredniej.

3. Wzrost temperatury w granicach 3 - 40°C silnie zwiększał ulat­

nianie się amoniaku z gleby.

4. Ulatnianiu się amoniaku sprzyja szczególnie alkaliczny odczyn gle­

by, wysoka zawartość węglanu wapniowego oraz płytkie umieszczenie

nawozów azotowych w glebie. Natomiast ulatnianie się amoniaku ogra­

niczone jest wysoką zawartością części spławialnych oraz większą pojem­

nością kompleksu sorpcyjnego.

Z istotnymi stratami azotu w formie amoniaku należy liczyć się szcze­

gólnie w okresach suszy i wysokiej wilgotności gleby, przy równolegle

wysokiej temperaturze. Straty te mogą też znacznie wzrastać w związku

z wapnowaniem gleb.

LIT ER A TU R A

[1] C h a o Т. Т., K r o o n t j e W. R elation sh ip s b etw een am m on ia v o la tiliza tio n , am m onia con cen tration and w a ter evap oration . S o il Sei. Soc. A m er. Proc. 1964 t. 78 s. 393 - 395.

e-U la tn ia n ie się N H 3 z g leb y n aw ożon ej (N H i)2S 0 4 81

ch an ism b etw een am m on iu m su lp h ate and carbonate sy stem s. Soil. Sei. Soc. A m er. J. 1978 t. 42 nr 2 s. 3 6 4 -3 6 6 .

[3] F e n n L. P., K i s s e l D. E. A m m on ia v o la tiliz a tio n from su rface a p p lica ­ tion s of am m on iu m com pounds on calcareou s soil. IV. E ffect of ca lciu m ca r­ bon ate content. S oil. Sei. Soc. A m er. Proc. J. 1975 t. 39 nr 4 s. 631 - 633. [4] F e n n L. P., K i s s e l D. E. A m m on ia v o la tiliz a tio n from su rfa ce a p p li­

cation s of am m on iu m com pounds on calcareou s soil. II. E ffects of tem p era tu re and rate of N H + -N application. S o il Sei. Soe. A m er. Proc. J. 1974 t. 38 s. 606 - 610.

[5] K i s s e l D. E., F e n n L. P. F ield m easu rem en ts of am m onia v o la tiliz a tio n from su rface ap p lication s of am m on iu m sa lts to a calcerous soil. A gron. J. 1977 t. 69 nr 3 s. 473 -4 7 6 .

[6] L i p p o l d H., H e b e r n R. M od ellversu ch e zur A m m o n ia v erflü ch tig u n g in A b h ä n ig ig k eit v o n pH -W ert, A u stau sch k ap azität. T em p eratu r und W asser­ g eh a lt der B öden. A rch. A ck er P flb au . 1975 t. 10 n r 9 s. 619 - 630.

[7] M i l l s A., B a r k e r A. V., M a y n a r d D. N. A m m on ia v o la tiliz a tio n from soil. A gron. J. 1974 t. 66 nr 3 s. 355 - 358.

[8] S p y c h a j - F a b i s i a k E. U la tn ia n ie am on iak u z g leb y jako jedna z m o żli­ w o śc i strat azotu. (Praca doktorska, m aszynopis). W ydział R olniczy A TR B ydgoszcz, 1986.

[9] T e r m a n O. L., H u n t D. M. V o la tiliza tio n lo sses of n itrogen from su r­ fa ce applied fertilizers as m easured by crop response. S o il Sei. A m er. Proc. 1964 t. 28 s. 667 - 672.

[10] T e s k e W. , M a t z e l W. S tick sto ffa u sw ech selu n g und S tick sto ffsn u tzu n g durch d ie P fla n zen in F eld ly sim etern bei A n w en d u n g v o n N -15 m ark ierten H arn stoff. A rch. A ck er-P fla n zen b a u . 1976 t. 20 7 s. 209 - 213.

Э. СГГЫХАЙ-ФАБИСЯК УЛЕТУЧИВАНИЕ АМ М ИАКА ИЗ ПОЧВЫ ПОСЛЕ ЕЕ УДОБРЕНИЯ СУЛЬФАТОМ АММОНИЯ Кафедра агрохимии Сельскохозяйственно-технической академии в Быдгоще Р е з ю м е В соответствующем опыте исследовали влияние известкования, влажности, темпера­ туры, а также глубины помещения в почве сульфата на улетучивание аммиака из почвы. Сверх того в модельных исследованиях сравнивали улетучивание аммиака из 16 разных почв и определяли влияние их некоторых свойств на потери аммиака. Опыт проводилися в плотно закрытых стекляных контейнерах, в которых помещали по 1,5 или 3,0 кг почвы в зависимости от варианта опыта. Улетучивающийся аммиак нака­ пливался в абсорбционных сосудах содержащих титрованный раствор N a2S 0 4 и определяли его ацидиметрическим методом. Кальций прибавляли в виде С аС 03. Исследования про­ водились в разных температурах (5, 18 и 40°С) и при различной влажности почвы (20, 40, 60, 80 и 100% полевой влагоемкости). На основании полученных результатов установлено, что потери азота за счет улетучи­ вания аммиака повышались по мере увеличения дозы, сульфата аммония и прибавки С аС 03 . Влияние влажности почвы на потери азота было неодинаковым: улетучивание аммиака усиливалось как при низкой (20% п. в.) так и высокой (100% п. в.) влажности почвы. Иссле-б — R o c z n ik i G le b o z n a w e z e 1/89

82

V O LATILIZA TIO N OF A M M ON IA FRO M SOIL A FTER ITS FER T ILIZA T IO N W ITH A M M O NIUM SU L P H A T E

D ep artm en t of A g ricu ltu ra l C hem istry A g ricu ltu ra l U n iv ersity of B ydgoszcz

S u m m a r y

In th e resp ectiv e exp erim en ts the e ffe c t of lim in g, m oistu re lev el, tem p eratu re and am m on iu m su lp h ate p lacem en t depth in soil on th e am m onia v o la tiliza tio n from soil w a s in v estig a ted . In m odel ex p erim en ts th e am m onia v o la tiliza tio n from 16 variou s soils and th e e ffect of som e of th eir prop erties on th e am m on ia losses w a s com pared.

T he exp erim en ts w ere carried out in tig h tly closed g la ss con tain ers, in w h ich 1.5 or 3.0 kg of soil, d ep ending on th e trea tm en t, w ere placed. T he v o la tiliz in g am m onia w a s accu m u lated in absorption v e ss e ls con tain in g th e titrated so lu tio n of H 2S 0 4 and its am ount w as determ in ed a cid im etr ica lly . C alcium w as added in the form of C a C 0 3. The in v estig a tio n s w ere carried out at d ifferen t tem p eratu re (5, 10 and 40°C) and at d ifferen t soil m oistu re le v e ls (20. 40, 60, 80 and 100 f.w .c.). T he resu lts obtained h a v e proved th at th e n itrogen losses due to th e am m onia v o la tiliza tio n in creased alon g w ith in creasin g am m on iu m su lp h a te rates and C a C 0 3 addition. T he soil m oistu re e ffe c t on th e n itro g en lo sses w a s not equal: th e a m m o ­ nia v o la tiliza tio n occurred both at lo w (20%> f.w .c.) and v ery h igh (100% of f.w .c.) soil m oistu re lev el. T he in v estig a tio n s h a v e proved as w e ll th a t th e am m onia v o la tiliza tio n in ten sified w ith th e tem p eratu re grow th.

T he m ean am ou n t of am m onia v o la tilizin g at th e tem p eratu re of 40°C w a s over 16 tim es higher th a n at the tem p era tu re of 3°C. It has been proved as w e ll th a t th e am m onia v o la tiliza tio n is p a rticu la rly fa v o u ra b ly a ffected b y th e a lk a lin e reaction of soil. On th e other hand, n itrogen lo sses due to th e v o la tiliz a tio n a re lim ited by h igh con ten t of cla y p a rticles in so il and its h igh sorption cap acity.

D r E. S p y c h a j - F a b i s i a k P r a c a w p ł y n ę ł a d o r e d a k c j i w l u t y m 1988 r. K a t e d r a C h e m i i R o l n e j

A k a d e m i a T e c h n i c z n o - R o l n i c z a w B y d g o s z c z y B y d g o s z c z , S e m i n a r y j n a 5