przydatność gipsu do poprawy właściwości

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM
LXI N R 4 WARSZAWA 2010: 154-158
JAN ŁABĘTOWICZ, MAGDALENA SZYMAŃSKA, WOJCIECH STĘPIEŃ
PRZYDATNOŚĆ GIPSU DO POPRAWY WŁAŚCIWOŚCI
FIZYKOCHEMICZNYCH GLEB LEKKICH*
USEFULNESS OF GYPSUM IN THE IMPROVEMENT
OF PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF LIGHT SOIL
Zakład Chemii Rolniczej, Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, SGGW
A b s tra c t In 2 0 0 6 -2 0 0 9 , research w as conducted in order to determine the usefulness o f gypsum in the im prove­
m ent o f the physicochem ical properties o f acid soils. Soils were taken from non-lim ed N K and N P objects. The
N K and N P objects were fertilized by increase o f the dose o f phosphorus and potassium, respectively. The
calcium rates in calcium carbonate or gypsum w ere calculated based on soil hydrolytic acidity. The obtained results
sh ow that the application o f C a C 0 3 is m ore useful in im proving the physicochem ical properties o f acid soils than
C a S 0 4*2H20 . Fertilization with C a C 0 3 had a more desirable effect than gypsum on the follow ing parameters: soil
pH, content o f available forms o f phosphorus and base saturation.
S ło w a k lu c zo w e : gip s, w ła śc iw o śc i fiz y k o c h e m ic z n e gleb.
K e y w o r d s : gyp su m , p h y sico ch em ica l properties o f soil.
WSTĘP
Gleby zdegradowane, o niskim potencjale plonotwórczym są wycofywane z produkcji
rolniczej i przeznaczane pod zalesianie. Prowadzenie wydajnej produkcji leśnej na takich gruntach
często wymaga regulacji pH. Stosowanie wapna nie jest opłacalne dla leśnictwa. Inną metodą
poprawy jakości tych gruntów może być stosowanie odpadów przemysłowych np. gipsu,
powstającego podczas odsiarczania spalin [Sosulski i in. 2007]. Celowe jest zatem określenie
wpływu stosowania gipsu na różne parametry glebowe.
Celem badań była ocena przydatności gipsu do poprawy właściwości fizykochemicznych
gleb niewapnowanych przez kilkadziesiąt lat, pobranych z trwałych doświadczeń
nawozowych w Skierniewicach.
MATERIAŁY I METODYKA
Badania obejmują doświadczenie mikropoletkowe prowadzone w latach 2006-2009.
W 2006 roku pobrano próbki gleb z następujących kombinacji nawozowych: NP i NK ze
zmianowaniem dowolnym bez obornika i bez rośliny motylkowej. Gleby użyte do
doświadczeń były zróżnicowane pod względem właściwości chemicznych (tab.l). W
doświadczeniach zastosowano następujące nawożenie:
* B a d a n ia r e a liz o w a n e b y ły w ram ach p ro jek tu b a d a w c z e g o nr N 3 1 0 0 6 0 3 1 /2 6 3 9 .
Przydatność gipsu do poprawy właściwości fizykochemicznych gleb lekkich 155
Doświadczenie I
NP - obiekty dotychczas trwale niewapnowane i nienawożone potasem,
NPK + CaCO + MgSO ; NPK + CaC03 + MgSO ; NPK2 + CaC03+ MgS04;
NPK + CaSO -2H O + MgS04; NPKj +'CaSO -2H O + MgS04;
NPK2 + CaS04*2H20 + MgS04
Potas zastosowano w formie soli potasowej w dawkach: Kj - 3 g K na wazon,
K2 - 6 g K na wazon. Dawki wapna zastosowanego w formie CaC03 i CaSO *2H20
wyliczone zostały wg kwasowości hydrolitycznej. Dawka magnezu wynosiła 2 g Mg na
wazon w formie siarczanu magnezu.
Doświadczenie II
NK - obiekty dotychczas trwale niewapnowane i nienawożone fosforem,
NKP + CaCO + MgSO ; NKP + CaCO + MgS04; NKP + CaC03+ MgS04;
NKP + CaSO -2H O + MgSO ; NKP + CaS04*2H20 + MgS04;
NKP2 + CaS04*2H20 + MgS04
Fosfor zastosowano w formie superfosfatu potrójnego w dawce P - 2 g i P2 - 4 g P
na wazon. Dawki wapna, magnezu były takie same jak na obiekcie NP.
Jako obiekty kontrolne wykorzystano do doświadczenia I: NPKQ, NPK1? NPK^; do
doświadczenia II: NKPQ, NKPj, NKP . Na obiektach tych zastosowano analogiczne
dawki P i K jak w doświadczeniu I i II.
Na poletkach doświadczenia uprawiano kolejno ziemniaki, rzepak ozimy, kukurydzę i
żyto. W próbkach gleby pobranych po zbiorach roślin w 2009 r. oznaczono: pH gleby w
wyciągu KC11 mol-dm-3 metodąpotencjometryczną przyswajalne formy fosforu i potasu
metodą Egnera-Riehma, kationy wymienne w octanie amonu 1 mol-dm"3 o pH 7. Na
podstawie uzyskanych wyników obliczono pojemność kompleksu sorpcyjnego (T), sumę
zasad (S) oraz stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami (Vs).
WYNIKI I DYSKUSJA
Podjęta w niniejszych badaniach próba poprawy produkcyjności gleb za pomocą
gipsowania okazała się zabiegiem, który nie jest w stanie w pełni zastąpić wapnowania.
T A B E L A 1. W ła ś c iw o ś c i ch em iczn e g leb y użytej d o d o św ia d c z e n ia
T A B L E 1. C h em ica l p ro p erties o f the so il u sed in the exp erim en t
O b ie k ty
O b je c ts
K a tio n y w ym ien n e
Hh*
[m m ol(+ )*k g_1] E x c h a n g ea b le ca tio n s
[m g -k g -1]
K
P o je m n o ść
k o m p le k su
S to p ie ń
w y s y c e n ia
k o m p lek su
zasad am i
F orm y p rzysw ajaln e
A vailab le form s
[m g-kg"1]
Ca
Mg
so r p c y jn e g o
T -C E C
P
[m m o l(+ )k g _1] V - B S [%]
K
NP
2 7 ,1
4 4 ,0
2 5 8 ,8
2 0 ,0
4 2 ,8
51
5 2 ,1
4 0 ,2
NK
2 7 ,6
1 1 4 ,2
1 6 5 ,8
1 7 ,2
4 0 ,2
43
2 0 ,0
1 3 4 ,3
* H h - k w a s o w o ś ć h yd rolityczna - hyd rolytic acid ity
J Łabętowicz, M. Szymańska, W. Stępień
156
Po trzech latach prowadzenia doświadczenia odczyn gleb obiektów kontrolnych utrzymał
się na poziomie silnie kwaśnym (tab. 2). Nawożenie potasowe zastosowane w dawkach
K i K2nieznacznie jeszcze obniżyło pH. Nawożenie CaCO z MgS04spowodowało zmianę
odczynu na słabo kwaśny. Na analogicznych kombinacjach, na których zastosowano gips,
pH zwiększyło się nieznacznie w porównaniu z obiektWi kontrolnymi, a dla NPK0SMg,
NPKjSMg iNPK SMg wyniosło średnio 4,7. Podobne wyniki uzyskali Sosulski i in. [2008a],
którzy także badali przydatność gipsu do regulowania pH gleb.
Pomiędzy obiektami wapnowanymi i gipsowanymi wystąpiły znaczne różnice w stopniu
wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami - V , wyniosło ono odpowiednio 89 i 48%.
Takie różnice wynikają ze znacznie mniejszej zawartości Ca wymiennego. Na obiektach
gipsowanych była ona o ponad 61% mniejsza niż na obiektach, na których zastosowano
CaCO . Potwierdzają to wyniki badań prowadzonych przez Sosulskiego [2008b]. Należy
jednak zauważyć, że chociaż gipsowanie nie daje efektów porównywalnych do
wapnowania, to jednak zaznacza się jego pozytywny wpływ na wysycenie kompleksu
sorpcyjnego jonami Ca. Porównując obiekty kontrolne z gipsowanymi zauważa się, że
zawartość wapnia wymiennego jest ponad dwukrotnie wyższa na obiektach gipsowanych
(tab. 2). A zatem można sądzić, że pomimo braku zmian w pH, w glebie, na której
zastosowano gips, rozszerza się stosunek Ca:Al, który jest uznawany za jeden ze
wskaźników jakości gleby [Porębska 2003; Rutkowska i in. 2004].
Na podstawie przeprowadzonych badań nie stwierdzono wpływu gipsowania na
zawartość w glebie potasu przyswajalnego, średnia zawartość potasu na obiektach
wapnowanych wyniosła 63,3 mg*kg_1, na gipsowanych - 62,1 mg*kg_1 w stosunku do
ok. 61,2 mg*kg_1 na obiektach kontrolnych
Podobny efekt nawozowy gipsu wystąpił w glebach obiektów trwale nienawożonych fosforem
(NK). W tym przypadku w wyniku zastosowania gipsu pH z ok. 4,3 na obiektach kontrolnych
zwiększyło się do ok. 4,7, zaś na obiektach, na których zastosowano CaC03, pH zwiększyło się do
ponad 6, co dowodzi lepszego działania odkwaszającego tego nawozu niż CaS04*2H20.
T A B E L A 2 . W yb ran e w ła ś c iw o ś c i fizy k o ch em iczn e gleb
T A B L E 2 . S e le c t e d p h y sic o c h e m ic a l p ro p erties o f so il
pH
NPKq
4 ,5
4 ,4
K przysw.
available
K a tio n y w ym ien ne
E x ch a n g ea b le ca tio n s
[m g -k g -1]
[m g-kg-1]
K
4 5 ,1
6 3 ,9
1 0 8 ,6
Ca
S
TE B
Mg
m m o l(+ )-k g 1
1 5 ,5
1 4 ,9
1 5 ,8
2 8 ,2
2 7 ,1
2 9 ,5
T
CEC
4 0 ,2
3 8 ,0
4 0 ,5
30
29
27
NPK,
4 ,3
4 1 ,2
5 6 .7
8 5 ,6
Ś red n ia M ea n
4 ,4
6 1 ,2
7 2 ,5
1 5 7 ,3
1 5 ,4
2 8 ,3
11,3
3 9 ,6
29
N P K 0C a M g 1 5 ,9
6 ,0
N P K jC a M g
NPK ^Ca M g
5 ,9
4 0 ,2
6 0 ,2
8 9 ,6
4 4 ,9
4 8 ,0
8 9 ,1
1 0 0 2 ,9
1 0 4 8 ,1
1 0 3 2 ,4
2 1 ,1
1 9 ,8
1 8 ,7
7,1
6 ,4
6 ,8
5 3 ,4
5 5 ,6
5 5 ,8
6 0 ,5
6 2 ,0
6 2 ,6
88
90
89
Ś red n ia M e a n
6 3 ,3
6 0 ,7
1 0 2 7 ,8
1 9 ,9
6 ,8
5 5 ,0
6 1 ,7
89
2 6 ,9
2 2 ,4
2 0 ,0
4 9 ,3
4 8 ,0
4 7 ,3
55
47
42
2 3 ,1
4 8 ,2
48
N P K
j
5 ,9
1 8 4 ,1
155, 1
1 3 2 ,6
H h3
> pa
N a w o ż e n ie
F ertilization
N P K 0S M g 2
N P K jS M g
N P K 7S M g
4 ,7
4 ,8
4 ,6
4 4 ,0
5 7 ,3
8 5 ,1
4 8 ,8
6 0 ,6
1 0 7 ,3
4 8 0 ,3
3 8 7 ,9
3 1 9 ,8
1 4 ,9
1 4 ,4
1 2 ,5
2 2 ,4
2 5 ,6
2 7 ,3
Ś red n ia M e a n
4 ,7
6 2 ,1
7 2 ,2
3 9 6 ,0
1 4 ,0
2 5 ,1
1 2 ,0
1 0 ,9
11,0
*C aM g - n a w o żen ie C a C 0 3+ M g S 0 4; C a C 0 3+ M g S 0 4 - fertilization;
2 S M g - n a w o żen ie C a S 0 4*2H20 + M g S 0 4; C a S 0 4*2H20 + M g S 0 4 - fertilization;
3 H h - k w a s o w o ś ć h ydrolityczna - hydrolytic acidity
Przydatność gipsu do poprawy właściwości fizykochemicznych gleb lekkich 157
TABELA 3. Wybrane właściwości fizykochemiczne gleb
TABLE 3. Selected physicochemical properties o f soil
Pprzysw.
Kationy wymienne
Nawożenie
PH
Exchangeable cations
F ertilization
available
[mg-kg-1]
Mg
[mg-kg"1] K
Ca
NKP0
N K P1
nkp9
Średnia Mean
NKP0Ca Mg1
NKPjCa Mg
NKP?Ca Mg
Średnia Mean
4,2
4,3
4,3
16,8
45,6
80,2
47,1
42,3
32,8
Hh3
S
TEB
T
CEC
Vs
41,2
40,7
41,0
36
37
37
BS
mmol(+)-kg 1
227,0
239,1
242,6
21,9
18,7
20,0
26,4
25,7
26,0
14,8
15,0
15,0
4,27
47,5
40,7
236,2
20,2
26,0
14,9
41,0
37
6.0
6,1
6,2
23,5
50,2
83,9
36,3
39,4
33,1
1017,2
1020,5
1051,2
25,1
24,3
23,6
4,0
3,6
3,5
54,3
54,5
55,9
58,3
58,1
59,4
93
94
94
6.1
52,5
36,3
1029,6
24,3
3,7
54,9
58,6
94
17,9
268,6
17,5
23,1
16,1
39,2
NKP0S Mg2 i4’7
24,2
16,4
269,7
18,0
4,6
40,9
40,6
!n k p ls Mg
61,3
2.84,5
16,9
23,9
16,9
40,8
NKP.S Mg
|4,7
23,7
40,2
274,3 17,4
16,5
35,3
1Średnia Mean 4,67 40,0
*CaMg - nawożenie C aC 03+M gS04; C aC 03+M gS04 - fertilization; 2 SMg
- nawożenie C aS04*2H20 + M g S 0 4; C aS04-2H20 + M g S 0 4 - fertilization;
3Hh - kwasowość hydrolityczna - hydrolytic acidity
41
40
41
32,1
40,7
33,1
41
Na obiektach z wieloletnim nawożeniem azotowym i potasowym (NK) nie wystąpił
tak wyraźnie pozytywny wpływ gipsu na zawartość wapnia wymiennego, jak miało to
miejsce na obiektach z wieloletnim nawożeniem azotem i fosforem (NP). Średnio dla
obiektów gipsowanych zawartość wapnia była tylko o ok. 16% większa w stosunku do
obiektów kontrolnych (tab. 3). W wyniku gipsowanie nie zwiększyło znacząco stopnia
wysycenia kompleksu zasadami. W tych warunkach wyniósł on ok. 41%, dla porównania
na obiektach, na których zastosowano CaC03, prawie ok. 94%.
Stosowanie gipsu negatywnie wpłynęło na zawartość fosforu przyswajalnego w glebie,
która po zastosowaniu fosforu w dawce Pj była o ok. 10% mniejsza, a w przypadku P2
o ok. 24% w stosunku do analogicznych obiektów kontrolnych. Wynikać to może z
utrzymującego się niskiego pH na tych obiektach, wskutek czego w dalszym ciągu
dochodzi do sorpcji chemicznej fosforu.
WNIOSKI
1. Stosowanie gipsu w niewielkim stopniu wpływa na poprawę właściwości fizykoche­
micznych gleb.
2. Gips zwiększa zawartość wapnia wymiennego w glebie, co może być wskaźnikiem
poprawy jakości gleb.
3. Stosowanie gipsu tylko w niewielkim stopniu podwyższa pH gleb.
4. Z uwagi na problem zagospodarowania odpadowego gipsu wydaje się jednak celowe konty­
nuowanie podobnych badań, w których roślinami testowymi będą typowo leśne gatunki.
158
J. Łabętowicz, M. Szymańska, W. Stępień
LITERATURA
PORĘBSKA G. 2003: Przydatność składu chemicznego roztworów glebowych do oceny jakości gleb leśnych.
IOŚ. 124 ss.
RUTKOWSKA B., ŁABĘTOWICZ J., SZULC W. 2004: Stosunek stężenia Ca i Al w roztworze glebowym jako
wskaźnik jakości środowiska glebowego. J. of Elementology 9(4): 735-742.
SOSULSKI T., ŁABĘTOWICZ J., JANCZYK M., SZYMAŃSKA M. 2007: Wpływ odpadów przemysłowych
- gipsu i fosfogipsu na zawartość cynku, kadmu i ołowiu w roślinach i glebie. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi.
520: 379-388.
SOSULSKI T., SZARA E., ŁABĘTOWICZ J., DOMERADZKA K., FELAK M. 2008a: Wpływ węglanu
wapnia, gipsu i fosfogipsu na plony oraz skład chemiczny roślin i roztworu glebowego. Zesz. Probl. Post.
Nauk Roi. 533: 345-356.
SOSULSKI T., SZARA E., ŁABĘTOWICZ J., PRZYBYSZ M. 2008b. Wpływ węglanu wapnia, gipsu i
fosfogipsu na zawartość glinu w glebie i roślinach. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 533: 357-368.
Prof dr hab. Jan Łabętowicz
Katedra Nauk o Środowisku Glebowym,
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
ul Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa
e-mail: [email protected]