SPIAK Z., KULCZYCKI G. 2007. Wpływ stosowania preparatów

SPIAK Z., KULCZYCKI G. 2007. Wpływ stosowania preparatów

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 520: 167-173
WPŁYW STOSOWANIA PREPARATÓW ORGANICZNYCH
I MINERALNYCH NA PLONOWANIE I SKŁAD CHEMICZNY
GRYKI UPRAWIANEJ NA GLEBACH
Z TERENÓW POPOWODZIOWYCH
Zofia Spiak, Grzegorz Kulczycki
Katedra śywienia Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Wstęp
W lipcu 1997 roku województwo wrocławskie dotknęła katastrofalna powódz.
Woda która zalała grunty orne spowodowała zmiany w zasobności gleb w składniki
pokarmowe, zachwianie równowagi jonowej w roztworze glebowym oraz skaŜenie
metalami cięŜkimi i toksycznymi związkami pochodzenia mineralnego i organicznego
[ADAMKIEWICZ i in. 1998; CHODAK i in. 1999; SZERSZEŃ i in. 2000].
Celem badań było ustalenie w warunkach wazonowych doświadczeń wegetacyjnych czy i w jaki sposób wapnowanie, stosowanie róŜnych preparatów do
rekultywacji oraz słomy wpłynie na plonowanie i jakość gryki uprawianej na glebach
poddanych długotrwałemu oddziaływaniu stagnującej wody powodziowej oraz wpływ
na właściwości fizykochemiczne i chemiczne gleby.
Materiał i metodyka
Glebę przeznaczoną do badań pobrano z wierzchniej warstwy pól uprawnych
Rolniczego Zakładu Doświadczalnego Swojec we Wrocławiu. Gleby te były zalane
wodami powodziowymi, które stagnowały na tym terenie przez okres jednego tygodnia.
Do badań pobrano dwie gleby o zróŜnicowanych właściwościach fizykochemicznych
(tab. 1). Jedna z nich to glina lekka silnie spiaszczona o zawartości części spławialnych
24% (gleba A), druga to piasek słabogliniasty zawierający 9% części spławianych
(gleba B). Przed załoŜeniem doświadczenia do gleb dodano: wapno w formie CaCO3,
Rekulter, Immobil-WK2, Biodekol-1 oraz słomę jęczmienną. Nawóz wapniowy
zastosowano w dawce na poziomie wartości 1 kwasowości hydrolitycznej (1Hh)
natomiast badane preparaty do rekultywacji gleb (Rekulter, Immobil i Biodekol) w
ilościach odpowiadających dawce 3 t⋅ha-1, a słomę jęczmienną w ilości 2 t⋅ha-1. Rekulter
wyprodukowany na bazie węgla brunatnego oraz Immobil-WK2 zaliczane są do
naturalnych preparatów organiczno-mineralnych, natomiast Biodekol-1 do nawozów
wapniowo-magnezowych.
Tabela 1; Table 1
Właściwości fizykochemiczne badanych gleb
Z. Spiak, G. Kulczycki
168
Physical and chemical properties of the examined soils
Gleba
Soil
pHKCl
P
E-R
K
E-R
Mg
(CaCl2)
N og.
Total
N
C org.
Organic
C
Cu
Zn
Pb
Cd
Cr
Ni
Mn
1 mol HCl⋅dm-3
mg⋅kg-1 gleby; soil
g⋅kg-1 gleby; soil
mg⋅kg-1 gleby; soil
A*
4,9
143
286
95
1,2
16,0
6,4
15,2
13,4
0,2
1,6
3,0
5,4
B*
4,2
157
163
28
0,4
6,8
3,8
5,8
15,3
0,2
1,8
0,90
3,2
A*
B*
glina lekka silnie spiaszczona; light loam highly sanded
piasek słabo gliniasty; slightly loamy sand
Doświadczenie wazonowe prowadzono w czterech powtórzeniach w wazonach
typu Wagnera o pojemności 5 kg gleby. Rośliną uprawianą była gryka odmiany Kora,
którą zebrano w fazie pełnego kwitnienia. Wyniki plonów gryki opracowano
statystycznie metodą analizy wariancji, stosując półprzedział Tukey’a dla α = 0,05. Po
oszacowaniu plonów gryki, rośliny z wazonów poszczególnych obiektów połączono w
średnie obiektowe i po zmieleniu zmineralizowano na sucho uzyskując popiół, który
roztworzono w kwasie azotowym. W roztworze po mineralizacji oznaczono zawartości
P metodą kolorymetryczną, K, Ca, Na metodą fotometrii płomieniowej a Mg oraz
metale cięŜkie (Cu, Zn, Pb, Mn, Cr, Ni i Cd) oznaczono metodą spektrofotometrii
atomowo-absorpcyjnej. Azot ogólny w materiale roślinnym po uprzedniej jego
mineralizacji na mokro z kwasem salicylosiarkowym oznaczono metodą Kjeldahla.
Analizy materiału glebowego wykonano na średnich próbach obiektowych uzyskanych
po połączeniu prób pojedyńczych z wazonów kaŜdego obiektu. W materiale glebowym
oznaczono; skład granulometryczny metodą Casagrande´a w modyfikacji
Prószyńskiego, pH w 1 mol KCl⋅dm-3, N ogólny metodą Kjeldahla, C organiczny
metodą Westerhoffa, zawartość przyswajalnych form K i P metodą Egnera-Riehma
(DL) oraz Mg metodą Schachtschabela. Zawartości form rozpuszczalnych metali
cięŜkich w glebie oznaczono w wyciągu 1 mol HCl⋅dm-3.
Wyniki i dyskusja
W porównaniu do obiektu kontrolnego, wapnowanie oraz dodatek Biodekolu-1
spowodował istotny wzrost plonu gryki na glebie lekkiej (tab. 2). Po dodaniu Rekultera
i słomy jęczmiennej do obu gleb stwierdzono istotne obniŜenie wielkości plonu gryki w
stosunku do obiektu kontrolnego. ZbliŜone wyniki w swoich badaniach ze stosowaniem
podobnych preparatów, chociaŜ na glebach nie objętych klęską powodzi uzyskali inni
autorzy [BEREŚNIEWICZ, NOWOSIELSKI 1993; JASIEWICZ, CURYŁO 1998; MACIEJEWSKA,
KOTOWSKA 1998].
Stosowanie Rekultera na obu glebach zwiększyło zawartość i pobranie azotu
przez grykę (tab. 3). Wszystkie zastosowane substancje wpłynęły na obniŜenie
zawartości i pobrania fosforu w roślinach uprawianych na obu glebach w porównaniu
do gryki zebranej z obiektu kontrolnego. Zastosowany Immobil i Biodekol zwiększył
zawartość i pobranie magnezu przez grykę. Przedstawione w tabeli 4 wyniki świadczą o
pozytywnym oddziaływaniu wszystkich stosowanych w doświadczeniu substancji na
gromadzenie się metali cięŜkich w gryce, gdyŜ niezaleŜnie od rodzaju gleby, Ŝaden z
preparatów nie spowodował ich wzrostu w stosunku do zawtości w gryce pochodzącej z
obiektu kontrolnego. Na wszystkich obiektach obu gleb zawartość Pb i Cr utrzymywała
WPŁYW STOSOWANIA PREPARATÓW ORGANICZNYCH ...
169
się na zbliŜonym poziomie, natomiast zawartości pozostałych metali uległa znacznemu
obniŜeniu w wyniku dodania do gleby badanych substancji. Uzyskane wyniki znajdują
potwierdzenie w wyraźnym zmniejszeniu się procesu przemieszczania się tych
pierwiastków z gleby do części nadziemnych gryki.
Tabela 2; Table 2
Średnie plony gryki (g z wazonu)
Mean yield of buckwheat (g DM from a pot)
Obiekty; Objects
Plon gryki; Buckwheat yield
gleba A; soil A
gleba B; soil B
37,2
39,2
29,3
35,6
38,7
19,1
35,3
38,4
21,6
34,2
38,8
28,7
0
CaCO3
Rekulter
Immobil WK2
Biodekol-1
Słoma jęczmienna; Barley straw
NIR0,05; LSD0.05 dla; for:
I
nawoŜenie; fertilization
II
gleba; soil
I x II współdziałanie; interaction
2,41
1,39
3,41
Tabela 3; Table 3
Zawartości i pobranie makroskładników przez części nadziemne gryki
Macronutrient contents and uptake by the abovegrand parts of buckwheat
Pobranie; Uptake
(mg z wazonu; mg from a pot)
Zawartość; Contents
(g⋅kg-1)
Obiekty
Objects
N
P
Mg
K
Ca
N
P
Mg
K
Ca
1 042
1 058
1 113
961
1 045
401
190
169
126
121
132
73
223
235
328
409
410
80
1 488
1 607
1 582
1 388
1 548
974
781
823
586
534
581
306
847
845
886
787
892
545
212
192
102
120
144
164
180
165
255
414
361
92
812
845
1 102
650
776
1 320
388
730
410
410
660
258
Gleba A; Soil A
0
CaCO3
Rekulter
Immobil WK 2
Biodekol-1
Słoma; Straw
28
27
38
27
27
21
5,1
4,3
4,3
3,4
3,4
3,8
6,0
6,0
11,2
11,5
10,6
4,2
0
CaCO3
Rekulter
Immobil WK2
Biodekol-1
Słoma; Straw
24
22
41
23
23
19
6,0
5,0
4,7
3,5
3,7
5,7
5,1
4,3
11,8
12,1
9,3
3,2
40
41
54
39
40
51
21
21
20
15
15
16
Gleba B; Soil B
23
22
51
19
20
46
11
19
19
12
17
9
GWOREK [1993] i JURKOWSKA [1964] wskazują na pozytywne oddziaływanie
preparatów organiczno-mineralnych na gromadzenie się metali cięŜkich w roślinach.
Tabela 4; Table 4
Zawartości i pobranie metali cięŜkich przez części nadziemne gryki
Heavy metal contents and uptake by the abovegrand part of buckwheat
Obiekty
Objects
Zawartość; Contents
Pobranie; Uptake
Z. Spiak, G. Kulczycki
170
Cu
Pb
Cd
Cr
Ni
Zn
Mn
Cu
Pb
mg⋅kg-1
Cd
Cr
Ni
Zn
Mn
µg z wazonu; µg from a pot
Gleba A; Soil A
0
CaCO3
Rekulter
Immobil WK2
Biodekol-1
Słoma; Straw
9,3
8,0
7,2
5,7
5,9
8,1
2,3
2,3
2,2
2,1
2,2
2,1
1,25
0,60
0,50
0,50
0,20
0,65
0,65
0,65
0,65
0,60
0,60
0,70
6,45
4,15
2,55
2,45
2,60
4,10
81
57
43
29
30
51
395
155
270
45
37
335
0
CaCO3
Rekulter
Immobil WK2
Biodekol-1
Słoma; Straw
9,1
7,8
8,2
5,4
5,7
7,8
2,2
2,1
2,2
2,1
2,0
2,0
1,00
0,55
0,40
0,30
0,30
0,60
0,70
0,60
0,66
0,55
0,55
0,70
4,10 145
2,50 57
2,00 35
2,30 22
2,20 25
3,00 66
346
314
211
203
228
155
86
90
64
75
85
40
47
24
15
18
8
12
24
25
19
21
23
13
240
163
75
87
101
78
3,0
2,2
1,3
1,0
1,2
1,0
14,7
6,1
7,9
1,6
1,4
6,4
321
300
177
185
221
224
78
81
50
72
78
57
35
21
9
10
12
17
25
23
14
19
21
20
145
96
43
79
85
86
5,1
2,2
0,8
0,8
1,0
1,9
11,6
5,2
11,7
1,2
1,4
12,2
Gleba B; Soil B
330
135
540
35
35
425
Stosowanie badanych preparatów wywarło wyraźny wpływ na odczyn gleby (tab.
5).
Tabela 5; Tabele 5
Wybrane właściwości fizykochemiczne i chemiczne gleb
przed i po zakończeniu doświadczenia
Some of physical and chemical properties of the examined soils
before and after the experiment
Obiekty
Object
pH
1 mol
Kcl⋅
dm-3
P
E-R
K
E-R
Mg
CaCl2
Nog.
Total
N
Corg.
Organic
C
Cu
Zn
Pb
Cd
Cr
Ni
M
n
13
14
1 mol HCl⋅dm-3
-1
mg⋅kg gleby; soil
1
2
3
4
5
-1
mg⋅kg-1 gleby; soil
g⋅kg gleby; soil
6
7
8
9
10
11
12
Gleba A; Soil A
Przed doświadczeniem; Before experiment
4,9
143
4,4
6,0
5,7
112
131
211
286
95
1,2
16,0
6,4
15,2 13,4 0,2 1,6 3,0 5,4
Po zakończeniu doświadczenia; After experiment
0
CaCO3
Rekulter
63
66
215
46
37
200
1,23
1,30
1,49
13,2
12,7
30,1
6,5
6,5
9,7
16,2 14,4 0,2 1,4 3,6 4,7
16,3 14,1 0,3 1,4 3,6 4,8
14,8 14,3 0,3 2,4 3,7 5,8
1
2
3
4
5
6
7
8
Immobil
7,0
144
78
280
1,27
18,9
6,1
14,9 14,0 0,2 2,0 4,9 5,6
9
10
11
12
13
14
Biodekol
Słoma; Straw
6,9
5,4
112
116
60
350
146
86
1,15
1,34
11,3
15,3
5,4
5,7
23,0 17,2 0,3 1,9 3,5 9,2
17,4 14,6 0,2 1,8 3,6 4,9
Gleba B; Soil B
Przed doświadczeniem; Before experiment
4,2
157
163
28
0,40
6,8
3,8
5,8
15,3 0,2 1,8 0,9 3,2
Po zakończeniu doświadczenia; After finished experiment
0
4,1
145
12
8
0,36
4,0
3,5
5,8
14,7 0,2 1,8 0,9 2,4
WPŁYW STOSOWANIA PREPARATÓW ORGANICZNYCH ...
CaCO3
Rekulter
Immobil
Biodekol
Słoma; Straw
6,0
5,8
7,3
7,1
5,3
179
235
254
218
145
12
96
28
27
160
6
176
200
70
40
0,43
0,60
0,41
0,38
0,60
5,7
20,4
10,5
9,3
12,1
3,7
6,0
3,3
3,3
3,3
5,8
5,1
5,2
8,9
5,4
14,6
15,0
14,6
18,2
15,0
171
0,1
0,2
0,2
0,2
0,2
1,9
2,2
1,9
1,9
1,8
0,9
1,1
1,9
1,0
1,0
2,6
3,1
3,0
6,0
2,6
Na obiektach kontrolnych, zarówno na glebie lekkiej, jak i średniej wegetacja roślin
spowodowała nieduŜe zakwaszenie gleby, natomiast kaŜda z zastosowanych substancji
wpłynęła na wzrost wartości pH, w porównaniu do obiektu kontrolnego. WyŜszy
odczyn obu gleb (bliski pH 7) odnotowano w wyniku działania Immobilu WK2 i
Biodekolu-1. RównieŜ wapnowanie CaCO3 w wysokości 1 Hh zmieniło odczyn obie
gleby z bardzo kwaśnego do lekko kwaśnego. Słabiej na zmianę odczynu podłoŜa
oddziaływał Rekulter i słoma jęczmienna. Ta alkalizacja gleb zdegradowanych była
bardzo poŜądana, gdyŜ między innymi tą drogą nastąpiło ograniczenie pobrania metali
cięŜkich przez grykę. Wiele prac naukowych m.in. GERITSE, VAN DRIEL [1984]; GORLACH,
GAMBUŚ [1991]; MACIEJEWSKA, KOTOWSKA [1998] dowodzi istotnego wpływu zabiegu
odkwaszania gleb na immobilizację metali cięŜkich. CZUBA [1997] i WIERNY [1997]
wskazują na moŜliwości wykorzystania nawozów dolomitowych w przywracaniu
równowagi środowiska w glebach zatopionych w czasie powodzi.
Wnioski
1.
Stosowanie wapna węglanowego (CaCO3) oraz wapniowo-magnezowego
(Biodekol-1) wpłynęło na istotny wzrost plonowania gryki.
2.
Dodatek preparatów organiczno-mineralnych (Rekulter i Immobil WK2) wpłynęł
na istotne obniŜenie plonowania gryki. Spadek plonów spowodowało takŜe
nawoŜenie słomą.
3.
Większość stosowanych substancji obniŜało zawartość metali cięŜkich w roślinach.
4.
W badaniach stwierdzono wpływ stosowanych zabiegów na poprawę właściwości
fizyko-chemicznych gleb i ograniczenie przemieszczania się metali cięŜkich do
części nadziemnych roślin.
5.
Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, Ŝe badane preparaty mogą być
stosowane do rekultywacji gleb zdegradowanych w wyniku powodzi.
Literatura
ADAMKIEWICZ A., CHODAK T., DĘBOWSKI M., KABAŁA C., KASZUBKIEWICZ J., KARCZEWSKA
A., KWIATKOWSKA B., LACHOWICZ M., LEWCIO M., MEINHARDT B., SIWKA A., SZERSZEŃ L.,
TOMASZEWSKA K., WRONA J. 1998. Ocena stanu środowiska na obszarach objętych
powodzią w 1997 roku - województwo wrocławskie. PIOŚ Wojewódzki Inspektorat
Ochrony Środowiska we Wrocławiu, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Wrocław: 93
ss.
BEREŚNIEWICZ A., NOWOSIELSKI O. 1993. Wpływ wieloskładnikowego nawozu organicznowapniowo mineralnego Nowin na plon roślin w płodozmianie warzywnym. Rocz. Nauk
Rol. A 109(4): 133-140.
CHODAK T., SZERSZEŃ L., KABAŁA C. 1999. Oddziaływanie powodzi z 1997 roku na środowisko glebowe miasta Wrocławia. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 467(1): 51-58.
CZUBA R. 1997. Nawozy dolomitowe w systemie rekultywacji gleb zatopionych w czasie
Z. Spiak, G. Kulczycki
172
powodzi. Mat. Sem. „Wykorzystanie właściwości dolomitu w przywracaniu równowagi
środowiska terenów objętych klęską powodzi” 12 IX 1997, Wrocław: 1-10.
GERITSE R.G., VAN DRIEL W. 1984. The relationship between adsorption of trace metals,
organic matter and pH in temperate soils. J. Environ. Qual 13/2: 157-204.
GORLACH E., GAMBUŚ F. 1991. The effect of liming, adding peat and phosphorus fertilization on uptake of heavy metals by plants. Pol. J. Soil. Sci. XXIV/2: 199-204.
GWOREK B. 1993. Wpływ zeolitów na zmniejszenie akumulacji metali cięŜkich w roślinach uprawianych na glebach zanieczyszczonych. Rozprawy Naukowe i Monografie
SGGW Warszawa 167: 72.
JASIEWICZ CZ., CURYŁO T. 1998. Wpływ nawozów organiczno-mineralnych na skład
chemiczny roślin uprawianych na glebie zanieczyszczonej metalami cięŜkimi. Fol. Univ.
Agric. Stetin. 190: 123-131.
JURKOWSKA H. 1964. Antytoksyczne działanie węgla brunatnego w nawoŜeniu. Zesz.
Nauk. WSR Kraków 448b: 87-93.
MACIEJEWSKA A., KOTOWSKA J. 1998. Współdziałanie nawoŜenia NPK oraz wapnowania
gleby na bioprzyswajalność niektórych metali przez rośliny łąkowe. Fol. Univ. Agric.
Stetin. 190, Agricultura 72: 205-209.
SZERSZEŃ L., CHODAK T., GAWĘCKI J., JASIŃSKA Z., KABAŁA C., KARCZEWSKA A., KASZUBKIEWICZ J., KOTECKI A. 2000. Stan środowiska glebowego oraz warunki produkcji
rolniczej na Dolnym Śląsku po powodzi 1997 roku. Zesz. Nauk. AR Wrocław 370,
Monografie 20: 109.
WIERNY A. 1997. Zastosowanie dolomitu i naturalnych sorbentów do rekultywacji gleb
popowodziowych. Mat. Sem. „Wykorzystanie właściwości dolomitu w przywracaniu
równowagi środowiska terenów objętych klęską powodzi” 12 IX 1997, Wrocław: 1-10.
Słowa kluczowe:
zabiegi agrochemiczne, gleby popowodziowe, rośliny metale
cięŜkie
Streszczenie
W doświadczeniu wazonowym badano wpływ wybranych zabiegów agrotechnicznych na wielkość plonu i skład chemiczny gryki uprawianej na glebach pobranych z terenów popowodziowych. Doświadczenie załoŜono na dwóch róŜnych
glebach zalanych wodami powodziowymi, które stagnowały na tym terenie przez okres
jednego tygodnia. Przed załoŜeniem doświadczenia do gleb dodano; wapno (CaCO3),
Rekulter, Immobil WK2, Biodekol-1 oraz słomę jęczmienną. Rośliną uprawianą w
doświadczeniu była gryka odmiany Kora. Wapnowanie wapnem węglanowym (CaCO3)
oraz wapniowo-magnezowym (Biodekol-1) wpłynęło na wzrost plonowania gryki.
Większość stosowanych substancji działało obniŜając zawartość metali cięŜkich w
roślinach. W badaniach stwierdzono wpływ stosowanych zabiegów na poprawę
właściwości fizyko-chemicznych gleb i mniejsze pobranie metali cięŜkich do części
nadziemnych roślin. W warunkach prowadzonych badań stwierdzono, Ŝe badane
preparaty mogą być stosowane do rekultywacji gleb zdegradowanych w wyniku
powodzi.
THE INFLUENCE OF APPLIED ORGANIC
AND MINERAL PREPARATIONS ON YIELD
AND CHEMICAL COMPOSITION OF BACKWEAT CULTIVATED
ON SOILS AFTER FLOOD
WPŁYW STOSOWANIA PREPARATÓW ORGANICZNYCH ...
173
Zofia Spiak, Grzegorz Kulczycki
Department of Plant Nutrition,
University of Environmental and Life Sciences, Wrocław
Key words:
agrochemical treatments, soils after flood, plants, heavy metals
Summary
In the pot experiment the influence of some agrochemical treatments on the yield
and chemical composition of buckwheat cultivated on soils after flood was investigated.
The experiment was carried out on two different soils from the areas, where flood water
had stayed for one week. Before establishing the experiment the soils underwent the
following treatments: liming with CaCO3 and fertilization with Rekulter, Immobil
WK2, Biodekol-1 and barley straw. The examined plant was buckwheat of Kora cv.
Liming with CaCO3 and with calcium-magnesium preparation (Biodekol-1) caused an
increase of buckwheat yield. Most of the applied substances caused the reduction of
heavy metal contents in plants. In the carried out research the influence of applied
treatments on the improvements of physico-chemical soil properties and heavy metal
uptake by plants was noticed. Under the conditions of the carried out research it was
found that the examined preparations could be used for reclamation of soils contaminated by flood.
Prof. dr hab. Zofia Spiak
Katedra śywienia Roślin
Uniwersytet Przyrodniczy
ul. Grunwaldzka 53
50-375 WROCŁAW
e-mail: [email protected]