38 - nawozy i nawożenie - Instytut Uprawy Nawożenia i

Transkrypt

Nr 38/2010
Redaktor Naczelny – Executive Editor – Mariusz Fotyma
Secretary – Kazimierz Kęsik
Rada Konsultacyjna – Advisory Board
Tadeusz Filipek, Lublin, Poland
Witold Grzebisz, Poznań, Poland
Janusz Igras, Puławy, Poland
Stanisław Kalembasa, Siedlce, Poland
Jakab Loch, Debrecen, Hungary
Jan Łabętowicz, Warszawa, Poland
Ewald Schnug, Braunschweig, Germany
Monografia
Azot mineralny w glebach Polski
pod redakcją Mariusza Fotymy
Opracowanie wyników badań, przedstawionych w tej monografii zostało wykonane
w ramach realizacji programu wieloletniego IUNG-PIB „Kształtowanie środowiska
rolniczego Polski oraz zrównoważony rozwój produkcji rolniczej”, w zadaniach 1.7.
i 1.8.
Copyright by Polish Fertilizer Society – CIEC
ISSN 1509-8095
Adres Redakcji
Zakład Żywienia Roślin i Nawożenia IUNG-PIB
Czartoryskich 8, 24-100 Puławy
e-mail [email protected]
Druk: IUNG-PIB Puławy, zam. 60, nakład 200 egz. B-5
Nawozy i Nawożenie
Fertilizers and Fertilization
Nr 38/2010
Spis treści
Od Redaktora monografii................................................................................... 4
1. Fotyma M., Kęsik K., Pietruch Cz. – Azot mineralny w glebach jako wskaźnik
potrzeb nawozowych roślin i stanu czystości wód glebowo-gruntowych ......... 5
2. Jadczyszyn T., Pietruch Cz., Lipiński W. – Resortowy monitoring zawartości
azotu mineralnego w glebach Polski w latach 2007-2009................................ 84
3. Lipiński W. – Zasoby azotu mineralnego w glebach gruntów ornych w strefach
wrażliwych na zanieczyszczenie azotanami (OSN)........................................ 111
Contents
1. Fotyma M., Kęsik K., Pietruch Cz. – Mineral nitrogen in soils of Poland as an
indicator of plants nutrient requirements and soil water cleanness..................... 5
2. Jadczyszyn T., Pietruch Cz., Lipiński W. – Soil monitoring in Poland for the
content of mineral nitrogen in the years 2007-2009.......................................... 84
3. Lipiński W. – The content of mineral nitrogen in arable soils of nitrate vulnerable
zones (NVZ) .................................................................................................. 111
Od redaktora
Od redaktora
W monografii przedstawiono wyniki 13-letnich badań nad zawartością
azotu mineralnego (NO3-N i NH4-N) w glebach gruntów ornych Polski. W latach
1997-2004 badania prowadzono w ramach zadania zleconego przez Ministerstwo
Rolnictwa i Rozwoju Wsi, a od 2005 r. w ramach wieloletniego programu
„Kształtowanie środowiska rolniczego Polski oraz zrównoważony rozwój produkcji
rolniczej”, zleconego IUNG-PIB przez Ministerstwo. Celem badań było rozpoznanie
wiosennych i jesiennych zasobów azotu mineralnego w profilu 0-90 cm gleb Polski
i wykorzystanie testu Nmin w doradztwie nawozowym i ochronie wód glebowogruntowych przed zanieczyszczeniem azotanami. Pobieranie próbek gleby i analizy
zawartości azotu wykonywane były przez okręgowe stacje chemiczno-rolnicze,
a prowadzenie bazy danych i opracowywanie syntez wyników stanowiło zadanie
IUNG-PIB.
Pierwszy rozdział monografii obejmuje obszerną syntezę badań, zwanych
potocznie monitoringiem gleb, przeprowadzonych w latach 1997-2006 w około
5000 punktów pobierania próbek gleby. Efektami tej syntezy była kalibracja testu
Nmin w okresie wiosny i zaproponowanie wykorzystania go do celów doradztwa
nawozowego oraz kalibracja testu azotanowego w okresie jesieni i zaproponowanie
wykorzystania go do przewidywania strat azotu z gleby w okresie zimy i symulacji
stężeń azotanów w płytkich wodach gruntowych (drenarskich). Wyniki te należy
uznać za oryginalne w piśmiennictwie polskim i krajów Środkowej Europy.
W drugim rozdziale monografii przedstawiono wyniki Resortowego Monitoringu
gleb na zawartość azotu mineralnego z 3 pierwszych lat po jego ustanowieniu.
Wyniki te wykorzystano do walidacji danych uzyskanych w pierwszym 10-letnim
cyklu badań. Stwierdzono duże podobieństwo, a niekiedy zbieżność wyników w
zakresie przeciętnych zawartości i zasobu azotu mineralnego w profilu glebowym
oraz potwierdzono użyteczność zaproponowanych w pierwszym rozdziale liczb
kalibracyjnych w odniesieniu do jesiennych zasobów azotu azotanowego. Trzeci
rozdział monografii dotyczy zasobu azotu mineralnego w glebach rejonów
szczególnie narażonych na zanieczyszczenie azotanami (OSN). Stwierdzono,
że zasoby azotu mineralnego, a szczególnie azotanowego, w glebach tych rejonów
są większe od przeciętnych zasobów w glebach Polski. Tym samym potwierdzono
zasadność wydzielenia tych obszarów, zgodnie z Dyrektywą Azotanową.
Monografia przeznaczona jest dla pracowników służb agrochemicznych
i ochrony środowiska i może stanowić podstawę podejmowania decyzji na różnych
szczeblach zarządzania od gospodarstw rolnych do administracji terenowej
i centralnej.
Prof. Mariusz Fotyma
AZOT MINERALNY W GLEBACH JAKO WSKAŹNIK
POTRZEB NAWOZOWYCH ROŚLIN I STANU CZYSTOŚCI WÓD
GLEBOWO-GRUNTOWYCH
Mariusz Fotyma, Kazimierz Kęsik, Czesław Pietruch
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy
w Puławach
Abstrakt
W pracy przedstawiono syntezę wyników 10-letnich (1997-2006) badań monitoringowych nad zawartością azotu mineralnego w glebach gruntów ornych Polski. Badania były wykonywane na zlecenie Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi
przez okręgowe stacje chemiczno-rolnicze, a ich synteza została powierzona autorom pracy. Monitoring prowadzono w ok. 5000 stałych punktów reprezentujących
gleby gruntów ornych z dwukrotnym w roku pobieraniem próbek gleby, w okresie
wiosny i jesieni z 3 warstw profilu glebowego do głębokości 90 cm. W syntezie
przedstawiono zawartość (mg N·kg-1) gleby i zasób (kg N·ha-1) azotu mineralnego
i jego dwóch form: NO3-N i NH4-N w okresie wiosny i jesieni w warstwach gleby
i w całym profilu glebowym. Zawartość i zasób azotu mineralnego były zróżnicowane
zależnie od składu granulometrycznego gleby, głębokości w profilu, terminu pobierania próbek i rodzaju uprawianych roślin. W drugiej części syntezy przedstawiono
sposób wykorzystania wyników badań do celów doradztwa nawozowego (wiosenny
termin pobierania próbek) i ochrony wód glebowo-gruntowych przed nadmiernymi
stężeniami azotanów. Zaproponowano metodę symulacji stężeń azotanów w roztworze glebowym i wodach drenarskich na podstawie ich zasobu w glebie i różnicy
zasobu pomiędzy jesiennym i wiosennym terminem pobierania próbek gleby.
Słowa kluczowe: monitoring gleb, azot mineralny, azot azotanowy, azot amonowy,
test Nmin, doradztwo nawozowe, ochrona wód glebowych.
Abstract
In the paper the synthesis of 10-years (1997-2006) monitoring program concerning mineral nitrogen in arable soils of Poland is presented. Monitoring has been
performed on the commission of Ministry of Agriculture and Rural Development by
agrochemical laboratories and the date base and synthesis of results was entrusted
to the Institute. Monitoring was performed in about 5000 representative sites with
collecting the soil samples in spring and autumn from the soil profiles up to 90 cm. In
the synthesis the content (mg N·kg-1 soil) and amount (kg N·ha-1) of mineral nitrogen
and its forms (NO3, NH4) in the 3 soil layers and the whole soil profile is presented.
The content and amount of nitrogen depends on the soil texture, depth in the soil profile and period of soil sampling. In the second part of this synthesis the usefulness of
soil monitoring for fertilizer recommendations and soil water protection was discussed. The original method of simulation the concentration of nitrates in soil solution
and drainage water has been proposed.
Key words: soil monitoring, mineral nitrogen, nitrates, ammonia, Nmin soil test, fertilizer recommendations, soil water protection.
1. Wprowadzenie
Badania nad testem azotu mineralnego w glebie rozpoczęto w Europie już pod
koniec lat 60-tych i z początkiem lat 70-tych ubiegłego wieku, w Niemczech [Scharpf
i Wehrmann 1975], Szwecji [Nommik 1966], Holandii [Borst i Mulder 1971 za Olfs
2009], a w Polsce dopiero na początku lat 90-tych [Fotyma E. 1995, 1996]. Badania
prowadzono z reguły na poziomie doświadczeń polowych, a ich wyniki miały służyć
do celów doradztwa nawozowego. Skrót nazwy tej metody jako Nmin wprowadzili, prawdopodobnie jako pierwsi, Muller i Gorlitz [1986, 1990]. Do celów doradztwa test Nmin musi być wykonywany w okresie wczesnej wiosny, przed wysiewem
pierwszej dawki nawozów na zboża ozime i przed zasiewem roślin jarych, co stwarza duże trudności techniczne i logistyczne. Pracochłonne i technicznie trudne jest
również pobieranie próbek gleby z całego profilu glebowego do głębokości 90 cm,
a co najmniej do głębokości 60 cm, co od początku było zalecaną praktyką [Scharpf
1997]. Z tych względów, jak również z uwagi na trudności z przełożeniem wyników
testu na zalecenie nawozowe, test ten w odniesieniu do poszczególnych pól roślin
nie upowszechnił się na znaczącą skalę.
Wzrost zainteresowania testem Nmin notuje się od początku lat 90-tych, a zwrotnym punktem było ustanowienie w 1991 r. Dyrektywy Azotanowej UE [Council
Directive 1991]. Dyrektywa Azotanowa dotyczy jakości wód pitnych, ale jednocześnie pośrednio stwierdza, że głównym sprawcą zanieczyszczenia tych wód może być
rolnictwo. Dyrektywa precyzuje dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie pitnej
na 50 mg NO3, co odpowiada 11,3 mg N-NO3 w 1 dm3 wody. Limit ten został ustanowiony na podstawie wcześniejszych zaleceń WHO (World Health Organization)
pochodzących jeszcze z 1970 r. W standardach WHO dla wody pitnej wyróżniono 3 przedziały stężeń azotanów, do 50 mg NO3∙dm-3 określany jako zadawalają-
Azot mineralny w glebach jako wskaźnik potrzeb nawozowych roślin i stanu czystości wód...
cy, 50-100 mg NO3∙dm-3 określany jako dopuszczalny i powyżej 100 mg NO3∙dm-3
określany jako nie zalecany. W Dyrektywie Azotanowej jako dopuszczalny przyjęto najniższy poziom zawartości azotanów, co jak wynika z nowszych badań nie
znajduje uzasadnienia w badaniach toksykologicznych [Addiscot 2005 str. 160-166,
L‘hirondel, L’hirondel 2001]. Ten przyjęty wyraźnie „na wyrost” poziom zawartości
azotanów w wodzie pitnej odnoszony jest, z braku innych normatywów również do
wód glebowo-gruntowych będących niekiedy źródłem (studnie kopane) lub pozostających w kontakcie z wodami pitnymi. Bezpośredni pomiar stężenia azotanów
w wodach gruntowych, reprezentowanych często przez wody z drenów jest kłopotliwy i wymaga dobrze wyposażonych punktów badawczych. Wyniki badań wód
drenarskich przeprowadzonych w dużej, reprezentatywnej sieci punktów przedstawił ostatnio Igras [2004]. Nie kwestionując konieczności i znaczenia takich badań
warto jednak zastanowić się nad przydatnością testu Nmin do pośredniej oceny stanu
zanieczyszczenia wód gruntowych azotanami, wychodząc z ich zawartości w profilu
glebowym. Znajomość zawartości azotanów w profilu glebowym w okresie jesieni
uzupełniona informacją o pojemności wodnej gleb i ilości opadów w okresie zimowym może posłużyć do opracowania modeli symulujących stężenie azotanów
w wodach glebowo-gruntowych [Verhagen, Bouma 1997; Enckevort i in. 2002].
2. Metodyka i historia badań
W 1997 r. na zlecenie Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi uruchomiono
w Polsce Resortowy Monitoring Gleb RMG na zawartość azotu mineralnego. Stronę techniczną monitoringu Resort zlecił Stacjom Chemiczno-Rolniczym OSChR,
a stronę merytoryczną Instytutowi Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa IUNG
(obecnie IUNG-PIB) w Puławach. W latach 1997-2005 IUNG realizował to zadanie w ramach zlecenia MRiRW, a od 2006 r. w ramach programu wieloletniego
Państwowego Instytutu Badawczego IUNG-PIB. W 2006 r. zakończono pierwszy,
10-letni cykl badań monitoringowych, a w latach 2008-2009 rozpoczęto cykl drugi
jako Resortowy Monitoring Gleb i Wód Gruntowych na zawartość i stężenie azotu
mineralnego w połączeniu z monitoringiem zawartości innych makroskładników.
Z uwagi na pilne potrzeby zarówno rolnictwa jak i ochrony środowiska, pierwszą
syntezę wyników RMG opracowano w 2004 r. [Fotyma E. 2004 i in.] i obejmowała
ona wyniki za lata 1997-2003. Obecna synteza obejmuje cały okres lat 1997-2006
i stanowi ostateczne podsumowanie pierwszego cyklu Resortowego Monitoringu
Gleb.
W 1997 r. wytypowano na terenie całej Polski około 5100 stałych punktów
poboru próbek gleby z gruntów ornych, w niemal takiej samej liczbie gospodarstw
(tylko w nielicznych gospodarstwach było po kilka punktów). Rozmieszczenie tych
punktów nie było w pełni losowe, gdyż uwzględniano potencjał analityczny poszczególnych OSChR oraz konieczność uzyskania zgody właścicieli gospodarstw.
8
punkt monitoringu
monitoring sites
10 32 8 nr zlewni
no of catchment
Rys. 1. Rozmieszczenie punktów kontrolnych na obszarze Polski
Fig. 1. Localisation of monitoring sites on the area of Poland
Rozmieszczenie punktów poboru próbek przedstawiono na rys. 1, na tle podziału administracyjnego kraju i z zaznaczeniem elementów podziału hydrologicznego
(zlewnie rzek II rzędu). W ogromnej większości tych punktów pobierano próbki
gleby przez cały okres pierwszego cyklu RMG i tylko nieliczne z gospodarstw wypadły, na skutek przyczyn losowych, z zadeklarowanej współpracy.
Próbki gleby pobierano dwukrotnie w każdym roku badań, wczesną wiosną
przed wysiewem nawozów azotowych i jesienią po zbiorze roślin z profilu gleby
o miąższości 90 cm, z podziałem na warstwy 0-30 cm (warstwa orna), 30-60 cm
(warstwa podorna) i 60-90 cm (podglebie). Po pobraniu próbki gleby były zamrażane i przechowywane w tym stanie do momentu wykonania analiz. Mineralne formy
azotu ekstrahowano z gleby 1% roztworem K2SO4 przy stosunku gleba: roztwór jak
1:5. W ekstrakcie oznaczano zawartość jonów amonowych N-NH4 i azotanowych
N-NO3 na kolorymetrze przepływowym firmy Skalar. Sposób pobierania próbek
i przeprowadzania analiz były zgodne z polską normą [PNR 1997].
Tabela 1. Przeciętne dla województw sumy opadów w okresie listopad-marzec
(„półrocze” zimowe) i opadów rocznych
Table 1. Average sum of rainfalls in the period November-March (winter period)
and for the whole year in the voivodships
Suma opadów w roku kalendarzowym (licznik) i w półroczu zimowym (mianownik),
Wojewódzsum of rainfall in the year (nominator) and in winter period (denominator) in mm
*
two
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Voivodship
DLN
KUJ
Lub
LUS
LOD
MAL
MAZ
OPL
PDK
PDL
POM
SLS
SWT
WAM
WLP
ZAP
Polska
*
97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04 04/05 05/06 06/07
629
566
448
532
621
494
417
448
544
632
171
147
196
146
129
111
146
165
188
223
495
598
571
628
700
623
484
527
461
505
162
179
183
200
222
101
155
161
178
237
579
607
624
601
642
490
436
577
503
533
172
145
197
171
168
102
169
174
171
189
583
681
544
682
623
652
387
562
544
464
191
226
282
190
237
148
169
217
168
291
698
679
565
694
700
668
501
546
495
478
234
211
223
193
225
122
230
218
220
256
823
709
703
722
880
744
565
597
638
553
215
174
224
201
187
124
223
177
234
301
588
616
485
524
546
554
534
522
491
478
173
144
165
174
200
79
185
176
175
205
780
655
601
681
755
633
500
550
633
688
214
174
255 203,5 166,5 131
212
207
272
288
682
762
764
762
770
669
522
742
775
612
215
153
235
200
142
122
176
220
205
237
612
660
541
484
604
555
540
648
543
558
158
196
188
210
95
208
181
200
121
243
628
721
788
575
719
644
549
759
490
572
192
204
244
225
245
127
208
234
181
279
931
744
755
830
889
772
584
652
722
745
257
201
314
261
204
151
278
249
356
353
657
777
599
722
919
686
570
598
578
574
226
182
213
210
196
124
200
207
236
270
695
660
701
607
664
581
542
745
519
634
226
181
261
187
251
84
210
206
171
317
638
604
599
610
552
588
410
480
507
440
159 2250 238
186
217
138
164
187
179
228
614
849
655
620
726
723
494
679
616
576
228
267
280
178
316
115
223
261
205
321
643
688
625
628
694
625
497
615
556
553
202
186
232
195
207
117
197
203
204
265
pełne nazwy województw na rys. 2, full names of voivodships see fig. 2
10
Normy międzynarodowe obowiązujące od 2005 r. przewidują ekstrakcję
zarówno jonów amonowych, jak i azotanowych [ISO 14256-2:2005] roztworem
1 mol·dm-3 KCl. Wydaje się jednak, że skład roztworu ma niewielki tylko wpływ
na ilość ekstrahowanego azotu mineralnego, a szczególnie jego formy azotanowej.
W obszernych badaniach przeprowadzonych na Węgrzech [Szabo i in. 2009] udowodniono wysoką korelację pomiędzy ilościami azotanów ekstrahowanych roztworami KCl i CaCl2.
W 1997 r. dokonano opisu profili gleb w punktach monitoringu określając typ
i kompleks przydatności rolniczej, a w próbkach gleby oznaczono skład granulometryczny metodą Cassagrande-Pruszyński i na tej podstawie określono kategorię
agronomiczną gleby. W każdym roku prowadzenia badań, przeprowadzano wywiad
z rolnikiem i ustalano rodzaj uprawianej rośliny, jej przedplon oraz dawkę nawozów
naturalnych i mineralnych (azotowych). Z uwagi na niepełną dostępność wyników,
analizę przebiegu pogody ograniczono do sumy opadów w okresie późnej jesieni
i zimy (listopad – marzec), a także sumy opadów rocznych, na podstawie notowań
stacji meteorologicznych IMGW I rzędu (dla województw); (tab. 1).
Dane źródłowe, wraz z wynikami analiz laboratoryjnych, są zgromadzone
w bazie danych w Zakładzie Agrometeorologii i Informatyki IUNG-PIB w Puławach i mogą być udostępnione wszystkim zainteresowanym po uzyskaniu zgody
Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi, a także po pokryciu kosztów ich pozyskania
z bazy.
3. Wyniki badań i dyskusja
3.1. Zawartość (content) form azotu mineralnego w warstwach gleby
zależnie od jej kategorii agronomicznej
Zawartość form azotu mineralnego wyrażano w mg N danej formy, Nmin azot
całkowity, N-NO3 azot azotanowy i N-NH4 azot amonowy w 1 kg gleby. Zawartość
wszystkich form azotu była uzależniona od terminu pobierania próbek gleby (wiosna, jesień), od składu granulometrycznego gleby i od warstwy gleby, z której pobierano próbki. Kategoria agronomiczna dotyczy tej warstwy gleby, z której pobierane
były próbki.
Warstwa 0-30 cm gleby
W wierzchniej 30 cm warstwie gleby (poziom orno-próchniczny) dynamika
azotu jest największa. Składają się na to procesy mikrobiologiczne (amonifikacja, nitryfikacja), pobieranie jonów amonowych i azotanowych przez rośliny, wymywanie
mineralnych form azotu, dopływ azotu w formie nawozów i z opadem atmosferycznym. W badaniach monitoringowych w tej warstwie największa była reprezentacja
gleb lekkich, następnie gleb bardzo lekkich i w kolejności – gleb średnich i ciężkich.
11
W kolejnych tabelach (tabele 2-5) przedstawiono podstawowe charakterystyki statystyczne zawartości trzech analizowanych form azotu. Z uwagi na odbiegające od
normalnych rozkłady zawartości azotu, jako podstawową miarę średnią przyjmowano medianę, a jako miarę rozproszenia rozkład procentylowy wyników z podziałem
na 5 klas (pentyle). Jako miarę średnią podano również średnią arytmetyczną, a jako
miarę rozproszenia odchylenie standardowe. Miarami tymi nie posługiwano się,
a zamieszczono je dla pośredniej charakterystyki stopnia oddalenia od rozkładu normalnego zawartości azotu w próbkach gleby oraz jako informację dla czytelników
przywykłych do tych miar statystycznych.
Tabela 2. Charakterystyki statystyczne zawartości azotu mineralnego Nmin (NO3-N +
NH4-N) w warstwie gleby 0-30 cm
Table 2. Statistical characteristics of the mineral nitrogen Nmin (NO3-N + NH4-N)
content in the soil layer 0-30 cm
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
Kategoria agronomiczna gleby,
soil texture
soil texture
b. lekka
lekka
very
light
light
średnia
medium
ciężka
heavy
b. lekka
lekka średnia ciężka
very
light medium heavy
light
10842
19709
8736
7830
10845 19605
8750
7894
Średnia
mg N·kg-1
7,47
8,64
9,56
10,2
10,0
11,5
12,2
12,7
Mediana
mg N·kg-1
6,35
7,55
8,40
9,00
8,65
10,0
10,6
11,0
Odch.
standardowe
4,54
4,83
5,30
5,45
6,18
6,65
6,97
7,29
Pentyl do 20%
4,0
4,90
5,30
5,80
5,10
6,10
6,30
6,50
Pentyl do 40%
5,50
6,60
7,30
7,80
7,40
8,60
9,00
9,40
Pentyl do 60%
7,20
8,50
9,50
10,2
9,90
11,5
12,3
12,7
Pentyl do 80%
10,0
11,7
13,2
14,1
14,0
16,1
17,4
18,2
Pentyl do 99%
24,3
25,4
26,6
26,9
31,6
32,6
33,2
33,6
12
Tabela 3. Charakterystyki statystyczne zawartości azotu azotanowego (NO3-N)
w warstwie gleby 0-30 cm
Table 3. Statistical characteristics of the nitrate nitrogen (NO3-N) content in the
soil layer 0-30 cm
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
kategoria agronomiczna gleby,
Charakterystyka,
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10964 19886 8804
7846 10784 19330
8602
7681
Średnia
mg N·kg-1
Mediana
mg N·kg-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
4,24
5,53
6,59
7,53
6,89
8,35
9,02
9,64
3,30
4,40
5,50
6,50
5,60
7,10
7,80
8,30
3,56
4,12
4,52
4,80
5,08
5,56
5,80
6,06
1,60
2,60
4,00
6,20
18,7
2,30
3,70
5,30
8,10
20,4
2,90
4,60
6,50
9,60
21,7
3,60
5,50
7,60
11,0
22,1
2,70
4,60
6,90
10,4
24,1
3,60
5,80
8,50
12,5
24,9
4,00
6,40
9,30
13,6
25,2
4,30
6,90
10,0
14,7
25,6
W wierzchniej 30 cm warstwie gleby zawartość azotu azotanowego NO3-N
i sumy azotu mineralnego Nmin znacznie wzrasta w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i niezależnie od kategorii agronomicznej gleby jest znacznie
większa w okresie jesieni, niż w okresie wiosny. W przedziale do 14,1 mg Nmin·kg-1
gleby w okresie wiosny i do 18,2 mg Nmin·kg-1 gleby w okresie jesieni mieściło się
80% wszystkich analizowanych próbek gleby. Zupełnie inaczej zachowuje się zawartość azotu amonowego, która zmniejsza się, wprawdzie nieznacznie, w kierunku
od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i jest wyraźnie mniejsza w okresie jesieni,
niż w okresie wiosny. W konsekwencji tych dwóch, przeciwstawnych prawidłowości względny udział azotu amonowego w ogólnej puli azotu mineralnego znacznie
maleje w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i jest znacznie mniejszy
w okresie jesieni, niż w okresie wiosny. Wynika to z przebiegu procesu nitryfikacji azotu amonowego, który przebiega bardziej wydajnie w glebach zwięźlejszych
i nasila się w okresie wegetacji roślin. Różnice w zawartości azotu azotanowego
jesienią i wiosną wynikają również częściowo z procesu wymywania tej labilnej
formy azotu mineralnego w okresie późnej jesieni i zimy, a częściowo z przebiegu
procesu nitryfikacji i denitryfikacji.
13
Tabela 4. Charakterystyki statystyczne zawartości azotu amonowego (NH4-N)
Table 4. Statistical characteristics of the ammonium nitrogen (NH4-N) content in
the soil layer 0-30 cm
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10650 19416 8644
7867 10818 19733
8789
7928
Średnia
3,12
2,98
2,74
2,36
2,83
2,67
2,57
2,24
mg N·kg-1
Mediana
2,70
2,50
2,20
1,80
2,40
2,20
2,00
1,60
mg N·kg-1
Odch.
2,11
2,20
2,19
2,24
1,97
2,04
2,18
2,20
standardowe
Pentyl do 20%
1,50
1,20
0,90
0,50
1,20
1,00
0,80
0,50
Pentyl do 40%
3,10
2,10
1,80
1,30
2,00
1,80
1,60
1,20
Pentyl do 60%
4,50
3,00
2,70
2,30
2,90
2,70
2,50
2,10
Pentyl do 80%
4,50
4,40
4,10
3,60
4,10
4,00
3,90
3,50
Pentyl do 99%
10,5
10,4
10,3
10,6
9,9
9,80
10,4
10,3
Tabela 5. Charakterystyki statystyczne udziału procentowego zawartości azotu amonowego NH4-N w azocie mineralnym Nmin w warstwie gleby 0-30 cm
Table 5. Statistical characteristics of the share of ammonium nitrogen (NH4-N) in
mineral nitrogen Nmin in the soil layer 0-30 cm
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10669 19369
8520
7604 10546 18929
8325
7423
Średnia %
45,7
37,6
31,3
25,3
32,9
27,0
24,2
20,4
Mediana %
46,0
36,0
27,5
19,7
29,8
23,3
19,8
14,8
Odch.
21,9
22,4
21,2
21,7
20,1
19,1
18,7
19,1
standardowe
Pentyl do 20%
25,4
16,0
11,8
6,04
14,9
10,0
7,89
4,32
Pentyl do 40%
37,7
29,4
22,0
14,9
24,8
18,6
15,5
10,9
Pentyl do 60%
50,2
42,6
33,9
25,4
35,4
28,5
25,0
19,3
Pentyl do 80%
65,8
58,3
50,0
42,0
50,0
42,6
38,9
33,3
Pentyl do 99%
90,7
88,7
86,8
89,8
84,9
81,1
81,7
83,3
14
W tej warstwie określanej jako warstwa podorna procesy biologiczne przebiegają mniej intensywnie i na dynamikę azotu duży wpływ ma warstwa orna, z której
następuje przemieszczanie mineralnych form składnika. W badaniach monitoringowych w tej warstwie największa była nadal reprezentacja gleb lekkich, a następnie
gleb bardzo lekkich. W porównaniu z warstwą orną zwiększa się jednak udział gleb
średnich i ciężkich (tabele 6-9).
Tabela 6. Charakterystyki statystyczne zawartości azotu mineralnego Nmin (NO3-N + NH4-N)
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
12464 15673
10734
8604
12374
15582
10742
8592
Średnia
mg N·kg-1
4,79
6,56
7,21
8,16
5,81
6,64
7,35
7,77
Mediana
mg N·kg-1
3,80
5,45
6,10
7,10
4,65
5,35
6,10
6,60
Odch.
standardowe
3,70
4,58
4,69
4,96
4,42
4,90
5,05
5,20
Pentyl do 20%
2,00
2,90
3,40
4,00
2,40
2,70
3,20
3,40
Pentyl do 40%
3,10
4,50
5,10
6,00
3,80
4,30
5,00
5,40
Pentyl do 60%
4,50
6,40
7,10
8,20
5,50
6,40
7,20
7,80
Pentyl do 80%
6,80
9,70
10,4
11,8
8,50
9,90
10,8
11,7
Pentyl do 99%
19,1
21,8
22,6
23,3
22,2
23,2
23,7
23,6
15
soil layer 30-60 cm
Charakterystyka,
characteristics
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
soil texture
soil texture
b. lekka
lekka
very
light
light
Liczba próbek
średnia
medium
ciężka
heavy
b. lekka
lekka
very
light
light
12471
15635
10741
8540
12376 15603
Średnia
mg N·kg-1
2,95
4,69
5,21
6,22
4,07
Mediana
mg N·kg-1
2,00
3,50
4,00
5,20
Odch.
standardowe
2,99
3,99
4,15
Pentyl do 20%
0,80
1,50
Pentyl do 40%
1,50
Pentyl do 60%
średnia ciężka
medium heavy
10749
8569
5,02
5,49
6,13
2,90
3,70
4,10
4,90
4,41
3,83
4,37
4,53
4,75
1,80
2,30
1,20
1,60
1,80
2,10
2,80
3,20
4,20
2,20
2,90
3,30
3,80
2,50
4,40
5,00
6,40
3,70
4,60
5,20
6,10
Pentyl do 80%
4,50
7,20
8,10
9,60
6,20
7,80
8,50
9,70
Pentyl do 99%
15,0
18,3
18,8
19,2
19,2
20,2
20,6
21,0
16
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
12175 15367 10677 8584 12224 15355 10702
8573
Średnia
1,71
1,67
1,80
1,59
1,64
1,51
1,70
1,45
mg N·kg-1
Mediana
1,40
1,40
1,50
1,30
1,40
1,20
1,40
1,10
mg N·kg-1
Odch.
1,26
1,30
1,30
1,31
1,21
1,19
1,26
1,27
standardowe
Pentyl do 20%
0,70
0,60
0,70
0,40
0,70
0,50
0,70
0,40
Pentyl do 40%
1,20
1,10
1,30
1,00
1,10
1,00
1,20
0,90
Pentyl do 60%
1,70
1,70
1,90
1,70
1,60
1,50
1,70
1,40
Pentyl do 80%
2,40
2,50
2,70
2,50
2,40
2,30
2,50
2,30
Pentyl do 99%
6,30
6,40
6,40
6,20
6,00
5,70
6,0
6,0
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
12253 15315 10480
8326 12225 15328 10487 8388
Średnia %
42,9
32,0
30,8
24,6
35,4
28,8
29,2
24,0
Mediana %
42,2
28,6
26,7
19,3
32,2
25,0
25,0
18,5
Odch.
22,8
21,8
20,6
20,5
22,0
20,7
20,8
20,8
standardowe
Pentyl do 20%
20,9
11,6
11,9
6,25
15,1
10,0
10,5
5,55
Pentyl do 40%
35,5
22,5
21,5
14,7
26,4
19,7
20,0
13,9
Pentyl do 60%
50,0
34,9
33,3
25,0
38,5
30,5
30,5
24,0
Pentyl do 80%
64,3
51,2
49,1
41,0
54,5
43,3
46,6
40,0
Pentyl do 99%
91
87,8
84,7
86,4
92,3
86,7
88,2
87,3
17
Zawartość obydwu form azotu i oczywiście sumy azotu mineralnego była
znacznie mniejsza w warstwie podornej, niż w warstwie ornej. Zawartość azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego wzrastała w kierunku od gleb bardzo lekkich
do gleb ciężkich w stopniu nieco większym w porównaniu z warstwą orną gleby.
W przedziale zawartości do 11,8 mg Nmin·kg-1 gleby w okresie wiosny i do 11,7 mg
Nmin·kg-1 gleby w okresie jesieni mieściło się 80% wszystkich analizowanych próbek
gleby. W warstwie ornej zawartość azotu azotanowego w glebach bardzo lekkich
wynosiła ok. 50% w okresie wiosny i ok. 67% w okresie jesieni, w stosunku do zawartości tej formy w glebach ciężkich. Odpowiednie wartości w warstwie podornej
wynosiły natomiast ok. 38 i ok. 59%. Mniejsze w stosunku do warstwy ornej były
natomiast różnice w zawartości azotu azotanowego w okresie wiosny i jesieni. Zawartości tej formy azotu w warstwie ornej w okresie wiosny stanowiły odpowiednio 59%, 62%, 70% i 78% w glebach bardzo lekkich, lekkich, średnich i ciężkich,
w stosunku do okresu jesieni. W warstwie podornej względne zawartości azotanów
w okresie wiosny stanowiły natomiast 69%, 94% i 97% odpowiednio w glebach
bardzo lekkich, lekkich i średnich i były nawet większe (106%) w glebach ciężkich,
w porównaniu do okresu jesieni. Zawartość azotu amonowego była praktycznie jednakowa, niezależnie do składu granulometrycznego i terminu pobierania próbek gleby. Procentowy udział azotu amonowego w ogólnej zawartości azotu mineralnego,
podobnie jak w warstwie ornej ulegał obniżeniu w kierunku od gleb bardzo lekkich
do gleb ciężkich i był większy w okresie wiosny, niż w okresie jesieni.
W warstwie tej określanej potocznie jako podglebie przebieg procesów przemian
azotu jest odmienny w porównaniu z warstwami orną i podorną. Aktywność biologiczna w podglebiu jest znacznie mniejsza i mniejszy jest również wpływ korzeni
roślin oraz ilości dopływającego z nawozami i z opadem atmosferycznym azotu.
O ilości azotu mineralnego w tej warstwie gleby decydują głównie procesy wmywania (z warstw wierzchnich) i wymywania (poza umowny profil glebowy) azotu mineralnego, a szczególnie azotanów. Odmienny jest również skład granulometryczny
podglebia. W badaniach monitoringowych w warstwie gleby 60-90 cm liczniej reprezentowane były gleby średnie i ciężkie, niż gleby bardzo lekkie i lekkie. Ogólnie
można stwierdzić, że w kierunku od warstwy ornej do podglebia nieco wzrasta udział
gleb bardzo lekkich, bardzo znacznie maleje udział gleb lekkich i dosyć znacznie
wrasta udział gleb średnich i ciężkich. Ponad połowa gleb w punktach monitoringowych podścielona jest utworami o mocniejszym składzie granulometrycznym, ale
licznie reprezentowane są również gleby bardzo lekkie i lekkie całkowite.
18
Tabela 10.Charakterystyki statystyczne zawartości azotu mineralnego Nmin (NO3-N
+ NH4-N) w warstwie gleby 60-90 cm
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia mg N·kg-1
Mediana
mg N·kg-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
13588 8534 14406 10715 13618 8551 14399 10760
4,49
6,22
5,89
6,45
4,31
5,32
5,17
5,41
3,40
5,10
4,80
5,40
3,30
4,20
4,00
4,30
3,60
4,28
4,18
4,29
3,51
4,05
3,98
4,08
1,80
2,80
4,20
6,70
17,6
2,70
4,20
6,20
9,30
19,8
2,50
4,00
5,70
8,70
19,6
2,90
4,50
6,40
9,70
20,0
1,60
2,70
4,0
6,30
17,2
2,10
3,50
5,00
8,00
18,9
2,00
3,30
4,90
7,80
18,5
2,10
3,50
5,20
8,20
18,7
soil layer 60-90 cm
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
13561 8509 14374 10685 13497 8446 14247 10589
Średnia mg N·kg-1 3,02
4,53
4,30
4,84
2,84
3,67
3,58
3,85
-1
Mediana mg N·kg
1,90
3,40
3,20
3,80
2,00
2,70
2,50
2,80
Odch. standardowe
3,12
3,83
3,71
3,87
2,76
3,22
3,24
3,35
Pentyl do 20%
0,80
1,30
1,30
1,60
0,80
1,10
1,00
1,10
Pentyl do 40%
1,40
2,60
2,40
3,00
1,50
2,00
1,90
2,10
Pentyl do 60%
2,60
4,30
4,10
4,80
2,50
3,40
3,30
3,60
Pentyl do 80%
4,70
7,20
6,80
7,70
4,40
5,80
5,70
6,30
Pentyl do 99%
14,9
16,9
16,7
17,0
13,3
14,5
14,4
14,5
19
Table 12. Statistical characteristics of the ammonium nitrogen (NH4-N) content
in the soil layer 60-90 cm
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
soil texture
soil texture
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
13079 8211 14015 10589 13251 8294
14236 10719
Średnia
1,29
1,46
1,36
1,38
1,30
1,38
1,36
1,27
mg N·kg-1
Mediana
1,10
1,30
1,10
1,20
1,00
1,10
1,10
1,00
mg N·kg-1
Odch. standardowe
0,94
1,03
0,97
1,01
1,05
1,11
1,08
1,03
Pentyl do 20%
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,40
0,5
0,40
Pentyl do 40%
0,90
1,00
0,90
0,90
0,80
0,90
0,90
0,80
Pentyl do 60%
1,30
1,60
1,40
1,50
1,30
1,40
1,30
1,30
Pentyl do 80%
2,00
2,30
2,10
2,20
2,00
2,10
2,10
2,00
Pentyl do 99%
4,40
4,50
4,40
4,40
5,10
5,20
5,10
4,80
Tabela 13. Charakterystyki statystyczne udziału procentowego zawartości azotu
amonowego NH4N w azocie mineralnym Nmin w warstwie gleby 60-90 cm
Okres wiosny,
spring period
soil texture
Charakterystyka,
characteristics b. lekka
very
light
Liczba próbek
Średnia %
Mediana %
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres jesieni,
autumn period
soil texture
b. lekka
very
light medium heavy
light
lekka
light
średnia
medium
ciężka
heavy
13156
38,0
36,0
8181
30,8
26,6
13876
30,7
26,3
10,356
28,2
23,5
13206
37,5
34,5
8170
32,8
29,0
13834
33,6
30,0
10274
31,2
26,7
23,7
22,3
21,6
21,4
23,6
23,4
22,7
23,0
14,3
28,6
43,7
60,0
92,3
10,1
20,9
33,3
50,0
90,0
10,9
20,7
32,6
50,0
88,1
8,86
17,9
29,6
46,4
88,6
15,2
28,2
41,7
58,8
91,7
10,8
22,5
35,7
52,9
93,7
12,5
23,8
36,4
53,6
92,8
9,64
20,6
33,3
50,0
92,3
20
Zawartość azotu azotanowego i azotu mineralnego w podglebiu kształtuje się
odmiennie, niż w warstwie ornej i podornej (tab. 10-13). Zawartość ta jest przede
wszystkim mniejsza niż w wierzchnich warstwach gleby, a ponadto, z wyjątkiem
gleb bardzo lekkich, w małym stopniu zależy do składu granulometrycznego gleby i
znowu z wyjątkiem gleb bardzo lekkich jest większa w okresie wiosny niż w okresie
jesieni. Jest to wynikiem przeciwstawnych procesów wmywania do tej warstwy i
wymywania z niej jonów azotanowych do nie analizowanych warstw głębszych.
Zagadnienie to omówiono obszerniej w części pracy poświęconej zasobowi azotu
mineralnego w glebach. Zawartość azotu amonowego w podglebiu była bardzo niewielka i praktycznie niezależna od składu granulometrycznego tej warstwy gleby
i od okresu pobierania próbek. Względny udział azotu amonowego w sumie azotu
mineralnego maleje w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i jest mniejszy w okresie jesieni niż wiosny, ale prawidłowości te są znacznie słabiej zaznaczone w porównaniu z warstwą podorną, a szczególnie warstwą orną gleby.
Tabela 14. Przeciętne (mediany) zawartości form azotu mineralnego w warstwach
gleby w mg N·kg-1 gleby
Table 14. Median of the nitrogen forms content in soil layers in mg N·kg-1 soil
Forma, warstwa
Nmin
NO3-N
NH4-N
%
NH4-N
w Nmin
0-30
30-60
60-90
0-30
30-60
60-90
0-30
30-60
60-90
0-30
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
6,35
7,55
8,40
9,00
8,65
10,0
10,6
11,0
3,80
5,45
6,10
7,10
4,65
5,35
6,10
6,60
3,40
5,10
4,80
5,40
3,30
4,20
4,00
4,30
3,30
4,40
5,50
6,50
5,60
7,10
7,80
8,30
2,00
3,50
4,00
5,20
2,90
3,70
4,10
4,90
1,90
3,40
3,20
3,80
2,00
2,70
2,50
2,80
2,70
2,50
2,20
1,80
2,40
2,20
2,00
1,60
1,40
1,40
1,50
1,30
1,40
1,20
1,40
1,10
1,10
1,30
1,10
1,20
1,00
1,10
1,10
1,00
46,0
36,0
27,5
19,7
29,8
23,3
19,8
14,8
30-60
42,2
28,6
26,7
19,3
32,2
25,0
25,0
18,5
60-90
36,0
26,6
26,3
23,5
34,5
29,0
30,0
26,7
Dane źródłowe zamieszczone w tabelach 2–13 przedstawiono w syntetycznej
formie, ograniczonej do przeciętnych (median) zawartości form azotu w tabeli 14
i na rys. 2. Tabela i rysunek jeszcze lepiej obrazują fakt odmiennego zachowania
obydwu analizowanych form azotu w glebach, zależnie od warstwy gleby i terminu
21
pobierania próbek. Zawartość azotu azotanowego rośnie w kierunku od gleb bardzo
lekkich do ciężkich i maleje w kierunku od warstwy ornej do podglebia. Zawartość
tej formy azotu w warstwie ornej i podglebiu jest ponadto większa w okresie jesieni
niż wiosny. Zawartość azotu amonowego maleje w kierunku od gleb bardzo lekkich
do gleb ciężkich i jest względnie stała, niezależnie od terminu pobierania próbek gleby. Podobieństwo obydwu form polega natomiast na tym, że ich zawartość maleje
w kierunku od warstwy ornej gleby do podglebia.
Rys. 2. Przeciętne (mediany) zawartości form azotu mineralnego w warstwach gleby w mg N·kg-1 gleby, w okresie wiosny i jesieni
Fig. 2. Medians of the content of mineral nitrogen in the soil layers mg N·kg-1 soil,
in the spring and autumn periods
22
Jak wynika z syntezy badań monitoringowych prowadzonych w Czechach,
w latach 2004-2009 [Cermak, Kubik 2009] przeciętna (mediana) zawartość azotu mineralnego Nmin wynosiła 9,68 mg N·kg-1 gleby w warstwie ornej i 6,43 mg
N·kg-1 gleby w podglebiu. Odpowiednie zawartości azotu azotanowego wynosiły
6,33 mg NO3-N·kg-1 gleby i 4,71 mg NO3-N·kg-1 gleby, a zawartości azotu amonowego
1,71 mg NH4-N·kg-1 gleby i 1,42 mg NH4-N·kg-1 gleby. Azot amonowy stanowił
zatem około 20% ogólnej ilości azotu mineralnego. W badaniach tych nie uwzględniano składu granulometrycznego gleby, ale znajdowane przeciętne zwartości
azotu mineralnego i azotanowego były bardzo zbliżone do stwierdzanych w glebach Polski. Udział azotu amonowego w azocie mineralnym był jednak wyraźnie
większy w glebach naszego kraju co może wynikać z przewagi gleb bardzo lekkich
i lekkich oraz znacznego zakwaszenia gleb w Polsce. W monitorowanych glebach
Węgier [Loch i in. 2009] średnia (arytmetyczna) zawartość azotu azotanowego wynosiła ok. 6 mg NO3-N·kg-1 w wierzchniej warstwie gleby i ok. 2,74 mg NO3-N·kg-1
w warstwie podornej. Są to zawartości mniejsze od znajdowanych, nawet w ciężkich
glebach Polski.
3.2. Zasób (amount) azotu mineralnego w warstwach gleby
zależnie od jej kategorii agronomicznej
Pod pojęciem zasobu azotu autorzy rozumieli ilość azotu mineralnego w glebie
wyrażoną w kg N danej formy składnika w określonej warstwie gleby na powierzchni 1 ha. Zasób azotu wyliczano jako iloczyn zawartości składnika i ciężaru objętościowego gleby. Ciężar objętościowy zależy od składu granulometrycznego gleby
i jako standardowe przyjmowano jego wartości: 1,533 kg·dm-3 dla gleb bardzo lekkich, 1,500 kg·dm-3 dla gleb lekkich, 1,416 kg·dm-3 dla gleb średnich i 1,300 kg·dm-3
dla gleb ciężkich (por. tab. 56). Zasób obliczano tylko dla sumy azotu mineralnego
(NO3-N + NH4-N) i azotu azotanowego (NO3-N). Nie podawano oddzielnie zasobu azotu amonowego, gdyż jak wynika z poprzedniego podrozdziału pozostaje on
w określonej proporcji do sumy azotu mineralnego. Zasoby azotu wyliczano dla każdej z analizowanych warstw gleby, przyjmując jej skład granulometryczny, a także
dla profili glebowych o miąższości 60 cm i 90 cm. Wyliczeń dla profili dokonywano
w dwóch wariantach, przyjmując, że cały profil (0-60 cm lub 0-90 cm) ma taki skład
„
granulometryczny jak jego warstwa orna (0-30 cm) lub „tworząc rzeczywiste profile o zróżnicowanym w poszczególnych warstwach składzie granulometrycznym.
Pierwsze podejście jest uzasadnione potrzebami służb agrochemicznych (stacje chemiczno-rolnicze), które zaliczają glebę do danej kategorii agronomicznej na podstawie analizy próbek pobranych tylko z warstwy ornej, a drugie może mieć znaczenie
dla potrzeb gleboznawstwa.
23
Zasób azotu mineralnego w tej warstwie gleby, w okresie wiosny ma duże znaczenie dla pokrycia potrzeb pokarmowych roślin we wczesnych fazach wzrostu
i rozwoju, gdy zasięg systemu korzeniowego jest jeszcze bardzo ograniczony (tab.
15).
Tabela 15. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu mineralnego Nmin (NO3-N + NH4-N)
w warstwie gleby 0-30 cm w kg N·ha-1
amount in the soil layer 0-30 cm in kg N·ha-1
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Kategoria agronomiczna gleby
Charakterystyka
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
soil category in the plow layer
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10784 19585
8718
7889
10821 19584
8792
8016
Średnia
kg N·ha-1
33,9
38,3
40,4
40,3
45,8
51,5
52,2
51,0
Mediana
kg N·ha-1
29,0
33,3
34,8
35,1
39,1
44,5
45,0
43,7
Odch.
standardowe
19,9
20,7
22,2
22,2
27,9
29,7
30,4
30,7
Pentyl do 20%
18,8
22,0
22,5
22,6
23,5
27,4
26,8
25,7
Pentyl do 40%
25,3
29,7
30,6
30,4
34,0
38,7
38,6
37,0
Pentyl do 60%
33,1
37,8
40,3
40,2
45,1
51,7
52,7
50,3
Pentyl do 80%
45,5
52,2
55,6
55,8
63,9
72,4
74,8
72,9
Pentyl do 99%
105
108
112
111
143
145
146
145
24
Tabela 16. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu azotanowego (NO3-N) w warstwie gleby 0-30 cm w kg N·ha-1
Table 16. Statistical characteristics of the nitrate nitrogen (NO3-N) amount in the
soil layer 0-30 cm in kg N·ha-1
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10880 19662 8693
7811 10862 19628
8792
8002
Średnia
18,9
24,0
27,1
29,1
32,4
39,0
40,2
40,9
kg N·ha-1
Mediana
14,7
19,8
22,9
25,3
26,2
32,4
33,5
33,5
kg N·ha-1
Odch.
14,9
16,9
17,7
18,3
24,8
27,6
27,5
28,3
standardowe
Pentyl do 20%
7,36
10,3
12,3
14,0
12,4
16,3
17,0
17,2
Pentyl do 40%
11,9
16,2
19,1
21,4
21,1
26,5
27,6
28,1
Pentyl do 60%
17,9
23,8
27,2
29,6
31,7
38,7
40,8
40,6
Pentyl do 80%
28,0
35,5
39,9
42,5
48,7
58,0
59,9
62,0
Pentyl do 99%
74,0
79,2
82,4
83,5
119
126
126
128
W ornej warstwie gleby zasób azotu azotanowego i w mniejszym stopniu sumy
azotu mineralnego dosyć znacznie wzrasta w kierunku od gleb bardzo lekkich do
gleb ciężkich. Mniejszy relatywnie przyrost zasobu azotu mineralnego, niż azotu
azotanowego, wynika z tego, że w glebach lżejszych znajdują się większe ilości
azotu amonowego. Przeciętne (mediana) zasoby azotu azotanowego i mineralnego
nie są jednak duże i nawet w glebach ciężkich nie przekraczają odpowiednio 25 kg
NO3-N·ha-1 i 35 kg Nmin·ha-1. W okresie jesieni zasoby azotu azotanowego i sumy
azotu mineralnego są większe niż w okresie wiosny, ale wykazują mniejszą zależność od składu granulometrycznego gleby.
Zasób azotu mineralnego w tej warstwie gleby ma duże znaczenie w okresie
późnej wiosny, gdy korzenie większości roślin uprawnych przerastają zarówno poziom orno-próchniczny, jak i warstwę podorną.
25
Tabela 17. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu mineralnego Nmin (NO3-N + NH4-N)
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
12434 15604 10711
8656 12356 15583 10798 8707
Średnia kg N·ha-1 21,8
29,2
30,5
32,2
26,6
29,9
31,6
31,3
Mediana kg N·ha-1 17,0
23,8
25,5
27,7
20,7
23,8
25,5
25,3
Odch. standardowe 16,5
19,9
19,6
20,0
20,0
22,0
22,2
22,0
Pentyl do 20%
9,20
13,0
14,4
15,6
11,0
12,1
13,6
13,6
Pentyl do 40%
14,2
19,8
21,7
23,4
17,5
19,3
21,2
21,1
Pentyl do 60%
20,7
28,3
30,2
32,4
25,3
28,8
30,6
30,8
Pentyl do 80%
31,3
43,2
44,2
46,8
39,1
44,5
46,7
46,4
Pentyl do 99%
85,5
94,5
94,3
94,4
100
104
105
104
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
12456 15575 10745
8630 12333 15543 10769 8660
-1
Średnia kg N·ha
13,5
20,8
22,2
24,9
18,4
22,3
23,5
24,6
15,7
17,0
20,7
13,3
16,6
17,8
19,1
17,4
17,7
18,2
16,9
19,1
19,5
19,8
Pentyl do 20%
3,68
6,75
7,65
9,36
5,52
7,2
7,65
8,19
Pentyl do 40%
6,90
12,1
13,6
16,8
10,1
13,0
14,0
15,2
Pentyl do 60%
11,5
19,8
21,2
25,0
16,5
20,7
22,1
24,2
Pentyl do 80%
20,7
32,4
34,4
38,2
28,5
34,6
36,5
38,6
Pentyl do 99%
66,7
79,2
80,3
81,9
82,3
87,7
88,8
90,1
26
Zasoby azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego w warstwie podornej są
nieco mniejsze, niż w poziomie orno próchnicznym. Dotyczy to w szczególności
gleb bardzo lekkich i lekkich. Zasób azotu azotanowego i mineralnego, zarówno w
okresie wiosny jak i jesieni wzrasta w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich. Zasób azotu azotanowego, z wyjątkiem gleb ciężkich, jest większy w okresie
jesieni, niż w okresie wiosny. Zasób sumy azotu mineralnego jest większy jesienią
tylko w glebach bardzo lekkich, a w glebach lekkich i średnich w obydwu okresach
pobierania próbek gleby kształtuje się na podobnym poziomie. W glebach ciężkich
zasób azotu mineralnego w okresie jesieni jest wyraźnie mniejszy, a azotu azotanowego nieznacznie mniejszy w okresie jesieni w porównaniu do okresu wiosny.
Zasób azotu mineralnego w podglebiu ma większe znaczenie środowiskowe,
niż agrotechniczne gdyż rośliny ziarnowe (zboża, rzepak) przeważające w uprawie mają ograniczoną zdolność pobierania składnika z tej głębokości. Warstwa
60-90 cm stanowi natomiast przejście od gleby w stanie nie nasycenia do gleby nasyconej wodą, a nawet do wody gruntowej. Poprzez tę warstwę następuje przesiąk
wody opadowej niosącej rozpuszczone związki azotu do wód glebowych i gruntowych.
Tabela 19. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu mineralnego Nmin (NO3-N +
NH4-N) w warstwie gleby 60-90 cm w kg N·ha-1
Charakterystyka
characteristics
Liczba próbek
Średnia
kg N·ha-1
Mediana
kg N·ha-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
13568
8522
14441 10813 13568 8498 14395 10819
20,5
27,9
25,2
25,8
19,5
23,5
21,9
21,4
15,6
22,9
20,4
21,1
15,2
18,9
17,0
16,8
16,3
19,0
18,0
17,8
15,5
17,5
16,8
16,6
8,28
12,9
19,3
30,3
12,1
18,9
27,9
41,8
10,6
17,0
24,2
37,4
11,3
17,5
25,2
38,2
7,36
12,4
18,4
28,9
9,45
15,3
22,5
35,5
8,50
14,0
20,8
33,1
8,19
13,6
20,3
42,4
Pentyl do 99%
79,1
87,7
85,4
84,2
75,4
80,5
78,6
27
77,2
Table 20. Statistical characteristics of the nitrate nitrogen Nmin (NO3-N ) amount in
the soil layer 60-90 cm in kg N·ha-1
Charakterystyka
characteristics
Liczba próbek
Średnia
kg N·ha-1
Mediana
kg N·ha-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
13527
8455
14369
10,755 13464 8424 14282 10703
13,7
20,0
18,2
19,2
12,9
16,4
15,3
15,5
8,74
15,3
13,6
14,8
9,20
11,7
10,6
10,9
13,9
16,5
15,7
15,7
12,3
14,2
14,0
14,0
3,68
6,44
11,9
21,1
65,8
5,85
11,7
19,3
32,4
72,4
5,52
10,2
17,4
28,9
70,5
6,24
11,7
18,7
30,4
71,4
3,68
6,90
11,5
19,8
58,4
4,95
9,0
15,3
26,1
63,4
4,25
8,07
14,0
24,2
62,4
4,29
8,58
14,4
25,3
62,8
Zasoby azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego w podglebiu były mniejsze
niż w warstwie podornej i znacznie mniejsze niż w warstwie ornej gleby. Najmniejsze ilości zarówno azotu azotanowego, jak i sumy azotu mineralnego, znajdowały
się w glebach bardzo lekkich, natomiast w pozostałych kategoriach agronomicznych
gleby zawartości te były podobne. Tylko w glebach bardzo lekkich zasoby azotu
azotanowego i mineralnego były nieznacznie większe w okresie jesieni w porównaniu z okresem wiosny. W pozostałych kategoriach agronomicznych gleb wykrywano mniej azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego jesienią, niż wiosną. Zasób
i rozkład zasobu form azotu mineralnego w podglebiu jest zatem zasadniczo odmienny od stwierdzanego w warstwach ornej i podornej gleby. Wiąże się to z odmiennym
przebiegiem procesów mikrobiologicznych i procesów pionowego przemieszczania,
zwłaszcza azotu azotanowego w profilu glebowym.
28
3.3. Zasób azotu w profilu glebowym z uwzględnieniem kategorii agronomicznej ornej warstwy gleby
Zasoby azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego przedstawiono w profilu
gleby o miąższości 60 cm (warstwa 0-60 cm) i miąższości 90 cm (warstwa 0-90 cm).
Zaliczenia gleb do odpowiedniej kategorii agronomicznej dokonano tylko na podstawie jej składu granulometrycznego w warstwie 0-30 cm. Klasyfikacja taka jest
stosowana w badaniach zawartości i zasobu azotu przeprowadzanych przez stacje
chemiczno-rolnicze, głównie do celów doradztwa nawozowego i przestrzegania środowiskowych aspektów gospodarki nawozowej (potencjalne wymywanie składnika
z gleby).
Profil gleby 0-60 cm
NH4-N) w profilu gleby 0-60 cm w kg N·ha-1
amount in the soil profile 0-60 cm in kg N·ha-1
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
Charakterystyka
characteristics
b. lekka lekka średnia ciężka b. lekka lekka średnia ciężka
very
light medium heavy
very
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10873 19767 8780
7973 10882 19763 8849
8067
Średnia
56,8
68,0
74,4
76,7
73,7
83,0
86,0
86,0
kg N·ha-1
Mediana
47,8
58,5
64,8
67,1
62,1
71,1
74,3
73,3
kg N·ha-1
Odch.
35,1
38,0
40,4
40,9
45,9
49,1
50,2
51,0
standardowe
Pentyl do 20%
30,3
37,8
41,6
42,9
38,2
43,7
44,7
44,1
Pentyl do 40%
41,4
51,3
56,6
59,0
53,8
61,4
64,1
63,2
Pentyl do 60%
55,2
67,0
73,9
76,8
71,7
81,9
86,5
85,6
Pentyl do 80%
77,7
93,7
103
106
102
116
122
122
Pentyl do 99%
187
196
202
203
235
247
248
247
29
Tabela 22. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu azotanowego (NO3-N) w profilu gleby 0-60 cm w kg N·ha-1
soil profile 0-60 cm in kg N·ha-1
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba
próbek
10972
19917
8839
7965
10933
19837
8885
8076
Średnia
kg N·ha-1
33,2
45,6
52,9
57,7
52,3
62,9
66,5
69,2
Mediana
kg N·ha-1
25,3
36,6
44,3
49,5
41,4
51,3
54,8
56,9
Odch.
standardowe
27,2
33,1
35,4
36,8
41,4
45,2
46,7
48,0
Pentyl do 20%
12,4
18,9
23,8
26,3
20,2
27,0
28,0
29,6
Pentyl do 40%
20,2
30,2
36,9
41,7
34,0
42,4
45,3
47,6
Pentyl do 60%
30,8
44,1
52,2
58,9
50,1
61,5
65,3
68,2
Pentyl do 80%
49,2
67,7
77,5
84,3
76,1
92,2
98,2
104
Pentyl do 99%
139
157
167
171
208
218
221
223
Zasoby azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego w profilu 0-60 cm znacznie wzrastają w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i były wyraźnie
większe w okresie jesieni, niż w okresie wiosny. Stwierdza się przy tym współdziałanie obydwu czynników, to znaczy składu granulometrycznego i terminu pobierania
próbek gleby na zasób form azotu. Różnica w zawartości sumy azotu mineralnego,
a szczególnie azotu azotanowego pomiędzy okresem jesieni i wiosny jest największa
w glebach bardzo lekkich i lekkich i maleje w kierunku gleb średnich i ciężkich.
Odpowiednie różnice zasobu azotu azotanowego wynosiły 14,2 kg, 14,7 kg, 10,5 kg
i 7,4 kg NO3-N·ha-1 w glebach bardzo lekkich, lekkich, średnich i ciężkich. Przeciętne
(mediana) zasoby azotu mineralnego w profilu gleby 0-60 cm są znaczne i mieszczą
się w granicach 48-67 kg Nmin·ha-1 wiosną i 62-73 kg Nmin·ha-1 jesienią, zależnie od
kategorii agronomicznej wierzchniej 30 cm warstwy gleby. Są to już ilości zaledwie
2-3 krotnie mniejsze od potrzeb pokarmowych większości uprawianych roślin.
30
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Kategoria agronomiczna gleby w
w
warstwie
ornej,
warstwie ornej,
Charakterystyka,
soil
category
in
the
plow
layer
soil
category
in the plow layer
characteristics
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
Liczba próbek
10924
19902
8844
8024
10913
19829
8867
8068
Średnia
kg N·ha-1
78,2
95,0
104
108
94,8
106
111
111
Mediana
kg N·ha-1
65,3
81,4
90,9
94,8
79,3
89,7
95,4
96,3
Odch.
standardowe
49,6
55,3
57,6
59,2
59,8
63,7
65,5
65,9
Pentyl do 20%
40,8
51,3
57,7
59,7
48,8
55,1
57,7
57,3
Pentyl do 40%
56,6
70,7
79,4
82,3
69,0
77,5
82,4
82,7
Pentyl do 60%
75,8
93,6
104
109
92,0
104
110
111
Pentyl do 80%
107
131
145
150
132
148
159
158
Pentyl do 99%
261
283
292
298
307
321
324
324
Przeciętne (mediana) zasoby azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego
w całym (0-90 cm) profilu glebowym są znaczne i wynoszą odpowiednio 35-69 kg
NO3-N·ha-1 i 52-72 kg NO3-N·ha-1 w okresie wiosny i jesieni azotu azotanowego
oraz 65-95 kg Nmin·ha-1 i 79-96 kg Nmin·ha-1 w okresie wiosny i jesieni sumy azotu mineralnego. Zasoby azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego znacznie wzrastają
w kierunku od gleb bardzo lekkich do ciężkich i są większe w okresie jesieni niż
w okresie wiosny. Przeciętna (mediana) różnica zasobu pomiędzy jesienią i wiosną
maleje w miarę wzrostu ciężkości gleby i wynosi odpowiednio 17,1 kg, 11,4 kg,
5,8 kg i 3,1 kg azotu azotanowego oraz 14,0 kg, 8,3 kg, 4,5 kg i 1,5 kg azotu mineralnego w glebach bardzo lekkich, lekkich, średnich i ciężkich. Różnica w zawartości azotu pomiędzy terminami pobierania próbek jest, zatem znacznie większa dla
azotu azotanowego, niż dla sumy azotu mineralnego. Należy podkreślić, że podane
31
różnice zasobu azotu liczono w układzie jesień-wiosna tego samego roku, a więc nie
mogą być one odnoszone do strat azotu w okresie zimowym. Do zagadnienia tego
powrócono w dalszych rozdziałach opracowania.
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia
kg N·ha-1
Mediana
kg N·ha-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
spring period
w warstwie ornej,
b.
lekka
very
light medium heavy
light
10983 19934
8858
7948
Okres jesieni,
autumn period
w warstwie ornej,
b.
lekka lekka średnia ciężka
very
light medium heavy
light
10915 19786 8844
8030
46,8
64,5
74,1
80,2
65,7
78,1
83,2
87,2
35,3
52,5
62,2
69,4
52,4
63,9
68,0
72,5
39,1
46,8
49,6
51,1
50,9
55,5
57,7
59,2
17,0
28,4
43,7
69,4
196
26,5
42,7
62,9
96,3
223
33,1
51,9
73,9
108
234
36,7
57,7
82,0
119
236
26,2
43,2
63,0
95,6
253
33,3
52,8
76,2
115
267
35,5
56,5
81,8
124
271
37,4
60,1
87,3
131
273
3.4. Zasób azotu w profilu glebowym z uwzględnieniem
kategorii agronomicznej poszczególnych warstw gleby
W podrozdziale 3.3. zaliczano gleby w punktach pobierania próbek do takiej kategorii agronomicznej, jaka wynikała z analizy składu granulometrycznego warstwy
0-30 cm. Według takiej klasyfikacji, stosowanej przez stacje chemiczno-rolnicze, zakłada się zatem, że mamy do czynienia z glebami całkowitymi o składzie takim jak
skład poziomu orno-próchnicznego. Założenie to nie odpowiada oczywiście stanowi
faktycznemu, gdyż znaczną część gleb w naszym kraju stanowią gleby niecałkowite
o zróżnicowanym w profilu składzie granulometrycznym. W tym podrozdziale dokonano klasyfikacji gleb według składu granulometrycznego poszczególnych warstw,
dokonując jednak pewnych uogólnień. Podobnie jak w poprzednim podrozdziale
wyróżniono profile gleby odpowiednio o miąższości 0-60 cm i 0-90 cm.
32
W tym profilu wyróżniono 4 kategorie agronomiczne gleb, zgodnie z klasyfikacją podaną w tabeli 25.
Tabela 25.Klasyfikacja gleb według składu granulometrycznego w warstwach 0-30 cm
i 30-60 cm
Table 25. Soil classification according to the texture in the soil layers 0-30 cm and
30-60 cm
Określenie i symbol gleb,
soil category and code
Kategoria agronomiczna
w warstwie,
soil category on the layer
0-30cm
w warstwie,
soil category in the layer
30-60 cm
Lekkie całkowite,
light homogenous
LL
Bardzo lekkie i lekkie,
very light and light
Lekkie nie całkowite,
light heterogenous
LC
Średnie i ciężkie,
medium and heavy
Ciężkie całkowite,
heavy homogenous
CC
medium and heavy
medium and heavy
Ciężkie nie całkowite,
heavy heterogenous
CL
medium and heavy
W kolejnych tabelach i na rysunku 3 podano charakterystyki statystyczne zawartości azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego w wyróżnionych, z uwzględnieniem profilu 0-60 cm, kategoriach gleb.
W profilu 0-60 cm najliczniej reprezentowane były gleby lekkie całkowite LL,
do których zaliczono 55% ogólnej liczby profili, a następnie gleby ciężkie całkowite CC, do których zaliczono 32% profili. Reprezentacja gleb nie całkowitych była
niewielka i gleby lekkie zalegające od 30 cm na glebach średnich i ciężkich LC stanowiły 9%, a gleby ciężkie zalęgające od 30 cm na glebach bardzo lekkich i lekkich
CL zaledwie 4% ogólnej liczby profili. Dokonując porównania z klasyfikacją dokonaną dla tego profilu na podstawie składu granulometrycznego tylko warstwy ornej
stwierdza się bardzo duże podobieństwo obydwu klasyfikacji. Według klasyfikacji
na podstawie tylko warstwy ornej gleby bardzo lekkie i lekkie stanowiły 65% ogólnej liczby profili, a gleby średnie i ciężkie 35% profili. Klasyfikacja według rzeczywistego składu granulometrycznego również warstwy 30-60 cm gleby pozwoliła,
zatem na wyróżnienie zaledwie 13% gleb nie całkowitych (LC i CL).
33
Tabela 26. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu mineralnego (NO3-N + N-NH4)
w profilu gleby 0-60 cm w kg N·ha-1
Table 26. Statistical characteristics of the mineral nitrogen (NO3-N + NH4-N)
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia kg N·ha-1
Mediana kg N·ha-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
winter period
Kategoria agronomiczna w profilu, Kategoria agronomiczna gleby w profilu,
soil category in the profile
0-60 cm
0-60 cm
LL
LC
CC
CL
LL
LC
CC
CL
25706
60,3
53,3
4257
66,6
56,8
15341
77,4
66,3
1612
76,8
67,4
26381
79,0
67,0
4282
85,0
71,9
15407
86,9
73,7
1625
91,8
78,4
31,9
36,0
44,2
41,6
48,1
50,0
53,1
52,8
33,5
46,4
60,7
84,6
154
38,8
50,7
64,9
90,6
193
42,5
58,2
75,7
107
224
42,4
58,2
77,4
105
209
49,0
58,0
77,4
110
243
45,6
62,2
83,4
119
256
44,0
43,5
86,2
123
266
49,7
69,0
91,5
127
263
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia kg N·ha-1
Mediana kg N·ha-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
spring period
Kategoria agronomiczna w profilu,
0-60 cm
LL
LC
CC
CL
26523 4303 15372 1627
39,6
44,4
56,8
53,6
31,5
35,7
47,2
44,6
Okres jesieni,
winter period
Kategoria agronomiczna gleby w profilu,
0-60cm
LL
LC
CC
CL
26307 4281 15340 1628
57,3
63,0
67,6
70,1
46,8
51,5
55,4
58,2
30,1
31,7
38,8
37,5
41,5
45,0
47,3
49,0
15,3
25,6
38,6
59,8
141
19,0
29,2
42,9
66,2
151
25,1
39,8
56,1
82,4
185
22,9
36,6
53,4
79,4
186
23,7
38,6
56,1
84,6
199
26,4
42,5
617
93,6
217
28,5
46,2
66,9
101
221
29,9
48,3
69,4
103
233
34
Jak wynika z tabel 26 i 27, zasób sumy azotu mineralnego i przede wszystkim
azotu azotanowego jest znacznie większy w glebach ciężkich całkowitych CC, w porównaniu do gleb lekkich całkowitych LL. Przeciętna (mediana) różnica na korzyść
gleb CC wynosi 15,7 kg NO3-N·ha-1 w okresie wiosny i 8,6 kg NO3-N·ha-1 w okresie
jesieni. Znacznie mniejsze są różnice w zawartości azotu pomiędzy glebami lekkimi
całkowitymi LL i lekkimi niecałkowitymi LC, na korzyść tych ostatnich oraz pomiędzy glebami ciężkimi całkowitymi CC i ciężkimi niecałkowitymi CL. Interpretując
te ostatnie różnice należy jednak uwzględnić stosunkowo małą liczebność punktów
pobierania próbek zlokalizowanych na glebach niecałkowitych.
Rys. 3. Zasób NO3-N i Nmin w profilach gleb 0-60cm w kg N∙ha-1
(wartości mediany)
Fig. 3. Medians of the nitrate NO3-N and mineral Nmin amounts in the soil profiles
0-60 cm
35
W profilu tym analizowano 3 warstwy gleby i liczba możliwych kombinacji
profili jest znaczna, co oczywiście wpływa na zmniejszenie liczebności próbek
i mniejszą reprezentatywność danych. Z tego względu zdecydowano o wyróżnieniu
tylko 6 układów profilowych (tabela 28).
Tabela 28. Klasyfikacja gleb według składu granulometrycznego w warstwach 0-30 cm,
30-60 cm i 60-90 cm
Table 28. Soil classification according to the texture in the soil layers 0-30 cm, 30-60 cm
and 60-90 cm
Określenie i symbol
gleb,
soil category
and code
Kategoria
agronomiczna,
soil texture,
0-30 cm
Kategoria
agronomiczna,
soil texture,
30-60 cm
Kategoria
agronomiczna,
soil texture,
60-90 cm
Lekkie całkowite,
light homogenous
LLL
bardzo lekkie
i lekkie,
bardzo lekkie
i lekkie,
bardzo lekkie
i lekkie,
Lekkie nie
całkowite,
light heterogenous
LLC(1)
bardzo lekkie
i lekkie,
bardzo lekkie
i lekkie,
średnie i ciężkie,
medium and heavy
Lekkie nie
całkowite,
light heterogenous
LCC(2)
bardzo lekkie
i lekkie,
medium and heavy
medium and heavy
Ciężkie całkowite,
heavy homogenous
CCC
medium and heavy
medium and heavy
medium and heavy
Ciężkie nie
całkowite,
heavy heterogenous
CCL(1)
medium and heavy
bardzo lekkie
i lekkie,
bardzo lekkie
i lekkie,
Ciężkie nie
całkowite,
heavy heterogenous
CLL(2)
medium and heavy
medium and heavy
bardzo lekkie
i lekkie,
W tabelach 29 i 30 i na rysunku 4 podano charakterystyki statystyczne zasobu
azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego w wyróżnionych układach pełnych
profili glebowych (do 90 cm).
36
Tabela 29. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu mineralnego Nmin (N-NO3 +
N-NH4) w profilu gleby 0-90 cm w kg N·ha-1
Table 29. Statistical characteristics of the mineral nitrogen (NO3-N+N-NH4)
Charakterystyka,
characteristics
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
w profilu 0-90 cm,
soil category in the profile 0-90 cm
w profilu 0-90 cm,
LLL LLC LCC CCC CCL CLL LLL LLC LCC CCC CCL CLL
Liczba próbek 19017 7372 3833 13911 1476 1294 18949 7350 3836 13938 1470 1306
Średnia
kg N·ha-1
86,2 89,1 92,0 106
121
126
Mediana
kg N·ha-1
73,1 77,9 79,3 91,9 102 96,2 83,7 87,0 90,6 94,4 103
108
Odch. stan.
51,4 49,0 50,3 60,8 68,0 57,7 58,4 62,1 63,2 67,1 72,9 73,5
120 108 97,7 103 107
111
Pentyl do 20% 44,1 50,3 52,5 57,8 65,8 60,0 50,8 55,0 57,0 56,2 64,0 66,4
Pentyl do 40% 62,5 68,2 70,4 80,3 90,0 81,8 72,2 75,9 78,4 81,4 89,2 93,5
Pentyl do 60% 84,6 89,2 90,0 105
117 110 96,7 101 106
110
119
127
Pentyl do 80% 122
121 126
148
165 147
137
146 150
157
169
174
Pentyl do 99% 264
253 265
311
341 306
292
310 323
334
361
372
54,9
42,3
43,0
20,2
34,0
52,6
84,1
201
Średnia
kg N·ha-1
Mediana
kg N·ha-1
Odch. stan.
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
195
85,3
58,6
41,6
26,0
40,7
49,8
59,2
7415
LLC
206
94,7
61,5
41,8
26,6
44,3
51,0
63,0
3849
LCC
262
115
77,9
54,7
34,7
54,4
65,8
78,9
13928
CCC
303
130
85,9
60,3
39,0
62,7
73,1
89,4
1483
CCL
257
112
75,9
51,1
32,7
52,2
63,1
75,4
1300
CLL
239
103
68,1
46,8
28,5
50,3
56,9
69,5
18940
LLL
263
113
74,0
52,3
33,6
54,3
62,9
77,0
7339
LLC
271
117
77,5
52,4
33,0
56,3
64,0
78,8
3832
LCC
290
128
84,1
57,3
35,9
61,3
69,4
85,8
13942
CCC
319
138
92,3
65,9
40,5
67,2
77,8
95,4
1469
CCL
310
136
91,4
64,7
39,8
63,0
77,4
92,4
1298
CLL
W profilu 0-90 cm najliczniej reprezentowane były gleby lekkie całkowite LLL, stanowiące około 40% ogólnej licz-
19034
LLL
Kategoria agronomiczna w profilu 0-90 cm,
Kategoria agronomiczna w profilu 0-90cm,
Liczba próbek
Charakterystyka,
characteristics
Okres jesieni,
autumn period
Okres wiosny,
spring period
Table 30. Statistical characteristics of the nitrate nitrogen (NO3-N) amount in the soil profile 0-90 cm in kg N·ha-1
37
38
by próbek i następnie gleby ciężkie całkowite CCC, stanowiące około 30%
ogólnej liczby próbek. Znaczący, 16% udział stanowiły gleby lekkie podścielone od 60 cm utworami mocniejszymi LLC i gleby lekkie podścielone od 30 cm
utworami mocniejszymi LCC (łącznie 8%). Gleby ciężkie niecałkowite CLL i
CCL stanowiły łącznie około 6% ogólnej liczby profili glebowych. Należy podkreślić, że klasyfikując profil 0-90 cm tylko według składu granulometrycznego poziomu orno-próchnicznego gleby bardzo lekkie i lekkie (według tej klasyfikacji „całkowite”) stanowiły 65% próbek, a gleby średnie i ciężkie (według tej klasyfikacji „całkowite”) pozostałe 35% próbek. Klasyfikacja dokonana
z uwzględnieniem tylko warstwo 0-30 cm gleby zawyża, zatem znacznie udział
gleb bardzo lekkich i lekkich „całkowitych” kosztem gleb niecałkowitych. Różnice
w klasyfikacji profili nie mają natomiast zasadniczego wpływu na ogólne prawidłowości dotyczące zasobów form azotu w profilu glebowym. Jak wynika z tabeli 29
zasób sumy azotu mineralnego, a szczególnie azotu azotanowego znacznie wzrasta
w kierunku od gleb lekkich całkowitych LLL do gleb ciężkich całkowitych CCC
i jest większy w okresie jesieni, niż w okresie wiosny. Przeciętny (mediana) zasób
azotu azotanowego w okresie wiosny jest w glebach CCC o 23,5 kg, a w okresie jesieni o 12,5 kg NO3-N·ha-1 większy, niż w glebach LLL. Różnica pomiędzy zasobem
azotu jesienią i wiosną jest natomiast znacznie mniejsza w glebach ciężkich CCC
i wynosi 3,6 kg NO3-N·ha-1 niż w glebach lekkich całkowitych, w których wynosi
14,6 kg NO3-N·ha-1. Podobne prawidłowości dotyczyły profilu 0-90 cm gleby według klasyfikacji dokonanej na podstawie składu granulometrycznego tylko warstwy
ornej.
Zasoby azotu w profilach gleb niecałkowitych, jak również różnice tych zasobów pomiędzy okresem jesieni i wiosny mieściły się w obrębie zasobów i różnic
stwierdzanych dla skrajnych profili LLL i CCC. Podścielenie gleb lekkich glebami
ciężkimi zwiększało wielkość zasobu azotu azotanowego i sumy azotu mineralnego oraz zmniejszało różnice pomiędzy zasobem azotu w okresie jesieni i wiosny.
Podścielenie gleb ciężkich utworami lekkimi nie miało natomiast istotnego i jednokierunkowego wpływu na zasoby tych form azotu i różnice ich wielkości pomiędzy
jesienią i wiosną. Jak już podano wyżej, liczebność profili gleb ciężkich niecałkowitych była jednak bardzo mała. W podsumowaniu można stwierdzić, że klasyfikacja
profili glebowych w warstwie 0-90 cm z uwzględnieniem składu granulometrycznego kolejnych 30 cm warstw gleby nie zmienia zasadniczych prawidłowości dotyczących zawartości azotu mineralnego w stosunku do uproszczonej klasyfikacji
z uwzględnieniem składu granulometrycznego tylko warstwy ornej. Uproszczona
klasyfikacja gleb według 4 kategorii agronomicznych, przyjęta przez stacje chemiczno-rolnicze wydaje się zatem wystarczająca w rozważaniach nad rolą produkcyjną
i środowiskową azotu mineralnego w glebach. Klasyfikacją taką posługiwano się
w kolejnych rozdziałach tego opracowania.
39
Rys. 4. Zasób NO3-N i Nmin w profilach gleb 0-90cm w kg N∙ha-1
(wartości mediany)
Fig. 4. Medians of the nitrate NO3-N and mineral Nmin
amounts in the soil profiles 0-90 cm
3.5. Wpływ rodzaju upraw na zasób azotu mineralnego
Zasób azotu wiosną po różnych przedplonach
W punktach monitoringowych notowano gatunek rośliny przedplonowej i gatunek rośliny uprawianej w roku pobierania próbek gleby. Zasób azotu mineralnego
w okresie wiosny mógł zależeć od rodzaju uprawianego w poprzednim roku przedplonu zaś zasób azotu w okresie jesieni od rodzaju uprawianej w danym roku rośliny
(tab. 31, 33).
40
Tabela 31. Przeciętny (mediana) zasób azotu w warstwach profilu glebowego
w okresie wiosny zależnie od rodzaju roślin przedplonowych kg N·ha-1
Table 31. Medians of the mineral and nitrate nitrogen amounts in spring period,
depending on preceding crop in kg N·ha-1
Grupa roślin,
group of
crops
1. zboża
intensywne,
intensive cereals
2. zboża
ekstensywne,
extensive cereals
3. oleiste,
oil crops
4. strączkowe,
mieszanki
pulses and mixtures
5. burak,
kukurydza, sugar
beet, maize
6. ziemniak, potato
7. zielonki,
fodder crops
8. motylkowe,
mieszanki
legumes,mixtures
9. trawy, grasses
10. warzywa,
vegetables
11. użytki zielone,
greenlands
12. ugory, odłogi,
set aside lands,
fallows
13. użytki trwałe,
plantations
14. inne, lasy itp.,
others
Polska
Liczba
próbek
Warstwa
0-30 cm
Warstwa
0-60 cm
Warstwa
0-90 cm
Nmin
N-NO3
Nmin
N-NO3
Nmin
N-NO3
16304
35
23
63
43
88
61
12397
30
16
51
28
68
38
2118
36
23
65
43
93
64
628
32
19
57
35
78
50
3664
35
24
65
48
91
69
4837
34
22
63
43
88
62
341
30
19
47
27
62
38
975
35
22
61
39
80
52
1649
34
18
52
29
67
36
1566
38
27
73
53
100
77
95
39
23
60
39
75
50
2245
27
12
43
19
56
25
340
37
21
67
37
91
51
28
20
7,5
36
13
47
19
47187
33
20
59
37
80
52
Do wyodrębnienia grup przedplonów pozostawiających w glebie podobne za-
41
soby azotu mineralnego zastosowano analizę skupień. Analiza przeprowadzona metodą Warda pozwoliła na wyodrębnienie 3 skupień przedplonów (tab. 32, rys. 5).
Tabela 32. Zasoby azotu mineralnego w glebach w okresie wiosny w skupieniach
przedplonów kg N∙ha-1
Table 32. Amounts of mineral and nitrate nitrogen in the clusters of preceding crops
in kg N·ha-1
Skupienie,
cluster
Przedplony
w skupieniu*,
preceding crop
in the cluster
warstwa gleby
0-30 cm
warstwa gleby
0-60 cm
warstwa gleby
0-90 cm
Nmin
NO3-N
Nmin
NO3-N
Nmin
NO3-N
I
1, 3, 4, 5, 6, 8,
10, 11, 13
35,7
22,7
63,8
42,2
87,1
59,5
II
2, 7, 9
31,3
17,7
50,0
28,0
65,7
37,3
III
12, 14
23,5
9,75
39,5
16,0
51,5
22,0
objaśnienia w tabeli 31, explanations in table 31
*
Rys. 5. Zasoby azotu mineralnego (kg N·ha-1) w glebach w okresie wiosny
dla skupień przedplonów, w kg N·ha-1
Fig. 5. Amounts of mineral and nitrate nitrogen in the clusters of preceding
crops (in spring period), in kg N·ha-1
Najmniejsze zasoby azotu mineralnego w glebie w okresie wiosny znajdowa-
42
no po ugorach i odłogach oraz bardzo nielicznych plantacjach drzewiastych i krzaczastych (skupienie III). Średnie zasoby azotu mineralnego pozostawiały zboża
ekstensywne, różne rośliny uprawiane na zieloną masę i trawy w uprawie polowej
(skupienie II). Stosunkowo mała ilość azotu znajdowana wiosną po uprawianych
w poprzednim roku zbożach ekstensywnych (żyto, owies, mieszanki) mogła wynikać z ich lokowania na słabszych glebach. Stosunkowo mała ilość azotu pozostawiana przez rośliny uprawiane na zieloną masę (również poplonowe) oraz trawy
w uprawie polowej wynika prawdopodobnie z ich roli okrywowej. W grupie 9 roślin
pozostawiających najwięcej azotu mineralnego wyróżniały się warzywa: burak i kukurydza, ziemniak oraz rośliny oleiste (skupienie I). Trzy pierwsze z wymienionych
roślin i grup roślin uprawiane były z reguły na oborniku. Zróżnicowanie zasobów
azotu po różnych przedplonach mogło również wynikać z wielkości dawek nawozów azotowych stosowanych pod uprawiane rośliny. Rodzaj uprawianej rośliny
i wielkość stosowanych dawek nawozów azotowych są jednak wzajemnie uwikłane
i wydzielenie samego wpływu nawożenia mineralnego na zasoby azotu mineralnego
w glebie okazało się niemożliwe.
Zasób azotu jesienią po sprzęcie różnych grup roślin
Rośliny uprawiane w roku pobierania próbek mogą wpływać na zasób azotu
w okresie jesieni, po ich sprzęcie (tab. 33).
Rys. 6. Zasoby azotu mineralnego w glebach w kg N·ha-1 w okresie jesieni
w skupieniach roślin uprawianych w roku pobierania próbek gleby
Fig. 6. Amounts of mineral and nitrate nitrogen in the clusters of crops grown
in the year of soil sampling (in autumn period), in kg N·ha-1
43
Tabela 33. Przeciętny (mediana) zasób azotu w warstwach profilu glebowego
w okresie jesieni zależnie od rodzaju roślin uprawianych w roku pobierania próbek kg N·ha-1
Table 33. Medians of the mineral and nitrate nitrogen amounts in autumn period,
depending on crop grown in the year of soils sampling in kg N·ha-1
Grupa roślin
*
Warstwa
0-30 cm
Warstwa
0-60 cm
Warstwa
0-90 cm
Nmin
NO3-N
Nmin
NO3-N
Nmin
NO3-N
zboża
intensywne
16745
49
37
78
60
99
74
zboża
ekstensywne
12326
41
28
63
43
80
53
oleiste
2374
51
40
84
64
107
79
strączkowe,
miesz.
561
44
32
71
50
88
63
burak,
kukurydza
3564
43
33
76
57
101
74
ziemniak
4476
48
36
77
58
100
74
zielonki
267
36
23
56
39
73
49
motylkowe,
miesz.
1018
36
24
56
38
72
47
trawy
1822
34
19
54
30
66
37
warzywa i inne
jedn.
1549
46
36
79
63
107
81
użytki zielone
138
34
18
52
28
62
32
ugory, odłogi
2449
27
14
42
21
55
27
użytki trwałe
401
43
29
72
50
94
64
inne trwałe,
lasy itp.
33
23
10
36
14
47
21
47723
44
32
70
51
89
63
Polska
*
Liczba
próbek
44
Tabela 34. Zasoby azotu mineralnego w glebach w okresie jesieni w skupieniach
roślin uprawianych w roku pobierania próbek gleby, kg N∙ha-1
Table 34. Amounts of mineral and nitrate nitrogen in the clusters of crops grown
in the year of soils sampling, in kg N·ha-1
Skupienie
*
*
Rośliny
w skupieniu*
warstwa gleby
0-30 cm
warstwa gleby
0-60 cm
warstwa gleby
0-90 cm
Nmin
NO3-N
Nmin
NO3-N
Nmin
NO3-N
I
1, 3, 4, 5, 6,
10, 13
46,3
34,7
76,7
57,4
99,4
72,7
II
2, 7, 8, 9, 11
36,2
22,4
56,2
35,6
70,6
43,6
III
12, 14
25,0
14,0
39,0
15,5
51,0
24,0
explanations in table 32
Tak jak w przypadku roślin przedplonowych, najmniejsze zasoby azotu w okresie jesieni stwierdzano na ugorach i odłogach oraz w glebach pod roślinami drzewiastymi i krzaczastymi (skupienie III). Przeciętne zasoby azotu pozostawiały zboża
ekstensywne, rośliny uprawiane na zieloną masę, motylkowe i ich mieszanki z trawami, trawy w uprawie polowej i użytki zielone (skupienie II). W grupie 7 roślin
pozostawiających w roku uprawy największe ilości azotu mineralnego w glebie na
pierwszym miejscu należy wymienić warzywa i rośliny oleiste (skupienie I).
W piśmiennictwie przedmiotu spotyka się częściej dane dotyczące zasobu
(amounts), niż zawartości (content) azotu mineralnego w glebach. Wynika to z faktu,
że oznaczeń zawartości dokonuje się z reguły w poszczególnych warstwach gleby
i ich uogólnienie na cały profil jest możliwe po przeliczeniu zawartości na zasób
azotu. Większe zainteresowanie budzi przy tym zasób azotu azotanowego, a nie azotu amonowego, gdyż ta pierwsza forma jest bardziej ruchliwa i łatwiej dostępna dla
roślin, a także stanowi większe zagrożenie dla wód gruntowych. W badaniach monitoringowych prowadzonych w 48 punktach na Łotwie [Timbare i in. 2009] oznaczano zasób azotu mineralnego i azotanowego w okresie wiosny i jesieni w profilu
glebowym 0-60 cm lub 0-90 cm. Przeciętny zasób azotu azotanowego NO3-N za
4 lata badań w profilu glebowym 0-60 cm wynosił w okresie wiosny ok. 30 kg
N·ha-1 w glebach lekkich i ok. 40 kg N·ha-1 w glebach ciężkich. W okresie 5 lat,
jesienią oznaczano zasób azotu azotanowego NO3-N w warstwach gleby 0-30,
30-60 i 60-90 cm. W kolejnych warstwach gleby zasoby azotu azotanowego wynosiły odpowiednio 26, 27 i 13 kg NO3-N·ha-1, co w całym profilu 0-90 cm stanowi 66 kg
NO3-N. W badaniach własnych mediany zawartości azotu azotanowego w okresie
wiosny, w warstwie gleby 0-60 cm określono na 25 (gleby b. lekkie) do 49 (gleby
ciężkie) kg N·ha-1, a w okresie jesieni w profilu glebowym 0-90 cm znajdowano
przeciętnie (mediany) 52-72 kg NO3-N·ha-1. Znajdowane zasoby azotu azotanowego
45
w glebach polskich i łotewskich są zatem podobne, przy czym liczebność punktów
monitoringowych była bez porównania większa w Polsce. Na podstawie obszernych
badań monitoringowych prowadzonych w latach 2005-2008 na Litwie [Staugaitis
i in. 2009], za przeciętny zasób azotu mineralnego Nmin w okresie wiosny, w profilu
glebowym 0-60 cm uważa się ok. 55 kg N·ha-1, przy czym zasób ten jest znacznie
zróżnicowany zależnie od rodzaju gleby, opadów oraz od rodzaju uprawianej rośliny i stosowanego nawożenia mineralnego i organicznego. Szczególnie duże zasoby azotu azotanowego przekraczające z reguły 120 kg NO3-N·ha-1 znajdowane są
w glebach gospodarstw prowadzących intensywny chów zwierząt. W głębszej warstwie profilu glebowego (60-90 cm) zasób azotu mineralnego wynosił przeciętnie
ok. 19 kg N·ha-1.
3.5. Terytorialne zróżnicowanie zasobu azotu mineralnego
w glebach Polski
Jednostki administracyjne
Zasoby azotu mineralnego, zarówno w okresie wiosennym jak i jesiennym, wykazują duże zróżnicowanie w układzie jednostek administracyjnych w kraju. Dla
zapewnienia dużej reprezentatywności wyników analizę tego zróżnicowania ograniczono do 16 województw (tab. 35). Większy od przeciętnego (mediana) dla Polski
zasób azotu mineralnego Nmin w okresie wiosennym znajdowano w glebach województw dolnośląskiego DLN, lubelskiego LUB, małopolskiego MAL, opolskiego
OPL, śląskiego SLS i świętokrzyskiego SWT. Większy od przeciętnego dla Polski
zasób azotu mineralnego w okresie jesieni stwierdzono natomiast w glebach województw dolnośląskiego DLN, lubuskiego LUS, opolskiego OPL, śląskiego SLS
i wielkopolskiego WLP.
80
70
40
90
52
32
46
100
34
KUJ
LUB
LUS
LOD
MAL
MAZ
OPL
PDK
Kg N∙ ha-1***
DLN
Woj.
3383
1615
5168
3377
3870
1556
3980
2901
3850
Liczebnoś
79
92
68
98
76
82
94
78
110
wiosna
83
98
73
95
91
106
87
90
121
jesień
4
6
5
-3
15
24
-7
12
11
różnica*
Azot mineralny Nmin
61
62
44
66
46
45
62
53
73
wiosna
65
73
51
68
64
77
61
67
87
jesień
4
11
7
2
18
32
-1
14
14
różnica*
Azot azotanowy NO3-N
lekkie
17,9
(16,3)
51,2
(48,6)
58,9
(34,6)
46
(38,4)
51,6
(50,4)
26,5
(9,5)
53,9
(45,5)
29,1
(22,3)
10,5
(29,1)
b. lekkie
4,2
(9,3)
20
(21,2)
13
(12,2)
40,9
(33,8)
32,7
(37,4)
1,7
(3,8)
34,7
(35,5)
13,4
(6,9)
12,6
(13,9)
10,2
(22,6)
24,2
(40,9)
9,4
(17,5)
33,8
(47,6)
15,5
(12,0)
9,2
(22,9)
13,4
(47,2)
26,2
(28,2)
43,7
(30,1)
średnie
66,6
(34,4)
33,2
(30,0)
1,9
(1,4)
37,9
(39,1)
0,6
(0,1)
3,9
(4,9)
14,6
(6,0)
2,1
(2,0)
34,1
(44,4)
ciężkie
% gleb w kategorii agronomicznej**
Tabela 35.Przeciętne (mediany) zawartości azotu mineralnego Nmin i azotu azotanowego NO3-N w profilu gleby 0-90 cm
w województwach kg N∙ha-1
Table 35. Medians of the mineral and nitrate nitrogen content in the soil profile 0-90 cm in voivodships, kg N·ha-1
46
68
70
40
68
80
72
60
POM
SLS
SWT
WAM
WLP
ZAP
Polska
47898
2587
4728
2480
1478
2230
2363
2332
89
17,9
17,9
101
111
63
91
97
74
66
81
78
81
60
96
97
64
63
133,1
8
23
30
3
-5
0
10
3
23,9
52
40
51
37
70
64
39
36
19,2
63
65
78
44
67
71
50
45
11
25
27
7
-3
7
11
9
51
(38,8)
45,1
(37,5)
25,2
(21,6)
34,2
(16,8)
41,2
(25,6)
51,8
(48,2)
57,0
(50,0)
41,8
(36,1)
32,8
(26,5)
21,2
(22,8)
30,9
(23,7)
30,3
(25,5)
16,0
(17,6)
41,3
(38,0)
21,3
(20,3)
22,9
(23,4)
18,5
(29,4)
15,1
(27,5)
6,9
(13,4)
31,7
(48,7)
16,1
(43,9)
11,4
(33,3)
17,3
(25,8)
15,6
(32,7)
16,8
(11,1)
6,6
(2,3)
0
(0,3)
11
(8,1)
19,2
(13,9)
32,3
(21,4)
16,4
(13,9)
0,6
(2,0)
*
przy liczeniu różnic zasobu jesiennego i wiosennego uwzględniano próbki pobrane wiosną i jesienią tego samego roku, różnice te nie mogą być wykorzystywane do symulacji strat azotu w okresie zimy (por. tabela 50)
**
pogrubiona czcionka udział gleb w kategoriach agronomicznych według zestawienia próbek z monitoringu, w nawiasach udział gleb w kategoriach
agronomicznych według zestawień kartograficznych IUNG-PIB [Stuczyński i in. dane udostępnione]
***
przeciętna (mediana) dawka azotu stosowana w punktach monitoringowych pod uprawiane rośliny i ich przedplony
wsp. zmienności %
46
PDL
47
48
Jak wynika z poprzednich rozważań, zasoby azotu są związane w pierwszym
rzędzie ze składem granulometrycznym, tzn. kategorią agronomiczną gleby. W tabeli 35 zamieszczono udział gleb w poszczególnych kategoriach agronomicznych (według składu poziomu orno-próchnicznego) w ogólnej liczbie próbek pochodzących
z danego województwa. W nawiasach uwidoczniono udział gleb w poszczególnych
województwach, w wyróżnionych kategoriach agronomicznych, według zestawień
kartograficznych IUNG-PIB. Porównanie obydwu szeregów liczb służy do oceny
reprezentatywności populacji próbek monitoringowych w populacji generalnej gleb
w Polsce i poszczególnych województwach. W skali całego kraju zgodność podziału
gleb według kategorii agronomicznych jest zadowalająca, jakkolwiek w populacji
próbek przeszacowany jest udział gleb lekkich i ciężkich, a niedoszacowany udział
gleb średnich. W sumie jednak gleby bardzo lekkie i lekkie oraz średnie i ciężkie stanowią zarówno w populacji próbek jak i populacji generalnej odpowiednio
ok. 60 i ok. 40%. Znacznie gorzej przedstawia się reprezentatywność populacji próbek
w poszczególnych województwach. Zgodność populacji próbek i populacji generalnej jest najlepsza w kategorii gleb bardzo lekkich (R=0,94), nieco gorsza w kategoriach gleb ciężkich (R=0,88) i lekkich (R=0,77), a najgorsza w kategorii gleb
średnich (R=0,48). W populacji próbek w woj. łódzkim LOD niedoszacowany jest
udział gleb bardzo lekkich, w woj. podkarpackim PDK niedoszacowany udział gleb
lekkich i średnich, a znacznie przeszacowany udział gleb ciężkich, w woj. dolnośląskim DLN przeszacowany udział gleb średnich a niedoszacowany gleb ciężkich,
w woj. lubelskim LUB przeszacowany udział gleb lekkich, a niedoszacowany gleb
średnich i wreszcie w woj. świętokrzyskim SWT przeszacowany udział gleb bardzo lekkich i lekkich, a niedoszacowany udział gleb średnich. W pozostałych województwach populacja próbek monitoringowych reprezentowała względnie dobrze
populację generalną gleb, zwłaszcza jeżeli dokonano połączenia gleb bardzo lekkich
i lekkich w kategorie gleb słabych oraz gleb średnich i ciężkich w kategorię gleb dobrych. Zróżnicowanie zasobów azotu mineralnego w glebach województw związane jest również z wielkością przeciętnych dawek nawozów azotowych stosowanych
pod uprawiane w tych województwach rośliny i ich przedplony (tab. 35). Większe od przeciętnych dla Polski dawki nawozów stosowane były w województwach
DOL, KUJ, LUS, OPL, POM, SLS, WAM, WLP i ZAP, zlokalizowanych głównie
w Zachodniej i Północnej Polsce. Większe od średnich dla Polski zawartości azotu
mineralnego i azotanowego w glebach Dolnego Śląska znalazły potwierdzenie w badaniach przeprowadzonych w tym regionie Polski przez Kucharzewskiego [2008].
Uogólniając wyniki badań przeprowadzonych w latach 1978-2002 w 410 punktach
monitoringowych Autor określił przeciętny zasób azotu mineralnego Nmin w profilu
gleb na 117-144 kg N·ha-1. Zasób ten wzrastał w kierunku od gleb bardzo lekkich
do ciężkich, przy czym największe ilości azotu mineralnego znajdowano w ciężkich
glebach kompleksów górskich. Większość całkowitego zasobu azotu mineralnego
znajdowano w ornej i podornej warstwie gleby (do 60 cm).
49
Regionalne podejście do badań monitoringowych zasobu azotu mineralnego
prezentują autorzy z Litwy i Łotwy [Staugaitis 2009; Staugaitis, Timbare 2008].
Według tych badań największe zasoby Nmin znajdowano w glebach Środkowej Litwy, zaliczanych do Cambisoli, wytworzonych z glin i iłów, a znacznie mniejsze w
lekkich glebach występujących we wschodniej części kraju. W wielu krajach europejskich badania zasobu azotu mineralnego ograniczone są do rejonów wrażliwych
na zanieczyszczenie azotanami, a próbki gleb do analiz pobierane są jesienią po
sprzęcie roślin [Berge ten, Dijk van 2009].
Zasób azotu mineralnego w glebie do głębokości 90 cm, w okresie wiosny jest
traktowany jako wskaźnik agrotechniczny, a zawartość azotu azotanowego w okresie jesieni i różnice zawartości tej formy azotu jesienią i wiosną jako wskaźniki
środowiskowe. Pierwszy z tych wskaźników służy do uściślania wielkości dawek
nawozów azotowych, a dwa następne do przewidywania środowiskowych skutków
gospodarowania azotem. Różnic w zasobach jesiennych i wiosennych azotu w tym
miejscu nie warto komentować, gdyż jak podkreślano już wcześniej dane przedstawione w tabeli 35 pochodzą z wyników oznaczeń dokonywanych w tym samym
roku kalendarzowym.
4. Zastosowania praktyczne wyników badań monitoringowych
4.1. Wykorzystanie zasobu azotu mineralnego w doradztwie nawozowym
Znajomość zasobu azotu mineralnego w glebie w okresie wiosny może być wykorzystana jako test glebowy w doradztwie nawozowym do uściślania wielkości
dawek nawozów azotowych. Test glebowy musi być skalibrowany, to znaczy należy
wyznaczyć przedziały zasobu azotu odpowiadające określonym potrzebom nawozowym roślin. Kalibracji takiej dokonano przyjmując za przedziały wartości testu
granice pentyli zasobów azotu mineralnego (NH4-N + NO3-N) lub azotu azotanowego w okresie wiosny, w warstwie gleby 0-60 cm lub 0-90 cm. Dokonując kalibracji
testu uwzględniono kategorie agronomiczne gleb określone na podstawie ich składu
granulometrycznego w warstwie ornej (tab. 36-39).
50
Tabela 36. Klasy zasobu azotu mineralnego w warstwie gleby 0-60 cm w okresie
wiosny
Table 36. Classes of the mineral nitrogen amounts in the soil profile 0-60 cm in
the spring period
Kategoria gleby,
soil category
b. mały,
very low
Zasób azotu mineralnego Nmin kg∙ha-1,
amount of mineral nitrogen kg N·ha-1
mały,
średni,
duży,
low
medium
high
b. duży,
very high
b. lekkie,
v. light
do 30
31-41
42-55
56-78
od 79
lekkie,
light
do 38
39-51
52-67
68-94
od 95
średnie,
medium
do 42
43-57
58-74
75-103
od 104
ciężkie,
heavy
do 43
44-59
60-77
78-106
od 107
Tabela 37. Klasy zasobu azotu azotanowego w warstwie gleby 0-60 cm w okresie
wiosny
Table 37. Classes of the nitrate nitrogen amounts in the soil profile 0-60 cm in the
spring period
Kategoria gleby,
soil category
Zasób azotu azotanowego kg NO3-N ∙ha-1,
amount of nitrate nitrogen kg NO3-N·ha-1
b. mały,
very low
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very high
b. lekkie,
v. light
do 12
13-20
21-31
32-49
od 50
lekkie,
light
do 19
20-30
31-44
45-68
od 69
średnie,
medium
do 24
25-37
38-52
53-77
od 78
ciężkie,
heavy
do 26
27-42
43-59
60-84
od 85
51
Tabela 38. Klasy zasobu azotu mineralnego w warstwie gleby 0-90 cm w okresie
wiosny
Table 38. Classes of the mineral nitrogen amounts in the soil profile 0-90 cm in the
spring period
Kategoria gleby,
soil category
b. lekkie,
v. light
lekkie,
light
średnie,
medium
ciężkie,
heavy
Zasób azotu mineralnego Nmin kg∙ha-1,
amount of mineral nitrogen kg N·ha-1
b. mały,
very low
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very high
do 41
42-57
58-76
77-07
od 108
do 51
52-71
72-94
95-131
od 132
do 58
59-79
80-104
105-145
od 146
do 60
61-82
83-109
110-150
od 151
Tabela 39. Klasy zasobu azotu azotanowego w warstwie gleby 0-90 cm, w okresie
wiosny
Table 39. Classes of the nitrate nitrogen amounts in the soil profile 0-90 cm in the
spring period
Kategoria gleby,
soil category
Zasób azotu azotanowego kg NO3- N kg∙ha-1,
amount of nitrate nitrogen kg NO3- N·ha-1
b. mały,
very low
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very high
b. lekkie,
v. light
do 17
18-28
29-44
45-69
od 70
lekkie,
light
do 26
27-43
44-63
64-96
od 97
średnie,
medium
do 33
34-52
53-74
75-108
od 109
ciężkie,
heavy
do 37
38-58
59-82
83-119
od 120
Zasób azotu azotanowego N-NO3 jest czulszym testem glebowym niż zasób
azotu mineralnego, na który składa się dodatkowo azot w formie amonowej N-NH4.
Jak wykazano wcześniej, wpływ składu granulometrycznego gleby na zasób obydwu form azotu mineralnego jest bowiem przeciwstawny. Zasób azotu azotanowego
52
wzrasta wraz z ciężkością gleby, natomiast zasób azotu amonowego maleje w tym
samym kierunku. Składa się to na zmniejszanie różnic w zasobie całego azotu mineralnego pomiędzy kategoriami agronomicznymi gleb.
Test azotu mineralnego skalibrowano dla dwóch głębokości w profilu glebowym, 0-60 cm i 0-90 cm. Wynika to ze względów praktycznych, gdyż w badaniach
agrochemicznych ogranicza się często pobieranie próbek gleby do warstwy ornej
i podornej (0-60 cm). Największa gęstość systemu korzeniowego wszystkich gatunków roślin stwierdza się wprawdzie w tej 60 cm warstwie gleby, ale korzenie
przerastają również do podglebia i znajomość zawartości azotu w całym profilu glebowym ma niewątpliwie duże znaczenie w określaniu potrzeb nawozowych roślin.
Pomiędzy zasobami azotu w poszczególnych warstwach gleby i/lub głębokościach
w profilu glebowym występują mniej lub bardziej ścisłe zależności korelacyjne. Pomiędzy warstwami 0-30 i 0-60 cm współczynnik korelacji wynosi R = 0,86, pomiędzy warstwami 0-30 cm i 0-90 cm R = 0,75, a pomiędzy warstwami 0-60 i 0-90
cm R = 0,94. Prognozowanie zasobu azotu w całym profilu glebowym 0-90 cm na
podstawie znajomości tego zasobu w warstwie 0-30 cm może być zatem obarczone
dużym błędem. Mniejszym błędem jest obarczone prognozowanie zasobu w całym
profilu na podstawie jego zasobu w warstwie 0-60 cm gleby. Przemawia to za oznaczaniem zasobu azotu przynajmniej w warstwie 0-60 cm, a lepiej w całym profilu
gleby, mimo niewątpliwych trudności technicznych, jakie stwarza procedura pobierania próbek do głębokości 90 cm.
Podejście do kalibracji testu azotu mineralnego wykonywanego dla celów
doradztwa nawozowego w okresie wiosny i wyznaczone klasy zawartości lub zasobu azotu są różne w poszczególnych krajach. Na Węgrzech, w odniesieniu do
buraka cukrowego przyjęto 6 klas zasobu azotu azotanowego, zróżnicowanych
dodatkowo zależnie od kategorii gleby [Loch i in 2009]. Jako zasób bardzo niski w warstwie gleby 0-60 cm przyjmuje się poniżej 30 kg NO3-N·ha-1, jako zasób średni 41-90 kg NO3-N·ha-1, a jako zasób bardzo duży powyżej 100-150 kg
NO3-N·ha-1. Są to wartości podobne do zaproponowanych na podstawie badań własnych dla gleb średnich i ciężkich. Na Łotwie wyznaczono wstępnie tylko klasę średniego zasobu azotu mineralnego Nmin w warstwie gleby 0-60 cm. Zasób ten wynosi
ok. 25 kg N·ha-1 w glebach średnich i ok. 35 kg N·ha-1 w glebach ciężkich. Są to
wartości wyraźnie mniejsze od zaproponowanych przez autorów tej pracy dla
średniej klasy zasobu azotu w analogicznej warstwie gleby. Na Litwie [Staugaitis i in. 2009] przyjęto 5 klas zasobu azotu mineralnego Nmin w warstwie gleby
0-60 cm, zasób bardzo mały do 30 kg N·ha-1, zasób mały 31-60 kg N·ha-1, zasób średni,
61-90 kg N·ha-1, zasób duży 91-120 kg N·ha-1 i zasób bardzo duży powyżej
120 kg N·ha-1. Zasoby te, z wyjątkiem bardzo małego są nieco większe od zaproponowanych dla naszego kraju. Na Słowacji wyróżniono 7 klas zawartości (nie zasobu) azotu mineralnego w warstwach gleby 0-30 cm lub 0-60 cm, zróżnicowanych dodatkowo zależnie od rodzaju uprawianych roślin [Gaborik 2009], od klasy
zawartości bardzo niskiej do 5 mg N·kg-1 gleby, poprzez klasę zawartości dobrej
53
20-30 mg N·kg-1 gleby do klasy zawartości bardzo wysokiej, powyżej 40 mg N·kg-1
gleby. W badaniach własnych w dolnym pentylu (9 do 20% próbek) zawartości azotu
mineralnego w warstwie gleby 0-30 cm wynosiły, zależnie od kategorii agronomicznej gleby 4-5,8 mg N·kg-1 gleby, a do pentyla górnego (99% próbek) 24-26,9 mg
N·kg-1 gleby. Do przyjmowanej na Słowacji klasy zawartości dobrej, wyniki kalibracji słowackiej i analogicznie dokonanej polskiej byłyby zatem bardzo podobne.
Klasy zasobności w azot w okresie wiosny mogą być przełożone na grupy potrzeb nawozowych roślin w stosunku do tego składnika. W klasie zasobności bardzo
małej potrzeby nawozowe są największe, a w klasie zasobności bardzo dużej dawki
nawozów azotowych można znacznie ograniczyć, lub nawet zaprzestać ich stosowania. Takie „jakościowe” podejście do testu glebowego azotu mineralnego jest analogiczne do podejścia powszechnie przyjętego w stosunku do innych makroskładników (P, K, Mg). Było ono już wcześniej zaproponowane w Polsce [Fotyma E. 1995,
1996] i w byłej NRD [Muller 1986, 1990]. Różnica pomiędzy aktualnymi
(tab. 38, 39) i wcześniejszymi badaniami polegała na tym, że we wcześniejszych
badaniach polskich kalibracji testu Nmin dokonywano w sposób klasyczny w stosunku do wskaźników roślinnych (plon, zwyżka plonu pod wpływem nawożenia N)
z wykorzystaniem wyników nielicznych doświadczeń polowych. Klasy zasobności
gleb w azot podane w tabelach 36-39 odzwierciedlają natomiast ogólny stan zasobności gleb w kraju i wydają się znacznie bardziej reprezentatywne. W poszczególnych krajach przyjęto różne koncepcje wykorzystania testu Nmin w doradztwie
nawozowym [Olfs 2009]. W Danii, na podstawie wyników badań monitoringowych
tworzona jest wiosną każdego roku tzw. prognoza azotowa, uwzględniająca prawdopodobny stan zasobności gleb w azot mineralny dla 4 rodzajów gleb zależnie od
przebiegu pogody w okresie zimowym. W Wielkiej Brytanii wykorzystuje się tzw.
indeks zaopatrzenia roślin w azot, który obejmuje przewidywane opady, typ gleby
i rodzaj rośliny przedplonowej. W Niemczech stosuje się natomiast system ilościowy, zaproponowany jeszcze w latach 80-tych ubiegłego wieku przez Wehrmanna
i Scharpfa [1979, 1986]. System ten uwzględnia przewidywane potrzeby pokarmowe
roślin (N-sollwert, target values) i aktualną zasobność gleb w azot mineralny. Z różnicy tych dwóch wartości wyliczana jest bezpośrednio konieczna dawka nawozów
azotowych [Wiesler, Ambruster 2009]. Ta prosta koncepcja sprawdzała się dobrze
w zastosowaniu do głębokich, całkowitych gleb wytworzonych z lessu [Scharpf
1977], zawodziła natomiast na glebach niecałkowitych, wytworzonych z glin i piasków. System z wykorzystaniem target values przyjęto w odniesieniu do kukurydzy
w Austrii [Spiegel 2009], a w odniesieniu do warzyw w uprawie polowej na Słowenii [Ceh, Skerbot 2009]. W Polsce uzupełniono tę koncepcję o równoważniki nawozowe azotu mineralnego w glebie, analogicznie do równoważników azotowych stosowanych przy określaniu wartości nawozowej azotu gnojowicy [Fotyma E. 1988,
1995]. Równoważnik nawozowy jest to współczynnik (z reguły mniejszy od 1) przez
jaki należy pomnożyć znaleziony zasób azotu mineralnego lub azotu azotanowego,
aby otrzymać równoważną, to znaczy wykazującą takie samo działanie nawozowe,
54
ilość azotu w nawozach. Problem polega na wyznaczeniu wartości równoważników
nawozowych dla różnych roślin i gleb, czego można dokonać tylko na drodze eksperymentalnej. Na Litwie wyznacza się tzw. standardową dawkę azotu, a następnie
dokonuje jej modyfikacji zależnie od zasobu azotu mineralnego w glebie. Przyjęto
system mnożnikowy, ze współczynnikami od 1,45 dla zasobu bardzo małego do 0,3
dla zasobu bardzo dużego [Staugaitis i in. 2009]. Podobny system mnożnikowy zaleca się na Słowacji, ze współczynnikami od 1,2 dla zawartości (nie zasobu) bardzo
niskiej do 0 dla zawartości bardzo wysokiej. Oznacza to, że przy bardzo wysokiej
zawartości Nmin w glebie nawożenie azotem nie jest w ogóle zalecane. Ogólnie można stwierdzić, że bezpośrednie odnoszenie potrzeb pokarmowych roślin do wartości
testu Nmin, z uwzględnieniem lub bez uwzględnienia równoważnika nawozowego,
jest w praktycznym doradztwie nawozowym trudne i wymaga uwzględnienia szeregu dodatkowych założeń [Dietz i in. 1980]. Test azotu mineralnego wykorzystywany
jest również w doradztwie nawozowym dla kukurydzy w środkowych Stanach USA
[Fox i in. 1989] oraz w Kanadzie [Ma i Wu 2008]. W USA zasób azotu azotanowego
jest uwzględniany zarówno przy określaniu przedsiewnej (jako tzw. pre-plant nitrate
test) jak i pogłównej (w rzędy) (jako tzw. pre-sidedresse nitrate test) dawki nawozów azotowych. W większości omówionych wyżej systemów nawożenia oznacza
się raczej zawartość azotu azotanowego, a nie całkowitą zawartość azotu mineralnego w glebie. Nie uwzględnianie azotu amonowego N-NH4 wynika z braku związku
tej frakcji azotu mineralnego z pobraniem składnika przez rośliny [Preston 1982].
W badaniach własnych udział gleb zaliczanych do poszczególnych klas zasobności w azot mineralny (w tym azotanowy) był zróżnicowany terytorialnie, a ponadto
zależał od rodzaju przedplonu i nawożenia stosowanego pod roślinę przedplonową.
W tabeli przedstawiono udział gleb w klasach zasobności w azot mineralny i azot
azotanowy z uwzględnieniem profilu gleby 0-90 cm, w okresie wiosny w poszczególnych województwach (tab. 41).
*
9,5
20,6
18,4
18,3
17,5
13,3
30,0
13,9
28,5
28,8
31,8
9,5
13,3
40,6
16,6
19,2
20,8
b. mała
v. low
14,5
22,5
15,9
16,1
22,4
18,7
20,5
20,2
21,4
28,3
25,4
15,1
14,5
22,4
18,5
22,1
19,9
mała
low
21,0
21,2
16,6
20,4
22,8
22,0
17,4
21,6
18,6
22,9
18,6
21,8
19,4
17,2
19,7
20,6
19,9
średnia
medium
24,9
19,7
21,5
21,2
19,1
22,6
16,2
23,0
16,5
14,5
12,3
28,7
24,0
12,3
20,3
16,8
19,4
duża
high
30,1
16,0
27,6
24,0
18,2
23,4
15,8
21,2
15,1
5,5
11,9
24,9
28,8
7,5
24,9
21,3
20,0
b. duża
very
high
% próbek w klasie zasobności w Nmin
% of soil samples in the class of Nmin amount
34,5
53,7
42,6
44,6
51,3
43,1
59,3
45,0
59,1
68,5
66,5
35,5
37,5
71,6
45,0
51,6
50,6
bonit.
neg.*
bonita
tion
17,4
17,4
19,5
21,7
18,4
16,2
25,3
17,6
20,2
26,8
31,1
10,5
7,1
34,6
16,8
26,5
20,6
b. mała
v. low
15,7
21,3
14,9
19,3
22,0
19,6
20,2
19,5
21,2
27,6
23,9
15,8
12,7
25,8
18,4
25,5
20,1
mała
low
17,3
21,5
16,7
19,2
21,6
20,5
18,8
19,0
22,0
24,5
17,9
22,5
21,3
18,5
19,4
18,1
19,7
średnia
medium
20,5
22,3
20,7
19,0
19,8
21,6
18,3
21,7
19,4
15,6
13,5
25,9
28,3
13,4
20,8
13,5
19,5
duża
high
29,1
17,6
28,2
20,7
18,3
22,1
17,3
22,2
17,2
5,5
13,7
25,4
30,6
7,7
24,6
16,4
20,1
b. duża
very
high
% próbek w klasie zasobności w NO3-N
% of soil samples in the class of NO3-N amount
wskaźnik bonitacji negatywnej, negative bonitation: udział gleb o bardzo niskiej i niskiej zasobności + ˝udziału gleb o średniej zasobności,
share of the soils showing very low and low plus˝ soils showing medium nitrogen amounts
DLN
KUJ
LUB
LUS
LOD
MAL
MAZ
OPL
PDK
PDL
POM
SLS
SWT
WAM
WLP
ZAP
Polska
Województwo
41,8
49,4
42,8
50,6
51,1
46,0
54,9
46,6
52,4
66,6
63,9
37,5
30,5
69,7
44,9
61,0
50,5
bonit.
neg.*
bonita
tion
Tabela 41. Udział próbek glebowych zakwalifikowanych do przedziałów zasobności w azot mineralny i azot azotanowy w profilu gleby 0-90 cm w okresie wiosny w województwach
Table 41. The share of soils in the classes of mineral and nitrate nitrogen amounts in the soil profile 0-90 cm in voivodships,
spring period
55
56
W województwach dolnośląskim DLN, lubelskim LUB, małopolskim MAL,
opolskim, śląskim SLS, świętokrzyskim SWT i wielkopolskim WLP udział gleb zasobnych w azot w okresie wiosny jest większy od średniej dla Polski (małe wskaźniki
bonitacji negatywnej). Gleby pozostałych województw, a szczególnie województw
podlaskiego PDL, pomorskiego POM i warmińsko-mazurskiego WAM wykazują
mniejszą od średniej dla kraju zasobność w azot mineralny i azot azotanowy (duże
wskaźniki bonitacji negatywnej).
Udział gleb zaliczanych do poszczególnych klas zasobności w azot mineralny
(w tym azotanowy) zależał również od gatunku rośliny przedplonowej. W tabeli 42
przedstawiono udział gleb w klasach zasobności w azot mineralny i azot azotanowy
z uwzględnieniem profilu gleby 0-90 cm dla grup roślin przedplonowych.
Tabela 42. Udział próbek glebowych zakwalifikowanych do przedziałów zasobności
w azot mineralny i azot azotanowy w profilu gleby 0-90 cm w okresie
wiosny po różnych przedplonach
Table 42. The share of soils in the classes of mineral and nitrate nitrogen amounts
in the soil profile 0-90 cm after different preceding crops in the spring
period
% próbek w klasie zasobności
w Nmin
% of soil samples in the class of
Nmin amount
Przed
plon**
b.
b.
mała średnia duża duża
mała
low medium high very
v. low
high
1
17,3 18,9 20,3 21,2 22,3
2
25,9 22,0 20,5 17,5 14,0
3
15,0 18,3 19,6 21,0 26,1
4
24,0 16,7 17,8 19,7 21,8
5
13,6 19,4 21,1 21,2 24,7
6
15,1 17,9 20,9 22,4 23,7
7
27,7 24,9 15,0 14,7 17,6
8
24,1 21,7 18,4 17,5 18,4
9
32,1 23,8 18,2 13,3 12,7
10
13,0 15,9 17,5 19,3 34,4
11
20,0 27,4 25,3 14,7 12,6
12
39,7 21,9 15,2 13,1 10,2
13
18,0 15,9 16,8 22,1 27,1
14
39,3 21,4 25,0 14,3 0,0
całość 20,7 19,9 19,9 19,5 20,0
bonit.
neg.*
bonita
tion
46,4
58,2
43,1
49,6
43,5
43,5
60,1
55,0
64,9
37,5
60,0
69,1
42,3
73,2
50,6
objaśnienia w tabeli 41, explanation under the table 41
*
**
% próbek w klasie zasobności
w NO3-N
% of soil samples in the class
of NO3-N amount
b.
b.
mała mała średnia duża duża
v.
low medium high very
low
high
15,9 19,4 20,3 21,6 22,7
26,3 22,8 20,4 17,2 13,3
15,8 18,7 19,0 20,6 25,9
19,4 20,8 19,4 18,1 22,2
11,1 16,6 21,0 24,4 26,9
12,7 18,6 20,7 23,0 24,9
25,8 22,9 19,7 15,1 16,5
25,9 21,5 19,2 16,7 16,8
37,0 24,2 16,8 12,1 9,9
11,7 14,6 16,6 20,9 36,2
25,0 28,1 17,7 19,8 9,4
48,1 20,1 14,1 8,8 8,9
23,6 15,6 19,2 18,0 23,6
50,0 21,4 17,9 10,7 0,0
20,5 20,1 19,8 19,6 20,1
bonit.
neg.*
bonita
tion
45,5
59,3
44,0
49,9
38,2
41,7
58,6
57,0
69,6
34,6
62,0
75,2
48,8
80,4
50,5
57
Dla wyróżnienia grup roślin przedplonowych pod względem ilości pozostawianego azotu mineralnego i azotanowego wiosną roku następnego zastosowano
analizę skupień (tab. 43, 44). Największe zasoby azotu zarówno mineralnego jak
i azotanowego (najmniejszy współczynnik bonitacji negatywnej), stwierdzano po
intensywnych zbożach (1), roślinach oleistych (3), roślinach strączkowych i mieszankach (4), buraku i kukurydzy (5), ziemniaku (6), warzywach w uprawie polowej
(10) i na trwałych plantacjach (13). Zasoby azotu mineralnego i przede wszystkim
azotu azotanowego po pozostałych roślinach przedplonowych były znacznie mniejsze. Szczególnie małe zasoby azotu azotanowego znajdowano w stanowiskach po
trawach w uprawie polowej i na ugorach i odłogach. Wbrew oczekiwaniom wieloletnie rośliny motylkowe i ich mieszanki z trawami (8) znalazły się w skupieniu
o średnich, a nie najwyższych zasobach azotu azotanowego. Uzyskane wyniki potwierdzają możliwość wnioskowania o zasobach azotu mineralnego i przede wszystkim azotu azotanowego w okresie wiosny, na podstawie znajomości rodzaju rośliny
przedplonowej.
Tabela 43. Udział gleb w przedziałach zasobności w azot mineralny Nmin w skupieniach przedplonów (wiosna, profil gleby 0-90 cm)
Table 43. The share of soils in classes of mineral nitrogen amounts after different
preceding crop in the spring period (soil profile 0-90 cm)
% gleb w klasach zasobności w azot mineralny
Nmin,
Przedplony
bonitacja
Skupienie,
%
soils
in
the
classes
of
mineral nitrogen content negatywna,
w skupieniu,
cluster
preceding crops b. mała, mała, średnia,
duża,
b. duża, bonitation
v. low
low medium
high very high
1, 3, 4, 5, 6, 10,
I
16,6
17,6
19,1
21,0
25,7
43,7
13
2, 7, 8, 9, 11, 12,
II
29,8
23,3
19,6
15,0
12,2
62,9
14
Tabela 44. Udział gleb w przedziałach zasobności w azot azotanowy NO3-N w skupieniach przedplonów (wiosna, profil gleby 0-90 cm)
Table 43. The share of soils in classes of nitrate nitrogen amounts after different
preceding crop in the spring period (soil profile 0-90 cm)
Przedplony
Skupienie, w skupieniu,
cluster
preceding
crops
1, 3, 4, 5,
I
6, 10, 13
II
2, 7, 8, 11
III
9, 12, 14
% gleb w klasach zasobności w azot azotanowy,
bonitacja
% soils in the classes of mineral nitrogen content
negatywna,
b. mała,
mała,
średnia,
duża,
b. duża,
bonitation
v. low
low
medium
high
very high
15,7
17,7
19,4
20,9
26,0
43,2
25,7
45,0
23,8
21,9
19,2
16,3
17,2
10,5
14,0
6,3
59,2
75,1
58
4.2. Wykorzystanie zasobu azotu mineralnego w ochronie środowiska
Zasób azotu mineralnego, a przede wszystkim azotu azotanowego, w glebie
w okresie jesieni może służyć jako wskaźnik potencjalnego zagrożenia nadmiarem
tego składnika wód glebowo-gruntowych. Azot azotanowy w przeciwieństwie do
azotu amonowego znajduje się w całości w roztworze glebowym i może łatwo ulegać wymywaniu poza profil gleby do wód glebowo-gruntowych i wód drenarskich.
Podobnie jak w przypadku testu dla celów nawozowych dokonano podziału jesiennego zasobu azotu azotanowego w profilu glebowym 0-90 cm na 5 klas, odpowiadających stopniom potencjalnego zagrożenia tą formą azotu mineralnego (tab. 45).
Tabela 45. Klasy zasobu azotu azotanowego w warstwie gleby 0-90 cm w okresie jesieni
Table 45. Classes of the nitrate nitrogen amounts in the soil profile 0-90 cm in the autumn period
Kategoria gleby,
soil category
b. lekkie,
v. light
lekkie,
light
średnie,
medium
ciężkie,
heavy
Zasób azotu azotanowego kg NO3- N kg∙ha-1,
amount of nitrate nitrogen kg NO3- N·ha-1
b. mały,
very low
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very high
do 26
27-43
44-63
64-96
od 97
do 33
34-53
54-76
77-115
od 115
do 35
36-56
57-82
83-124
od 125
do 37
38-60
61-87
88-131
od 132
Znajomość zasobu azotu azotanowego w glebie w okresie jesieni może być wykorzystywana do prognozowania strat składnika poza profil glebowy do wód glebowo-gruntowych (drenarskich). Zasób azotu azotanowego w glebie w okresie jesieni
powinien być jak najmniejszy, ale całkowite „opróżnienie” gleby z tej labilnej formy azotu mineralnego jest oczywiście niemożliwe i przyjmuje się pewne dopuszczalne zawartości azotanów jako tzw. threshold values. W Austrii [Spiegel 2009]
jako dopuszczalne przyjmuje się zawartości poniżej 50 kg NO3-N·ha-1 w glebach
lekkich i poniżej 60-80 kg NO3-N·ha-1 w glebach ciężkich o całkowitym profilu.
W Czechach dokonuje się oceny na podstawie zawartości, a nie zasobu azotu azotanowego [Cermak, Kubik 2009]. Za dopuszczalną przyjmowana jest zawartość
10-15 mg NO3-N·kg-1 gleby na terenach równinnych i 8-12 mg NO3-N·kg-1 w terenach podgórskich. Na Łotwie [Timbare i in. 2009] jako małą przyjmuje się zawartość do 10 mg NO3-N·kg-1 gleby, a za zawartość stwarzającą ryzyko dla jakości wód
gruntowych 26-50 mg NO3-N·kg-1 gleby. Niestety cytowani autorzy nie podają jakiej
warstwy gleby dotyczą przyjmowane przez nich dopuszczalne zawartości azotanow.
59
W Belgii (a ściślej we Flandrii) dopuszczalny zasób azotu azotanowego w profilu
gleby 0-90 cm w okresie jesieni jest bardzo duży i wynosi do 90 kg NO3-N·ha-1.
W Niemczech (Badenia–Wirtembergia) jako dopuszczalny w warstwie gleby
0-60 cm przyjmuje się zasób do 30 kg NO3-N·ha-1 w lekkich, przepuszczalnych glebach i do 45 kg NO3-N·ha-1 w glebach ciężkich o całkowitym profilu [ten Berge,
van Dijk 2009]. Z własnych badań monitoringowych wynika (uzasadnienie podano w dalszym ciągu tego podrozdziału), że dopuszczalny zasób azotu azotanowego
w glebach bardzo lekkich i lekkich powinien się mieścić w przedziale zasobu małego, tzn. do ok. 50 kg NO3-N·ha-1, a w glebach średnich i ciężkich w przedziale
zasobu średniego, tzn. do ok. 80 kg NO3-N·ha-1. Jeżeli w okresie jesieni zasób azotu
w glebach lżejszych jest średni do bardzo dużego, a w glebach zwięźlejszych duży
do bardzo dużego, należy się liczyć ze znaczącymi stratami azotanów do wód glebowo-gruntowych.
Zasoby azotu azotanowego w okresie jesieni, podobnie jak w okresie wiosny
,są zróżnicowane zarówno terytorialnie (tabela 46), jak i w zależności od gatunku
uprawianej w danym roku rośliny (tabela 47).
Tabela 46. Procent próbek gleby w województwach zakwalifikowanych do różnych klas
zasobności w azot azotanowy N-NO3 w okresie jesieni (profil 0-90 cm)
Table 46. The share of soils samples in voivodships rated among different classes
of nitrate amounts in the soil profile 0-90 cm, autumn period
Województwo, Liczba
voivodship
próbek
DLN
KUJ
LUB
LUS
LOD
MAL
MAZ
OPL
PDK
PDL
POM
SLS
SWT
WAM
WLP
ZAP
Polska
3815
2902
4020
1517
3840
3375
5163
1601
3385
2333
2353
2231
1485
2470
4672
2547
47737
% próbek w przedziale zasobności w N-NO3,
Bonitacja
% of soil samples in the classes of nitrate amounts
negatywna,
b. mały mały,
średni,
duży,
b. duży,
bonitation
very low
low
medium
high
very high
14
16
18
23
29
39
16
19
23
23
19
46
26
18
18
19
19
53
14
16
17
21
32
38
17
19
21
23
20
47
19
21
22
20
18
51
27
22
21
16
14
60
13
19
22
24
22
43
22
22
19
20
17
54
29
29
24
14
4
70
29
23
20
15
13
62
13
20
21
24
22
43
15
21
22
24
18
47
36
25
19
11
9
71
11
16
18
22
23
36
21
18
19
19
23
49
20
20
20
20
20
50
60
W przeprowadzonej analizie skupień wyróżniono 3 skupienia województw
różniące się zasobem azotu azotanowego w profilu gleby 0-90 cm w okresie jesieni (tabela 47). Najmniejsze zasoby azotu azotanowego (największy współczynnik
bonitacji negatywnej) stwierdzono w glebach 4 województw: MAZ, PDL, POM
i WAM, a największe (najmniejszy współczynnik bonitacji negatywnej) w glebach
3 województw DLN, LUS i WLP.
Tabela 47. Udział gleb w przedziałach zasobności w azot azotanowy (jesień, profil
gleby 0-90 cm) w skupieniach województw
Table 47. The share of soils in the classes of nitrate nitrogen amounts in clusters of
voivodships (autumn period, soil profile 0-90 cm)
Skupienie,
cluster
Województwa w
skupieniu,
voivodships in
cluster
% gleb w przedziałach zasobności w azot
azotanowy NO3-N,
% of soils in the classes of nitrate nitrogen
amounts
b. mały mały średni duży
very low low medium high
b. duży
very high
Bonitacja
negatywna,
bonitation
I
DLN, LUS, WLP
13
17
16,7
22
28
37,7
II
KUJ, LUB,
LOD, MAL,
OPL, PDK, SLS,
SWT, ZAP
18
19,8
20,8
21,8
19,8
48,2
30,2
24,7
21
14
10
65,7
III
MAZ, PDL,
POM, WAM
W przeprowadzonej analizie skupień wyróżniono 3 skupienia roślin różniące się
zasobem azotu azotanowego w profilu gleby 0-90 cm w okresie jesieni (tabela 48).
Największy zasób azotu azotanowego (najmniejszy współczynnik bonitacji negatywnej) pozostawało jesienią po sprzęcie 7 grup roślin: zboża intensywne 1, rośliny
oleiste 3, strączkowe i mieszanki 4, burak 5, ziemniak 6 oraz warzywa 10 i plantacje
trwałe 13. Najmniejsze zasoby azotu (największy współczynnik bonitacji negatywnej) znajdowano po trawach w uprawie polowej (9), na użytkach zielonych (11) oraz
po ugorach (12) i innych roślinach nie rolniczych (14). Po zbożach ekstensywnych
(2), zielonkach (7) oraz motylkowych wieloletnich i ich mieszankach z trawami (8),
zasoby azotu azotanowego były średnie. Zróżnicowanie w ilości pozostawianego
azotu można w dużej mierze wyjaśnić zróżnicowaniem wielkości dawek nawozów
mineralnych, stosowaniem nawozów naturalnych (ziemniak) oraz zdolnością roślin
do wiązania azotu atmosferycznego (strączkowe, motylkowe z trawami).
61
Tabela 47. Procent próbek gleby zakwalifikowanych do różnych klas zasobności
w azot azotanowy N-NO3 w okresie jesieni (profil 0-90 cm), zależnie od
rośliny uprawianej w danym roku
Table 47. The share of soils samples after different crops grown in the years of soil
sampling among different classes of nitrate amounts in the soil profile
0-90 cm, autumn period
% próbek w przedziale zasobności w NO3-N,
% of soil samples in the classes of nitrates
amounts
Liczba
Kod
próbek,
Kg
rośliny,
samples N∙ha-1* b. mały,
crop
number
very
low
*
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very
high
Bonitacja
negatywna,
bonitation
1
16589
70
13
19
22
23
23
42
2
12346
50
22
25
22
18
13
58
3
2334
150
14
17
19
22
28
40
4
552
15
21
18
19
21
21
49
5
3526
115
15
19
18
21
27
43
6
4472
34
13
18
21
23
25
41
7
265
10
29
20
17
19
15
58
8
1018
0
35
24
16
15
10
67
9
1835
60
46
20
15
10
9
73
10
1504
40
15
17
16
21
31
40
11
138
45
52
22
11
8
7
79
12
2445
0
56
18
12
8
6
90
13
399
40
24
17
16
17
26
49
14
33
0
57
11
11
11
10
62
całość
47737
60
20
20
20
20
20
50
przeciętna (mediana) dawka azotu stosowana pod roślinę
62
Tabela 48. Udział gleb w przedziałach zasobności w azot azotanowy (jesień, profil
gleby 0-90 cm) w skupieniach roślin uprawianych w danym roku
Table 48. The share of soils in the classes of nitrate nitrogen amounts in clusters of
preceding crops (autumn period, soil profile 0-90 cm)
Rośliny
Skupienie, w skupieniu, Kg
cluster
crops in
N∙ha-1
cluster
% gleb w przedziale zasobności w NO3-N,
% of soil samples in the classes of of nitrate
nitrogen amounts
b. mały, mały, średni, duży, b. duży,
very low low medium high very high
Bonitacja
negatywna,
bonitation
I
1,3,4,5,6,
10,13
59
16,4
17,8
18,7
21,1
25,8
43,4
II
2,7,8
25
28,7
23,0
18,3
17,3
12,67
61,0
III
9,11,12,14
26
52,7
17,7
12,2
9,2
8,0
76,0
4.3. Szacowanie strat azotu mineralnego w okresie zimy
Dobrym, ilościowym wskaźnikiem stopnia zagrożenia wód glebowo-gruntowych nadmiarem azotanów jest różnica pomiędzy zasobem azotu azotanowego
w glebie w okresie jesieni i wiosny. Dane z badań monitoringowych zestawiane
były dotychczas w układzie wiosna-jesień (tego samego roku) i obejmują cały okres
badań przeprowadzonych w latach 1997-2006. Dla wyceny strat azotu mineralnego
w okresie zimy zestawienia należało natomiast dokonać w układzie jesień (poprzedniego roku) – wiosna (następnego roku). W takim układzie zestawiono dane w tabeli
49. Dane w tabeli dla zasobu azotu w okresie jesieni obejmują lata 1997-2005, a dla
okresu wiosny lata 1998-2006 i mogą się dlatego nieznacznie różnić od zestawień
zasobu dokonanych poprzednio dla obydwu okresów za cały okres badań. Jak wynika z tabeli 49, wielkość różnicy zasobu azotu mineralnego pomiędzy okresem jesieni
i wiosny, określana umownie jako strata azotu, zależy od składu granulometrycznego gleby i od zasobu azotu w profilu glebowym (0-90 cm) w okresie jesieni.
63
Tabela 49. Przeciętne (mediany) zasoby azotu azotanowego w profilu glebowym
0-90 cm i różnice tych zasobów pomiędzy okresem jesieni i wiosny
Table 49. Medians of the nitrate nitrogen amounts in the soil profile 0-90 cm and
differences of amounts between autumn and spring periods
Zasób
azotanow,
nitrate
amount
b. mały,
very low
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very high
średnio dla
gleb,
all soils
Okres badań,
period of soil
sampling
jesień,
autumn
wiosna,
spring
różnica,
difference
jesień,
autumn
wiosna,
spring
różnica,
difference
jesień,
autumn
wiosna,
spring
różnica,
difference
jesień,
autumn
wiosna,
spring
różnica,
difference
jesień,
autumn
wiosna,
spring
różnica,
difference
jesień,
autumn
wiosna,
spring
różnica,
difference
Zasób lub różnica zasobu azotanów w profilu gleby
0-90 cm w kg NO3-N·ha-1,
nitrate amount and difference of amounts in the soil
profile 0-90 cm in kg NO3-N·ha-1
gleby
b. lekkie,
very light
soils
gleby
lekkie,
light soils
gleby
średnie,
medium
soils
gleby
ciężkie,
heavy soils
16
22
24
24
21
33
40
44
+5
+11
+16
+20
34
43
45
49
31
46
54
60
-3
+3
+ 11
+11
52
64
68
73
36
53
65
71
- 16
- 11
-3
+2
76
92
99
107
43
62
72
81
- 33
- 30
- 27
- 26
132
156
166
172
51
72
84
92
- 81
- 72
- 82
- 79
52
64
68
74
34
51
61
69
- 18
- 13
-7
-5
64
Straty azotu azotanowego praktycznie nie zachodzą w glebach o bardzo małym
i małym zasobie tej formy azotu w okresie jesieni, niezależnie od kategorii agronomicznej gleby. W tych klasach zasobu azotu azotanowego stwierdza się nawet
większe zawartości azotanów w okresie wiosny, niż w okresie jesieni. Na możliwość
takiego układu zawartości, pozornie sprzecznego z oczekiwaniami, zwraca również
uwagę Staugaitis i in. [2009], analizując wyniki badań monitoringowych na Litwie.
Wielkość strat z gleb o zasobie średnim jest zróżnicowana zależnie od kategorii
agronomicznej, przy czym z gleb ciężkich ze stratami tymi można się nadal nie
liczyć. Z gleb wykazujących duży i bardzo duży zasób azotu azotanowego w okresie jesieni straty tego składnika są znaczące i w niewielkim tylko stopniu zależą od
kategorii agronomicznej gleby. Wyniki te obrazują raczej pewne tendencje, niż mają
wymiar absolutny, gdyż liczebność wyników w poszczególnych klasach zasobności
w azot azotanowy i w kategoriach gleb była bardzo różna. Należy raz jeszcze podkreślić, że wyniki te dotyczą pełnych okresów badawczych, to znaczy jesieni roku
poprzedzającego i wiosny roku następującego. Z tego względu nie obejmują jesieni
roku 2006 (koniec okresu monitoringu) i wiosny roku 1997 (początek okresu monitoringu) i nie są w pełni porównywalne z wynikami przedstawionymi w 3 rozdziale
opracowania. Przeciętna (mediana) dla wszystkich gleb, z uwzględnieniem udziału
kategorii agronomicznych, strata azotu azotanowego z profilu glebowego 0-90 cm
wynosi w warunkach naszego kraju ok. 12 kg NO3-N·ha-1. Taki rozmiar strat azotu
został przyjęty w szacunku ich ilości, pochodzących z rolnictwa i przemieszczających się do wód Bałtyku [Fotyma, Igras 2009].
Straty azotu azotanowego zależą również w istotnym stopniu od sumy opadów w okresie zimowym, za jaki przyjęto 5 miesięcy od listopada do marca (por.
tab. 1). Opady w tym okresie poklasyfikowano na 5 grup, od bardzo małych do
dużych, z uogólnieniem do obszaru całych województw, gdyż dane uzyskiwano
z 22 stacji opadowych pierwszego rzędu IMGW (tabela 51). Jak wynika z tej tabeli,
straty azotanów w okresie zimowym wzrastały regularnie w kolejnych przedziałach
opadów. Zależności tej nie udało się jednak opisać rachunkiem regresji, z uwagi na
duże zróżnicowanie wyników w obrębie poszczególnych województw (w poszczególnych latach), które charakteryzowano jedną tylko wartością opadu, pochodzącą
z jednej stacji meteorologicznej.
65
Tabela 51. Straty azotanów w okresie zimowym z warstwy gleby 0-90 cm zależnie od
sumy opadów*
Table 51. The losses of nitrates in winter period from the soil profile 0-90 cm depending on the sum of rainfall *
Charakterystyka,
characteristics
Próbek,
samples
kg N-NO3·ha-1
*
Strata azotanów kg N-NO3·ha-1 dla sumy opadów w okresie zimy,
the losses of nitrates kg NO3-N·ha-1 depending on the sum of
rainfall in winter period
100-150
150-200
200-250
< 100 mm
> 250 mm
mm
mm
mm
okres jesieni,
autumnn period
1618
6772
17451
12788
2947
55,9
66,9
61,2
59,4
60,7
okres wiosny,
spring period
Próbek,
samples
1631
6835
17057
12874
3005
kg N-NO3·ha-1
53,1
61,2
48,5
45,4
45,1
kg N-NO3·ha-1
różnica jesień – wiosna (strata),
difference autumn-spring (losses)
-2,8
-5,7
-12,7
-14,0
-15,6
wartości podano jako mediany, sumy opadów w okresie listopad – marzec,
sum of rainfall in the period November – March
Podawane w piśmiennictwie straty azotanów z gleby do wód glebowo-gruntowych lub drenarskich są bardzo różne. Na Łotwie [Timbare 2009] latach 2005-2009
straty te wynosiły 20-43 kg NO3-N·ha-1 z gleb lekkich i 9-49 NO3-N·ha-1 z gleb ciężkich (z profilu gleby 0-90 cm). Randall i Goss [2008] zestawili straty azotanów do
wód drenarskich z licznych badań przeprowadzonych w Wielkiej Brytanii, Irlandii,
Szwecji i USA w latach 1978-2004. Straty te wynosiły od kilku do kilkudziesięciu
kg NO3-N·ha-1. Jermak i Kubik [2009] na podstawie badań czeskich zwracają jednak uwagę na brak korelacji pomiędzy zawartością azotanów w podglebiu i wodach
otwartych znajdujących się w bliskim sąsiedztwie punktów poboru próbek gleby.
Fuleky [2009], na podstawie wieloletnich badań ścisłych w 7 punktach doświadczalnych stwierdza, że w glebach o głębokim zwierciadle wód gruntowych maksymalne
nagromadzenie azotanów wymywanych z wierzchnich warstw gleby następuje na
głębokości od 100 do nawet 250 cm. W piśmiennictwie nie spotkano jednak wyników obszerniejszych badań monitoringowych nad szacunkiem strat azotanów na
podstawie pomiaru ich zawartości w profilu glebowym w okresie jesieni roku poprzedzającego i wiosny roku następującego. Pod tym względem wyniki badań własnych można uznać za nowatorskie.
66
Jak dotychczas wykazano w tym opracowaniu, straty azotanów w okresie zimowym zależą od szeregu czynników, które udało się skwantyfikować w odniesieniu
do obszaru poszczególnych województw (tabela 52).
Tabela 52. Straty i czynniki wpływające na wielkość strat azotanów w okresie zimowym, z profilu gleby 0-90 cm w poszczególnych województwach
Table 52. Losses of nitrates in winter period from the soil profile 0-90 cm and influencing factors in voivodships
Suma
Bonitacja opadów %
Województwo, negatywna w
udział
kg
voivodship
zasobu okresie gleb N·ha-1
azotu
zimy słabych
mm
*
Kolumna
1
2
3
4
DLN
39
147
22,1
80
KUJ
46
178
71,2
70
LUB
53
171
71,9
40
LUS
38
191
86,9
90
LOD
47
220
84,3
52
MAL
51
201
28,2
32
MAZ
60
174
88,6
46
OPL
43
207
42,5
100
PDK
54
200
23,1
34
PDL
70
188
83,8
46
POM
62
208
66,3
68
SLS
43
257
56,1
70
SWT
47
207
64,5
40
WAM
71
206
57,2
68
WLP
36
186
93,1
80
ZAP
49
229
78,3
72
Polska
50
187
64,7
60
% udział
roślin
intensywnych
5
78,0
65,6
66,3
63,3
48,0
66,1
50,2
79,8
72,1
39,0
61,9
66,0
67,6
60,4
65,8
63,0
62,8
Zasób
Straty
azotanów
azotanow
jesienią
kg
kg
N-NO
·ha-1
3
N-NO3∙ha-1
6
81,1
67,1
65,8
77,8
58,9
67,9
48,7
68,1
62,0
45,8
43,2
67,1
60,5
43,7
80,9
62,5
62,4
7
-18,2
-15,3
-0,5
-30,5
-17,8
-3,1
-4,1
-9,6
-7,7
-11,9
-12,9
-6,3
2,9
-5,4
-28,0
-27,2
-11,8
Objaśnienia do tabeli, explanation to the column
kolumna 1 – bonitacja negatywna - suma procentowego udziału gleb o bardzo niskiej i niskiej oraz połowy udziału gleb
o średnim zasobie azotu azotanowego w okresie jesieni (z tabeli 46), negative bonitation – sum of soils showing very low and
low and half of the soils showing medium content of nitrates in autumn period (table 46)
kolumna 2 - suma opadów w okresie od listopada do marca (z tabeli 1), sum of rainfall in winter period November-March
(table 1)
kolumna 3 – suma procentowego udziału próbek gleb bardzo lekkich i lekkich (z tabeli 35), percent of very light and light
soils (table 35)
kolumna 4 – przecietna (mediana) dawka azotu stosowana pod uprawiane rośliny (z tabeli 35), median of nitrogen rates
applied for the crops grown in voivodskip (table 35)
kolumna 5 – procentowy udział próbek gleb z plantacji roślin intensywnych, percent of intensive crops grown in voivodship
kolumna 6 – zasób azotanów w profilu gleby 0-90 cm w okresie jesieni (lata 1997–2005) (różnią się od danych z tabeli 35),
the content of nitrates in the soils profile in autumn period for the years 1997-2005 (note! somwewhat different from the date
in table 35 given for the period 1997-2006)
kolumna 7 – straty azotanów w okresie pomiędzy jesiennym (lata 1997-2005) i wiosennym (lata 1998-2006) terminem pobierania próbek (różnią się od danych z tabeli 35), losses of nitrates between autumn and spring period sof soil sampling
67
Stosując analizę skupień (metoda Warda) wyróżniono grupy województw różniące się pod względem potencjalnego zagrożenia wód glebowych nadmiarem azotanów. Do analizy skupień oprócz wyliczonej różnicy zawartości azotanów w okresie jesieni i wiosny wprowadzono czynniki, które mogły mieć wpływ na wielkość
tej różnicy, a jednocześnie podlegały kwantyfikacji z wykorzystaniem danych z monitoringu (tabela 53). Należy podkreślić, że nie wszystkie te czynniki są niezależne,
gdyż bonitacja negatywna zasobności gleb w azot jest skorelowana z zasobem azotu
w okresie jesieni, a zużycie nawozów azotowych pod rośliny skorelowane z udziałem roślin intensywnych w strukturze zasiewów.
Tabela 53 Wskaźniki agrotechniczne i środowiskowe potencjalnego zagrożenia wód
glebowych nadmiarem azotanów w skupieniach województw
Table 53. Factors influencing potential threats for soil water by excess of nitrates in
the clusters of voivodships
Skupienie,
cluster
I
II
III
Województwa
w skupieniu,
voivodships
in cluster
DLN, KUJ, LUS,
LOD, WLP, ZAP
MAZ, OPL, PDL,
POM, SLS, WAM
LUB, MAL, PDK,
SWT
Wskaźniki według kolumn z tabeli 52,
factors according to columns from the table 52
1
2
3
4
5
6
7
42
201
67
77
66
70
-19,1
66
194
74
57
53
45
-8,6
51
194
47
36
68
64
-2,1
Obszary 6 województw: dolnośląskiego DLN, kujawsko-pomorskiego KUJ,
lubuskiego LUS, łódzkiego LOD, wielkopolskiego WLP i zachodniopomorskiego
ZAP wykazują największe straty azotanów w okresie zimy i tym samym duży stopień zagrożenia wód glebowo-gruntowych tym składnikiem. Wynika to ze znacznego udziału gleb słabych, dużego zużycia nawozów azotowych pod rośliny intensywne i przede wszystkim z dużych zasobów azotu w okresie jesieni. Pozostałe województwa wykazują znacznie niższy, ale dosyć podobny w skupieniach II i III stopień zagrożenia wód. Czynniki objaśniające mniejszy stopień zagrożenia są jednak
odmienne w tych skupieniach województw. W skupieniu III o mniejszych stratach
azotanów w okresie zimy zdaje się decydować mały udział gleb słabych (gleby bardzo lekkie i lekkie), a w województwach w skupieniu II mały udział w uprawie roślin intensywnych i znacznie mniejsze zasoby azotanów w glebie w okresie jesieni.
Warto zwrócić uwagę, że większość obszaru województw zaliczonych do skupienia
I o największych stratach azotu należy do zlewni rzeki Odry i zlewni 10 rzek Przymorza, uchodzących bezpośrednio do Bałtyku. W województwach w skupieniach
II i III, położonych w dorzeczu rzeki Wisły, straty azotanów w okresie zimowym są
natomiast znacznie mniejsze (rys. 8).
68
Rys. 8. Straty azotu N-N03 w okresie pomiędzy jesienią i wiosną
w skupieniach województw, kg N∙ha-1
Fig. 8. Nitrate losses in the winter period in clusters of voivodships,
kg NO3-N·ha-1
Takie zróżnicowanie terytorialne stopnia zagrożenia wód drenarskich nadmiarem azotanów znalazło potwierdzenie w analizach wykonanych w układzie hydrologicznym. W układzie tym wyróżniono 43 zlewnie rzek II rzędu. Z uwagi na dużą
liczbę zlewni, reprezentatywność punktów monitoringowych była znacznie mniejsza, niż w układzie administracyjnym (województwa). W tabeli 54 przedstawiono
przeciętne (mediany) wartości wskaźników agrotechnicznych i środowiskowych
azotu mineralnego i azotu azotanowego w glebach wyróżnionych zlewni.
69
Tabela 54. Zasoby wiosenne i jesienne oraz straty azotu mineralnego Nmin i azotanowego
w zlewniach rzek II rzędu
Table 54. Medians of mineral and nitrates amounts in spring and autumn periods in rivers catchments
Zlewnia,
catchment
Próbek,
samples
0
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
37
38
39
40
42
43
Polska
22
2934
891
935
895
447
2829
1113
1501
620
1481
527
781
866
931
3040
1250
1492
1175
716
859
1237
1664
689
3954
992
286
2972
598
2334
1794
516
893
181
2159
1174
743
120
29
47640
Nmin kg∙ha-1
wiosna,
spring
72
100
99
92
82
85
83
93
102
84
76
76
64
61
54
71
62
81
67
75
64
80
97
112
97
109
87
80
79
84
76
86
105
115
62
70
58
59
92
81
jesień,
autumn
111
97
96
90
92
79
85
85
94
80
94
73
64
68
63
74
73
93
79
74
79
88
101
124
114
119
104
97
105
118
96
122
145
122
77
72
64
65
71
90
Różnica,
difference
39
-3
-3
-2
10
-6
2
-8
-9
-4
18
-3
0
7
9
3
12
12
12
-1
15
8
4
12
17
10
17
17
26
34
20
36
40
7
15
2
6
6
-21
9
NO3-N kg∙ha-1
wiosna,
spring
61
69
68
65
62
62
63
68
70
58
45
52
35
36
34
43
40
52
42
45
37
59
69
81
65
57
45
49
51
52
47
51
60
69
30
50
34
34
55
52
jesień,
autumn
110
70
67
64
73
61
65
60
65
55
64
51
45
45
44
50
52
67
57
51
53
68
75
95
85
74
70
69
74
84
65
90
101
81
46
56
47
40
45
64
Różnica,
difference
-49
-1
1
1
-11
1
-2
8
5
3
-19
1
-10
-9
-10
-7
-12
-15
-15
-6
-16
-9
-6
-14
-20
-17
-25
-20
-23
-32
-18
-39
-41
-12
-16
-6
-13
-6
10
-12
70
Wyłączając zlewnie nr 0 i nr 43, w których liczebność próbek była bardzo niska, dokonano podziału pozostałych zlewni na skupienia, stosując metodę Warda.
W przeprowadzonej analizie wyróżniono 3 skupienia zlewni (tabela 55). Lokalizacje
zlewni z wyróżnieniem ich skupień przedstawiono na rys. 9.
Tabela 55. Wskaźniki agrotechniczne i środowiskowe zasobu azotu mineralnego
i azotanowego w skupieniach zlewni
Table 55. Factors influencing potential threats for soil water by excess of nitrates
in the clusters of river catchments
Nmin kg∙ha-1
N-NO3 kg∙ha-1
Skupienie, Zlewnie w skupieniu,
Różnica,
Różnica,
wiosna, jesień, difference wiosna, jesień, difference
clusters
catchments
spring autumn
spring autumn
I
3, 4, 5, 7, 8, 9, 10,
11, 25
92,7
89,7
-3,2
65,8
64,7
-1,1
II
13, 14, 15, 16, 17,
18, 20, 21, 22, 38,
39, 40, 42
64,8
71,1
6,4
39,5
49,0
9,6
III
6, 12, 19, 23, 26, 27,
28, 29, 30, 31, 32,
33, 34, 35, 37,
89,9
109
18,9
56,3
77,3
21,0
Wyniki analiz przeprowadzonych w układzie administracyjnym i hydrologicznym są wystarczająco zbieżne (rys. 8 i 9) i wskazują na największe potencjalnie
straty azotanów w Zachodniej Polsce, znacznie mniejsze w Polsce Wschodniej
i najmniejsze w Polsce Południowej. Pod względem tych strat można zatem podzielić obszar Polski na zlewnię rzeki Odry (większe straty) i zlewnię rzeki Wisły (straty
mniejsze, zwłaszcza blisko źródeł tej rzeki).
Zlewnie w skupieniu
1
2
3
3,20...numery zlewni
(-3), (20)...różnica jesień – wiosna
Rys. 9. Straty azotu azotanowego w okresie pomiędzy jesienią i wiosną
w skupieniach zlewni, kg NO3-N∙ha-1
Fig. 9. Losses of nitrates in the winter period in clusters of rivers catchments,
kg NO3-N·ha-1
71
72
4.4. Symulowane stężenia azotanów w wodzie glebowej (roztworze glebowym)
Jak podkreślono we wstępie do opracowania, w Dyrektywie Azotanowej UE
[Council Directive 1991] sprecyzowano dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie
pitnej na 50 mg NO3·dm-3, co odpowiada 11,3 mg NO3-N·dm-3. Zawartość ta nie
odnosi się formalnie do wód glebowo-gruntowych, z wyjątkiem wód w płytkich
studniach kopanych, ale stanowi dla tych wód pewien punkt odniesienia. Z tego
względu podjęto próbę symulowania stężeń azotanów w wodzie glebowej (roztworze glebowym), na podstawie ich zawartości w określonych warstwach gleby. Symulacji dokonano dla gleb zaliczonych do 4 kategorii agronomicznych, wykorzystując
standardową pojemność wodną gleb zaliczonych do grup składu granulometrycznego (tabela 56).
W tabeli 57 przedstawiono symulowane stężenia azotanów w warstwach gleby,
w okresie jesieni i wiosny, przy założeniu, że dana warstwa gleby jest wysycona
wodą do jej pełnej pojemności polowej. Założenie to w odniesieniu do warstwy ornej (0-30 cm) i podornej (30-60 cm) spełnia się rzadko i tylko w okresie od późnej
jesieni do wczesnej wiosny. Podglebie (warstwa 60-90 cm) wysycone jest natomiast
wodą zazwyczaj przez większość okresu wegetacyjnego roślin. W warstwie gleby
0-30 cm stężenia azotanów w okresie jesieni były, niezależnie od kategorii agronomicznej gleby znacznie większe niż w okresie wiosny. Świadczy to o przemieszczaniu azotanów z warstwy ornej gleb do warstwy podornej i dalej do podglebia.
W warstwie podornej, z wyjątkiem gleb ciężkich, jesienne stężenia azotanów były
nadal wyższe od wiosennych, ale różnice te były niewielkie i ulegały zmniejszeniu
od gleb bardzo lekkich do gleb średnich. W glebach ciężkich stężenia azotanów
w warstwie podornej były natomiast wyższe w okresie wiosny, niż w okresie jesieni. W podglebiu stężenia azotanów w okresie wiosny, z wyjątkiem gleb bardzo
lekkich, były natomiast wyższe niż w okresie jesieni, co stanowi różnice w stosunku do warstwy ornej i podornej gleby. Tylko w glebach bardzo lekkich utrzymuje
się przewaga stężeń jesiennych nad wiosennymi. Na podstawie danych zawartych
w tabeli 57 można sądzić, że pewna ilość azotanów, wymywanych z ornej i podornej
warstwy gleby, niezależnie od ich składu granulometrycznego jest zatrzymywana
w podglebiu. W glebach ciężkich pewna ilość azotanów jest natomiast zatrzymywana już w warstwie podornej. Nie można oczywiście wykluczyć, ze część azotanów, w głębszych warstwach gleby ulega denitryfikacji do gazowych form azotu. Pozostała, część azotanów ulega jednak wymyciu do głębszych warstw gleby,
a w praktyce do wód glebowo-gruntowych i wód drenarskich.
73
Tabela 56. Standardowe wartości podstawowych parametrów wodnych gleby
[Fotyma E. i in. 2005]
Table 56. Standard values of the soil water parameters depending on soil texture
[Fotyma E. at all 2005]
Gęstość
Skład
gleby,
granulometryczny Symbol,
soil
gleby,
code
density
soil texture
kg·dm-3
bardzo lekkie,
very light soil
Pełna pojemność
wodna gleby,
soil water capacity
Współczynnik, Współczynnik,
coefficient
coefficient
Wp*
Wz**
PPW v/v
dm3·dm-3
PPW v/c
dm3·kg-1
1,533
0,125
0,082
12,4
2,65
Piasek luźny
pl
1,533
0,117
0,076
13,14
2,86
Piasek słabo
gliniasty
ps
1,533
0,133
0,087
11,50
2,50
1,500
0,174
0,116
8,62
1,91
lekkie,
light soil
Piasek gliniasty
lekki
pgl
1,500
0,167
0,111
9,0
2,00
Piasek gliniasty
mocny
pgm
1,500
0,217
0,144
6,92
1,54
Pył piaszczysty
płp
1,500
0,150
0,100
10,0
2,22
1,433
0,291
0,203
4,93
1,14
średnie,
medium soil
Pył zwykły
płz
1,500
0,250
0,167
6,0
1,33
Pył gliniasty
płg
1,433
0,300
0,209
4,78
1,11
Glina lekka
gl
1,433
0,267
0,186
5,37
1,25
Glina średnia
gs
1,300
0,367
0,282
3,54
0,91
1,300
0,433
0,331
3,02
0,77
gc
1,300
0,283
0,295
3,39
0,87
Ił
i
1,300
0,467
0,359
2,78
0,71
Ił pylasty
ip
1,300
0,417
0,321
3,12
0,80
Pył ilasty
płi
1,300
0,467
0,359
2,78
0,71
heavy soil
Glina ciężka
Wp współczynnik do przeliczania zawartości azotu azotanowego z mg N-NO3·kg-1 gleby na stężenie azotu w roztworze glebowym mg N-NO3·dm-3 roztworu (przy wysyceniu gleby wodą do pełnej pojemności wodnej): stężenie
mg N-NO3∙dm-3 = zawartość mg N-NO3∙kg-1 x Wp, (Wp = 1mg/PPWv/c), Wp coefficient to recalculate the content
of nitrate in bulk soil into concentration of nitrate in soil solution
**
Wz współczynnik do przeliczania zasobu azotu z kg N·ha-1 w warstwie gleby 30 cm na stężenie azotu w tej warstwie w mg N·dm-3: stężenie mg N-NO3∙dm-3 = zasób kg N∙ha-1 (w warstwie 30 cm) x Wz (Wz = 1kg/3x PPWv/v),
Wz coefficient to recalculate the amount of nitrate in the soil layer 30 cm into concentration of nitrate in soil
water
*
74
Tabela 57. Symulowane stężenia azotanów w wodzie (roztworze) glebowej w mg
NO3-N·dm-3 roztworu
Table 57. Simulated concentration of nitrates in the soil solution in mg NO3-N·dm-3
soil water
warstwa gleby,
warstwa gleby,
warstwa gleby,
Kategoria
soil layer
soil layer
soil layer
gleb,
0-30 cm
30-60 cm
60-90 cm
soil
texture próbek, jesień, wiosna, próbek, jesień, wiosna, próbek, jesień, wiosna,
samples autumn spring samples autumn spring samples autumn spring
b.lekkie,
v.light
10409
69,4
40,9
11807
36,0
24,8
12821
24,8
23,6
lekkie,
light
19036
61,2
37,9
14890
31,9
30,2
8181
23,3
29,3
średnie,
medium
8588
38,5
27,1
10371
20,2
19,7
13761
12,3
15,8
ciężkie,
heavy
7828
25,0
18,3
8352
15,7
14,8
10432
8,4
11,5
zawartości azotanów z tabeli 14, współczynniki Wp z tabeli 56, the content of nitrates from table 14,
coefficient Wp from table 56
*
Symulowane stężenia azotanów w wodzie glebowej wyznaczone na podstawie
badań monitoringowych są trudno porównywalne z danymi piśmiennictwa, które
z reguły dotyczyły studiów przypadków (case study) obejmujących wyniki badań
doświadczalnych lub nawet laboratoryjnych. Problemy zaczynają się już na etapie
pozyskiwania roztworu glebowego, który często okazuje się raczej wodą glebową,
a nawet roztworem po ekstrakcji gleby. Klasyczna metoda pozyskiwania roztworu glebowego w warunkach naturalnych polega na zastosowaniu sączków ssących
[Addiscot i in. 1991], a w warunkach laboratoryjnych na odwirowywaniu lub wypieraniu wody z próbek gleby wysyconych do pełnej pojemności wodnej [Łabętowicz 1995]. W badaniach masowych najczęściej stosuje się ekstrakcje gleby wodą
lub roztworami soli obojętnych, do których przechodzą zarówno jony azotanowe
jak i amonowe. Najczęściej stosowanym roztworem ekstrakcyjnym jest 2 mol·dm-3
KCl [Shahandeh i in. 2005]. Stosowany jest również roztwór 0,05 mol·dm-3 K2SO4
i roztwory KCl o innych stężeniach [Maynard 2008] lub 0,01 mol·dm-3 CaCl2 [Houba
1986]. Bardzo duży wpływ na wyniki badań w warunkach laboratoryjnych ma również sposób przygotowywania i przechowywania próbek gleby. W próbkach suchych
i ekstrahowanych lub nawilżanych do pozyskiwania roztworu glebowego przed analizą stężenia jonów azotanowych i amonowych mogą być kilkakrotnie mniejsze,
niż w próbkach świeżych lub przechowywanych w stanie zamrożonym [Fotyma,
Szewczyk 1994]. W zestawieniu z podanymi różnicami metodycznymi nie dziwią
75
bardzo szerokie zakresy stężeń jonów azotanowych w roztworach glebowych lub
w wodzie glebowej podawane w piśmiennictwie, wynoszące od kilku do kilkuset mg
N-NO3·dm-3 [Łabętowicz 1995, Smal i Misztal 1996, Mengel i Kikby 1983, Zbiorowa 1988].
4.5. Symulowane stężenia azotanów w wodzie glebowo-gruntowej (drenaskiej)
W aspekcie ochrony środowiska zasadnicze znaczenie ma ilość azotanów przemieszczanych z gleby do wód glebowo-gruntowych, które w glebach zmeliorowanych odpowiadają wodom drenarskim. Symulowanie ilości azotanów przemieszczanych do tych wód i ich stężeń ma dlatego większe znaczenie od symulowania ich
stężeń w roztworze glebowym. Na podstawie badań monitoringowych o ilości wymywanych azotanów można wnioskować z porównania ich zasobów w całym profilu gleb 0-90 cm w okresie jesieni i wiosny. W dalszych symulacjach założono, że
cały ubytek zasobu azotu pomiędzy tymi okresami (praktycznie w zimie) powinien
być odnaleziony w warstwie gleby 90-120 wysyconej wodą do jej pełnej pojemności wodnej. Założono dalej, że skład granulometryczny tej warstwy jest taki sam
jak skład podglebia (warstwa 60-90 cm) w punkcie monitoringowym. Do przeliczenia ilości przemieszczonego do warstwy gleby 90-120 cm azotu, wyrażonej w kg
N-NO3·ha-1, na stężenie azotanów w wodzie wysycającej tę warstwę gleby, wyrażonego w mg N-NO3·dm-3, służą współczynniki Wz zamieszczone w ostatniej kolumnie tabeli 56. Dla przykładu współczynnik Wz = 2,65 oznacza, że 1 kg N-NO3·ha-1
wymyty do warstwy 90-120 cm gleby bardzo lekkiej zwiększy stężenie azotanów
w wodzie wysycającej tę warstwę o 2,65 mg N-NO3·dm-3. Wartość tego współczynnika zależy od składu granulometrycznego gleby i Wz maleje w kierunku od gleb
bardzo lekkich do gleb ciężkich, co wiąże się oczywiście ze wzrostem pojemności
wodnej gleb. W Dyrektywie Azotanowej UE z 1991 r. określono dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie pitnej na 11,3 mg N-NO3·dm-3. Interpretując w tym kontekście wartości współczynników Wz podanych w tabeli można określić dopuszczalne ilości azotu wymywanego do warstwy gleby 90-120 cm, a wiec do hipotetycznej
wody gruntowej. Ilości te wynoszą ok. 4 kg NO3-N·ha-1 dla gleb bardzo lekkich,
6 kg NO3-N ·ha-1 dla gleb lekkich, 10 kg NO3-N·ha-1 dla gleb średnich i 15 kg
NO3-N ·ha-1 dla gleb ciężkich. Oczywiście wody gruntowe nie są (z wyjątkiem studni
kopanych) wodami pitnymi i podane wartości należy traktować bardzo orientacyjnie,
zwracając jednak uwagę na ich znaczne uzależnienie od składu granulometrycznego
gleb. Posługując się wynikami badań monitoringowych w zakresie różnic jesiennych
i wiosennych zasobów azotanów w profilu gleb 0-90 cm oraz współczynnikami
Wz z tabeli 56, dokonano symulacji stężeń azotanów w wodzie glebowej na głębokości 90-120 cm, którą nazywano dalej umownie wodą z drenów, instalowanych na
ogół na tej głębokości w glebie (tab. 58).
76
Tabela 58. Symulowane stężenia azotanów mg N-NO3∙dm-3 w wodzie z drenów, zależnie od kategorii agronomicznej gleby
Table 58. Simulated concentration of nitrate mg NO3-N·dm-3 in the drainage waters
depending on the soil texture
Kategoria gleby,
soil texture
b. lekkie,
v. light
lekkie,
light
średnie,
medium
ciężkie,
heavy
ogółem
Liczba
próbek,
samples
Stężenia N-NO3 w pentylach,
concentration of NO3-N in pentiles
Mediana
Do
20 %
Do
40 %
Do
60%
Do
80 %
Do
99%
9989
-38,3
7,4
50,5
110
255
28,3
18823
-47,8
-1,8
36,4
93,2
162
16,2
8385
-36,1
-3,4
18.0
53,7
160
4,9
7394
-27,3
-5,3
11,9
38,4
106
2,4
44541
-39,2
-2,6
28,3
77,6
217
11,2
W 20 procentach monitorowanych gleb, bez względu na ich skład granulometryczny, stężenia azotanów są ujemne, co oczywiście ma charakter pozorny i wynika
z tego, że zasób wiosenny azotu był większy od zasobu jesiennego. To samo dotyczy dalszych 20% gleb lekkich, średnich i ciężkich. Do 40% gleb bardzo lekkich
wykazuje stężenia azotanów w wodzie z drenów mniejsze od 7,4 mg N-NO3∙dm-3,
to znaczy pozostaje poniżej granicy wyznaczonej Dyrektywą Azotanową dla wody
pitnej. W sumie można przyjąć, że w 40% całego areału gleb w Polsce i nawet
w 60% areału gleb ciężkich, stężenia azotanów w wodach drenarskich nie przekraczają bezpiecznej granicy. W około 60% monitorowanych gleb bardzo lekkich
i lekkich, wymywanie azotanów w okresie zimy jest jednak na tyle duże, że powoduje wzrost stężenia azotanów w odprowadzanych wiosną wodach drenarskich
powyżej lub znacznie powyżej granicy wyznaczonej dla wód pitnych.
W makroskali, do wyznaczania regionów wrażliwych na zanieczyszczenie wód
gruntowych azotanami przydatne może być określenie symulowanych stężeń azotanów w wodach drenarskich z obszaru jednostek administracyjnych lub mniejszych
zlewni (np. II rzędu). Z uwagi na reprezentatywność danych monitoringowych wyliczeń takich dokonano dla obszaru poszczególnych województw (tabela 59).
-111
-83,6
-74,0
-69,0
-96,6
-71,5
-59,2
-45,8
-55,1
-78,2
-94,4
-51,1
-94,1
-60,4
-76,6
LUS 1458
LOD 3508
MAL 3089
MAZ 4758
OPL 1511
PDK 3098
PDL 2220
POM 2200
SLS 2035
SWT 1379
WAM 2282
WLP 4481
ZAP 2436
PL 44524
-69,4
KUJ 2770
LUB 3694
-77
Do 10
DLN 3623
Województwo,
voivodship
-20,4
-39,4
-39,5
-28,3
-55,7
-42,1
-26,7
-22,0
-33,7
-40,8
-54,4
-39,6
-35,2
-27,1
-64,8
-21,8
-39
Do 20
-6,1
-18,1
-7,0
-13,6
-35,1
-22,0
-11,5
-10,0
-18,
-19,2
-27,4
-21,6
-12,1
1,2
-36,6
-10,2
-18
Do 30
10
-2,7
17,4
-3,7
-19,4
-8,1
0,0
1,2
-7,2
-2,4
-9,9
-8,7
4,9
24,7
-16,8
6,2
-2,9
Do 40
27,9
11,1
45,6
4,9
-3,0
5,9
11,2
11,8
3,5
13,6
5,5
1,8
26,9
48,1
-1,8
21,0
11,9
Do 50
49,3
28,3
75,2
15,5
12,3
19,5
26,4
24,4
14,1
29,3
23,3
13,1
46,1
78,9
12,6
38,1
26,1
Do 60
76,2
48,3
115
29,1
27,9
39,6
40,0
40,3
27,1
47,7
43,2
28,6
70,0
116
32,0
58,0
46,8
Do 70
114
77,1
164
46,7
49,7
65,8
62,2
56,7
45,9
75,0
69,3
47,5
102
165
59,2
82,6
73,3
Do 80
Stężenia azotanów w decyntylach próbek %,
concentration of nitrates in decicentiles of samples
174
123
240
76,9
82,1
115
92,0
83,8
76,0
116
107
82,6
148
240
105
116
116
Do 90
282
215
398
128
164
156
156
135
133
199
181
157
246
396
199
195
203
Do 99
27,9
11,1
45,6
4,9
-3,0
5,9
11,2
11,8
3,5
13,6
5,5
1,8
26,9
48,1
-1,8
21,0
11,1
Mediana
Tabela 59. Symulowane stężenia azotanów w wodach drenarskich z obszaru województw mg N-NO3·dm-3
Table 59. Simulated concentration of nitrate in the drainage water on the territory of voivodships, mg NO3-N·dm-3
77
78
W przeprowadzonej analizie skupień wydzielono 4 skupienia województw różniących się przeciętnym (mediana) symulowanym stężeniem azotanów w wodzie
z drenów i udziałem próbek wykazujących stężenia azotanów mniejsze od wartości
granicznej wynikającej z Dyrektywy Azotanowej (tabela 60).
Tabela 60. Skupienia województw różniących się potencjalnym zagrożeniem wód
drenarskich nadmiernymi stężeniami azotanów
Table 60. Clusters of voivodships showing different threats for drainage waters
due to the high concentration of nitrates
Mediana
mg NO3-N∙dm-3
% próbek o
stężeniu <11,3
mg NO3-N∙dm-3
LUB, MAL,
MAZ, PDK
SWT
Lokalizacja
województw
w zlewni,
voivodships in the
river catchment
0,2
60
LUB, MAL, MAZ,
PDK, SWT – Wisła
II
DLN, OPL,
PDL, POM,
SLS, WAM
8,0
55
III
KUJ, LOD,
ZAP
25,2
40
IV
LUS, WLP
46,8
35
Skupienie,
cluster
I
Województwa
w skupieniu,
voivodships in
cluster
PDL,
WAM – Wisła,
POM Wisła/
Przymorze,
SLS Wisła/Odra,
DLN, OPL – Odra
KUJ,
LOD Wisła/Odra,
ZAP Odra/
Przymorze
LUS, WLP – Odra
Symulowane stężenia azotanów, znacznie przekraczające bezpieczną granicę
stwierdzono w 5 województwach: kujawsko-pomorskim KUJ, łódzkim LOD, zachodnio-pomorskim ZAP, lubuskim LUS i wielkopolskim WLP, leżących w całości
lub w części w dorzeczu rzeki Odry lub 10 rzek Przymorza. W pozostałych województwach przeciętne (mediany) stężeń azotanów nie przekraczają tej granicy,
a wody drenarskie na około 60% ogólnego obszaru gruntów ornych wydają się niezagrożone nadmiernym zanieczyszczeniem azotanami. Województwa te leżą całkowicie lub częściowo w dorzeczu rzeki Wisły.
5. Podsumowanie
W pracy przedstawiono syntezę wyników badań monitoringowych gleb w Polsce na zawartość form azotu mineralnego: NO3-N, NH4-N i Nmin (suma obydwu
form) przeprowadzonych w latach 1997-2006 przez okręgowe stacje chemiczno-
79
rolnicze, na zlecenie Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Z syntezy tej wynikają
następujące stwierdzenia i wnioski:
1. Wyznaczono 5 klas zasobu azotu mineralnego i azotu azotanowego w profilach
gleb 0-60 cm i 0-90 cm, z uwzględnieniem 4 kategorii agronomicznych gleb. Wyznaczone klasy mogą służyć do interpretacji wyników badań nad zasobem azotu
mineralnego w okresie wiosny – do celów doradztwa nawozowego i w okresie
jesieni – do przewidywania środowiskowych skutków nadmiaru azotu.
2. Wyznaczono w sposób ilościowy czynniki wpływające na zasoby azotu mineralnego w glebie. Do czynników tych należą, skład granulometryczny gleby, opady
w okresie zimowym (listopad do marca), rodzaj uprawianych roślin i wielkość
dawek nawozów azotowych oraz stosowanie nawozów naturalnych.
3. Określono przeciętne (mediany) zasoby azotu mineralnego w glebach w okresie
wiosny i jesieni w poszczególnych województwach i zlewniach rzek II rzędu.
4. Określono rozmiar strat azotanów w okresie zimowym (pomiędzy jesiennym
i wiosennym terminem pobierania prób) z dokładnością do województw i zlewni.
5. Zaproponowano metodę symulowanego obliczania stężeń azotanów w wodach
gruntowych (drenarskich) na głębokości 90-120 cm w profilu glebowym i podano przeciętne stężenia azotanów w wodach drenarskich z obszaru poszczególnych województw.
6. Wyznaczono obszary w Polsce szczególnie narażone na zanieczyszczenie wód
drenarskich nadmiarem azotanów. Do obszarów tych należy głównie zlewnia
rzeki Odry i zlewnie 10 rzek Przymorza.
Piśmiennictwo
Addiscott T. M., Whitmore A. P., Powlson D. S. 1991. Farming, fertilizers and the
nitrate problem. CAB International
Addiscott T. M. 2005. Nitrate, Agriculture and the Environment. CAB International,
Wallingford UK: 160-166.
Berge ten H. F. M., Dijk van W. 2009. Management of nitrogen inputs on farm within the EU regulatory framework. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and
Fertilization. 37: 226-255.
Ceh B., Skerbot J. 2009. Application of the Nmin soils test in fertilizer recommendations in Slovenia. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 37:
142-148.
Cermak P., Kubik L. 2009. Monitoring of nitrogen content in the soil and water. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 37: 32-42.
Council Directive. 1991. No 91/676/EEC
Dietz T., Hege U. 1980. Stickstoffsdungung des Weizens nach Bodenuntersuchung
Nmin in Abhangigkeit von den Standortverhaltnissen, Bayerisches Landwirtschaftliches Jhrbuch. 57: 944-951.
80
Enckewort van P. L. A., Schoot van J. R., ten Berge van, W. 2002. A review of potential indicators for nitrate loss from cropping and farming systems in the
Netherlands (manuscript)
Fotyma E. 1995. Przydatność glebowego testu Nmin w nawożeniu zbóż ozimych.
Fragmenta Agronomica. 3: 59-78.
Fotyma E. 1996. Metoda Nmin w doradztwie nawozowym. Zeszyty Edukacyjne
IMUZ. 1:67-84.
Fotyma E., Fotyma M. 1988. Die Nachwirkungen von Stickstoff und die Nutzbarkeit
der Nmin Methode in Polen. VDLUFA- Schriftenreihe 28, Kongressband
Teil II: 195-204.
Fotyma E., Fotyma M., Igras J. 2005. Stężenie azotanów w wodzie glebowej jako
wskaźnik stanu środowiska rolniczego. Fragmenta Agronomica. 4: 1937.
Fotyma E., Fotyma M., Pietruch Cz. 2004. Zawartość azotu mineralnego w glebach
gruntów ornych w Polsce. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization, 3: 11-54.
Fotyma M., Szewczyk M. Przydatność metody 0,01 mol·dm-3 CaCl2 do oznaczania
zawartości rozpuszczalnych związków azotu w glebie. Fragmenta Agronomica. 2: 83-92.
Fotyma M., Igras K. 2009. Udział obszarów wiejskich w ogólnej emisji związków
azotu I fosforu z obszaru Polski do Bałtyku w: Udział polskiego rolnictwa
w emisji związków azotu i fosforu do Bałtyku, redakcja J. Igras, M. Pastuszak, IUNG-PIB Puławy str. 331-348.
Fox R. H., Roth G. W., Iversen K. V., Piekielek W. P. 1989. Soil and tissue nitrate
test compared for soil nitrogen availability to corn. Agronomy J. 81: 971974.
Fuleky G. 2009. Downard movement of fertilizer nitrogen in hungarian soils. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 37: 73-89.
Gaborik S. 2009. Application of the Nmin soil test in fertilizer recommendations. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 37: 129-142.
Houba V. J. G., Novozamksy I., Hulbert’s A. W. M., Van der Lee J.J. 1986. Comparison of soil extractions by 0,01 M CaCl2 by EUF and by some conventional
extraction procedures. Plant Soil 96: 433-437.
Kucharzewski A. 2008. Monitoring of mineral nitrogen content in arable soils of
Lower Silesia. Zesz. Problemowe Post. Nauk Roln. 526: 405-411.
L’hirondel J., L’hirondel J.-L. 2001. Nitrate and Man. Toxic, Harmless or Beneficial.
CAB International, Wallingford, UK.
Łabętowicz J. 1995. Skład chemiczny roztworu glebowego w zróżnicowanych warunkach glebowych i nawozowych. Fundacja ”Rozwój SGGW” Warszawa.
Loch J., Szabo B. E., Pirko B. 2009. Nitrogen fertilizer advisory system and monitoring in Hungary. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization.
37: 59-72.
81
Ma B.L., Wu T.-Y. 2008. Plant available nitrogen in the soil: Relationships between
pre-plant and pre-side dressed nitrate tests for corn. J. Plant Nutrition Soil
Sci. 171: 459-465.
Maynard D. G. 2008. Nitrate and exchangeable ammonium nitrogen. in. Soil sampling and methods of analysis. Ed. Carter M.R., Gregorich E.G. II ed
edition. CRC Press.
Muller S., Gorlitz H. 1986. The relationships between soil inorganic nitrogen levels
and nitrogen fertilizer requirements. Agricultural Ecosystems and Environment 17: 192-211.
Muller S., Gorlitz H. 1990. Wykorzystanie metody Nmin w NRD. Fragmenta Agronomica. 1: 23-35.
Nommik H. 1966. The residual effects of nitrogen fertilizers in relation to the quantities of mineral nitrogen recovered in the soil profile. Acta. Agric. Scand.
16: 167-178.
Olfs H., W. 2009. Improved precision of arable nitrogen applications: Requirements,
Technologies and implementation. IFS Proceedings No 662: pp. 36.
PNR- 04028. 1997. Analiza chemiczno-rolnicza gleb, pobieranie próbek i oznaczanie
zawartości jonów azotanowych i amonowych w glebach mineralnych.
Preston C. 1982. The availability of residual fertilizer nitrogen immoblized as clayfixed ammonium and organic N. Can. J. Soil Sci. 62: 479-486.
Randall G. W., Goss M.J. 2008. Nitrate losses to surface water through subsurface
tile drainage. w. Nitrogen in the environment, sources problems and management IIed edition ed. J.H. Hatfield, R.F. Follett. Elsevier: 145-176.
Scharpf H.C. 1977. Der Mineralastickstoffgehalt des Bodens als Maßstab für den
Stickstoffdungerbedarf. Ph.D. Thesis, University of Hanover, Germany.
Scharpf H.C., Wehrmann J. 1975. Die Bedeutung des Mineralstickstoffvorrates des
Bodens zu Vegetationsbeginn für die Bemessung der N-Dungung zu Winterweizen. Landw. Forsch. 32: 110-114.
Shanhadeh H., Wright A.L., Hons F.M., Lascano R.J. 2005. Spatial and temporal
variation in soil nitrogen parameters related to soil texture and corn yield.
Agron. J. 97: 772-782.
Spiegel H., Robier J., Springer J., Ubleis T., Dersch G. 2009. Application of the Nmin
soil test in fertilizer recommendations and environment protection in Austria. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 37: 17-31.
Staugaitis G., Timbare R. 2008. Cooperation of LV and LT agrochemical research institutions in cross-brder monitoring of N and P content in soils of Lielupa
basin. SIV-091 LIELASOIL project.
Staugaitis G., Mazvilla J., Vaisvila Z., Arbaciauskas J., Putelis L., Adomaitis T.
2009. Soil mineral nitrogen testing in Lithuania. Nawozy i Nawożenie
– Fertilizers and Fertilization. 37: 99-107.
Stuczyński T., Łopatka A., Koza P. 2008. Zestawienia powierzchni gleb w Polsce.
Maszynopis IUNG-PIB, Puławy.
82
Szabo E.B., Loch J., Pirko B. 2009. Experience with the determination of nitrogen by
0,01 M CaCL2 extractant in Hungarian soils and long-term experiments.
Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 37: 182- 194.
Timbare R., Janevica V., Busmanis M., Eglite K., Stalidznas D. 2009. Monitoring of
mineral nitrogen in soils in Latvia. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and
Fertilization. 37: 90-98.
Vagstad N., Eggestad H.O., Hoeyaas T.R. 1997. Mineral nitrogen in agricultural
soils and nitrogen losses: relation to soil properties, weather conditions
and farm practices. Ambio. 26.5: 266-172.
Verhagen A., Bouma J. 1997. Defining threshold values for residual soil N levels.
Geoderma 85.23: 199-211.
Wehrmann J., Scharpf H.C. 1979. Der Mineralstickstoffgehalt des Bodens als Maßstab für den Stickstoffdungerbedarf Nmin Methode. Plant Soil 52: 109126.
Wehrmann J., Scharpf H.C. 1986. The Nmin method – an aid to integrating various
objectives of nitrogen fertilization. Z. Pflanzenernahr. Bodenkd. 149: 428440.
Wiesler F., Ambruster M. 2009. The application of Nmin soil test as an element of
integrated management strategies in agriculture. Nawozy i Nawożenie
– Fertilizers and Fertilization. 37: 50-58.
Zbiorowa. 2001. Nutrient management legislation in European Countries. Wageningen Press. The Netherlands.
Mineral nitrogen in soils of Poland as an indicator of plant nitrogen requirements andsoil water cleanness
Summary
In the paper the synthesis of the Ist stage of soil monitoring in Poland for the
content and amount of mineral nitrogen in the soil profiles is presented. Soil monitoring has been carried on in the years 1997-2006 in about 5000 sites representing
the whole area of arable soils in the country. The first part of the paper (chapter 3) is
focused on the statistical characteristics of the date concerning the content (expressed in mg N·kg-1 soil) and amount (expressed in kg N·ha-1) of mineral nitrogen Nmin
and its forms (NO3-N and NH4-N) in the soil layers 0-30 cm, 30-60 cm, 60-90 cm
and in the soils profiles 0-60 cm and 0-90 cm. Soil samples were collected in early
spring, before nitrogen fertilizers application and in autumn after crop harvest. The
83
content and amount of mineral and nitrate nitrogen depends on the soil texture (as
higher as the soil is heavier), depth in the soil profile (decreasing from the plow layer
downards) and period of soil sampling (generally higher in autumn than in spring).
All date are presented on country scale and regional scale, in voivodships and IIed
order rivers catchments.
The second part of the paper (chapter 4) is focused on practical consequences
of the monitoring date for nitrogen fertilizer recommendations and soil water protection against too heavy load of nitrates. The classes of mineral and nitrate nitrogen
amounts in the spring period, in the soil profiles 0-60 and 0-90 cm depending on
the soils texture have been proposed and discussed in the light of its usefulness for
refining fertilizer recommendations. The difference in the nitrates amounts between
the autumn and spring periods of soil sampling is suggested as a factor of evaluating
the possibility of soil water contamination with the excess of this form of mineral
nitrogen. The method of simulation the concentration of nitrates in the soils solution
and/or soil drainage waters, at the depth 90-120 cm was presented and used for calculation these concentration on regional (voivodships and rivers catchments) scale.
The regions of Poland were determined with respect to the possible risk of soil water
contamination with excess of nitrates.
Prof. Mariusz Fotyma
IUNG-PIB
[email protected]
MONITORING ZAWARTOŚCI AZOTU MINERALNEGO
W GLEBACH POLSKI W LATACH 2007-2009
Tamara Jadczyszyn, Czesław Pietruch, Wojciech Lipiński
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy
w Puławach
Abstrakt
W pracy przedstawiono wyniki badań monitoringowych zawartości azotu mineralnego w glebach gruntów ornych za okres 2007-2009. Uzyskane wyniki porównano z wynikami pierwszego 10-letniego cyklu badań przeprowadzonych w latach
1997-2006. Stwierdzono podobne w obydwu cyklach zależności zawartości i zasobu azotu mineralnego i jego form, azotanowej i amonowej od składu granulometrycznego gleby, głębokości w profilu glebowym i terminu pobierania próbek gleby.
Z różnicy zasobu azotu azotanowego jesienią i wiosną wyznaczono rozmiar prawdopodobnych strat azotanów w okresie zimowym. Straty te zależą od wielkości zasobu
azotu azotanowego w glebie w okresie jesieni i od kategorii agronomicznej gleby.
Dokonano wstępnej walidacji wyznaczonych na podstawie 10-letniego cyklu badań
klas zasobu azotu azotanowego w profilu 0-90 cm gleby w okresie jesieni.
Słowa kluczowe: monitoring gleb, azot mineralny, zasobność gleb, azotany, straty
Abstract
In the paper the results of soil monitoring for the content of mineral nitrogen in
the period 2007-2009 are presented. The results are compared with the results of Ist
stage of monitoring carried out in 1997-2006. The relations between nitrogen and
its forms content and soil texture, the depth in the soil profile and the sampling date
were very similar in both monitoring cycles. The possible losses of nitrogen in winter time were calculated as a difference between amount of nitrogen in the autumn
and spring next year. The losses depended on soil texture and amount of nitrogen
in the soil profile in the autumn. The results obtained in 2007-2009 were used for
validation of classes of nitrogen amount in the soil profile which were determined
on the basis of monitoring data collected in 1997-2006.
Key words: soil monitoring, mineral nitrogen, soil content, nitrates, losses
Monitoring zawartości azotu mineralnego w glebach Polski w latach 2007-2009
85
1. Wstęp i historia badań
W 2006 r. zakończono 10-letni cykl badań nad zawartością azotu mineralnego
w glebach Polski i w 2009 r. przygotowano pełną syntezę ich wyników [Fotyma
i in. 2010]. Od roku 2007/2008 badania są kontynuowane w zmodyfikowanej wersji
w ramach Resortowego Monitoringu Gleb i Wód Gruntowych na zawartość i stężenie
azotu mineralnego w połączeniu z monitoringiem zawartości innych makroskładników. Od tego roku monitoring Nmin jest realizowany na mocy przepisów art. 27 ust.
6 i art. 28 ust. 6 ustawy z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu [Ustawa
2007]. W pracy przedstawiono wstępne wyniki tych badań wykonane w latach 20072009 i dokonano ich porównania z wynikami 10-letniego cyklu badań zakończonego
w 2006 r. Dla ułatwienia takiego porównania wyniki przedstawiono według ujednoliconego schematu.
2. Metodyka badań
W roku 2007 próbki gleb do badań pobierano w punktach kontrolnych wyznaczonych jeszcze dla pierwszego 10-letniego cyklu badań [Fotyma i in. 2010]. Od
roku 2008 monitoring prowadzony jest w nowej zmodyfikowanej siatce punktów
kontrolnych. Składa się na nią ok. 5000 punktów, z których 80% zlokalizowano
na gruntach ornych i 20% na trwałych użytkach zielonych. Modyfikacja siatki monitoringu miała na celu bardziej równomierne rozmieszczenie punktów na terenie
całego kraju. Aktualnie na obszarze każdej gminy wiejskiej znajduje się co najmniej
1 punkt monitoringu. W gminach o obsadzie zwierząt gospodarskich w przedziale
40-80 DJP na 1 ha umiejscowiono po 2 punkty, a w gminach o obsadzie większej niż
80 DJP na 1 ha UR po 3 punkty monitoringu. Wszystkie punkty są opisane współrzędnymi geograficznymi, które zostały zmierzone przy pomocy GPS. Rozmieszczenie punktów monitoringu przedstawiono na rys. 1. Próbki gleby do analiz pobierane są dwukrotnie w ciągu roku, tj. wczesną wiosną i późną jesienią z podziałem
na warstwy 0-30, 30-60 i 60-90 cm. Zawartość azotu mineralnego, z podziałem na
formę amonową i azotanową, oznaczana jest zgodnie z polską normą [PNR 1997].
Skład granulometryczny poszczególnych warstw profilu glebowego został po raz
pierwszy w Polsce na taką skalę oznaczony metodą laserową i zgeneralizowany do
4 kategorii agronomicznych gleb. Statystyczną ocenę wyników ograniczono do
podania podstawowych charakterystyk wykorzystując w tym celu pakiet STATGRAPHIC PLUS 5. Rozkład wyników oznaczeń odbiegał od rozkładu normalnego,
dlatego przy interpretacji wyników wykorzystano medianę jako miarę wartości przeciętnej. W tabelach podano również wartości średniej arytmetycznej dla pokazania
stopnia oddalenia obu wartości. Jako miarę rozrzutu danych od wartości przeciętnej
zastosowano rozkład procentylowy (pentylowy). Interpretując wyniki w układzie
przestrzennym (województw) posłużono się analizą skupień z zastosowaniem metody Warda. Wyniki podawano w układzie zawartości azotu mineralnego i jego form
w mg N·kg-1 gleby oraz w układzie zasobu azotu w kg N·ha-1.
86
Rys. 1. Rozmieszczenie punktów Resortowego Monitoringu Gleb i Wód Gruntowych na obszarze Polski
Fig. 1. Localization of monitoring sites on the territory of Poland
3. Wyniki badań i dyskusja
3.1. Zawartość (content) form azotu mineralnego w warstwach
gleby zależnie od jej kategorii agronomicznej
Warstwa 0-30 cm
Zawartość azotu mineralnego i jego form w wierzchniej warstwie gleby była
wyraźnie zróżnicowana w zależności od terminu pobierania próbek i kategorii agro-
87
nomicznej gleby oraz od interakcji tych zmiennych objaśniających. Zawartość azotu
mineralnego Nmin i azotanowego NO3-N (tab. 1 i 2) wzrastała w kierunku od gleb
bardzo lekkich do gleb ciężkich i była większa w okresie jesieni, niż w okresie wiosny. Różnice zawartości pomiędzy kategoriami agronomicznymi gleby uwidaczniały
się silniej w okresie wiosennym. Jesienią tylko w glebie bardzo lekkiej zawartość
azotu mineralnego i azotanowego była wyraźnie niższa niż w glebach cięższych.
W tej warstwie gleby największa była liczebność gleb lekkich, a następnie gleb
średnich. Dobór gleb okazał się zatem nieco inny w porównaniu z pierwszym
10-letnim cyklem badań, w którym przeważały gleby lekkie i bardzo lekkie.
Zawartość azotu amonowego NH4-N (tab. 3) wykazywała tendencję malejącą
w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i nie zależała od terminu pobierania próbek. Stanowi to zasadniczą różnicę w stosunku do formy azotanowej i może
być tłumaczone mniejszą intensywnością procesu nitryfikacji w glebach lekkich,
podlegających przesuszeniu i z reguły silniej zakwaszonych. W konsekwencji procentowy udział formy amonowej w azocie mineralnym w obu terminach pobierania
próbek był największy w glebach bardzo lekkich, a najmniejszy w glebach ciężkich.
Udział azotu amonowego w azocie mineralnym był przy tym wyraźnie większy
w okresie wiosny niż w okresie jesieni (tab. 4).
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia
mg N·kg-1
Mediana
mg N·kg-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
spring period
soil texture
b. lekka lekka średnia ciężka
v. light light medium heavy
2342
4307
3270
1538
Okres jesieni,
autumn period
soil texture
b. lekka lekka średnia ciężka
v. light light medium heavy
2292
4225
3284 1606
8,41
9,28
9,84
10,6
12,2
13,5
13,1
13,2
6,80
7,8
8,20
9,10
10,0
11,6
11,0
11,3
5,64
5,59
6,03
6,09
8,35
8,47
8,33
8,19
4,1
5,9
8,1
12,0
29,8
5,0
6,9
9,1
13,2
30,2
5,1
7,2
9,8
14,5
30,1
5,5
8,1
11,1
15,7
29,5
5,9
8,6
12,1
18,0
45,5
6,9
10,0
14,0
20,0
46,5
6,7
9,6
13,5
19,9
46,0
7,1
10,0
13,8
20,1
46,0
88
soil layer 0-30 cm
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia
mg N·kg-1
Mediana
mg N·kg-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
v. light light medium heavy v. light light medium heavy
2342
4307
3270
1538
2292 4225
3284
1606
4,93
5,92
6,65
7,55
8,96
10,4
10,2
10,2
3,70
4,50
5,30
6,1
6,70
8,20
8,10
8,2
4,50
4,69
5,18
5,61
7,72
8,00
7,86
7,61
1,6
3,0
4,6
7,5
24,3
2,4
4,1
5,7
9,2
23,8
2,7
4,3
6,6
10,3
26,4
2,9
5,2
7,8
12,4
26,8
3,1
5,5
8,6
14
39,3
2,0
3,9
6,4
10,6
23,2
4,1
6,8
10,4
16,1
41,6
4,4
7,1
10,5
16,3
41,2
Tabela 3.Charakterystyki statystyczne zawartości azotu amonowego (NH4-N)
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia
mg N·kg-1
Mediana
mg N·kg-1
Odch. standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
2342
4307
3270
1538
2292
4225
3284 1606
3,48
3,36
3,18
3,03
3,24
3,15
2,96
3,03
2,6
2,5
2,2
2,0
2,6
2,4
2,1
2,0
3,12
1,3
2,2
3,2
5,0
16,4
3,16
1,1
2,0
3,1
5,0
16,4
3,38
0,9
1,7
2,8
4,7
18,40
3,19
0,7
1,5
2,6
4,8
15,4
3,03
1,3
2,2
3,1
4,6
26,9
3,32
1,1
1,9
3,0
4,6
22,1
3,12
0,9
1,7
2,8
4,6
22,6
3,61
0,7
1,5
2,6
4,8
20,8
89
Tabela 4. Charakterystyki statystyczne udziału procentowego zawartości azotu
amonowego NH4-N w azocie mineralnym Nmin w warstwie gleby 0-30 cm
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia %
Mediana %
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
2133
3854
2942
1415
2133
3853
2942
1415
44,8
38,3
34,1
30,9
32,1
27,5
26,8
25,6
44,4
36,4
29,9
25,0
28,6
22,6
21,6
18,6
23,4
23,5
23,9
24,6
21,1
20,8
21,8
22,3
21,1
35,7
50,0
64,7
98,6
14,7
27,9
42,9
58,8
94,2
10,9
21,9
37,0
56,1
93,6
7,37
17,8
30,7
52,3
94,0
12,2
21,8
33,7
49,4
92,5
8,4
16,5
27,1
42,9
90,0
6,90
14,9
26,3
42,4
90,0
6,06
13,2
23,7
40,2
92,5
Zawartości azotu mineralnego i azotu azotanowego w podornej warstwie gleby
były mniejsze w porównaniu z warstwą orną (tab. 5 i 6). Różnica ta była jednak
wyraźnie mniejsza w terminie wiosennym niż w terminie jesiennym. Może to być
tłumaczone przemieszczaniem azotu z warstwy wierzchniej do warstwy podornej
w okresie od jesieni do wiosny. W obydwu warstwach gleby występowały natomiast
podobne zależności pomiędzy zawartością azotu mineralnego i azotu azotanowego a kategorią agronomiczną gleby i terminem pobierania próbek. Zawartość azotu
wzrastała w kierunku od gleb bardzo lekkich do ciężkich i była większa w okresie
jesieni.
Zawartość formy amonowej w warstwie 30-60 cm była znacznie mniejsza niż
w warstwie 0-30 cm (tab. 7), ale w terminie wiosennym również malała w kierunku
od gleb bardzo lekkich do ciężkich. W okresie jesieni zawartość NH4-N nie zależała
natomiast od kategorii gleby. Nie stwierdzono również praktycznie zróżnicowania
zawartości tej formy azotu pomiędzy terminami pobierania próbek gleby. Procentowy udział azotu amonowego w całkowitej zawartości Nmin zmniejszał się w kierunku
od gleb bardzo lekkich do ciężkich i generalnie był nieco wyższy niż w warstwie
gleby 0-30 cm (tab. 8).
90
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
characteristics
soil texture
soil texture
Liczba próbek
2342 4307
3270
1538
2292 4225
3284
1606
-1
Średnia mg N·kg
5,27
6,28
7,20
7,89
6,92
8,02
8,08
8,50
Mediana mg N·kg-1
4,0
5,1
6,0
6,8
5,6
6,6
6,6
7,2
Odch. standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
4,10
2,1
3,2
4,9
8,1
21,4
4,39
2,6
4,2
6,2
9,7
22,3
4,87
2,8
4,8
7,3
11,0
22,7
5,00
3,0
5,4
8,4
12,1
22,7
5,04
2,9
4,6
7,0
10,9
25,4
5,46
3,5
5,7
8,3
12,9
25,5
5,67
3,5
5,6
8,3
13,3
26,0
5,65
3,75
6,1
8,8
13,6
26,6
soil layer 30-60 cm
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia mg N·kg-1
Mediana mg N·kg-1
Odch. standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
2342 4307
3270
1538 2292 4225 3284 1606
3,22
4,28
5,35
6,11
5,03
6,20
6,23
6,56
2,0
3,0
4,1
5,20
3,7
4,8
4,6
5,1
3,37
1,0
1,5
2,8
5,2
17,3
3,87
1,3
2,5
4,2
7,2
19,2
4,50
1,7
3,3
5,4
8,9
21,1
4,67
2,0
4,1
6,7
10,3
21,2
4,50
1,4
2,9
5,0
8,3
22,1
5,12
2,0
3,9
6,4
10,6
23,2
5,35
1,8
3,8
6,3
10,9
24,2
5,30
2,1
4,2
6,8
11,15
24,4
91
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
characteristics
soil texture
soil texture
Liczba próbek
Średnia mg N·kg
Mediana mg N·kg-1
Odch. standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
-1
2342
4307
3270
1538
2292
4225
3284
1606
2,05
1,4
1,85
0,9
1,2
1,8
3,01
10,1
1,99
1,4
1,96
0,8
1,2
1,8
2,8
10,9
1,86
1,3
1,91
0,6
1,1
1,6
2,7
9,8
1,78
1,2
1,90
0,5
1,0
1,6
2,7
10,2
1,89
1,4
1,87
0,8
1,3
1,7
2,7
11,8
1,82
1,3
1,82
0,7
1,1
1,7
2,6
10,2
1,85
1,3
1,96
0,6
1,1
1,6
2,7
11,1
1,94
1,4
2,00
0,6
1,0
1,7
2,9
10,5
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
soil
texture
soil texture
characteristics
Liczba próbek
Średnia %
Mediana %
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
2133
44,6
45,4
3853
36,9
33,3
2942
31,3
25,8
1415
27,8
20,7
2133
33,8
30,0
3853
29,0
23,7
2942
30,4
24,0
1415
29,1
23,5
23,5
23,7
23,1
23,2
21,8
21,3
23,9
23,5
21,4
37,0
50,0
65,2
100,0
13,7
26,2
41,3
58,3
94,1
9,66
19,6
32,4
50,5
92,1
7,57
15,6
26,8
46,2
95,8
13,6
23,1
35,0
50,0
92,9
9,76
17,6
28,4
45,5
91,7
8,33
16,7
29,3
50,0
98,2
7,38
16,7
27,6
45,2
92,0
92
W warstwie 60-90 cm zawartość azotu mineralnego Nmin i azotanowego
NO3-N była mniejsza niż w obu wyżej położonych warstwach profilu glebowego (tab. 9
i 10). Zachowana była tendencja wzrostu zawartości azotu w kierunku od gleb bardzo lekkich do ciężkich, jakkolwiek w okresie jesieni zróżnicowanie zawartości
NO3-N pomiędzy kategoriami gleby było znacznie mniejsze niż wiosną. W odróżnieniu od warstwy ornej i podornej zawartość azotu mineralnego i azotanowego
w podglebiu, z wyjątkiem gleb bardzo lekkich była nieco mniejsza w okresie jesieni,
niż w okresie wiosny.
Zawartość azotu amonowego była wyraźnie mniejsza niż w warstwie ornej i podobna do stwierdzanej w warstwie podornej gleby (tab. 11). Nie stwierdzano praktycznie różnic w zawartości tej formy azotu pomiędzy kategoriami agronomicznymi
gleby i terminami pobierania próbek. Udział azotu amonowego w całkowitej ilości
Nmin w porównaniu do warstw 0-30 i 30-60 cm był nieco wyższy w okresie jesieni
i nie różnił się wiosną (tab. 12).
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
characteristics
soil texture
soil texture
Liczba próbek
2342 4307
3270
1538 2292 4225
3284
1606
Średnia
4,66
5,88
6,49
6,84
5,23
5,75
5,81
6,17
mg N·kg-1
Mediana
3,4
4,6
5,1
5,5
4,0
4,50
4,5
4,9
mg N·kg-1
Odch.
3,90
4,50
4,70
4,95
4,07
4,28
4,51
4,63
standardowe
Pentyl do 20%
2,0
2,3
2,6
2,7
2,2
2,4
2,3
2,4
Pentyl do 40%
2,8
3,7
4,3
4,6
3,3
3,8
3,8
4,1
Pentyl do 60%
4,3
5,8
6,6
7,2
5,1
5,8
5,7
6,3
Pentyl do 80%
7,2
9,4
10,6
11,2
8,0
9,4
9,5
10,0
Pentyl do 99%
20,6
21,0
21,4
21,8
20,0
20,6
20,8
20,7
93
soil layer 60-90 cm
Charakterystyka
characteristics
Liczba próbek
Średnia
mg N·kg-1
Mediana
mg N·kg-1
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
2342 4307
3270
1538
2292 4225
3284
1606
3,02
4,30
4,97
5,41
3,70
4,26
4,23
4,49
1,8
2,9
3,6
4,1
2,5
3,0
2,9
3,2
3,35
4,18
4,41
4,60
3,63
3,93
4,15
4,13
0,8
1,3
2,5
5,0
17,2
1,0
2,2
4,0
7,5
19,4
1,3
2,9
4,9
8,7
20,0
1,4
3,3
5,6
9,4
20,5
1,0
1,9
3,4
6,0
17,2
1,2
2,4
4,2
7,3
18,8
1,0
2,2
4,0
7,4
18,7
1,1
2,4
4,5
7,6
18,5
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
characteristics
soil texture
soil texture
Liczba próbek
2342 4307
3270
1538
2292 4225
3284
1606
-1
Średnia mg N·kg
1,64
1,58
1,53
1,43
1,53
1,49
1,59
1,68
Mediana mg N·kg-1 1,2
1,1
1,1
1,0
1,2
1,1
1,1
1,1
1,62
1,69
1,57
1,46
1,50
1,75
1,86
Pentyl do 20%
0,7
0,6
0,5
0,4
0,6
0,6
0,5
0,5
Pentyl do 40%
1,0
1,0
0,9
0,8
1,0
1,0
0,9
0,9
Pentyl do 60%
1,4
1,4
1,3
1,2
1,3
1,3
1,3
1,4
Pentyl do 80%
2,3
2,2
2,2
2,0
2,1
2,1
2,2
2,5
Pentyl do 99%
9,0
9,0
8,8
8,3
7,6
8,5
8,7
10,6
94
Tabela 12. Charakterystyki statystyczne udziału procentowego zawartości azotu amonowego NH4N w azocie mineralnym Nmin w warstwie gleby
60-90 cm
Charakterystyka,
characteristics
Liczba próbek
Średnia %
Mediana %
Odch.
standardowe
Pentyl do 20%
Pentyl do 40%
Pentyl do 60%
Pentyl do 80%
Pentyl do 99%
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
b. lekka lekka
średnia ciężka b. lekka lekka średnia ciężka
v. light light
medium heavy v. light light medium heavy
2133
38,53
2942
1415 2133 3853
2942
1415
42,8
35,0
30,6
28,3
36,6
33,1
36,0
34,3
42,3
29,4
24,6
20,6
33,3
28,1
30,6
28,6
25,4
25,0
24,0
24,1
23,0
22,8
25,9
24,58
17,6
33,3
50,0
66,7
100,0
11,4
22,4
38,5
57,1
97,0
8,33
17,9
31,1
50,0
97,9
7,55
15,2
25,8
47,9
100,0
14,5
25,7
37,9
52,9
94,4
11,5
21,1
33,3
50,0
95,3
10,7
21,5
36,0
55,9
100,0
11,0
21,3
33,8
55,0
95,1
Dane źródłowe zamieszczone w tabelach 1-12 przedstawiono w syntetycznej
formie, ograniczonej do przeciętnych (median) zawartości form azotu w tabeli 13
i na rysunku 2. Najważniejszym elementem danych zamieszczonych w tabeli 13
jest zawartość azotu azotanowego NO3-N. Zawartość tej formy azotu w obydwu
terminach pobierania próbek i we wszystkich warstwach gleby wzrasta w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich i maleje wraz z głębokością w profilu
glebowym. Zawartość tej formy azotu, w warstwach gleby 0-30 cm i 30-60 cm jest
większa w jesiennym okresie pobierania próbek. Wyjątek stanowi warstwa podorna
w glebach ciężkich gdzie zawartość azotanów jest praktycznie taka sama w okresie
wiosny i jesieni. W podglebiu (60-90 cm) więcej azotanów znajdowano natomiast
w okresie wiosny niż w okresie jesieni. Wyjątek stanowią tutaj gleby bardzo lekkie,
w których zawartość jesienna przewyższała wiosenną. Zawartość amonowej formy
azotu NH4-N była względnie niezależna od terminu pobierania próbek i kategorii
agronomicznej gleby. Zawartość ta była największa w warstwie ornej i znacznie
mniejsza w warstwie podornej i w podglebiu. Na skutek odmiennego zachowania
jonów azotanowych i amonowych procentowy udział NH4-N w azocie mineralnym
Nmin był w znacznym stopniu uzależniony od kategorii agronomicznej gleby i terminu pobierania próbek, natomiast w mniejszym stopniu od głębokości w profilu
glebowym. Ogólnie można stwierdzić, że azot amonowy stanowi większy udział
w azocie mineralnym w glebach lżejszych, niż cięższych i w okresie wiosny niż
w okresie jesieni.
95
Tabela 13. Przeciętne (mediany) zawartości form azotu mineralnego w warstwach
gleby w mg N·kg-1 gleby
Table 13. Median of the nitrogen forms content in soil layers in mg N·kg-1 soil
Nmin
NO3-N
NH4-N
%
NH4-N
w Nmin
0-30
30-60
60-90
0-30
30-60
60-90
0-30
30-60
60-90
0-30
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
soil texture
soil texture
b. lekka
b. lekka
very
very
light medium heavy
light medium heavy
light
light
6,80
7,8
8,20
9,10
10,0
11,6
11,0
11,3
4,0
5,1
6,0
6,8
5,6
6,6
6,6
7,2
3,4
4,6
5,1
5,5
4,0
4,50
4,5
4,9
3,70
4,50
5,30
6,1
6,70
8,20
8,10
8,2
2,0
3,0
4,1
5,20
3,7
4,8
4,6
5,1
1,8
2,9
3,6
4,1
2,5
3,0
2,9
3,2
2,6
2,5
2,2
2,0
2,6
2,4
2,1
2,0
1,4
1,4
1,3
1,2
1,4
1,3
1,3
1,4
1,2
1,1
1,1
1,0
1,2
1,1
1,1
1,1
44,4
36,4
29,9
25,0
28,6
22,6
21,6
18,6
30-60
45,4
33,3
25,8
20,7
30,0
23,7
24,0
23,5
60-90
42,3
29,4
24,6
20,6
33,3
28,1
30,6
28,6
Stwierdzone prawidłowości są bardzo podobne do uzyskanych w pierwszym 10-letnim cyklu badań nad zawartością azotu mineralnego w glebach Polski
[Fotyma i in. 2010]. Różnica polega na odmiennej reprezentacji gleb zaliczonych do
poszczególnych kategorii agronomicznych. W pierwszym 10-letnim cyklu badań na
ogólną liczbę ponad 47 tysięcy analizowanych próbek 23,1% reprezentowało gleby bardzo lekkie, 41,8% gleby lekkie, 18,5% gleby średnie i 16,6% gleby ciężkie.
W latach 2007-2009 na ogólna liczbę ok. 11,5 tysiąca analizowanych próbek 20,4 reprezentowało gleby bardzo lekkie, 37,6% gleby lekkie, 28,5% gleby średnie i 13,5% gleby
ciężkie. W stosunku do pierwszego 10-letniego cyklu badań, w kolejnym cyklu monitoringu większy jest udział gleb średnich, a mniej liczna jest reprezentacja gleb lżejszych.
3.2. Zasób (amount) azotu mineralnego w profilu gleby zależnie
od jej kategorii agronomicznej
Zasób azotu jest to ilość azotu mineralnego w glebie wyrażona w kg N danej
formy składnika na powierzchni 1 ha. Zasób azotu wyliczano jako iloczyn zawartości składnika i ciężaru objętościowego gleby. Ciężar objętościowy zależy od
składu granulometrycznego gleby i jako standardowe przyjmowano jego wartości:
1,533 kg·dm-3 dla gleb bardzo lekkich, 1,500 kg·dm-3 dla gleb lekkich,
1,416 kg·dm -3 dla gleb średnich i 1,300 kg·dm -3 dla gleb ciężkich. Zasób ob-
96
liczano tylko dla sumy azotu mineralnego (NO3-N + NH4-N) i azotu azotanowego
(NO3-N). Nie podawano oddzielnie zasobu azotu amonowego, gdyż jak wynika
z poprzedniego podrozdziału pozostaje on w określonej proporcji do sumy azotu
mineralnego. Zasoby azotu wyliczano dla każdej z analizowanych warstw gleby,
przyjmując jej skład granulometryczny, a także dla profili glebowych o miąższości
60 cm i 90 cm. Wyliczeń dla profili dokonywano uwzględniając ciężar objętościowy
gleby w poszczególnych warstwach profilu, natomiast grupowania wyników dokonano według składu granulometrycznego warstwy ornej (0-30 cm).
Wiosną w ornej warstwie gleby zasoby azotu mineralnego i azotanowego wzrastały w kierunku od gleb lekkich do ciężkich (tab. 14 i 15). Różnica pomiędzy glebami ciężkimi i bardzo lekkimi wynosiła ok. 6 kg na 1 ha. Jesienią zasoby azotu
były znacznie większe ale nie występowała wyraźna zależność od kategorii agronomicznej gleby. Prawdopodobnie zależały one w większym stopniu od agrotechniki
(poziomu nawożenia i wielkości pobrania azotu przez rośliny uprawne). Takie same
tendencje obserwowano w przypadku azotu azotanowego. Zasoby azotu mineralnego, a w tym azotanowego w warstwie 0-30 cm jesienią były nieco większe niż
w poprzednim cyklu badań monitoringowych, zakończonym w roku 2006 (Fotyma
i in. 2010).
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Kategoria agronomiczna gleby w
Charakterystyka
warstwie
ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
Liczba próbek
2288
4235
3430
1620
2288 4235
3430
1620
Średnia kg N·ha-1
38,8
42,6
43,7
44,1
56,4
63,3
59,7
53,9
Mediana kg N·ha-1
31,3
35,6
36,1
37,1
46,0
53,1
49,0
45,6
Odch. standardowe
26,6
26,5
27,6
26,8
39,5
40,9
40,2
34,9
Pentyl do 20%
18,9
22,5
22,4
22,2
26,7 31,1
22,4
27,3
Pentyl do 40%
27,1
30,6
31,4
32,4
39,6 45,0
31,4
38,6
Pentyl do 60%
36,8
40,5
42,1
44,5
55,2 62,6
42,1
53,4
Pentyl do 80%
54,7
58,9
62,8
63,2
81,9 89,6
62,8
76,8
Pentyl do 99%
130,2 130,9
131,2
131,0 203,3 206,1 131,2
179,4
97
Tabela 15. Charakterystyki statystyczne zasobu azotu azotanowego (NO3-N)
Charakterystyka,
characteristics
Okres wiosny,
spring period
w warstwie ornej,
Okres jesieni,
autumn period
w warstwie ornej,
b. lekka
v. light
lekka
light
medium heavy v.light light medium heavy
Liczba próbek
2288
4234
3429
1620
2288
4234
3429
1620
Średnia
kg N·ha-1
23,09
27,7
30,0
32,2
41,2
48,9
46,6
41,6
Mediana
kg N·ha-1
16,1
21,2
23,6
24,9
30,8
38,3
35,7
33,2
Odch.
standardowe
21,7
22,5
23,9
24,7
36,0
38,4
37,7
31,8
Pentyl do 20%
7,36
10,8
11,2
11,7
13,8
18,5
17,6
16,8
Pentyl do 40%
13,34
18,0
18,5
20,7
24,8
31,1
28,2
27,3
Pentyl do 60%
21,16
25,2
28,0
31,6
39,1
47,7
44,7
40,6
Pentyl do 80%
34,04
40,5
44,3
49,9
63,9
74,2
70,1
62,4
Pentyl do 99%
104,88
105,75
113,9
112,3
178,0 185,0
182,8
158,0
W warstwie 30-60 cm zasoby azotu mineralnego były znacznie mniejsze niż
w warstwie ornej. Wiosną występowała wyraźna zależność pomiędzy wielkością
zasobów azotu i kategorią agronomiczną (tab. 16). W okresie jesieni zależność ta
nie była już tak wyraźna. Różnica pomiędzy zasobami azotu jesienią i wiosną była
znacznie mniejsza w warstwie 30-60 cm niż w warstwie 0-30 cm. Takie same kierunki zmian obserwowano w przypadku zasobów azotu azotanowego (tab. 17). Generalnie zasoby azotu, a w tym azotanów, w warstwie 30-60 cm, wiosną były zbliżone do wartości uzyskanych w poprzednim okresie badań (Fotyma i in. 2010), ale w
okresie jesieni uzyskano wartości wyższe.
98
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
Liczba próbek
2363 4295
3404
1566 2363
4295
3404
1566
Średnia kg N·ha-1
24,2
28,2
31,1
33,3
32,5
36,8
35,4
35,7
Mediana kg N·ha-1
18,4
22,5
25,8
28,8
25,8
30,1
28,4
28,9
19,9
21,4
21,7
24,1
25,3
25,7
25,2
Pentyl do 20%
10,1
12,2
13,3
14,2
13,3
15.5
14,2
14,8
Pentyl do 40%
14,7
19,3
21,5
23,4
20,7
24.9
23,7
24,6
Pentyl do 60%
22,5
27,9
31,8
35,5
31,9
36,8
35,1
35,5
Pentyl do 80%
36,8
42,8
47,7
51,2
49,2
56,8
56,3
55,0
Pentyl do 99%
91,5
94,1
96,3
95,9 111,3 111,2
111,8 110,8
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
Liczba próbek
2363 4293
3404
1566 2363
4293
3404
1566
Średnia kg N·ha-1
14,9
19,3
23,2
26,2
23,6
28,6
27,4
27,7
13,8
17,6
21,8
17,1
22,1
20,2
21,1
Odch.
15,5
17,3
19,7
20,6
21,3
23,6
23,9
23,6
standardowe
Pentyl do 20%
4,6
5,52
7,02
8,19
6,44
8,6
7,65
8,17
Pentyl do 40%
6,9
10,8
13,8
16,8
12,9
17,1
15,9
16,8
Pentyl do 60%
12,9
18,1
22,8
27,5
23,0
28,0
26,7
27,5
Pentyl do 80%
23,5
31,3
37,4
42,1
37,7
46,8
46,0
45,2
Pentyl do 99%
75,9 80,41
89,7
87,8
97,1
101,7
104,1
101,8
99
W warstwie 60-90 cm zasoby azotu mineralnego, w tym azotanowego, były
najmniejsze (tab. 18 i 19). Zasoby jesienne, z wyjątkiem gleb bardzo lekkich, podobnie jak w pierwszym cyklu monitoringu gleb [Fotyma i in. 2010], były mniejsze
w okresie jesieni, niż wiosną. Zasoby azotu wiosną były wyraźnie zależne od kategorii agronomicznej gleby, natomiast jesienią różnice zasobów pomiędzy kategoriami gleb okazały się znacznie mniejsze.
Charakterystyka
characteristics
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
b. lekka lekka
v. light light
średnia
medium
ciężka b. lekka lekka średnia ciężka
heavy v. light light medium heavy
Liczba próbek
2230
4024
3200
1454
2230
4024
3200
1454
Średnia
kg N·ha-1
20,6
25,3
27,2
27,9
20,6
22,3
21,5
21,7
Mediana
kg N·ha-1
14,7
19,8
21,1
22,2
17,0
18,9
18,1
18,3
Odch.
standardowe
17,2
19,4
20,3
20,7
13,5
14,4
14,7
14,8
Pentyl do 20%
8,6
10,1
10,8
10,9
9,2
9,9
8,97
8,97
Pentyl do 40%
12,5
16,4
18,3
18,5
14,3
15,6
14,8
15,1
Pentyl do 60%
19,3
25,4
27,9
29,3
21,2
23,2
21,9
23,2
Pentyl do 80%
32,2
40,9
44,3
46,0
31,7
34,9
34,4
33,9
Pentyl do 99%
86,9
90,1
92,0
93,9
58,9
60,2
61,1
59,9
100
Table 19. Statistical characteristics of the nitrate nitrogen Nmin (NO3-N ) amount
in the soil layer 60-90 cm in kg N·ha-1
Charakterystyka
characteristics
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
b. lekka lekka
v. light light
średnia
medium
ciężka b. lekka lekka
heavy v. light light
średnia ciężka
medium heavy
Liczba próbek
2230
4024
3199
1454
2230
4024
3199
1454
Średnia
kg N·ha-1
13,2
18,3
20,8
22,2
14,1
16,2
15,3
15,5
Mediana
kg N·ha-1
7,8
12,5
14,6
16,8
10,7
12,5
11,3
11,7
Odch.
standardowe
14,8
17,9
18,9
19,3
11,9
13,1
13,6
Pentyl do 20%
3,22
4,6
5,46
5,85
4,6
4,6
5,46
5,85
Pentyl do 40%
5,98
9,46
11,9
13,7
7,82
9,46
11,9
13,7
Pentyl do 60%
11,5
17,6
20,3
23,0
14,3
17,6
20,3
23,0
Pentyl do 80%
22,1
32,2
36,6
38,7
23,5
32,2
36,6
38,7
Pentyl do 99%
72,9
82,1
82,8
82,9
50,6
82,1
82,8
82,9
13,1
Profil gleby 0-60cm
Zasoby azotu mineralnego w warstwie 0-60 cm wiosną zwiększały się od
52,9 kg N·ha-1 w glebach bardzo lekkich do 69,4 kg N·ha-1 w glebach ciężkich (tab.
20). Jesienią zasoby Nmin były większe, ale nie zależały tak wyraźnie od kategorii
agronomicznej gleby. Różnica pomiędzy zasobami jesiennymi i wiosennymi wynosiła 23,5 kg N·ha-1 w glebach bardzo lekkich, 25,1 kg N·ha-1 w glebach lekkich,
16,7 kg N·ha-1 w glebach średnich i 8,7 kg N·ha-1 w ciężkich. Różnice te obliczono
z całej populacji próbek pobranych wiosną i jesienią w okresie 3 lat, nie oddają one
zatem precyzyjnie strat azotu w okresie zimowym.
101
Charakterystyka
characteristics
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
b. lekka lekka średnia ciężka b. lekka
v. light light medium heavy v. light
lekka
light
średnia ciężka
medium heavy
Liczba próbek
2429
4524
3594
1633
2405
4467
3598
1708
Średnia
kg N·ha-1
65,3
74,0
78,0
79,9
93,2
104,6
98,7
92,5
Mediana
kg N·ha-1
52,9
62,6
66,2
69,4
76,4
87,7
82,9
78,1
Odch.
standardowe
43,4
44,9
46,9
46,2
63,8
66,3
63,9
57,6
Pentyl do 20%
31,0
37,9
39,4
41,3
43,7
51,3
47,3
47,5
Pentyl do 40%
45,1
53,6
56,5
59,7
64,9
74,7
69,2
66,7
Pentyl do 60%
62,6
72,0
77,4
80,7
90,2
103,27
96,6
90,9
Pentyl do 80%
95,2
103,8
113,1
114,7
131,56
148,5
142,8
131,0
Pentyl do 99%
211,6
218,2
220,54
219,1
321,5
324,3
313,05
273,4
Podobnie układały się zasoby azotu azotanowego (tab. 21). Różnice w zasobie azotu pomiędzy wiosną i jesienią (tego samego roku) wynosiły w glebach bardzo lekkich 23,4 NO3-N·ha-1, w glebach lekkich – 27,0 NO3-N·ha-1, w średnich –
16,1 NO3-N·ha-1, a w ciężkich – 8 kg NO3-N·ha-1. Różnice w zasobach azotu wiosną
i jesienią były znacznie większe, niż w pierwszym cyklu monitoring [Fotyma i in.
2010], jakkolwiek wykazywały podobne tendencje w kierunku od gleb bardzo lekkich do gleb ciężkich.
102
w profilu gleby 0-60 cm w kg N·ha-1
Charakterystyka,
characteristics
Okres wiosny,
spring period
Okres jesieni,
autumn period
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
b. lekka lekka
v. light light
średnia ciężka b. lekka
medium heavy v. light
lekka
light
średnia ciężka
medium heavy
Liczba próbek
2451
4530
3579
1618
2410
4459
3597
1712
Średnia
kg N·ha-1
39,4
48,2
53,7
58,2
68,3
80,5
76,5
72,3
Mediana
kg N·ha-1
28,1
37,8
43,5
49,7
51,5
64,8
59,6
57,7
Odch.
standardowe
34,6
36,5
38,7
39,7
57,6
60,6
58,8
54,2
Pentyl do 20%
12,9
18,2
21,1
23,4
23,5
30,9
28,8
28,5
Pentyl do 40%
22,5
30,8
35,4
40,2
41,4
51,8
48,1
47,4
Pentyl do 60%
34,9
46,3
53,3
59,7
64,9
78,8
74,8
709
Pentyl do 80%
61,2
73,9
81,7
90,5
101,5
123,26
117,5
107,9
Pentyl do 99%
157,8
162,4
166,4
169,7
269,6
278,73
270,9
255,5
Zasoby azotu mineralnego w profilu 0-90 cm wiosną były mniejsze niż jesienią
(tab. 22). Różnica pomiędzy zasobami wiosną i jesienią była największa w glebach
bardzo lekkich (27,6 kg N·ha-1) i lekkich (26,1 kg N·ha-1), w glebach średnich była
dwa razy mniejsza (12,4 kg N·ha-1), a w glebach ciężkich wynosiła tylko 3,9 kg
N·ha-1.
103
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
Liczba próbek
2441 4530
3582
1626
2405 4468
3602
1704
Średnia
89,2 102,9 108,0
110,5 120,5 134,2 127,5
121,4
kg N·ha-1
Mediana
71,3
86,4
92,6
96,7
98,9 112,5 105,0
100,6
kg N·ha-1
Odch.
59,9
61,9
63,9
64,5
80,8
84,3
83,2
76,7
standardowe
Pentyl do 20%
42,3
52,0
52,9
56,6
56,1
66,3
60,6
61,2
Pentyl do 40%
61,2
73,6
79,6
81,1
84,2
95,7
89,7
87,4
Pentyl do 60%
85,0 101,4 109,1
111,9 115,9 132,0 123,2
116,5
Pentyl do 80%
128,3 148,5 157,8
159,1 170,9 190,9 184,3
173,6
Pentyl do 99%
293,0 297,1 298,4 302,25 401,1 406,9 401,2
381,8
Różnice zasobu azotu azotanowego NO3-N pomiędzy wiosną i jesienią, w glebach bardzo lekkich były takie same jak całkowite straty azotu mineralnego (27,9 kg
N·ha-1); (tab. 23). W glebach lekkich różnice te były nieco mniejsze niż różnice zasobów Nmin i wynosiły 25 kg N·ha-1. W glebach średnich różnice zasobów azotu azotanowego były nieco większe od różnic zasobów Nmin (15,3 kg N·ha-1). W glebach
ciężkich nie stwierdzono natomiast różnic w zasobach azotu azotanowego pomiędzy terminem wiosennym i jesiennym. Porównanie z warstwą 0-60 cm świadczy, że
w glebach ciężkich następuje tylko przemieszczenie azotanów w głąb profilu glebowego, a nie jego wymywanie poza profil. Różnice w zasobach azotu mineralnego
i azotanowego w profilu gleby 0-90 cm, pomiędzy okresem wiosennym i jesiennym
były, podobnie jak w profilu 0-60 cm, większe w porównaniu z pierwszym cyklem
badań monitoringowych.
104
Okres wiosny,
Okres jesieni,
spring period
autumn period
Charakterystyka,
w warstwie ornej,
w warstwie ornej,
characteristics
b. lekka lekka
v. light light
medium heavy v. light light medium heavy
Liczba próbek 2810
5173
2533
1669
2415 5092
2814
1763
Średnia
55,4
70.1
76,8
84,9
88,4 100,9
98,7
90,5
kg N·ha-1
Mediana
39,7
54,9
63,2
73,9
67,6
79,9
78,5
72,9
kg N·ha-1
Odch.
47,8
52,2
54,9
57,6
73,3
76,9
74,6
70,4
standardowe
Pentyl do 20% 17,9
26,2
29,5
33,54
30,8
38,6
37,2
32,4
Pentyl do 40% 31,7
44,7
50,3
58,5
53,8
64,9
63,1
59,3
Pentyl do 60% 50,8
67,5
77,8
90,0
82,9
97,1
95,5
88,5
Pentyl do 80% 86,0
108,9
120,9
131,0 132,9 155,2
152,5
135,7
Pentyl do 99% 218,9 227,4
233,1
240,9 340,8 358,6
340,1
324,1
3.3. Terytorialne zróżnicowanie zasobów azotu glebowego
Przeciętny (mediana) w Polsce zasób azotu mineralnego w profilu gleby
0-90 cm, w okresie ostatnich 3 lat wynosił 82,1 kg N·ha-1 w okresie wiosny
i 102 kg N·ha-1 w okresie jesieni (tab. 24). Zasoby azotu azotanowego wynosiły
natomiast odpowiednio 51,4 i 72,7 kg NO3-N·ha-1. Zasoby azotu w okresie wiosny
są niemal analogiczne do przeciętnych (mediana) zasobów znajdowanych w okresie
10 lat trwania pierwszego cyklu monitoringu [Fotyma i in. 2010]. Zasoby azotu
znajdowane w glebie jesienią były natomiast znacznie większe od stwierdzanych
w I cyklu badań monitoringowych. Większa jest, co za tym idzie i to niemal 2-krotnie różnica w zasobach azotu pomiędzy okresem wiosny i jesieni. Może to wynikać
zarówno z nieco odmiennego doboru punktów monitoringowych, a zatem i gleb
w tych punktach, a także z odmiennego przebiegu pogody. Bliższą analizę tych różnic pozostawiono jednak do ukończenia II, trwającego do 2012 roku cyklu Resortowego Monitoringu Gleb.
Zasoby azotu mineralnego i azotu azotanowego były zróżnicowane terytorialnie. W okresie wiosennym najmniejsze zasoby azotu znajdowano w glebach woje-
105
wództwa lubuskiego, podlaskiego, pomorskiego i warmińsko-mazurskiego. Najwięcej azotu wykrywano natomiast w glebach województw: dolnośląskiego, śląskiego,
świętokrzyskiego i wielkopolskiego. Najmniejsze zasoby jesienne występowały
w województwach: podlaskim, pomorskim, małopolskim i warmińsko-mazurskim,
a największe w województwach: dolnośląskim, kujawsko-pomorskim, opolskim,
świętokrzyskim i wielkopolskim. Różnice zasobów w okresie wiosny i jesieni (tego
samego roku badań) były największe w województwach kujawsko-pomorskim,
lubuskim, opolskim i wielkopolskim. Pod względem przeciętnych zasobów azotu
w obydwu okresach badań, jak i różnic zasobów pomiędzy okresami wiosny i jesieni
wyróżniają się zatem województwa dolnośląskie, kujawsko-pomorskie, świętokrzyskie, opolskie i wielkopolskie. Podobne prawidłowości, z wyjątkiem województwa
świętokrzyskiego, stwierdzono w pierwszym cyklu badań monitoringowych [Fotyma i in. 2010]. W pierwszym cyklu badań województwo świętokrzyskie przy większych od przeciętnych (mediana) w Polsce zasobach azotu odznaczało się jednak
brakiem różnic pomiędzy zasobami wiosennymi i jesiennymi.
Tabela 24. Przeciętne (mediany) zasoby azotu mineralnego Nmin i azotu azotanowego NO3-N w profilu gleby 0-90 cm w województwach kg N∙ha-1
Table 24. Medians of the mineral and nitrate nitrogen content in the soil profile
0-90 cm in voivodships, kg N·ha-1
Azot azotanowy
NO3-N
LiczeWoj.
bność wiowiojesień różnica
jesień różnica
sna
sna
DLN
691 96,9 120,4 23,5 59,1 83,2 24,1
KUJ
924 79,2 115,6 36,4 55,2 88,5 33,3
LUB
969 83,2 96,1 12,9 56,2 70,2 14,0
LUS
341 58,0 109,7 51,7 29,9 82,1 52,2
LOD
974 84,2 103,1 18,9 48,5 73,6 25,1
MAL 941 84,7 87,8 3,1
58,4 58,9 0,5
MAZ 1542 78,4 104,0 25,6 50,7 75,8 25,1
OPL
410 86,3 123,6 37,3 50,3 86,9 36,6
PDK
719 89,9 91,5 1,6
63,7 65,9 2,2
PDL
494 66,5 81,8 15,3 32,6 46,4 13,8
POM 551 62,1 75,1
13
36,2 51,3 15,1
SLS
631 94,5 102,3 7,8
61,4 69,4 8,0
SWT 410 93,5 118,9 25,4 65,8 87,9 22,1
WAM 539 68,9 83,6 14,7 39,1 51,2 12,1
WLP 1704 100,3 129,3 29,0 67,4 107,4 40,0
ZAP
475 86,4 91,4 5,0
47,9 64,7 16,8
Polska 12315 82,1 102,1 20,1 51,4 72,7 21,3
Azot mineralny Nmin
*
% gleb w kategorii
agronomicznej*
b.
lekkie średnie ciężkie
lekkie
9,3
16,3 30,1 44,4
21,2 48,6 28,2
2,0
12,2 34,6 47,2
6,0
33,8 38,4 22,9
4,9
37,4 50,4 12,0
0,1
3,8
9,5
47,6 39,1
35,5 45,5 17,5
1,4
6,9
22,3 40,9 30,0
13,9 29,1 22,6 34,4
26,5 38,8 32,7
2,0
22,8 37,5 25,8 13,9
23,7 21,6 33,3 21,4
25,5 16,8 43,9 13,9
17,6 25,6 48,7
8,1
38,0 48,2 13,4
0,3
20,3 50,0 27,5
2,3
23,4 36,1 29,4 11,1
według zestawień kartograficznych IUNG-PIB [Stuczyński i in. dane udostępnione]
106
3.4 Szacowanie strat azotu azotanowego w okresie zimy
Dobrym, ilościowym wskaźnikiem stopnia zagrożenia wód glebowo-gruntowych nadmiarem azotanów jest różnica pomiędzy zasobem azotu azotanowego
w glebie w okresie jesieni i wiosny. Dane z badań Resortowego Monitoringu Gleb
przedstawiano dotychczas jako wartości uzyskane w terminie wiosennym i jesiennym w całym okresie badań przeprowadzonych w latach 2007-2009. Dla wyceny
strat azotu azotanowego w okresie zimy należy natomiast dokonać zestawień zasobów azotu w układzie jesień roku poprzedniego – wiosna roku następnego. W takim
układzie zestawiono dane w tabelach 24 i 25. Dane w tych tabelach dla zasobu azotu
w okresie jesieni obejmują lata 2007 do 2008, a dla okresu wiosny lata 2008 do
2009, a więc zaledwie dwa pełne lata badań. Ponadto jesienią 2007 roku pobierano
próbki gleby w punktach monitoringowych jeszcze z pierwszego, dziesięcioletniego
cyklu badań monitoringowych. Reprezentatywność tych badań jest zatem znacznie
ograniczona. Dane w tabeli 24 zestawiono w dwukierunkowym układzie klasyfikacji
według wielkości zasobu azotu w okresie jesieni i według kategorii agronomicznej
gleby, a w tabeli 25 według jednokierunkowej klasyfikacji w układzie terytorialnym
(województw).
Jak wynika z tabeli 24, wielkość różnicy zasobu azotu mineralnego pomiędzy
okresem jesieni i wiosny, określana umownie jako strata azotu, zależy od składu granulometrycznego gleby i od zasobu azotu w profilu glebowym (0-90 cm) w okresie
jesieni. Przy bardzo małym i małym zasobie azotu azotanowego w okresie jesieni,
straty azotanów podczas zimy praktycznie nie zachodzą, a nawet notuje się przyrost zasobu tej formy azotu mineralnego w profilu gleby 0-90 cm. Przyrost ten jest
wypadkową procesów przemian azotu w środowisku rolniczym. Średni zasób azotu
azotanowego w glebach w okresie jesieni, z wyjątkiem gleb bardzo lekkich, należy
uznać za „bezpieczny” ze względów środowiskowych. Na glebach bardzo lekkich
należy się jednak wówczas liczyć ze znaczącymi stratami azotanów w okresie zimy
poza profil 0-90 cm gleby. Duży i bardzo duży zasób azotu azotanowego w okresie
jesieni sygnalizuje, bez względu na kategorię agronomiczną gleby, znaczne niebezpieczeństwo zanieczyszczenia wód glebowo-gruntowych azotanami. Uzyskane wyniki są pod względem opisanych tendencji całkowicie zbieżne z wynikami poprzedniego 10-letniego cyklu monitoringu gleb na zawartość azotu mineralnego [Fotyma
i in. 2010]. Wyniki te stanowią również potwierdzenie przydatności wyznaczonych
uprzednio klas zawartości azotu azotanowego w glebach do celów środowiskowych.
W tym rozumieniu wyznaczone klasy zasobów azotanów w profilu gleby 0-90 cm,
w okresie jesieni, można uznać za wstępnie zwalidowaną.
107
Tabela 24. Przeciętne (mediany) zasoby azotu azotanowego w profilu glebowym
0-90 cm i różnice tych zasobów pomiędzy okresem jesieni i wiosny
Table 24. Medians of the nitrate nitrogen amounts in the soil profile 0-90 cm and
differences of amounts between autumn and spring periods
Zasób
azotanów,
nitrate
amount
Okres badań,
period of soil
sampling
jesień, autumn
b. mały,
very low
mały,
low
średni,
medium
duży,
high
b. duży,
very high
średnio dla
gleb,
all soils
Zasób lub różnica zasobu azotanów w profilu gleby
0-90 cm w kg NO3-N·ha-1 ,
nitrate amount and difference of amounts in the soil
profile 0-90 cm in kg NO3-N·ha-1
gleby
gleby
gleby
b. lekkie,
gleby ciężkie,
lekkie,
średnie,
very light
heavy soils
light soils medium soils
soils
16,6
21,2
21,4
20,7
wiosna, spring
27,0
44,0
46,5
66,5
różnica,
difference
10,4
22,8
25,1
45,8
jesień, autumn
44,0
42,8
45,7
47,9
wiosna, spring
37,0
56,0
64,0
69,0
różnica,
difference
-7
13,2
18,3
21,1
jesień, autumn
53,4
63,6
67,8
73,3
wiosna, spring
42,0
59,0
73,0
93,0
różnica,
difference
-11,4
4,6
5,2
19,7
jesień, autumn
78,8
92,7
99,8
105
wiosna, spring
46,0
67,0
86,0
88,0
różnica,
difference
-32,8
-25,7
-13,8
-17,0
jesień, autumn
170
193
213
183
wiosna, spring
72,0
85,0
111
129
różnica,
difference
-98
-108
-102
-54
jesień, autumn
73,1
82,6
82,0
71,0
wiosna, spring
40,0
56,0
63,0
72,0
różnica,
difference
-33,1
-26,6
-19
1
108
Tabela 25. Zasoby i straty azotu w okresie zimy w województwach, profil gleby
0-90 cm
Table 25. The amounts and losses of nitrogen in winter period, soil profile 0-90 cm
Województwo
i liczebność N
Azot mineralny Nmin kg N·ha-1
Azot azotanowy kg NO3-N·ha-1
jesień
wiosna
różnica
jesień
wiosna
różnica
DLN 568
121
110
-11
82,8
77,2
-5,6
KUJ 620
114
85,6
-28,4
86,0
63,6
-22,4
LUB 718
92,2
104
11,8
67,6
72,1
4,5
LUS 259
114
70,4
-43,6
84,9
37,0
-47,9
LOD 719
108
96,6
-11,4
76,7
65,9
-10,8
MAL 664
90,2
99,0
8,8
63,2
69,4
6,2
MAZ 1058
108
95,0
-13,0
81,9
64,6
-17,.3
OPL 305
111
113
2
78,9
74,5
-4,4
PDK 553
86,6
96,7
10,1
62,0
75,6
13,6
PDL 376
79,0
94,6
15,6
45,3
42,3
-3,0
POM 404
76,5
61,1
-15,4
55,6
41,5
-14,1
SLS 442
110
121
11
86,5
82,0
-4,6
SWT 300
112
132
20
84,3
90,6
6,3
WAM 404
82,3
74,0
-8,3
47,0
48,4
1,4
WLP 1100
125,1
100,7
-24,4
125,7
103,7
-21,4
ZAP 385
87,6
118
30,4
58,4
63,1
4,7
Polska 8875
107
97,6
-9,4
77,9
66,6
-11,3
Przeciętne (liczone z median) straty azotanów poza profil gleby 0-90 cm w Polsce wynosiły ok. 11 kg NO3-N·ha-1 i były prawie analogiczne do strat za cały 10-letni
okres pierwszego cyklu badań monitoringowych [Fotyma i in. 2010]. Inaczej układa
się jednak uszeregowanie województw i rozmiar strat azotanów w poszczególnych
województwach. W cyklu 10-letnich badań monitoringowych tylko w dwóch województwach: lubelskim LUB i świętokrzyskim SWT nie stwierdzono praktycznie
żadnych strat azotanów w okresie zimy, podczas gdy w referowanych w tej pracy
badaniach sytuacja tak miała miejsce w 6 województwach. Największa różnica wystąpiła w województwie zachodnio-pomorskim ZAP, które w poprzednim cyklu badań monitoringowych charakteryzowało się jednymi z największych strat azotanów,
a w 2-letnim cyklu Resortowego Monitoringu nie stwierdzono tutaj praktycznie
żadnych strat azotu mineralnego i azotu azotanowego w okresie zimowym. W obu
cyklach badań największe straty notowano w województwie lubuskim LUS, przy
czym w ostatnich 2 latach były one znacznie wyższe niż w poprzednim cyklu obejmującym 10-letni okres czasu. Należy jednak zauważyć, że liczebność danych jest
109
w przypadku tego województwa najmniejsza. W latach 2007-2009 straty dwukrotnie
większe od przeciętnych dla kraju obserwowano w województwie kujawsko-pomorskim KUJ i wielkopolskim WLP. W województwie łódzkim LOD były one zbliżone
do przeciętnych w kraju. W mazowieckim MAZ i pomorskim POM straty NO3-N
były o ok. 50% większe, a w dolnośląskim DLN, opolskim OPL, podlaskim PDL
i śląskim SLS – mniejsze od przeciętnych w kraju. W pozostałych województwach
występował natomiast niewielki wzrost zawartości azotanów w okresie od jesieni
do zimy. Tym niemniej w grupie 8 województw szczególnie narażonych na straty
azotanów w okresie zimy, poza profil glebowy 0-90 cm, w pierwszym cyklu badań monitoringowych 7 z nich (z wyjątkiem ZAP) pozostało również w tej grupie
w 2-letnim cyklu Resortowego Monitoringu.
Piśmiennictwo
Fotyma M., Kęsik K., Pietruch Cz. 2010. Azot mineralny w glebach jako wskaźnik
potrzeb nawozowych roślin i stanu czystości wód glebowo-gruntowych.
Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization, 38: 5-83.
Ustawa z dnia 11 lipca 2007 r. o Nawozach i Nawożeniu (Dz. U Nr 147, poz. 1033)
PN-R-04028:1997 - Analiza chemiczno - rolnicza gleby. Metody pobierania próbek
i oznaczania zawartości jonów azotanowych i amonowych w glebach
mineralnych.
Soil monitoring in Poland for the content of mineral nitrogen
in the years 2007-2009
Summary
In the paper the results of next stage of soil monitoring in Poland for the content and amount of mineral nitrogen in the soil profiles is presented. Soil monitoring is carried in about 5000 sites representing the whole area of arable soils in the
country. This paper presents statistical characteristics of the date concerning the
content (expressed in mg N·kg-1 soil) and amount (expressed in kg N·ha-1) of mineral
nitrogen Nmin and its forms (NO3-N and NH4-N) in the soil layers 0-30 cm, 30-60 cm,
60-90 cm and in the soils profiles 0-60 cm and 0-90 cm. Soil samples were collected
in early spring , before nitrogen fertilizers application and in autumn after crop harvest. The content and amount of mineral and nitrate nitrogen depends on the soil
texture (as higher as the soil is heavier), depth in the soil profile (decreasing from the
110
plow layer downards) and period of soil sampling (generally higher in autumn than
in spring). All date are presented on country scale and in voivodships.
The nitrogen content and its amount in soil profile in spring time was similar
to results obtained in period 1997-2006. In the autumn the amount of nitrogen in
the soils was higher than before and the difference between autumn and spring was
bigger. The amount of nitrogen in the soil profile was differentiated between voivodship. The average for the country was 102 kg N·ha-1 in the autumn and 82 kg N·ha-1
in spring time. The biggest possible losses of nitrogen in winter occur in lubuskie,
kujawsko-pomorskie and wielkopolskie voivodships.
Dr Tamara Jadczyszyn
IUNG-PIB
[email protected]
Praca wykonana w ramach Zadania 1.5.
Programu Wieloletniego IUNG-PIB w Puławach
ZASOBY AZOTU MINERALNEGO W GLEBACH
GRUNTÓW ORNYCH W STREFACH WRAŻLIWYCH
NA ZANIECZYSZCZENIA AZOTANAMI (OSN)
Wojciech Lipiński
Krajowa Stacja Chemiczno-Rolnicza w Warszawie
Abstrakt
W pracy przedstawiono wyniki wstępnych 2-letnich badań monitoringowych nad
zasobami azotu mineralnego w glebach obszarów uznanych za szczególnie narażone na zanieczyszczenie azotanami SN. Obszarów takich wyznaczono na terenie
Polski 19 i w latach 2008-2009 pobrano tam ogółem 470 próbek gleby z profili
0-90 cm do analiz na zawartość amonowej i azotanowej formy azotu. Stwierdzono, że
w glebach wszystkich OSN, z wyjątkiem jednego, zawartość sumy azotu mineralnego
i azotu azotanowego była bardzo duża i wskazywała na możliwość zanieczyszczenia
wód tym związkami. Możliwość ta wynikała również z faktu, ze zawartości azotu
mineralnego były większe w okresie jesieni, niż wiosny. Udział azotu azotanowego
w sumie azotu mineralnego na obszarach OSN był większy od przeciętnie stwierdzanego w badaniach monitoringowych obejmujących terytorium całej Polski. Wyniki wstępnych badań potwierdzają poprawność zaliczenia tych obszarów do OSN.
Słowa kluczowe: azot mineralny, rejony wrażliwe, dyrektywa azotanowa
Abstract
In the paper the results of preliminary 2 years investigations on the amount
of mineral nitrogen in soils of the nitrogen vulnerable zones NVZ are presented.
In Poland 19 NVZ have been selected and in the years 2008-2009 soil samples from
470 monitoring sites were collected and analyzed for the content of ammonium and
nitrates. In the soils of all NVZ, except one the content of mineral nitrogen and nitrate nitrogen was very high and suggested the possibility of water contamination with
nitrate. This possibility was supported by the fact that the content of Nmin nad NO3-N
was higher in the autumn against spring period of investigations. The share of nitrates in the total amount of mineral nitrogen was higher in comparison to average
values from the broad, all-country soil monitoring program. Generally the validity of
NVZ zones selection in Poland has been confirmed.
Key words: mineral nitrogen, nitrogen vulnerable zones, Nitrate Directive
112
Wojciech Lipiński
WSTĘP
W początkach lat 90. w krajach Europejskiej Wspólnoty Gospodarczej zaczęto zwracać uwagę na narastający problem zagrożenia jakości wód [Lipiński W.,
Lipińska H. 2008]. Za jedno z głównych jego źródeł uznano działalność rolniczą,
a szczególnie obciążenie wód gruntowych i otwartych azotanami pochodzącymi
z nawozów mineralnych i naturalnych. To spowodowało podjęcie działań na poziomie Wspólnoty, w efekcie których przyjęto Dyrektywę Rady 91/676/EWG z dnia
12 grudnia 1991 r. w sprawie ochrony wód przed zanieczyszczeniami spowodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego, tzw. dyrektywę azotanową [Dyrektywa 1961, Lipiński W., Lipińska H. 2008]. Stała się ona drugą ważną dyrektywą
(obok dyrektywy 91/271/EWG dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych)
przyjętą przez ówczesną Radę Wspólnot Europejskich dla potrzeb ochrony wód przed
zanieczyszczeniem. Dyrektywa azotanowa zakłada m.in., że państwa członkowskie
powinny wyznaczyć strefy wrażliwe na zanieczyszczenie wód azotanami i podjąć
w tych strefach odpowiednie środki zaradcze. Uznano przy tym możliwość wyboru pomiędzy wyznaczeniem stref zagrożenia, które powinny być weryfikowane raz
na cztery lata lub objęciem działaniami nakreślonymi przez dyrektywę, obszarów
całych krajów [Dyrektywa 1961, Lipiński W., Lipińska H. 2008, Rynkiewicz 2009,
Ustawa 2007].
W Polsce, po przystąpieniu do UE w 2004 r. rozpoczęto wprowadzanie w życie
postanowień Dyrektywy Azotanowej. Transpozycja przepisów dyrektywy azotanowej odbywała się w Polsce poprzez wdrożenie do prawa jej postanowień, poprzez
następujące akty legislacyjne:
• ustawę z dnia 27 kwietnia 2001 r.- Prawo ochrony środowiska (Dz. U. Nr 62,
poz.) [Jadczyszyn, Rutkowska 2009; Lipiński W., Lipińska H. 2008],
• ustawę z dnia 18 lipca 2001 r. - Prawo wodne (Dz. U. Nr 115, poz. 1229 ze zm.)
[Jadczyszyn, Rutkowska 2009, Lipiński W., Lipińska H. 2008],
• ustawę z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu (Dz. U. Nr 89, poz. 991)
[Jadczyszyn, Rutkowska 2009; Lipiński W., Lipińska H. 2008; Ustawa 2007],
• akty wykonawcze do w/w ustaw [Jadczyszyn, Rutkowska 2009; Lipiński W.,
Lipińska H. 2008; Rozporządzenie 2002; Rynkiewicz 2007].
W 2004 roku na mocy rozporządzeń Dyrektorów Regionalnych Zarządów
Gospodarki Wodnej wyznaczono 21 obszarów szczególnie narażonych na zanieczyszczenie azotanami OSN o łącznej powierzchni ok. 6262 km2 i opracowano
dla nich odpowiednie programy działania. W 2008 roku Polska przedłożyła Komisji Europejskiej pierwszy raport (za lata 2004-2007) z realizacji zadań wynikających z treści wymogów zawartych w dyrektywie azotanowej, a przeniesionych do
prawodawstwa polskiego. W tymże roku rozpoczęto realizację drugiego etapu działań mających na celu ochronę wód przez oddziaływaniem azotanów pochodzenia
rolniczego na lata 2008-2011. W wyniku prac monitoringowych oraz analiz wykonanych w trakcie pierwszego etapu dokonano weryfikacji wyznaczonych pier-
Zasoby azotu w glebach w strefach wrażliwych na zanieczyszczenia azotanami (OSN)
113
wotnie OSN, ograniczając ich liczbę do 19 i powierzchnie do ok. 4623 km2, co
stanowi 1,49% obszaru Polski. [Jadczyszyn, Rutkowska 2009]. Rozporządzenia Dyrektorów RZGW, ustanawiające obszary szczególnie narażone na odpływ azotu ze
źródeł rolniczych, określają zadania jakie musza być realizowane w celu ograniczenia presji rolnictwa na wody pitne. Jednym z działań spójnych z wymogami dyrektywy azotanowej jest monitoring azotu mineralnego w glebach użytkowanych
rolniczo, prowadzony zgodnie z zapisami Ustawy o Nawozach i Nawożeniu [Ustawa 2007]. Zadanie to powierzono Krajowej Stacji Chemiczno-Rolniczej.
Celem opracowania jest wstępna ocena zawartości azotu mineralnego w glebach położonych w obszarach szczególnie narażonych na odpływ tego składnika ze
źródeł rolniczych, OSN w latach 2008-2009.
MATERIAŁ I METODY
W roku 2007 zakończono pierwszy 10-letni okres badań monitoringowych
nad zawartością azotu mineralnego w glebach gruntów ornych Polski. Wyniki tych
badań podsumowano w syntezie zamieszczonej w tym numerze czasopisma
[Fotyma i in. 2010]. Od roku 2008 wprowadzono zmiany w założeniach monitoringu Nmin realizowanego na mocy przepisów art. 27 ust. 6 i art. 28 ust. 6 ustawy z dnia
10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu (Dz. U. Nr 147, poz. 1033) [Ustawa 2007].
Program monitoringu, któremu nadano rangę Programu Resortowego zmodyfikowano pod kątem bardziej równomiernego pokrycia powierzchni kraju stałymi punktami
poboru próbek gleby. Generalnie przewidziano przynajmniej jeden punkt w każdej
gminie, przy czym koncentracja punktów uzależniona została od obsady zwierząt
(wyrażonej w DJP) w poszczególnych jednostkach administracyjnych [Jadczyszyn 2010]. Wstępne wyniki Resortowego Monitoringu gleb za lata 2007-2009 dla
obszaru całej Polski przedstawiono w odrębnym opracowaniu [Jadczyszyn, Pietruch
2010]. Na obszarach szczególnie narażonych na zanieczyszczenie wód azotanami
OSN zwiększono liczbę punktów pobierania próbek (tab. 1), ale punkty te stanowią element Programu Resortowego. Metodykę pobierania próbek i analiz gleby
podano w pracy Jadczyszyn i Pietrucha [2010] zamieszczonej w tym samym
numerze czasopisma. We wstępnym opracowaniu podano średnie, za lata 2008
i 2009 wyniki oznaczeń zasobu azotu mineralnego i azotu azotanowego w profilach gleb dla poszczególnych obszarów OSN. Obszary te uszeregowano regionami
hydrologicznymi w porządku alfabetycznym. Lokalizację OSN w latach 2008-2012
przedstawiono na rys. 1.
Wojciech Lipiński
114
MAPA POLSKI Z OBSZARAMI SZCZEGÓLNIE NARAŻONYMI,
Z KTÓRYCH ODPŁYW AZOTU ZE ŹRÓDEŁ ROLNICZYCH NALEŻY OGRANICZYĆ
Skala 1 : 2 500 000
obszary szczególnie narażone
ujęcia wód podziemnych - studnia
granica Regionalnych Zarządów Gospodarki Wodnej
granica województw
rzeki
jeziora i zbiorniki wodne
Rys. 1. Lokalizacja obszarów szczególnie narażonych na zanieczyszczenie wód azotanami OSN w Polsce na lata 2004-2008
Fig. 1. Localization of volnurable zones in Poland for the years 2004-2008
WYNIKI i DYSKUSJA
Badania nad zawartością azotu mineralnego w glebach Polski prowadzone były
od 1997 r., a ich wyniki podano w kilku opracowaniach naukowych [Fotyma E.
i in. 2005, Fotyma E. i in. 2004, Fotyma M. i in. 2010]. Ustanowione aktualnie
reguły badań monitoringowych azotu mineralnego pozwalają na bardziej precyzyjne
obserwacje zmian jakie zachodzą na obszarach, które są uznane za wrażliwe z punk-
115
tu widzenia oddziaływania rolnictwa. Zawartość i zmiany zawartości azotu mineralnego w glebach tych obszarów są również ważnym elementem programów kontroli
i ewentualnego zapobiegania zanieczyszczeniu gleb i wód tym składnikiem. Wstępne wyniki badań z lat 2008-2009 wskazują na znaczne zróżnicowanie zasobów azotu
mineralnego Nmin w glebach pomiędzy obszarami uznanymi w Polsce za szczególnie
narażone na odpływ azotu ze źródeł rolniczych (OSN).
Tabela 1.Zasoby azotu mineralnego Nmin w glebie w punktach monitoringowych
zlokalizowanych na obszarach szczególnie narażonych (OSN) na azotany
pochodzenia rolniczego (tab. 1)
Table 1. Amounts of mineral nitrogen Nmin in soil in monitoring sites located in the
areas under special threat (NVZ) from agricultural nitrates
Zasób Nmin, amount of Nmin kgN·ha-1
OSN
NVZ*
Region
wodny,
water
region
Powierzchnia,
area
km2
Liczba
próbek,
samples
1
Gdańsk
141,7
2
Gdańsk
3
Gdańsk
4
wiosna, spring
jesień, autumn
profil,
layer
0-60 cm
profil,
layer
0-90 cm
profil,
layer
0-60 cm
profil,
layer
0-90 cm
16
61,5
104,2
131,8
170,2
171,2
14
88,6
131,2
122,2
163,4
307,6
32
71,3
116,8
103,6
136,7
Poznań
332,1
22
65,3
91,7
194,5
240,8
5
Poznań
163,1
30
112,1
145,2
94,3
123,1
6
Poznań
55,4
12
116,8
157,5
179,5
225,2
7
Poznań
123,8
20
97,7
136,6
137,7
179,4
8
Poznań
28,3
14
90,6
113,3
127,1
156,8
9
Poznań
21,4
6
47,1
61,6
86,2
107,7
10
Poznań
13,8
6
108,2
155,1
95,5
125,1
11
Poznań
173
32
115,3
183,4
176,4
242,0
12
Szczecin
925,4
36
120,9
163,5
118,0
166,3
13
Warszawa
125,3
32
71,2
115,9
126,0
169,7
14
Warszawa
4,64
6
47,7
62,0
59,3
85,0
15
Warszawa
406,64
22
237,4
343,3
182,6
254,8
16
Warszawa
4,66
6
79,2
107,2
125,7
152,4
17
Warszawa
32,0
4
72,2
94,4
102,3
121,3
18
Wrocław
1148,3
122
89,1
128,8
127,0
160,9
19
Wrocław
451,9
38
102,0
143,7
122,5
146,3
116
Wojciech Lipiński
Przeciętny dla wszystkich analizowanych obszarów zasób azotu mineralnego
w warstwie gleby 0-60 cm wynosił 98,3 kg N·ha-1 w okresie wiosny i 131 kg N·ha-1
w okresie jesieni, a w warstwie gleby 0-90 cm 142 kg N·ha-1 w okresie wiosny i 170
kg N·ha-1 w okresie jesieni. Różnice w zasobach azotu pomiędzy monitorowanymi
obszarami były jednak bardzo duże i w warstwie gleby 0-60 cm, w okresie wiosny
zasób azotu mineralnego wahał się od 47,7 kg N·ha-1 w zlewni rzeki Oszczynica do
237 kg N·ha-1 w zlewni rzeki Sony, a w okresie jesieni od 59,3 kg N·ha-1 w strefie
studni nr 848 do 194 kg N·ha-1 w zlewni rzeki Kopel. Analogicznie zasoby azotu
w warstwie gleby 0-90 cm wynosiły w okresie wiosny od 61,6 kg N·ha-1 w zlewni
Oszczynicy do 343 kg N·ha-1 w zlewni Sony, a w okresie jesieni od 85 kg N·ha-1
w rejonie studni nr 848 do 255 kg N·ha-1 w zlewni rzeki Sony. W większości rejonów
wrażliwych i w obydwu warstwach gleby zasób azotu w okresie jesieni był większy
od znajdowanego wiosną. Przeciętna dla wszystkich obszarów różnica na korzyść
zasobu jesiennego wynosiła 33 kg N·ha-1 w warstwie gleby 0-60 cm i 28 kg N·ha-1
w warstwie gleby 0-90 cm. Na 19 rejonów wrażliwych tylko w 4 zasób azotu jesienią był mniejszy od wiosennego w warstwie 0-60 cm i w 3 mniejszy od wiosennego
w warstwie 0-90 cm. Największą i trudną do wyjaśnienia różnicę na korzyść zasobu wiosennego stwierdzono w zlewni rzeki Sony, w której to wykrywano ogólnie
największe zasoby azotu mineralnego. Różnica pomiędzy jesiennym i wiosennym
zasobem azotu w warstwie gleby 0-90 cm świadczy o potencjalnym rozmiarze strat
tego składnika do wód glebowo-gruntowych zalegających na głębokości poniżej
90 cm. Poza wspomnianym już obszarem rzeki Sony oraz obszarem rzek Pogona
i Dąbrówka, a także obszarem rzeki Sama, we wszystkich pozostałych obszarach
wrażliwych należy się liczyć ze znacznymi stratami azotu mineralnego w okresie
zimowym (różnica jesień – wiosna). Należy jednak podkreślić, że przedstawione
w tabeli 1 wyniki dotyczą analiz wykonywanych wiosna i jesienią tego samego roku.
Dla określenia rzeczywistych strat azotu w okresie zimy należałoby interpretować
wyniki analiz próbek pobieranych jesienią roku poprzedniego i wiosna roku następnego. Przy dwóch tylko latach badań reprezentatywność takich wyników byłaby
jednak bardzo mała (tylko jedna zima). Zagadnienie to będzie stanowiło przedmiot
szczegółowej analizy po zakończeniu 4-letniego etapu badań. Przeciętny zasób azotu mineralnego w glebach OSN w okresie wiosny jest większy, a w okresie jesieni
znacznie większy od zasobów stwierdzanych w ogólnopolskich badaniach Resortowego Monitoringu Gleb [Jadczyszyn, Pietruch 2010], wykonanych w tych samych
latach. Mniejsze od przeciętnych dla Polski zasoby azotu mineralnego stwierdzono
tylko w 2 na 19 OSN.
117
Tabela 2. Zasoby azotu azotanowego NO3-N w glebie w punktach monitoringowych
zlokalizowanych na obszarach szczególnie narażonych (OSN) na azotany
pochodzenia rolniczego
Table 2. Amounts of nitratl nitrogen NO3-N in soil in monitoring sites located in
the areas under special threat (NVZ) from agricultural nitrates
Region
wodny,
water
region
Powierz
chnia,
area
km2
Liczba
probek,
samples
1
Gdańsk
141,7
2
Gdańsk
3
Gdańsk
4
OSN
NVZ*
*
Zasób NO3-N,
amount of NO3-N
kg N·ha-1
wiosna,
spring
jesień,
autumn
profil,
layer
0-60 cm
profil,
layer
0-90 cm
profil,
layer
0-60 cm
profil,
layer
0-90 cm
16
44,0
82,2
101,3
135,2
171,2
14
62,6
99,3
111,0
142,6
307,6
32
54,5
91,3
86,4
114,8
Poznań
332,1
22
47,4
69,7
174,4
212,0
5
Poznań
163,1
30
88,8
114,3
80,2
102,8
6
Poznań
55,4
12
91,0
129,2
155,2
198,3
7
Poznań
123,8
20
73,5
105,9
120,7
156,2
8
Poznań
28,3
14
61,2
83,3
85,5
110,8
9
Poznań
21,4
6
37,1
48,2
75,7
90,8
10
Poznań
13,8
6
84,7
120,4
75,0
94,8
11
Poznań
173,2
32
71,1
115,3
145,4
202,0
12
Szczecin
925,4
36
94,0
127,1
90,4
130,4
13
Warszawa
125,3
32
60,4
101,8
111,4
148,0
14
Warszawa
4,64
6
37,5
41,9
33,9
38,0
15
Warszawa
406,64
22
188,9
276,4
158,1
222,0
16
Warszawa
4,66
6
63,5
82,3
106,0
124,3
17
Warszawa
32,0
4
56,2
74,8
88,7
105,1
18
Wrocław
1148,3
122
70,0
103,3
111,0
140,4
19
Wrocław
451,9
38
84,4
121,0
112,4
132,6
objaśnienia pod tabelą 1, explanations under the table
1
Z uwagi na przedmiot Dyrektywy Azotanowej bardziej interesujący od zasobu azotu mineralnego Nmin jest zasób azotu azotanowego NO3-N (tab. 2). Generalne prawidłowości dla sumy azotu mineralnego i stanowiącego jego część zasobu
azotu azotanowego są bardzo podobne. Przeciętny dla wszystkich analizowanych
118
Wojciech Lipiński
obszarów zasób azotu azotanowego w warstwie gleby 0-60 cm wynosił 75,5 kg
NO3-N·ha-1 w okresie wiosny i 112 kg NO3-N·ha-1 w okresie jesieni, a w warstwie
gleby 0-90 cm 111 kg NO3-N·ha-1 w okresie wiosny i 145 kg NO3-N·ha-1 w okresie jesieni. Różnica pomiędzy zasobem jesiennym i wiosennym osiągała 36,5 kg
NO3-N·ha-1 w warstwie gleby 0-60 cm i 34 kg NO3-N·ha-1 w warstwie gleby
0-90 cm. Interpretując te różnice jako straty azotanów w okresie zimy należy pamiętać
o zastrzeżeniu poczynionym odnośnie azotu mineralnego. Udział azotu azotanowego w sumie azotu mineralnego stanowił ok. 77% w warstwie gleby 0-60 cm i niemal
85% w warstwie 0-90 cm i był niezależny od terminu pobierania próbek gleby.
W zasobach azotu azotanowego pomiędzy OSN i obszarem całej Polski występują jeszcze większe różnice, niż w zasobach azotu mineralnego. Przeciętne dla
wszystkich OSN zasoby azotu azotanowego w profilu gleby 0-90 cm były niemal
2-krotnie większe od przeciętnych zasobów w glebach całej Polski [Jadczyszyn,
Pietruch 2010]. Większa, niż w całej Polsce była również różnica zasobów azotu
azotanowego pomiędzy okresem wiosny i jesieni.
W pierwszym 10-letnim cyklu badań monitoringowych [Fotyma i in. 2010]
wyznaczono 5 przedziałów zasobu azotu azotanowego w profilu gleby 0-90 cm
w okresie jesieni. Zasoby azotu w tych przedziałach były zróżnicowane zależnie
od kategorii agronomicznej gleby. Zasoby powyżej 97 kg NO3-N·ha-1 w glebach
bardzo lekkich i powyżej 132 kg NO3-N·ha-1 w glebach ciężkich określono jako
bardzo duże i sygnalizujące możliwość dużych strat azotu w okresie zimowym do
wód glebowo-gruntowych. W glebach wszystkich obszarów uznanych za wrażliwe
na zanieczyszczenie azotanami (tab. 2) ich zasoby w okresie jesieni były, według
tej klasyfikacji bardzo duże, co wskazuje na słuszność zaliczenia tych obszarów do
grupy OSN. Jedyny wyjątek stanowiła zlewnia studni nr 848, w miejscowości Doba,
gmina Giżycko, w której przeciętne stężenia azotanów mogły być uznane za niskie
i niezagrażające jakości wody pitnej.
WNIOSKI
1. Wstępne wyniki badań przeprowadzonych w latach 2008-2009 na obszarach
szczególnie narażonych na zanieczyszczenie wód azotanami OSN wykazały, że
zasoby azotu mineralnego i azotanowego w glebach tych obszarów są bardzo
duże i sygnalizują możliwość zanieczyszczenia wód tymi związkami. Wskazuje
to pośrednio na słuszność zaliczenia tych obszarów do grupy OSN.
2. Zasoby azotu mineralnego i azotu azotanowego były większe w okresie jesieni,
niż wiosny w tym samym roku pobierania próbek. Na tej podstawie nie można
jeszcze ilościowo ocenić strat azotu mineralnego z gleby w okresie zimowym.
3. Udział azotu azotanowego w ogólnej zawartości azotu mineralnego w tych
glebach był większy od stwierdzanego w dużej reprezentacji gleb Polski z powszechnych badań monitoringowych.
119
LITERATURA
1. Dyrektywa Rady z dnia 12 grudnia 1991 r. dotycząca ochrony wód przed zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego (91/676/
EWG) Dz. Urz. UE 68 PL, 15/t.2, L375/1.
2. Fotyma E., Fotyma M., Igras I., Kopiński J.: 2005. Sustainable nitrogen management in Poland principles and legislation. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers
and Fertilization, 1(22), 152-171.
3. Fotyma E., Fotyma M., Pietruch Cz.: 2004. Zawartość azotu mineralnego
w glebach gruntów ornych w Polsce. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and
Fertilization, 3(20), 11-54.
4. Fotyma M., Kęsik K., Pietruch Cz.: 2010. Azot mineralny w glebach jako
wskaźnik potrzeb nawozowych roślin i stanu czystości wód glebowo-gruntowych. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization, 38: 5-83.
5. Jadczyszn T., Pietruch Cz.: 2010. Resortowy monitoring zawartości azotu mineralnego w glebach Polski w latach 2007-2009. Nawozy i Nawożenie – Fertilizers and Fertilization. 38: 84-110.
6. Jadczyszyn T., Rutkowska A.: 2009. Rola regulacji prawnych w ochronie zasobów wodnych. W: Udział polskiego rolnictwa w emisji związków azotu i fosforu do Bałtyku. Praca zbiorowa pod red. Igras J., Pastuszak M., IUNG-PIB
Puławy, 249-266.
7. Lipiński W., Lipińska H.: 2008. Strategia ochrony wód w Polsce na tle wymogów dyrektywy azotanowej. Zesz. Naukowe WSA w Łomży, 37, 7-16.
8. Ministerstwo Środowiska. Departament Zasobów Wodnych. 2004. Informacja
o źródłach i zasadach pozyskiwania środków na realizację programów działań na obszarach szczególnie narażonych na azotany pochodzenia rolniczego
(wdrażanie dyrektywy 91/676/EWG). Warszawa, ss. 12.
9. PN-R-04028: 1997 – Analiza chemiczno-rolnicza gleby. Metody pobierania
próbek i oznaczania zawartości jonów azotanowych i amonowych w glebach
mineralnych.
10. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie
szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać programy działań mających na celu ograniczenie odpływu azotu ze źródeł rolniczych (Dz. U. z 2003 r.
Nr 4, poz. 44).
11. Rynkiewicz A.: 2007. Dyrektywa azotanowa działania dotychczasowe i przyszłościowe. 19-20 listopada, Poznań, www.kzgw.gov.pl
12. Ustawa z dnia 11 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu (Dz. U. Nr 147, poz.
1033).
120
Wojciech Lipiński
Wojciech Lipiński
The content of mineral nitrogen in arable soils
of nitrate vulnerable zones (NVZ)
Summary
In the paper the results of preliminary 2 years investigations on the amount of
mineral nitrogen in soils of the nitrogen vulnerable zones NVZ are presented. In
Poland 19 NVZ have been selected and in the years 2008-2009 soil samples from
470 monitoring sites were collected and analyzed for the content of ammonium and
nitrates. In the soils of all NVZ, except one the content of mineral nitrogen and nitrate nitrogen was very high and suggested the possibility of water contamination with
nitrate. This possibility was supported by the fact that the content of Nmin nad NO3-N
was higher in the autumn against spring period of investigations. The share of nitrates in the total amount of mineral nitrogen was higher in comparison to average
values from the broad, all-country soil monitoring program. Generally the validity
of NVZ zones selection in Poland has been confirmed.
Dr hab. Wojciech Lipiński
Krajowa Stacja Chemiczno-Rolnicza w Warszawie
05-075 Warszawa-Wesoła
[email protected]

38 - nawozy i nawożenie - Instytut Uprawy Nawożenia i

Transkrypt

Podobne dokumenty

Masa maszyny od 1,5 do 12 ton

Janusz Igras — Produkcyjne i środowiskowe skutki nawożenia

Sprawozdanie z wycieczki edukacyjnej do Krakowa