Michał Kopeć

Katedra Chemii Rolnej Akademii Rolniczej w Krakowie

ZAWARTOŚĆ FOSFORU W RUNI I GLEBIE STATYCZNEGO, DŁUGOTRWAŁEGO DOŚWIADCZENIA NAWOZOWEGO (CZARNY POTOK)

W warunkach długotrwałego (prowadzone od 1968) doświadczenia nawozowego na łące górskiej (720 m n.p.m.) badano zawartość fosforu w runi i glebie. W doświadczeniu opartym na 8 obiektach nawozowych w 1985 wprowadzono serię wapnowaną (tab. 1). Zawartość fosforu w runi przy dodatnim bilansie tego składnika nie podlega zróżnicowaniu i waha się w granicach 0,3-0,4% P (tab. 2). Na zawartość fosforu w runi ma wpływ zasobność gleby w fosfor z poziomu 0-10cm. Mimo dodatniego bilansu fosforowego w obiektach z nawożeniem 180 kg N+PK systematycznie następuje zmniejszenie zasobności gleby w poziomie 10-20. Zawartość przyswajalnych form fosforu w glebie ma wpływ na plon (ryc. 3) do poziomu 15 mg P₂O₅ . 100g^-1 gleby. Wykorzystanie brutto fosforu z dawki nawozowej może wynosić ponad 70%.

PHOSPHORUS CONTENT IN THE SWARD AND SOIL OF STATIC, LONG-TERM FERTILIZING EXPERIMENT (CZARNY POTOK)

The phosphorus content in the sward and soil was investigated in the conditions of the long-term fertilizing experiment conducted (since 1968) on the mountain meadow (720 m a.s.l.). The experiment was based on 8 fertilizing objects. In 1985 series with liming was introduced (Table 1). The phosphorus content in the sward under the conditions of positive phosphorus balance changes only slightly and oscillates between 0.3-0.4% P (Table 2). The soil affluance in phosphorus in the layer 0-10 cm has an effect on the phosphorus content in the sward. Despite the positive phosphorus balance in the objects fertilized with 180 kg N +PK, the soil affluance in P systematically decreased in the layer 10-20 cm. The content of available phosphorus forms in soil affects the yield (fig. 3) up to the level of 15 mg P₂O₅ . 100 g^-1. Gross utilization of phosphorus from the fertilizing rate can reach value higher than 70%.

Zagadnienie fosforu w agrocenozach jest nadal problemem otwartym. Wynika to z faktu znaczenia tego pierwiastka dla roślin, jego funkcji fizjologicznych i w konsekwencji odprowadzania z plonem znaczących ilości, a z drugiej strony poziomu zwrotu fosforu do gleby w obecnej sytuacji gospodarczej. Zawsze pozostanie aktualne pytanie, jak małe dawki nawozów pozwolą na biologicznie i ekonomicznie uzasadnioną produkcję. Na problem niskiej zasobności w fosfor gleb województwa małopolskiego i podkarpackiego (obszaru, na którym zlokalizowane jest omawiane doświadczenie) zwrócił uwagę Czuba [2001]. Udział prób z klasy bardzo niskiej i niskiej zasobności w tych województwach przekraczał 60%. Ten sam autor informował wcześniej [1998], że w paszach uzyskiwanych na użytkach zielonych występuje niewystarczająca zawartość fosforu w kryteriach prawidłowego żywienia roślin i żywienia przeżuwaczy.

Szczególnie na bazie wieloletnich doświadczeń można poszukiwać zależności i zmian w układzie gleba - roślina. Próbę określenia ilości i dynamiki pobrania fosforu z plonem, jego wykorzystania z dawki nawozu oraz zmian jakościowych paszy na podstawie stosunku fosforu do innych makroelementów podjęto we wcześniejszej pracy [Kopeć, Mazur 1996], która obejmowała okres 25 lat badań nad systematycznym nawożeniem mineralnym. Doświadczenie w Czarnym Potoku w każdym roku dostarcza szereg danych [Kopeć 2000], które umożliwiają pełniejszą interpretację zjawisk zachodzących na użytkach zielonych. Wydaje się słuszne podjęcie po 10 latach ponownie tematu związanego z nawożeniem fosforem górskiej łąki. Celem pracy jest poszukiwanie zależności pomiędzy fosforem i innymi elementami użytku zielonego w aspekcie trwałego jego użytkowania.

Materiał i metody

Doświadczenie zlokalizowane w Czarnym Potoku koło Krynicy (20^o54” E; 49^o24” N), na wysokości około 720 m n.p.m., u podnóża Jaworzyny Krynickiej, w południowo-wschodnim masywie Beskidu Sądeckiego na stoku o nachyleniu 7^o i ekspozycji NNE. Doświadczenie założono w 1968 roku na naturalnej łące górskiej typu bliźniczki - psiej trawki (Nardus stricta L.) i kostrzewy czerwonej (Festuca rubra L.) ze znacznym udziałem roślin dwuliściennych. Glebę zaliczono do gleb brunatnych kwaśnych, wytworzonych z piaskowca magurskiego o składzie granulometrycznym gliny lekkiej pylastej (% frakcji 1-0,1 mm: 40; 0,1-0,02 mm: 37; <0,02 mm: 23) i charakterystycznych trzech poziomach genetycznych: darniowym - AhA (0-20 cm), brunatnienia - ABbr (21-46 cm) i skały macierzystej BbrC (47-75 cm). Szczegółowe dane o doświadczeniu przedstawiono w wcześniejszej pracy [Kopeć 2000].

Od jesieni 1985 roku doświadczenie, przy takim samym poziomie nawożenia, prowadzone jest w dwóch seriach: bez wapnowania i wapnowanej. W 1995 powtórzono zabieg wapnowania. Pierwsze wapnowanie przeprowadzono obliczając dawkę wapna na podstawie 0,5 wartości Hh, w drugim uwzględniono całkowitą kwasowość hydrolityczną.

W latach 1974-1975 i 1993-1994 wprowadzono przerwy w nawożeniu mineralnym, ograniczając się do oznaczenia plonu runi i jego składu chemicznego.

Doświadczenie obejmuje 8 obiektów nawozowych (tab. 1), w których stosowano jednostronne nawożenie azotem lub fosforem (90 kg N lub 90 kg P₂O₅ ^. ha^-1), a na tle PK (90 kg P₂O₅^. ha^-1i 150 kg K₂O^. ha^-1) azot w dwóch formach (saletra amonowa i mocznik) i dwóch dawkach (90 i 180 kg N^. ha^-1). Nawozy fosforowe i potasowe w okresie 1968-1980 wysiewano jesienią. Od roku 1981 nawozy te wysiewane są na wiosnę, przy czym potas (1/2 dawki) uzupełniany był latem po I pokosie. W okresie 1968-1973 stosowano supertomasynę, natomiast od roku 1976 stosowany jest superfosfat potrójny. W całym okresie doświadczenia nawozy azotowe wysiewano w dwóch terminach: 2/3 dawki rocznej na wiosnę w fazie ruszenia wegetacji, a 1/3 dawki w kilkanaście dni po zbiorze I pokosu. W 1994 roku zastosowano jednorazowo, jako nawożenie interwencyjne: 10 kg Cu i 8 kg Mg ^. ha^-1. Od 2000 roku stosowane jest dolistne nawożenie (2 razy po 2 dm³ . ha^-1) nawozem mikroelementowym Mikrovit-1. Stosowany nawóz mikroelementowy zawiera w kg : 23,3 g Mg, 2,3 g Fe, 2,5 g Cu, 2,7 g Mn, 1,8 g Zn, 0,15 g B i 0,1 g Mo.

Tabela 1. Schemat nawożenia w statycznym doświadczeniu w Czarnym Potoku

Table 1. The schema of fertilisation in the static experiment in Czarny Potok

Obiekty nawozowe Fertilising	Roczna dawka składnika w serii 0Ca i +Ca Annual nutrient rate in 0Ca and +Ca series kg ^. ha^-1			Forma azotu Nitrogen form
objects	P	K	N
PK	39,24	124,5	-
PK+N1an	39,24	124,5	90	saletra amonowa ammonium nitrate
PK+N2an	39,24	124,5	180	saletra amonowa ammonium nitrate
PK+N1u	39,24	124,5	90	mocznik; urea
PK+N2u	39,24	124,5	180	mocznik; urea
N1an	-	-	90	saletra amonowa ammonium nitrate
P	39,24	-	-
„0”	-	-	-

W wyniku nawożenia zostały wytworzone stabilne zbiorowiska łąkowe, głównie z przewagą traw w składzie botanicznym [Kopeć 2000].

Systematycznie były określane plony I i II pokosu runi łąkowej. Oznaczenie zawartości fosforu w próbkach runi było wykonane zawsze po ich spopieleniu i roztworzeniu w kwasie azotowym i solnym metodą kolorymetryczną (wanadowo-molibdenową). Próbki gleby z każdego obiektu są pobierane jesienią z dwóch poziomów 0-10 i 10-20 cm. W glebie oznaczono kolorymetrycznie zawartość fosforu przyswajalnego wg Egenra-Riehma po ekstrakcji mleczanem wapnia. Badania lizymetryczne przeprowadzono na stałym polu doświadczalnym w latach 1998-2000. Wbite w profil lizymetry miały powierzchnię 427 cm² i głębokość 40 cm [Kopeć 2000].

Wyniki i dyskusja

W wyniku systematycznego nawożenia w glebie obiektów doświadczalnych stwierdzono zmiany zawartości fosforu przyswajalnego. Przed rozpoczęciem doświadczenia zawartość fosforu przyswajalnego w warstwie 0-10 cm wynosiła 1,1 mg P₂O₅ . 100 g^-1 i 0,6 mg P₂O₅ . 100 g^-1 w warstwie 10-20 cm. Zasobność gleby w ten składnik zaliczono do klasy V (bardzo niska). Systematyczne zbiory runi stymulowały przemiany fosforu w glebie prowadząc do uruchomienia nieznacznych ilości fosforu, prawdopodobnie organicznego, o czym świadczy (ryc. 1) dynamika zmian zawartości w glebie z obiektów bez nawożenia i z jednostronnym nawożeniem azotem. Rycina 1 wskazuje na znaczące zmniejszenie się zawartości fosforu przyswajalnego w glebie tych obiektów w trzecim analizowanym okresie.

Ryc. 1. Zmiany zawartości (średnia, odchylenie standardowe, minimum, maksimum) fosforu przyswajalnego w glebie w trzech okresach

Fig. 1. Changes (mean, odchylenie standardowe, minimum, maximum) in the content of available phosphorus in soil in three periods

Wprowadzenie z nawozem fosforu do gleby i jego odprowadzanie z plonem powodowało wzrost zawartości form przyswajalnych tego składnika w glebie warstwy 0-10 cm obiektów z jednostronnym nawożeniem fosforem i fosforem z potasem, a utrzymywanie się na względnie stałym poziomie w glebie obiektów nawożonych 90 kg N+PK i obniżanie się zawartości fosforu przyswajalnego w glebie obiektów nawożonych 180 kg N+PK. Zmiany zawartości w warstwie 10-20 cm mają podobną tendencję we wszystkich obiektach nawożonych fosforem w różnych kombinacjach azotem i potasem. We wszystkich tych obiektach następuje zmniejszanie się zawartości fosforu przyswajalnego, przy czym tendencję tą zwiększa nawożenie azotem.

Należy uznać, że w glebie wapnowanej poszczególnych obiektów zmiany mierzone zawartością fosforu przyswajalnego w porównaniu do zawartości w glebie obiektów bez wapnowania są nieznaczne i nie wykraczają poza tendencje spowodowane nawożeniem NPK.

Tabela 2. Zawartość fosforu w runi I i II pokosu oraz ilość fosforu odprowadzana z plonem rocznym w dwóch okresach

Table 2. Phosphorus content in the sward of 1st and 2nd cut and the amount of phosphorus removed with the yearly yield in two periods

Obiekty nawozowe	Okres badań	% P				kg P . rok^-1
Fertilizing	Period	0Ca		+Ca
Objects		I pok. 1st cut	II pok. 2nd cut	I pok. 1st cut	II pok. 2nd cut	0Ca	+Ca
PK	1*	0,35b**	0,33b	0,34b	0,38b	15,27c	18,16c
	2	0,32b	0,35b	0,39bc	0,42b	19,79c	22,10c
PK+N1an	1	0,35b	0,34b	0,34b	0,36b	21,94d	22,66c
	2	0,33b	0,35b	0,38bc	0,37b	24,33e	30,14d
PK+N1u	1	0,35b	0,36b	0,34b	0,37b	22,83d	23,78c
	2	0,34b	0,33b	0,36bc	0,39b	25,75e	25,41d
PK+N2an	1	0,33b	0,33b	0,31b	0,35b	19,70c	22,48c
	2	0,38b	0,32b	0,33b	0,35b	26,00e	29,43d
PK+N2u	1	0,34b	0,35b	0,30b	0,36b	18,67c	20,45c
	2	0,30b	0,34b	0,32b	0,39b	24,58e	28,74d
N1an	1	0,16a	0,18a	0,16a	0,19a	7,25a	8,04a
	2	0,16a	0,14a	0,18a	0,16a	6,35a	7,04a
P	1	0,34b	0,37b	0,35b	0,36b	12,89b	13,77b
	2	0,35b	0,31b	0,39bc	0,39b	13,49b	12,49b
„0”	1	0,17a	0,18a	0,18a	0,18a	4,21a	4,88a
	2	0,17a	0,16a	0,18a	0,18a	5,44a	5,55a

* 1: 1995-1999; 2: 2000-2002; ** grupy jednorodne wg testu LSD Fishera

Z wcześniejszej pracy [Kopeć, Mazur 1996] przedstawiającej zmiany fosforu w runi z Czarnego Potoku wynika, że zawartość tego pierwiastka w runi ukształtowała się po 10 latach nawożenia fosforem na poziomie powyżej 0,3% P oraz systematycznie do 25 roku badań zmniejszał się współczynnik zmienności. Kolejne lata nawożenia fosforem nie różnicowały jego zawartości w runi (tab. 2). Wielkość ta wahała się w serii bez wapnowania w granicach 0,30-0,38% P a w serii wapnowanej 0,30-0,42% P. Generalnie, wapnowanie czy nawożenie mikroelementami (2000-2002) nie miało tak wielkiego wpływu na zawartość fosforu w runi, jak stosowanie lub nie nawożenia fosforem. Zawartość fosforu w obiekcie bez nawożenia oraz nawożonym jednostronnie azotem wynosiła 0,14-0,19% P i mieściła się w zakresie zawartości notowanych do 25 roku [Kopeć, Mazur 1996].

Wykorzystanie fosforu brutto liczone stosunkiem pobrania do dawki wprowadzonej tego składnika w latach 2000-2002 było znaczące (do 76%) i od kilku do kilkunastu procent większe niż w okresie poprzedzającym 1995-1999. Efektu tego należy poszukiwać w zasobności gleby w fosfor i również w dolistnym nawożeniu mikroelementami, które nieznacznie stymulowało plony. Tak wysokie wykorzystanie fosforu jest jednak głównie efektem systematycznego dodatniego bilansu i wzbogacania gleby formami łatwo rozpuszczalnymi.

Grzywnowicz [1993] donosił jednak, że nie pobrany przez rośliny fosfor nawozowy, średnio w około 75% przechodził w związki nierozpuszczalne według metody Egnera-Riehma. W wyniku wapnowania ilość fosforanów glinu zmniejsza się na korzyść fosforanów wapnia i fosforu organicznego. Według tego autora, w kwaśnej glebie górskiej fosfor przyswajalny może stanowić poniżej 1% jego ogólnej zawartości. Paul i Clark [2000] stwierdzili, że w większości gleb wielkość ta waha się w granicach 5-95%; najczęściej 30-50%. Mineralizacja fosforu organicznego jest istotnym czynnikiem w przepływie tego składnika w układzie gleba - roślina, gdyż w cytoplazmie roślin stężenie fosforu jest kilkadziesiąt razy większe niż w roztworze glebowym. Krótkotrwała biologiczna immobilizacja fosforu chroni niektóre formy fosforu przed długotrwałą retrogradacją.

Rycina 2 przedstawia zależność zawartości fosforu w runi od zawartości form przyswajalnych fosforu w warstwie 0-10 i 10-20 cm. Z wyliczonego równania wynika, że znacząco większy wpływ na zawartość fosforu w runi ma zawartość tego pierwiastka w warstwie 0-10 cm. Zakładając zerową zawartość fosforu w warstwie 10-20 cm to osiągnięcie w runi zawartości 0,3% P wymaga zasobności gleby na poziomie co najmniej 11,3 mg . 100 g^-1 w warstwie 0-10 cm. Odpowiada to dolnej granicy średniej klasy zasobności gleby mineralnej w fosfor. Przy zawartości fosforu przyswajalnego w warstwie 10-20 cm równej 5 mg P₂O₅ . 100 g^-1 taką samą zawartość w runi stwierdzano, jeżeli w warstwie 0-10 cm było 9,4 mg P₂O₅ . 100 g^-1, co odpowiada górnej granicy klasy niskiej zasobności. Można zatem dokonać uogólnienia o charakterze utylitarnym, że osiągnięcie zadowalającej zawartości fosforu w runi z punktu widzenia wartości paszowej na poziomie co najmniej 0,3% wymaga zawartości przyswajalnych form w glebie poziomu darniowego równych co najmniej 10 mg P₂O₅ . 100 g^-1.

Zawartość przyswajalnych form fosforu w warstwie 0-10 cm powodowały przyrost plonów suchej masy runi (ryc. 3), przy czym powyżej 15 mg P₂O₅ . 100 g^-1 tendencja jest osłabiona jednak pozwala na otrzymanie plonów powyżej 6 t sm . ha^-1. Zawartość tych form w niższej warstwie nie miała jakiegokolwiek wpływu na plony.

Decyzję o ograniczeniu dawki fosforu należy podjąć z perspektywy czasu, uwzględniając wielkość plonów i zawartość fosforu w roślinach. Należy przyjąć za różnymi autorami doświadczeń wieloletnich [Czuba, Murzyński 1993, Gorlach, Curyło 1993, Jeżikowa, Lihan 1997, Kopeć 2000, Michale, Matusowa 2002], że w optymalnych warunkach zasobności gleby w fosfor, stosunek NPK w nawożeniu użytków zielonych powinien wynosić 1:0,13-0,2:0,4-1,0.

Ryc. 2. Zależność pomiędzy zawartością fosforu w runi (%) a zawartością fosforu przyswajalnego w glebie z dwóch warstw

Fig. 2. Dependence between the phosphorus content in the sward (%) and the content of available phosphorus in soil in two layers

Szacowana na podstawie doświadczenia lizymetrycznego ilość fosforu (tab. 3), jaka ulega wymyciu poza warstwę 40 cm gleby, jest niewielka. Wynosi ona od 0,17 do 0,88 kg P. ha^-1. Stanowi to maksymalnie 2,2% zastosowanej dawki. Wymyciu sprzyja jednostronne nawożenie fosforem oraz nawożenie azotem w dawce 180 kg N+PK. W obiektach nawożonych taką dawką azotu doszło do spłycenia warstwy korzeniowej, zmniejszenia zawartości próchnicy i tym samym zmniejszenia zdolności immobilizacji biologicznej fosforu.

Tabela. 3. Szacowana ilość (kg . ha^-1) fosforu ulegająca wymyciu w głąb profilu glebowego (średnio rocznie z lat 1998-2000)

Table 3. Estimated phosphorus amount (kg . ha^-1) leached into the soil profile (annual mean from the period 1998-2000)

Obiekty nawozowe	kg P . ha^-1
Fertilizing objects	0Ca	+Ca
PK	0,32b*	0,37c
PK+N1an	0,28ab	0,30b
PK+N2an	0,46c	0,46c
PK+N1u	0,23a	0,23a
PK+N2u	0,41c	0,52d
N1an	0,22a	0,17a
P	0,61d	0,88d
„0”	0,34b	0,29b

* grupy jednorodne wg testu LSD Fishera

Ryc. 3. Zależność plonu suchej masy od zawartości fosforu przyswajalnego w glebie z dwóch warstw

Fig. 3. Dependence between the dry mass yield and the content of available phosphorus in soil in two layers

Wnioski

1. Zawartość przyswajalnych form fosforu z warstwy 0-10 cm gleby użytku zielonego pozostaje w dodatniej zależności z plonem runi i zawartością w nim fosforu.

2. Z upływem czasu mimo nadwyżki bilansowej fosforu nawozowego oraz niewielkich ilości wymywanego fosforu zawartość jego formy przyswajalnej w glebie warstwy 10-20 cm zmniejsza się.

3. Podstawowym kryterium nawożenia użytków zielonych fosforem powinna być jego zawartość w materiale roślinnym.

4. Osiągnięcie optymalnej zawartości fosforu z punktu widzenia wartości paszowej wymaga doprowadzenia gleby do średniej klasy zasobności w fosfor.

Czuba R. 1998. Ocena poziomu zawartości fosforu w krajowych ziemiopłodach w kryteriach konsumpcyjnych i paszowych. Prace Nauk. AE we Wrocławiu, 792, 195-202.

Czuba R. 2001. Fosfor we współczesnych krajowych systemach nawożenia. Prace Nauk. AE we Wrocławiu, 888, 144-150.

Czuba R., Murzyński J. 1993. Wielkość i jakość plonów siana oraz zmiany zasobności gleby w warunkach stosowania dużych dawek NPK w okresie 20 lat. Cz. II., Rocz. Nauk Rol., A, 110, 1-2, 61-68.

Gorlach E., Curyło T. 1993. Effects of NPK fertilizers In long-term experiments on meadow production and nitrogen, phosphorus and potassium balance. W: Proc. Inter. Syp. „Long-term stanic fertilizer experiments”, W-wa - Kraków, 15-18 czerwiec, 1993, I, 245-251.

Grzywnowicz I. 1993. Zmiany zawartości różnych form fosforu w górskiej glebie łąkowej pod wpływem długotrwałego nawożenia i wapnowania. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 227, Sesja Nauk. 37, I, 75-83.

Jeżikowa O., Lihan E. 1997. Dlhodobe gnojenie aluwialnej luky pri dvoch promeroch N:P:K. Pol'nohospodarstvo, 43, 4-5, 303-317.

Kopeć M. 2000. Dynamika plonowania i jakości runi łąki górskiej w okresie trzydziestu lat trwania doświadczenia nawozowego. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, rozp., 267.

Kopeć M., Mazur K. 1996. Fosfor w sianie łąki górskiej w warunkach długotrwałego statycznego doświadczenia nawozowego. Acta Agr. et Silv., ser. A, XXXIV, 67-77.

Michalec M., Matusova K. 2002. Long-term fertilizer application to sami-natural grassland. Zbornik Internat. Konf. “Ekologia travneho porastu VI”, VUTPHP, Banska Bystrica 10-11.12.2002, 1, 164-169.

Paul E. A., Clark F. E. 2000. Mikrobiologia i biochemia gleb. Wyd. UMCS, Lublin,

dr hab. Michał Kopeć

Katedra Chemii Rolnej AR w Krakowie

al. Mickiewicza 21, 30-120 Kraków

[e-mail]

---