A nitrogén-műtrágyázás utóhatásának vizsgálata dunántúli barna erdőtalajokon

A G R O K É M I A É S T A L A J T A N 54 (2005) 1–2

59–76

A nitrogén-műtrágyázás utóhatásának vizsgálata dunántúli barna erdőtalajokon 1

CSATHÓ PÉTER, 2NÉMETH ISTVÁN, 1BIRCSÁK ÉVA, 3FÖLDINÉ NÉMETH ZSUZSANNA, 1RADIMSZKY LÁSZLÓ és 1NÉMETH TAMÁS 1

2

MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Budapest, Veszprémi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kara, Keszthely és 3 Országos Élelmiszer- és Táplálkozástudományi Intézet, Budapest

Termesztett növényeink hazai viszonyok között a N-trágyázást általában nagyobb terméstöbbletekkel hálálják meg, mint a P- vagy K-trágyázást. Az első évben az oldható formában (nitrát, ammónium) adott műtrágya-N 40–60%-át is felveheti a növény. Ugyanakkor az első év után a talajban maradt rész könnyen átalakul, illetve veszteségként távozik a gyökérzónából (JOHNSTON & JENKINSON, 1989; DEBRECZENI, 1995). Ez az oka annak, hogy bár nagy N-hatásokra számíthatunk az első évben, a nitrogén utóhatása sokkal kisebb, mint a foszforé vagy akár a káliumé (BUZÁS, 1978, 1987; KÁDÁR et al., 1984; KÁDÁR & CSATHÓ, 1985; CSATHÓ, 2002b, CSATHÓ & KÁDÁR, 2003). A N-hatások mértéke a talaj szervesanyag-tartalmától (amely a nitrifikáció révén szolgáltat nitrogént), a termesztett növénytől, az évjárattól, az előveteménytől stb. függ (ÁRENDÁS et al., 1998; ÁRENDÁS & CSATHÓ, 1994, 2002; BALLÁNÉ & SARKADI, 1977; CSATHÓ, 2003a,b,c; HUNTER & YUNGEN, 1955; NÉMETH & BUZÁS, 1991a,b; TIMMONS & CRUSE, 1991). A növény által az első évben fel nem vett nitrogén biológiai és abiotikus immobilizáció, vagy különféle N-veszteségek forrása lehet (MARTENS, 2000). A N-immobilizáció jelentős mértékben elterjedt folyamat a mérsékelt égövi talajokban. Ezeken a talajokon a műtrágyával kijuttatott nitrogén mintegy 1/3-a immobilizálódik a tenyészidő során és kerül szerves formába (KELLEY & STEVENSON, 1995). Az abiotikus ammónium-megkötődés mértéke a talaj pHjának, agyagtartalmának, agyagásvány-összetételének és szervesanyag-tartalmának függvénye (STEVENSON, 1994). A szakirodalom a N-veszteségek számos formáját említi. A N-lemosódás mértéke különösen jelentős lehet a durva textúrájú, pozitív vízmérlegű homoktalajokon (NÉMETH & KÁDÁR, 1999; NÉMETH et al., 1987–1988). A lemosódást segíti elő az is, ha a talajon hosszabb időszakon keresztül nincs növényborítás Postai cím: CSATHÓ PÉTER, MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, 1022 Budapest, Herman Ottó út 15. E-mail: [email protected]

CSATHÓ et al.

60

(NÉMETH & BUZÁS, 1991a,b; NÉMETH, 1996, 2000; TIMMONS & CRUSE, 1991). Annak ellenére, hogy a nedves éghajlat alatt az oldható nitrogén könnyen kimosódhat, kutatások kimutatták, hogy a teljes gyökérzónában a növények részére felvehető nitrogén mennyiségét sokszor alábecsüljük (VAN DER PAAUW, 1963). Az ásványi N-oxidok (NO2– és NO3–) biológiai denitrifikciója hatására történő N-veszteség szintén jelentős lehet, különösen reduktív körülmények között. Az NH3-volatilizáció bizonyos talajokon szintén számottevő lehet, különösen, ha az NH4+-tartalmú műtrágyát a talajfelszínre juttatjuk. Liziméteres N-mérleg kísérletek eredményei alapján a N-veszteségek az adott nitrogén mintegy 15– 20%-át teszik ki, de egyes esetekben az 50%-ot is elérhetik (MARTENS, 2000). Egy 4 éves N15 izotópos kísérlet eredményei szerint az évi 144 kg/ha kijuttatott N-műtrágya 37–55%-a, 13–23%-a, ill. 16–24%-a volt a szemtermésben, szalmában, ill. talajban kimutatható, és a hiány (veszteség) 8–27% volt (JOHNSTON & JENKINSON, 1989). Az irodalomban jelentős első évi N-utóhatásokra is találunk utalást (HUNTER & YUNGEN, 1955; BUZÁS, 1978; BEAUCHAMP, 1987; HERGERT, 1987; TIMMONS & CRUSE, 1991). A második évi utóhatás már sokkal kisebb, esetenként ki sem mutatható (BEAUCHAMP, 1987; BUZÁS, 1987). Anyag és módszer Láng Géza egységes N-trágyázási tartamkísérleteket állított be 1965 őszén két talajon véletlen blokk elrendezéssel, 6 kezeléssel, 6 ismétléssel. A bruttó parcellaméret 96,0 m² volt. A kezelések abszolút kontroll (∅) és azonos (140– 140 kg P2O5, ill. K2O/ha/év) PK-trágyázás mellett 0, 87, 171, 261 és 348 kg/ ha/év N-adagok voltak. A növényi sorrend őszi búza–őszi búza–kukorica– kukorica volt. A kísérleteket 1980-tól kezdve Németh István gondozta. Az első kísérletet Keszthelyen Ramann-féle homokos vályog fizikai féleségű barna erdőtalajon állította be, amelynek főbb tulajdonságai: pH(KCl): 6,6; humusz (TYURIN, 1937 szerint): 1,70% [gyenge N-ellátottság (CSATHÓ, 2003a)]; összes-N: 0,13%; AL-P2O5 (EGNER et al., 1960 szerint): 13 mg/kg [igen gyenge P-ellátottság (CSATHÓ, 2002a)]; AL-K2O: 130 mg/kg [gyenge K-ellátottság (Csathó, 1997)] voltak. A második kísérlet Szentgyörgyvölgyön, agyagos vályog fizikai féleségű, pszeudoglejes erdőtalajon került beállításra. A talaj főbb tulajdonságai: pH(KCl): 5,6; humusz: 1,60% [igen gyenge N-ellátottság (CSATHÓ, 2003a)]; összes-N: 0,12%; AL-P2O5: 13 mg/kg [igen gyenge P-ellátottság (CSATHÓ, 2002a)]; AL-K2O: 50 mg/kg [igen gyenge K-ellátottság (Csathó, 1997)] voltak. A kísérletek első 29 éve változatlan kezelésekkel folyt. 1994 őszén a korábbi N-műtrágya-kezelések megszüntetésre kerültek a N-utóhatások meghatározása céljából. A „régi” N utóhatásának a „friss” N hatásával való összehasonlítása

A N-műtrágyázás utóhatásának vizsgálata dunántúli barna erdőtalajokon

61

céljából 3 éven keresztül (1995–1997) a régi N-szinteken parcellafelezéssel 0, 100, 150 és 200 kg/ha/év friss N-adagokat juttattunk ki, felhasználva a régi Nkísérlet 6 ismétlését is. Az új N0-szint tette lehetővé a N-utóhatások regisztrálását. A kísérlet átalakítása után a bruttó parcellaméret 48,0 m²-re, a kezelések száma 6×4 = 24-re, az ismétlések száma 3-ra módosult. Egységesen minden parcella (az abszolút kontroll kivételével) 140–140 kg P2O5 és K2O/ha/év alaptrágyázásban részesült a PK-hiányok megszüntetése céljából. Jelen közleményünkben az abszolút kontrollparcellák eredményét nem, hanem csak az egységesen PK-alaptrágyát kapott 0–348 kg N/ha kezelésekét ismertetjük. A talaj- és növényvizsgálatokat az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet laboratóriumában végeztük el. Keszthelyen az 50 éves átlagos csapadékmennyiség 700 mm, az évi középhőmérséklet 10,8 ºC volt. Szentgyörgyvölgyön 30 éves átlagadatokról tudunk beszámolni: 817 mm évi csapadék és 9,7 ºC évi középhőmérséklet. 1995-től 1997-ig a kísérletek 2–2 ismétlésében a bokrosodás vége–szárba indulás eleje (Feekes 7–8) fejlettségű őszi búza hajtás-, illetve csővel szemközti kukoricalevél-mintákat vettünk. A növények N-koncentrációját nedves roncsolás után (THAMM, 1973) végpont titrálásos módszerrel határoztuk meg (FÜLEKY, 1970). Az őszi búza és kukorica szemterméseket is mértük. A nitrogén utóhatását a 0–1 m rétegben a talaj NO3–-tartalmára kora tavasszal határoztuk meg. 1998 nyarán a 0–3 m talajréteg NO3–-tartalmát is meghatároztuk. A tartamkísérletek 1965 és 1988 közötti időszakának eredményeit LÁNG és NÉMETH (1973, 1977), NÉMETH (1983, 1984), valamint NÉMETH és munkatársai (1989) közlik. Az 1995 és 1997 közötti havonkénti csapadékadatokat az 1 táblázatban tanulmányozhatjuk. Mint már korábban említettük, Szentgyörgyvölgyön a csapadékmennyiség (814 mm) mintegy 17%-kal meghaladta a Keszthelyen mérteket (700 mm). 1995 és 1996 átlagos, avagy az átlagosnál kissé nedvesebb évek voltak, míg 1997 igen száraznak bizonyult. Ennek ellenére, a kukoricára kritikus időszakban (júl. 15–aug. 15.) a virágzás stádiumában, a csapadékellátás megfelelő volt. 1998-ban ismét nedves évjáratot jegyezhetünk fel. 1995 és 1997 átlagában 19%-kal több csapadék volt Szentgyörgyvölgyön, mint Keszthelyen. A kritikus időszakban ugyanezen 3 év átlagában virágzáskor, ugyanakkor kétszer annyi eső esett Szentgyörgyvölgyön, mint Keszthelyen (1. táblázat). Kísérleti eredmények és értékelésük A N-trágyázás utóhatása a talaj NO3–-tartalmára, a fiatalkori növény tömegére és N%-ára, valamint a szemtermés mennyiségére Keszthelyen sem a 0–1, sem a 0–3 m-es talajrétegben nem tudtunk kimutatni nitrátfelhalmozódást a 30 évi N-trágyázás eredményeképpen. Ez alól 1996 tavasza volt csak a kivétel, amikor 5–15% NO3–-N-felhalmozódást tapasztaltunk a

CSATHÓ et al.

62

1. táblázat Havi csapadékadatok Keszthely és Szentgyörgyvölgy kísérleti telepeken (mm) 1995–1997 (1)

(3)

(2)

Téli félév X–III.

IV.

1994/95 1995/96 1996/97 a) 3 évi átlag

327 210 187 241

64 84 11 53

69 79 75 74

1994/95 1995/96 1996/97 a) 3 évi átlag

348 228 232 269

38 122 21 60

86 120 76 94

Év

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

(4)

Nyári Teljes félév év IV– X–IX. IX.

90 38 94 74

Keszthely 28 57 111 65

(5)

VII. 15– VIII. 15.*

96 83 27 69

71 172 22 88

418 513 340 423

745 723 527 664 (700)a

19 55 53 42

Szentgyörgyvölgy 89 55 110 84 108 58 115 160 62 96 108 77

119 117 35 90

497 609 469 525

845 837 701 794 (817)a

65 71 110 82

* a kukoricára kritikus időszak (virágzás); a: 30 évi átlagok

0–1 m talajrétegben, kg/ha-ban kifejezve (2. táblázat, 1A. ábra). Közleményünkben valamennyi összehasonlítás alapja a PKN0- (N-kontroll-) kezelés, a N0 tehát mindig a PKN0- (N-kontroll-) kezelést jelenti. A fiatalkori növény hajtás-, ill. levéltömegekben sem észleltünk N-utóhatást, és a N-koncentrációkban is csak minimális (0,1–0,2%) növekedés volt tapasztalható (2. táblázat). Az őszi búza szemtermésekben ugyanakkor az első évi utóhatásban 0,2–1,3 t/ha, a kukorica szemtermésekben a második évi utóhatásokban 0,4–1,3 t/ha, a harmadik évi utóhatásokban 0,8-2,0 t/ha többleteket mértünk a N0- (N-kontroll-) kezeléshez képest. A N-utóhatások tehát még a harmadik évben is szignifikánsak voltak. A 3 év átlagában a terméstöbbletek 15–57%-ra voltak tehetők (2. táblázat). Szentgyörgyvölgyön mindhárom évben volt mérhető nitrát-N a talaj 0–1 m rétegében a korábbi N-trágyázás utóhatásaképpen. Ez az utóhatás azonban az idő múlásával egyre kisebb lett (2. táblázat). A három év átlagában ez a növekedés 0–120%-ot jelentett. 1998 augusztusában – a 0–3 m-es réteget vizsgálva – 1,7 m mélységben találtuk a NO3--felhalmozódás csúcsát a 261 és különösen is a 348 kg/ha N-adagok utóhatásaként (1B. ábra). A korábbi N-trágyázás utóhatása nem volt megbízható a fiatalkori növény hajtás- és levéltömegekben, és a N-koncentrációban is csak nagyon csekély növekedés volt tapasztalható (0,05–0,1%) (2. táblázat).


63

CSATHÓ et al.

64 A 0

10

B 20

30

0

0

0

50

50

100

100

150

150

200

200

250 300

250 300

10

20

NO3--N, mg/kg

30

"Régi" N + "Friss" N 1965–94 1995–98 kg/ha/év 0

0

87

0

174

0

261

0

348

0

1. ábra A korábbi N-trágyázás utóhatása a 0–300 cm-es talajprofil nitrát-N-tartalmára (mg/kg) Keszthelyen (A) és Szentgyörgyvölgyön (B) 1998 augusztusában

A szemtermésekben viszont Szentgyörgyvölgyön is jelentős N-utóhatásokat mértünk: az első évben őszi búzában 0,2–2,8 t/ha-t, a második évben kukoricában 1,1–2,8 t/ha-t, és a harmadik évben szintén kukoricában 0,0–1,1 t/ha-t. Az utóhatások az idővel itt is csökkentek. A három év átlagában 20–105% terméstöbbleteket mértünk (3. táblázat). A két kísérleti hely összehasonlításakor feltételezhetjük, hogy Keszthelyen homokos vályog talajon a korábban adott, a növény által fel nem vett nitrogén kimosódhatott. Szentgyörgyvölgyön agyagos vályog talajon viszont a N-denitrifikáció lehetett a fő N-veszteség forrás. Ez utóbbi talajon az agyagban, Fe- és Al-szeszkvioxidokban gazdag pszeudoglejes formációk megakadályozhatták a talaj szabad víztartalmának mélyebb rétegekbe való lemosódását, időszakos víztelítettséget okozhattak, amely az adott nitrogén denitrifikációjához vezethetett. A N-adagok és az évek átlagában mintegy 30%-kal több nitrát-N volt a keszthelyi talaj 0–1 m-es profiljában. A korábbi N-szintek közötti különbségek viszont csak Szentgyörgyvölgyön voltak mérhetők. A fiatalkori növény hajtásés levéltömegek mind a két helyen hasonlóan alakultak, de az átlagos N-koncentrációk Szentgyörgyvölgyön 0,4%-kal nagyobbak voltak, mint Keszthelyen. A szemtermés mennyisége is hasonlóan alakult a két kísérleti helyen. Szentgyörgyvölgyön ugyanakkor sokkal nagyobb N-utóhatásokat mértünk, mint Keszthelyen (2. táblázat).


65

A „friss” N-trágyázás hatása a talaj NO3–-tartalmára, a fiatalkori növény tömegére és N%-ára, valamint a szemtermés mennyiségére Az eltérő „régi” N-szinteken adott 0, 100, 150 és 200 kg/ha „friss” N-adagok hatását a talaj nitrát-N-tartalmára, a fiatalkori növény tömegére és N%-ára, valamint a szemtermés mennyiségére szintén 3 éven keresztül vizsgáltuk. Keszthelyen a frissen adott nitrogén jelentős hatásokat eredményezett a fenti paraméterekre (3. táblázat). Mind a korábban 87 kg/ha/év (N87), mind a 348 kg/ha/év (N348) N-trágyázásban részesült „régi” N-szinteken a frissen adott nitrogén hatására a 0–1 m-es talajrétegben a nitrát-N mennyisége átlagosan 200 kg/ha-ra volt tehető. A „régi” N87-szinten a „friss” nitrogén hatására 20–240%, a „régi” N348-szinten 120–200% növekedést mértünk a talaj nitrát-N-tartalmakban (3. táblázat). 1998 augusztusában, 4 évi „friss” N-trágyázás után a nitrátfelhalmozódás csúcsát a 2,5 m-es talajmélységben mértük ki (2A. és 3A. ábrák). A „régi” N348-szinten nagyobb átlagos fiatalkori növény hajtás- és levéltömeget mértünk, mint a „régi” N87-szinten. A „friss” nitrogén hatása ugyanakkor egyik „régi” N-szinten sem volt következetes (3. táblázat). Az átlagos növényi N-koncentráció 2,69% volt a „régi” N87-szinten, és 2,84% a „régi” N348-szinten. A frissen adott nitrogén hatására a „régi” N87- szinten 0,1-0,4%-kal, a „régi” N348-szinten 0,3%-kal növekedett a fiatalkori N% (3. táblázat). A „régi” N87-szinten a friss nitrogén hatásaként az első évben 1,9–2,4 t/ha őszi búza szemterméstöbbletek, a második, ill. harmadik évben 1,0–1,7, ill. 4,5– 6,6 t/ha kukorica terméstöbbletek jelentkeztek. A „régi” N348-szinten ezzel szemben az első évben 0,2–0,4 t/ha őszi búza, a második, ill. harmadik évben 1,1–1,5, ill. 3,7–6,3 t/ha kukorica szemterméstöbbleteket mértünk. A 3 év átlagában tehát 80–110% volt a „friss” nitrogén hatása a „régi” N87-szinten, és 40– 60% a „régi” N348-szinten. Ez azt is jelenti, hogy a korábbi nagyadagú Ntrágyázás utóhatása – extra N-szolgáltatásával – mérsékelte a „friss” Nhatásokat. Mindkét „régi” N-szinten a 150 kg/ha „friss” N-adag adta a legnagyobb szemtermés-mennyiségeket. A három év átlagában a „friss” 0 kg/ha Nszinten ugyanakkor 1,1 t/ha, a friss N-adagok átlagában 0,5 t/ha értékkel haladta meg a „régi” N87-szint termését a „régi” N348-szint szemtermés-mennyisége. Az évekkel erőteljesen mérséklődő N-utóhatások miatt természetesen nem a több évi átlagok, hanem az évenkénti eredmények ismertetésére van szükség. Az idő múlásával a két „régi” N-szinten a „régi” N hatása a „friss” N-hatásokra egyre kisebb volt (3. táblázat). A szentgyörgyvölgyi agyagos vályog fizikai féleségű talajon a 100–200 kg/ha „friss” N-adagok hatására 1997-ben és 1998-ban átlagosan 40, ill. 130%kal növekedett a 0–1 m-es talajprofil nitrát-N-tartalma (4. táblázat). Az 1998. évi mélyfúrások kimutatták, hogy a nitrát-N-felhalmozódás kissé tovább növekedett a „friss” nitrogén hatására, de a nitrát-felhalmozódás csúcsa a „régi” nit-

66

CSATHÓ et al.

A N-műtrágyázás utóhatásának vizsgálata dunántúli barna erdőtalajokon A 0

67

B

NO3-N, mg/kg 10 20

30

0

0

0

50

50

100

100

150

150

200

NO3-N, mg/kg 10 20

"Régi" N + "Friss" N 1965–94 1995–98 kg/ha/év

200

250

250

300

30

87

100

87

150

87

200

300

2. ábra A „friss” N-trágyázás hatása a 0–300 cm-es talajprofil nitrát-N-tartalmára Keszthelyen (A) és Szentgyörgyvölgyön (B) 1998 augusztusában a „régi” 87 kg/ha N-trágyázási szinten A

B

NO3-N, mg/kg

0

10

20

NO3-N, mg/kg

30

0

0

0

50

50

100

100

150

150

200

200

250

250

300

10

20

30

"Régi" N + "Friss" N 1965–94 1995-98 kg/ha/év 348

100

348

150

348

200

300

3. ábra A „friss” N-trágyázás hatása a 0–300 cm-es talajprofil nitrát-N-tartalmára Keszthelyen (A) és Szentgyörgyvölgyön (B) 1998 augusztusában a „régi” 348 kg/ha N-trágyázási szinten

68

CSATHÓ et al.

rogén utóhatásával azonos talajmélységben volt mérhető. A „friss” N-adagok nitrát-N profilját az ezen a talajon a nitrogén utóhatására kapott talaj-NO3- profillal összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy a „friss” N-adagok csak kevésbé módosították azt (2B. és 3B. ábrák). Eltérően mindkét helyen az utóhatásoktól, és Keszthelyen a „friss” nitrogén hatásától, Szentgyörgyvölgyön a „friss” N hatására 10–30%-kal nőtt a fiatalkori növény hajtás- és levéltömeg a „régi” N87-szinten, és 35–50%-kal a „régi” N348szinten (4. táblázat). A 100–200 kg/ha „friss” nitrogén hatására 0,2–0,6% N-koncentráció növekedést mértünk a „régi” N87-szinten, és 0,4–0,8% növekedést a „régi” N348szinten (4. táblázat). A „friss” N hatására a „régi” N87-szinten az első évben 2,0–3,0 t/ha őszi búza szemterméstöbbletek, a második és harmadik évben 2,5–4,9, ill. 2,8–5,1 t/ha kukorica szemtöbbletek jelentkeztek. A „régi” N348-szinten kapott „friss” Nhatások 0,0–0,5 t/ha őszi búza, 0,2–5,8 t/ha kukorica és 3,0–6,0 t/ha kukorica szemterméstöbbletek voltak az 1–3. években. A 3 év átlagában a gabonaegységben kifejezett szemterméstöbbletek 100–180%-ra voltak tehetők a „régi” N87-szinten, és 30–100%-ra a „régi” N348-szinten. Ez azt jelenti, hogy a korábbi nagyadagú N-trágyázás utóhatásának extra N-szolgáltatása itt is mérsékelte a „friss” N-hatásokat. Míg a „régi” N87-szinten a 200 kg/ha friss N-adag, addig a „régi” N348-szinten a 150 kg/ha friss N-adagok adták a legnagyobb szemtermésmennyiségeket, jelezve a 29 évi 348 kg/ha N-trágyázás utóhatásaként megnyilvánuló jobb N-ellátottságot a régi „nagy” N-szinten. A „régi” N348-szint jobb N-ellátottságára utal az a tény is, hogy a három év átlagában a friss 0 kg/ha Nszinten 1,07 t/ha (!), a friss N-adagok átlagában 1,4 t/ha értékkel (!) haladta meg a „régi” N87-szint termését a nagy „régi” N-szint szemtermés-mennyisége (4. táblázat). A két kísérleti hely összehasonlításakor megállapíthatjuk, hogy a „friss” nitrogén hatására a 0–1 m-es talajprofil nitrát-N-tartalma mindkét helyen 200 kg/ha körül alakult. Ez alól csak a szentgyörgyvölgyi „régi” N348-szintje volt kivétel. A fiatalkori növény hajtás- és levéltömegek a két helyen hasonlóan alakultak, de Szentgyörgyvölgyön 0,3–0,4%-kal kisebb volt a N%, mint Keszthelyen. A szemtermés-mennyiségek is hasonlóan alakultak a két kísérleti helyen. Szentgyörgyvölgyön ugyanakkor nagyobb „friss” N-hatásokat kaptunk, mint Keszthelyen. Ez részben azzal a ténnyel is magyarázható, hogy a keszthelyi talaj gyenge, míg a szentgyörgyvölgyi igen gyenge N-ellátottságú (2–4. táblázatok, 2. és 3. ábrák).


69

70

CSATHÓ et al.

A „régi” N- trágyázás utóhatásának és a „friss” N-trágyázás hatásának összehasonlítása Keszthelyen, homokos vályog fizikai féleségű Ramann-féle barna erdőtalajon a terméstöbbletekben kifejezett „friss” N-hatások sokkal nagyobbak voltak, mint a N-utóhatások (2. és 3. táblázatok). A „régi” N-szinteken a 29 évi 87, ill. 348 kg/ha N-trágyázás 1–3. évi utóhatását a 3 évi friss 100–200 kg/ha N-adagok 1–3. évi kumulált hatásával lehetséges az adott évben összehasonlítani. Mind a „régi” kis (N87), mind a „régi” nagy (N348) N-szinten, a „friss” 100– 200 kg/ha N-adagok hatására a 0–1 m-es talajprofil nitrát-N-tartalma 2,5szörösére emelkedett. A fiatalkori növény hajtás- és levéltömegek hasonlóan alakultak az utóhatás kísérletben és a „friss” nitrogén hatására a „régi” N87szinten. A „régi” N348-szinten a „friss” nitrogén hatására ennél nagyobb fiatalkori növénytömegeket kaptunk. A növényi N-koncentrációk 0,2–0,4% növekedést mutattak, jelezve a javuló N-kínálatot. A 3 év átlagában a „régi” N87szinten a „friss” nitrogén hatására kapott százalékos terméstöbbletek a „régi” N utóhatásaként kapott terméstöbbletek mintegy kétszeresét adták. A „régi” N348szinten viszont a „friss” N hatására kapott százalékos terméstöbbletek a „régi” N utóhatásához hasonló módon alakultak. Ha a t/ha-ban kifejezett terméstöbbleteket vesszük alapul, akkor viszont a „friss” nitrogén hatása mindkét „régi” Nszinten sokkal kifejezettebb a „régi” N utóhatásánál (2. és 3. táblázatok). Az agyagos vályog fizikai féleségű szentgyörgyvölgyi pszeudoglejes barna erdőtalajon a „friss” nitrogén hatása szintén jelentősen meghaladta a „régi” N utóhatásait (2. és 4. táblázatok). A „friss” nitrogén hatására a talaj 0–1 m-es rétege 3–5-ször annyi nitrát-N-t tartalmazott, mint a N-utóhatás kísérletben. A fiatalkori növény hajtás- és levéltömegek és N-koncentrációk a „friss” nitrogén hatására javuló N-kínálatot tükrözték: a tömeg 20–25%-kal, a növényi Ntartalom 0,3%-kal növekedett a N-utóhatás kezelésekhez képest. A 3 év átlagában a „régi” N87- és N348-szinteken a „friss” nitrogén hatása 1,8–3,2 t/ha szemtermés-mennyiséggel haladta meg a „régi” N utóhatását. A 3 év átlagában a „régi” N87-szinten a „friss” N hatására kapott százalékos terméstöbbletek a „régi” N utóhatásának mintegy kétszeresét adták. A „régi” N348-szinten viszont a „friss” N hatására kapott százalékos terméstöbbletek a „régi” N utóhatásához hasonló módon alakultak, a „régi” nitrogén N-szolgáltatása következtében. Ha a t/ha-ban kifejezett terméstöbbleteket vesszük alapul, akkor viszont a „friss” N hatása mindkét „régi” N-szinten sokkal kifejezettebb a „régi” N utóhatásánál (2. és 4. táblázatok). Bár a 29 évi korábbi N-trágyázás eredményeképpen a keszthelyi homokos vályog talajon a 0–1 m-es talajréteg nitrát-N-felhalmozása alig volt kimutatható, a szemtermés mennyiségében szignifikáns N-utóhatások jelentkeztek. A kijuttatott nitrogén azon része, amely nem mosódott ki, immobilizáció útján a talajmikroorganizmusok testébe épülhetett be, és a könnyen mobilizálható szerves-N


71

egy része a tenyészidő során a növények számára felvehetővé válhatott. A homokos vályog talajon a N-veszteség fő oka a N-kimosódás lehetett. Másfelől, a szentgyörgyvölgyi agyagos vályog talaj 0–1 m-es rétegében nitrát-felhalmozódás volt tapasztalható. Ezen a kedvezőtlen vízgazdálkodású pszeudoglejes barna erdőtalajon jelentős N-veszteségek következhettek be a denitrifikáció hatására. Bár a korábbi N-trágyázás hatására még a harmadik évben is kimutatható Nutóhatásokat kaptunk, a frissen adott nitrogén előnye egyre meggyőzőbbnek bizonyult a régi N-utóhatásokkal szemben. Összefoglalás Egységes N-trágyázási tartamkísérletek kerültek beállításra 1965 őszén Keszthelyen homokos vályog fizikai féleségű Ramann-féle barna erdőtalajon (humusz: 1,7%, gyenge N-ellátottság), illetve Szentgyörgyvölgyön agyagos vályog fizikai féleségű pszeudoglejes barna erdőtalajon (humusz: 1,6%, igen gyenge N-ellátottság), véletlen blokk elrendezéssel, 6 ismétléssel, 0, 87, 171, 261 és 348 kg/ha/év N-adagokkal, őszi búza–őszi búza–kukorica–kukorica vetésváltással. A kísérletek első 29 éve változatlan kezelésekkel folyt. 1994 őszén a korábbi N-műtrágya-kezelések megszüntetésre kerültek a N-utóhatások meghatározása céljából. A „régi” nitrogén terméstöbbletekben kifejezett utóhatásának a „friss” nitrogén hatásával való összehasonlítása céljából 3 éven keresztül (1995–1997) a „régi” N-szinteken parcellafelezéssel 0, 100, 150 és 200 kg/ha/év „friss” N-adagokat juttattunk ki, felhasználva a „régi” N-kísérlet 6 ismétlését is. Az új N0-szint tette lehetővé a N-utóhatások regisztrálását. Egységesen minden parcella (az abszolút kontroll kivételével) 140–140 kg P2O5 és K2O/ha/év alaptrágyázásban részesült a PK-hiányok megszüntetése céljából. Az átlagos évi csapadék mennyisége Keszthelyen 700 mm, Szentgyörgyvölgyön 817 mm. 1995 és 1997 között a korábbi N-trágyázás 3 évi utóhatását vizsgáltuk a fiatalkori növény hajtás- és levéltömegre és N%-ára, a szemtermés mennyiségére és a 0–1 m-es talajréteg kora tavaszi nitrát-N-tartalmára. 1998 nyarán a 0–3 mes talajprofil nitrát-N-tartalmát is meghatároztuk. A „friss” N-trágyázás 3 évi hatását a „régi” 87 kg/ha (N87) és a „régi” 348 kg/ha (N348) N-szinteken vizsgáltuk. Főbb eredményeinket az alábbiak szerint foglaljuk össze: Keszthelyen a korábbi N-trágyázás hatására a 0–1 m-es és a 0–3 m-es talajrétegben nem volt számottevő nitrát-N-felhalmozódás. A „friss” 100–200 kg/ha N-trágyázás hatására a nitrát-N-felhalmozódás csúcsa 2,5 m mélységben volt. Szentgyörgyvölgyön a „régi” N utóhatásaként a nitrát-N-felhalmozás csúcsa 1,5 m mélységben volt. A „friss” N hatására ugyanazon a mélységen kismértékben tovább nőtt a nitrát-N-felhalmozás. Egyik kísérleti helyen sem volt szignifikáns, terméstöbbletekben kifejezett N-utóhatás, illetve „friss” N-hatás a fiatalkori növény hajtás- és levéltömegben

CSATHÓ et al.

72

és N-koncentrációban. Ennek ellenére Keszthelyen a 29 évi N-trágyázás utóhatása az első évben 0,2–1,3 t/ha őszi búza, a második és harmadik évben 0,4–1,3, ill. 0,8–2,0 t/ha kukorica szemterméstöbbletben volt mérhető. A „friss” nitrogén hatása ennél jóval erőteljesebb volt: az első évben 0,2–2,4 t/ha őszi búza, a második és harmadik évben 1,0–1,7, ill. 4,4–6,6 t/ha kukorica szemterméstöbbleteket regisztráltunk. Szentgyörgyvölgyön is jelentős N-hatásokat és utóhatásokat mértünk. A 29 évi korábbi N-trágyázás utóhatásaként az első évben 0,2–2,8 t/ha őszi búza, a második és harmadik évben 1,1–2,8, ill. 0,0–1,1 t/ha kukorica szemterméstöbbletek jelentkeztek. A „friss” nitrogén hatása itt is meghaladta a „régi” nitrogén utóhatását: az első évben 0,0–3,0 t/ha őszi búza, a második és harmadik évben 0,2–5,8, ill. 3,0– 6,0 t/ha kukorica szemterméstöbbleteket mértünk. Míg a „régi” N87-szinten a 200 kg/ha friss N-adagok, addig a „régi” N348-szinten a 150 kg/ha friss Nadagok adták a legnagyobb szemtermés-mennyiségeket, jelezve a 29 évi 348 kg/ha N-trágyázás utóhatásaként megnyilvánuló jobb N-ellátottságot a régi nagy N-szinten. Annak ellenére, hogy még a harmadik évben is szignifikáns N-utóhatások jelentkeztek, a „friss” nitrogén előnye az idő előrehaladásával egyre meggyőzőbbé vált a „régi” nitrogén utóhatásával szemben. Ez a publikáció a T 30180, T 032768 és T 033012 számú OTKA pályázatok támogatásával készült. Kulcsszavak: szabadföldi tartamkísérletek, talaj nitrát-N, őszi búza, kukorica, „régi” és „friss” N-trágyázás Irodalom ÁRENDÁS T. & CSATHÓ P., 1994. Azonos NPK-hatóanyagú szerves- és műtrágyázás hatása a talajtulajdonságok függvényében. Agrokémia és Talajtan. 43. 399–407. ÁRENDÁS, T. & CSATHÓ, P., 2002. Comparison of the effect of equivalent nutrients given in the form of farmyard manure or fertilizers in Hungarian long-term field trials. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 33. 2861–2878. ÁRENDÁS T., SARKADI J. & MOLNÁR D., 1998. Műtrágyahatások kukorica–őszi búza dikultúrában erdőmaradványos csernozjom talajon. Növénytermelés. 47. 45–57. BALLA A.-NÉ & SARKADI J., 1977. Kukorica- és búzatermesztési kísérletek monokultúrában és vetésváltással. Növénytermelés. 26. 69–79. BEAUCHAMP, E. G., 1987. Corn response to residual N from urea and manures applied in previous years. Can. J. Soil Sci. 67. 931–942. BUZÁS I., 1978. Az öntözés és műtrágyázás hatása a cukorrépa minőségére. Kandidátusi disszertáció tézisei. Szarvas. BUZÁS I., 1987. Bevezetés a gyakorlati agrokémiába. Mezőgazd. Kiadó. Budapest.


73

CSATHÓ P., 1997. Összefüggés a talaj K-ellátottsága és a kukorica, őszi búza és lucerna K-hatások között a hazai szabadföldi kísérletekben, 1960–1990. Agrokémia és Talajtan. 46. 327–345. CSATHÓ P., 2002a. Az AL-P korrekciós modell értékelése a hazai szabadföldi őszi búza P-kísérletek adatbázisán, 1960–2000. Agrokémia és Talajtan. 51. 351–380. CSATHÓ, P., 2002b. The residual effect of K fertilization in a Hungarian corn monoculture long-term field trial, 1990–1999. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 33. 3105– 3119. CSATHÓ P., 2003a. Őszi búza N-hatásokat befolyásoló tényezők vizsgálata az 1960 és 2000 között publikált hazai szabadföldi kísérletek adatbázisán. Növénytermelés. 52. 41–59. CSATHÓ P., 2003b. Lucerna N-hatásokat befolyásoló tényezők vizsgálata az 1960 és 2000 között publikált hazai szabadföldi kísérletek adatbázisán. Növénytermelés. 52. 243–253. CSATHÓ P., 2003c. Kukorica N-hatásokat befolyásoló tényezők vizsgálata az 1960 és 2000 között publikált hazai szabadföldi kísérletek adatbázisán. Agrokémia és Talajtan. 52. 169–184. CSATHÓ, P. & KÁDÁR, I., 2003. The residual effect of P fertilization, measured in a long-term P-exhaustion field trial, set up on a calcarous chernozem soil. In: Proc. CIEC 14th Int. Symp. of Fertilizers. (Eds: SCHNUG, E. et al.) 398–405. Braunschweig–Debrecen–Budapest. DEBRECZENI B.-NÉ, 1995. A nitrogén-műtrágyázás hatása a talajlevegő nitrogéngázösszetételére. Agrokémia és Talajtan. 44. 299–306. EGNÉR, H., RIEHM, H. & DOMINGO, W. R., 1960. Untersuchungen über die chemische Bodenanalyse als Grundlage für die Beurteilung de Nährstoffzustandes der Böden. II. K. Lantbr. Högsk. Ann. 26. 199–215. FÜLEKY GY., 1970. A dead-stop végpontjelzéses nátrium-hipobromitos titrálás alkalmazása növényi anyagok és műtrágyák nitrogéntartalmának meghatározására. Agrokémia és Talajtan. 19. 339–346. HERGERT, G. W., 1987. Status of Residual Nitrate–Nitrogen Soil Tests in the United States of America. SSSA. Special Publications. No. 21. 73–88. SSSA. HUNTER, A. S. & YUNGEN, J. A., 1955. The influence of variations in fertility levels upon the yield and protein content of field crops in Eastern Oregon. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 19. 214–218. JOHNSTON, A. E. & JENKINSON, D. S., 1989. The nitrogen cycle in UK arable agriculture. In: Proc. No. 286. 1–24. The Fertilizer Society. Peterborough, UK. KÁDÁR I. & CSATHÓ P., 1985. A szuperfoszfát tartamhatásának vizsgálata őszi búza monokultúrában. II. Fajlagos hatékonyság, tápelemtartalom és -felvétel, a P-elöregedés vizsgálata, fenológiai megfigyelések. Agrokémia és Talajtan. 34. 97–129. KÁDÁR I., CSATHÓ P. & SARKADI J., 1984. A szuperfoszfát tartamhatásának vizsgálata őszi búza monokultúrában. Talajvizsgálati és szemterméseredmények. I. Agrokémia és Talajtan. 33. 375–390. KELLEY, K. R. & STEVENSON, F. J., 1995. Forms and nature of organic N in soil. Fertilizer Research. 42. 1–11. LÁNG G. & NÉMETH I., 1973. Az őszi búza műtrágyázása barna erdőtalajon. Növénytermelés. 22. 83–100.

74

CSATHÓ et al.

LÁNG G. & NÉMETH I., 1977. A kukorica műtrágyázása barna erdőtalajon. Növénytermelés. 26. 177–184. MARTENS, D. A., 2000. Nitrogen cycling under different soil management systems. Advances in Agronomy. 70. 143–192. NÉMETH I., 1983. A kukorica nitrogén műtrágyázás hatékonyságának vizsgálata pszeudoglejes barna erdőtalajon. Növénytermelés. 32. 559–564. NÉMETH I., 1984. A nitrogén hasznosulása és hatása a búza termésére pszeudoglejes barna erdőtalajon. Növénytermelés. 33. 75–81. NÉMETH I., TÓTH B. & NÉMETH ZS., 1989. Összefüggések a N-műtrágyázás, a termés és a talaj biológiai aktivitása között. Agrokémia és Talajtan. 38. 308–310. NÉMETH T., 1996. Talajaink szervesanyag-tartalma és nitrogénforgalma. MTA TAKI. Budapest. NÉMETH, T., 2000. Past, present and future status of N-fertilization policies in Hungary. In: Soil Quality, Sustainable Agriculture and Environmental Security in Central and Eastern Europe. (Eds.: WILSON, M. J. & MALISZEWSKA-KORDYBACH, B.) NATO Science Ser. Vol. 69. 243–252. Kluwer Academic Publ. Dordrecht. NÉMETH T. & BUZÁS I., 1991a. Nitrogéntrágyázási tartamkísérletek humuszos homokés mészlepedékes csernozjom talajon. Agrokémia és Talajtan. 40. 399–408. NÉMETH T. & BUZÁS I., 1991b. Kalibrációs N-trágyázási kísérlet őszi káposztarepce jelzőnövénnyel. Agrokémia és Talajtan. 40. 409–418. NÉMETH T. & KÁDÁR I., 1999. Nitrát bemosódásának vizsgálata és nitrogénmérlegek alakulása egy műtrágyázási tartamkísérletben. Növénytermelés. 48. 377–386. NÉMETH T., KOVÁCS G. & KÁDÁR I., 1987–1988. A nitrát, a szulfát és a vízoldható sók bemosódásának vizsgálata műtrágyázási tartamkísérletben. Agrokémia és Talajtan. 36–37. 110–126. STEVENSON, F. J., 1994. Organic Forms of Soil Nitrogen. in Humus Chemistry. John Wiley & Sons. New York. THAMM F.-NÉ, 1973. Néhány módosítás a növényi anyagok nedves roncsolásában. Agrokémia és Talajtan. 22. 345–350. TIMMONS, D. R. & CRUSE, R. M., 1991. Residual Nitrogen–15 recovery by corn as influenced by tillage and fertilization method. Agron. J. 83. 357–363. TYURIN, I. V., 1937. Organicseszkoe vescsesztvo pocsvü. Szelhozgiz. Moszkva. VAN DER PAAUW, F., 1963. Residual effect of nitrogen fertilizer on succeeding crops in a moderate marine climate. Plant and Soil. 19. 324–331. Érkezett: 2005. március 7.


75

Residual Effects of Nitrogen Fertilization on Brown Forest Soils in Western Hungary 1

P. CSATHÓ, 2 I. NÉMETH, 1É. BIRCSÁK, 3ZS. FÖLDI-NÉMETH, 1L. RADIMSZKY and 1T. NÉMETH

1

Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry of the Hungarian Academy of Sciences, Budapest, 2Georgikon Faculty of Agricultural Sciences, Veszprém University, Keszthely and 3National Catering and Dietetics Institute, Budapest

S um ma ry Uniform long-term N fertilization trials were set up in 1964/1965 on Ramann’s brown forest soil in Keszthely (sandy loam texture, 1.7% humus, poor N supplies) and on pseudogley brown forest soil in Szentgyörgyvölgy (clay loam texture, 1.6% humus, very poor N supplies) in a random block design with six replications, using annual N rates of 0, 87, 171, 261 and 348 kg/ha and the crop sequence winter wheat–winter wheat–maize–maize. The treatments remained unchanged for the first 29 years of the experiment. In autumn 1994 the N fertilizer treatments were discontinued in order to determine N residual effects. For three years (1995–1997) the plots were halved and “fresh” N rates of 0, 100, 150 and 200 kg/ha/year were added to half of each of the six replications in the “old” N experiment in order to compare the residual effect of “old” N and the effect of “fresh” N in terms of yield surpluses. The new N0 level allowed N residual effects to be recorded. All the plots with the exception of the absolute control were given 140 kg/ha/year each of P2O5 and K2O in order to prevent PK deficiencies. The mean annual rainfall sum was 700 mm in Keszthely and 817 mm in Szentgyörgyvölgy. Between 1995 and 1997 the residual effects of earlier N fertilization over a threeyear period were studied on the shoot and leaf mass and N% of young plants, on the grain yield, and on the nitrate-N content of the 0–1 m soil layer in early spring. In summer 1998 the nitrate-N content of the 0–3 m soil profile was also analysed. The 3-year effect of “fresh” N fertilizer was investigated at the “old” N levels of 87 kg/ha (N87) and 348 kg/ha (N348). The main results can be summarized as follows: In Keszthely there was no substantial nitrate-N accumulation in the 0–1 m or 0–3 m soil layers as the result of earlier N fertilization. Nitrate-N accumulation as the result of “fresh” N rates of 100–200 kg/ha peaked at a depth of 2.5 m. In Szentgyörgyvölgy there was a nitrate-N accumulation peak at 1.5 m as the residual effect of “old” N fertilization, and a slight increase in accumulation at the same depth as the result of “fresh” N. There was no significant residual effect of N in terms of yield surpluses, and no “fresh” N effect in the shoot and leaf mass of young plants or in their N concentrations at either location. Nevertheless, in Keszthely grain yield surpluses of 0.2–1.3 t/ha winter wheat were recorded as the residual effect of 29 years of N fertilization in the first year, and 0.4–1.3 t/ha and 0.8–2.0 t/ha maize in the second and third years. The effect of “fresh” nitrogen was much more pronounced: 0.2–2.4 t/ha grain yield surplus for winter wheat in the 1st year, and 1.0–1.7 and 4.4–6.6 t/ha for maize in the 2nd and 3rd years.

76

CSATHÓ et al.

Considerable N effects and residual effects were also observed in Szentgyörgyvölgy. As the result of 29 years of N fertilization, the grain yield surpluses amounted to 0.2– 2.8 t/ha winter wheat in the 1st year and 1.1–2.8 and 0.0–1.1 t/ha maize in the 2nd and 3rd years. Here again the effect of “fresh” nitrogen exceeded the residual effect of “old” N, giving yield surpluses of 0.0–3.0 t/ha winter wheat in the 1st year and 0.2–5.8 and 3.0– 6.0 t/ha maize in the 2nd and 3rd years. The highest grain yields were obtained with fresh N rates of 200 kg/ha at the “old” N87 level and with 150 kg/ha at the “old” N348 level, indicating that N fertilization with 348 kg/ha/year for 29 years resulted in better N supplies in the soil. Although significant N residual effects were still observed in the third year, the advantage of “fresh” nitrogen over the residual effects of “old” N became more and more convincing with time. Table 1. Monthly rainfall sums in Keszthely and Szentgyörgyvölgy (mm) 1995– 1997. (1) Year. a) 3-year mean. (2) Winter half-year, Oct.–Mar. (3) Summer half-year, Apr.–Sept. (4) Full year, Oct.–Sept. (5) Critical period for maize (flowering): Jul. 15.– Aug. 15. * 30-year means. Table 2. Residual effect of earlier (“old”) N fertilization on the soil nitrate-N content, on the air-dry mass and N concentrations of winter wheat shoots at tillering and of maize leaves at flowering, and on grain yields. (Ramann’s brown forest soil, Keszthely and pseudogley brown forest soil, Szentgyörgyvölgy, 1995–1997). (1) Sampling date, year and plant. (2) Earlier N fertilization, kg/ha/year (applied between 1965 and 1994). (3) LSD5%. (4) Mean. A. NO3-N, kg/ha in the 0–1 m soil profile. B. Air-dry mass of winter wheat shoots and maize leaves. C. N% of winter wheat shoots and maize leaves. D. Grain yield of winter wheat and maize, t/ha. Table 3. Effect of “fresh” N fertilization on the soil nitrate-N content, on the air-dry mass and N concentrations of winter wheat shoots at tillering and of maize leaves at flowering, and on grain yields. (“Old” N fertilization levels: 87 and 348 kg/ha; Ramann’s brown forest soil, Keszthely). (1), (3)–(4) and A–D: see Table 2. (2) Freshly applied N, kg/ha/year (applied between 1995 and 1998). Table 4. Effect of “fresh” N fertilization on the soil nitrate-N content, on the air-dry mass and N concentrations of winter wheat shoots at tillering and of maize leaves at flowering, and on grain yields. (“Old” N fertilization levels: 87 and 348 kg/ha; pseudogley brown forest soil, Szentgyörgyvölgy). (1), (3)–(4) and A–D: see Table 2. (2) Freshly applied N, kg/ha/year (applied between 1995 and 1997). Fig. 1. Residual effect of previous N fertilization on the nitrate-N content in the 0– 300 cm soil profile (mg/kg) in Keszthely (A) and Szentgyörgyvölgy (B) in August 1998. Fig. 2. Effect of “fresh” N fertilization on the nitrate-N content in the 0–300 cm soil profile in Keszthely (A) and Szentgyörgyvölgy (B) in August 1998 at the “old” 87 kg/ha N fertilizer level. Fig. 3. Effect of “fresh” N fertilization on the nitrate-N content in the 0–300 cm soil profile in Keszthely (A) and Szentgyörgyvölgy (B) in August 1998 at the “old” 348 kg/ha N fertilizer level.

A nitrogén-műtrágyázás utóhatásának vizsgálata dunántúli barna erdőtalajokon

Recommend Documents