Agnieszka Rutkowska

Adequate fertilization with nitrogen (N) and potassium (K) is essential to sustain crop productivity and minimize nitrogen losses to the environment. However, the increasing imbalance in fertilizer use in Poland, with low potassium inputs, may impair long-term soil fertility and nitrogen use efficiency. The aim of this study was to evaluate the effects of long-term potassium omission on maize productivity and nitrogen use efficiency under varying nitrogen fertilization rates. A 16-year field experiment (2003–2018) was conducted in two different regions of Poland (Grabów and Baborówko), on soils with medium to low available potassium content. Maize response to potassium fertilization cessation was evaluated at increasing nitrogen rates (50–250 kg N ha⁻¹). Grain yield, nitrogen uptake (Yn), nitrogen surplus (Ns), and nitrogen use efficiency (NUE) were assessed according to the EU Nitrogen Expert Panel (EUNEP) approach. Potassium omission had little effect on maize yield and NUE indices. At nitrogen rates commonly applied in agricultural practice in Poland (~100 kg N ha⁻¹), NUE strongly exceeded 100%. The other NUE indices—nitrogen surplus and nitrogen uptake remained optimal (80 kg N ha⁻¹, respectively), regardless of potassium treatment. These results indicate a low risk of nitrogen losses under moderate nitrogen inputs, even without potassium fertilization. However, given the declining NUE trend on soils with low potassium content, a reduction in nitrogen use efficiency can be expected, particularly under high nitrogen application rates and continued unbalanced potassium fertilization.

Przedstawiono wyniki badań wazonowych nad akumulacją oraz wykorzystaniem azotu (15N) przez mieszanki jęczmienia z grochem zależnie od procentowego udziału obu komponentów wmieszance wkontekście ograniczenia zużycia nawozów azotowych oraz ryzyka rozpraszania tego składnika wśrodowisku. Wdoświadczeniu stosowano wzrastające dawki azotu w formie 15NH4 15NO3 : 0,4, 0,8, 1,2, 1,6 g N/wazon dostosowane do udziału grochu (33, 57, 75 i 89%) w mieszance. Współczynnik wykorzystania azotu (15Nut) przez jęczmień w fazie kłoszenia był porównywalny między poszczególnymi mieszankami i osiągał średnio 47%. Wartość 15Nut wyznaczona dla grochu wzrastała wraz ze zwiększaniem udziału tej rośliny w mieszance iwyniosła odpowiednio 4,3, 15, 23 i 44%. Wfazie pełnej dojrzałości jęczmień wykorzystał azot pochodzący w nawozów średnio w 54%, a groch w 8–46%, zależnie od ilości roślin w mieszance.

Wydawnictwo SIGMA-NOT wydaje czasopisma fachowe informujące swoich czytelników o najnowszych osiągnięciach naukowych i nowoczesnych rozwiązaniach technicznych w Polsce i na świecie, popularyzuje problemy techniczne oraz poszerza wiedzę i kulturę techniczną.

Przedstawiono wyniki dwuletnich doświadczeń z zastosowaniem wytworzonych w ramach realizacji projektu BIO-FERTIL nawozów mineralnych: wieloskładnikowego nawozu Polifoska® Krzem oraz skoncentrowanego nawozu fosforowego Super Fos Dar 40® wzbogaconych mikrobiologicznie, w uprawie pszenicy ozimej. Uzyskane wyniki wskazują na korzystny wpływ dodatku mikrobiologicznego do nawozów konwencjonalnych na dynamikę akumulacji biomasy pszenicy oraz rozwój sytemu korzeniowego, szczególnie w warunkach zredukowanego nawożenia mineralnego. Wykazano, że na glebach o średniej zasobności w potas przyswajalny oraz średniej do wysokiej zasobności w fosfor przyswajalny zastosowanie nawozów wzbogaconych w wyselekcjonowane szczepy bakterii umożliwia ograniczenie zużycia nawozów mineralnych o 40%, nie powodując przy tym spadku plonów.

Two 16-year-old series of experiments with winter wheat grown in rotation after winter oilseed rape were used in the study. The experiments were located in the cold temperate dry and moist climate zones on light soils. Wheat was fertilized with nitrogen in the doses of 40, 80, 120, 160, and 200 kg N·ha⁻¹ per year. Through the several years of the experiment, critical N rates for maximum yield and gross margin from the linear-plus plateau regressions were 149 ± 23.9 and 112 ± 23.6 kg N·ha⁻¹, respectively. The estimated nitrogen indicators for these doses were as follows: nitrogen use efficiency (NUE) 93 and 108%, N surplus (Ns) 6.8 and −10.1 kg·N·ha⁻¹, yield-scaled Ns, N₂O, and NH₃ 3.5 and −0.2; 0.35 and 0.30; 0.31 and 0.25 kg N·Mg⁻¹, respectively. Experiments have shown that two strategies for reducing nitrogen losses on light soils under wheat cultivation are possible: by limiting the N dose to the critical values due to the yield requirements, or due to the gross margin. The analysis of the 11-year data for 2300 farm fields with winter wheat grown on light soils showed that only 10% of them were implementing the first strategy, and as much as 90% chose the second strategy.

Two factorial field experiments were carried out between 2003 and 2018 in the Experimental Stations in Eastern and Western Poland using four crop rotations with winter oilseed rape, winter wheat, maize and spring barley. The initial value of phosphorus (P) in Grabów soil was 69.8 mg P·kg⁻¹ soil and in Baborówko soil it was 111.3 mg P·kg⁻¹ soil (Egner-Riehm Double-Lactate DL). P fertilizer was added annually at 39 kg P·ha⁻¹ under winter oilseed rape, 35 kg P·ha⁻¹ under maize and 31 kg P·ha⁻¹ under wheat and barley using superphosphate and nitrogen (N), which was added at five levels (30–250 kg N·ha⁻¹) per year as ammonium nitrate in addition to controls with no added fertilizer. Through the several years of the experiment, P fertilizer had no effect on crop N use efficiency (NUE) nor crop productivity. There was significant soil P mining particularly in the high-N fertilizer trials causing a reduction in the content of available soil P by up to 35%. This work recommends that, based on soil P analysis, P fertilizer should not be added to high-P soils. This practice may continue uninterrupted for several years (16 in this case) until the excess soil P has been reduced. This mechanism of removal of “legacy” P from soil has major implications in reducing runoff P into the Baltic Sea drainage area and other water bodies.

Wyniki uzyskano na podstawie badań środowiskowych przeprowadzonych w roku 2012 i 2016. Na badanym obszarze wyznaczono 318 punktów pobierania próbek glebowych, z czego 249 wyznaczono na gruntach ornych, 69 na użytkach zielonych (45 na glebach bardzo lekkich, 103 na lekkich, 101 na średnich i 69 na ciężkich). W pobranych próbkach glebowych oznaczono skład granulometryczny metodą laserową, pH w 1 mol KCl dm–3, fosfor i potas przyswajalny metodą Egnera-Riehma (DL), magnez przyswajalny po ekstrakcji z gleby 0,0125 mol CaCl2 dm–3. Uzyskane wyniki badań oceniono na podstawie liczb granicznych obowiązujących w Polsce. Stwierdzono, że w pięciu powiatach (biłgorajski, parczewski, rycki, świdnicki, tomaszowski) nastąpił wzrost udziału procentowego gleb kwaśnych i bardzo kwaśnych w roku 2016 w porównaniu z rokiem 2012. W pozostałych powiatach udział ten zmniejszył się lub pozostał niezmieniony. Pomimo odnotowanej poprawy odczynu gleby pomiędzy rokiem 2012 a 2016 udział gleb wymagających koniecznego lub potrzebnego wapnowania zmniejszył się o ponad 4 p.p., z 36% w roku 2012 do 31,9% w roku 2016. Jednocześnie udział gleb o ograniczonych potrzebach wapnowania lub braku jego konieczności był podobny w obu latach badań (50%). Zasobność gleby w przyswajalne formy badanych makroelementów (P, K, Mg) zmniejszyła się w roku 2016 w porównaniu z rokiem 2012. Wzrost udziału gleb o bardzo niskiej i niskiej zasobności w roku 2016 był różny w zależności od pierwiastka i wynosił: 1 p.p. dla fosforu (wzrost z 27% w roku 2012 do 28% w roku 2016), 4,3 p.p. dla potasu (46,1% – 2012, 50,4% – 2016), 6,4 p.p. dla magnezu (54,9% – 2012, 61,3% – 2016). Wzrost udziału gleb o niskiej i bardzo niskiej zasobności w makroelementy (P, K, Mg) w roku 2016, w porównaniu z rokiem 2012, świadczy o konieczności wprowadzenia zrównoważonego nawożenia tymi składnikami, uwzględniającego zasobność gleby oraz potrzeby pokarmowe uprawianych roślin.

Statistical data on the prodn. and consumption of N fertilizers were presented. The results of 11-years field expts. on N use efficiency (NUE) by spring barley, estimated according to the EU methodol., taking into account the relationship between NUE and water use efficiency were presented. The analysis of variance and regression showed that the yield of spring barley in the multi-year period was not limited by water availability.

Wydawnictwo SIGMA-NOT wydaje czasopisma fachowe informuj

Nitrogen fertilization of agricultural crops increases nitrous oxide (N2O) emissions from soils. The data used in this study were obtained from a long-term field experiment for corn, winter wheat and rapeseed cultivated on loam and sandy loam soils, and fertilized with the recommended nitrogen doses (kg N ha1) of 150, 120 and 150, respectively. The purpose of the study was to determine the relationship between yield-scaled N2O emissions (Eys) and nitrogen yield (Yn), as well as nitrogen use efficiency (NUE) and nitrogen surplus (Ns). It was found that the provisionally determined desired yield values (Yn>80 kg N ha-1), NUE (50-90%) and N surplus (Ns<80 kg N ha-1) can be considered as nitrogen utilization efficiency characteristics, reducing yield-scaled N2O emissions. Our study showed that these emissions for desired parameters Yn, NUE and Ns were ≤25.6, 28.3-18.6 and ≤30.9 g N2O_N kg Yn-1, respectively. Estimated Eys were 1.5-2.6 time higher than the minimum emission and 2.2-3.6 times lower than the maximum emission recorded in the analyzed data series. In conclusion, the reduction of nitrogen surplus in our field experiment, significant for environmental protection, did not result in loss of crop yields; on the contrary, it led to their growth. Institute of Soil Science and Plant Cultivation, Czartoryskich 8, 24-100 Puławy, Poland