Problem zachowawczoœci rolnictwa
advertisement
Tekst rozprawy opublikowany w Zeszytach Naukowych Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie, Rozprawy, Zeszyt 267, Kraków 2000. Michał Kopeć Dynamika plonowania i jakości runi łąki górskiej w okresie trzydziestu lat doświadczenia nawozowego Spis treści 1. Wstęp 2. Opis doświadczenia i metody badań 2.1. Lokalizacja doświadczenia i zabiegi pratotechniczne 2.2. Warunki klimatyczne 2.3. Metody badań 3. Wyniki i dyskusja 3.1. Dynamika plonowania runi łąkowej 3.1.1. Wpływ warunków klimatycznych na plon runi 3.1.2. Zmienność plonowania runi w okresie 30 lat 3.1.3. Wpływ wapnowania na plon runi 3.1.4. Reakcja runi na przerwy w nawożeniu 3.2. Dynamika zmian składu florystycznego runi łąkowej 3.3. Skład chemiczny runi łąkowej 3.3.1. Zawartość makroskładników 3.3.2. Masa pobranych makroskładników 3.3.3. Wzajemne relacje makroskładników 3.3.4. Zawartość wybranych metali śladowych (Cu, Zn, Mn i Cd) 3.4. Właściwości fizykochemiczne gleby 3.4.1. Zakwaszenie gleby 3.4.2. Zawartość kationów wymiennych w glebie 4. Podsumowanie wyników i wnioski Literatura Summary 1 1. Wstęp W dzisiejszych czasach coraz większego znaczenia nabiera kwestia zachowawczości rolnictwa. Wynika to z szeroko rozumianych zmian, jakie zaszły w ostatnich kilku dziesięcioleciach w rolnictwie i ekologii. Zachowawczość rolnictwa rozumiana jest jako jego zdolność „do zaspokajania potrzeb ludzi żyjących współcześnie bez narażania na ryzyko potrzeb następnych pokoleń” [Fotyma i Filipiak 1996]. O ile termin „rolnictwo zachowawcze” staje się dość powszechnie akceptowany, o tyle sama koncepcja ciągle pozostaje skomplikowaną i kontrowersyjną [Faber 1994]. Mówiąc o rolnictwie zachowawczym, bierze się pod uwagę takie jego aspekty, jak utrzymywanie zasobów naturalnych i ochrona środowiska w nieograniczonym czasie, traktowanie zdrowia i bezpieczeństwa ludzi jako wartości nadrzędnej, produkowanie potrzebnej ilości żywności w sposób opłacalny. W Unii Europejskiej wydano przepisy prawne dotyczące metod produkcji rolniczej zgodnej z zasadami ochrony środowiska i zachowania krajobrazu [Directive 2078/92/EEC 1992]. Zaleca się zredukowanie zużycia nawozów, wprowadzanie ekologicznych oraz utrzymywanie bardziej ekstensywnych metod produkcji, przekształcanie gruntów ornych w ekstensywne użytki zielone i stosowanie praktyk gospodarskich pozwalających na zachowanie zasobów naturalnych. W przygotowaniu jest projekt Międzynarodowej Konwencji o Ochronie Gleb [Dębicki i Gliński 1999]. W dokumencie tym podkreśla się potrzebę ochrony gleb i ich zrównoważonego użytkowania, tj. takiego wykorzystywania gleb, które zapewnia równowagę między procesami powstawania gleb a ich degradacją oraz gwarantuje zachowanie ich podstawowych funkcji. Zaleca się wdrażanie Kodeksu Dobrej Praktyki Rolniczej [Fotyma i in. 1996]. Istnieje pogląd [Faber 1994], że wobec złożonego charakteru rolnictwa powinno się badać wszystkie jego formy i aspekty od rolnictwa nieracjonalnie intensywnego po rolnictwo ekologiczne. Pomiar plonów roślin (ich trendów i zmienności), bilans biogenów, trwałość pokrywy glebowej, jakość gleby i wody są elementami pozwalającymi zrozumieć środowisko. Skrajnym poglądem powstałym w ostatnich latach jest diametralne przejście od intensyfikacji gospodarki na użytkach zielonych do jej ekstensyfikacji [Kostuch 1997]. Z punktu widzenia ekologizacji rolnictwa w łańcuchu pokarmowym niezmiernie ważne jest utrzymanie różnorodności biocenoz. Odpowiednie stosowanie zabiegów pratotechnicznych powinno umożliwić zachowanie potencjału plonotwórczego. Jednocześnie trzeba przestrzegać zasady, że zamiast dążyć do osiągania wysokich i uproszczonych florystycznie plonów należy 2 - nawet licząc się ze zmniejszeniem wydajności biomasy - wzbogacać skład botaniczny runi, gdyż to przyczynia się do poprawy jej wartości pokarmowej i odżywczej. W tym celu powinno się ekstensyfikować nawożenie użytków zielonych, wprowadzając jednocześnie zmiany częstotliwości koszenia i wypas runi [Karkoszka i Kostuch 1970, Gajda 1994, Krajčovič i Cunderlik 1997]. Nawożenie organiczne i wypas górskich użytków zielonych z powodu ich dużej odległości od gospodarstw, spadku terenu, rozłogu pól i innych przyczyn jest często niewykonalne, dlatego doświadczenia nad nawożeniem górskich użytków zielonych prowadzi się głównie w oparciu o nawozy mineralne. Pogląd całkowitego wstrzymania nawożenia lub znacznego jego ograniczenia jest jednak bardzo kontrowersyjny, gdyż skutki takiego działania są trudne do przewidzenia. Gorlach [1982] uważa, że w takiej sytuacji w krótkim czasie doszłoby do zmniejszenia zasobności gleby w składniki pokarmowe. Należy więc mówić nie o zaprzestaniu czy ograniczeniu stosowania nawozów, ale o konieczności doskonalenia technologii nawożenia, tak aby wzrastała się efektywność tego zabiegu, a zarazem były prawie zupełnie wykluczone jego ujemne następstwa, jak pogorszenie jakości plonów i skażenie środowiska. Poznanie procesów produkcji rolnej, szczególnie w makroskali, wymaga monitorowania w czasie i przestrzeni zmian zachodzących na różnych poziomach organizacji systemów rolniczych i ekologicznych. Ze względu na zmiany w czasie żyzności gleby oraz pozostające w ścisłej z nią zależności plonowanie i skład jakościowy uprawianych roślin, przydatnym narzędziem badawczym są wieloletnie statyczne doświadczenia polowe. Większość statycznych doświadczeń nawozowych dotyczy gruntów ornych i roślin uprawianych w zmianowaniu. Do najdłużej prowadzonych należą doświadczenia w Rothamsted - Wielka Brytania, od 1844, Askow – Dania, od 1894, Lauchstadt – Niemcy, od 1902, Moskwie - Rosja, od 1912, Skierniewicach – Polska, od 1923. Doświadczenia wieloletnie dają pełny obraz efektywności nawożenia w całej rotacji, gdyż uwzględniają nie tylko nawożenie pod konkretną roślinę, ale również składniki nie wykorzystane w poprzednich latach. Długoletnie stosowanie różnych systemów nawożenia lub różnych dawek składników pokarmowych może wpływać nie tylko na wielkość plonów uprawianych roślin i ich skład chemiczny, ale również na zmiany właściwości fizycznych i chemicznych środowiska glebowego. Trwałe zbiorowiska łąkowe są strukturami o wiele bardziej złożonymi niż jednogatunkowe uprawy polowe lub mieszanki traw w uprawach przemiennych. Zmiany zachodzące na łące trwałej, obejmujące długotrwałe dynamiczne sukcesje, prowadzą w konsekwencji do przemian w środowisku biotycznym i abiotycznym, których właściwości określają tempo tych zmian i ich granice [Arnold i in. 1976, Mannetje i 3 Paoletti 1992, Czuba i Murzyński 1993ab, Okruszko i Gotkiewicz 1993, Poulton i Johnston 1993, Grace i Oades 1994, Long-term experiments... 1994, Krajčovič 1997, Piekut 1997]. Po sześciu latach doświadczeń w dwóch siedliskach łąkowych Gorlach i Curyło [1978] stwierdzili, że brak podstaw do wyjaśnienia zmniejszania się plonów czasem trwania doświadczenia. Krótkotrwałe doświadczenia na użytkach zielonych nie pozwalają określić odpowiedniego poziomu nawożenia lub odpowiedniego stosunku składników w dawce nawozowej, co prowadzi do zaburzenia ich równowagi w środowisku. Znaczenia nabierają szczególnie wieloletnie badania i obserwacje obiektów łąkowych na glebach kwaśnych [Gajda 1996]. Spośród bardzo wielu doświadczeń nawozowych założonych na użytkach zielonych [Doboszyński 1996] tylko nieliczne prowadzono w okresie 10-15 lat lub dłużej [La Lande Cremer 1976, Arnold i in. 1976, Thurston i in. 1976, McEwen i in. 1984, Czuba i Murzyński 1993a, Gorlach i Curyło 1993, Kopeć 1993, Malhi i in. 1992, Holubek i Jancovic 1993, Klęczek i in. 1993, Lihan i Jezikova 1993, Krajčovič i in. 1993, Poulton i Johnston 1993, Okruszko i Gotkiewicz 1993, Smith i in. 1996, Krajčovič 1997, Wasilewski 1999]. Charakterystyczny w początkowym okresie tych doświadczeń jest wzrost plonów i zmiana składu botanicznego runi łąkowej pod wpływem nawożenia. Duże zdolności produkcyjne roślinności łąkowej, buforujące zmiany wywołane nawożeniem, maleją wraz z czasem jego stosowania. Zmiany składu botanicznego, obieg składników pokarmowych, zmiany właściwości fizykochemicznych gleby, zmiany zawartości próchnicy, ograniczenie uprawek pielęgnacyjnych tylko do koszenia roślin mogą być czynnikami stopniowej degradacji gleby i zmniejszania potencjału plonotwórczego użytku zielonego. Uważa się, że reakcja łąki na zabiegi pratotechniczne jest skumulowanym efektem tych czynników [Arnold i in. 1976, Tilman i in. 1994, Piekut 1997]. Zmiany właściwości gleb mają większy wpływ na efektywność nawożenia mineralnego użytków zielonych, niż gruntów ornych, ponieważ skutki - pozytywne lub negatywne są bardziej trwałe. Doboszyński [1996] w syntezie prac dotyczących nawożenia użytków zielonych w latach 1945-1990 stwierdza, że należy poszukiwać rozwiązań (mając na uwadze trwałość użytku zielonego), które pozwolą stwierdzić jak małe dawki nawozów (przy harmonijnym ich wspomaganiu innymi zabiegami) są niezbędne do uzyskania odpowiednich wyników produkcyjnych. Potwierdzają to inni badacze [Zimková 1995, Krajčovič 1997]. W świetle tych problemów znaczenia nabiera ustalenie takiego systemu gospodarowania, który realizowałby założenia rolnictwa zachowawczego. Towarzyszyć temu musi świadomość, że osiągnięcie całkowitej równowagi jest niemożliwe, wobec tego celem 4 się staje już samo dochodzenie do niej [Duer 1994, Piekut 1997]. Zróżnicowanie i bogactwo florystyczne trwałych użytków zielonych jest z wielu względów ich najważniejszą wartością, która w pełni zasługuje na zachowanie, chociaż niekiedy koliduje z aspektami gospodarczymi. Wydaje się, że intensyfikacja rolnictwa ma uzasadnienie wówczas, gdy pamięta się o zrównoważeniu wszystkich elementów wpływających na produkcję rolną [Krajčovič 1997, Piekut 1997]. System rolniczego gospodarowania powinien charakteryzować się zachowawczością, a podstawową jego ideą powinna być zasada pozostawienia warsztatu w nie gorszym stanie, niż ten, w jakim się go zastało [Duer 1994]. Doświadczenie w Czarnym Potoku, którego dotyczy niniejsza praca, jest jednym z niewielu kontynuowanych wieloletnich doświadczeń na użytkach zielonych. W 1995 roku włączono je do Międzynarodowego Programu „Global Change and Terrestrial Ecosystems” (Smith i in. 1996). Poznanie zmian zachodzących w środowisku łąki górskiej, ze względu na duży areał tych użytków zielonych w Polsce, ma znaczenie praktyczne, gdyż przy długoletnim użytkowaniu opartym wyłącznie na nawożeniu mineralnym istnieje możliwość ich utrzymania zapewniająca wydajność i jakość plonów (Czuba i Murzyński 1993b). Jednocześnie przy takim użytkowaniu łąki te stanowią element ochrony środowiska. Celem pracy jest przedstawienie zmian dotyczących reakcji runi łąkowej w 30-letnim okresie zróżnicowanego nawożenia mineralnego, a w szczególności: – wyznaczenie potencjału plonowania użytku zielonego systematycznie nawożonego oraz wapnowanego z uwzględnieniem wierności i równomierności plonowania w wieloleciu, – określenie zmian zawartości składników pokarmowych w runi łąkowej nawożonej w długim okresie czasu, – określenie dynamiki efektywności nawożenia przy różnych dawkach stosowanego azotu, – określenie dynamiki zmian cech jakościowych runi w zależności od dostarczanych z nawożeniem składników pokarmowych oraz wskazanie możliwości i uzasadnienie potrzeby zachowawczości w systemie rolniczego gospodarowania na górskich użytkach łąkowych. Stosowanie w warunkach górskich nawożenia mineralnego w dawce 90 kg azotu na hektar na tle nawożenia fosforem i potasem oraz systematyczne wapnowanie użytku łąkowego pozwala w długim okresie czasu na: – podtrzymanie lub zwiększenie produkcji, – zmniejszenie ryzyka produkcji, 5 – zapobieganie (agrotechnicznie) degradacji środowiska i zasobów naturalnych. Spełnienie pozostałych wymogów zachowawczości systemu (ekonomicznych podstaw zapewnienia trwania produkcji przy społecznej akceptacji jej efektów) w niesprzyjających górskich uwarunkowaniach biologicznych wymaga działań socjoekonomicznych. O potrzebie i zasadności takich działań dla tych obszarów pisał wiele lat temu Caputa [1975], a we współczesnych pracach między innymi Zimková [1995]. 6 2. Opis doświadczenia i metody badań 2.1. Lokalizacja doświadczenia i zabiegi pratotechniczne Miejsce, w którym prowadzono doświadczenie znajduje się w Czarnym Potoku koło Krynicy (20o8" E; 49o4" N), znajduje się na wysokości około 720 m n.p.m., u podnóża Jaworzyny Krynickiej w południowo-wschodnim masywie Beskidu Sądeckiego, na stoku o nachyleniu 7o 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. Na podstawie trzech odkrywek profilowych zaliczono glebę z obszaru doświadczenia do gleb brunatnych kwaśnych, wytworzonych z piaskowca magurskiego o składzie granulometrycznym gliny lekkiej (frakcja 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). Właściwości gleby przed założeniem doświadczenia zestawiono w tabeli 1. Doświadczenie założono metodą losowanych bloków w pięciu powtórzeniach. Powierzchnia poletek do nawożenia wynosiła 42 m2 (6 m x 7 m). Doświadczenie obejmuje 8 obiektów nawozowych (tab. 2), 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). W pierwszym roku doświadczenia zastosowano 70 kg K2O · ha-1, ale ze względu na to, że taka dawka nie zapewniała odpowiedniego poziomu potasu w runi od drugiego roku stosowano 150 kg K2O · ha-1 (sól potasową). W latach 1968-1980 nawozy fosforowe (w dawce 90 kg P2O5 · ha-1) i potasowe wysiewano jesienią. Od roku 1981 nawozy te wysiewano na wiosnę, przy czym potas (1/2 dawki) uzupełniany był latem po I pokosie. Do nawożenia potasem używano soli potasowych dostępnych na rynku. W latach 1968-1972 stosowano nawóz o zawartości 40% K2O, w latach 1973 i 1976 o zawartości 60% K2O, od 1977 do 1992 roku o zawartości 57% K2O, a od 1995 roku o zawartości 50% K2O. Nawozy te miały różną zawartość sodu. Dla nawozów o zawartości 40, 50, 57 i 60% K2O wynosiła ona odpowiednio 10,44, 2,03, 1,50 i 0,96% Na [Curyło 1991b]. W latach 1968-1973 stosowano supertomasynę, a od roku 1976 superfosfat potrójny. W całym okresie doświadczenia nawozy azotowe wysiewano w dwóch terminach na wiosnę w fazie ruszenia 7 wegetacji - 2/3 dawki rocznej, i w kilka dni po zbiorze I pokosu - 1/3 dawki. W 1994 roku zastosowano jednorazowo, jako nawożenie regeneracyjne, 10 kg Cu i 8 kg Mg · ha-1. W latach 1974 i 1975 badano następcze działanie nawozów, ograniczając zabiegi na polu doświadczalnym do koszenia i zebrania plonów siana. W 1975 roku z powodu bardzo małego odrostu zrezygnowano ze zbioru II pokosu. Od jesieni 1985 roku doświadczenie, przy takim samym poziomie nawożenia, prowadzone jest w dwóch seriach: bez wapnowania i wapnowanej. W tym roku połowa każdego poletka (21 m2) została zwapnowana wapnem posodowym zawierającym 80,16% CaCO3, według wartości odpowiadającej połowie kwasowości hydrolitycznej w glebie każdego obiektu nawozowego. W latach 1993-1994 wprowadzono druga przerwę w nawożeniu mineralnym i zmieniono system użytkowania. Po określeniu wielkości plonów (1 m2) I i II pokosu na pole doświadczalne przez 4 dni dwa razy dziennie po godzinie wyprowadzano około 150 owiec. W 1995 powtórzono zabieg wapnowania. Zastosowano nawóz węglanowy w dawce równoważnej całej wartości kwasowości hydrolitycznej w glebie każdego obiektu nawozowego. Na rycinie 1 przedstawiono najważniejsze modyfikacje doświadczenia w czasie jego trwania. 2.2. Warunki klimatyczne Okres wegetacyjny na obszarze prowadzenia doświadczenia trwa od kwietnia do września (150-190 dni). Misztal [1996] w syntezie agroklimatycznej nieodległego regionu Jaworek (Pieniny) podał okres wegetacji obejmujący 202 dni, a okres aktywnego rozwoju roślin na 142 dni. W latach 1968-1997 średnia roczna suma opadów (ryc. 2) (stacja meteorologiczna Krynica) dla obszaru, na którym zlokalizowano doświadczenie, wynosiła 820,1 mm, a średnia suma opadów z okresu sześciu miesięcy (IV-IX), który można przyjąć za okres wegetacji była równa 538 mm. Wielkość opadów w ciągu roku oraz w miesiącach IVIX dla regionu nie podległa dużym wahaniom (odpowiednio współczynnik zmienności (%V) wynosił = 17,7 i 20,8). Ilość opadów w okresie od kwietnia do września stanowiła około 2/3 rocznej sumy opadów (średnia dla lat 1968-1997 wynosiła 66,9% przy bardzo niskim współczynniku zmienności równym 10,8%). W poszczególnych miesiącach tego okresu zmienność opadów była znacznie większa (41,4-59,5%), zwłaszcza w odniesieniu do miesięcy letnich (50,0-59,5%). 8 Za równie ważny czynnik limitujący plonowanie górskich użytków zielonych uznaje się temperaturę powietrza [Kopeć 1993]. Chłód w miesiącach wiosennych i późno występujące przymrozki w zasadniczy sposób hamują przyrost zielonej masy. Średnia miesięczna temperatura kwietnia na obszarze doświadczenia w 8 latach w okresie trzydziestolecia 1968-1997 była niższa od 5oC. Średnia roczna temperatura wynosiła 5,7oC, a średnia temperatura okresu wegetacji 11,7oC (ryc. 3). Zmienność średniej temperatury miesięcznej w omawianym okresie była niewielka; jedynie w przypadku kwietnia przekraczała 20%, a w przypadku maja i września wynosiła około 10%. 2.3. Metody badań Plony zielonej masy runi łąkowej określano dwukrotnie w ciągu roku. Na przełomie czerwca i lipca (15 VI - 10 VII) obywał się zbiór I pokosu, a II pokos odbywał się głównie we wrześniu (24 VIII - 5 X). Z każdego poletka pobierano i ważono próbkę, która po wysuszeniu służyła do oznaczenia suchej masy. W próbce, po mineralizacji na sucho, oznaczano zawartość fosforu metodą wanadowo-molibdenową (kolorymetrycznie), azotu metodą destylacyjną Kjeldahla oraz azotu białkowego metodą Barnsteina, zawartość potasu, sodu i wapnia metodą fotometrii płomieniowej oraz magnezu (magnez oznaczano początkowo kolorymetrycznie z użyciem żółcieni tytanowej) i metali ciężkich metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej. Z badanych metali ciężkich w pracy przedstawiono zawartości miedzi, cynku, manganu oraz kadmu, pierwiastków, które mają duże znaczenie w odniesieniu do fosforu i wapnia. Skład florystyczny runi oceniano przed I pokosu metodą szacunkową Klappa. Każdego roku jesienią po zbiorze drugiego pokosu pobierano do analiz próbki gleby z dwóch warstw: 0-10 i 10-20 cm. W glebie oznaczano pH w H2O i KCl, kwasowość hydrolityczną metodą Kappena, kwasowość wymienną i glin wymienny metodą Sokołowa, przyswajalne formy fosforu i potasu metodą Egnera w modyfikacji Riehma oraz wymienne formy wapnia, magnezu, potasu i sodu po ekstrakcji octanem amonu (pH = 7,0). W pracy przedstawiono średnie wartości dotyczące właściwości gleb z 3 ostatnich lat doświadczenia od 28. do 30. roku jego trwania. Zmiany metodyczne dokonywane w czasie 30 lat użytkowania łąki górskiej narzucają interpretację wyników odnoszących się do systemu gospodarowania na użytku zielonym ze szczególnym uwzględnieniem nawożenia mineralnego. Zmiana dawki potasu i terminu nawożenia, stosowanie wapnowania, przerwy w nawożeniu czy wprowadzanie owiec na pole 9 doświadczalne - to czynniki zaciemniające obraz oddziaływania zróżnicowanego nawożenia mineralnego na ruń łąkową. Zamieszczona w niniejszej pracy interpretacja wyników będzie się odnosić do statycznego pola doświadczalnego w Czarnym Potoku, na którym od roku 1968 prowadzi się wieloletnie badania nad zróżnicowanym nawożeniem NPK górskiej łąki na tle takich samych zabiegów pratotechnicznych. Opracowanie obejmuje okres 30 lat (19681997) systematycznych badań plonu runi i jej składu chemicznego prowadzonych w Katedrze Chemii Rolnej Akademii Rolniczej w Krakowie pod kierunkiem prof. dr hab. Kazimierza Mazura, autora doświadczenia [Mazur i Mazur 1972]. W pierwszych latach nadrzędnym celem doświadczenia było wyjaśnienie w warunkach górskich efektywności nawożenia azotem w różnych dawkach i formach na tle nawożenia PK. Zrezygnowano wówczas z obiektu nawożonego potasem, z powodu przewidywanej małej efektywności tego składnika, a rozbudowano doświadczenie o obiekty z jednostronnym nawożeniem fosforem i azotem, które w tym czasie powszechnie stosowano w warunkach górskich. Kontynuowanie doświadczenia miało na celu obserwowanie zmian zachodzących w czasie tak w runi, jak i w środowisku glebowym. Dla ułatwienia syntezy wyników wyznaczono dwa przedziały czasowe: pierwszy, obejmujący okres od założenia doświadczenia do roku 1985 (pierwszego wapnowania) i drugi, obejmujący lata 1986-1997. Autor niniejszej pracy bierze udział w badaniach prowadzonych w Czarnym Potoku od 1985 roku. Do opracowania wykorzystano bazę danych utworzoną w arkuszu kalkulacyjnym Excel 7.0 oraz program Statistica. Ze względu na potwierdzony fakt podobnej reakcji plonów runi, składu botanicznego i wartości pokarmowej runi na formy nawozów azotowych [Filipek 1979, Mazur i Mazur 1975, Mikołajczak i Nowak 1996], w pracy dokonano uogólnień interpretując także wyniki dla dawki azotu jako średnie z obiektów, w których stosowano taką samą dawkę w formie saletry amonowej lub mocznika na tle nawożenia fosforem i potasem. Zastosowane w pracy symbole mają następujące znaczenie: 0 Ca - seria bez wapnowania, + Ca - seria z wapnowaniem, 90 kg N + PK - dawka 90 kg N · ha-1 (średnia obu form azotu) na tle nawożenia fosforem i potasem, 180 kg N + PK - dawka 180 kg N · ha-1 (średnia obu form azotu) na tle nawożenia fosforem i potasem. 10 3. Wyniki i dyskusja 3.1. Dynamika plonowania runi łąkowej 3.1.1. Wpływ warunków klimatycznych na plon runi W rejonie Jaworzyny Krynickiej średnia roczna suma opadów z wielolecia nie była duża, co sugeruje, że był to jeden z czynników limitujący produktywność łąki górskiej [Piekut 1997, Wasilewski 1999]. Potrzeby wodne dobrze plonującej łąki, wyznaczone w warunkach doświadczeń górskich w Jaworkach, wynoszą od kwietnia do września 550 mm [Kopeć 1993]. Wynika stąd, że w Czarnym Potoku, gdzie zlokalizowano doświadczenie, średnie roczne opady w tym okresie (umownie przyjętym za okres wegetacji) nie pokrywają maksymalnego zapotrzebowania roślin na wodę. W ciągu 30 lat zanotowano 16 lat ze średnimi opadami w miesiącach IV-IX mniejszymi od 550 mm. W omawianym okresie badań skrajne warunki klimatyczne (ryc. 2 i 3) warunkowały plony suchej masy runi (ryc. 4). W roku 1972 (piąty rok doświadczenia) średnia temperatura w okresie IV-IX była wyższa od średniej z wielolecia (1968-1982) o 2,6oC i najwyższa w okresie 30 lat badań. Efekt skrócenia w tym roku stadium wegetacyjnego roślin I pokosu i mniejszego plonu na skutek wysokiej temperatury powietrza był widoczny tylko w obiektach bez nawożenia i z jednostronnym nawożeniem mineralnym. W górskich doświadczeniach Kasperczyka [1985] większe plony runi łąkowej również otrzymywano z reguły w latach charakteryzujących się wyższymi temperaturami powietrza w okresie wegetacji, przy czym różnice przy pełnym nawożeniu mineralnym (NPK) pomiędzy latami były mniej wyraźne. Podobne wyniki uzyskali inni badacze [Long-term experiments... 1994, Piekut 1997, Wasilewski 1999]. Wyraźnie mniejsze plonowanie runi w 1975 roku (ósmy rok doświadczenia) po I pokosie można tłumaczyć niewielkimi opadami w sierpniu i wrześniu co zbiegło się z wyższymi od średniej z wielolecia temperaturami w okresie VII-IX. Rozkład opadów nie sprzyjał również rozwojowi runi po I pokosie w 1996 roku. Duże opady wystąpiły w maju, ale następne dwa miesiące tego roku można uważać za suche w porównaniu ze średnią z okresu 30 lat. Równomierny rozkład opadów w czerwcu 1981 r. (czternasty rok doświadczenia), który charakteryzował się najniższymi opadami okresu VI-IX w 30-leciu, oraz najwyższe w 30-leciu opady w roku 1985 (osiemnasty rok doświadczenia) mogą tłumaczyć wyraźnie większe plony runi I pokosu. W roku 1989 (dwudziesty drugi rok doświadczenia) we wszystkich obiektach plony I pokosu były mniejsze od plonów II pokosu. 11 Uzasadnienia tego faktu można upatrywać w najniższych w okresie 30 lat opadach w czerwcu tego roku. Warunki klimatyczne na obszarze doświadczenia charakteryzowała mała zmienność w ciągu roku i w okresie wegetacji. Współczynnik zmienności średniej temperatury miesiąca kwietnia wskazuje jednak na możliwość opóźnienia początku wegetacji na wiosnę. Wielu autorów [Caputa 1975, Kasperczyk 1985, Kostuch i Kopeć 1991, Kopeć 1993] przypisuje warunkom klimatycznym wiosną panującym w górach duży wpływ na efektywność nawożenia azotowego. Znaczny udział plonu I pokosu w plonie rocznym wynika z największej wydajności fotosyntezy warunkowanej dość wysokimi temperaturami w ciągu dnia oraz niskimi temperaturami występującymi nocą. Słabsze w latach chłodniejszych plonowanie łąk nawożonych wyłącznie fosforem i potasem Kasperczyk [1985] łączy z wpływem niskich temperatur w okresie wiosny na rozwój roślin motylkowatych, które w tak nawożonej runi mają znaczny udział. Misztal i Kopeć [1996] określili wpływ sumy dobowych temperatur powietrza na efektywność wiosennego nawożenia azotem. Uwzględnienie sumy dobowych temperatur powietrza dla obszaru Małych Pienin w zależności od ekspozycji i stoczystości zboczy na poziomie od 100 do 200oC pozwoliło na określenie racjonalnej dawki azotu, zapewniającej uzyskanie zadowalających przyrostów plonów i dużą efektywność wykorzystania tego składnika. W doświadczeniu w Czarnym Potoku nie stwierdzono istotnych współzależności średniej miesięcznej temperatury ani sumy miesięcznej opadów a plonami poszczególnych pokosów dla okresu 30 lat, tak w regresji prostej, jak i wielokrotnej. Przebieg warunków pogodowych miał wpływ na plon w krótszym okresie czasu (1978-1992) [Kopeć i Mazur 1995]. Wynika stąd, że konsekwencją wpływu długotrwałego nawożenia mineralnego są takie zmiany składu botanicznego runi oraz właściwości fizykochemicznych gleby, które silniej oddziałują na plonowanie runi niż warunki klimatyczne. Niewątpliwie susza lub optymalny rozkład opadów i temperatury, koncentracja CO2 [Jones i Carter 1992] warunkują istotnie wielkość plonów, ale w wieloleciu takie skrajne sytuacje zdarzają się sporadycznie, a znaczenia nabiera fluktuacja plonowania wynikająca z „aktywności” runi. Trudności ze znalezieniem zależności między warunkami meteorologicznymi a plonem na podstawie wyników ze 150 letniego okresu badań potwierdzili Tilman i in. (1994), Okruszko i Gotkiewicz w 28 letnim doświadczeniu [1993] oraz Jeżikova i Lihan (1997) w 35 letnim doświadczeniu. Krajčovič [1989] tłumaczy to przystosowaniem się roślinności, działaniem mechanizmów homeostatycznych, wiekiem poszczególnych populacji roślin i fazowym oddziaływaniem na poszczególne ekotypy oraz gatunki dominujące. Bezpośredni wpływ 12 opadów na plon runi wydaje się mniej ważny niż efekty pośrednie wynikające z współzawodnictwa gatunków i fluktuacji potencjału produkcyjnego runi łąkowej. 3.1.2. Zmienność plonowania runi łąkowej w okresie 30 lat Nawożenie wywarło istotny wpływ na wielkość plonów (tab. 3 i 4), przy czym nie wykazano różnic między obiektami nawożonymi saletrą amonową i mocznikiem dla obu dawek azotu na tle PK. Największe roczne plony, w latach 1968-1985 przekraczające średnio 8 ton suchej masy na jeden hektar, osiągnięto przy nawożeniu dawką 180 kg N + PK. Przez kilka kolejnych lat zbierano plony większe od 10 t s.m. · ha-1 (ryc. 4). Współczynnik zmienności plonów w tym okresie dla tej dawki był znacznie większy niż dla dawki dwukrotnie mniejszej. Plon osiągany w obiekcie z dawką 90 kg N + PK kształtował się około 6 t s.m. · ha-1. Bardzo dużej zmienności w tym czasie, przy małej wartości, podlegał plon w obiekcie bez nawożenia. W obiekcie tym średnia z wielolecia wielkość plonu suchej masy (2,58 t s.m. · ha-1) była wyższa od podawanych w literaturze dla podobnych zbiorowisk [Karkoszka i Kostuch 1970, Mikołajczak 1996], co wynika z mobilizowania przyrostu biomasy przez systematyczne użytkowanie kośne. W przypadku nawożenia NPK średnie wartości plonu były mniejsze w latach 1986-1997 niż w okresie od 1968 do 1985 roku. W latach 1986-1997, w porównaniu do okresu wcześniejszego, plon runi w obiektach z nawożeniem fosforem i potasem oraz jednostronnym azotem lub fosforem (tab. 3) był większy, przy czym w przypadku obiektów z fosforem nieznacznie malał współczynnik zmienności. Średnie plony w analizowanych okresach dla I i II pokosu mają proporcjonalny układ wartości do plonów rocznych, ale współczynniki zmienności plonów II pokosu były w każdym przypadku znacznie wyższe. Uzasadnieniem tego faktu są skrajnie niskie plony w okresie zaniechania nawożenia. Ze względu na dużą zmienność plonów w poszczególnych latach trudny jest dobrać funkcję opisującą plonowanie runi łąkowej jako efekt nawożenia w długim okresie czasu. Najlepiej przebieg plonowania (ryc. 4) oddają przedstawione równania regresji w formie wielomianów IV stopnia, ponieważ funkcja ta pozwala w analizowanym okresie na wyodrębnienie kilku punktów ekstremalnych. W obliczeniach pominięto lata przerwy w nawożeniu i pierwszy rok po wznowieniu nawożenia. Największą dokładność dopasowanej funkcji za okres 30 lat osiągnięto w przypadku runi nawożonej NPK oraz bez nawożenia. Równania te opisują więcej niż 50% przypadków. Reakcja plonu na niezrównoważone nawożenie mineralne była trudna do przewidzenia. Dokładność doboru funkcji opisującej 13 plony zwiększa wyznaczenie ich w krótszych okresach czasu (ryc. 5). W okresie 16 lat między przerwami w nawożeniu (1977-1992) wyznaczone wielomiany IV stopnia opisujące plony (ryc. 5) opisywały 72% przypadków w obiekcie nawożonym 90 kg N + PK i 86% przypadków przy dwukrotnie większej dawce azotu. Z wyznaczonych funkcji wynika, że reakcja w plonie na większą dawkę azotu na tle PK była silniejsza. Ruń w obu obiektach NPK (zróżnicowanych dawką azotu) po osiągnięciu przez nią maksimum plonowania w latach 1980-1983 (12-15 lat od rozpoczęcia doświadczenia) systematycznie obniżała swój potencjał plonotwórczy, przy czym tempo degradacji runi nawożonej 180 kg N + PK było znacznie większe. W okresie 10 lat od maksymalnego plonowania nastąpiło zrównanie wielkości plonów w obiektach 90 kg N i 180 kg N na tle PK. Wytłumaczeniem gwałtownego zmniejszenia się plonowania przy dawce 180 kg N + PK może być stosunek biomasy części nadziemnej użytku zielonego do wielkości biomasy korzeni i rozłogów. Ilość wody i składników pokarmowych zgromadzonych w warstwie korzeniowej warunkuje przetrwanie roślin w niekorzystnych warunkach i sprzyja rozprzestrzenianiu się gatunków. Plon części nadziemnej na łąkach nie nawożonych jest mniejszy niż plon na łąkach intensywnie nawożonych, jednocześnie wraz ze zwiększaniem nawożenia następuje „spłycanie” systemu korzeniowego [Piekut 1997]. Może to tłumaczyć zmniejszanie się plonów przy dawce 180 kg N + PK, gdyż w przypadku monokultury Holcus mollis mogło dojść do bardzo silnego, jednostronnego wyczerpania składników pokarmowych z płytkiego poziomu gleby penetrowanego przez korzenie tego gatunku [Kasperczyk i Wiśniowska-Kielian 1995]. Gęstość gleby wraz z intensywnością nawożenia azotem zwiększa się [McEwen i in. 1984, Klobušický i in. 1999, Zaleski i Kopeć 1999], co przy niedostatku wody w grądowym zbiorowisku może dodatkowo utrudniać pobranie wapnia, a przy dodatnim bilansie wzmagać pobranie NPK i prowadzić do zaburzenia gospodarki pokarmowej [Piekut 1997]. Migracja składników nawozowych w głąb profilu glebowego w takich warunkach jest również ułatwiona. W warunkach „spłycenia” systemu korzeniowego, zmniejszenia się zawartości węgla organicznego [Niemyska-Łukaszuk i in. 1999] wzrasta wpływ toksycznych pierwiastków śladowych, w tym glinu, na plonowanie. Reakcja runi łąkowej na poziom nawożenia jest podobna w wielu doświadczeniach, jednak jej dynamika zależy w największym stopniu od żyzności stanowiska [Karkoszka i Kostuch 1970, Gorlach i Curyło 1990, Malhi i in. 1992, Kopeć 1993, Kochanowska i Nowak 1993, Velich i Mrkvicka 1993, Wasilewski 1995, Ježikowá i Lihán 1997]. Od troficzności stanowiska zależeć będą również dawki składników pokarmowych, w tym w szczególności azotu. Na przykład w 27 letnim doświadczeniu kośno-pastwiskowym w Grodźcu Śląskim na 14 glebie ciężkiej (przy fluktuacji plonów po 2 letnim ustabilizowaniu się runi) brak było obniżania się wielkości plonów nawet przy dawkach 300 i 500 kg N · ha-1 [Klęczek i in. 1993]. Z innych długotrwałych doświadczeń nawozowych na użytkach zielonych wynika, że dawka azotu na hektar nie może być wysoka. W doświadczeniu Czuby i Murzyńskiego [1993a,b,c], prowadzonym na Dolnym Śląsku na madzie z dużym udziałem (59%) piasku systematycznie stosowana dawka 120 kg N · ha-1 nie spowodowała w okresie 20 lat zmniejszenia plonów suchej masy, podczas gdy w tym okresie zmniejszały się plony w obiektach nawożonych większymi dawkami azotu. Na łące położonej na glebie torfowej [Kochanowska i Nowak 1993] dawka 120 kg N · ha-1 była również najbardziej efektywna, a niekorzystne zmiany w składzie botanicznym przebiegały przy tym nawożeniu najwolniej. W warunkach Gorców dawka azotu powyżej 150 kg N · ha-1 była nieuzasadniona ekonomicznie [Filipek 1979]. Firek [1991] prezentując wyniki badań z 13 lat na dwóch łąk typu kostrzewy czerwonej z mietlicą pospolitą oraz wiechliny łąkowej z kostrzewą łąkową stwierdził, że ze względu na plony suchej masy najbardziej optymalną dawką azotu było 200 kg N · ha-1. Na podstawie średnich plonów z kilkuletnich okresów można zauważyć jednak tendencję do zmniejszania się plonowania od 9-10 roku trwania doświadczenia, szczególnie przy większych dawkach azotu. Wydaje się, że najmniejsza fluktuacja plonowania wystąpiła na tle PK w obiekcie nawożonym 100 kg N · ha-1. Firek [1991] uważa, że w ciągu całego okresu trwania doświadczenia dynamika plonowania łąk była na ogół podobna, a występujące różnice wynikały przede wszystkim z układu warunków klimatycznych w poszczególnych latach. Aspektów dotyczącej wielkości dawki nawozu jest wiele, ale tylko racjonalne nawożenie azotem stwarza możliwość utrzymania przez wiele lat wysokiej produkcyjności łąk [Novoselova, Frame 1992, Łękawska 1993, Mikołajczak 1996]. Największe plony uzyskuje się zawsze stosując pełne nawożenie NPK, z tym że z upływem lat w tak nawożonych obiektach obserwuje się systematyczne zmniejszanie się plonowania [McEwen i in. 1984, Curyło 1991a, Kopeć 1993]. Reakcję runi na nawożenie prześledził Krajčovič [1989, 1997] na łące w Suchým Vrchu (680 m n.p.m.) w rejonie Bańskiej Bystrzycy (Słowacja). W doświadczeniu tym plony w obiektach nienawożonych były zmienne, ale wykazywały systematyczny wzrost w okresie 10 lat, co koresponduje z wynikami w Czarnym Potoku. Pod wpływem nawożenia Krajčovič [1989, 1997] nie stwierdzał w pierwszym roku znacznego wzrostu plonów. Efekt plonotwórczy występował w 2 roku, co autor tłumaczy wzrostem aktywności biologicznej gleby i szybszą mineralizacją masy organicznej w glebie. Charakterystyczne było zmniejszenie plonowania w trzecim i czwartym roku w wyniku wyczerpania się zasobów 15 mineralnych gleby. W kolejnych latach amplituda wielkości plonów była mniejsza, chociaż zaznaczył się efekt w 5-6 roku większego wpływu immobilizacji składników pokarmowych. Wielkość plonów ulega zmianom sezonowym, których amplituda wynosi 1-3 lata. Uzasadnieniem krótkookresowych zmian plonów może być okres wymiany korzeni roślin, który na łące trwałej odbywa się w 3-4 letnich okresach [Klobušický i in. 1999]. Wydaje się, że dynamika wymiany korzeni czy mineralizacji ma również wpływ na zmiany przyswajalności pierwiastków w okresach kilkuletnich. Plony na łące torfowej [Okruszko i Gotkiewicz 1993] wykazywały dużą zmienność i cykliczny charakter. Autorzy tego 28letniego doświadczenia uważają, że stabilizacja plonów zależy od rozwoju darni, na którą wpływ ma możliwość pobierania wody i składników pokarmowych. O wielkości plonów, a wydaje się, że również o ich zmianach w czasie decyduje nie tylko nawożenie, ale także naturalny potencjał produkcyjny siedlisk [Karkoszka i Kostuch 1970, Krajčovič 1989, Kopeć 1989, Okruszko i Gotkiewicz 1993, Velich i Mrkvicka 1993]. Generalnie siedliska ubogie będzie charakteryzowało, w wyniku wzrostu zasobności gleby wywołanego nawożeniem, poprawa składu botanicznego, systematyczny trwający około 10 lat wzrost potencjału plonotwórczego, a następnie przy braku uzupełniania wyczerpywanych składników jego obniżanie (Czarny Potok, [Gorlach i Curyło 1993, Smoroń i Kopeć 1996]). W przypadku żyznych siedlisk maksymalny potencjał plonotwórczy, przy wyłącznym nawożeniu NPK, kształtuje się w ciągu kilku lat, a następnie należy oczekiwać zmniejszania się plonów, którego tempo będzie zależało od intensywności nawożenia [Gorlach i Curyło 1993, Smoroń i Kopeć 1996, Krajčovič 1997, Wasilewski 1999]. Uzupełnieniem racjonalnego gospodarowania na użytkach zielonych w każdych warunkach obok ich pielęgnowania (podsiew, melioracje, zwalczanie chwastów) powinna być różnorodność profilaktycznego nawożenia uzupełniającego (nawozy mniej skoncentrowane, nawozy organiczne, mikroelementy). Dopiero kompleksowe traktowanie zabiegów na użytkach zielonych daje spodziewany efekt w plonie. W przypadku bardzo ubogich zbiorowisk, na przykład typu bliźniczki psiej trawki, niezbędne jest przygotowanie korzystnych dla rozwoju roślin warunków glebowych, przez wcześniejsze nawożenie mineralne, a następnie wykonanie ewentualnego podsiewu [Filipek 1979, Baryła i Sawicki 1996]. W 35-letnim doświadczeniu w Słowacji (Velká Lúka) plony na żyznej aluwialnej glebie nawożonej azotem na tle PK miały niższe współczynniki zmienności i były istotnie większe od plonów uzyskanych w obiektach bez nawożenia [Jeżikova i Lihan 1997]. Jednak przyczyn zmienności plonowania upatruje się w tym doświadczeniu głównie w składzie botanicznym runi i warunkach klimatycznych. Efekt plonotwórczy azotu zaciera się w latach sprzyjających rozwojowi roślin 16 motylkowatych. Brak zmniejszenia plonowania przy większych dawkach azotu należy tłumaczyć stosowanym w tym doświadczeniu podsiewem Dactylis glomerata L. Jankowska–Huflejt i Niczyporuk [1996] w trakcie dziesięciu lat badań na łące położonej na Nizinie Mazowieckiej stwierdzili wpływ rodzaju nawożenia, jego dawki oraz warunków klimatycznych na plonowanie. Zróżnicowanie plonów było związane z ilością opadów. Produktywność łąki w warunkach różnego uwilgotnienia siedliska (20-letni okres badań) w zależności od nawożenia azotem przedstawiła Łękawska [1993], dochodząc do wniosku, że potrzeby nawozowe łąk torfowych pod względem azotu w warunkach siedlisk mokrych i wilgotnych wynosiły 120-180 kg, w warunkach posusznych natomiast tylko do 60 kg N · ha-1. Potwierdził to Piekut [1997] w badaniach lizymetrycznych. Istnieje pogląd, że zmiana systemu użytkowania z kośnego na kośno-pastwiskowy jest zabiegiem ograniczającym degradację łąki. Prowadzone przez Wasilewskiego [1995] przez 28 lat badania na czarnej ziemi zdegradowanej wytworzonej z piasku gliniastego wykazały, że w miarę upływu lat występowało zmniejszanie się plonowania pastwiska niezależnie od poziomu nawożenia azotem. Z powodu pogarszania się efektywności nawożenia azotem i przyśpieszonego procesu degradacji runi oraz darni za najkorzystniejszą dawkę azotu na tle PK autor ten uznał 240 kg N · ha-1. Wyznaczona funkcja regresji liniowej dla tego obiektu wskazuje jednak na obniżanie się plonu suchej masy o 0,12 t · ha-1 rocznie. Czynnikiem limitującym produktywność użytków zielonych w górach jest, obok nawożenia i rodzaju zbiorowiska, wysokość nad poziomem morza i skrócenie okresu wegetacji [Caputa 1975, Kopeć 1993]. W warunkach Jaworek wraz ze wzrostem wysokości n.p.m. o każde 100 m następowało w doświadczeniu zmniejszenie plonów o około 10%. Pomimo różnic w terminach zbioru udział biomasy I pokosu w rocznej sumie plonów (tab. 5) zbieranych w ciągu roku był względnie stały i nie ulegał większym zmianom podczas trwania doświadczenia. Z reguły w I pokosie zbierano ponad 1,5-krotnie więcej masy roślinnej niż w II pokosie (tab. 3). W obiektach nawożonych 180 kg N + PK w porównaniu do obiektów nawożonych 90 kg N + PK miał miejsce nieznacznie mniejszy udział I pokosu w plonie rocznym. Najbardziej zbliżona wielkość plonów I i II pokosu była w obiektach z jednostronnym nawożeniem azotem lub fosforem (przy wyczerpaniu składników pokarmowych i uproszczonym składzie botanicznym). Wpływ nawożenia na rozkład plonów potwierdzają współczynniki korelacji prostej (r) dla zależności wielkości plonów II od wielkości plonów I pokosu. Współczynniki te (z okresu 30 lat, seria bez wapnowania) są istotne tylko dla obiektu z nawożeniem 90 kg N + PK (r = 0,41) i z nawożeniem 180 kg N + PK (r = 0,70). Oznacza to, że nawożenie NPK, w tym 17 szczególnie azotowe, wpływa na wyrównanie potencjału plonotwórczego runi między pokosami. W dużej mierze jest to wynikiem ukształtowanego składu botanicznego, ale również przyśpieszania rozwoju wegetacji dzięki nawożeniu, które w skrajnych warunkach klimatycznych stwarza lepiej rozwiniętym roślinom możliwość przetrwania niesprzyjającego rozwojowi okresu, np. suszy. Uwaga ta ma znaczenie praktyczne, gdyż wskazuje, że przez nawożenie ogranicza się niepewność gospodarowania na użytku zielonym o czym donosił między innymi Krajčovič [1997]. Wierność plonowania w okresie 30 lat wyrażono stosunkiem wielkości największego do najmniejszego plonu (tab. 6). Wartości tego stosunku zależały od stosowanego nawożenia i były mniejsze w I pokosie. Duża zmienność w pokosach była maskowana w plonie rocznym. Plon roczny otrzymany w dłuższym okresie jest bardziej stabilny niż plony z poszczególnych pokosów, na które mają wpływ skrajne warunki klimatyczne w krótkich okresach wzrostu biomasy. Najmniejszą wartość, czyli największą wierność plonowania w obu odrostach i w plonach rocznych, stwierdzono w obiekcie przy nawożeniu 90 kg N + PK. Sumaryczny najmniejszy i największy plon w tym obiekcie różnił się 2-krotnie w okresie 30 lat. Większa dawka azotu była związana z Większe zróżnicowanie między skrajnymi wielkościami plonów wiązało się z dawka azotu. W porównaniu z obiektem 90 kg N + PK wierność plonowania była większa o 42,7% przy dawce 180 kg N + PK dla I pokosu, dla II pokosu o 108,1% a dla sumy plonów o 46,6%. Względnie wysoką wierność plonowania w obiekcie z nawożeniem jednostronnym azotem należy tłumaczyć bardzo uproszczonym składem botanicznym runi w tym obiekcie (dominacja Nardus stricta). Wpływ wzrastających dawek azotu na pogorszenie wierności plonowania w wieloleciu stwierdził też Wasilewski [1999]. 3.1.3. Wpływ wapnowania na plon runi Oddziaływanie wapnowania na plon runi zależy od siedliska łąkowego i wielkości dawki NPK oddziałującej na zakwaszenie gleby [Nowak 1975, McEwen i in. 1984, Gorlach i Curyło 1990, Mikołajczak i Nowak 1991, Long-term experiments.. 1994, Mikołajczak 1996, Niczyporuk i Jankowska-Huflejt 1996, Sapek 1997]. W związku z dużą tolerancją roślinności łąkowej na odczyn gleby, można oczekiwać jej reakcji na wapnowanie dopiero na glebach bardzo kwaśnych [Thurston i in. 1976, Sapek 1993, Sapek 1997]. 18 Wapnowanie można uznać za jeden z zabiegów poprawiających właściwości gleb zdegradowanych intensywnym nawożeniem mineralnym [Smoroń i Kopeć 1996] oraz łagodzących ujemne skutki niezrównoważonego nawożenia mineralnego, szczególnie w przypadku przewagi azotu w dawce nawozowej. Przy stałym poziomie PK wzrost dawki azotu zwiększał plonotwórczy efekt wapnowania [Gorlach i Curyło 1990]. Plon, jako efekt ilościowy, nie powinien być jedynym miernikiem wapnowania. Równie ważny jest efekt jakościowy - poprawa składu mineralnego paszy oraz zachowanie równowagi jonów w glebie i roślinach [Nowak 1975, Sapek 1993, Sapek 1997]. Wyjaśnienia, jaki powinien być poziom wapnowania poszukuje się w optymalnym dla rozwoju runi łąkowej odczynie gleby, zawartości aktywnego glinu lub ilości i rodzaju materii organicznej. W wyniku pierwszego wapnowania (w 1985 r.) nastąpił wzrost plonów (ryc. 6) w obiektach z nawożeniem PK, jednostronnym nawożeniem azotem lub fosforem oraz bez nawożenia. W przypadku nawożenia NPK z reguły plony zmniejszały się w pierwszych trzech latach po tym zabiegu. Wapnowanie wpływało na plon tylko w przypadku zbiorowisk na glebach wyczerpanych ze składników pokarmowych. Powtórzenie wapnowania w większej dawce (równoważnej 1 Hh) sprzyjało tym razem rozwojowi runi w obiektach z pełnym nawożeniem, aczkolwiek brak było wzrostu plonów przy dawce 90 kg N + PK. Plony były nadal większe w porównaniu z serią bez wapnowania, w obiekcie PK oraz przy bardzo niskim plonowaniu w obiekcie kontrolnym, co można wiązać z przyśpieszeniem mineralizacji materii organicznej w glebie i udostępnieniem składników pokarmowych urozmaiconym botanicznie zbiorowiskom roślinnym przy wyższym odczynie. Po drugim wapnowaniu utrzymała się dodatnia reakcję plonów runi w obiekcie nawożonym jednostronnie fosforem, chociaż efekt tego zabiegu był mniejszy niż w przypadku pierwszego wapnowania. Radykalną zmianę plonów zaobserwowano w obiekcie nawożonym jednostronnie azotem. Korzystny wpływ wapnowania, ze względu na uruchomienie fosforu, przeprowadzonego po 15 latach stałego nawożenia wyłącznie saletrą amonową nie potwierdził się po zabiegu wykonanym 27 lat od rozpoczęcia doświadczenia. Wyczerpanie składników pokarmowych, w tym głównie fosforu, z gleby tego obiektu było tak duże, że powtórzenie wapnowania doprowadziło tym razem do recesji plonowania. Zjawisku temu nie zapobiegło wprowadzenie owiec na poletka doświadczenia w 25 i 26 roku jego trwania. Wyjaśnieniem dodatniej reakcji runi nawożonej jednostronnie i bez nawożenia w przypadku pierwszego wapnowania może być również fakt stosowania wówczas wapna posodowego. Mimo braku wzrostu zawartości sodu w runi, pierwiastek ten mógł buforować zaburzoną jednostronnym nawożeniem azotem i fosforem równowagę jonową w roślinach. 19 Również według Smoronia i Kopcia [1993] wapnowanie poprawia plonowanie łąk nawożonych nawozami mineralnymi, choć w niejednakowym stopniu przy różnych dawkach nawożenia mineralnego. Efektywność wapnowania była większa na łąkach o mniejszej żyzności gleby i przy dużym zakwaszeniu. W górskich doświadczeniach w Jaworkach zastosowano wapno posodowe w ilości od 1,82 do 6,3 t · ha-1 w kombinacjach doświadczenia położonego niżej (I) i od 8,9 do 15,96 t · ha-1 w kombinacjach doświadczenia położonego wyżej (II). Wzrost plonu pod wpływem wapnowania w porównaniu z obiektami bez wapnowania w doświadczeniu I wynosił do 12%, a odpowiednio w doświadczeniu II od 3,7 do 23%. Wapnowanie należy jednak rozpatrywać z perspektywy dłuższego okresu czasu [Niczyporuk i Jankowska-Huflejt 1996]. W doświadczeniu Gorlacha i Curyły [1990, 1993] efekt działania wapnia na ogół zwiększał się w miarę upływu czasu, pomimo że jego wpływ na odczyn gleby zmniejszał się. Przeprowadzone kolejne wapnowania w 24, 28 i 32 roku nawozowego doświadczenia łąkowego na glebie lekkiej dawkami wapnia równoważnymi 1 Hh wpływały stopniowo na wzrost plonów, zwłaszcza w obiekcie z nawożeniem wyłącznie mineralnym [Wróbel i Stanisławska-Glubiak 1995]. W konsekwencji został przywrócony poziom plonowania z początkowych lat doświadczenia. W trakcie doświadczenia w Czarnym Potoku potwierdzono korzystny wpływ wapnowania na zahamowanie recesji plonowania w przypadku obiektów nawożonych 180 kg N + PK, niezależnie od formy azotu (ryc. 6). W serii bez wapnowania średnie plony z trzech lat po zabiegu w 1995 r. były mniejsze niż w analogicznym okresie po pierwszym wapnowaniu. Powtórzone wapnowanie w 1995 r. zatrzymało tendencję zmniejszania się plonów. Proces odbudowy potencjału produkcyjnego łąki powinien być jednak potwierdzony kolejnym przeprowadzeniem zabiegu wapnowania. Regeneracyjne stosowanie wapnia i magnezu w doświadczeniu innych autorów nie powodowało zmian wielkości plonów runi w obiekcie z dawką 120 kg N · ha-1, ale miało korzystny wpływ na plony na większych dawkach azotu [Czuba i Murzyński 1993a]. W przypadku gleby bardzo kwaśnej po nawożeniu dawką 60 kg N · ha-1 uzyskano istotny wpływ wapnowania na plony siana [Gajda 1994]. Większe plony uzyskane w tym doświadczeniu wynikały również z prowadzenia wypasu trzeciego odrostu i nie zależał w zasadzie od dawki CaO. O niewielkim 10-procentowym wzroście plonów suchej masy roślin na pastwisku (niezależnie od dawki nawozu wapniowego) donosi Stypiński [1993]. Dane te potwierdzają pogląd, że wapnowanie może być zabiegiem poprawiającym właściwości zdegradowanych, intensywnie nawożonych azotem gleb użytków zielonych. Nie można zgodzić się z poglądem Mikołajczaka [1996], że ze względu na większą efektywność wapnowania potrzeba tego 20 zabiegu jest szczególnie uzasadniona w obiektach z małymi dawkami azotu, prowadzi to bowiem do przyśpieszenia mineralizacji materii organicznej i w konsekwencji do degradacji gleby. W każdym przypadku następuje urozmaicenie składu botanicznego i poprawa stanu równowagi w zbiorowisku. Efekt tego zabiegu zależy jednak od możliwości utrzymania w przez dłuższy czas korzystnych dla roślin właściwości gleb i warunków sprzyjających ich rozwojowi. Niezbędne jest systematyczne, profilaktyczne powtarzanie tego zabiegu oraz stosowanie nawozów, które zawierają jako balast znaczne ilości wapnia [Nowak 1975, Longterm experiments... 1994]. Nabiera to znaczenia w świetle udowodnionych genetycznych modyfikacji jakie nastąpiły w wyniku 40-letniego użytkowania runi w Rothamsted [Tilman i in. 1994]. Reakcja Anthoxanthum odoratum wysianej z nasion pobranych z różnych obiektów doświadczalnych sugeruje genetyczne przystosowanie się tego gatunku do kwaśnego środowiska spowodowanego wieloletnim nawożeniem i w efekcie braku reakcji na wapnowanie. 3.1.4. Reakcja runi na przerwy w nawożeniu Przerwy w nawożeniu mineralnym są niewątpliwie rzadko stosowanym zabiegiem pratotechnicznym, wynikającym przeważnie z trudnej sytuacji ekonomicznej gospodarstwa. Wskutek zaniechania nawożenia należy spodziewać się mniejszego plonowania runi łąkowej, jednocześnie w składzie botanicznym runi zachodzą zmiany umożliwiające jej regenerację na zdegradowanych użytkach zielonych. W przypadku niekorzystnych zjawisk w środowisku wywołanych długotrwałym intensywnym nawożeniem przerwy w nawożeniu mogą sprzyjać odbudowie zakłóconych elementów tego środowiska, w tym przywróceniu zwarcia darni, urozmaiceniu składu gatunkowego zbiorowiska roślinnego, zmniejszeniu dysproporcji w składzie mikroflory glebowej i zawartości składników pokarmowych [Mazur i in. 1976]. O zakresie tych zmian w czasie decyduje nie tylko nawożenie, ale także naturalny potencjał produkcyjny siedlisk [Krajčovič 1989]. Konieczność zmniejszenia intensywności nawożenia użytków zielonych jest podnoszona ostatnio szczególnie w aspekcie ekologizacji produkcji na tych użytkach. Podczas pierwszej przerwy w nawożeniu plony z obiektów, na których stosowano dawkę 90 kg N · ha-1 na tle PK, obniżyły się w porównaniu do średniej z dwóch lat przed przerwą o 59 (przy stosowaniu saletry amonowej) i 53%, a z obiektów nawożonych dwa razy większą dawką o 68%, niezależnie od formy azotu (tab. 7). Mniejsze plonowanie w obiektach 21 z takimi samymi dawkami azotu zaobserwowano również w czasie drugiej przerwy w nawożeniu, ale różnice były relatywnie mniejsze i wynosiły odpowiednio 39% i 20% przy dawce 90 kg N · ha-1 oraz 41% i 28% przy podwójnej dawce saletry amonowej i mocznika. Mniejsze plony w okresie drugiej przerwy w nawożeniu odnotowano także w serii wapnowanej. Przy takich samych poziomach nawożenia różnice wynosiły odpowiednio 26 i 25% oraz 44 i 33% w obiektach z saletrą amonową i mocznikiem. Biorąc pod uwagę formę stosowanego azotu można zauważyć, że nieznacznie mniejsza depresja plonowania wystąpiła w obiektach nawożonych mocznikiem, zwłaszcza w wyższej dawce . W ciągu dwóch lat po pierwszej przerwie w nawożeniu (tab. 7) w żadnym obiekcie doświadczalnym ruń nie osiągnęła możliwości produkcyjnych z okresu przed zaniechaniem nawożenia. W przypadku wznowienia nawożenia fosforem oraz fosforem i potasem nastąpiło pogłębienie ujemnego wpływu przerwy na plony. Największy efekt odbudowywania potencjału runi zanotowano przy dawce 180 kg N + PK w formie saletry amonowej. Po drugiej przerwie w nawożeniu (lata 1993-1994) ruń zareagowała odmiennie niż po pierwszej na wznowienie nawożenia oraz wprowadzenie wypasu owiec. W przypadku obiektów z pełnym nawożeniem NPK zanotowano większe plony suchej masy niż przed zaniechaniem nawożenia. W porównaniu z okresem przerwy w nawożeniu (lata 1993-1994), po wznowieniu nawożenia (lata 1995-1996) plony były większe o 80-90% w przypadku stosowania saletry amonowej oraz o 57% i 58% przy nawożeniu obu dawkami mocznika, a w porównaniu z okresem dwóch lat przed zaniechaniem nawożenia (lata 1991-1992) plony były większe o 11-26%. Przyczyn wystąpienia różnych reakcji plonotwórczych runi należy upatrywać w jej składzie botanicznym, wyczerpaniu składników pokarmowych w glebie, różnym tempie mineralizacji próchnicy. Mazur i inni [1976] stwierdzili, że plonowanie w okresie przerwy w nawożeniu zależy od stopnia wcześniejszego wykorzystania przez rośliny składników pokarmowych. Wydaje się, że w stosunku do okresu przed zaniechaniem nawożenia, zwiększenie plonów po drugiej przerwie wynikał z poprawy w środowisku roślinnym równowagi zniekształconej długotrwałym nawożeniem, szczególnie w odniesieniu do obiektów nawożonych dawką 180 kg N + PK. Zmniejszenie przyrostu runi w okresie przerwy w nawożeniu i rozluźnienie darni niewątpliwie sprzyja wzrostowi traw niskich. Pierwsza przerwa w nawożeniu sprzyjała zwiększeniu udziału w runi roślin dwuliściennych oraz sukcesji bliźniczki psiej trawki. W porównaniu z ostatnim rokiem nawożenia kostrzewa czerwona powiększała swój udział w obiektach z większymi dawkami azotu. Jednocześnie we wszystkich obiektach z pełnym 22 nawożeniem mineralnym zmalał udziału kostrzewy łąkowej [Dąbrowska i Mazur 1976]. Podobnie w wyniku doświadczenia na górskim użytku zielonym w Słowacji stwierdzono, że po zaprzestaniu stosowania nawożenia plonowanie wprawdzie zmniejsza się, ale równocześnie wzbogaceniu ulega skład botaniczny runi [Jančovič 1996]. W tym doświadczeniu zwiększył się udział zarówno roślin motylkowatych, jak również innych gatunków z klasy dwuliściennych, udział traw w plonie zmniejszył się o 20 %. Względna wielkość plonów w okresie przerw w nawożeniu w stosunku do roku przed zaniechaniem nawożenia (ryc. 7) świadczy o obniżeniu się potencjału produkcyjnego łąki w stopniu zależnym od wcześniejszego stosowania składników pokarmowych. Niekorzystna tendencja zbierania mniejszych plonów pogłębiła się w czasie i dotyczyła szczególnie II pokosu. Najmniejsza rozpiętość plonów wystąpiła w pierwszym i drugim roku przerwy w obiekcie nawożonym fosforem i potasem. Wprowadzenie owiec na poletka doświadczalne w pierwszym roku przerwy w nawożeniu było najbardziej efektywne w obiektach z jednostronnym nawożeniem azotem lub fosforem. Według Kasperczyka i innych [1998] reakcja łąk wyrażona w plonowaniu po zaprzestaniu wieloletniego nawożenia NPK jest zazwyczaj dość gwałtowna. Dochodzi do przerzedzenia runi, a następnie wzrostu zachwaszczenia. Ruń ukształtowana w okresie 2-4 lat po zaniechaniu nawożenia na poletkach, na których stosowano dawki azotu 100 i 200 kg N · ha-1, przedstawiała wyższą wartość gospodarczą niż ruń z obiektów nawożonych większymi dawkami azotu. Wynikało to z zachowania przy niższych dawkach pewnej ilości koniczyny białej, której udział stopniowo zwiększał się, co przyczyniało się do wzrostu plonów runi. Rozwojowi koniczyny białej sprzyjało następcze działanie nawożenia fosforowego. Nieujawnienie się po zaprzestaniu nawożenia zależności między zebranymi plonami suchej masy a ilością wcześniej stosowanego azotu świadczy natomiast o braku następczego działania azotu nawozowego stosowanego przez wiele lat. Zaobserwowane przez Kasperczyka i innych [1998] zmiany w składzie botanicznym runi po zaprzestaniu nawożenia świadczą, że są one odwrotnością sukcesji obserwowanej na łąkach w wyniku zastosowania nawożenia. W Czarnym Potoku wielkość plonów w okresie pierwszej przerwy w nawożeniu została zaniżona przez zrezygnowanie (z powodu niezwykle suchego i gorącego lata) ze zbioru II pokosu w 1975 roku. Rozkład opadów był niekorzystny również w drugim roku drugiej przerwy w nawożeniu (lipiec 1994 r.), co miało wpływ na wielkość plonów II pokosu. Wydaje się, że skrajne warunki klimatyczne w większym stopniu oddziałują na ruń, której nie zaopatruje się w składniki pokarmowe. Z drugiej strony, wcześniejsze badania [Kopeć i 23 Mazur 1995] wykazały, że niewielkie zmiany w plonowaniu wywołane czynnikiem pogodowym zaszły w obiektach o uproszczonym składzie botanicznym ukształtowanym pod wpływem jednostronnego nawożenia, a wysokie współczynniki determinacji zależności pogody i plonowania runi wystąpiły w obiektach nawożonych dawką 180 kg N + PK. 3.2. Dynamika zmian składu florystycznego runi łąkowej Uważa się, że oddziaływanie czynników siedliskowych na skład botaniczny roślinności jest raczej niewielkie, szczególnie w ostatecznych biocenozach w szeregu sukcesyjnym. Znacznie większy wpływ na udział poszczególnych gatunków w runi mają zabiegi pratotechniczne, w tym nawożenie. Zjawisko ustępowania jednych, a wzrostu udziału innych gatunków w runi na skutek nawożenia potwierdzają wyniki doświadczeń kilkuletnich i wieloletnich opisanych przez wielu autorów [Arnold i in. 1976, Thurston i in. 1976, La Lande Cramer 1976, Gorlach i Curyło 1990, Kochanowska i Nowak 1993, Long-term experiments... 1994, Okruszko i Gotkiewicz 1993, Velich i Mrkvicka 1993, Doboszyński 1995, Winnicka i Bobrecka-Jamro 1996, Mikołajczak i Wolski 1996, Ježikowá i Lihán 1997, Wasilewski 1999]. Intensyfikacja nawożenia prowadzi do zmian florystycznych zmierzających w kierunku dominacji niewielkiej liczby gatunków reagujących szybkim przyrostem wydajności i mających większą zdolność przetrwania w warunkach konkurencyjności przy jednoczesnej recesji roślin mniej wydajnych i monotonizacji terenów łąkowych [Filipek 1979, Kostuch 1997, Piekut 1997]. W zbiorowiskach łąkowych oddziaływanie wszystkich czynników wywołujących zmiany składu botanicznego pogłębia okres ich działania. Zmiany zachodzące w udziale gatunków przewodnich w runi w okresie 30 lat doświadczenia w Czarnym Potoku w obiekcie bez nawożenia są nieznaczne (ryc. 8). Udział w tym obiekcie dwóch gatunków - Festuca rubra L. i Nardus stricta L. - utrzymywał się przez cały ten czas na poziomie około 50%. W trzeciej dekadzie prowadzenia doświadczenia w wyniku systematycznego koszenia runi zanotowano kilkuprocentowy wzrost udziału Festuca pratensis Huds. oraz Trifolium repens L. Zastosowane w Czarnym Potoku nawożenie mineralne spowodowało już w pierwszych trzech latach doświadczenia istotne zmiany w składzie botanicznym runi [Mazur i Mazur 1972]. Tak gwałtowną reakcję gatunków runi na nawożenie występuje w większości doświadczeń nawozowych [Czuba i Mazur 1988, Okruszko i Gotkiewicz 1993, Velich i Mrkvička 1993, Doboszyński 1996, Mikołajczak i Wolski 1996, Ježikowá i Lihán 1997, Piekut 1997]. 24 Jednostronne stosowanie saletry amonowej oraz pełne nawożenie zwiększyło udział traw w plonie eliminując lub ograniczając ilość roślin dwuliściennych, zwłaszcza motylkowatych. Nawożenie fosforowe i fosforowo-potasowe działało przeciwstawnie. Wykresy szacunków (ryc. 8 ) występowania gatunków przewodnich w runi wskazują jednak, że zmiany udziału Trifolium repens L. nie są tak znaczne w odniesieniu do niższej dawki azotu i jednostronnego nawożenia fosforowego lub jego braku. Wzrost zasobności gleby w potas w obiekcie PK w porównaniu z obiektem, na którym stosowano wyłącznie nawożenie fosforowe powodowało szybsze ustępowanie kostrzewy czerwonej. W wyniku łącznego stosowania azotu, fosforu i potasu stwierdzono szybką recesję bliźniczki psiej trawki (Nardus stricta L.). Gatunek ten zwiększał jednak systematycznie swój udział w wyniku jednostronnego nawożenia azotem. W trzeciej dekadzie systematycznego nawożenia saletrą amonową utrzymywał się on na poziomie 60%. W tym okresie zaobserwować można było także nieznaczny wzrost udziału Nardus stricta L. w runi w obiektach z jednostronnym nawożeniem fosforem oraz fosforem i potasem. Zazwyczaj obserwuje się recesję tego gatunku w warunkach dobrej zasobności gleby w fosfor. Zastosowanie nawożenia azotowego na tle PK (tak przy dawce 90, jak i 180 kg N · ha 1 ) powodowało zwiększenie udziału kłosówki miękkiej (Holcus mollis L.) w runi. Tempo i poziom tej zmiany zależały przede wszystkim od dawki azotu. Po 10 latach stosowania w warunkach górskich 180 kg N (niezależnie od formy) na 1 ha utrzymuje się monokultura tego gatunku. Podobne efekty nawożenia w warunkach górskich uzyskali inni autorzy [Smoroń 1995a, Mikołajczak i Wolski 1996, Winnicka i Bobrecka-Jamro 1996]. Systematyczne zanikanie w runi kostrzewy czerwonej i zajmowanie jej miejsca przez kłosówkę miękką jest również charakterystyczne dla dawki 90 kg N · ha-1 na tle nawożenia PK. Pod koniec trzeciej dekady proporcje udziału kłosówki miękkiej i kostrzewy czerwonej odwróciły się. Mimo systematycznego zwiększania się udziału kłosówki miękkiej w runi przy dawce 90 kg N · ha -1 na tle nawożenia PK istnieje zasadnicza różnica w tempie zwiększania się udziału tego gatunku w porównaniu do dawki 180 kg N · ha-1 na tle nawożenia PK. Doboszyński [1995] podkreśla, że wzrost udziału kłosówki miękkiej na łąkach górskich aż do monokultury należy upatrywać nie w sprzyjającym jej nawożeniu, lecz zakwaszeniu gleby pod wpływem nawożenia azotem, co jest zgodne z uwagami Tilmana i innych [1994]. Dane dotyczące wartości użytkowej kłosówki miękkiej są sprzeczne. Filipek [1979] przytacza pracę Gembarzewskiego, której autor dochodzi do wniosku, że na terenie górzystym należałoby przy dużych spadkach utrzymywać zbiorowiska trawiaste z udziałem kłosówki miękkiej, stosując w tym celu nawożenie. Gleba pod intensywnie nawożoną runią o 25 przewadze traw rozłogowych ma najkorzystniejsze właściwości retencyjne dzięki dużej objętości porów niekapilarnych. Przeważają jednak poglądy o niskiej wartości tego gatunku. Falkowski i inni (1996) podają, że ruń łąk kłosówkowych dostarcza paszy budzącej niepokój ze względu jej wartości. Jej zła strawność wynika przede wszystkim z dużej koncentracji lignin, a w pewnym stopniu także celulozy i hemiceluloz. Skład mineralny runi z przewagą kłosówki jest również ubogi, poza potasem występującym w ilościach większych od ilości uznawanej za optymalną w paszy. Z doświadczenia Kasperczyka i Wiśniowskiej-Kielian [1995] wynika, że ruń kłosówki miękkiej charakteryzowała się najsłabszym plonowaniem i jednocześnie najsilniej eksploatowała wierzchnią warstwę gleby ze składników pokarmowych. Na uwagę zasługuje stwierdzenie Gajdy [1996], że skłonność runi na glebach kwaśnych do dominacji jednego gatunku może być osłabiona przez zmianę użytkowania lub przez nawożenie organiczne. Opinię taką wyrażają także inni autorzy [Arnold i in. 1976, Lewicka i Niczyporuk 1993, Grace i Oades 1994, Tilman i in. 1994]. Korzystny skład florystyczny w doświadczeniu w Czarnym Potoku uzyskano przy nawożeniu NPK z dawką 90 kg N · ha-1. Nawożenie wpłynęło na pojawienie się wartościowych traw, takich jak wiechlina łąkowa (Poa pratensis L.) i tymotka łąkowa (Phleum pratense L.) oraz znaczne zwiększenie procentowego udziału kostrzewy łąkowej (Festuca pratensis Huds.). Potwierdzili to w warunkach górskich między innymi Mikołajczak i Wolski [1996]. Przy jednostronnym nawożeniu azotem nie stwierdzono poprawy składu botanicznego runi. Pierwsze wapnowanie po 18 latach użytkowania runi miało największy wpływ na zmianę składu florystycznego runi w obiektach z niepełnym nawożeniem. Ruń w obiektach nawożonych NPK, szczególnie w przypadku dawki 180 kg N · ha-1, w ogóle nie zareagowała na wapnowanie. Efekt wapnowania był najbardziej widoczny w pierwszych 4 latach po tym zabiegu, a począwszy od piątego roku różnice w składzie runi między obiektami wapnowanymi i bez wapnowania zaczęły się zmniejszać. W doświadczeniu w Czarnym Potoku dwukrotne wapnowanie spowodowało znaczące zmiany w składzie florystycznym, w tym głównie zwiększenie występowania korzystnych gatunków (ryc. 9). Największy efekt ujawnił się w obiektach z ograniczonym nawożeniem mineralnym, a najmniejszy efekt nadal w przypadku pełnego nawożenia NPK. Podobnie reagowała ruń w wyniku wapnowania (zwiększa się udział roślin motylkowatych i wartościowszych traw w runi obiektów bez azotu i z małymi dawkami N · ha-1) podczas wieloletniego doświadczenia w Jaworkach [Smoroń, Kopeć 1993] i krótkotrwałym w Sudetach (Mikołajczak, Wolski 1996] oraz w Rothamsted (Tilman i in. 1994). Kostrzewa 26 łąkowa (Festuca pratensis Huds.), wiechlina łąkowa (Poa pratensis L.) i kupkówka pospolita (Dactylis glomerata L.) rozprzestrzeniały się zwłaszcza kosztem bliźniczki psiej trawki (Nardus stricta L.) i kłosówki miękkiej (Holcus mollis L.). Udział kłosówki miękkiej na skutek wapnowania zmniejszył się średnio 2-krotnie (ryc. 9). Szczególnie w odniesieniu do runi nawożonej większą dawką azotu, której reakcja na pierwsze wapnowanie była nieznaczna. W trzy lata po drugim wapnowaniu udział kłosówki miękkiej, występującej w monokulturze, zmniejszył się do 45-50%. Wpływ wapnowania na zmniejszenie się udziału kłosówki miękkiej w runi odnotowali też Doboszyński [1995] oraz w wielu doświadczeniach przeprowadzonych w Sudetach Mikołajczak [1996]. Wyniki doświadczenia w Czarnym Potoku [Mazur i in. 1993] znajdują potwierdzenie w badaniach innych autorów [Stypiński 1993, Smoroń 1995a], którzy twierdzą, że dynamika zmian udziału gatunków w runi podlega dużej zmienności w czasie, a wapnowanie powoduje w obiektach NPK tylko nieznaczny, kilkuprocentowy wzrost w runi udziału roślin motylkowatych. Według Smoronia [1995a] na uwagę zasługuje zmniejszenie się w wyniku wapnowania ilości Agropyron repens L., a zwiększenie Dactylis glomerata L., Festuca pratensis Huds., Trifolium repens L., a także niektórych dwuliściennych, np. Leontodon autumnalis L., Achillea millefolium L.. Do ziół, które zwiększyły swój udział w wyniku wapnowania w doświadczeniu w Czarnym Potoku, należy przywrotnik pasterski (Alchemia vulgaris L.) i barszcz zwyczajny (Heracleum sphondylium L.). Zmiany sukcesji roślin obejmują przemiany w strukturze gatunkowej, ale również w środowisku glebowym, którego właściwości będą określać tempo i zakres tych zmian. Czas reakcji runi na zabiegi pratotechniczne w warunkach górskich może być opóźniony z powodu krótszego okresu wegetacji. Na przykład zmiany florystyczne po wapnowaniu w warunkach doświadczenia na łące górskiej w Jaworkach zaznaczyły się dopiero w czwartym roku doświadczenia [Smoroń 1995a]. Kasperczyk i inni [1998] upatrują wyjaśnienia zmiany sukcesji roślinności górskich użytków zielonych w zmianach troficzności siedliska. Autorzy ci podają za Dąbrowską, że ubogie zbiorowiska bliźniczki psiej trawki przechodzą w zbiorowiska typu kostrzewy czerwonej i mietlicy pospolitej (Agrostis vulgaris With.), które z kolei na uboższych siedliskach zastępuje kłosówka miękka, a na żyźniejszych zbiorowisko kostrzewy łąkowej. Na skutek intensywnego użytkowania tych dwóch siedlisk może dojść do ich przekształcenia w zbiorowisko wiechliny łąkowej. Tendencja może być również odwrotna: w wyniku wyczerpywania składników pokarmowych z gleby typy florystyczne o dużym potencjale produkcyjnym mogą przechodzić w typ kostrzewy owczej (Festuca ovina L.), a następnie w typ bliźniczki psiej trawki [Karkoszka i Kostuch 1970]. Troficzność 27 siedlisk niewątpliwie będzie uwarunkowana ich wysokością nad poziomem morza. Smoroń i Kopeć [1993] zaobserwowali w obiektach wyżej położonych i intensywniej nawożonych zmniejszanie się udziału w runi traw mniej wartościowych typu perzu właściwego. 3.3. Skład chemiczny runi łąkowej 3.3.1. Zawartość makroskładników Wpływ nawożenia na jakość plonów użytków zielonych jest zwykle rozpatrywany w aspekcie zmian w runi zawartości i jakości związków azotu, produkcji białka z jednostki powierzchni, zawartości węglowodanów rozpuszczalnych i związków bezazotowych oraz różnych substancji organicznych i mineralnych mających działanie regulacyjne lub zaburzające procesy fizjologiczne zwierząt. Bardzo duże znaczenie mają zawartości, formy i wzajemne stosunki pierwiastków popielnych w roślinach [Czuba i Mazur 1988]. Falkowski i inni [1996] podają jako miernik jakości runi w aspekcie jej wartości pokarmowej ilość składników dostarczonych organizmowi zwierzęcemu w dawce pokarmowej. Wyczerpywanie się składników pokarmowych, zmiany zawartości i jakości próchnicy oraz ograniczenie zabiegów pratotechnicznych tylko do koszenia roślin są elementami stopniowej degradacji gleby i prowadzą w konsekwencji do zmian w składzie chemicznym roślin [Nowak 1973, Thurston i in. 1976, Mazur i Mazur 1978, Curyło 1991a,b, Malhi i in. 1992, Czuba i Murzyński 1993a, Doboszyński 1995, Krajčovič 1997, Kopeć i in. 1997, Filipek-Mazur i in. 1999, Woźniak 1999]. Dostępność dla roślin określonego jonu w środowisku zależy od zasobności jego w glebie, jak również od występowania innych jonów. Nawożenie mineralne może wywierać wielokierunkowy wpływ na pobieranie składnika przez roślinę i kształtować jej wartość biologiczną. Optymalne stosunki między dwoma pierwiastkami wnoszonymi z nawozami mogą, wobec niezrównoważenia trzeciego składnika, zmieniać jakość paszy. Zależności te są wielokierunkowe i charakteryzują się dużą zmiennością [Ježikowá i Lihán 1997]. Zdolność roślin łąkowych do łagodzenia zmian wywołanych nawożeniem maleje wraz z czasem jego stosowania. Znaczne dysproporcje w składzie chemicznym runi łąkowej wynikają ze jej składu botanicznego. Za pomocą analizy chemicznej przewodnich gatunków w runi z doświadczenia w Czarnym Potoku [Mazur 1983, Filipek-Mazur i in. 1999] potwierdzono występowanie mniejszej zawartości składników w trawach, niż w roślinach dwuliściennych. Występowanie monokultury traw i ustępowanie roślin dwuliściennych w wyniku stosowania większych 28 dawek azotu należy uważać za negatywny efekt gospodarowania składnikami pokarmowymi. Prawdopodobnie, mimo potencjalnych możliwości pobrania składników pokarmowych, uproszczona gatunkowo ruń ogranicza ten proces i jednocześnie łatwiejsze staje się wymycie pierwiastków w głąb profilu glebowego. Urozmaicenie florystyczne runi łąkowej, przez zwiększenie w niej udziału roślin dwuliściennych, powinno doprowadzić do większej zawartości składników pokarmowych, do poziomu odpowiedniego z punktu widzenia kryterium paszowego [Woźniak 1999]. Przemawia to za ograniczeniem dawek azotu do wielkości warunkującego utrzymanie różnorodności gatunkowej łąki. Wykorzystanie azotu z różnych nawozów mineralnych przez rośliny uprawne jest nadal zagadnieniem otwartym. Produkcja nawozów azotowych jest najbardziej energochłonna, dlatego wśród nawozów zawierających ten podstawowy składnik pokarmowy są one najdroższe. Jednocześnie na wykorzystanie azotu dostarczonego w postaci nawozu mineralnego do gleby mają wpływ różne czynniki, których działanie w wielu przypadkach jest równorzędne. Efekt końcowy tego współdziałania nie jest do końca poznany [Czuba i Mazur 1988, Azot w glebach... 1991, Mikołajczak 1996]. Tempo zmian jakości runi pod wpływem wzrastających dawek azotu jest zazwyczaj szybsze od tempa wzrostu jej wydajności [Filipek 1979]. Zawartość azotu w suchej masie runi w obu pokosach z Czarnego Potoku była cechą bardzo ustabilizowaną. W okresie 30 lat, w serii bez wapnowania, wynosiła ona w obiektach nawożonych tym składnikiem (tab. 8) w I pokosie od 1,84 do 2,16% N, a w obiektach nie nawożonych azotem od 1,70 do 1,76% N oraz w II pokosie odpowiednio: od 1,92 do 2,15% i od 1,90 do 2,08%. Większe zawartości azotu stwierdzano w obiektach nawożonych 180 kg N + PK niż w obiektach nawożonych 90 kg N + PK. Największa bezwzględna różnica zawartości między tymi obiektami wynosiła 0,3%. Większe zróżnicowanie zawartości tego pierwiastka w runi odnosi się do lat jej użytkowania niż do obiektów nawozowych (ryc. 10). Udział azotu dla wszystkich obiektów mieścił się w przedziale od 1,3 do 2,8% N. Zmian zawartości, mających charakter fluktuacyjny, należy upatrywać w tempie mineralizacji materii organicznej masy korzeni. Wapnowanie nie miało wpływu na zawartość azotu w runi. Obok bezwzględnej zawartości azotu w roślinach istotnej informacji o jakości runi dostarcza udział białka ogólnego (surowego) w ich składzie chemicznym. Przy stosowaniu przelicznika 6,25 do wyliczenia zawartości białka surowego z zawartości N-ogólnego, wyniki należy oceniać jednak bardzo krytycznie. Występuje na ogół w uprawach rolnych duża dynamika zmian stosunku azotu niebiałkowego do białkowego. Dlatego ważnym kryterium jakości paszy jest zawartość białka właściwego i jego udział w białku surowym. W 29 doświadczeniu w Czarnym Potoku ustabilizowaną cechą dotyczącą oddziaływania stosowanych dawek azotu na jakość runi był udział azotu białkowego w jego ogólnej zawartości (tab. 9). Wartość tego wskaźnika w całym okresie badań nie ulegała większym wahaniom. Współczynnik zmienności tej cechy nie przekroczył w poszczególnych okresach 20%, a na ogół kształtował się poniżej 10%. Wartość tego stosunku wynosiła nieznacznie powyżej 0,7 i mieściła się w granicach podawanych przez Czubę i Mazura [1988]. W okresie 30 lat współczynnik korelacji azotu ogólnego i azotu białkowego wynosił średnio dla obu form 0,82 przy dawce 90 kg N + PK, i 0,76 przy dawce 180 kg N + PK. Istnieje tendencja zmniejszania się udziału azotu białkowego w odniesieniu do azotu ogólnego [Czuba i Mazur 1988] wraz ze wzrostem dawki azotu, ale w przypadku doświadczenia w Czarnym Potoku różnica pomiędzy dawką 90 kg i 180 kg N + PK była nieistotna statystycznie. Największe obniżenie tego stosunku w analizowanych okresach wynosiło do 3,6%. Stabilność udziału azotu białkowego w azocie ogólnym sugeruje potrzebę zwrócenia uwagi na wielkość plonów runi. Wierność plonowania może zabezpieczyć uzyskanie odpowiedniego plonu białka przy mniejszych nakładach związanych z nawożeniem azotowym. Podobny dla obu dawek wskaźnik wykorzystania azotu z nawozów potwierdza fakt, że czynniki ograniczające plony runi mają wpływ na ilość uzyskanego białka. Produktywność nawożenia, wyrażoną ilością suchej masy runi i białka surowego w odniesieniu do 1 kg N, oraz wykorzystanie azotu z dawki nawozu obliczono z różnicy między wskaźnikami przy pełnym nawożeniu NPK i nawożeniu fosforowo-potasowym. W obliczeniach trendów pominięto wartości z lat przerw w nawożeniu (1974-1975 i 1993-1994). Wskaźnik produktywności azotu na łące górskiej był zróżnicowany w poszczególnych okresach użytkowania runi, co ogólnie rzecz biorąc wynika z zmiany udziału w runi koniczyny białej i dynamiki plonów w obiektach nawożonych fosforem i potasem. Poziom plonów w tej kombinacji w latach 1986-1997 nie różnił się od osiąganych w kombinacjach z pełnym nawożeniem. Wyznaczone krzywe (ryc. 11) opisujące przybliżoną produktywność i wykorzystanie netto, tj. w odniesieniu do obiektu PK, azotu na łące górskiej (średnio dla obu form) wskazują zróżnicowanie w okresie trwania doświadczenia tych wskaźników. Można zauważyć, że krzywe produktywności obu dawek azotu mają bardzo zbliżony przebieg. W wyniku stosowania 1 kg N największą ilość suchej masy osiągano w okresie od 10. do 18. roku trwania doświadczenia. Na początku doświadczenia produktywność była większa przy mniejszej dawce azotu, a w okresie największego plonowania runi przy dawce 180 kg N + PK. Odwrócenie tej zależności i pogłębianie się różnic na niekorzyść większych dawek azotu 30 można było zaobserwować w trzeciej dekadzie doświadczenia. Efekty plonotwórcze azotu zastosowanego pod I i II pokos były różne (brak wyników w tekście) i sugerują uwzględnienie innego podziału nawozów azotowych pod poszczególne pokosy. Przyjęty w doświadczeniu podział - 2/3 po ruszeniu wegetacji i 1/3 dawki rocznej azotu po zbiorze I pokosu - w warunkach górskich powinien być zmieniony na korzyść większej dawki w okresie letnim, co potwierdza również między innymi Strežo [1997]. W I pokosie produktywność azotu była z reguły większa w przypadku dawki 90 kg N + PK niż 180 kg N + PK. W II pokosie, w okresie 1968-1985, zależność ta była odwrotna i w kolejnych latach 1986-1997 uległa wyrównaniu. Wyznaczone trendy prostoliniowe produktywności azotu w okresie od 1981 do 1992 r. (od momentu osiągnięcia największej produktywności do przerwy w nawożeniu) w zależności od dawek N i pokosów mają postać: R2=0,81; 90 kg N + PK, I pokos y=46,02-3,46 · rok; F=69,3; bse= 6,4 180 kg N + PK, I pokos y= 43,03-3,76 · rok; R2=0,89; F=160,1; bse=3,4 90 kg N + PK, II pokos y=44,66-4,35 · rok ; R2=0,64; F=42,1; bse=7,8 180 kg N + PK, II pokos y= 62,76-5,69 · rok; R2=0,78; F=121,2; bse=5,1 (R2 - współczynnik determinacji, F - wartość testu F, bse - błąd standardowy estymacji) Trendy te występujące w okresie między czternastym a dwudziestym piątym rokiem doświadczenia wskazują na zmiany w ciągu roku produktywności od 3,46 do 5,69 kg suchej masy na 1 kg zastosowanego azotu. Z powyższych równań wynika, że w okresie kilkunastu lat produktywność azotu na łące górskiej byłaby mniejsza od zera. Stwierdzono wyraźną zależność wielkości plonu od stopnia wykorzystania netto azotu oraz przybliżonej produktywności w przypadku dawki 180 kg N + PK (ryc. 12). Uzasadniona z punktu widzenia produkcyjnego dawka 180 kg N · ha-1 w warunkach górskich wymaga zwrócenia szczególnej uwagi na technikę i technologię jej stosowania sprzyjającej wykorzystaniu azotu. W warunkach ograniczonego wykorzystania azotu nie należy spodziewać się zwiększenia plonu. Istotna zależność dla dawki 90 kg N + PK jest z kolei obarczona niższymi współczynnikami determinacji, co sugeruje, że na wielkość plonu oraz większą tolerancję wytworzonego zbiorowiska na czynniki biotyczne i abiotyczne wpływają również inne czynniki, a nie tylko wykorzystanie azotu. Zastosowanie metody różnicowej do obliczenia wskaźników dotyczących nawożenia azotem jest obarczone dużym błędem w przypadku obiektów wapnowanych ze względu na zmianę składu florystycznego zbiorowisk po tym zabiegu, w tym szczególnie sukcesji roślin motylkowatych w obiekcie PK. W wyniku reakcji runi łąkowej na nawożenie fosforem i 31 potasem kilkakrotnie w obiektach nawożonych NPK wskaźniki produktywności azotu miały ujemne wartości. Mikołajczak [1996] stwierdził w Sudetach, że efektywność azotu w dawce do 120 kg N · ha-1 wahała się w granicach 25-30 kg s.m. · kg-1 N i w dawce 240 kg N · ha-1 od 15 do 20 kg s.m. · kg-1 N. W 9-letnich badaniach Winnicka i Bobrecka-Jamro [1996] uzyskały przy dawce 80 kg N (100 kg P2O5 i 120 kg K2O · ha-1) największe przyrosty plonu suchej masy w kg na 1 kg N (19,5-32,9), które były podobne do przyrostu przy dawce 160 kg N · ha-1 + PK. Efektywność wszystkich zastosowanych w tym doświadczeniu dawek azotu zmniejszała się w miarę upływu lat, co skłania do wniosku, że należy ograniczyć ich wielkość [Kopeć 1989, Doboszyński 1996]. Z drugiej strony należy mieć na uwadze fakt, że produktywność netto jest efektem porównania obiektu o ujemnym bilansie potasu (wywołanym, w wyniku nawożenia azotem, zwiększeniem plonów) z obiektem o zazwyczaj wzrastającej zasobności w fosfor i potas, co w perspektywie wieloletniego doświadczenia radykalnie zmienia możliwość wnioskowania. Wartości dotyczące wykorzystania azotu, obliczone metodą różnicową, są większe od wartości uzyskanych za pomocą metody izotopowej [Azot w glebach... 1991]. Przyczyny tej różnicy upatruje się w bodźcowym działaniu nawozu azotowego, powodującym mineralizację próchnicy i udostępnianie związanego w niej azotu. O możliwościach ograniczenia nawożenia azotem świadczą badania Baryły i Sawickiego [1996], którzy stwierdzili, że udział 1% roślin motylkowatych w runi trawiastej pozwala zredukować nawożenie azotem przeciętnie o 3-5 kg N na 1 ha. Autorzy ci uważają, że 30-40 procentowy udział tej grupy roślin w zbiorowiskach łąkowo-pastwiskowych może w całkowicie zrekompensować nawożenie azotem. W warunkach doświadczenia w Czarnym Potoku udział Trifolium repens przy pełnym nawożeniu NPK z dawką 90 kg N · ha-1 podległ jednak fluktuacji i nie przekraczał 10%. Konieczność ograniczenia dawek azotu Firek [1991] uzasadnia korzystniejszymi współczynnikami strawności runi. Prowadząc doświadczenie na dwóch różnych łąkach w systemie dwukośnym w okresie od 11. do 13. roku jego trwania stwierdzono lepsze parametry strawności po stosowaniu nawożenia 100 kg N + PK niż większymi dawkami azotu. Zawartość potasu w runi łąkowej poszczególnych obiektów doświadczalnych w Czarnym Potoku zmieniała się nieznacznie w ciągu 30 lat trwania doświadczenia (tab. 10). Współczynniki zmienności zawartości tego pierwiastka w pierwszym pokosie mieściły się w przedziale 10-22%, a w drugim - 12-28%. Zróżnicowanie zawartości potasu w latach malało z czasem trwania doświadczenia. Największe wahania wystąpiły w pierwszych lat użytkowania runi. W runi nawożonej potasem z I pokosu najmniejsza zawartość potasu wynosiła 1,38% w 32 obiekcie nawożonym 180 kg N (mocznik) + PK, a największa 3,20% w obiekcie 90 kg N (mocznik) +PK. Na ogół większa dawka nawozu azotowego oraz wapnowanie powodowało zmniejszenie zawartości potasu w runi. W obiekcie 180 kg N + PK charakterystyczne były mniejsze zawartości potasu w okresie osiągnięcia maksymalnych plonów (ryc. 13), co wynikało z rozcieńczenia tego pierwiastka w plonie. Mimo stosowania jednakowych dawek nawozu potasowego pod oba pokosy istnieje różnica w zawartości potasu w runi I i II pokosu. Większa zawartość potasu w runi I pokosu świadczy o wzroście dostępności tego pierwiastka z zapasów glebowych po okresie zimowym. Na temat optymalnej zawartości potasu w runi panują różne opinie, przyjmuje się jednak, że zawartość na poziomie 1% K w suchej masie pokrywa zapotrzebowanie zwierząt na ten składnik [Czuba i Mazur 1988]. Większe znaczenie niż niedobór zawartości potasu ma optymalny stosunek Na : K. Gospodarowanie potasem może prowadzić do oszczędniejszego nawożenia z racji dużych rezerw glebowych i większego uruchamiania tego pierwiastka w okresie zimowym. Zastosowana w doświadczeniu w Czarnym Potoku dawka potasu będąca tłem dla dwóch znacząco różnych dawek azotu, wydaje się za wysoka w przypadku 90 kg N + PK. Z drugiej strony, bilans potasu w obiektach z pełnym nawożeniem NPK był w doświadczeniu ujemny. Gdy intensyfikuje się nawożenie w ekstremalnych warunkach glebowo klimatycznych, obok azotu i potasu wzrasta znaczenie fosforu. Gleby terenów górskich w Polsce są generalnie ubogie w przyswajalne formy fosforu, a kwaśny odczyn tych gleb jeszcze bardziej pogarsza przyswajalność tego pierwiastka dla roślin. Racjonalne nawożenie fosforem powinno uwzględniać zasobność gleby w ten pierwiastek [Fotyma i in. 1990, Gorlach i Curyło 1993]. Dobra zasobność gleby w przyswajalny fosfor wywiera wpływ na wielkość plonu oraz zawężą, mimo zmiennych warunków klimatycznych, amplitudę wahań plonowania w poszczególnych latach. W statycznym doświadczeniu nawozowym na łące górskiej w Czarnym Potoku współczynnik zmienności plonowania po 10 latach badań był najniższy w obiektach z jednostronnym nawożeniem fosforem oraz przy dawce 90 kg N + PK [Kopeć i Mazur 1995]. Poziom nawożenia fosforem może mieć znaczenie również ze względu na ewentualne zagrożenie wzrostem zawartości toksycznych metali (np. kadmu) w roślinach i glebie [Kopeć i in. 1997]. Stosowane nawożenie fosforowe spowodowało wzrost zawartości fosforu w runi (tab. 11). W pierwszym okresie badań zawartość fosforu w suchej masie, szczególnie w przypadku I pokosu obiektów nawożonych fosforem wykazywała nieznacznie większą zmienność niż w drugim okresie, co wynika ze słabej reakcji runi na nawożenie w pierwszym roku (ryc. 14). W 33 porównaniu do runi bez nawożenia zawartość fosforu w I pokosie z kombinacji nawożonych tym składnikiem była dwukrotnie większa. Systematyczne nawożenie dało w efekcie, obserwowany w drugim okresie (lata 1986-1997), dalszy wzrost zawartości fosforu w runi. Współczynnik zmienności zawartości fosforu w runi w tym okresie wskazuje na niewielkie różnice między latami. Nastąpił wzrost zawartości fosforu w runi obiektu zarówno jednostronnie nawożonej fosforem, jak i azotem na tle PK. Wapnowanie nie miało większego wpływu na zróżnicowanie zawartości tego pierwiastka w runi. Najmniejsza zawartość fosforu stwierdzono w runi obiektu jednostronnie nawożonego azotem oraz bez nawożenia. Średnio w całym okresie doświadczenia wynosiła ona w I pokosie 0,16% i w II pokosie odpowiednio 0,15% i 0,17% P w suchej masie. Brak było wyraźnego zróżnicowania między zawartością fosforu w runi obiektów nawożonych różnymi dawkami azotu na tle PK. Największą zawartość fosforu stwierdzono w II pokosie runi obiektu jednostronnie nawożonego fosforem - wynosiła ona średnio 0,33% P w suchej masie. Wyniki badań żywieniowych wskazują, że pełnowartościowe siano powinno zawierać 0,30-0,35% P. Cytowani przez Czubę i Mazura [1988] autorzy uważają za wysoką zawartość fosforu w runi 0,26-0,30% P w suchej masie. Takie duże koncentracje fosforu w runi z obiektów doświadczalnych w Czarnym Potoku notowano szczególnie w drugim analizowanym okresie nawożenia. Wyniki te potwierdzają obserwacje Czuby i Mazura [1988], że w skutek nawożenia fosforem zmienia się zawartość fosforu w roślinach rosnących na glebach ubogich w ten składnik oraz że w takich warunkach jego zawartość zwiększa się do optymalnego poziomu, typowego dla poszczególnych gatunków i dalsze zwiększanie dawek tego składnika podnosi już tylko nieznacznie jego zawartość w runi. W badaniach z lat siedemdziesiątych [Nowak 1973] wykazano, że 70% polskich łąk dostarcza siano złej jakości lub niedoborowe, a tylko 10% - siano bardzo dobre pod względem zawartości fosforu. Systematyczne nawożenie fosforem bądź nawozami organicznymi zwiększa zasobność gleby w ten pierwiastek i poprawia jego zawartość w runi [Czuba i Murzyński 1993, Gorlach i Curyło 1993, Kasperczyk i Wiśniowska-Kielian 1995, Woźniak 1999]. Ze względu na dużą stabilność w runi i fizyko-chemiczne przemiany zachodzące w glebie fosfor może być stosowany w nawożeniu na zapas. Doświadczenia z nawozami fosforowymi stosowanymi w dawkach corocznych i skomasowanych wykazywały, że różnice na ogół kompensowały się w dłuższym okresie. Koter i inni [1990] oraz Fotyma i inni [1990], na podstawie wieloletnich doświadczeń polowych w zmianowaniu, stwierdzili, że nagromadzony w glebie w wyniku nawożenia fosfor wykazywał działanie następcze, przejawiające się w zwiększeniu plonów roślin uprawianych w kolejnych latach. 34 Obecność sodu w runi łąkowej determinuje jej skład botaniczny, intensywność nawożenia, wzrost plonu wywołany przez to nawożenie oraz zmniejszenie dostępności wymiennego sodu w glebie [Nowak 1979, Curyło 1991b, Doboszyński 1995]. Duże znaczenie ma współzawodnictwo roślin w pobieraniu kationów potasu i sodu oraz towarzyszącego pobieraniu sodu anionu. Czas trwania doświadczeń potęguje zmiany zawartości sodu w roślinach. Znaczenia w praktyce nabiera również ograniczenie stosowania niskoprocentowych soli potasowych [Curyło 1991b], a obecnie całkowite ich wycofanie. Zagadnienie sodu jest odsuwane na dalszy plan z powodu wpływu tego pierwiastka na plony roślin tylko przy niedostatecznym ich zaopatrzeniu w potas, istnienia nielicznych gatunków roślin zaliczanych do halofitów oraz łatwości uzupełniania sodu w dawce pokarmowej zwierząt w formie mineralnej. Zmiany dotyczące zawartości tego pierwiastka w środowisku rolniczym mają jednak charakter niepokojący [Doboszyński 1995]. Zawartość sodu w runi łąkowej obiektów nawozowych w Czarnym Potoku (tab. 12, ryc. 15) była niewielka i kształtowała się blisko dolnej granicy udziału tego pierwiastka w składzie chemicznym runi. W okresie objętym analizą udział sodu w runi był nieznacznie większy w obiektach nawożonych podwójną dawką azotu niż w obiektach nawożonych pojedynczą (niezależnie od formy). Jednocześnie współczynnik zmienności zawartości sodu w runi świadczy o większych wahaniach w obiektach z podwójną dawką azotu, szczególnie w pierwszym analizowanym okresie (lata 1968-1985). Jelinowska i Magnuszewska [1983] twierdzą, że wpływ azotu na wzrost zawartości sodu w trawach zależy jednak bardziej od gatunku rośliny, niż dawki tego składnika. W miarę wzrostu poziomu nawożenia mineralnego z upływem czasu badań, zmniejsza się wyraźnie zawartość sodu w runi łąkowej, co stwierdził również Curyło [1991b]. Największe zawartości sodu odnotowano w runi nawożonej jednostronnie fosforem oraz bez nawożenia, co świadczy o zastępowaniu potasu sodem. Różnice zawartości w poszczególnych latach, od wartości średniej były większe na ogół w okresie od 18. do 30. roku badań, niż w okresie do 18. roku badań. Wapnowanie powodowało nieznaczny wzrost sodu w runi łąkowej [Mazur i inni 1993]. Może się to wiązać ze zmianami w składzie botanicznym, gdyż stwierdzono znaczną różnicę w zawartości sodu między koniczyną łąkową a kupkówką pospolitą i kostrzewą łąkową [Filipek-Mazur i in. 1999]. W tych samych obiektach koniczyna zawierała prawie 10-krotnie więcej sodu niż trawy, aczkolwiek wapnowanie przyczyniało się do zmniejszenia zawartość sodu w koniczynie. Średnie roczne pobranie sodu do 18. roku badań było największe w obiekcie nawożonym dawką 180 kg N · ha-1 w formie mocznika i wynosiło 3,31 kg Na · ha-1, a najmniejsze, 0,96 kg Na · ha-1, w obiekcie bez nawożenia. Dużą ilość pobranego sodu w tym 35 okresie w obiektach z pełnym nawożeniem należy tłumaczyć większą ilością sodu wprowadzanego z nawożeniem potasowym, szczególnie do roku 1976, oraz z wielkością plonów w tych obiektach. Również podczas trwających 20 lat doświadczeniach Curyły [1991b] pobranie sodu wzrastało wraz z poziomem nawożenia, zwłaszcza azotowego, ale zmniejszało się w miarę upływu lat. Problem zmniejszania się zawartości magnezu wymiennego w glebach Polski staje się ostatnio bardzo ważny [Czuba i Mazur 1988, Doboszyński 1995]. Czynniki takie, jak silne przemycie profilu glebowego, stosowanie skoncentrowanych nawozów zawierających niewielkie ilości magnezu oraz dużych dawek nawozów potasowych i azotowych, mają coraz większy niekorzystny wpływ na rozwój i plonowanie roślin uprawnych, w tym również roślin łąkowych. Mała zawartość magnezu w runi, zwłaszcza w rejonach górskich (mimo wysokich wskaźników zasobności gleby w ten pierwiastek na Pogórzu Karpackim) [Woźniak 1996], jest najczęściej wynikiem uproszczenia składu botanicznego runi na skutek eliminacji roślin dwuliściennych [Mazur i Mazur 1973]. Niezmiernie ważną rolę magnezu dostrzega się w jego relacjach z innymi makroskładnikami, w tym głównie z wapniem [Wojnowska i Krauze 1978], oraz z sumą kationów jednowartościowych - potasu i sodu. Rola magnezu w żywieniu zwierząt wzrasta w świetle jego niewielkiej, 10-30-procentowej, przyswajalności i występowania tężyczki pastwiskowej przy niedoborze magnezu w runi [Underwood 1971, Doboszyński 1995]. Zawartość magnezu w sianie w warunkach Polski mieści się w granicach od 0,006 do 0,71% Mg, przy czym przeciętnie wynosi 0,20% w suchej masie [Łąkarstwo... 1978 za Szymborską]. Czuba i Mazur [1988] podają za Nowakiem, że z ponad 2000 analizowanych próbek tylko 5,5% zawierało powyżej 0,24% Mg w suchej masie, tj. wartość uważaną za dobrą z punktu widzenia wzrostu roślin i wartości odżywczej. Średnia zawartość magnezu w suchej masie runi łąkowej I pokosu (tab. 13) doświadczenia w Czarnym Potoku podlegała na ogół niewielkim zmianom w ciągu czasu jego trwania (wartość V = 18-21% oraz nieznacznie większa wartość V = 29% w obiekcie z jednostronnym nawożeniem azotowym) i wynosiła od 0,13 do 0,20% Mg. Największą zawartość magnezu odnotowano w obiekcie bez nawożenia, w którym licznie występowały roślinny dwuliścienne, a najmniejszą w obiekcie nawożonym potasem i fosforem. O antagonistycznym wpływie potasu na pobieranie magnezu świadczy również najmniejsza zawartość magnezu w runi II pokosu z tego samego obiektu. Tylko w przypadku runi II pokosu z obiektu bez nawożenia można uznać średnią z trzydziestolecia zawartość magnezu 36 za dobrą z punktu widzenia wzrostu roślin i jakości plonu. Dynamikę średniej ważonej zawartości magnezu przedstawia rycina 16. Woźniak [1997] podaje, że przy znacznej ogólnej zawartości magnezu w glebach brunatnych kwaśnych i niewielkim udziale jego form rozpuszczalnych, rośliny gromadzą na ogół niewielkie ilości magnezu. Underwood [1971] pisze o pojawieniu się tężyczki pastwiskowej najczęściej w porze roku, kiedy w próbkach runi stwierdzano poniżej 0,20% Mg. Zawartość magnezu w runi w dużym stopniu zależy od gatunków występujących w zbiorowisku. Mała zawartość magnezu charakteryzuje kostrzewę czerwoną oraz wiechlinę łąkową i zwyczajną [Łąkarstwo... 1978]. Kostrzewa czerwona jest gatunkiem dominującym w obiektach nawożonych jednostronnie fosforem oraz potasem i fosforem [Mazur i in. 1993]. Do zasobnych w magnez zalicza się kostrzewę łąkową i kłosówkę wełnistą [Łąkarstwo... 1978]. W doświadczeniu w Czarnym Potoku większą zawartość magnezu stwierdzono w obiektach nawożonych 180 kg N + PK, w których dominowała kłosówka miękka. W obiektach z niepełnym nawożeniem ilość magnezu pobranego przez ruń w I pokosie wynosiła niecałe 4 kg Mg · ha-1 · rok-1, a różnica ilości pobranego magnezu między dawkami saletry amonowej 180 kg N i 90 kg N · ha-1 na tle PK wynosiła 3 kg Mg. Różnica ta była relatywnie większa w II, niż w I pokosie. Współczynniki zmienności ilości magnezu w plonie I i II pokosu były znacząco wyższe niż współczynniki zmienności zawartości tego pierwiastka w runi z tych pokosów. Na większą dynamikę plonowania niż kształtowania się zawartości magnezu w runi łąkowej pod wpływem zróżnicowanego nawożenia zwrócili wcześniej uwagę Mazur i Mazur [1973]. W runi łąkowej ze wszystkich obiektów nawożonych, w serii bez wapnowania, następowało stałe, znaczne zmniejszanie się zawartości wapnia w porównaniu do jego zawartości z pierwszych lat doświadczenia. Pożądany poziom wapnia w runi wynoszący 0,7% Ca w suchej masie stwierdzano tylko w pierwszym analizowanym okresie w obiektach bez nawożenia i z jednostronnym nawożeniem fosforem. W pierwszym przypadku w runi znaczny udział miały rośliny dwuliścienne, w drugim ruń była nawożona wpierw supertomasyną, później superfosfatem, a więc nawozami, z którymi wprowadza się również wapń [Mazur i Mazur 1972, 1978]. Współczynniki zmienności zawartości wapnia w latach 1968-1985 świadczą o dużym wpływie intensywności nawożenia na zawartość wapnia w roślinach. Zawartości stwierdzane we wszystkich obiektach (tab. 14, ryc. 17), szczególnie w plonie I pokosu, w drugim analizowanym okresie świadczą o niedostatecznej, bardzo niskiej zawartości wapnia w runi. Największe trudności z pobraniem wapnia mają rośliny nawożone 37 180 kg N + PK, co wynika z największego wyczerpania (pobrania przez plon) wapnia, ale poziom tego pierwiastka w runi nawożonej mniejszą dawką azotu jest również bardzo niski. Zazwyczaj ruń II pokosu jest znacznie bogatsza w wapń, co potwierdza w swoich badaniach między innymi Gajda [1994]. Wynika to z jej składu botanicznego i z ograniczonego tempa przenikania wapnia w głąb profilu. Najmniejsza różnica między maksymalną a minimalną zawartością Ca wystąpiła w obiektach nawożonych większą dawką azotu (180 kg N + PK). Średnio z 30 lat w serii bez wapnowania dla obu form azotu wynosiła ona 7,3% i była trzykrotnie mniejsza od różnicy przy dawce 90 kg N + PK. Ruń nawożona z obiektu 180 kg N + PK była w największym stopniu uproszczona i złożona z gatunków traw uboższych w składniki pokarmowe niż gatunki dwuliścienne. Dzięki zabiegom wapnowania zastosowanym w czasie trwania doświadczenia w Czarnym Potoku nieznacznie poprawiała się zawartość tego pierwiastka w runi. Wzrost zawartości wapnia wyniósł w I pokosie w latach 1986-1997 po pełnym (NPK) nawożeniu niecałe 20%, a w II pokosie średnio dla obu form 39,5% przy mniejszych dawkach azotu i 50,5% przy większych. Zawartość wapnia w granicach 0,27-0,46% w runi wapnowanej po pełnym nawożeniu należy nadal uważać za niedostateczną. Otrzymane w różnych doświadczeniach wyniki dotyczące wpływu wapnowania użytków zielonych są niejednoznaczne [Czuba i Mazur 1988, Gorlach i Curyło 1990, Czuba i Murzyński 1993a, Gajda 1994, Johnston 1994, Niczyporuk i Jankowska-Huflejt 1996, Smoroń i Kopeć 1999]. W łanowym doświadczeniu Gajdy [1994], mimo wyraźnego wzrostu zawartości Ca w wyniku wapnowania, średnia koncentracja tego pierwiastka w I pokosie wynosiła 0,45%. Alternatywą niezbędnego podwyższenia zawartości wapnia w runi jest prawdopodobnie systematycznie wykonywany zabieg wapnowania, nawet na niższych dawkach. Do tego poglądu skłaniają się inni autorzy [Nowak 1975, Stypiński 1993]. Koszty takiego zabiegu w warunkach górskich będą jednak mniejsze, jeśli ograniczy się zakwaszający wpływ azotu, a więc również przy mniejszych jego dawkach. Wydaje się, że stosowanie nawozów na użytkach zielonych musi opierać się na zasadzie równowagi składników pokarmowych, wówczas bowiem korzyści będą największe. Jednostronne nawożenie runi łąki górskiej plonotwórczym azotem wiąże się z bardzo szybkim wyczerpaniem niewielkich zasobów przyswajalnych form fosforu w glebie, a uproszczenie składu botanicznego runi prowadzi do złej gospodarki kationami wymiennymi. Niezrównoważone nawożenie, bądź brak systematycznego wapnowania prowadzi do sytuacji, w której ponosi się znaczne koszty nawożenia jednym pierwiastkiem. Interwencja poprzez stosowanie dużych dawek składnika uważanego przez nas za występującego w minimalnej 38 ilości może być nieskuteczna. Rozsądne gospodarowanie składnikami polega na tym, aby nie doprowadzić do sytuacji, w której będzie brak reakcji na nawożenie. Konieczne jest więc działanie kompleksowe obejmujące różne elementy i zabiegi uprawowe. Zrównoważenie nawożenia wymaga jednak bardzo dokładnej znajomości składu chemicznego roślin i bilansowania składników w okresie kilku lat. Gospodarka nawozowa przyszłości będzie musiała w większym stopniu uwzględniać uwarunkowania naturalne (zmienność zasobności środowiska glebowego), zagadnienia ochrony środowiska (szczególnie zasobów wód gruntowych) oraz - głównie w warunkach obszarów górskich - rolę łąk naturalnych w ograniczaniu erozji, a także w retencjonowaniu zasobów wodnych [Woźniak 1999]. Generalnie należy uznać, że ruń nawożona dawką 90 kg N + PK wykazuje dużą stabilność i odpowiednią zawartość makroskładników. Dawka 180 kg N + PK nie różnicowała znacząco zawartości makropierwiastków dostarczanych z nawozami w porównaniu z dawką azotu dwukrotnie mniejszą. Wpływ nawożenia azotem na skład mineralny runi zwiększał się na ogół w miarę upływu lat, co potwierdza na przykład Curyło [1991a]. Zmiany zawartości składników pokarmowych w runi łąkowej wywoływane są ponadto tempem mineralizacji biomasy podziemnej. Według Klobušickýego i innych [1999], na łące trwałej stosunek masy korzeni do porostu może wynosić około 6 : 1. Tłumaczy to zwiększenie zawartości niektórych pierwiastków po 6-8 latach od roku, w którym osiągnięto maksymalne plony oraz szybszą reakcję runi przejawiającą się lepszym jej plonowaniem po pierwszej przerwie w nawożeniu niż w do pierwszych sześciu latach od rozpoczęcia nawożenia. Zakładając 2-3 lata inercji podziemnego potencjału zbiorowiska łąkowego i przyjmując czas wymiany korzeni na łące trwałej około 4 lat [Klobušický i in. 1999] można tłumaczyć wzrost zawartości fosforu, azotu i magnezu około 20.-22. roku trwania doświadczenia analizowanego w niniejszej pracy. Okres ten poprzedzało kilka lat stosunkowo suchych (< 500 mm opadu), co sprzyjało mineralizacji obumierających korzeni. Efekt wzrostu zawartości pierwiastka wystąpił przy zmniejszającym się plonie [Wilson i Lemaire 1992], co przedstawiono na wykresie (ryc. 18) w odniesieniu do azotu. Zależność między plonem runi a zawartością składników w roślinach była na ogół bardzo mała (tab. 15), szczególnie w przypadku tak zróżnicowanego zbiorowiska, jakim jest użytek zielony [Mtimuni i in. 1990, Płodzik 1996]. Przyrost materii organicznej uwarunkowany jest szeregiem czynników niezwiązanych z koncentracją pobranych składników mineralnych, w tym również czasem ich aplikacji lub niedoboru. Z drugiej strony, 39 mimo słabej korelacji zawartości poszczególnych makropierwiastków i plonu ich współdziałanie na plon jest znaczące. Przeprowadzona analiza wielokrotna zależności plonu od sześciu makroskładników potwierdziła zmienny wpływ ich zawartości na jego wielkość. Relacje między zawartością poszczególnych makroskładników a plonem były różne (tab. 16) w odniesieniu do czasu trwania doświadczenia i pokosów, co zgadza się z przedstawionymi przez Sapek i Kalińską [1996] modelami przebiegu zmian odczynu gleby i zawartości wapnia w ciągu 10 lat doświadczeń. O zmianach interakcji między zawartością pierwiastków w runi uwarunkowaną zróżnicowanym nawożeniem i terminami tego zabiegu, a czasem trwania doświadczenia (14 lat) donosi Strežo [1997]. Występowanie azotu jako zmiennej (tab. 16) było uwarunkowane przerwą w nawożeniu i jego ograniczonym pobraniem w tym okresie. Pominięcie lat zaniechania nawożenia wyeliminowało tę zmienną jako istotnie znaczącą w plonie runi nawożonej NPK. Mimo stosunkowo niskich współczynników determinacji wspólnym elementem większości tych równań, szczególnie w przypadku drugiego analizowanego okresu, pozostaje sód. Jego wpływ na plon był jednak niewielki ze względu na bardzo małe zawartości tego pierwiastka w runi. Analiza danych z okresu 30 lat wykazała brak istotnego wpływu zawartości jakichkolwiek pierwiastków na plon tak I, jak i II pokosu. Równania opisujące plony runi w zależności od zawartości w niej pierwiastków mają charakter poznawczy i odnoszą się wyłącznie do doświadczenia w Czarnym Potoku. Interpretacja takich modeli regresji wielokrotnej przybliżającej przebieg zmian cech gleby i roślinności łąkowej w czasie jest trudna, ale modele te poszerzają możliwości opisania procesów zachodzących w przyrodzie [Sapek i Kalińska 1996]. 3.3.2. Masa pobranych makroskładników Ujemna wartość różnicy między ilością składników pokarmowych wprowadzonych z nawozami a ilością składników pobranych przez ruń łąkową w przypadku azotu wydaje się bardzo korzystna, gdyż wynika najprawdopodobniej z dużego udziału roślin motylkowatych w runi, mineralizacji nagromadzanej materii organicznej oraz opadów atmosferycznych. Azot z nawozów mineralnych, który pozostał w glebie to straty ekonomiczne i zagrożenie dla środowiska. W okresie 30 lat trwania doświadczenia, w serii bez wapnowania przy dawce 90 kg N + PK, różnica między ilością azotu wprowadzoną z nawozem a ilością pobraną przez rośliny (tab. 17) wynosiła –869,4 kg N · ha-1, co oznacza, że średnio rocznie około 29 kg N · ha-1 było pozyskiwane z innych źródeł niż nawożenie mineralne. Wartości tej różnicy były 40 korzystniejsze dla saletry amonowej niż dla mocznika. W okresie 18 lat od 1968 do 1985 roku różnica w przypadku nawożenia saletrą wynosiła -30,6 kg N · ha-1, a w przypadku mocznika -28,1 kg N · ha-1. W następnym 12-letnim okresie zależność była podobna. Rośliny w runi nawożonej saletrą pobierały rocznie z innych niż nawóz źródeł 29,9 i w przypadku mocznika 26,9 kg N · ha-1. Mniejsze pozyskanie azotu pozanawozowego przez rośliny w obiekcie z mocznikiem widać wyraźniej po podwojeniu dawki azotu. O ile w okresie do roku 1985 wynik omawianego równania dla azotu przy dawce 180 kg N + PK w formie saletry wynosił –22,5 kg N · ha-1, o tyle przy nawożeniu taką samą dawką azotu w formie mocznika był on bliski zeru (-3,3 kg N · ha-1). Od roku 1986, wraz ze zmniejszaniem się plonowania w obiekcie z większą dawką azotu, wynik równania był dodatni - średniorocznie w obiekcie nawożonym saletrą wynosił 23,7 kg, a w obiekcie nawożonym mocznikiem 35,6 kg N · ha-1. Zmiany zależności między ilością azotu wprowadzoną z nawozem a ilością pobraną przez rośliny dla obu dawek, średnio dla form stosowanego azotu przedstawia rycina 19. Wartość tej zależności była największa po przerwie w nawożeniu, a następnie w okresie kilku lat zmniejszała się. Uwaga ma znaczenie praktyczne, gdyż dowodzi, że w przypadku runi źle plonującej wielkość dawki nawozu azotowego powinna stopniowo wzrastać w okresie kilkuletnim. Podobne położenie punktów odpowiadających wartościom tej zależności dla dwóch dawek azotu w okresach przerw w nawożeniu potwierdza brak następczego wpływu tego pierwiastka na ruń łąkową. W obiekcie nawożonym przez 30 lat fosforem i potasem średniorocznie wynoszono z plonem roślin 75 kg azotu z hektara. Tylko w przypadku tego nawożenia (tab. 17) stwierdzono dodatnią różnicę między ilością potasu zastosowaną z nawozem a ilością tego składnika pobraną przez ruń (+476,3 kg K · ha-1). W obiektach z pełnym nawożeniem NPK największe wykorzystanie rezerw glebowych wystąpiło w okresie do 1985 roku i wynosiło średniorocznie dla obu form stosowanego azotu -25,5 kg K · ha-1 przy dawce 90 kg N + PK i -56,5 kg K · ha-1 przy podwojonej dawce N + PK. Oznacza to, że rocznie przez pierwsze 18 lat ubywało z warstwy gleby do 20 cm odpowiednio 13 i 29 mg K2O · kg-1. Mimo niekorzystnych średnich wartości dla gospodarki potasem, wynikających z ujemnego bilansu potasu w czasie przerw w nawożeniu, różnica między ilością tego składnika wprowadzoną do gleby w soli potasowej a ilością pobraną przez ruń w okresie od 15. roku doświadczenia przy nawożeniu 90 kg N + PK do zaniechania nawożenia (z wyjątkiem jednego roku) była dodatnia (ryc. 19). We wszystkich obiektach, w których stosowano nawożenie fosforem, mniejsze pobranie fosforu przez ruń niż ilości tego składnika zastosowanego z nawozem umożliwia 41 wzrostu zasobności gleby w fosfor. Od 1968 do 1985 roku pozostawało w glebie średniorocznie 16,7 kg P · ha-1 w obiektach 90 kg N + PK i 10 kg P · ha-1 w obiektach z dwukrotnie większą dawką N + PK. W kolejnym okresie (12 lat) ten uproszczony bilans fosforu wynosił w tych obiektach odpowiednio 14,1 i 13,5 kg P · ha-1. Oznacza to możliwość znacznego ograniczenia nawożenia fosforowego w tych warunkach. Zakładając nawet najniższy średnioroczny dodatni przyrost ilości tego pierwiastka (10 kg P · ha-1), jaki był związany z największym plonowaniem runi nawożonej dawką 180 kg N + PK i względnie wysoką zawartość fosforu w runi, dawka fosforu w tym obiekcie powinna być niższa od stosowanej o 23 kg P2O5 i wynosić 67 kg P2O5 · ha-1. Stosunek między NPK w doświadczeniu przy dawce 90 kg N + PK wynosił 1 : 0,44 : 1,38, a przy dawce 180 kg N + PK 1 : 0,22 : 0,69. Przyjęcie mniejszego nawożenia fosforem użytków zielonych zalecają Gorlach i Curyło [1990], proponując nawożenie N : P : K w stosunku 1 : 0,13 : 0,64, co odpowiada przedstawionemu wyżej wyliczeniu. Ježikowá i Lihán [1997], uzyskując podobne plony do tych zbieranych w Czarnym Potoku, przy stosunku NPK jak 1 : 0,15 : 0,4 nie stwierdzili wzrostu zasobności gleby w fosfor, a wyczerpanie potasu było równorzędne w porównaniu z obiektami nawożonymi NPK w stosunku: 1 : 0,3 : 0,8. Sztywne trzymanie się szerokiej proporcji N : P w nawożeniu jest nieuzasadnione ze względu na to, że gleby mają różną zasobność w składniki pokarmowe. Większe ilości pobranego fosforu na początku doświadczenia w Czarnym Potoku również uzasadniają stosowanie wówczas większych dawek tego składnika. Dodatni bilans fosforu w długotrwałych doświadczeniach łąkowych potwierdzają inni autorzy [Arnold i in. 1976, Vasiliauskiene i Kadziulis 1992, Czuba i Murzyński 1993b, Gorlach i Curyło 1993, Holubek i Jančovič 1993, Kasperczyk i Wiśniowska-Kielian 1995, Woźniak 1999]. Decyzję o ograniczeniu dawki fosforu należy podjąć z perspektywy czasu, uwzględniając wielkość plonów i zawartość fosforu w roślinach. Na znaczenie bilansu w określaniu dawek składników zwrócili też uwagę Fotyma i inni [1996], Woźniak [1999] oraz - na podstawie wyników statycznych doświadczeń trwających 20 lat - Czuba i Murzyński [1993b, c] oraz Gorlach i Curyło [1993]. W okresie 30 lat doświadczenia w serii bez wapnowania wapń, magnez i sód były pobrane w ilości odpowiednio: 420,8-760,1; 170,3-395,1; 24,9-76,5 kg · ha-1. Najmniej tych pierwiastków pobrały rośliny w obiektach z pełnym nawożeniem NPK (ryc. 20) w latach zaniechania nawożenia (przy niskich plonach), szczególnie w drugim roku przerwy w nawożeniu. Większe ilości pobranego wapnia, magnezu i sodu w pierwszych kilku latach doświadczenia miały związek ze znacznym zwiększaniem się plonów oraz z innym asortymentem wówczas stosowanych nawozów. Od momentu wprowadzenia bardziej 42 skoncentrowanej soli potasowej i superfosfatu potrójnego stale obniżała się ilość pobranego wapnia i sodu, co można tylko tłumaczyć wzrastającą trudnością pobierania tych składników przez rośliny na skutek wyczerpywania zapasów glebowych. Pobranie magnezu było wprost proporcjonalne do wielkości plonów. Przy dawce 180 kg N + PK w porównaniu z dawką 90 kg N + PK w okresie 30 lat zebrano większe plony o 26%, a jednocześnie pobranie wapnia było większe o 8,3%, magnezu o 41,8%, a sodu o 35,9%. Sugeruje to stymulujący wpływ azotu na pobranie magnezu i sodu. 3.3.3. Wzajemne relacje makroskładników Wartość paszy ocenia się nie tylko na podstawie bezwzględnej zawartości obecnych w niej składników pokarmowych, ale również ich wzajemnych stosunków ilościowych. że Proporcje pierwiastków w roślinach są z kolei uzależnione zarówno od zawartości pierwiastków w glebach (szczególnie frakcji łatwo rozpuszczalnych), jak i od specyficznej reakcji roślin, czego dowiódł Woźniak [1996] na podstawie badań przeprowadzonych na wysokogórskich łąkach w Bieszczadach. Czuba i Mazur [1988] podkreślają, że antagonistyczne lub synergistyczne zależności między składnikami gleby mogą prowadzić do znacznych odchyleń od przeciętnej zawartości pierwiastka w roślinach, na przykład fosforu w roślinach. Jak się uważa, wapń i fosfor, występujące w kościach zwierząt w stosunku wagowym 2 : 1, są najlepiej wykorzystywane przez organizmy zwierzęce, gdy stosunek Ca do P w paszy ma podobną wartość. Optymalna wartość tego stosunku jest inna dla różnych gatunków zwierząt [Slamka i in. 1997]. Underwood [1971] podaje, że przeżuwacze wykazują na ogół lepszą tolerancję na wyższy (przewaga wapnia) i gorszą na niższy (równy poziom Ca i P lub przewaga fosforu) stosunek wapnia do fosforu, oczywiście do określonych granic. Autor ten omawia badania, w których dawki pokarmowe dla przeżuwaczy różniące się stosunkiem wapnia do fosforu (między 1 : 1 a 7 : 1) dały jednakowo dobre wyniki. Dobry stan zdrowia przeżuwaczy obserwowano, gdy stosunek Ca : P odbiegał od uznawanego za optymalny, ale pasza zawierała dostateczną ilość Ca i P oraz witaminy D. Zaburzenie stosunku Ca : P, a więc nadmiar lub niedobór któregoś z tych składników, powoduje interakcje w pobraniu innych pierwiastków, w tym magnezu, cynku czy manganu [Sapek 1993, Płodzik 1996, Slamka i in. 1997]. Należy zauważyć, że nawożenie mineralne w doświadczeniu prowadzonym w Czarnym Potoku spowodowało zmiany w składzie botanicznym runi z poszczególnych obiektów utrudniające interpretację zależności między pierwiastkami. 43 W okresie 30 lat doświadczenia w serii bez wapnowania tylko w obiekcie bez nawożenia stosunek wagowy Ca : P przekraczał uznaną za optymalną wartość 2 (tab. 18). Zmienność tego stosunku - w porównaniu z pozostałymi obiektami, w których stosowano nawożenie mineralne - była najmniejsza, co świadczy o równowadze w pobieraniu wapnia i fosforu w zbiorowisku nienawożonym. Nawożenie i przemienne użytkowanie runi powoduje zawężenie stosunku Ca : P przede wszystkim w wyniku zmian składu botanicznego runi polegających na zmniejszeniu udziału roślin dwuliściennych [Slamka i in. 1997]. Średnia wartość stosunku Ca : P w runi z obiektu nawożonego przez 30 lat jednostronnie azotem była również większa od 2, jednak porównanie dwóch okresów (lata 1968-1985 i 1986-1997) wskazuje, że z czasem nastąpiło zmniejszenie się wartości tego stosunku o 51,2%, a jego bezwzględna wartość w drugim okresie obniżyła się poniżej tej uznawanej za optymalną. Z reguły w analizowanych okresach zawęża się wartość Ca : P w runi ze wszystkich obiektów (ryc. 21). Zmiany te świadczą o wyczerpywaniu się zasobów dostępnego dla roślin wapnia i wyraźnym dodatnim bilansie fosforu w glebie obiektów nawożonych tym składnikiem, przy czym plonotwórcze działanie azotu powoduje znacznie większe wyczerpanie zasobów przyswajalnego wapnia. Dane świadczące o zawężaniu się tego stosunku wraz ze wzrostem dawek azotu uzyskał także Wasilewski [1999] w wyniku 28 lat doświadczeń, ale w innym, trwającym 10 lat doświadczeniu [Płodzik 1996] wpływ nawożenia azotem na wartość ilorazu Ca : P był niejednoznaczny. Wapnowanie pociągało za sobą zwiększenie wartości stosunku Ca : P w runi największe w obiekcie nawożonym jednostronnie azotem oraz bez nawożenia. W obu przypadkach przyczyną tego była ograniczona dostępność fosforu przy bardzo niskiej jego zawartości w glebie. W obiektach nawożonych NPK dwukrotne wapnowanie nie spowodowało rozszerzenia stosunku Ca : P do wartości uważanej za optymalną. Płodzik [1996] uważa jednak, że wapnowanie rozszerza wartość stosunku Ca : P niezależnie od siedliska, ale zabieg ten ujawnia swój korzystny wpływ dopiero po kilku latach. We wcześniejszym opracowaniu autora niniejszej pracy i Mazura [Kopeć i Mazur 1996a] stwierdzono, że wartość stosunku P : Mg zwiększała się w miarę upływu czasu, ale z upływem lat wzrost ten był coraz mniejszy. Nawożenie azotowe na tle PK powodowało obniżenie wartości stosunku P : Mg, więc miało nań odwrotny wpływ niż na stosunek P : Ca. Może to oznaczać, że azot stymuluje pobieranie magnezu. Bardzo wysokie i zróżnicowane współczynniki zmienności wartości stosunku P : Na świadczą o znacznym zróżnicowaniu dynamiki pobierania sodu w porównaniu z fosforem. W porównaniu z początkowym okresem 44 doświadczenia w późniejszych latach nastąpił 3-4-krotny wzrost wartości stosunków P : Na. Ponieważ wzrost ten nastąpił również w obiektach nie nawożonych fosforem, świadczy to o wyczerpywaniu się dostępnych dla roślin zasobów sodu z gleby i zmianie jakości paszy pod względem zawartości tego pierwiastka. Jesienią 1985 roku wraz z wapnowaniem w zastosowano nawożenie sodem w ilości 200 kg Na · ha-1. Po tym zabiegu wartość P : Na była mniejsza, nie więcej jednak niż o 15%. Wartość stosunku jonowego Ca : Mg w runi nie powinna przekraczać 3 : 1 [Czuba i Mazur 1988]. Przyjmuje się, że w takich warunkach są w pełni zaspokojone potrzeby pokarmowe roślin motylkowatych i ziół, tj. roślin o dużych wymaganiach pokarmowych w stosunku do wapnia, a tym bardziej roślin trawiastych. Uważa się, że odchylenia od optymalnego stosunku Ca : Mg w środowisku istotnie wpływają na zmiany aktywności wielu enzymów czynnych w procesach przyswajania mineralnych form azotu [Azot w glebach... 1991]. W doświadczeniu w Czarnym Potoku stosunek ten w runi łąkowej systematycznie się zawężał (ryc. 22). Wyznaczone trendy jako wielomiany drugiego stopnia opisywały przebieg tej zmienności w czasie od 53% w obiekcie z dawką 90 kg N + PK do 72% w obiekcie z dawką 180 kg N + PK. W trzeciej dekadzie badań w skutek systematycznego wyczerpywania się wapnia w glebie, w większości obiektów nastąpiło odwrócenie relacji pomiędzy wapniem i magnezem. Z wyjątkiem obiektu nawożonego potasem i fosforem rośliny w tym okresie pobierały więcej magnezu niż wapnia. Wapnowanie, przy nadal niskich zawartościach obu pierwiastków w runi, spowodowało tylko nieznaczne rozszerzenie stosunek Ca : Mg. Wskaźnik jakościowy wartości pokarmowej siana wyrażony stosunkiem jonowym K : (Ca + Mg) powinien wynosić 1,62 i nie przekraczać 2,2 [Underwood 1971, Czuba i Mazur 1988]. Według słowackich autorów [Slamka i in. 1997], optymalna wartość tego wskaźnika dla krów mlecznych powinna wynosić 0,72. Na wartość tą wpływa sposób użytkowania runi, pasza z łąk trwałych, ze względu na urozmaicony skład botaniczny, może mieć niższą wartość niż pasza z użytków przemiennych z ograniczoną liczbą gatunków w mieszankach, a najczęściej kształtuje się ją doborem dawki potasu pod pokos. W tabeli 19 przedstawiono wartości stosunku jonowego K : (Ca + Mg) w wybranych okresach. Nawożenie fosforem i potasem powodowało systematyczne rozszerzanie wartości tego stosunku w miarę upływu czasu. Wapnowanie tego obiektu miało korzystny wpływ na wartość stosunku K : (Ca + Mg) [Płodzik 1996] - spowodowało zahamowanie jego tendencji wzrostowej. W porównaniu z pierwszymi lat doświadczenia wartość stosunku K : (Ca + Mg) w runi z obiektów nawożonych 90 kg N · ha-1 w okresie 30 lat systematycznie zwiększała się w I pokosie. Pod koniec trzeciej dekady doświadczenia wynosiła ona ponad 2,2. W II pokosie 45 zmiany wartości tej proporcji mają inny przebieg. Po 20 latach wzrostu nastąpiło zahamowanie tej tendencji, a w konsekwencji zmniejszenie się wartości stosunku wyliczonego ze średnich ważonych zawartości (ryc. 23). Przyczyną tego może być urozmaicony skład florystyczny oraz zawartość wapnia wymiennego w glebie [Kopeć i Mazur 1996b]. Nawożenie dawką 180 kg N · ha-1 na tle PK powodowało przez kilkanaście lat stosunkowo niewielką fluktuację stosunku K : (Ca + Mg), a następnie zwiększenie jego wartości. Okres tego wzrostu pokrywa się z okresem zmniejszenia się plonowania w tych obiektach. Wynika stąd, że zastosowane w tych obiektach nawożenie z punktu widzenia omawianego kryterium jakości paszy było najkorzystniejsze, jednak doprowadziło do znacznego wyczerpania gleby z wymiennych form wapnia [Kopeć i Mazur 1996b, Wasilewski 1999], co należy uważać za główną przyczynę zakłócenia równowagi między składnikami pokarmowymi w roślinach. Wapnowanie, które nie dało efektu plonotwórczego w tych obiektach, spowodowało zahamowanie wzrostu wartości stosunku K : (Ca + Mg). Obliczone dla okresu 30 lat współczynniki korelacji prostej pomiędzy zawartością wapnia w runi poszczególnych obiektów a stosunkiem jonowym K : (Ca + Mg) były istotne dla obu pokosów. We wszystkich przypadkach wartość tych współczynników była ujemna. Współczynniki korelacji prostej między zawartością potasu i stosunkiem K : (Ca + Mg) były istotne przy rozpatrywaniu wszystkich obiektów (n = 240) w poszczególnych pokosach i seriach, natomiast wpływ nawożenia w okresie 30 lat (n = 30) nie zawsze powodował istotność tej zależności. Zawartości magnezu nie brano pod uwagę, gdyż tylko w bardzo nielicznych przypadkach stwierdzono jego wpływ na wartość stosunku K : (Ca + Mg). Regresja wielokrotna rozpatrywana dla wszystkich obiektów nawozowych w okresie 30 lat (n = 240), ujmująca zależność między stosunkiem jonowym K : (Ca + Mg) a zawartością potasu i wapnia w roślinach dała następujące wartości testów: dla I pokosu 0 Ca: R2 = 0,81; F = 505; beta (standaryzowany współczynnik cząstkowy regresji) dla K = 0,58; beta dla Ca = -0,71; dla II pokosu 0 Ca: R2 = 0,78; F = 417; beta dla K = 0,65; beta dla Ca = -0,64; dla I pokosu + Ca: R2 = 0,81; F = 504; beta dla K = 0,70; beta dla Ca = -0,64; dla II pokosu + Ca: R2 = 0,75; F = 338; beta dla K = 0,66; beta dla Ca = -0,65. Wprowadzenie zawartości magnezu, obok zawartości potasu i wapnia, do obliczeń regresji wielokrotnej wykazało jego istotną statystycznie współzależność ze stosunkiem K : (Ca + Mg). W obu seriach i obu pokosach równania opisywały jednak tylko nieznacznie więcej niż 80% przypadków. 46 W zbiorowiskach łąkowych wytworzonych pod wpływem długotrwałego stałego nawożenia mineralnego dochodzi do pogłębiających się niekorzystnych zmian w składzie chemicznym runi (ryc. 23). Nawożenie NPK bez wapnowania zwiększa wyczerpywanie się zapasów glebowych przyswajalnego wapnia. Zmniejszanie się jego zawartości w roślinach powoduje obniżenie jakości paszy [Krajčovič i in. 1993]. Potas, jako pierwiastek znacząco wpływający na jakość paszy mierzoną jego stosunkiem jonowym do sumy wapnia i magnezu, powinien być stosowany bezwzględnie przy uwzględnieniu potrzeb nawozowych roślin łąkowych. W doświadczeniu w Czarnym Potoku na łące górskiej w przypadku nawożenia dawką 90 kg N + PK dawka 150 kg K2O · ha-1 wydaje się za wysoka w dłuższym okresie czasu. Podwójna dawka azotu, stymulująca plonowanie, uzasadniała użycie takiej dawki potasu. Stwierdzono istotny we wszystkich badanych obiektach, pokosach i seriach (z wyjątkiem obiektu bez nawożenia) wpływ dynamiki pobierania sodu na wartość stosunku K : Na. Zwiększanie się stosunku K : Na we wszystkich obiektach wynikało z znacznego zmniejszenia się ilości sodu pobranego z plonem roślin. Z wyjątkiem obiektu bez nawożenia dla I pokosu obu serii nie stwierdzono istotnego wpływu ilości pobranego potasu na wartość stosunku K : Na. W obiekcie tym jednak zależność taka opisywała niespełna 25% przypadków. Wykresy stosunku jonowego potasu do sodu we wszystkich obiektach mają podobny przebieg (ryc. 24). Różnica miedzy obiektami występuje tylko w zakresie wielkości zmian tego stosunku. Z reguły w II pokosie wartość stosunku K : Na była mniejsza niż w I pokosie. W latach 1968-1976 fluktuacja i wartość tego stosunku nie ulegała dużym zmianom, co wynikało przede wszystkim z nawożenia solą potasową o wysokiej zawartości sodu. Wraz z zastosowaniem bardziej skoncentrowanych nawozów potasowych można było zaobserwować stałe zwiększanie się wartości stosunku K : Na. Było to konsekwencją stałego poziomu stosowanego nawożenia potasem, ale również od wyczerpywania się sodu z gleby [Kopeć i Mazur 1996a]. Na podstawie przebiegu trendu stosunku K : Na w obiekcie bez nawożenia (ryc. 24) należy sądzić, że wyczerpywanie dostępnego sodu jest intensywniejsze niż wyczerpywanie zapasów potasu. Podczas przerwy w nawożeniu zastosowanej w latach 1993-1994 wartość stosunku K : Na była kilkakrotnie większa niż w latach ją poprzedzających. Wydaje się, że efekt wynikał z następczego działania potasu przy zmniejszonym plonowaniu. 47 3.3.4. Zawartość wybranych metali śladowych (Cu, Zn, Mn i Cd) Mimo zastosowania w 1994 roku regeneracyjnego nawożenia dawką 10 kg Cu na 1 ha zawartość miedzi w runi doświadczenia w Czarnym Potoku była niedoborowa, szczególnie w I pokosie i obiektach nawożonych fosforem oraz fosforem z potasem (tab. 20). Zawartość cynku była prawidłowa, a manganu bardzo wysoka. Zawartość kadmu tylko w przypadku obiektu nawożonego jednostronnie azotem w serii bez wapnowania nie przekraczała wartości dopuszczalnej zalecanej dla roślin przeznaczonych na paszę (< 0,5 mg Cd · kg-1 s.m.). Zawartość tego toksycznego pierwiastka w runi wynika z zasobności gleby w kadm i jej właściwości, gdyż ilość kadmu wprowadzanego do gleby z nawozami była mniejsza, niż ilość kadmu odprowadzana z plonem roślin [Kopeć i in. 1997]. Na zawartości pierwiastków śladowych w runi wpływ niewątpliwie wywierała ich ilość pobrana z plonem w okresie 30 lat oraz właściwości gleby, szczególnie jej odczyn. Największe plony zbierano w obiektach 180 kg N + PK, w których odczyn w wyniku nawożenia był najniższy, co dodatkowo przyczyniało się do zwiększania przyswajalności wielu metali śladowych. Zawartość mikroskładników w runi w początkowym okresie badań była większa [Mazur 1983], co potwierdzają również wieloletnie badania Curyły [1999] i Wasilewskiego [1993]. Przeciętna zawartość miedzi w pierwszych trzech latach doświadczenia (1968-1970) wahała się w przedziale 8,00-10,33 mg · kg-1, cynku - 34,3-58,6 mg · kg-1, manganu - 288-446 mg · kg-1. Wapnowanie wpłynęło na zmniejszenie zawartości w runi cynku i manganu oraz kadmu z wyjątkiem obiektu nawożonego jednostronnie superfosfatem. Ze względu na to, że za prawidłowy uważa się bardzo szeroki stosunek pierwiastka śladowego do makroelementu interpretacja tych zależności jest trudna. Optymalna zawartość wapnia w paszy powinna być 100-200 razy większa od zawartości manganu czy cynku i 300-500 razy większa od zawartości miedzi [Kruczyńska 1993]. Oprócz stosunków wapnia do innych pierwiastków duże znaczenie przywiązuje się też do zależności między fosforem a cynkiem (stosunek ten powinien być mniejszy niż 100-200 : 1). Rozszerzenie stosunków Ca i P do Cu, Zn, Mn i Cd w wyniku wapnowania obiektów nawozowych w Czarnym Potoku było proporcjonalne dla poszczególnych obiektów, co wynika z dostarczonego wapnia i uruchomienia fosforu (ryc. 25, 26). Zróżnicowanie tych stosunków między kombinacjami, tak w serii bez wapnowania, jak i wapnowanej, wynikło z różnego stopnia wyczerpania pierwiastków śladowych z gleby. Tylko w obiekcie 180 kg N + PK stosunek Ca : Cu mieścił się w przyjętym zakresie, ale wystąpiło to przy bardzo niskiej zawartości wapnia w runi. W przypadku do pozostałych obiektów wartość stosunku Ca : Cu w serii wapnowanej (ryc. 25) świadczy o niedoborze 48 miedzi w runi. Stwierdzono, że stosunek Ca do Mn był bardzo wąski i nawet w wyniku wapnowania nie osiągnął optymalnej wartości, co świadczy o nadmiernej przyswajalności przez rośliny manganu w tych warunkach i potwierdza niedobór wapnia. Na temat stosunku wapnia i fosforu do kadmu w materiale roślinnym brak danych w literaturze, ale może on w przyszłości stanowić wyznacznik skażenia kadmem paszy. Wapnowanie znacząco rozszerzyło wartość Ca : Cd, ale przeciwdziałało temu jednostronne nawożenie fosforem. Przy założeniu, że zawartość kadmu w paszy byłaby mniejsza od 0,5 mg Cd · kg-1 s.m., a pożądana zawartość wapnia wynosiłaby 0,7% Ca, wartość stosunku Ca : Cd powinna być większa od 14 000. 3.4. Właściwości fizykochemiczne gleby 3.4.1. Zakwaszenie gleby Dynamikę zmian żyzności gleby rozpatruje się najczęściej w odniesieniu do właściwości fizykochemicznych gleby oraz zawartości w niej i przemian składników pokarmowych oraz materii organicznej. Keulen [1996] wykazał na podstawie symulacji dla 60-letniego okresu nawożenia mineralnego, że tylko utrzymanie nawożenia azotowego pozwala na zachowanie bądź zwiększenie zawartości węgla w glebie. Dynamika zmian poziomu azotu w glebie jest większa, gdyż wiąże się z procesami denitryfikacji czy wymywania. Prawdopodobnie stosunek C do N w glebie ma duże znaczenie dla procesu starzenia się runi, ale brak na ten temat danych w literaturze. Nie do końca również poznano dynamikę strat składników pokarmowych i zmian właściwości fizykochemicznych gleby. Trudno jest określić czas osiągnięcia wartości progowej przez czynnik wywołujący stan zmęczenia gleby, który stwarza niekorzystne warunki rozwoju roślin, gdyż efekt ten jest zazwyczaj kumulacją wielu elementów. Szczególnie w odniesieniu do użytków zielonych zmiany w środowisku glebowym można zaobserwować dopiero w dłuższej perspektywie czasu, a zarazem zmniejszenie plonowania łąk nie musi się wiązać z zauważalnymi zmianami właściwości gleby. Czynników pozostających w „minimum” do efektu produkcji przybywa z w miarę upływu czasu, w którym stosuje się określony system gospodarowania, dając w końcu skumulowany i negatywny efekt reakcji runi łąkowej [Kopeć i Mazur 1995]. Zdaniem Czuby i Murzyńskiego [1993c] coroczne stosowanie dużych dawek NPK i w konsekwencji uzyskiwanie dużych plonów może już po 10 latach spowodować ubytek w glebie składników nie stosowanych w nawozach, a nawet doprowadzić do ich niedoborowej zasobności, w tym kolejno magnezu, wapnia, miedzi, sodu i cynku. Najczęstszym zabiegiem 49 regeneracyjnym dla zdegradowanych gleb jest wapnowanie. Chociaż zabieg ten w perspektywie czasu nie wyrównuje, oprócz wapnia i magnezu, strat składników pokarmowych pobranych z plonem, to przyczynia się jednak do zwiększenia w glebie ilości przyswajalnych składników pokarmowych w wyniku zmiany odczynu i przyśpieszenia mineralizacji próchnicy. Wapnowanie stanowi istotne uzupełnienie nawożenia mineralnego i należy je traktować jako punkt wyjścia do zachowania bądź przywrócenia zrównoważenia środowiska glebowego [Sapek 1997, Smoroń i Kopeć 1999, Woźniak 1999]. Wyniki analiz właściwości gleby w Czarnym Potoku dotyczą okresu trzech lat po drugim wapnowaniu (1995-1997), tj. 28., 29. i 30. roku doświadczenia. Średnie wartości pHKCl gleby niewapnowanej z warstwy 0-10 cm wynosiły, w zależności od obiektu, od 3,85 do 4,38 (tab. 21). Najniższe wartości odczynu stwierdzono w glebie z obiektów nawożonych większą dawką azotu (180 kg N + PK). Podobne zależności w odczynie utrzymują się od pierwszych lat doświadczenia [Mazur i Mazur 1972], a zmiana wartości w miarę upływu lat wskazują na pogłębianie się zakwaszenia [Mazur i Kopeć 1993a, Wasilewski 1999]. Wapnowanie w 1995 r. spowodowało podwyższenie pHKCl [Mazur i Kopeć 1993a]. Średnie trzyletnie (1995-1997) wartości odczynu gleby (pH) serii wapnowanej z warstwy 0-10 cm wahały się w zakresie 5,52-5,89. Korzystny efekt powtórzenia wapnowania na utrzymanie odczynu potwierdzają inni autorzy [Thurston i in. 1976, Poulton i Johnston 1993, Gajda 1994]. Wapnowanie spowodowało największe zmiany kwasowości hydrolitycznej i wymiennej w warstwie 0-10 cm. Kwasowość hydrolityczna (tab. 21) gleby z tej warstwy w obiektach nawożonych NPK w serii bez wapnowania wynosiła od 6,2 do 7,4 cmol(+) · kg-1 gleby. Tylko gleba z obiektu bez nawożenia i nawożona jednostronnie fosforem z warstwy 010 cm charakteryzowała się kwasowością hydrolityczną poniżej wartości 6 cmol · kg-1 gleby. Wapnowanie w drugiej rotacji spowodowało prawie 3-5 krotne zmniejszenie wartość kwasowości hydrolitycznej. Najmniejsze relatywne obniżenie kwasowości pod wpływem wapnowania zanotowano w glebie z obiektów nawożonych jednostronnie superfosfatem potrójnym. Nie stwierdzono statystycznie istotnych różnic wartości kwasowości hydrolitycznej gleby serii wapnowanej między obiektami nawożonymi dawkami 90 i 180 kg N · ha-1 + PK. Wpływ wapnowania na zmniejszenie wartości kwasowości wymiennej (tab. 21) był największy w obiekcie nawożonym podwójną dawką azotu w formie mocznika i jednostronnie azotem. Stwierdzono statystycznie istotne różnice wartości kwasowości wymiennej w glebie obu badanych poziomów w serii bez wapnowania między obiektami 50 nawożonymi dawkami 90 i 180 kg N · ha-1 + PK. Wartości kwasowości wymiennej w serii bez wapnowania były około 8-krotnie większe od jej wartości w serii wapnowanej. Najmniejsze obniżenie kwasowości wymiennej na skutek wapnowania, ale ponad dwukrotnie większe niż w serii bez wapnowania, stwierdzono w obiekcie bez nawożenia i przy pojedynczej dawce azotu w formie saletry amonowej. Wapnowanie powodowało radykalne usunięcie glinu wymiennego. Wartości glinu wymiennego notowane w warstwie 0-10 cm średnio w trzech latach nie przekraczały 0,24 cmol · kg-1 gleby i były od 4-17 razy niższe od zawartości w serii bez wapnowania. Wyniki z trzyletniego okresu po wapnowaniu w 1995 roku obiektów w doświadczeniu w Czarnym Potoku wskazują, że największy wpływ miało ono na regulację zakwaszenia w warstwie 0-10 cm. Zakwaszenie obniżyło się również w głębszej warstwie (10-20 cm), a układ wartości jest podobny jak w serii bez wapnowania. Wapnowanie w 1995 roku spowodowało uruchomienie (tab. 21) przyswajalnych form fosforu w glebie z warstwy 0-10 cm, przeciwnie niż w warstwie 10-20 cm, gdzie zanotowano jego nieznaczne uwstecznienie. Analiza gleby po pierwszym wapnowaniu wykazała podobna tendencję zmian zawartości fosforu [Mazur i Kopeć 1993b]. Największy (blisko 50procentowy) przyrost przyswajalnego fosforu pod wpływem wapnowania w porównaniu z serią bez wapnowania nastąpił w glebie (warstwa 0-10 cm) wyczerpanej z fosforu jednostronnym nawożeniem azotowym i w obiekcie bez nawożenia. W glebie nawożonej jednostronnie superfosfatem zawartość przyswajalnego fosforu zmniejszyła się o 19% w warstwie 0-10 cm i o 65% w warstwie 10-20 cm. Zawartość potasu przyswajalnego w obu poziomach generalnie zmalała pod wpływem wapnowania. Najmniejsze zmniejszenie się zawartości tej formy potasu wystąpiło w obiektach wyczerpanych z tego składnika jednostronnym nawożeniem azotowym i w obiekcie bez nawożenia. 3.4.2. Zawartość kationów wymiennych w glebie Zmiany zawartości kationów wymiennych wywołane wyczerpywaniem się składników pokarmowych, na skutek niezrównoważonego, bądź jednostronnego nawożenia łąki w Czarnym Potoku były znaczne. Na stopień wyczerpania się składników pokarmowych miała wpływ wielkość sumarycznych plonów uzyskanych w poszczególnych obiektach oraz poziom nawożenia azotowego [Holubek i Jancovic 1993, Kopeć i Mazur 1996a, Krajčovič 1997, Smoroń i Kopeć 1999, Woźniak 1999]. W serii bez wapnowania stwierdzono najmniejszą zawartość wapnia wymiennego w glebie obiektów 180 kg N + PK (tab. 22). Zawartości wapnia wymiennego przy 51 jednostronnym nawożeniu superfosfatem potrójnym nie było istotnie mniejsza niż w przypadku obiektu bez nawożenia. Wapnowanie w 1995 roku spowodowało przyrost zawartości wapnia wymiennego w glebie zarówno w warstwie 0-10, jak i 10-20 cm. Według Sapek [1997], dynamika zmian stopnia wysycenia gleby zasadami wskazuje, że mimo wymywania wapnia zmniejszanie się jego zawartości w glebie ma wolniejsze tempo w kombinacjach wapnowanych, co wskazuje na zwiększenie zdolności buforowych takich gleb. Zawartość sodu wymiennego w glebie z obu rozpatrywanych serii nawozowych i warstw gleby zawierała się w przedziale 26,0–36,9 mg · kg-1 (tab. 22). Na ogół w okresie 1012 lat po wprowadzeniu z wapnem posodowym do gleby sodu nie stwierdzono utrzymywania się większej zawartości sodu wymiennego w serii wapnowanej. Czuba i Murzyński [1993b, c] po zastosowaniu regeneracyjnego nawożenia sodem odnotowali ledwie wykrywalny wzrost zasobności gleby w ten pierwiastek. Niewielkie różnice w zmianach zawartości form wymiennych pierwiastków dotyczyły magnezu. W glebie serii bez wapnowania zawartość magnezu wynosiła w zależności od obiektu nawozowego od 65,6 do 161,4 mg · kg-1 gleby z poziomu 0-10 cm. Zawartość magnezu w glebie z obiektów 180 kg N + PK była najmniejsza i istotnie różna od zawartości tego pierwiastka w glebie z obiektów 90 kg N + PK. Pod wpływem wapnowania nastąpił nieznaczny przyrost zawartości wymiennego magnezu w glebie z wyjątkiem obiektu bez nawożenia i obiektu nawożonego jednostronnie azotem w formie saletry amonowej. Wyniki te dotyczące zmian zawartości magnezu w warunkach górskich znajdują potwierdzenie w pracach Klobušickýgo i innych [1999] oraz Smoronia i Kopcia [1999]. W tabeli 23 przedstawiono oszacowane wartości kationów zasadowych w glebie po uwzględnieniu ilości składników pobranych z plonem roślin. Ilość pobranego kationu przeliczono, uwzględniając gęstość gleby warstwy 0-20 cm, i dodano do oznaczonej zawartości kationu wymiennego. Różnice w stosunku do obiektu bez nawożenia wskazują na wpływ nawożenia na straty kationów poprzez wymycie. Nawożenie mineralne przyczynia się do zwiększenia wymycia wapnia i magnezu, natomiast ponad ewentualne wymycie w wyniku nawożenia wzrosło pobranie sodu. Oddziaływanie saletry amonowej spowodowało największe straty wymytego wapnia. W bilansie wapnia niekorzystne jest również oddziaływanie potasu. W przypadku stosowania dawki 90 kg N · ha-1 + PK straty na skutek wymycia, w porównaniu do obiektu nienawożonego, były najmniejsze i wynosiły 12,2%. Intensyfikacja nawożenia runi bądź nawożenie niezrównoważone pogłębia straty wapnia. Nawożenie potasem wpływa wyraźnie na straty magnezu. Nadmierna ilość wprowadzonego 52 do gleby potasu, powodująca wyparcie z kompleksu sorpcyjnego magnezu, narażała gleby na większe straty niż jednostronne nawożenie azotem i o 20% większe niż nawożenie NPK. Aby dokładniej prześledzić obieg składników pokarmowych na łące górskiej w Czarnym Potoku, w 1995 roku rozpoczęto badania lizymetryczne. Cylindry z tworzywa sztucznego o powierzchni 444 cm2 i wysokości 40 cm wbito w profil glebowy wszystkich obiektów nawozowych. Zbiorniki umieszczone pod lizymetrami opróżniano przed nawożeniem wiosennym oraz po zbiorze I i II pokosu. Na podstawie wstępnych wyników stwierdzono, że wielkość strat badanych składników, wymywanych poza strefę korzeniową roślin, zależała od ilości wody infiltrującej w głąb profilu, stężenia w niej poszczególnych jonów, plonu suchej masy runi porastającej glebę oraz ilości składników wprowadzanych z nawozem. W okresie wegetacji w największym stopniu wymywany był z profilu wapń (0,85,2 g · m-2), a w mniejszym stopniu magnez (0,3-1,2 g · m-2), sód (0,15-0,53 g · m-2) oraz potas (0,02-0,29 g · m-2). Wymycie składników pokarmowych zwiększało się ze wzrostem intensyfikacji nawożenia, szczególnie dawka 180 kg N · ha-1 + PK powodowała największe straty składników (ryc. 27). Wapnowanie ograniczało ładunek wymywanych składników pokarmowych z gleby. 4. Podsumowanie badań i wnioski szczegółowe Człowiek głód odczuwa prawie natychmiast, podczas gdy skutki nieprawidłowej diety dopiero po jakimś czasie. Reakcja na głód zawsze jest szybsza i gwałtowniejsza, ale może być nieracjonalna. Rolnicza działalność człowieka często prowadzi do zaburzenia mechanizmów homeostatycznych ekosystemów łąkowych i wywołuje ich niestabilność. Zwiększanie nakładów materii i energii będące reakcją człowieka na niezrównoważenie biopierwiastków w siedlisku potęguje potrzebę działań niezbędnych do uzyskania chwilowej równowagi. Działalność człowieka w warunkach górskich powinna prowadzić do osiągnięcia stanu, w którym wprowadzane biopierwiastki i wykonywane zabiegi pratotechniczne sprzyjają wykształceniu zróżnicowanych ekosystemów, charakteryzujących się względnie wysoką i wartościową produkcją rolniczą w długim okresie. Trwałość i wierność plonowania użytków zielonych utrzymywana w dłuższym przedziale czasowym jest proekologicznym czynnikiem w procesie produkcji paszy oraz sprzyja obniżaniu kosztów jej pozyskania. Zbilansowanie substancji pokarmowych zapobiega zachwianiu równowagi ekologicznej i przeciwdziała zmniejszeniu produktywności łąki lub wartości jej plonów [Fotyma i in. 1996, Woźniak 1999]. W naturalnie ukształtowanych górskich zbiorowiskach łąkowych nawożenie jest 53 skutecznym zabiegiem poprawy plonowania [Caputa 1975, Nowak 1975, Mazur i Mazur 1975, Firek 1991, Mazur i in. 1993, Smoroń i Kopeć 1996, Mikołajczak 1996], ale renowacja poprzez nawożenie mineralne zdegradowanego środowiska łąkowego to zabieg długotrwały i obarczony dużym ryzykiem. Wpływ ewentualnego podsiewu zdegradowanej łąki na jej plonowanie ma charakter pośredni, gdyż wymaga odpowiedniego poziomu nawożenia dostosowanego do składu gatunkowego roślin, zbiorowiska, zasobności gleby i sposobu użytkowania [Baryła i Sawicki 1996]. Równie niepewne jest wprowadzanie na górskie użytki zielone wysoko plonujących odmian hodowlanych traw, które zazwyczaj charakteryzują się małymi zdolnościami adaptacyjnymi i homeostatycznymi. W okresie 30 lat zmieniły się poglądy na nawożenie azotowe. Świadczą o tym stosowane w doświadczeniach z lat 70. dawki nawozów azotowych, które wynosiły często prowokacyjnie nawet 600 kg N · ha-1. Prowadziło to do znacznych zmian właściwości gleby. Na podstawie badań z prowokacyjnymi dawkami azotu ukształtował się pogląd, że uzasadnione jest użycie w zależności od siedliska i zbiorowiska dawek około 200 kg N · ha-1 na niżu, a w warunkach górskich dawka ta powinna być dwukrotnie mniejsza. Koszty zabiegów przywracających potencjał produkcyjny mogą przekraczać zysk z osiąganych przyrostów plonu. Renowacja użytku zielonego wyłącznie nawozami mineralnymi, w tym mikroskładnikami, po jego intensywnym wieloletnim użytkowaniu była podjęta przez Czubę i Murzyńskiego [1993a, 1993b] i przyniosła spodziewaną poprawę w plonie i jakości runi, jednak na przykład dawka wprowadzonej miedzi była znacząca (51 kg Cu w okresie 10 lat). Brak jest potwierdzenia w innych warunkach siedliskowych tego typu badań na zdegradowanych nawożeniem i czasem jego oddziaływania użytkach zielonych. Aby ograniczyć niepewność nawożenia mikroskładnikami, należy zalecać ich wprowadzanie w formie oprysku. W warunkach doświadczenia w Czarnym Potoku dodatni bilans składników, jaki wystąpił pod koniec doświadczenia oraz niewielki efekt wapnowania, regeneracyjnego nawożenia magnezem i miedzią czy zmiana użytkowania nie potwierdzają skuteczności tych zabiegów w szybkim przywróceniu potencjału produkcyjnego. Zmiany asortymentu nawozów w latach siedemdziesiątych wyraźnie wywołały negatywne tendencje w zawartości składników w runi. Nawozy bardziej skoncentrowane prowadzą do obniżenia kosztów, ale skutki permanentnego ich stosowania zwiększają nakłady na uzupełnienie składników nie stosowanych z nawozem. Sposobem na utrzymanie ciągłości produkcji paszy na łące nie powinna być jej intensyfikacja, ale urozmaicenie zabiegów i technik pozwalające na zróżnicowanie zbiorowiska łąkowego. 54 Właściwości gleby oraz skład botaniczny i chemiczny runi powinny być podstawowymi czynnikami decydującymi o dawkach nawozów ich składzie chemicznym i sposobie stosowania. Aby lepiej poznać zjawiska towarzyszące wieloletniemu nawożeniu mineralnemu w Czarnym Potoku i uzasadniające nawożenie w dawce 90 kg N · ha-1 + PK, przeprowadzono w roku 1996 i 1997 badania nad zdrowotnością traw [Jaworska i in. 1999]. Stopień uszkodzenia roślin przez owady szkodliwe zwiększał się w miarę intensyfikowania nawożenia. Najmniejszą ilość uszkodzonych roślin obserwowano w urozmaiconej runi obiektu bez nawożenia oraz we wszystkich obiektach serii wapnowanej. Podobna relacja wskaźników porażenia występowała w odniesieniu do patogenów grzybowych. Prowadzone przez Barabasza i innych [1999] badania nad mikrobiologiczną aktywnością gleby również potwierdzają, że wapnowanie ma wpływ na zwiększenie ilości korzystnych drobnoustrojów glebowych, ale przeczą mikrobiologicznemu zmęczeniu gleby w tych warunkach. W obiekcie z nawożeniem 180 kg N + PK w porównaniu do pozostałych stwierdzono większą ilość w glebie wegetatywnych i spoczynkowych form bakterii oraz bakterii fosforowych. Racjonalność zabiegu wapnowania oraz jego poziom potwierdzono również w odniesieniu do utrzymania stabilnej zawartości próchnicy. Doprowadzenie gleby do dużego zakwaszenia wiąże się z dużymi ilościami CaO potrzebnymi do jej odkwaszenia, co z kolei - przy jednorazowej dawce - powoduje zwiększenie mineralizacji materii organicznej i zmniejszenie zawartości próchnicy w glebie płytkich profili gleb górskich [Niemyska-Łukaszuk i in. 1999]. Wapnowanie miało wpływ na poprawę jakości próchnicy mierzonej stosunkiem Ch : Cf i zawartością humin. Mimo nie udowodnionych różnic we właściwościach wodnopowietrznych gleby spowodowanych długotrwałym nawożeniem mineralnym wystąpiło pogarszanie się tych właściwości, szczególnie w glebie nawożonej 180 kg N + PK w serii bez wapnowania [Zaleski i Kopeć 1999]. Przedstawione wyniki potwierdzają tezę, że poziom i stabilność produkcji grądowego zbiorowiska łąkowego zależy od zabiegów pratotechnicznych, przede wszystkim nawożenia. W sprzyjających warunkach wpływ nawożenia na wielkość i stabilność plonów jest mniejszy. Zakres i celowość zabiegów pratotechnicznych nabiera tym większego znaczenia, im dłużej i intensywniej działają one na ekosystem, im skrajniejsze są warunki klimatycznych i gorsze warunki siedliskowe. Łąka grądowa, której produktywność jest uwarunkowana równomiernością rozkładu opadów, nie powinna być użytkowana intensywnie, gdyż wykorzystanie biopierwiastków przez rośliny w warunkach okresowego, trudno przewidywalnego braku wody jest ograniczone. Nawożenie azotowe łąki górskiej dawkami 55 do 100 kg N · ha-1na tle PK i wapnowania umożliwia utrzymanie równowagi agroekosystemu w przez długi czas. Zapewnia ono zaspokojenie wymagań pokarmowych i nawozowych roślin oraz osiągnięcie plonu zadowalającego pod względem jego wielkości i parametrów jakościowych. Ewentualny nadmiar składników wynikający z niepełnego ich wykorzystania przez rośliny w jednym okresie wegetacyjnym jest w ilości nie zagrażającej środowisku rolniczemu w długim okresie. Ponieważ z plonem runi permanentnie są wynoszenie składniki pokarmowe nie uwzględniane w nawożeniu, należy prowadzić badania nad pokrywaniem zapotrzebowania pokarmowego i nawozowego roślin na magnez, sód i mikroelementy. Niedobory tych pierwiastków są czynnikiem ograniczającym potencjał produkcyjny łąk, stąd przy wyłącznym nawożeniu mineralnym użytków zielonych dostosowanie techniki ich stosowania, formy nawozów, a przede wszystkim nawożenia do rytmu ich deficytu pozwoliłoby na optymalne wykorzystanie wszystkich składników pokarmowych. Utrzymanie długotrwałego doświadczenia na użytku zielonym w Rothamsted wynikało przede wszystkim z faktu stosowania tam nieskoncentrowanych nawozów wprowadzanych do rolnictwa w drugiej połowie XIX w. Współczesne doświadczenia wieloletnie powinny dać odpowiedź, czy jest możliwe i jeśli tak to w jakim czasie przywrócenie potencjału produkcyjnego ograniczonego przez intensywną gospodarkę, szczególnie w przypadku trwałych ekosystemów trawiastych. Wieloletnie doświadczenia nawozowe są swoistym pomnikiem poczynań ludzkich, których efekty nie są do przewidzenia i wytłumaczenia w kilkuletnim eksperymencie. Monitorowanie przemian zachodzących w wieloleciu pozwoli na określenie potencjału produkcyjnego gleby zgodnie z ideą zachowawczości [Johnston 1994]. Podsumowując wyniki badań, można sformułować następujące wnioski szczegółowe: 1. Długotrwałe nawożenie mineralne użytku trwałego wymaga śledzenia zmian zachodzących w nim w miarę upływu czasu oraz podejmowania działań przede wszystkim profilaktycznych (zmiana asortymentu, dawki oraz składników nawozowych) pozwalających na ograniczenie jego degradacji. Potencjał produkcyjny górskiej łąki kośnej nie może stanowić podstawowego kryterium jej użytkowania. 2. Zmiany składu chemicznego runi w odniesieniu do makroskładników oraz zmiany ilości ich pobrania nie dają jednoznacznych podstaw do określenia przyczyn i momentu rozpoczęcia recesji plonów runi łąkowej. Wyjaśnienia należy szukać w badaniach interdyscyplinarnych, a w zakresie chemii rolnej w analizie aktywności tych składników w roztworze glebowym. 56 3. Z przedstawionych dwóch poziomów nawożenia azotem na tle nawożenia fosforem i potasem, tj. 90 i 180 kg N · ha-1, większe zrównoważenie łąki górskiej w długim okresie czasu użytkowania kośnego zapewnia dawka mniejsza. Uzasadnia to urozmaicony skład botaniczny, stabilność i wierność plonowania, skład chemiczny runi łąkowej oraz właściwości fizyko-chemiczne gleby. Niezbędnym zabiegiem użytkowania kośnego, nawet przy tak niskim poziomie nawożenia azotem, jest systematyczne wapnowanie zachowawcze oraz urozmaicanie asortymentu nawozów. 4. Stosowania podstawowych zabiegów pratotechnicznych (łącznego nawożenia azotem, fosforem i potasem oraz koszenia) na trwałym użytku łąkowym pozwala na doprowadzenie po kilku latach do maksymalnego plonowania runi, po czym należy się spodziewać obniżenia plonów odwrotnie proporcjonalnej do tempa i wielkości osiągniętego maksymalnego plonu. Najkorzystniejszy skład botaniczny runi w długim okresie czasu zapewnia nawożenie dawką 90 kg N · ha-1 + PK i wapnowanie - średnie plony z wielolecia przy tej dawce wynosiły 5,8 t suchej masy runi łąkowej z hektara. 5. Elementem niekorzystnym z punktu widzenia gospodarowania składnikami pokarmowymi na górskim użytku zielonym w długim okresie czasu jest dopuszczenie do powstania w wyniku intensywnego nawożenia azotem monokultury kłosówki miękkiej. Prowadzi to do bardzo silnego wyczerpania ze składników warstwy gleby penetrowanej przez korzenie kłosówki i systematycznego obniżania się plonowania przy dodatnim bilansie NPK oraz słabej reakcji na wapnowanie. 6. Niekorzystne zmiany w składzie florystycznym runi spowodowane nawożeniem mineralnym NPK są eliminowane przez powtarzanie zabiegu wapnowania, którego wpływ na skład botaniczny runi jest odwrotnie proporcjonalny do dawki azotu. Różnorodność gatunkową zbiorowiska łąkowego należy traktować jako cenny element jego równowagi, gdyż ze względu na rozbudowany system korzeniowy zapobiega stratom składników pokarmowych. 7. Zmniejszenie plonowania wskutek zaniechania nawożenia jest znaczne, pogłębia się w czasie i ujawnia szczególnie w niesprzyjających warunkach klimatycznych. Możliwość odbudowania potencjału produkcyjnego runi łąkowej po wznowieniu nawożenia zależy głównie od warunków glebowo roślinnych ukształtowanych w wyniku wieloletniego użytkowania i nawożenia. W dłuższej perspektywie czasu większy efekt plonotwórczy wznowienia nawożenia uzyskano w obiektach z wcześniejszym pełnym nawożeniem mineralnym. Zaniechanie nawożenia łąki kośnej na rok może przyczynić się do przywracania równowagi w siedlisku roślin 57 powodując immobilizację składników pokarmowych oraz stwarza korzystne warunki rozwoju innych gatunków roślin, w tym traw niskich. 8. Ruń łąkowa II pokosu znacznie różni się pod względem chemicznym od runi I pokosu, co znajduje odzwierciedlenie w zmianach jej jakości, szczególnie wraz z czasem oddziaływania niezrównoważonego nawożenia. 9. Zmiany zawartości składników pokarmowych w runi łąkowej wprowadzanych z nawożeniem mają charakter fluktuacji, ale ich wielkość i dynamika są mniejsze niż zmiany wielkości plonów. W okresie 30 lat doświadczenia zawartość wapnia i sodu, nie uwzględnianych w podstawowym nawożeniu w runi łąki górskiej, systematycznie się zmniejszała osiągając, wartości skrajnie małe. Zawartość magnezu w tym okresie była mała i nie podlegała większej zmienności. Najmniejszą zawartością Mg charakteryzowała się ruń obiektu nawożonego potasem i fosforem. Wyniki doświadczenia potwierdziły, że systematyczne nawożenie fosforem przyczynia się do zwiększenia zasobności gleby w ten pierwiastek, co w konsekwencji prowadzi do wzrostu jego zawartości w runi. Nawożenie azotowe na tle PK nie ma istotnego wpływu na zawartość fosforu w materiale roślinnym. 10. Jednorazowe wapnowanie wapnem posodowym w przeciwieństwie do kilkuletniego nawożenia niskoprocentowymi solami potasowymi nie ma istotnego wpływu na zawartość i pobranie sodu przez ruń łąkową. 11. Długotrwałe nawożenie mineralne powoduje stałe zwiększanie wartości stosunku jonowego K : (Ca + Mg) w runi łąkowej ukształtowanej pod wpływem tego nawożenia. Wartość stosunku jonowego K : Na w runi łąkowej również wykazuje tendencję wzrostową i zależy od ilości sodu wprowadzanego z nawozem potasowym, ilości sodu pobranego przez rośliny oraz systematycznego nawożenia potasem. Malejąca dostępność wapnia wobec względnie stałej ilości pobieranego magnezu powoduje stałe zawężanie wartości stosunku jonowego Ca : Mg. 12. Obniżenie się wartości pokarmowej zbiorowisk roślinnych ukształtowanych pod wpływem nawożenia runi łąkowej, może wynikać ze wzrostu zawartości składnika pokarmowego w runi spowodowanego systematycznym nawożeniem oraz wyczerpywaniem w glebie składników pokarmowych nie dostarczanych z nawozami. 13. Jakość runi mierzona relacjami wapnia do innych pierwiastków obniża się w czasie. Zmiany te przebiegają szybciej i mają mniejszą zmienność między latami niż proces zmian potencjału produkcyjnego. Wapnowanie okazuje się zabiegiem korzystnym z punktu widzenia długotrwałego poprawienia równowagi składników pokarmowych w runi. Słaby efekt wzrostu zawartości wapnia w runi i tym samym relacji wapnia do innych 58 pierwiastków należy upatrywać w uproszczonym składzie botanicznym. Wapnowanie powinno być stosowane przed osiągnięciem przez łąkę kośną maksymalnego potencjału produkcyjnego, gdyż takie postępowanie ze względu na długi okres zmian sukcesji w zbiorowiskach roślin oraz właściwości gleby pozwoliłoby na zachowanie poprawnych parametrów jakości paszy. 14. Relacje wapnia i fosforu do miedzi, cynku, manganu i kadmu uwypukliły niedobory miedzi oraz nadmiar manganu i kadmu w runi łąkowej. 15. Dawka 180 kg N ··ha-1 + PK spowodowała istotne obniżenie odczynu i zwiększenie kwasowości wymiennej gleby. Powtórzenie wapnowania łąki górskiej spowodowało zmniejszenie zakwaszenia gleby, głównie w warstwie 0-10 cm. Pod wpływem zabiegów wapnowania nastąpił wzrost i wyrównanie między obiektami nawozowymi zawartości wapnia wymiennego w glebie, zwiększyła się zawartość przyswajalnych form fosforu, a zmniejszyła przyswajalnych form potasu. 16. Pogłębiające się niekorzystne fizykochemiczne właściwości gleby wywołane nawożeniem mineralnym, szczególnie przy intensywnym nawożeniu azotem, można usuwać cyklicznym wapnowaniem, które należy uważać za zabieg niezbędny dla utrzymania w długim okresie równowagi składników pokarmowych w runi zbiorowisk łąkowych i za punkt wyjścia do zabiegów pratotechnicznych stymulujących plon. Podziękowanie Serdecznie dziękuję prof. dr hab. Kazimierzowi Mazurowi za udostępnienie wyników badań prowadzonych we wcześniejszych etapach doświadczenia nawozowego w Czarnym Potoku, które umożliwiły przeprowadzenie syntezy obejmującej okres trzydziestu lat doświadczenia. Literatura Azot w glebach uprawnych. 1991. Red. T. Mazur T. PWN, Warszawa. Arnold P.W., Hunter F., Fernandez G.P. 1976. Long-term grassland experiments at Cocle Park. Ann. Agron., 27, 5-6, 1027-1042. Barabasz W., Filipek-Mazur B., Mazur K., Chmiel M., Grzyb J., Frączek K. 1999. Aktywność mikrobiologiczna gleby w 30-tym roku statycznego doświadczenia nawozowego w Czarnym Potoku koło Krynicy. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 465, 647-655. Baryła R., Sawicki J. 1996. Regeneracja zdegradowanej runi pastwiskowej poprzez siewy bezpośrednie. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 31-39. 59 Caputa J. 1975. Możliwości i perspektywy rozwoju rolnictwa w rejonach górskich. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 162, 49-63. Curyło T. 1991a. Oddziaływanie wieloletniego jednostronnego nawożenia azotowego na plonowanie i skład chemiczny runi łąkowej. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 34, 157-164. Curyło T. 1991b. Wpływ wieloletniego zróżnicowanego nawożenia NPK na zawartość sodu w runi łąkowej. Zesz. Nauk AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 34, 177-186. Curyło T. 1999. Zawartość wybranych metali ciężkich w runi łąkowej statycznego doświadczenia nawozowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 465, 611-625. Czuba R., Mazur T. 1988. Wpływ nawożenia na jakość plonów. PWN, Warszawa. Czuba R., Murzyński J. 1993a. Wielkość i jakość plonów siana oraz zmiany zasobności gleby w warunkach stosowania dużych dawek NPK w okresie 20 lat. Cz. I. Plony siana i jego cechy jakościowe w czwartym pięcioleciu (1985-1989). Roczn. Nauk Rol. A, 110, 1-2, 51-60. Czuba R., Murzyński J. 1993b. Wielkość i jakość plonów siana oraz zmiany zasobności gleby w warunkach stosowania dużych dawek NPK w okresie 20 lat. Cz. II. Zmiany zasobności gleby po 20 latach i efekty regeneracyjnego stosowania składników niedoborowych. Roczn. Nauk Rol. A, 110, 1-2, 61-68. Czuba R., Murzyński J. 1993c. Wyniki 20-letnich badań nad wyczerpywaniem składników z gleby użytku zielonego intensywnie nawożonego azotem, fosforem i potasem. Zesz. Naukowa AR w Krakowie, 277, z. 37, cz. I, 169-176. Dąbrowska L., Mazur K. 1976. Wpływ wieloletniego nawożenia mineralnego na zmiany w składzie florystycznym łąki górskiej. [W:] Mat. Symp. „Skutki wieloletniego stosowania nawozów”, Puławy, cz. I, 141-148. Dębicki R., Gliński J. 1999. Międzynarodowa Konwencja o Ochronie Gleb - projekt. Instytut Agrofizyki, Lublin. Directive 2078/92/EEC z dnia 30.06.1992. Doboszyński L. 1995. Synteza wieloletnich badań krajowych nad optymalizacją nawożenia mineralnego i organicznego użytków zielonych w różnych warunkach siedliskowych. [W:] Mat. Konf. „Kierunki rozwoju łąkarstwa na tle aktualnego poziomu wiedzy w najważniejszych jego działach”, SGGW Warszawa, 27-28.09. 1994, 25-35. Doboszyński L. 1996. Nawożenie użytków zielonych w świetle prac polskich – lata 19451990. Biblioteczka Wiadomości IMUZ, 88, Wydawnictwo IMUZ, Falenty. Duer I. 1994. Idea trwałego rozwoju rolnictwa (sustainability) w świetle piśmiennictwa. Fragmenta Agronomica, 4 (44), 81-85. 60 Faber A. 1994. Rola nauki w kształtowaniu rozwoju rolnictwa. Cz. II. Projekcja zmian. Fragmenta Agronomica, 3 (43), 7-21. Falkowski M., Kukułka I., Kozłowski S. 1996. Ocena jakościowa runi łąk trwałych. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 41-49. Filipek J. 1979. Intensyfikacja gospodarowania a stan użytków zielonych. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 221, 67-77. Filipek-Mazur B., Mazur K., Kasperczyk M., Gondek K. 1999. Wpływ długotrwałego nawożenia mineralnego i wapnowania na skład chemiczny gatunków wybranych z runi łąkowej statycznego doświadczenia w Czarnym Potoku. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 465, 585-595. Firek E. 1991. Nawożenie łąk górskich azotem a plonowanie runi i jej jakość. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 34, 141-150. Firek E., Szewczyk W. 1996. Zbiór niektórych składników pokarmowych z sianem łąki górskiej typu wiechliny łąkowej z kostrzewą łąkową. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 7380. Fotyma M., Duer I., Igras J. 1996. Dobra praktyka rolnicza w zakresie nawożenia. Prace Nauk. ITNiNM Politechniki Wrocławskiej, 45, Konf. 26, 264-271. Fotyma M., Filipiak K. 1996. Eksperyment polowy jako element rozwiązywania zagadnień badawczych w zakresie nauki o żyzności gleby i nawożeniu. Fragmenta Agronomica, 3/51, 85-101. Fotyma M., Naglik E., Pietraszak-Kęsik G. 1990. Długotrwałość działania następczego fosforu i potasu nagromadzonych w glebie w wyniku nawożenia. Pamiętnik Puławski, 96, 7182. Gajda J. 1994. Wpływ wapnowania na glebach kwaśnych na odczyn gleby, plonowanie i zawartość wapnia w sianie. Fragmenta Agronomica, 3 (43), 82-88. Gajda J. 1996. Skład botaniczny i chemiczny siana z łąk zagospodarowanych na kwaśnych glebach poleśnych. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 81-87. Gorlach E. 1982. Nawożenie a jakość plonów. Post. Nauk Roln., 6, 75-78. Gorlach E., Curyło T. 1978. Wpływ różnych poziomów nawożenia NPK na plonowanie i skład mineralny runi łąkowej w świetle 6-letnich doświadczeń. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 210, 15-27. Gorlach E., Curyło T. 1990. Reakcja runi łąkowej na wapnowanie w warunkach wieloletniego zróżnicowanego nawożenia mineralnego. Roczn. Gleb., 41, 1-2, 161-177. 61 Gorlach E., Curyło T. 1993. Effects of NPK fertilizers in long-term experiments on meadow production and nitrogen, phosphorus and potassium balance. [W:] Proc. Int. Symp. „Longterm static fertilizer experiments”, Warszawa-Kraków, 15-18 June 1993, Part II, 23-38. Grace P., Oades J. 1994. Long-term field trials in Australia. [W:] Proc. Conf. „Long-term experiments in agricultural and ecological sciences”, 14-17 July 1993, CAB International, 5382. Holubek R., Jančovič J. 1993. The effect of long-term fertilization on the changes of P and K in soil and dry matter of semi-natural grasslands. [W:] Proc. Int. Symp. „Long-term static fertilizer experiments”, Warszawa - Kraków, 15-18 June 1993, Part I, 245-251. Jančovič J. 1996. Zmeny v trávnej fytocenóze po prerušeni hnojenia. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 159-168. Jankowska-Huflejt H., Niczyporuk A. 1996. Wpływ wieloletniego nawożenia mineralnego i przemiennego (NPK-obornik) na plonowanie i zawartość podstawowych składników pokarmowych w runi łąkowej. Wiadomości IMUZ, XVIII, 4, 7-19. Jaworska M., Nadolnik M., Mazur K. 1999. Zdrowotność traw łąki górskiej w długotrwałym statycznym doświadczeniu nawozowym. Zesz. Prob. Post. Nauk. Rol., 465, 637-645. Jelinowska A., Magnuszewska K. 1983. Skład mineralny dwóch gatunków traw przy zróżnicowanym nawożeniu azotem. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 276, 125-132. Ježikowá O., Lihán E. 1997. Dlhodobé hnojenie aluviálnej lúky pri dvoch pomeroch N : P : K. Poľnohospodárstvo, Agriculture, 43, 4-5, 303-317. Johnston A. 1994. The Rothamsted classical experiments. [W:] Proc. Conf. „Long-term experiments in agricultural and ecological sciences”, 14-17 July 1993, CAB International, 938. Jones M., Carter T. 1992. European grassland production in a changing climate. [W:] Proc. 14th General Meeting of the European Grassland Federation, Lahti, Finland, 8-11 June 1992, 97-110. Karkoszka W., Kostuch R. 1970. Gospodarowanie na łąkach i pastwiskach górskich. PWRiL, Warszawa. Kasperczyk M. 1985. Wpływ opadów i temperatur na produktywność azotu na górskich użytkach zielonych. Wiad. Melior. i Łąk., 2, 44-45. Kasperczyk M., Mkrvička J., Gołąb B. 1998. Zmiany wartości gospodarczej runi łąkowej po zaprzestaniu nawożenia. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 54, cz. I, 45-52. 62 Kasperczyk M., Wiśniowska-Kielian B. 1995. Pobieranie ważniejszych makroelementów przez ruń czterech zbiorowisk łąkowych w ciągu wieloletniego nawożenia. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 421a, 193-198. Keulen H. 1996. Simulation of long-term dynamics of soil organic matter and nutrients: quantification of sustainability indicators. [W:] Mat. IV Kongr. „European Society for Agronomy”, Wageningen, 7-11.06.1996, 278-279. Klęczek Cz., Michna G., Grudniewicz S. 1993. Wpływ wieloletniego nawożenia trwałego użytku zielonego zróżnicowanymi dawkami azotu na plon i skład botaniczny runi. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 37, 1, 267-274. Klobušický K., Tomaškin J., Zibritova I. 1999. Właściwości gleb różnych ekosystemów trawiastych w okresie wieloletniego użytkowania. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 467, 641-647. Kochanowska R., Nowak W. 1993. Zmiany w plonowaniu i jakości runi łąkowej pod wpływem wieloletniego zróżnicowanego nawożenia azotem. Zesz. Nauk AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 37, cz. II, 252-259. Kopeć S. 1989. Efektywność nawożenia azotem łąk górskich w zależności od wysokości dawki i upływu lat. Zesz. Nauk AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 22, 157-165. Kopeć S. 1993. Plonowania łąk górskich w doświadczeniach statycznych w zależności od nawożenia mineralnego i wzniesienia nad poziom morza. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 37, cz. I, 207-220. Kopeć M., Mazur K. 1995. Próba prognozowania plonów suchej masy runi łąkowej w statycznym doświadczeniu ze zróżnicowanym nawożeniem mineralnym i wapnowaniem. [W:] Mat. Konf. „Ekologiczne i ekonomiczne uwarunkowania rozwoju gospodarczego Karpat Południowo-Wschodnich”, „Bieszczady”, 25-29.05.1995, 219-224. Kopeć M., Mazur K. 1996a. Zawartość kationów wymiennych w glebie statycznego doświadczenia nawozowego w Czarnym Potoku. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 227-236. Kopeć M., Mazur K. 1996b. Fosfor w sianie łąki górskiej w warunkach długotrwałego statycznego doświadczenia nawozowego. Acta Agr. et Silv., Ser A., XXXIV, 67-77. Kopeć M., Mazur K., Klobušický K., Ondrášek L. 1997. Wpływ nawożenia na zmiany zawartości kadmu w runi i glebie w długotrwałym statycznym doświadczeniu nawozowym w Czarnym Potoku. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 448a, 213-219. Kostuch R. 1997. Ekologizacja gospodarki łąkowo-pastwiskowej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 453, 113-119. Kostuch R., Kopeć S. 1991. Zasady nawożenia mineralnego użytków zielonych w terenach górzystych. Mat. instruktażowe, 96, IMUZ, Falenty. 63 Koter M., Nowak G., Czapla J. 1990. Plonowanie roślin w zmianowaniu w świetle 20-letnich badań nad skomasowanym stosowaniem fosforu. Rocz. Nauk Rol., A, 107, 4, 131-145. Krajčovič V. 1989. Możliwości produkcyjne i wartość pokarmowa runi naturalnych i półnaturalnych zbiorowisk roślinnych w słowackich Karpatach. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 22, 181-191. Krajčovič V. 1997. Four lines of fifty-year research in grassland agriculture. [W:] Zbornik ref. Konf. „Ekologické a biologické aspecty krmovinárstwa”, Nitra, 23.10.1997, 10-29. Krajčovič V., Cunderlik J. 1997. Wpływ ograniczonego nawożenia na użytkowanie i wydajność łąk i pastwisk. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 453, 231-238. Krajčovič V., Fiala J., Ondrášek L. 1993. Long-term trials on semi-natural grasslands. [W:] Proc. Int. Symp. „Long-term static fertilizer experiments”, Warszawa-Kraków, 15-18 June 1993, Part I, 187-211. Kruczyńska H. 1993. Wapń w paszach pochodzenia roślinnego na tle zapotrzebowania bydła. [W:] Mat. Konf. „Problemy wapnowania użytków zielonych”, Falenty, 11-13.05.1993, Wydawn. IMUZ Falenty, 248-260. La Lande Cramer de L.C.N. 1976. Experience de fertilisation minerale et organique sur prairie permanente - Ile D'Ameland (1899-1969). Ann. Agron., 27 (5-6), 1007-1026. Lewicka E. Niczyporuk A. 1993. Zmiany florystyczne na łące dwukośnej w 24-letnim okresie zróżnicowanego nawożenia mineralnego i organicznego. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 37, cz. II, 195-203. Lihán E., Ježikowá O. 1993. Long-term fertilization of semi-natural grassland. [W:] Proc. Int. Symp. „Long-term static fertilizer experiments”, Warszawa-Kraków, 15-18 June 1993, Part I, 213-219. Long-term experiments in agricultural and ecological sciences. 1994. Red. R.A. Leigh, A.E. Johnston. CAB International United Kingdom. Łąkarstwo i gospodarka łąkowa. 1978. Red. M. Falkowski. PWRiL, Warszawa. Łękawska I. 1993. Skutki stosowania zróżnicowanych dawek azotu na łąkach o różnych glebach torfowo-murszowych w okresie dwudziestolecia. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 37, cz. II, 297-305. McEwen J., Johnston E.A., Poulton P.R., Yeomann D.P. 1984. Rothamsted Garden Clover – Red clover grown continuously since 1854. Yields, crop and soil analyses 1956-1982. Lewes Agricul. Trust, 225-235. 64 Malhi S.S., Harapiak J.T., Nyborg M., Flore N.A. 1992. Dry matter yield and N recovery from bromegrass in south-central Alberta as affected by time of application of urea and ammonium nitrate. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 23 (9/10), 953-964. Mannetje L., Paoletti R. 1992. Grassland production and the environment. [W:] Proc. 14th General Meeting of the European Grassland Federation, Lahti, Finland, 8-11 June 1992, 1932. Mazur K., Kopeć M. 1993a. Dynamika odczynu, kwasowości potencjalnej i glinu aktywnego w glebie górskiej w okresie 6 lat od wapnowania. [W:] Mat. Konf. „Problemy wapnowania użytków zielonych”, Falenty, 11-13.05.1993, Wydawn. IMUZ, Falenty, 51-56. Mazur K., Kopeć M. 1993b. Przybliżony bilans fosforu i potasu w wieloletnim doświadczeniu łąkowym w zależności od nawożenia mineralnego i wapnowania[W:] Mat. Konf. „Problemy wapnowania użytków zielonych”, Falenty, 11-13.05.1993, Wydawn. IMUZ, Falenty, 57-63. Mazur K., Mazur T. 1972. Wpływ nawożenia mineralnego na plon, skład botaniczny i chemiczny masy roślinnej z łąki górskiej. Acta Agr. et Silv., ser. Agr., XII/1, 85-115. Mazur K., Mazur T. 1973. Wpływ nawożenia mineralnego na zawartość magnezu w masie roślinnej i niektórych frakcjach siana z łąki górskiej. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 149, 151160. Mazur K., Mazur T. 1975. Efektywność nawożenia ubogiej łąki górskiej saletrą amonową i mocznikiem. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 162, 193-202. Mazur K., Mazur T. 1978. Wpływ 6-letniego nawożenia łąki górskiej na zmiany w składzie chemicznym runi oraz na produkcję białka. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 210, 29-45. Mazur K., Mazur T., Brydak K. 1976. Następczy wpływ 6-letniego nawożenia mineralnego na plonowanie oraz skład botaniczny i chemiczny runi łąkowej. [W:] Mat. Symp. „Skutki wieloletniego stosowania nawozów”, cz. I, Puławy, 16-17.11.1976, 157-164. Mazur K., Mazur B., Szczurowska B. 1993. Wpływ wapnowania na zawartość składników popielnych i stosunki jonowe w runi łąki górskiej w warunkach długotrwałego nawożenia mineralnego. [W:] Mat. Konf. „Problemy wapnowania użytków zielonych”, Falenty, 1113.05.1993, Wydawn. IMUZ, Falenty, 161-168. Mazur T. 1983. Wpływ 6-letniego zróżnicowanego nawożenia mineralnego na zawartość mikropierwiastków w runi łąkowej. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 242, 379-390. Mikołajczak Z. 1996. Wpływ nawożenia mineralnego na jakość i ilość plonów z łąk sudeckich. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 442, 299-308. 65 Mikołajczak Z., Nowak W. 1991. Wpływ zróżnicowanego nawożenia azotem i wapnowania na jakość paszy z łąki trwałej i mieszanki trawiastej w warunkach grądowych. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 34, 151-156. Mikołajczak Z., Nowak W. 1996. Wpływ nawożenia różnymi nawozami azotowymi na plonowanie i wartość paszy łąkowej. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, 67, 300, 215-224. Mikołajczak Z., Wolski K. 1996. Wpływ nawożenia azotem i wapnowania na skład botaniczny runi w zróżnicowanych warunkach siedliskowych Sudetów. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 442, 317-321. Misztal A. 1996. Charakterystyka agroklimatyczna regionu Jaworek. Wiad. IMUZ, XVIII, 4, 95-107. Misztal A., Kopeć S. 1996. Optymalizacja dawek i terminów wiosennego nawożenia azotem łąk w rejonie Małych Pienin. Wiad. IMUZ, 29, 1, 137-146. Mtimuni J.P., Mfitolodze M.W., McDowell L.R. 1990. Interrelationships of minerals in soilplant-animal System at Kuti ranch, Malawi. Commun. in Soil Sci. Plant Anal., 21, 5/6, 415427. Niczyporuk A., Jankowska-Huflejt H. 1996. Wpływ wapnowania i nawożenia przemiennego (NPK-obornik) na plonowanie i wartość pokarmową runi łąkowej. Wiad. IMUZ, XVIII, 4, 21-31. Niemyska-Łukaszuk J., Filipek-Mazur B., Mazur K. 1999. Zawartość i skład frakcyjny próchnicy w glebie łąki górskiej w 30-tym roku statycznego doświadczenia nawozowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 465, 569-578. Nowak G. 1979. Wpływ intensywnego nawożenia mineralnego na zawartość sodu w runi pastwiskowej i glebie. Rocz. Nauk Roln. s. A, 104, 1, 75-90. Nowak M. 1973. Zawartość składników mineralnych oraz niektórych pierwiastków śladowych w roślinach runi łąkowo pastwiskowej. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 149, 161172. Nowak M. 1975. Problemy zagospodarowania górskich użytków zielonych w Polsce. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 162, 85-104. Novoselova A., Frame J. 1992. The role of legumes in european grassland production. Proc. 14th General Meeting of the European Grassland Federation, Lahti 8-11 June, Finlandia, 8796. Okruszko H., Gotkiewicz J. 1993. Grassland utilization of peat-moorsh soil – 28 years of experimentation. Proceedings Inter. Symp. „Long-term static fertilizer experiments”, June 1518, Warszawa-Kraków, Part. II, 57-67. 66 Piekut K. 1997. Stan zrównoważenia ekosystemów łąkowych w warunkach zróżnicowanej gospodarki wodno-pokarmowej. Wydawnictwo SGGW, Rozprawy Nauk. i Monografie, Warszawa, ss.118. Płodzik M. 1996. Wpływ wapnowania łąk kwaśnych na jakość siana określoną wartościami ilorazów zawartości wybranych makro- i mikroelementów. Wiad. IMUZ, 29, 1, 157-171. Poulton P.R., Johnston A.E. 1993. The Rothamsted long-term experiments-their relevance to modern agriculture. Proc. Intern. Symp. „Long-term static fertilizer experiments”, WarszawaKraków, 15-18 czerwiec 1993, 5-30. Sapek B. 1993. Studia nad wapnowaniem trwałego użytku zielonego na glebie mineralnej. Wyd. IMUZ, Falenty, ss.96. Sapek B., Kalińska D. 1996. Modelowanie przebiegu zmian odczynu gleby oraz zawartości i pobrania składników mineralnych przez rośliny w wieloletnich doświadczeniach łąkowych. Wiad. IMUZ, 29, 1, 173-194. Sapek B. 1997. Stosowanie nawozów wapniowych na użytki zielone w świetle zrównoważonego rolnictwa. Wyd. IMUZ, Mat. Seminaryjne 38, 245-256. Slamka P. Jančovič J., Vozár L. 1997. Influence of biological grassland renovation and fertilization on mineral elements content in dry matter of grass biomass. Zbornik ref. Konf. „Ekologicke a biologicke aspekty krimovinarstva”, 23 X 1997, Nitra, Slovenska pol’nohospodarska univerzita, 171-175. Smith P., Smith J.U., Powlson D. 1996. Report No 7. Global Change and Terrestrial Ecosystems. GCTE, Wallingford, ss. 255. Smoroń S. 1995a. Zmiany składu botanicznego łąk górskich różnie nawożonych i wapnowanych. [W:] Mat. Konf. „Kierunki rozwoju łąkarstwa na tle aktualnego poziomu wiedzy o najważniejszych jego działach”. Wyd. SGGW, Warszawa, 349-354. Smoroń S. 1995b. Niektóre właściwości górskich gleb łąkowych różnie nawożonych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 421a, 331-335. Smoroń S., Kopeć S. 1993. Wapnowanie łąk górskich jako czynnik poprawy runi zdegradowanej wieloletnim nawożeniem mineralnym. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Nauk. 37, II, 239-250. Smoroń S., Kopeć S. 1996. Wpływ zmiennego nawożenia mineralnego na plonowanie łąk górskich w okresie 25 lat. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 442, 395-403. Smoroń S., Kopeć S. 1999. Zawartość wapnia i magnezu w glebie po 25 latach stosowania wzrastających dawek azotu na łące górskiej. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 467, 671-677. 67 Strežo P. 1997. Vplyv frekvencie kosib na produkciu a kvalitu poloprirodných trávnych porastov. Poľnohospodárstvo, Agriculture, 43, 4-5, 318-330. Stypiński P. 1993. Wpływ wapnowania na plonowanie i skład botaniczny pastwisk. [W:] Mat. Konf. „Problemy wapnowania użytków zielonych”, Falenty, 11-13.03.1993, IMUZ, Mat. Seminaryjne 32, 128-136. Tilman D., Dodd M., Poulton P., Johnston A., Crawley M. 1994. The Park Grass Experiment: Insights from the most long-term ecological study. Proc. Conf. "Long-term experiments in agricultural and ecological sciences" 14-17 July 1993, CAB International, 287-303. Thurston J., Williams E.D., Johnston A. 1976. Modern developments in an experiment on permanent grassland started in 1856: effects of fertilisers and lime on botanical composition and crop and soil analyses. Ann. Agron., 27, 5-6, 1043-1082. Underwood S. J. 1971. Żywienie mineralne zwierząt. PWRiL, Warszawa, ss. 320. Velich J., Mrkvicka J. 1993. Influence of long-term fertilization on development of permanent meadow phytocenosis composition on yielding capacity. Proc. Inter. Symp. „Long-term static fertilizer experiments” Warszawa-Kraków, 15-18 June1993, Part. II, 39-46. Wasilewski Z. 1993. Zawartość makroelementów i mikroelementów w runi pastwiska nawożonego zróżnicowanymi dawkami azotu w doświadczeniu statycznym. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Nauk., 37, II, 281-296. Wasilewski Z. 1995. Wieloletnie badania nad wielkością i rozkładem plonowania runi pastwisk nawożonych zróżnicowanymi dawkami azotu. Mat. Konf. nt.” Kierunki rozwoju łąkarstwa na tle aktualnego poziomu wiedzy o najważniejszych jego działach”. Wyd. SGGW, Warszawa, 396-402. Wasilewski Z. 1999. Wpływ długotrwałego i zróżnicowanego nawożenia azotem na produktywność pastwisk grądowych. Wyd. IMUZ, Rozp. Habilitacyjne. Wilson D., Lemaire G. 1992. Ecophysiology of grassland yield formation. Proc. 14th General Meeting of the European Grassland Federation, Lahti 8-11 June1992, Finlandia, 46-59. Winnicka J., Bobrecka-Jamro D. 1996. Wpływ wieloletniego nawożenia azotowego na wartość gospodarczą łąki położonej w Bieszczadach Zachodnich. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 442, 465-471. Wojnowska T., Krauze A. 1978. (Część VII). Wpływ intensywnego nawożenia na zawartość oraz pobranie magnezu i wapnia przez ruń pastwiskową. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 210, 217-233. Woźniak L. 1991 Porównanie zmian składu chemicznego runi łąkowej wywołanych zróżnicowanym nawożeniem. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Sesja Nauk. 34, II, 299-305. 68 Woźniak L. 1996. Proporcje między wybranymi pierwiastkami w bieszczadzkich glebach halnych (połoninowych) i w ich poroście. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 442, 483-492. Woźniak L. 1997. Stan bieszczadzkich połonin w kilkadziesiąt lat po zaniechaniu ich rolniczego wykorzystania. Zesz. Nauk. Post. Nauk Rol., 453, 167-173. Woźniak L. 1999. Niektóre ekologiczne i rolnicze uwarunkowania i skutki nawożenia użytków zielonych. Zesz. Nauk AR w Krakowie, ser. Sesja Nauk. 64, 331-338. Wróbel S., Stanisławska-Glubiak E. 1995. Wapnowanie jako czynnik łagodzący skutki wieloletniego nawożenia mineralnego gleby lekkiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 418, 649655. Vasiliauskiene V. Kadziulis L. 1992. Optimizing nutrient input for long-term sward persistence and soil nutrient status on sown pasture. Proc. 14th General Meeting of the European Grassland Federation, Lahti 8-11 June, Finlandia, 191-194. Zaleski T., Kopeć M. 1999. Wpływ długotrwałego nawożenia mineralnego na właściwości wodno-powietrzne gleby. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 467, I, 253-260. Zimková M. 1995. The role of grassland in Central Slovakia region. Ann. Univ. MCS, Suppl., 63, Sectio E, 335-338. 69 The dynamics of yielding and the quality changes of mountain meadow sward over 30 years of a fertilising experiment Summary Changes occurring in a long period of time in the productive potential of a mountain meadow and in the macroelement content of its sward were analysed to see if there is a possibility of using such a meadow for many years, based exclusively on mineral frtilisation, and maintaining its productivity without lowering the quality of sward yields. Data from the fertilising experiment set up in 1968 on a mountain meadow (720 m a.s.l.) in Czarny Potok near Krynica (20o8" E; 49o4" N) were used. The average rainfall total amounted to 820,1 mm annually and to 538 mm for the period April-September, the average temperature for the same period being 5.7oC and 11.7oC, respectively. The experiment was conducted on the acid brown soil (AhA (0-20 cm), ABbr (21-46 cm) BbrC (47-75 cm)) with granulometric composition of a light loam and comprised objects fertilised with two nitrogen forms (ammonium nitrate and urea) at two doses (90 and 180 kg N · ha-1) against the background of PK fertilisation, an object not fertilised and objects fertilised with P and N. For 30 years (1968-1997) the effect of varied levels of NPK fertilisers on the dynamics of yields and the changes in meadow sward quality and in selected physicochemical properties of soil were investigated. In the objects under study the same treatments were applied, such as changes in the fertiliser type and time of application, repeated liming, break in fertilisation, two-year pasture utilisation. This paper presents the dynamics of changes in the botanical composition and the yielding potential of grassland as affected by regular mineral fertilisation and liming. Particular attention was paid to the following issues: the ratio of the highest yield of sward to its lowest yield, the uniformity of yielding over a long period of time, the effectiveness of fertilisation, the changes in the nutrient content of the meadow sward and in the selected quality properties of yield. An attempt was made to justify the need for respecting the principle of sustainability in the system of farming on mountain meadows. It was found that under mountain conditions the application of nitrogen at a rate of 90 kg N · ha-1 against the phosphorus and potassium background and the regular liming of the meadow enable to maintain or increase production over a long period of time (at such a manner of fertilisation the average long-term yields of meadow sward were 5.7 t of dry matter per hectare), to decrease its production risk and to prevent degradation of the environment and 70 natural resources. It is justified by the varied botanical composition of the meadow sward, stability of yielding, uniform ratios of the highest to lowest yields and the chemical composition of the meadow sward and the physico-chemical properties of soil. Regular preservative liming and differentiation of fertilisers are absolutely necessary even with nitrogen fertilisation maintained at such a low level. It should also be borne in mind that maximising the productive potential of the meadow cannot be the basic objective of its utilisation. Taking into consideration the element balance of the mountain grassland in a long time, the creation of the monoculture of Holcus mollis L., resulting from intensive fertilisation, is a disadvantage as it leads to severe soil depletion in the layer penetrated by the roots of this grass and to a gradual decrease in yields with a positive NPK balance and a weak reaction to liming. Unfavourable changes in the floristic composition of sward, caused by NPK fertilisation, can be eliminated by repeating liming whose effect on this composition is the stronger, the smaller is the nitrogen dose. The decrease in yields as a result of the break in fertilisation is considerable, increases with time and becomes especially pronounced under unfavourable climatic conditions. The possibility of restoring the productive potential of the meadow sward after fertilisation resumption depends mainly on the habitat created as a result of many years of fertilisation and utilisation as evidenced by greater yield increments obtained after resumption of fertilisation in the objects with complete mineral fertilisation applied earlier. The fall in the nutritive quality of plant communities created under the influence of regular fertilisation of the meadow sward may result from increased concentration of one element in the sward caused by regular fertilisation, accompanied by the depletion of soil nutrients not introduced with fertilisers. The amount of calcium and sodium taken up by plants decreases as the years go by while the content changes of other microelements fluctuate. Long-term mineral fertilisation causes a constant increase in the value of the ion ratio K : (Ca + Mg) and K : Na. As a result of decreasing calcium availability at a relatively constant uptake of magnesium and phosphorus, the value of Ca : Mg and Ca : P rations steadily narrows. These changes were faster than those of the productive potential and showed smaller variability between years. The relations of calcium and phosphorus to copper, zinc, manganese and cadmium, occurring in the meadow sward, indicate that it is deficient in cadmium and contains an excessive amount of manganese and cadmium. Liming proves to have a beneficial effect on the maintenance of the nutrient balance of hay. Due to the simplified botanical composition of sward, the increase in its calcium content is low and the relation of calcium to other elements does not change remarkably. Considering the longlasting processes of meadow plant succession and changes in soil properties, liming should 71 be applied before the meadow reaches the highest productive potential. This would make it possible to maintain optimal parameters of fodder quality. As a result of liming the exchangeable calcium content of soil increases and equalises between fertiliser combinations. The worsening of unfavourable physico-chemical soil properties caused by mineral fertilisation, in particular the increase in soil acidity, can be prevented by periodic liming. This treatment should be considered as an indispensable measure designed to maintain the long-term nutrient balance of plant communities and as a starting point for other treatments stimulating yields 72
