Efficiency of slow-acting fertilizer in the integrated cultivation of chinese cabbage

• Autorzy: Niemiec M.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2014.21(3)27

Warianty tytułu

PL

Efektywność nawozu wolnodziałającego w integrowanej uprawie kapusty pekińskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study aimed to assess the suitability of slow-acting fertilizer in cultivation of Chinese cabbage in the integrated production system. The assumed objective was realized on the basis of a strict field experiment set up on the soil with granulometric composition of medium loam. The test plant was Chinese cabbage (Brassica rapa L.), ‘Parkin F1’ cv. The experiment was set up on 17.08.2011 and the plants were harvested on 08.10.2011. The experimental factor was diversified fertilization. The cultivation and protection of the plants were conducted on the basis of methodology of Chinese cabbage integrated production approved by the Main Inspector for Plant Protection and Seed Science. Traditional fertilizers (triple superphosphate, potassium salt and ammonium nitrate) and NPKCaMg (18-05-10-4-2) multi-component fertilizer with nutrient slow-release were applied. The experiment comprised 8 fertilization variants and the control treatment. Doses of phosphorus and potassium, meeting the plants requirements at assumed yield amount, were applied in all fertilization variants. Nitrogen fertilization on subsequent objects differed both with the form and quantity of applied element. On the basis of the results obtained in conducted experiments, the indices showing nitrogen fertilization efficiency were computed: agronomic efficiency, partial factor productivity, physiological efficiency, nitrogen recovery efficiency and removal efficiency. Fertilization significantly modified the quantity of obtained yield. On the control, without mineral fertilization, the crop yield was 44.22 Mg·ha–1. The largest yield, 120.7 Mg·ha–1, was obtained on the object with an admixture of 400 kg of slow-acting fertilizer, 89 kg of triple superphosphate and 177 kg of potassium salt. The best optimal values of fertilization efficiency were obtained in the objects where 400 and 500 kg ha–1 of slow-acting fertilizer and full doses of phosphorus and potassium were applied. Computed indices of fertilization efficiency indicate that optimization of fertilization using slow-acting fertilizer, particularly in conditions of intensive cultivation, may improve fertilization efficiency several-fold in comparison with integrated production methods using traditional fertilizers. Results of conducted experiments show that optimization of fertilization in conditions of intensive production may enhance fertilizer nitrogen uptake by 50 % at maintained high crop yields, which greatly improves economic effectiveness of production and reduces the amount of biogens dispersed in the environment.

PL

Celem pracy było określenie przydatności nawozu wolnodziałającego wykorzystywanego w uprawie kapusty pekińskiej w systemie integrowanej produkcji. Realizację założonego celu osiągnięto w oparciu o wyniki ścisłego doświadczenia polowego, założonego na glebie o składzie granulometrycznym gliny średniej. Rośliną testową była kapusta pekińska (Brassica rapa L.) odmiany ‘Parkin F1’. Doświadczenie założono 17.08.2011 r. Rośliny zebrano 08.10.2011 r. Czynnikiem doświadczenia było zróżnicowane nawożenie. Uprawę oraz ochronę roślin prowadzono w oparciu o metodykę integrowanej produkcji kapusty pekińskiej zatwierdzonej przez Głównego Inspektora Ochrony Roślin i Nasiennictwa. W doświadczeniu zastosowano nawozy konwencjonalne (superfosfat potrójny, sól potasowa oraz saletra amonowa) oraz nawóz wieloskładnikowy NPKCaMg (18-05-10-4-2) o spowolnionym uwalnianiu składników pokarmowych. Doświadczenie obejmowało 8 wariantów nawożenia i obiekt kontrolny. We wszystkich wariantach nawożenia zastosowano dawki fosforu i potasu odpowiadające zapotrzebowaniu roślin przy założonej wielkości plonów. Nawożenie azotem w kolejnych obiektach różniło się zarówno formą, jak i ilością zastosowanego składnika. Na podstawie wyników przeprowadzonych doświadczeń obliczono wskaźniki obrazujące efektywność nawożenia azotem: efektywność agronomiczną, współczynnik produktywności, efektywność fizjologiczną, efektywność odzysku oraz efektywność usunięcia azotu. Nawożenie w istotny sposób modyfikowało wielkość uzyskanego plonu. Plon roślin w obiekcie kontrolnym, bez nawożenia mineralnego, wynosił 44,22 Mg·ha–1. Największy plon, wynoszący 120,7 Mg·ha–1 uzyskano w obiekcie z dodatkiem 400 kg nawozu wolnodziałającego, 89 kg superfosfatu potrójnego oraz 177 kg soli potasowej. Najbardziej optymalne wartości wskaźników efektywności nawożenia uzyskano w obiektach, w których zastosowano nawóz wolnodziałający w ilości 400 i 500 kg·ha–1 oraz pełne dawki fosforu i potasu. Obliczone wskaźniki efektywności nawożenia wskazują, że optymalizacja nawożenia z udziałem nawozu wolnodziałającego, szczególnie w warunkach intensywnej uprawy, może kilkakrotnie poprawić efektywność nawożenia w stosunku do integrowanych metod produkcji z wykorzystaniem nawozów konwencjonalnych. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że optymalizacja nawożenia w warunkach intensywnej produkcji może zwiększyć pobieranie azotu zastosowanego w nawozach mineralnych o 50 % przy utrzymaniu wysokich plonów roślin, co znacznie poprawia efektywność ekonomiczną produkcji i zmniejsza ilość biogenów rozpraszanych w środowisku.

Słowa kluczowe

EN

Chinese cabbage; integrated production; slow-acting fertilizer; fertilisation efficiency

PL

kapusta pekińska; integrowana produkcja; nawóz wolnodziałający; efektywność nawożenia

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 21, nr 3
• Strony: 333--346
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Niemiec M.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Kraków, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 21 października 2009 r. 2009/128/WE ustanawiająca ramy wspólnotowego działania na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów.
• [2] Perdikis D, Fantinou A, Lykouressis D. Enhancing pest control in annual crops by conservation of predatory Heteroptera. Biol Control. 2011; 59(1):13-21. DOI: 10.1016/j.biocontrol.2011.03.014.
• [3] Tuomisto HL, Hodge ID, Riordan P, Macdonald DW. Exploring a safe operating approach to weighting in life cycle impact assessment e a case study of organic, conventional and integrated farming systems. J Cleaner Product. 2012;37:147-153. DOI: 10.1016/j.jclepro.2012.06.025.
• [4] Jurasie R, Sanjuán N. Life cycle toxicity assessment of pesticides used in integrated and organic production of oranges in the Comunidad Valenciana, Spain. Chemosphere. 2011;82(7):956-962. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.10.081.
• [5] Danis TG, Karagiozoglou DT, Tsakiris IN, Alegakis AK, Tsatsakis AM. Evaluation of pesticides residues in Greek peaches during 2002–2007 after the implementation of integrated crop management. Food Chem. 2011;126(1):97-103. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.10.083.
• [6] Shahpoury P., Hageman KJ, Matthaei CD, Francis S, Magbanua FS. Chlorinated pesticides in stream sediments from organic, integrated and conventional farms. Environ Pollut. 2013;181:219-225. DOI: 10.1016/j.envpol.2013.06.035.
• [7] Morris C, Winter M. Integrated farming systems: the third way for European agriculture? Land Use Policy. 1999;16:193-205. DOI: 10.1016/S0264-8377(99)00020-4.
• [8] Deike S, Pallutt B, Christen O. Investigations on the energy efficiency of organic and integrated farming with specific emphasis on pesticide use intensity. Europ J Agron. 2008;28:461-470. DOI: 10.1016/j.eja.2007.11.009.
• [9] Pypers P, Sanginga J-M, Kasereka B, Walangululu M, Vanlauwe B. Increased productivity through integrated soil fertility management in cassava-legume intercropping systems in the highlands of Sud-Kivu, DR Congo. Field Crops Res. 2011;120(1):76-85. DOI: 10.1016/j.fcr.2010.09.004.
• [10] Srivastava RC, Singhandhupe RB, Mohanty RK. Integrated farming approach for runoff recycling systems in humid plateau areas of eastern India. Agricult Water Manage. 2004;64:197-212. DOI: 10.1016/S0378-3774(03)00208-7.
• [11] Bailey AP, Basford WD, Penlington N, Park JR, Keatinge JDH, Rehman T. A comparison of energy use in conventional and integrated arable farming systems in the UK. Agr Ecosyst Environ. 2003;97(1-3):241-253. DOI: 10.1016/S0167-8809(03)00115-4.
• [12] Mucheru-Muna M, Pypers P, Mugendi D, Kung’u J, Mugwe J, Merckx R, Vanlauwe B. A staggered maize–legume intercrop arrangement robustly increases crop yields and economic returns in the highlands of Central Kenya. Field Crop Res. 2010;115:132-139. DOI: 10.1016/j.fcr.2009.10.013.
• [13] Oenema O, Witzke HP, Klimont Z, Lesschen JP, Velthof GL. Integrated assessment of promising measures to decrease nitrogen losses from agriculture in EU-27. Agricult, Ecosyst Environ. 2009;133(3-4):280-288. DOI: 10.1016/j.agee.2009.04.025.
• [14] He J, Wang J, He D, Dong J, Wang Y. The design and implementation of an integrated optimal fertilization decision support system. Math Comp Modell. 2011;54(3-4):1167-1174. DOI: 10.1016/j.mcm.2010.11.050.
• [15] Li D. Preface to mathematical and computer modeling in agriculture. Mathematical and computer modelling. Folia Pomer Univ Technol Stetin. 2011;54(3-4):859-860.
• [16] Mzoughi N. Farmers adoption of integrated crop protection and organic farming: Do moral and social concerns matter? Ecolog Econom. 2011;70:1536-1545. DOI: 10.1016/j.ecolecon.2011.03.016.
• [17] Carlsson F, Khanh Nam P, Linde-Rahr M, Martinsson P. Are Vietnamese farmers concerned with their relative position in society? J Develop Stud. 2007;43(7):1177-1188. DOI: 10.1080/00220380701526303.
• [18] Nendel C. Evaluation of Best Management Practices for N fertilization in regional field vegetable production with a small-scale simulation model. Europ J Agron. 2009;30(2):110-118. DOI: 10.1016/j.eja.2008.08.003.
• [19] Sun Y, Ma J, Sun Y, Xu H, Yang Z, Liu S, Jia X, Zheng H. The effects of different water and nitrogen managements on yield and nitrogen use efficiency in hybrid rice of China. Field Crops Res. 2012;127(27):85-98.
• [20] IFA. 2007. Sustainable management of the nitrogen cycle in agriculture and mitigation of reactive nitrogen side effects. Paris: International Fertilizer Industry Association; 2007;53 p.
• [21] Ustawa z dnia 18 grudnia 2003 r. o ochronie roślin. DzU 2004, Nr 11, poz 94.
• [22] Metodyka integrowanej produkcji kapusty pekińskiej. 2011. Zatwierdzona na podstawie art. 5, ust 3, pkt 2 Ustawy z dnia 18 grudnia 2003 r. o ochronie roślin (tekst jednolity DzU 2008 Nr 133, poz 849 ze zm) przez Głównego Inspektora Ochrony Roślin i Nasiennictwa, 33 p.
• [23] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w z dnia 8 kwietnia 2013 roku zmieniające Rozporządzenie w sprawie Integrowanej Produkcji. DzU 2013, poz 452.
• [24] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 24 listopada 1997 roku. 76/116/EWG zmieniająca dyrektywy 76/116/EWG, 80/876/EWG, 89/284/EWG oraz 89/530/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do nawozów.
• [25] Ashraf M, Harris PJC. Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Sci. 2004;166:3-16. DOI: 10.1016/j.plantsci.2003.10.024.
• [26] Trenkel ME. Slow- and controlled release and stabilized fertilizers: An option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture. Paris: International Fertilizer Industry Association; 2010;160 p.
• [27] Sosnowski J. Wpływ użyźniacza glebowego na efektywność nawożenia azotem mieszanek Fesulolium Brauni z koniczyną łakową i lucerna mieszańcową. Folia Pomer Univ Technol Stetin. Agric, Aliment, Pisc, Zootech. 2012;295(22):43-52.
• [28] Cassman KG, Dobermann AR, Walters DT. Agrścosystems, nitrogen-use efficiency, and nitrogen. J Human Environ. 2002;31(2): 132-140. DOI: http://dx.DOI.org/10.1579/0044-7447-31.2.132.
• [29] Dua VK, Govindakrishnan PM, Lal SS, Khurana SMP. Partial Factor Productivity of Nitrogen in Potato. Better Crops. 2007;91(4):26-27.
• [30] Aulakh MS, Manchanda JS, Garg AK, Kumar S, Dercon G, Nguyen M-L. Crop production and nutrient use efficiency of conservation agriculture for soybean-wheat rotation in the Indo-Gangetic Plains of Northwestern India. Soil Tillage Res. 2012;120:50-60. DOI: 10.1016/j.still.2011.11.001.
• [31] Cui Z-L, Zhang FS, Chen X-P, Miao Y-X, Li J-L, Shi L-W, Xu J-F, Ye Y-L, Liu C-S, Yang Z-P, Zhang Q, Huang S-M, Bao D-J. On-farm estimation of indigenous nutrient supply for site-specific nitrogen management in the North China plain. Nutr Cycl Agrścosyst. 2008;81:37-47. DOI: 10.1007/s10705-007-9149-8.
• [32] Dobermann A. Nutrient use efficiency, measurement and management. IFA International Workshop on Fertilizer Best Management Practices, 7–9 March 2007, Brussels, Belgium, International Fertilizer Industry Association.
• [33] Chuan L, He P, Pampolino MF, Johnston AM, Jin J, Xu X, Zhao S, Qiu S, Zhou W. Establishing a scientific basis for fertilizer recommendations for wheat in China: Yield response and agronomic efficiency. Field Crops Res. 2013;140:1-8. DOI:10.1016/j.fcr.2012.09.020.
• [34] Helander CA, Delin K. Evaluation of farming systems according to valuation indices developed within a European network on integrated and ecological arable farming systems. Europ J Agron. 2004;21:53-67. DOI: 10.1016/S1161-0301(03)00089-3.
• [35] Musshoff O, Hirschauer N. Adoption of organic farming in Germany and Austria: an integrative dynamic investment perspective. Agricult Econom. 2008;39:135-145. DOI: 10.1111/j.1574-0862.2008.00321.x.