Effect of urea and urea with urease inhibitor on yields and nitrogen and cadmium content in potatoes

• Autorzy: Lošák T. , Musilová L. , Hlušek J. , Jùzl M. , Elzner P. , Zlámalová T. , Vítìzová M. , Filipèík R. , Wiśniowska-Kielian B.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2014.21(1)1

Warianty tytułu

PL

Wpływ mocznika i mocznika z inhibitorem ureazy na plonowanie oraz zawartość azotu i kadmu w ziemniakach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Worldwide the urea fertilisers are the fastest growing and most commonly used source of nitrogen in agriculture. The benefits of using urea as a fertiliser are due to its high nitrogen content (approximately 46 % nitrogen), non polarity, high solubility, and low costs for manufacture, storage, and transport. Among the various available mitigation tools, urease inhibitors like NBPT (N-(n-butyl) thiophosphoric triamide) have the highest potential to improve the efficiency of urea by reducing N losses, mainly via ammonia volatilization. In 2011 and 2012 a small-plot experiment was established with the potato ‘Karin’ variety. The experimental locality was Zabcice, ca 30 km south of Brno, a maize-growing region. Prior to planting both mineral fertilisers (urea and urea with urease inhibitor NBPT – UREA stabil) were applied to the soil surface. During planting these fertilisers were incorporated into the soil. The experiment involved 7 treatments: 54, 72, 90 kgN • ha–1 as urea, 54, 72, 90 kgN • ha–1 as UREA stabil and unfertilised control. Each treatment was repeated 4 times. The focus of the experiment was to monitor the effect of two different fertilisers and different N-doses on the yields of potato tubers and content of nitrogen (N) and cadmium (Cd) in tubers and tops (stems + leaves). In 2011 the contents of nitrogen in the tubers fluctuated between 14.3 and 15.6 g • kg–1 d.m. and in the tops between 29.7 and 40.9 g • kg–1 d.m. The contents of cadmium in tubers ranged between 0.14 and 0.17 mg • kg–1 d.m. and in tops between 0.50 and 0.72 mg • kg–1 d.m. In 2011 the tuber yields fluctuated irregularly, i.e. between 17.0 and 32.9 Mg • ha–1. In 2012 the nitrogen contents in tubers ranged between 16.0 and 17.3 g • kg–1 d.m. and in the tops between 23.9 and 36.9 g • kg–1 d.m. Cadmium contents in tubers fluctuated between 0.13 and 0.20 mg • kg–1 d.m. and in the tops between 0.35 and 0.64 mg • kg–1 d.m. In 2012 the tuber yields fluctuated irregularly between 25.2 and 33.9 Mg • ha–1. Based on the results we can conclude that both fertilisers (urea, UREA stabil) were reflected in the N and Cd contents of the biomass of potatoes irregularly in dependence on the year, rate of fertiliser and analysed plant organ (tubers, tops). In both years the contents of N and Cd were higher in the tops. Tuber yields fluctuated irregularly in dependence on the year and rates of nitrogenous fertilisers.

PL

Na całym świecie nawozy mocznikowe są najbardziej dynamicznie rozwijającym się i najczęściej stosowanym źródłem azotu w rolnictwie. Korzyści ze stosowania mocznika jako nawozu wynikają z dużej zawartości azotu (około 46% azotu), jego niepolarności, dobrej rozpuszczalności oraz niskich kosztów produkcji, przechowywania i transportu. Wśród różnych dostępnych narzędzi ograniczania dostępności azotu, inhibitory ureazy, takie jak NBPT (N-(n-butylo) triamid tiofosforowy) mają największy potencjał do poprawy efektywności mocznika poprzez zmniejszenie strat N, głównie przez ulatnianie amoniaku. W latach 2011 i 2012 założono małopoletkowe doświadczenie z ziemniakami odmiany ‘Karin’, zlokalizowane w miejscowości abčice, około 30 km na południe od Brna, w regionie uprawy kukurydzy. Przed sadzeniem zastosowano obydwa warianty nawożenia mineralnego (mocznik i mocznik z inhibitorem ureazy NBPT-UREA stabil) na powierzchnię gleby. W czasie sadzenie nawozy zostały wymieszane z glebą. Doświadczenie obejmowało 7 obiektów: 54, 72, 90 kgN • ha–1 jako mocznik, 54, 72, 90 kgN · ha–1 jako UREA stabil oraz nienawożony obiekt kontrolny, każdy w 4 powtórzeniach. Celem doświadczenia było zbadanie działanie dwóch różnych nawozów i różnych dawek N na wielkość plonu bulw ziemniaka oraz zawartość azotu (N) i kadmu (Cd) w bulwach i łętach (łodygi + liście). W 2011 r. zawartość azotu w bulwach wahała się od 14,3 do 15,6 g • kg–1, a w łętach od 29,7 do 40,9 g • kg–1 s.m. Zawartość kadmu w bulwach wahała się od 0,14 do 0,17 mg • kg–1, a w łętach od 0,50 do 0,72 mg • kg–1 s.m. W 2011 r. plony bulw zmieniały się nieregularnie, tj. od 17,0 do 32,9 t • ha–1. W 2012 r. zawartość azotu w bulwach wahała się od 16,0 do 17,3 g • kg–1, a w łętach od 23,9 do 36,9 g • kg–1 s.m. Zawartość kadmu w bulwach wahała się od 0,13 do 0,20 mg • kg–1, a w łętach od 0,35 do 0,64 mg • kg–1 s.m. W 2012 r. plony bulw zmieniały się nieregularnie, od 25,2 do 33,9 Mg • ha–1. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że obydwa warianty nawożenia (mocznik, UREA stabil) powodowały nieregularne zmiany zawartości N i Cd w biomasie ziemniaka w zależności od roku, dawki azotu i analizowanego organu rośliny (bulwy, łęty). W obydwu latach łęty zawierały więcej N i Cd niż bulwy. Plony bulw zmieniały się nieregularnie w zależności od roku i dawki nawozów azotowych.

Słowa kluczowe

EN

urea; urease inhibitor; tubers; tops; cadmium; nitrogen; yield

PL

mocznik; inhibitor ureazy; bulwy; łęty; kadm; azot; plony

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 21, nr 1
• Strony: 7--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Lošák T.

• Department of Agrochemistry, Soil Science, Microbiology and Plant Nutrition, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Musilová L.

• Department of Agrochemistry, Soil Science, Microbiology and Plant Nutrition, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Hlušek J.

• Department of Agrochemistry, Soil Science, Microbiology and Plant Nutrition, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Jùzl M.

• Department of Crop Science, Breeding and Plant Medicine, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic.

autor

Elzner P.

• Department of Crop Science, Breeding and Plant Medicine, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic.

autor

Zlámalová T.

• Department of Agrochemistry, Soil Science, Microbiology and Plant Nutrition, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Vítìzová M.

• Department of Agrochemistry, Soil Science, Microbiology and Plant Nutrition, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Filipèík R.

• Department of Animal Breeding, Mendel University in Brno, Zemìdìlská 1, 61300 Brno, Czech Republic.

autor

Wiśniowska-Kielian B.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Catchpoole VR. Aust J Agr Res. 1975;26:259-268.
• [2] Terman GL. Adv Agron. 1979;31:189-223.
• [3] Sanz-Cobena A, Misselbrook T, Camp V, Vallejo A. Atmos Environ. 2011;45:1517-1524.
• [4] Janzen HH, Desjardins RL, Asselin JMR, Grace B. The health of our air: Toward sustainable agriculture in Canada. Agriculture and Agri-Food Canada. Research Branch. Ottawa; 1999:98 p.
• [5] Watson C. Urease inhibitors. IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers. Frankfurt, Germany; 2005:10 p.
• [6] Watson CJ, Miller H, Poland P, Kilpatrick DJ, Allen MDB, Garrett MK, Christianson CB. Soil Biol Biochem. 1994;26:1165-1171.
• [7] Rùzek P, Pišanová J. Moznosti usmìrnìní premen N v pùde s vyuzitím inhibitorù ureasy a nitrifikace. [In:] Sborník z 13 mezinárodní konference: Racionální pouzití hnojiv. Praha; 2007:34-37.
• [8] Kasal P, Èepl J, Vokál B. Hnojení brambor. Výzkumný ústav bramboráøský Havlíèkùv Brod s r o; 2010:23 p.
• [9] Truby P, Raba A. Heavy metal uptake by garden plants from Freiburg sewage farm water. Agrobiol Res. 1990;43. [In:] J. Zrùst, Riziko pìstování brambor v pùdách kontaminovaných tìzkými kovy. VÚRV. Praha-Ruzynì; 2003:36 p.
• [10] McLaughlin MJ, Maier NA, Rayment GE. J Environ Qual. 1997;26:1644-1649.
• [11] Öborn I, Jansson G, Johnsson L. Water Air Soil Poll. 1995;85:835-840.
• [12] Decree 13/1994. Decree of the Ministry of the Environment of the Czech Republic specifying some details of agricultural land resources protection. Dated December 29, 1993. [available:] http://faolex.fao.org/docs/pdf/cze62400E.pdf.
• [13] Harrison RM, Chirgawi MB. Sci Total Environ. 1989;83:13-62.
• [14] Kacálková L, Tlustoš P, Száková J. Akumulace kadmia a rtuti v rostlinách pìstovaných na plochách kontaminovaných prùmyslovou èinností. [In:] Sborník z 13 mezinárodní konference: Racionální pouzití hnojiv. Praha; 2007:113-116.
• [15] Jackson AP. The bioavailability of cadmium from sewage sludge amended soils. PhD Thesis. University of London, UK; 1990:236 p. Available online: http://qmro.qmul.ac.uk/jspui/handle/123456789/1692.
• [16] Larsson Jönsson EH, Asp H. J Plant Nutr. 2011;34:345-360. DOI: 10.1080/01904167.2011.536877.
• [17] Coelho FS, Rezende F, Paulo C, Puiatti M, Neves JCL, Silva MCD. Rev Bras Cienc Solo. 2010;34:1175-1183.
• [18] Gileto CM, Rattin J, Echeverria HE, Caldiz DO. Rev Facult Cienc Agr. 2011;43:85-95.
• [19] Poljak M, Herak-Custić M, Horvat T, Èoga L, Maji A. Effect of nitrogen nutrition on potato tuber composition and yield. [In:] VI Alps-Adria Scientific Workshop. Obervellach, Austria; 2007:937-940.
• [20] Jurkowska H, Wojciechowicz T, Rogóz A. Acta Agraria, Ser. Agraria. 1976;XVI(I):21-37.
• [21] Braun H, Fontes PCR, Busto C, Devon PR. Bragantia. 2011;70:50-57.
• [22] Larsson JH, Asp H. J Plant Nutr. 2011;34:345-360.
• [23] Hlušek J, Jùzl M, Zrùst J. Rostlinná výroba. 1997;43(6):263-267.
• [24] Wioeniowska-Kielian B. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;471:587-595.