Spatial Variability of Total Nitrogen in the Surface Horizon at the Production Field Scale

• Autorzy: Spychaj-Fabisiak E. , Długosz J. , Piłat K.

Warianty tytułu

PL

Zmienność przestrzenna zawartości azotu ogółem w poziomie powierzchniowym w skali pola produkcyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Soil total nitrogen does not come under so great temporal changes as its mineral forms, but it could be spatially differentiated. Spatial variability of total nitrogen could occur in the region scale as well as in the microscale that is to say within production field scale. For agricultural practice very important is to know spatial variability of its nitrogen form in the field scale since it could be very important to optimization of fertilization. That is why the objective of this study was to estimate total nitrogen spatial variability in the field scale. To this end 16.5 hectare field after winter wheat cultivation was chosen and soil samples from 47 individual points were collected in spring every 50 m. Total nitrogen was determined by Kjeldahl method. On the basis of total N content results empirical variograms were drawn with SURFER 8.0 software. On the ground of variograms, mathematical models and raster maps illustrating the distribution of investigated total nitrogen content in the field scale were drown. Basic statistic calculations were done with the use of STATISTICA 8.0 software. Results showed differentiated concentration of total nitrogen content in the humic horizon of investigated soil (0.78–1.11 g kg–1). Small differentiation of determined nitrogen could be confirmed by low standard deviation (0.078) and low correlation coefficients (8.44 %). Geostatistical analysis proved that surface layer nitrogen did not occur full dispersion what was confirmed by nugget effect amounting 0.001 (g/kg)2 with the sill variance accounted for 0.006 (g/kg)2. The large range of 212 m evidenced that the correlation between total nitrogen content is bigger than distances between samples points. Proper adjustment of models (spherical and nugget effect) was confirmed also by the variance calculated (0.006 [g/kg]2), similar to sill variance defined on the ground of those models.

PL

Azot ogółem w glebach nie podlega tak dużym zmianom w czasie jak jego formy mineralne, ale jego zawartość może być zróżnicowana przestrzennie. To zróżnicowanie może występować w makroskali np. regionu, jak i w mikroskali, czyli w obrębie pola produkcyjnego. Dla praktyki rolniczej szczególnie ważne jest poznanie zmienności tej formy azotu na obszarze pola, gdyż może to być pomocne przy optymalizacji nawożenia. Dlatego też celem niniejszej pracy było oszacowanie zmienności przestrzennej azotu ogółem w obrębie pola uprawnego. Do tego celu wytypowano pole po pszenicy ozimej o powierzchni 16,5 ha, z którego wiosną pobrano próbki z 47 punktów rozmieszczonych co 50 m. Azot ogółem oznaczono metodą Kjeldahla. Na podstawie otrzymanych wyników przy zastosowaniu programu SURFER 8.0 wykreślono wariogram empiryczny, który posłużył do stworzenia modelu i wykreślenia mapy rastrowej obrazującej rozkład badanej formy azotu w obrębie pola. Wykonano również obliczenia statystyczne przy użyciu programu STATISTIKA 8.0. Przeprowadzone badanie wykazały zróżnicowaną zawartość azotu ogółem w poziomie próchnicznym (0,78–1,11 g kg–1). O niewielkim zróżnicowaniu analizowanego parametru może świadczyć mała wartość odchylenia standardowego (0,078) oraz mały współczynnik zmienności (8,44 %). Przeprowadza analiza wykazała, że azot w poziomie powierzchniowym nie występuje w pełnym rozproszeniu, o czym świadczy występowanie efektu samorodka, który dla badanej cechy wynosił 0,001 (g/kg)2 przy wariancji progowej wynoszącej 0,006 (g/kg)2. Duży zasięg wynoszący 212 m świadczy o skorelowaniu zawartości azotu ogółem na odległości większe niż odległości między punktami pobierania próbek. Dobre dopasowanie modeli (sferycznego i efektu samorodka) potwierdza również wariancja obliczona 0,006 (g/kg)2, która jest zbliżona do wariancji progowej odczytanej na podstawie tych modeli.

Słowa kluczowe

EN

spatial variability; total nitrogen; production field; surface horizon

PL

zmienność przestrzenna; azot ogólny; pole produkcyjne; poziom powierzchniowy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 18, nr 4
• Strony: 629--635
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Spychaj-Fabisiak E.

autor

Długosz J.

autor

Piłat K.

• Department of Agrarian Chemistry, University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz, ul. Seminaryjna 5, 85–326 Bydgoszcz, Poland, phone [phone], fax [phone],

Bibliografia

• [1] Gonet S.S. and Dębska B.: Charakterystyka kwasów huminowych powstałych w procesie rozkładu resztek roślinnych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 1993, (440), 241–249.
• [2] Nowak W. and Sowiński J.: Zmiany zawartości węgla organicznego, azotu ogólnego i mineralnego w glebie w czasie wegetacji buraka cukrowego. Zesz. Nauk. AR Szczecin, 1996, (172), 405–412.
• [3] Mazur T., Czuba R., Gorlach E., Kalembasa S. and Łoginow W.: Azot w glebach uprawnych, PWN, Warszawa 1999.
• [4] Mercik S., Sosulski T. and Rutkowska B,: Chemia rolna, podstawy teoretyczne i praktyczne. Wyd. SGGW, Warszawa 2002.
• [5] Castrignano A., Mazzoncini M. and Giugliarini L.: Spatial characterization of soil properties. Adv. Geścol. 1998, 31, 105–111.
• [6] Davis J.C.: Statistics and data analysis in geology. John Wiley & Sons, New York 1986.
• [7] Spychaj-Fabisiak E. and Murawska B.: Zawartość azotu azotanowego(V) w glebach uprawnych regionu Pomorza i Kujaw w zależności od ich właściwości fizykochemicznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 2006, 513, 465–471.
• [8] Długosz J., Spychaj-Fabisiak E., Smoliński S. and Malczyk P.: Spatial variability of organic carbon and total nitrogen in the surface horizon of Sepopolska Plain. Humic Substan. Ecosyst. 2005, 6(27), 27–29.
• [9] Cambardella C.A., Moorman T.B., Novak J.M., Parkin T.B., Karlen D.L, Turco R.F. and Konopka A.E.: Field scale variability of soil properties in Central Iowa soils. Soil Sci. Soc. Amer. J. 1994, 58, 1501–1511.
• [10] Stenger R., Priesack E. and Beese F.: Spatial variation of nitrate-N and related soil properties at the plot-scale. Geoderma 2002, 105, 259–275.
• [11] Namysłowska-Wilczyńska B.: Geostatystyka. Ofic. Wyd. Polit. Wrocł., Wrocław 2006.