Soil degradation under the influence of long-term nitrogen fertilization and possibility of counteracting by liming

Effects of 27 years of fertilization with ammonium nitrate (in rates: 0, 56, 112, 168, 224 and 336 kg N·ha⁻¹·yr⁻¹) to bromegrass (Bromus inermis Leyss.) on the soil acidification, and on Al, Fe and Mn content in the soil studied in field experiment set up in 1968 on a Thin Black Chernozem soil in Alberta. A part of each N plot was treated with surface-applied lime in calcium carbonate form in 1991 at rates to bring soil pH (in H₂O) to near 7.0. Both the limed and non- limed portions were sampled for soil in the autumn 1994. Under the influence of N fertilizer the soil was acidified. In the 0 - 5 cm layer soil pH was 6.85 when no N was applied, and drastically decreased along with N dose (pH≤4.10) when the N rate was ≥168 kg N·ha⁻¹. There was also distinct depression in soil pH from the three higher N doses in the 5 - 10 cm layer, and in the next layer only at the highest N rate (336 kg N·ha⁻¹). Liming increased markedly soil pH only in the 0 - 5 cm layer, particularly at higher N doses. The content of extractable Al and Fe visibly increased along with the N dose in the upper two layers and was closely correlated with the decrease in soil pH from N fertilization. The Mn content also raised in the upper three layers but the scheme of changes was different. In the 0 - 5 cm soil layer the lower three N doses caused regular increase of DTPA-extractable Mn, and beyond 112 kg N·ha⁻¹ dose decreased the Mn content. In the next layer increase of extractable Mn was induced by 168 and 224 kg N·ha⁻¹ rates, while in the 10 - 15 cm layer the same effect appeared only at the highest N dose. Liming drastically decreased extractable Al in soil in the two upper layers, while increasing extractable Fe in the 0 - 5 cm and decreasing it in the lower layers. Visible changes caused by liming in extractable Mn in the 0 - 5 cm soil layer after statistical estimation appeared no significant, but lime decreased Mn content in the next two layers.

Skutki 27-letniego nawożenia stokłosy bezostnej (Bromus inermis Leyss.) saletrą amonową (w dawkach: 0, 56, 112, 168, 224 i 336 kg N·ha⁻¹·rok⁻¹) na zakwaszenie gleby oraz zawartość Al, Fe i Mn w glebie badano w doświadczeniu polowym założonym w 1968 r. na czarnoziemie w stanie Alberta. Część każdego poletka zwapnowano w 1991 r., stosując na powierzchnię gleby wapno w formie węglanowej w dawkach podnoszących pH w H₂O do około 7,0. Z obu części wapnowanej i niewapnowanej pobrano próbki gleby jesienią 1994 r. Pod wpływem nawożenia N gleba zakwaszała się. W warstwie 0 - 5 cm pH wynosiło 6,85 jeżeli nie stosowano N i drastycznie obniżało się (pH≤4,10) ze wzrostem dawki N≥168 kg N·ha⁻¹. Wyraźna obniżka pH gleby nastąpiła także pod wpływem wyższych dawek N w warstwie 5 - 10 cm, a w następnej warstwie po zastosowaniu najwyższej dawki N. Wapnowanie znacząco podniosło pH gleby tylko w warstwie 0 - 5 cm, zwłaszcza w kombinacjach z wyższymi dawkami N. Zawartość Al i Fe ekstrahowanego DTPA wyraźnie wzrastała ze wzrostem dawki N w dwóch wierzchnich warstwach gleby i była ściśle skorelowana z obniżeniem jej pH pod wpływem nawożenia N. Zawartość Mn też wzrastała w trzech pierwszych warstwach gleby, ale kierunek zmian był inny. W warstwie 0 - 5 cm trzy niższe dawki N powodowały regularny wzrost, a dawki ponad 112 kg N·ha⁻¹ spadek zawartości Mn. W następnej warstwie wzrost zawartości Mn wywołały dawki 168 i 224 kg N·ha⁻¹, a w warstwie 10 - 15 cm - najwyższa dawka N. Wapnowanie drastycznie obniżało zawartość ekstrahowanego Al w dwóch wierzchnich warstwach gleby. Jednocześnie podwyższało zawartość ekstrahowanego Fe w warstwie 0 - 5 cm, a obniżało jego poziom w głębszych warstwach. Zmiany zawartości Mn pod wpływem wapnowania w warstwie 0 - 5 cm po oszacowaniu statystycznym okazały się nieistotne, ale następowało znaczące obniżenie jego poziom w kolejnych dwóch warstwach gleby.