Karol Bujak 1, Maria Flis-Bujak 2, Maria Jędruszczak 1, GraŜyna śukowska 2
1 Katedra Ogólnej Uprawy Roli i Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
2 Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
Wstęp
Dominujące znaczenie w akumulacji próchnicy w glebie ma ilość resztek pozostawianych na polu po zbiorze roślin. Jakość i ilość substancji organicznej dostającej się do gleby jest ściśle związana z gatunkiem rośliny. Uprawa okopowych i zbóŜ powoduje zmniejszenie zasobności gleby w substancję organiczną, natomiast rośliny strączkowe wpływają na jej wzrost (wskaźnik przyrostu wynosi +0,35 Mg⋅ha-1) [FLIS-BUJAK 1978;KUSIŃSKA 1993]. W warunkach zmianowań specjalistycznych istnieje konieczność ciągłego śledzenia zmian zachodzących w glebie, a zwłaszcza próchnicy glebowej. Jednym ze sposobów oceny zmian jakości substancji humusowych jest analiza ich składu frakcyjnego.
Celem niniejszej pracy było poznanie wpływu soi uprawianej w zmianowaniach o róŜnym jej udziale w strukturze zasiewów (25%, 50%, 75% i 100%) na zawartość i skład frakcyjny próchnicy.
Materiał i metody
Badania przeprowadzono w latach 1998-2001, w oparciu o próbki glebowe pobierane po zbiorze poszczególnych roślin uprawianych w zmianowaniach o zróŜnicowanym udziale soi, w ciągu 4-lat, w okresie trwania drugiej rotacji staty-cznego, czteropolowego doświadczenia.
Doświadczenie zlokalizowano na glebie płowej wytworzonej z lessu w Gos-podarstwie Doświadczalnym Czesławice naleŜącym do Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie. Pola gospodarstwa leŜą w części wododziałowej PłaskowyŜu Nałęczowskiego [JĘDRUSZCZAK i in.2006]. Gleba, na której realizowano doświadczenie, charakteryzowała się bardzo wysoką zawartością przyswajalnego fosforu i potasu oraz średnią magnezu i lekko kwaśnym odczynem; zalicza się ją do kompleksu pszennego dobrego i II klasy bonitacyjnej.
Doświadczenie obejmowało zmianowania z 25, 50, 75 i 100 procentowym udziałem soi. Następstwo roślin w ocenianych zmianowaniach przedstawiono poniŜej:
K. Bujak i inni 82
Zmianowanie: Rok zmianowania:
I II III IV
1 ziemniaki++ soja++ soja++ soja++
2 pszenica jara pszenica jara soja soja
3 soja soja soja soja
4 pszenica ozima pszenica ozima pszenica ozima soja Uprawę roli i nawoŜenie dostosowano do wymagań roślin w poszczególnych zmianowaniach; pod rośliny uprawiane w 1 roku zmianowania (++) stosowano obornik w dawce 30 Mg⋅ha-1[JĘDRUSZCZAK i in. 2006].
Eksperyment załoŜony był w układzie bloków losowanych w trzech pow-tórzeniach. Jednostkowe próbki glebowe pobierano z warstwy ornej (do głębokości 25 cm) za pomocą laski Egnera. Sporządzono z nich próbki zbiorcze, które posłuŜyły do dalszych analiz. Analizę substancji organicznej przeprowadzono w próbkach powietrznie suchych oznaczając - zawartość węgla organicznego metodą Tiurina i wydzielono substancje humusowe według metody Kononowej i Bielczikowej [KONONOWA 1968].
W prezentowanej pracy interpretację uzyskanych wyników oparto głównie na średnich z czterech lat badań.
Wyniki i dyskusja
Głównym substratem, z którego odnawiają się zapasy próchnicy glebowej są resztki pozbiorowe roślin bobowatych [JASIŃSKA,KOTECKI 2001]. Resztki poŜniwne soi, podobnie jak innych roślin strączkowych, zwiększają zawartość substancji organicznej w glebie, poprawiając właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleby [FURCZAK
2006]. JĘDRUSZCZAK i in [2006] podają, Ŝe w okresie I rotacji badanych zmianowań, uprawa soi wpływała na zwiększenie zawartości humusu w glebie.
Uzyskane wyniki badań wykazały, Ŝe w okresie II - rotacji zawartość C org. w glebie wahała się od 6,47 do 8,02 g⋅kg-1 (tab. 1). Większą zawartość tego składnika stwierdzono pod monokulturą soi i w zmianowaniu z 75 procentowym jej udziałem, a mniejszą w pozostałych zmianowaniach, tj. norfolskim (I) i z 50 procentowym udziałem soi (II).
W pracach nad próchnicą, interesującym jest nie tylko ilość, ale jeszcze w większym stopniu jej jakość, którą określa się między innymi na podstawie składu frakcyjnego. Analiza udziału grup i frakcji próchnicznych, wydzielonych z gleby płowej spod zmianowań o zróŜnicownym udziale soi, wskazuje na ujawniające się tendencje zmian składu próchnicy w obrębie ocenianych zmianowań.
W składzie próchnicy gleb analizowanych zmianowań substancje próchnicowe wolne lub związane z bezkrzemianowymi formami R2O3 (wydzielone 0,1 mol NaOH⋅dm-3) stanowiły 37,50-40,61% C org. Wpływ udziału soi w strukturze zasiewów na udział opisywanych połączeń przejawił się zmniejszeniem ich udziału w składzie związków próchnicznych gleby pod monokulturą soi. W pozostałych zmianowaniach o zróŜnicowanym nasyceniu soją odnotowano wzrost opisywanych połączeń próchnicznych. Na podstawie zaznaczonych zmian udziału omawianych połączeń próchnicznych, sądzić moŜna, Ŝe stosowanie monokultury soi na glebie płowej, wpłynęło dodatnio na jakość związków próchnicznych. Natomiast najmniej korzystnym pod tym względem okazało się zmianowanie norfolskie (I), w którym udział połączeń wolnych i luźno związanych z R2O3 był największy.
WPŁYW ZMIANOWAŃ O ZRÓśNICOWANYM UDZIALE SOI ... 83
Tabela 1; Table 1 Zawartość C org. oraz udział C frakcji wydzielonych 0,1 mol NaOH⋅dm-3
i 0,05 mol H2SO4⋅dm-3
The content of C org. and participation of the extracted C fractions 0.1 mol NaOH⋅dm-3 i 0.05 mol H2SO4⋅dm-3
Połączenia próchnicowe związane zarówno z Ca i bezkrzemianowymi formami R2O3 (wydzielone mieszaniną 0,1 mol Na4P2O7⋅dm-3 + 0,1 mol NaOH⋅dm-3) w glebie ocenianych zmianowań stanowiły 48,43-54,49% C org. (tab. 2). Największy udział połączeń wydzielanych mieszaniną 0,1 mol Na4P2O7⋅dm-3 + 0,1 mol NaOH⋅dm-3 odnotowano pod zmianowaniem norfoldzkim (I).
K. Bujak i inni 84
W składzie opisywanej grupy związków próchnicznych dominowały kwasy fulwowe nad kwasami huminowymi (tab. 2). Niemniej daje się zauwaŜyć, Ŝe pod monokulturą i w zmianowaniu o 75 procentowym nasyceniu soją, przewaga kwasów fulwowych nad huminowymi była mniejsza. W obrębie kwasów humusowych pod zmianowaniami z 50 procentowym i 25 procentowym udziałem soi stwierdzono zwiększenie udziału kwasów fulwowych rzędu kilku procent węgla organicznego.
Tabela 2; Table 2
WPŁYW ZMIANOWAŃ O ZRÓśNICOWANYM UDZIALE SOI ... 85
Wskaźnik jakości substancji próchnicznych, jakim jest stosunek Ckh/Ckf pod monokulturą i zmianowaniem z 75 procentowym udziałem soi przyjmował wartość około 0,8, a w przypadku pozostałych zmianowań wahał się około 0,67 (tab. 2).
W ogólnej ilości kwasów huminowych (20,50-22,92% C org.), udział kwasów wolnych i związanych z R2O3 oraz związanych z Ca, był w obrębie ocenianych zmianowań mało zróŜnicowany (tab. 2).
Huminy stanowią najbardziej trwałą frakcję próchnicy. Najmniejszy udział (45,50% C org.) połączeń próchnicznych stanowiących pozostałość po ekstrakcji stwierdzono pod zmianowaniem norfoldzkim (I) a największy (51,56% C org.) pod monokulturą soi (tab. 2). Wskazuje to, Ŝe 8-letnia monokultura soi wpłynęła na zwiększenie udziału stabilnych form próchnicy. Uzyskane wyniki znajdują po-twierdzenie w badaniach MYŚKOWA [1984], który wykazał dodatni wpływ roślin strączkowych na skład związków próchnicznych.
Udział niskocząsteczkowych połączeń próchnicznych, tj. wydzielonych 0,05 mol H2SO4⋅dm-3, pod omawianymi zmianowaniami był mało zróŜnicowany i wahał się od 5,06% do 6,84% C org. (tab. 1). Frakcjom tym przypisuje się podobieństwo do kwasów fulwowych.
Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, Ŝe w stosunku do zmianowania norfolskiego, monokultura soi miała korzystny wpływ na zawartość i skład próchnicy.
Dodatnie oddziaływanie na jakość próchnicy zaznaczyło się teŜ w zmianowaniach z 50 procentowym i 75 procentowym udziałem soi. Wcześniejsze badania realizowane na omawianej glebie płowej wykazały oddziaływanie zmianowań o zróŜnicowanym
K. Bujak i inni 86
nasyceniu zboŜami na jakość związków próchnicznych [FLIS-BUJAK 1978;TURSKI,FLIS -BUJAK 1982; DERYŁO, FLIS-BUJAK 1993]. Zaprezentowane zmiany składu próchnicy w niniejszej pracy, jak i wyniki badań w zmianowaniach z 25-100 procentowyn udziałem roślin zboŜowych, wskazują, Ŝe związki próchniczne są czułym wskaźnikiem przemian związków próchnicznych zachodzących w glebie, zaleŜnym od doboru zmianowania.
Wnioski
1. Zmianowania o róŜnym udziale soi w strukturze zasiewu modyfikowały za-wartość węgla organicznego w glebie. Ujawniło się teŜ ich oddziaływanie na skład próchnicy.
2. W stosunku do zmianowania norfolskiego, w zmianowaniach o większym (50, 75 i 100 procentowym) udziale soi korzystne tendencje zmian jakości związków próchnicznych przejawiły się:
- zmniejszeniem frakcji wolnych i luźno związanych z R2O3;
- zmniejszeniem połączeń próchnicznych związanych z Ca i bezkrzemia-nowymi formami R2O3;
- zwiększeniem stabilnych form próchnicy, tj. humin i ulmin.
3 Uzyskane wyniki uzasadniają konieczność kontrolowania wpływu róŜnych zmianowań roślin na gleby w celu zapobiegania występowaniu, między innymi, niekorzystnych zmian składu związków próchnicznych.
Literatura
DERYŁO S.,FLIS-BUJAK M.1999. Oddziaływanie wieloletnich zmianowań zboŜowych na przemiany związków próchnicznych na plonowanie jęczmienia jarego na glebie płowej wytworzonej z lessu. Annales UMCS, Sectio E, vol. XLVIII, 4: 25-29.
FLIS-BUJAK M. 1978. Przemiany związków próchnicznych w glebach wytworzonych z lessu pod wpływem zmianowań o zróŜnicowanym udziale zbóŜ. Wydawn. AR w Lublinie, Rozprawy Nauk. 56: 51 ss.
FURCZAK J. 2006. Aktywność biochemiczna gleby płowej pod soją uprawianą w róŜnych systemach. Acta Agrophysica 8(142), 4: 215-224.
JASIŃSKA Z.,KOTECKI A. 2001. Wpływ roślin strączkowych na gromadzenie masy orga-nicznej i składników mineralnych w glebie. Zesz. Nauk. AR im. H. Kołłątaja w Krakowie 373: 47-54.
JĘDRUSZCZAK M.,BUJAK K.,WESOŁOWSKI M.,GOCÓŁ M. 2006. Soyaben - an alt alternative crop for Polish agriculture alternative plants for sustainable agriculture. Institute of Plant Genetics PAN Poznań, Poland: 147-157.
KONONOWA M. 1968. Substancje organiczne gleby, ich budowa, właściwości i metody badań. PWRiL Warszawa: 391 ss.
KUSIŃSKA A. 1993. Wpływ systemu uprawy roślin na zawartość substancji organicznej w glebie, skład frakcyjny próchnicy, strukturę i właściwości fizykochemiczne kwasów huminowych. Wydawn. SGGW Warszawa, Rozpr. Nauk. Monografia: 70 ss.
MYŚKÓW W. 1984. Rolnicze znaczenie próchnicy oraz sposoby jej regulowania. Wy-dawn. IUNG Puławy: 70 ss.
TURSKI R.,FLIS-BUJAK M. 1982. Wpływ zmianowań o róŜnym udziale zbóŜ na skład związków próchnicznych gleb wytworzonych z lessu. Pam. Puławski 77: 33-47.
WPŁYW ZMIANOWAŃ O ZRÓśNICOWANYM UDZIALE SOI ... 87 Słowa kluczowe: substancja organiczna, frakcje próchnicy, zmianowania sojowe
Streszczenie
Badano wpływ zmianowań o zróŜnicowanym udziale (25%, 50%, 75% i 100%) soi w strukturze zasiewów na zawartość i skład frakcyjny próchnicy w glebie płowej.
Badania przeprowadzono w 5, 6, 7 i 8 roku zmianowania.
Zmianowania o róŜnym udziale soi modyfikowały zawartość węgla organicznego w porównaniu do zmianowania norfoldzkiego (z 25 procentowym udzialem soi).
Stwierdzono korzystne tendencje zmian jakości substancji organicznej gleby płowej pod zmianowaniami o rosnącym udziale soi, co przejawiło się zwiększeniem udziału stabilnych form próchnicy, tj. humin.
INFLUENCE OF DIFFERENT SOYABEN SHARE IN CROP ROTATION ON THE CONTENT
AND FRACTIONAL COMPOSITION OF HUMUS FRACTION IN A LESSIVE SOIL
Karol Bujak 1, Maria Flis-Bujak 2, Maria Jędruszczak 1, GraŜyna śukowska 2
1 Department of Soil Tillage and Plant Cultivation, University of Life Science, Lublin
2 Institute of Soil Science and Environment Management, University of Life Science, Lublin
Key words: organic matter, fractional composition, soyabean contribution in the rotation
Summary
The influence of different soyaben share (25%, 50%, 75%, 100%) in crop rotation on the content and composition of humus fractions in lessive soil was investigated. The study was performed in the 5th, 6th, 7th and 8th year of crop rotation.
Crop rotation used modified content of organic C as compared to classic (25%
soyabean share) crop rotation. Under the growing share of soyaben in rotations, a favourable tendency of changes of organic substances was noticed; there was an increase of humus stable forms (humine) in the soil.
Prof. dr hab. Maria Flis-Bujak
Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy
ul. Leszczyńskiego 7 20-069 LUBLIN
e-mail: grazyna.zukowska@up.lublin.pl
ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2008 z. 533: 89-95