RYSZARD BARANOWSKI
W PŁYW G ĘSTOŚCI G LEBY N A JEJ AG RO FIZYCZNE W ŁAŚCIW OŚCI
Zakład U prawy Roli i Roślin IUNG w Laskowicach Oławskich
WSTĘP
Jed n y m z celów , jakie ma do sp ełn ien ia m echaniczna upraw a, je st u zysk an ie op tym aln ej g ęsto ści g leb y w celu zap ew nien ia roślinom w ca ły m o k resie w e g eta cji n ajk o rzy stn iejszy ch stosu n k ów p ow ietrzn o- w od n ych i ciep ln ych . Z agadnienie to ma coraz w ięk sze zn aczen ie w o bec p ostęp u jącej in ten sy fik a c ji i m ech anizacji prac p olow ych . Oprócz zam ierzon ego oddziaływ ania na gleb ę, prow adzącego do k orzy stn ych zm ian jej stan u fizyczn ego, m echanizacja w p ływ a d estru k cyjn ie na g le bę sk u tk iem ugniatan ia roli przez w zrastającą liczb ę ciągn ików i m a szyn p oru szających się po polach.
O ptym alna g ęstość g leb y stała się na w ięk szą sk alę przedm iotem badań pod koniec la t p ięćd ziesiątych , a n a silen ie prac badaw czych w y stąp iło w u b ieg ły m d ziesięcioleciu. A u torzy tych prac w ychod ząc z za łożen ia, że trad ycyjn a upraw a pow oduje zb yt siln e sp u lch n ien ie roli, przeprow adzali dośw iadczenia, k tórych ce le m b yło ok reślen ie w p ły w u ugniatania g leb y na p lon ow an ie roślin. W przew ażającej liczb ie dośw iad czeń u zysk iw an o drogą odpow iedniego zagęszczen ia g leb y bezpośrednio po siew ie istotn e zw y żk i p lonów , sięgające n aw et 60% [9], ale relacjon o w an e są rów n ież prace badaw cze, .w sk azu jące na spadek plonow ania pod w p ły w em tego zabiegu [8, 24].
R ozbieżności otrzy m y w a n y ch w y n ik ó w pochodzą po p ierw sze stąd, że gęstość g leb y n ie je st czyn n ik iem sam oistn ie w p ły w a ją cy m na p lo now an ie. S tw ierd zon o d ośw iadczalnie, że optym aln a w artość tego pa ram etru k szta łtu je się różnie w zależności od w arun k ów g leb ow ych , p rzebiegu pogody, poziom u naw ożenia oraz gatu n ku u praw ianych ro ślin [8, 18]. Po drugie, om aw iana cecha gleb y nie n a leży do w łaściw o ści od działu jących bezpośrednio na p lon ow an ie roślin.
B ezp ośredn im n astęp stw em zm ian g ęstości g leb y są zm ian y p orow a tości ogólnej i rozkładu w ielk ości porów gleb ow ych . P a ram etry te de cydują z k olei o p rzestrzen n ym układzie w od y gleb ow ej i jej d ostęp ności dla roślin oraz m akro- i m ik rod yfu zji tlen u w gleb ie. K on figu racja p rzestrzenna stałej fazy i w od y k ształtu je rów n ież w łaściw ości ciep ln e i zw iązany z nim i rozkład tem p eratu ry w profilu g leb o w y m oraz w p ływ a na siły w iążące e le m e n ty stru k tu ry gleb ow ej. B ezp ośredn i w p ły w na w zrost i p lon ow an ie roślin w y w iera zaw artość w od y d ostęp nej i tlen u w g leb ie oraz jej tem p eratu ra i opory m ech aniczne staw ian e k orzeniom roślin (rys. 1).
Rys. 1. Uproszczony schemat oddziaływ ania m echanicznej uprawy na fizyczne w łaściw ości gleby i plonow anie roślin
A sim plified scheme of the m echanical cultivation effect on physical properties of soil and yields of plants
P oszu k iw a n ie op tym aln ej g ęstości je st zatem zagad n ieniem złożo nym , w ym agającym w yjaśn ien ia zw iązków m ięd zy stop n iem zagęszcze nia gleb y a inn ym i jej cecham i w aru n k u jącym i w eg eta cję roślin. Za gad n ien ie to je st p rzedm iotem p oniższych rozw ażań dokonanych na
p od staw ie badań w łasn ych , jak rów nież w oparciu o inform acje, za czerp n ięte z w a żn iejszych p ozycji liter a tu r y krajow ej i zagranicznej.
ZMIANY POROWATOŚCI JAKO BEZPOŚREDNI WYNIK UGNIATANIA LUB SPULCHNIANIA GLEBY
P rzy założeniu, że ciężar w ła ściw y stałej fa zy g leb y nie u lega zm ia nom , istn ie je lin iow a zależność m ięd zy porow atością ogólną a gęstością, co p ozw ala na zam ienne stosow an ie obu tych w ielk o ści p rzy opisie układu gleb y. T akie założen ie je st do p rzyjęcia, gd y różnice ciężarów w ła ściw y ch stałej fa zy p orów n yw an ych gleb nie przekraczają około 0,05 G • c m -3, której to w ielk o ści odpow iada w p rzeciętn y ch w arunkach gleb o w y ch zm ian p orow atości, w yn osząca około 1%, a zm iana g ęstości 0,025 g • cm -3. W badaniach u praw ow ych , dotyczących w p ły w u u gn ia tania g leb y na p lon y roślin, n ależałob y zatem p rzyjm ow ać, jak to zresz tą czyn ią n iek tórzy autorzy, jako zm ienną niezależną nie g ęsto ść g leb y, lecz porow atość ogólną. U m ożliw iałob y to p orów n yw an ie w y n ik ó w doś
w iad czeń p rzeprow adzanych w różnych w arunkach gleb ow ych .
W gleb ach o naturalnej struk tu rze p orow atość ogólna i rozkład w ie l k ości porów, cz y li tzw . p orow atość różniczkow a, d eterm in ow an e są przez skład m ech aniczny, przy czym p ew ien w p ły w na k ształto w an ie się w y m ien ion ych cech w yw iera rów nież zaw artość su bstan cji organicznej oraz stan w ilg o tn o ści gleb y.
S um aryczna objętość porów w gleb ach p iask ow ych je st stosu nk ow o niska i w y n o si p rzeciętn ie około 40°/o, co odpow iada gęstości 1,55 g.cm -3. C h arak terystyczną cechą porow atości różniczkow ej tych g leb je st zd e cydow ana przew aga porów gru b ych ( > 2 0 j-im) nad śred n im i (0,02-20 (im) i drobnym i ( < 0 ,2 (im). N atom iast w gleb ach ciężk ich rozkład w ielk o ści porów je st rów nom iern y, czy li każda z trzech grup zajm u je w p rzy bliżeniu tę sam ą objętość. Średnia p orow atość ogólna ciężkich gleb stru k tu raln ych k ształtu je się na w y ż sz y m poziom ie niż w gleb ach le k kich i w y n o si około 50%, co odpow iada gęstości 1,35 g .cm “ 3( rys. 2).
Różnice om aw ian ych w łaściw ości spraw iają, że różne gatu n k i gleb w yk azu ją n iejed n akow ą podatność na u gniatan ie oraz różną zdolność do zachow yw ania stru k tu ry nadanej im zabiegam i upraw ow ym i. W d ośw iadczen iu z u gn iatan iem gleb y przy upraw ie zbóż, p row adzonym w L askow icach w latach 1972-1974, k ilk ak rotn e w ałow an ie g leb y pia skow ej o zaw artości 5% części sp ław ia ln ych zw ięk szy ło gęsto ść w ierzch niej w a r stw y o około 0,10 g.cm -3 (spadek p orow atości 4%). Ten sam zabieg u p raw ow y w y k o n a n y na gleb ie w ytw orzo n ej z piasku g lin ia stego m ocnego dał efek t praw ie 3-k rotnie w ięk szy (rys. 3).
Z m iany g ęsto ści gleb y są, jak w iadom o, rezu lta tem w y k on y w a n ia zabiegów u praw ow ych oraz działania czynn ików natu ralnych, które po w odują n ie ty lk o osiadanie gleb y sp u lch n ion ej, lecz rów nież rozlu źn
Rys. 2. K rzywe pF i rozkład w ielkości porów w glebie piaskow ej a i gliniastej b p ory: 1 — d rob n e, 2 — śr e d n ie , 3 — gru b e
The pF curves and the pore size distribution in sandy and loam y soil pores: 1 — sm a ll, 2 — m ed iu m , 3 — la rg e
Rys. 3. W pływ posiew nego ugniatania gleby piaskowej na dynam ikę gęstości w w arstw ie 0-5 cm
a — p ia se k lu ź n y , b— p ia se k g lin ia s ty m o cn y ; 1 — u p ra w a b ez w a ło w a n ia , 2 — w a ło w a n ie je d n o k r o tn e , 3 — w a ło w a n ie tr z y k r o tn e
The after-sow ing com paction effect on sandy soil on its density dynam ics in the 0-5 cm layer
a — lo o se sa n d , b — h e a v y lo a m y sand; l — tilla g e w ith o u t ro llin g , 2 — s in g le r o llin g , 3 — th r ic e r o llin g
n ie g leb y sztuczn ie zagęszczonej. Jed n akże pogląd, że gleba sp u lch n io na bądź u gnieciona upraw ą przedsiew ną w raca w końcu okresu w e g e ta cyjn eg o do stan u rów n ow agi m ech anicznej, n ie zaw sze je st słu szn y. O znaczenia d yn am ik i g ęsto ści g leb y p iaskow ej (17% cz. spł.) w doś w iad czen iu z upraw ą buraków cu k row ych , w y k o n a n y m w L a sk o w i- cach w 1975 r., w yk a za ły , że p rzed siew n e zróżn icow an ie gęstości, w y noszące dla sk rajn ych ob iektów 0,26 g .cm -3, zm n iejszy ło się w ciągu okresu w eg eta cy jn e g o tylk o o 0,04 g .cm “ 3, przy czym na w szy stk ich obiektach, w ty m rów nież sp u lch n ion ych , stw ierd zon o n ie w ielk ie zm n iej szen ie gęsto ści [2]. P rzy czy n tego n iety p o w eg o zjaw iska dopatryw ać się m ożna w w ysok ich opadach w okresie letn im przy zabezpieczeniu przez sza tę roślinną p ow ierzch hi g leb y przed d estru k cy jn y m działa n iem deszczu.
D o ł g o w i M o d i n a stw ierd zili, że n ajw ięk sze od ch ylen ia od m odelu, zakładającego sam oczyn n y pow rót gleb y do rów now agi m ech a n iczn ej, u jaw n iają się w p rocesie rozlu źn iającego działania w od y. G leba siln ie u gnieciona na w iosn ę u lega, zdaniem w y m ien io n y ch autorów , tylk o n ie w ielk iem u rozlu źn ien iu i n ie w raca w końcu okresu w e g e ta cyjn ego do tego stan u gęstości, jaki posiadała przed u gn iecen iem {6].
W ym ien ion e opinie, jak i sp ostrzeżen ia in n ych autorów {8] prow a dzą do w n iosku , że gęstość i zw iązane z nią agrofizyczn e w ła ściw ości g leb y m ogą w okresie w eg eta cji w yk a zy w a ć w zależności od u praw y, w arun k ów k lim atyczn ych i gatu n ku roślin y zasadnicze od stęp stw a od przyjm ow an ego ogólnie poglądu na ich dynam ikę.
WPŁYW GĘSTOŚCI GLEBY NA JEJ AERACJĘ
P rzew ietrzan ie g leb y odbyw a się w sk u tek m asow ego p rzep ły w u po w ietrza, czy li drogą tzw . aeracji m asow ej, oraz d zięk i term icznym ru chom cząsteczek gazów , to je st na drodze d yfu zji. P rzeb ieg tych pro cesów , a zw łaszcza d yfu zji, zależy w isto tn y m stop n iu od tem p eratu ry oraz stanu p orow atości g leb y, p rzy czym sk u teczn ość aeracji m asow ej zw iązana je st głów n ie z p rzestw oram i n iek ap ilarn ym i, n a tom iast d y fuzja odbyw a się w całym obszarze porów p ow ietrzn ych . N ied o sta tecz ne sp u lch n ien ie g leb y p rzyczyn ia się zatem do spadku szyb k ości aeracji zarów no m asow ej, jak i d y fu zy jn ej. D rugim czyn n ik iem w p ły w a ją cy m na szyb k ość aeracji jest w oda, która okupując część porów ogranicza m ożliw ości w y m ia n y gazow ej w ośrodku gleb ow ym .
} Z agęszczen ie g leb y i w zrost jej w ilgo tn o ści mogą spow odow ać
zm n iejszen ie ob jętości porów aeracyjn ych do w artości k ry ty czn ej, po niżej której zaopatrzenie korzeni roślin w tlen je st n ied ostateczn e i pro w adzi do obniżki plonów . V o m o c i l i F l o c k e r [22] z e sta w ili w y niki badań, w yk on an ych w U S A przez różnych autorów , w celu okreś
len ia k rytyczn ej zaw artości p ow ietrza w gleb ie przy w ilg o tn o ści rów nej w odnej p ojem ności p olow ej. W yn ik i te k ształtu ją się następująco:
— trzcina cukrow a — 9-10% , — końsk i ząb — 5-11% ,
— słon eczn ik — 10%, — kukurydza — 14%,
— pom idory — 15%, — ziem n iak i — 12-14% ,
— jab łonie — 5-10% . — buraki cukrow e — 7-12% ,
A u torzy podkreślają, że p rzed staw ion e w artości otrzym ano w róż n y ch w arunkach g leb o w y ch i p rzy stosow an iu różnych m etod badaw czych , co stan ow iło p rzyczyn ę znacznego rozrzutu n ie k tó ry ch w y n i ków . O ptym alna zaw artość pow ietrza w ed łu g K o p e c k y e g o w y n o siła: dla tra w 6-10% , p szen icy i ow sa 10-15% , jęczm ien ia i b uraków cu krow ych 15-20% [11]. Z daniem D o ł g o w a k rytyczn a zaw artość po w ietrza w g leb ie w y n o si 10-15% n iezależn ie od gatu n ku u praw ianych roślin [6]. Do tak iego w n iosk u prow adzą badania, jak ie w y k on ał w sp om n ian y autor nad ak tyw n ością b iologiczną g leb y w zależn ości od stopnia jej zagęszczen ia i stan u w ilgotn ości.
Jak w sp om n iano, porow atość g leb y w y w iera isto tn y w p ły w na in ten sy w n o ść procesu d yfu zji, k tóry w ed łu g w sp ó łczesn ych op in ii agro- fizy k ó w od gryw a dom inującą rolę w w ym ian ie gazów g leb ow ych . Istn ie je w iele w sk aźn ik ów , które służą do określania d y fu zy jn ej aeracji gleb. Jed n y m z n ich je st w y d atek d yfu zji tlen u (ODR) m ierzon y p la tyn ow ą m i- k roelek trodą polarograficzną. W artość ODR w yn oszącą poniżej 2.10” 7 g. cm ” 2.m in _1 św iad czy o n ied o sta teczn y m n a tlen ien iu , p ow od ującym za h am ow an ie w zrostu roślin [12, 20].
Miarą aeracji d yfu zyjn ej b yw a rów nież d yfu zyjn ość w zględn a, czy li stosu n ek w sp ółczyn n ik ów d yfu zji tlen u w g leb ie D i p ow ietrzu D 0. B a dania T a y l o r a [20] w yk a za ły , że ro ślin y od czu w ały n ied o sta tek tlen u , je ż e li stosu n ek D / D 0 b ył m n iejszy od w artości w y n oszą cych od 0,062 do 0,11. O kreślono rów n ież zależność m ięd zy d yfu zyjn ością w zględ n ą a objętością porów w y p ełn io n y ch pow ietrzem . W edług P e n -
m a n a [16] D /D 0= 0 ,6 6 .S , gdzie oznacza porow atość pow ietrzną.
P orów nu jąc tę zależność z podanym w yżej p rzedziałem k ry ty c z n ych w artości d y fu zy jn o ści w zględ n ej dochodzi się do w n iosku , że n a j m n iejsza porow atość p ow ietrza, zabezpieczająca w ystarczającą aerację d yfu zyjn ą, p ow inn a w y n o sić od około 10 do 17%. P rzed ział ty c h w ie l kości pokryw a się z grubsza z danym i ok reślającym i k ry ty czn e za w artości p ow ietrza. M oże to su gerow ać, że o zaopatrzeniu k orzeni ro ślin n y ch w tlen d ecyd u je n ie zapas pow ietrza znajdującego się w g le bie, lecz szyb k ość d yfu zyjn ej w y m ia n y gazów .
WPŁYW GĘSTOSCI GLEBY NA STOSUNKI WODNE
P rzy analizie w p ły w u u gniatan ia lub sp ulch n iania g leb y na istn ie jące w niej stosu nk i w odne w yłan iają się dwa zasadnicze zagadnienia.
P ierw sze z nich d otyczy p oten cjału w o d y gleb ow ej oraz jej dostępności dla roślin, drugie — jej transportu, a zw łaszcza p rzew od nictw a k api larn ego, które w głó w n y m stop n iu d ecyd u je o szyb k ości p rzem ieszcza nia się w o d y w gleb ie.
Badania p oten cjału w od y gleb ow ej w zależności od stanu zagęszcze nia g leb y prow adziło w ielu autorów ‘[8, 13, 21]. P rezen tow a n e przez nich w y n ik i są, ogólnie biorąc, podobne, p rzy czym za ty p ow e p rze b iegi k rzy w y ch pF dla gleb g lin ia sty ch i ila sty ch m ożna uznać w y k resy p rzedstaw ione w p racy Y a n g a i de J o n g a [25]. Z w y k r e sów tych w yn ik a jedn ozn acznie, że u gn iatan ie g leb y różnicu je en ergię w iązania w od y w zakresie w artości pF n iższych od około 2,5, zm n iej szając łączną objętość p rzestw orów a eracyjn y ch i gru b ych porów k api larnych. W przedziale 2 < p F < 3 , to je st dla w artości leżących w obsza rze p olow ej pojem ności w od n ej, k rzyw e pF p rzecinają się i zm ieniają k o lejn ość przebiegu w zględ em osi pF. W ynika stąd w a żn y dla agrotech - niki w n iosek o n iezależn ości P PW (w yrażonej w % cięż.) od stop n ia u gn iecen ia lub sp ulch n ien ia gleb y. O m aw iany przebieg k rzy w y ch re ten cji św iad czy jed n ocześn ie o tym , że w zrost gęsto ści op isyw an ych gleb w p ływ a na p ew n e p od w yższen ie p unktu trw ałego w ięd n ięcia , co przy sta ło ści P P W oznacza zm n iejszen ie ilości w o d y dostępnej dla roślin.
Z jaw iska te m ożna uzasadnić następująco: u gn iatan ie średnio cięż kich lub ciężkich gleb p ow od uje takie zm n iejszen ie porów gru b ych , że część ich, u zysk ując średn ie m n iejsze od 20 цга, „przechodzi” do gru p y porów średnich. Ta zaś n ie zw iększa sw ej sum arycznej ob jętości, po n iew aż rów nocześn ie taka sam a w p rzyb liżen iu ich część zam ienia się w sk u tek u gn iecen ia g leb y na pory drobne ( < 0 ,2 |im).
O zw iązku m ięd zy energią w iązania w od y a gęstością g leb y p iask o w ej m ożna w n iosk ow ać na p odstaw ie w y n ik ó w badań w yk o n an ych w Z akładzie U p raw y Roli IU N G w L askow icach. P rzeb ieg k rzy w y ch pF (rys. 4) w sk azu je, że zróżnicow anie w artości p oten cjału w o d y gleb ow ej w y stę p u je ty lk o w p rzedziale w artości pF m n iejszy ch od 1,8, a zatem zm ian y porow atości g leb y piaskow ej w y w o ła n e jej sp u lch n ian iem lub u gniatan iem dokonują się tylk o w gru p ie porów grubych. W y p ływ a stąd w n iosek , że zw iązane z upraw ą zm ian y g ęstości om aw ianej g leb y nie m ogą w p ływ ać na ilość i dostępność w od y dla roślin. Z m ianom u legają n atom iast w arun k i transportu w od y gleb ow ej, co om ów ione zostało w dalszej części pracy.
P rzed staw ion e w y n ik i badań mogą być przyd atn e w uzasadnianiu bądź p rzew id yw an iu sk u tk ów oddziaływ ania m echanicznej u p raw y roli na stosu n k i w od n e w gleb ie. N ie w y d a je się na przykład słu szn y roz p ow szech n ion y pogląd, że głęb okie sp u lch n ien ie g leb y (w yk o n yw an e na przykład orką przedzim ow ą) zw iększa zdolność m agazynow ania w od y w gleb ie. P ogląd taki, na co w cześn iej zw rócił u w agę T r z e с к i [2],
Rys. 4. W pływ gęstości gleby piaskowej (9% części spławialnych) na potencjał w ody glebow ej
1 — 1,65 g.cm , 2 — 1,50 g .cm , 3 — 1,35 g.cm
The sandy soil bulk density effect (9% of clay) on soil water potential 1 — 1.65 g.cm , 2 — 1.50 g.cm , 3 — 1.35 g.cm
nie je st zgodny z w n ioskam i p łyn ącym i z an alizy potencjału w ody g le
bow ej. N ie znajdjue on rów nież p otw ierdzen ia w w yn ik ach p olow ych oznaczeń w ilgotn ości gleb y, w y k o n y w a n y ch w ram ach badań nad w p ły w em tech n ologii upraw y roli na p lon ow an ie roślin [5, 17].
W yrażana w stosu nk u do suchej m asy g leb y w ilg otn ość W p, równa lub zbliżona do polow ej pojem ności w od n ej, m oże zatem być trak tow a na jako w ielk ość stała, n iezależna od stopnia d okon yw an ego w proce sie u p raw y sp ulch n ien ia czy ugniecen ia gleb y . W ynika stąd w n iosek o lin iow ej zależności m ięd zy gęstością g leb y C0 a zaw artością w od y W 0ł w yrażoną w stosu nk u do ob jętości g leb y, cz y li W0= W P C0. R ozpatru jąc w p ły w gęstości g leb y na zaw artość w od y w określonej w arstw ie profilu gleb ow ego, trzeba m ieć na u w adze fakt, że zagęszczen ie pro w adzi do zw iększen ia k oncen tracji w ody, czy li w zrostu jej ilości p rzy padającej na jed n ostk ę objętości gleb y. N atom iast ilość w od y w roz p atryw an ej w a rstw ie n ie zm ienia się, p oniew aż sk u tk iem u gniecen ia zm niejsza się m iąższość danej w arstw y.
A n ta g o n isty czn y charakter stosu n k ów p ow ietrzn o-w o d n ych spraw ia, że gęstość g leb y nie pow inna przekraczać pew nej w artości m a k sym a l nej Стах, przy której ob jętość pow ietrza staje się k rytyczn a, jeśli w il gotn ość osiągnie w artość rów ną w odnej p ojem ności polow ej Wp. To m ak sym aln e zagęszczen ie m ożna obliczyć ze wzoru:
gdzie:
d — oznacza m asę w łaściw ą stałej fa z y g leb y w g .cm -3 , Pmin — k ry ty czn ą objętość pow ietrza,
Wp — w odną pojem ność połow ą w cm ’.g.
Ze w zoru w yn ik a, że d opu szczalny stop ień u gniecen ia będzie tym w y ż sz y , im m niejsza je st zaw artość w od y w gleb ie oraz im m n iejsze w ym agan ia tlen o w e m ają upraw iane gau nk i roślin. Na p rzyk ład p rzy założeniu , że P min= 0 ,1 5 , a d = 2,65 g .cm -3, dopuszczalne zagęszczen ie g leb y p iask ow ej, kórej w odna pojem ność p ołow a Wp= 0 ,1 2 cm .g-1 , m oże dochodzić do 1,71 g .cm -3, gd y tym czasem gęsto ść g le b y g lin iastej o d w u k rotn ie w ięk szej polow ej pojem ności w odnej n ie pow inna przekraczać w artości 1,38 g.cm -3 (rys. 5).
Rys. 5. W pływ gęstości gleby na stosunki powietrzno-wodne
a — g leb a p ia sk o w a , b — g leb a g lin ia sta : 1 — p o ro w a to ść o g ó ln a , 2 — z a w a rto ść p o w ietrza ,
3 — w ilg o tn o ś ć , 4 — k r y ty c z n a za w a rto ść p o w ietrza
The soil density effect on air and w ater relations
a — sa n d y so il, b — lo a m y soil; 1 — to ta l p o r o sity , 2 — air sp a ce , 3 — m o istu r e, 4 — c r itic a l
a ir sp a ce
W yliczon e w ielk ości w skazują na dużą tolerancję gleb p iask ow ych na zagęszczen ia, k tórych w artość m oże znacznie p rzew yższać g ęsto ść n atu ralną bez szk od y dla w arun k ów zab ezpieczających k on ieczn y po ziom n atlen ien ia tych gleb. D opuszczalne gęstości gleb ciężkich są n a tom iast niższe i dlatego n aw et przy w ilgotn ościach nie sięgających p o- lcw e j p ojem ności w odnej zdarza się, że np. w sk u tek osiadania p orow a tość aeracyjn a spada poniżej ok reślon ego m inim um , co n ie m oże pozo stać bez w p ły w u na p lon ow an ie u praw ianych roślin.
Z aopatrzenie roślin w w od ę zależy nie tylk o od zapasów w ilg o ci g le bow ej, lecz rów nież od p rzew od nictw a kapilarnego, które d ecyd u je o p rzem ieszczan iu się w ody z m iejsc zasobnych w w ilgoć do m iejsc
po-bierania jej przez korzenie roślin. W transporcie w od y gleb ow ej biorą udział w zasadzie w szy stk ie rodzaje porów, przy czym podsiąkanie od byw a się poram i k apilarn ym i, a przesiąkanie g raw ita cy jn e dokonuje się g łów n ie dzięki m ięd zyagregatow ym przestw orom aeracyjn ym , jak i k a nalikom p ozostaw ian ym w gleb ie przez obum arłe korzenie roślin ne oraz p rzestw orom drążonym przez gleb ow ą m ezofau n ę.
Z m iany g ęsto ści g leb y w p ły w a ją w siln y m stopniu na p rzew od nictw o k apilarne i stw arzają dzięki tem u m ożliw ości regulow an ia stosu n k ów w od n ych w ośrodku gleb ow y m . P rzyk ład em w yk o rzy sty w a n ia takich m ożliw ości jest m ięd zy in n ym i p osiew n e w ałow an ie roli, które zw iększa k oncen trację w od y w u gniecionej w arstw ie oraz uspraw nia podsiąka n ie w od y z n iższych w arstw do poziom u, na k tórym zo sta ły um ieszczo ne nasiona.
O dw rotne zjaw isko zw iązane jest ze sp u lch n ien iem g leb y, k tóry to zabieg jest, jak w iadom o, rów noznaczn y z przerw an iem kapilarnego podsiąku. S pulchniona (np. podoryw ką) w ierzch n ia w arstw a g leb y w y sycha w praw dzie szyb ciej, stan ow i jednak sk u teczn e zabezpieczenie zn ajd u jących się głęb iej zapasów w ilgoci przed parow aniem . W w aru n kach obniżonej w ilgotn ości g leb y, gd y woda traci sw ą ru ch liw ość, co odpow iada w p rzyb liżen iu p oten cjałow i p F > 3 , om aw ian y zabieg upra w o w y nie uspraw nia gospodarki w odnej, a jego rola pod ty m w zględ em je st raczej n egatyw n a.
P on iew aż zm ian y g ęstości w p ływ ają przede w szy stk im na objętość zajm ow aną przez duże pory gleb ow e, zatem zagęszczen ie lub sp u lch n ie n ie są zabiegam i, które w znacznej m ierze m od yfik ują w odną p rzepu sz czalność gleb y. Z badań Y a n g a i de J o n g a [25] w yn ik a , że zw ięk szen ie gęstości g leb y g lin iastej od 1,1 do 1,4 g.cm""3 zm niejsza w w a runkach n asycen ia w odnego p rzew od nictw o kapilarne około 100 razy. Taki sam w p rzyb liżen iu spadek w artości om aw ianego param etru w y stęp u je w iłach w n astęp stw ie w zrostu gęstości od 1,0 do 1,2 g.cm “ 3.
G dy w ilgo tn ość m aleje, w p ły w gęstości na przepuszczalność w odną m aleje rów nież i przy p oten cjale w od y, w yn o szą cy m około 500 kPa, zanika. P rzy d alszym osuszaniu g leb y w zrost jej gęsto ści w y w o łu je efe k t przeciw n y, co jednakże n ie ma w ięk szego znaczenia dla prak tyk i rolniczej.
O ptym alna dla w zrostu roślin przepuszczalność w odna g leb y jest znacznie trudniejsza do określenia n iż op tym alna zaw artość pow ietrza. W litera tu rze spotyka się tylk o bardzo ogólne dane, z k tórych w yn ik a, że g leb y o p zew od n ictw ie k apilarn ym poniżej 0,004-0,008 cm .m in “ 1 n ie zabezpieczają op tym aln ych w arun k ów w zrostu roślin, chociażby ze w zględ u na ograniczoną aerację. Ich p orow atość pow ietrzna przy po
ten cjale od pow iad ającym w p rzyb liżen iu w odnej pojem ności polow ej
spada poniżej 4-8°/o [22].
rów nież odbija się n iek orzystn ie na stosu nk ach p o w ietrzn o-w od n ych i stan ow i jedną z p rzyczyn niskiej u żyteczn ości rolniczej tych gleb. J ed nakże z u w agi na słabo rozw in iętą struk tu rę i zw iązany z tym sp ecy ficz n y rozkład w ielk o ści porów, zm ian y gęsto ści nie w p ły w a ją w tak dużym stopniu na om aw ianą w łaściw ość, n iż dzieje się to w glebach ciężkich.
WPŁYW GĘSTOŚCI GLEBY NA JEJ ZWIĘZŁOŚĆ
Z w ięzłość je st cechą g leb y określającą siły spójności m ięd zy jej cząstkam i oraz w yn ik ające stąd opory m ech aniczne staw ian e n arzę dziom upraw ow ym i rozw ijającym się częściom p odziem n ym roślin. Cecha ta stan ow i cz u ły w skaźnik op isu jący stan fizy c zn y g leb y i od gryw a znaczną rolę w badaniach bezpośrednich sk utków oddziaływ ania m aszyn i narzędzi u praw ow ych na glebę.
Z w iązłość k ształtu ją trzy zasadnicze czynniki: skład m ech an iczn y w raz z zaw artością su bstan cji organicznej, w ilgo tn o ść i gęstość gleb y. N iek tórzy au torzy pom ijają trzeci z w y m ien io n y ch czynn ików , zastę- pując go opisem zależności m ięd zy zw ięzłością a m echaniczną uprawą roli, co pozw ala bezpośrednio w n ioskow ać o w p ły w ie u praw y na stan stru k tu ry g leb y [3, 4]. Jednakże zależność taka nie m oże stan ow ić pod sta w y do szerszych u ogóln ień , p oniew aż jest skom plikow ana i nie da się p rzedstaw ić w form ie m atem atyczn ej fu n kcji.
W iększą przydatność dla teorii posiadają w y n ik i badań nad w p ły w em gęstości g leb y na jej zw ięzłość ze w zględ u na to, że zm ian y g ę stości danej g leb y zw iązane są tylk o ze zm ianam i odległości i p ow ierzch ni styk u m ięd zy jej cząstkam i. Badania takie w yk on an e za pomocą p e- n etrom etru na gleb ie ilastej przez K n i t t l a i S t a n z l a [10] po zw o liły na w p row ad zenie n astęp u jącego wzoru:
B W = 2,48 . 103 . W G - 1’93 . rt7’24; (r2 = 0,72; n = 88) gdzie:
B W — opór g leb y w N .cm -2 , W G — w ilgotn ość w % cięż., r t — g ęstość g leb y w g.cm -3.
W ysoki w yk ład n ik potęgi w drugim człon ie w y m ien io n ej zależności w sk azu je na siln y w p ły w gęstości g leb y na jej zw ięzłość, zw łaszcza w zakresie nisk ich w ilgotn ości gleb y. P od kreślają ten fak t rów nież H e m s a t h i M a z u r a k [7], k tórych badania w yk on an e na m ate riale sta n ow iącym m ieszanin ę p yłu grubego i iłu w y k a za ły w zrost zw ięzłości od 0,025 do 6,7 MPa przy zw ięk szen iu gęstości od 1,00 do 1,75 g .cm “ 8.
Z badań w yk on an ych w naszym Z akładzie w yn ik a, że w przypadku
g leb y lek kiej om aw iana zależność przebiega poNdobnie, co św iad czy
Eys. 6. W pływ gęstości gleby piaskowej (18°/o części pław ialnych, 27% pyłu) na jej zwięzłość przy w ilgotności
1 — 3, 7% , 2 — 5,8% , 3 — 7,2 % , 4 — 9,4°/o
The sandy soil bulk density effect (18% of clay, 27% of silt) on its strength at the follow ing moisture levels
1 — 3.7%, 2 — 5.8 %, 3 — 7 .2% , 4 — 9.4%
otrzym an ych k rzyw ych w sk azu je przy tym , że w badanym przedziale w ilgotn ości jej w p ły w na zw ięzłość g leb y n ie u w id oczn ił się w sposób w yraźn y i jednoznaczny. R ów n ież N a w r o c k i stw ierd ził, że po czte rech latach od w yk on ania orki m elioracyjn ej zw ięzłość g leb y piaskow ej (10% cz. spł.) była w yraźn ie niższa od zw ięzłości obiektu k ontrolnego, chociaż w ilgotn ość p orów n yw a n ych ob iektów nie w y k azy w a ła isto tn ych różnic [14].
Z ostało dow iedzione, że zw ięzłość ma ściślejsz y zw iązek z szybkością w z ro stu korzeni niż gęstość g leb y [19]. Jednakże i w ty ch badaniach g ęstość odgryw a istotn ą rolę. W ynika to z fak tu , że w zro st korzeni za le ż y nie tylk o od fizyczn y ch oporów g leb y , lecz rów nież od stanu j-ej aeracji. Oba te czyn n ik i są n ierozłączn ie ze sobą zw iązane, p oniew aż zm ian y zw ięzłości w m etod yce w y m ien io n y ch badań u zysk iw an o drogą sp ulch n iania lub ugniatania gleb y, cz y li przez zm ian y jej gęstości, a tym sam ym i porow atości. P o zy ty w n e e fe k ty u praw y zw iązane z rozluźnię« n iem roli w yn ik ają zatem nie tylk o z fak tu zm niejszen ia oporów m e ch an iczn ych staw ia n ych korzeniom przez gleb ę, lecz rów n ież z p olep sze nia w arunnków aeracyjych .
WPŁYW GĘSTOSCI GLEBY NA STOSUNKI CIEPLNE
U praw ki sp u lch n iające lub zagęszczające rolę są n a jp rostszym i za biegam i, które prowadzą do zm ian tem p eratu ry g leb ow ej. Z agadnienie to zasłu gu je na uw agę, poniew aż w n aszych w arunkach k lim a ty czn y ch p od w yższen ie tem p eratu ry g leb y w p ły w a na ogół k orzy stn ie na w e g e tację roślin.
G lebow e ch arak terystyk i ciep ln e są uw aru n kow an e głó w n ie zaw ar- toiścią i p rzestrzen n ym rozm ieszczen iem w o d y w gleb ie. Z m iany gęstości m ogą w ięc isto tn ie w p ły w a ć na tem p eratu rę g leb y głów n ie przez od działyw anie na stosu n k i w odne panujące w gleb ie.
B iorąc pod u w agę pojem ność cieplną q i p rzew od nictw o ciep ln e A p oszczególn ych faz g leb y m ożna w n ioskow ać, że sp u lch n ien ie prow adzi do podw yższen ia tem p eratu ry w ierzch n iej w a r stw y g leb y , a za gęszcze nie do obniżenia. W p ływ gęstości g leb y b ielico w ej, w ytw orzon ej z pia sku glin iastego m ocnego, na jej pojem ność ciep ln ą ilu stru je n astęp u ją c y przykład liczbow y: ciepło w ła ściw e g leb y ubitej o gęsto ści 1,56 g.cm “ 3 w y n o siło 2,18, g leb y o n atu raln ym układzie (1,31 g.cm “ 3) — 1,76, a g le by sp ulch n ionej (1,20 g .cm “ 3) — 1,59 J.cm '^.K “ 1 [1]. Ze w zględ u na sk om p lik ow an y charakter zależności p rzew od nictw a ciep ln eg o od róż nych param etrów gleb o w y ch w artość w sp ó łczy n n ik a l określa się ek s p erym en taln ie. O gólnie biorąc, sp u lch n ien ie i osu szen ie g leb y w p ływ a na zm n iejszen ie p rzew od nictw a ciep ln ego, a zagęszczen ie i w zrost w il gotn ości zw iększa jego w artość.
Jak w yk a za ły badania agrofizyk ów radzieckich [15], zależność m ię dzy p rzew od n ictw em ciep ln ym a porow atością g leb y ma postać h ip er boli, co oznacza, że szyb k ość w zrostu w sp ółczyn n ik a zw iększa się ze spadkiem porow atości. S tw ierdzono przy tym , że typ g leb y nie ma isto t nego w p ły w u na przebieg om aw ianej fu n kcji.
Z rozw ażań tych w y p ły w a w n iosek , że w sk u tek zm niejszen ia g ę stości gleba ogrzew a się szyb ciej, n atom iast odprow adzanie ciep ła w głąb p rofilu p rzebiega w oln iej. D zięki tem u pow ierzch niow a w arstw a g leb y sp ulch n ionej w yk azu je z regu ły w yższą tem p eratu rę, a profil w y ż szy grad ien t tem p era tu ry niż analogiczne w ielk ości term iczne g leb y za gęszczon ej.
Zdarza się, że p rzed staw ion y rozkład tem p eratu r g leb o w y ch u lega isto tn y m zm ianom , k tórych p rzyczyn ę n ależy u p atryw ać w procesach parow ania w o d y z w ierzch n iej w a rstw y g leb y i k ond en sacji pary w od nej w gleb ie. W ysoka w artość ciepła parow ania w od y spraw ia, że udział parow ania i skraplania sięga w w ierzchniej w a rstw ie 60% ogólnej w ar tości strum ienia ciep ln ego p rzepływ ającego przez gleb ę [23]. S p u lch n ie nie, zw iązane z w y d ob yciem głęb szych i w ilg o tn iejszy c h w arstw g leb y na jej p ow ierzch nię, m oże zatem w p oczątkow ym okresie prow adzić do obniżenia tem p eratu ry ze w zględ u na in ten sy fik a cję parow ania.
Trudno określić, jak d uży je st w p ły w u praw y m echanicznej i w y n ik ających stąd zm ian gęstości g leb y na jej tem p eratu rę i inne w sk a ź niki term iczne. L iteratura zaw iera n ie w iele danych na ten tem at. T eo retyczn e obliczenia oraz w y n ik i ob serw acji w yk on a n y ch przez n au k ow ców radzieckich w skazują, że różnice średn ich tem p eratu r dobow ych w y w o ła n e uprawą m ogą m ieć w artości w yn oszą ce k ilka stopni [15]. W n aszych w arunkach k lim atyczn ych w p ły w g ęsto ści na tem p eratu rę g leb y jest m n iejszy. Z obserw acji w yk on an ych w L askow icach w ok re sie trzech m iesięcy letn ich 1975 r. w yn ik a, że różnice tem p eratu r ornej w a rstw y gleb y piaskow ej w n a stęp stw ie zm ian jej gęstości w a h ały się od 0,2 do 1.1 К [1]. Są to w ięc zm ian y n iew ielk ie, które n ie m ogą m ieć w ięk szego w p ły w u na przebieg w eg eta cji roślin. W yciągn ięcie og ó ln iej szych w n iosk ów w ym agałob y przeprow adzenia w ielu sy stem a ty cz n y c h i d łu gotrw ałych obserw acji tem p eratu ry różnych gleb w pow iązaniu ze stan em ich sp ulch n ien ia lub zagęszczenia.
PODSUMOWANIE
1. G ęstość lub porow atość ogólna są p od staw ow ym i w sk aźn ikam i stanu fizy czn eg o g leb y oraz jego zm ian, będ ących n a stęp stw em w y k onyw ania zabiegów u praw ow ych lub działania czyn n ik ów n atu ral nych. W ym ien ion e cech y w p ływ ają na k ształto w a n ie się g łó w n y ch w ła ściw ości agrotech n iczn ych , to je st stosu n k ów p o w ietrzn ych , w od n ych i term icznych oraz oporów m ech anicznych gleb y.
2. W zależności od polow ej p ojem ności w odnej i k ry tyczn ej ob ję tości pow ietrza dla u praw ianych gatu n ków roślin m ożna określić m a k sym alną gęstość gleb y, zapew niającą odpow iednie w arun k i jej aeracji. Ma to szczególn e znaczenie w p rob lem atyce u praw y gleb ciężkich, w k tórych często m oże w y stęp o w a ć n ied ostateczn e zaopatrzenie korzeni w tlen , spow odow ane niską porow atością aeracyjną.
3. D ok on yw ane m echaniczną upraw ą zm ian y gęstości g leb y nie w p ły w ają na jej połow ą pojem ność wodną. Stan sp u lch n ien ia lub zagęszcze nia w p ły w a n atom iast na „k on cen trację” w od y (w ilgotn ość w °/o obj.), in filtra cję i p rzepuszczalność wodną gleb y oraz podsiąkanie i zw iązaną z tym in ten sy w n o ść parow ania.
4. Z agęszczenie g leb y w p ływ a na zw ięk szen ie jej zw ięzłości, a tym sam ym na w zrost oporów m ech anicznych staw ian y ch przez gleb ę n a rzędziom u praw ow ym i rozw ijającym się częściom p odziem n ym roślin. W p ływ ten jest tym siln iejszy , im niższa jest w ilgo tn a ość ośrodka g le bow ego.
5. P ow sta jące w sk u tek zagęszczenia lub sp ulch n ien ia g leb y zm iany w proporcjach m ięd zy jej trzem a fazam i w p ły w a ją na p odstaw ow e w sk aźn iki term iczne gleb y. W ynikające stąd różnice tem peratur g leb y są jednak n ie w ielk ie i podlegają w p ły w o w i inn ych czynników .
LITERATURA
[1] B a r a n o w s k i R., B a k o w s k i B.: W pływ zróżnicowanego składu fazo w ego gleby na dynam ikę jej tem peratury. Rocz. glebozn. 28, 1977, 1, 37-44. [2] B a r a n o w s k i R., P a b i n J.: W pływ gęstości gleby lekkiej na plonow a
nie buraków cukrowych. Zesz. probl. Post. Nauk roi. (w druku).
[3] B e n d e r J.: Głębokość orki i w ilgotność jako czynniki kształtujące zw ię złość gleb w ytw orzonych z piasków i glin lekkich. Poznańskie Tow. Przy jaciół Nauk 1966.
[4] D e c h n i k I., L i p i e c J.: Zwięzłość gleby jako czynnik środowiska roz w oju roślin. Probl. A grofizyki 17, 1975.
[5] D o b r z a ń s k i B., D o m ż a ł H.: W pływ m elioracyjnej orki na w ilgot ność i zapas w ody w glebie w ytw orzonej z piasku. Zesz. probl. Post. Nauk roi. 77 b, 1968, 75-85.
16] D o ł g o w S., M o d i n a S.: O niekotorych zakonom iernostiach zaw isim osti urożajnosti sielskochozjajstw iennych kultur ot płotnosti poczwy. Tieore- ticzeskije woprosy obrabotki poczw. Leningrad 1969.
[7] H e m s a t h D., M a z u r а к A.: Seedling growth of sorghum in cly sand m ixtures at various compactions and w ater contents. Soil Sei. Soc. Amer. Proc. 38, 1974, 3, 387-390.
[8] H e r z o g R. i in.: Einfluss unterschiedlicher Lagerungsdichte verschiedener Bodenarten auf einige physikalische Bodeneigenschaften und die Erträge m ehrere Getreidearten. A rchiv, f. Acker- u. Pflanzenbau u. Bodenkunde 20, 1976, 8, 555-566.
[9] K a c h r u R., H a k i m i A.: Cotton yield as affected by various degrees of soil compaction. J. of Agr. and Crop Sei. 144, 1977, 1, 70-77.
[10] K n i t t e l H., S t a n z e l H.: Untersuchungen des Bodengefüges mit P en e trom eter und Rammsonde. Z. f. A cker- u. Pflanzenbau 142, 1976, 3, 181-193. [11] K o p e c k y J.: Investigations of the relations of w ater to soil. Proc. Intern.
Congr. Soil Sei. 1, 1927, 495-503.
[12] K o w a l i k P.: N atlenienie gleb a m elioracje wodne. Narada nauk.-techn., Bydgoszcz 1975, 13-31.
[13] M i c z u r i n B., O n i s z c z e n k o W.: W lijanije m iechaniczeskogo sostawa i struktury poczwy na raw now iesije i pieriedw iżenije w łagi. Tieoreticze- skije woprosy obrabotki poczw. Leningrad 1969, 147-155.
[14] N a w r o c k i S.: The effect of deep ploughing on some physical properties of soil form ed from slightly loamy sand. Polish J. of Soil Sei. 3, 1970, 2, 65-70.
[15] Podstaw y A grofizyki, praca zbiór, pod red. A. Joffe. PWRiL, Warszawa 1967. [16] P e n m a n H.: Gas and vaipor m ovem ent in the soil. J. Agric. Sei. 30,
1940, 437-462.
[17] R a d o m s k a M.: Badania m odelowe nad pogłębianiem uprawy na glebie lekkiej. Zesz. probl. Post. Nauk roi. 100, 1970, 37-43.
[18] S m i e r z c h a l s k i L.: W pływ zagęszczenia gleby na plonow anie niek tó rych roślin zbożowych i okopowych. Międzynarod. Konf. Nauk. Puławy, R(38), 1972, 23-38.
[19] T a y l o r H., G a r d n e r H.: Penetration of cotton seed taproots as in fluen ced by bulk density, w ater content and soil strenght. Soil Sei. 96, 1963, 153-156.
[20] T a y l o r S.: O xygen diffusion in porous media as a measure of soil aeration. S oil Sei. Soc. Amer. Proc. 14, 1950, 55-61.
[21] T г z e с к i S.: Czy głębokie spulchnienie rzeczyw iście zw iększa zdolność m agazynowania w ody w glebie. Nowe Roln. 7, 1969, 16-18.
[22] V o m o c i l J., F l o c k e r W.: E ffect of soil com paction on storage and m ovem ent of soil air and waiter. T ran^ lAmer. Soc. Agr. Angr. 4, 1961, 242-246.
[23] W e s t c o t L., W i e r e n g a P.: Transfer of heat by conduction and m o vem ent in closed soil system . Soil Sei. Soc. Amer. Proc. 38, 1974, 9-14. [24] W i t t s e i l L., H o b b s J.: Soil compaction effects on field plant growth.
Agr. J. 57, 1965, 534-537.
[25] Y a n g S., de J o n g E.: E ffect of soil water potential and bulk density on water uptake patterns and resistance to flow of water in wheat plants. Can. J. Soil Sei. 51, 1971, 211-220.
P. БАРАН ОВСКИ ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОЧВЫ НА ЕЁ АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Отделение общего земледелия Института агротехники удобрения и почвоведения в Лясковых Олавских Р е з ю м е Плотность почвы является основным показателем физического состояния почвы, характеризующим изменения её структуры, возникающие в следствии применения агротехнических мероприятий или воздействия естественных ф а к торов. Её влияние сказывается на формировании главных агрофизических свойств, то есть режимов: воздушного, водного и термического, а такж е на ме ханическом сопротивлении почв. Обсуждался вопрос допустимого уплотнения почвы в зависимости от её по левой влагоемкости и критической для различных видов дастений воздушной пористости почвы. Плотность, гарантирующая надлежащ ие условия аэрации не долж на превышать величины составляющей около 1,4 г/см ~3 в случае тяж ёлы х почв и 1,7 г/см ~3 для лёгких песчаных почв. Рыхление либо уплотнение почвы разрешают улучшать водной режим, так как с изменениями уплотнения связаны изменения общей пористости и модифи цирование крупности пор. Это влияет на энергетическое состояние влаги и име ет решающее значение для её транспорта, пространственного распределения в почве и доступности для растений. В итоге уплотнения почвы повышается её связность, а следовательно и ме ханическое сопротивление, оказываемое агротехническим орудиям и развиваю щимся подземным частям растений. Результаты пенетрометрических испытаний показывают, что на связность сильнее влияет плотность почвы, неж ели её влажность. Вследствие уменьшения плотности почва быстрее согревается, но отвод тепла в глубину профиля происходит медленнее. Благодаря этому поверхност ный слой разыхлённой почвы, как правило, показывает высшую температуру, а профиль больший температурный традиент, чем аналогичные термические величины уплотнённой почвы. Однако, в наших климатических условиях р аз ницы почвенных температур невелики и подвергаются влиянию других ф акто ров.
R. BARANOW SKI
SOIL- BULK DENSITY EFFECT ON AGROPHYSICAL PROPERTIES OF SOIL Department of S oil and Plant C ultivation at Laskowice O ławskie
Instytitute of S oil Science and C ultivation of Plants
S u m m a r y
The bulk density is a basic index of the physical state of soil, reflecting changes of its structure in consequence of various tillage operations or under in fluence of natural factors. It affects the form ation of main agrophysical pro perties, i.e. of air, water and therm ic relations and m echanical resistances of soil. The question of adm issible compaction of soil depending on its w ater field capacity and air capacity critical for different kinds of plants is discussed. Soil bulk density ensuring appropriate aeration conditions should not exceed the value of about 1.4 g.cm -3 in heavy soils and 1.7 g.cm 3 - in light sandy soils.
Loosening or com pression of soil enable to im prove water conditions, as w ith the bulk density changes occurring in total porosity and soil pore size m odi fication distribution are connected. That affedts the energetic state of water, decisive for its transport and spatial distribution in soil and its availability to plants.
The com paction of soil leads to an increase of its strenght and m echanical resistance to tillage tools and to developed underground parts of plants. The results of penetrom etric tests have proved that the strenght is more strongly in fluenced by bulk denstiy than by m oisture content of soil.
A decrease of bulk density results in quicker warm ing up soil, w hereas the w arm th transport into soil profile depth goes at a slower rate. In this connection the upper layer of loosened soil has, as a rule, higher tem perature and the pro file — higher tem perature gradient than analogic values of compacted soil The tem perature differences are, however, little in our clim atic conditions and are affected by other factors.
Doc. d r hob. R ysza rd B a ra n o w ski W yższa S zk o ła In ży n ie r sk a Z akład R o ln ictw a
