JÓZEF TO K AJ
P R Ó B A Z B A D A N IA W O D O O D PO R N O SC I
A G R E G A T Ó W P O Z IO M Ó W A K U M U L A C Y JN O -P R Ó C H N IC Z N Y C H G LE B P Y Ł O W Y C H
Instytut Gleboznawstwa, Chemii Rolnej i Mikrobiologii Akademii Rolniczej w Krakowie
Kierownik Zespołu Gleboznawstwa — prof. dr T. Komornicki
M ineralna i organiczna substancja glebow a tw orzy rozm aite agregaty szczególnie w poziom ach a k u m u la cyjn o-próch n iczn ych . Stopień agrega c ji nadaje roli (glebie) specyficzn e w łaściw ości fizyczne, w głów n ej m ie rze w odno-pow ietrzn e. C echy te, ob ok w łaściw ości chem icznych gleby, decydu ją o je j urodzajności, poniew aż w yznaczają w arunki rozw oju sy stemu korzeniow ego roślin upraw nych. A gregaty, które w ykazują poro w atość kapilarną i aeracyjną oraz w odoodporność, są roln iczo cenne. Takie agregaty zapew niają nie tylk o korzystne w arunki dla życia b iolo gicznego w glebie, ale także przeciw działają pow ierzchniow ej erozji w od nej i eolicznej oraz zagęszczeniu układu, p ow od u ją cy ch degradację gleb upraw nych.
CEL, OBIEKT I M ETODA B AD A Ń
D o niedawna oznaczano najczęściej w odood porn ość tylk o niektórych
fra k cji agregatów, np. średn icy 1-3, 1-2 i 3-5 m m [1, 3, 6, 11], uw ażając
je za najw ażniejsze w strukturze roli. W glebie jednak każda frak cja spełnia pew ną rolę oraz ma różne w łaściw ości fizyczn e i chem iczne [4, 5, 7* 9]. Przeprow adzone w ostatnich latach badania w skazują na znaczne różnice w w odotrw ałości agregatów poszczególnych fra k cji w obrębie tej
samej gleb y [7, 8, 10]. W celu lepszego ośw ietlenia zagadnienia oznaczono
w odoodporność agregatów fra k cji o średnicach w iększej od 6, 6-5, 5-4,
4-3, 3-2 i 2-1 mm, pobranych z poziom ów aku m u lacyjn ych trzech p od - typów gleb w ytw orzon ych z u tw orów p y łow ych pochodzenia eolicznego (lessów ) i w odn ego (pyłów aluw ialnych). T ypologiczn ie g le b y te należą
do czarnoziem ów zdegradow anych (profile 1 i 2), gleb brunatnych w ła ściw ych w ytw orzon ych z lessów, u żytkow anych jako gleby uprawne i łąkow e (profile 3, 4 i 5) i mad brunatnych upraw nych w ytw orzon ych
z p y łów aluw ialnych (profile 6 i 7). Ich poziom y aku m u la cyjn o-p róch n i-
czne w ykazują barw ę ciem noszarą, brunatną lub szarą, agregację ziar- nisto-bryłkow ą i układ pulchny. Ze w zględu na skład m echaniczny na leżą one do p y łów ilastych w obrębie jedn ego rodzaju gleb. Na uwagę zasługują tu w iększe różnice w zawartości części spław ialnych i m
ine-T a b e l a 1 W ażn iejsze cechy fizy k o -ch e m icz n e poziomów akvjn ulacyjn o-p roch nicznych
g le b pyłowych
Im portant p h y sic o -c h e m ic a l fe a t u r e s o f accumulation-humuc h o riz o n s o f very fin e sand s o i l s
Nr p ro -l i -l u Pro f i l e Ko. Podtyp globy i ro d za j użytku S o i l subtype and land kind
G łębo kość cm Depth C2 Skład mechaniczny - / M ech anical com p osition . . _____% . . .
Skład m ineraln y - % M in eral con D O sition
<7* PKHo0 1 - 0 , 1 0 , 1 -- 0 , 0 2 > 0 , 0 2 Suma* Kt+Xt Mt+Kt-S u b e ta r- c j ?. o r -g e n ic ;/.'3 D-y Г W ęgla-C arbo-i:ate3 1 Czarnoziem zdegrado wany uprawny Degraded chernozem, a ra b le land 0 - 2 0 8 50 42 9 , 0 3 , 3 0 , 0 6 , 1 2 Czarnoziem zdegrado wany, u ży te k z ie lo n y Degraded chernozem, g ra ssla n d C -10 6 48 44 1 0 , 7 4 , 8 0 , 2 6 , 5 3 Gleba brunatna w łaściw a uprawna Proper brown s o i l , a ra b le land 0 - 2 -r 50 45 3 ,8 3 , 9 0 , 6 6 , 3 4 Gleba brunatna w łaściw a uprawna Proper brown s o i l , a r a b le land 0 - 2 8 7 45 43 8 , 4 3 , 5 0 . ~ 5 ' Gleba brunatna w łaściw a uprawna Proper brown s o i l a ra b le land 0 - 3 2 11 51 36 9 , 7 2 , 7 0»0 . 6 , 4 6 Mada rzeczn a b ru - natrn uprawna Brown r iv e r a l l u v i a l s o i l , a ra b le land 0 - 2 7 10 50 40 1 2 ,9 2 , 7 0 , 3 6 , 1 I I
7 Mada rzeczn a bru natna uprawna Brown r i v e r a l l u v i a l s o i l , a ra b le land
0 - 3 0 11 51 33 8 , 2 1 ,8 0 , 3 6 , 2
x Suaa m cntm orylonitu i k a o lin it u /m in erałów grupy montm orylonitowej i k a o lin itc w e j / M o n tm o rillo n ite and k a o li n it e sum /m in e r a le o f the m o n tm o r illo n ite and k a c ii n it e g r :u p /
rałów ilastych oraz substancji organicznej (tab. 1). Składniki te mają duży w p ły w na zachow anie się agregatów w zględem w ody, a od ich ilości i jakości zależy stopień w odoodpornośoi.
W odoodporność agregatów oznaczono frakcjonow aną m etodą agrega
tow ej analizy [2] przez przesiew anie na sitach o średnicy oczek 2, 1 i
0,5 m m w w odzie stojącej o tem peraturze 20°C. U przednio nasycono je wodą destylow aną aż do całkow itego usunięcia powietrza. Przesiewanie w ykonano ruchem pion ow ym w w odzie stojącej na w ysokość ok oło 35 cm od pow ierzchni, przy 15 w ahnięciach w czasie ok oło 0,5 m inuty. M etoda ta charakteryzuje w odoodporn ość agregatów każdej fra k cji w sposób in dyw idualny i w zasadzie jednakow y. Próbki gleb zostały pobrane p o sprzęcie zbóż ozim ych i jarych, następnie w ysuszone do stanu pow ietrzn ie suchego i przesiane przez zestaw sit, a otrzym ane fra k cje agregatów poddano przesiewaniu w wodzie. P róbki te należały do jed n ego rodzaju 1 gatunku gleb i nie w ykazyw ały w iększych różnic w składzie m echa nicznym (tab. 1).
INTERPRETACJA W Y N IK Ó W
O trzym ane w yniki (tab. 2) w yraźnie wskazują na różną zawartość
w odoodporn ych agregatów w poszczególnych frak cjach poziom ów aku- m u lacyjn o-próch n iczn ych badanych gleb pyłow ych . Zaw artość w od ood
porn ych agregatów o 0 2 m m niem al zawsze m aleje w e wszystkich
próbkach ze zm niejszeniem się w ielkości frakcji, a odw rotn ie jest z agre
gatami o 0 1 i 0,5 mm. W yją tek stanowi mada brunatna uprawna (pro
fil 7), w której fra k cje grubsze m ają w ięcej w odo trw ałych agregatów niż drobniejsze. R ów nież suma w odotrw ałych agregatów, która rośnie ze zm niejszaniem się w ielkości frakcji, w próbce 7 m aleje. Średnia w od o odporność całych próbek badanych gleb waha się w granicach 17-62% . P róbki czarnoziem u zdegradow anego upraw nego i pod użytkiem zielo nym w ykazały n ajw ięcej trw ałych agregatów na sitach o średnicy 2 i 0,5 mm. Próbki gleb brunatnych w łaściw ych 3, 4 i 5 w ykazują m ię dzy sobą duże różnice w zaw artości w odotrw ałych agregatów w poszcze góln ych frak cjach przy tym sam ym w zasadzie składzie m echanicznym . N ajm niejsze ilości trw ałych agregatów w poszczególnych frakcjach, jak i w ich sumie oraz średniej w odoodporności, zawierała próbka 5. Ma cna w ięcej piasku i pyłu niż pozostałe, a najm niej próch n icy w porów naniu do próbek 3 i 4. W odoodporność agregatów mad brunatnych w poszcze góln ych frak cjach jest także w yraźnie różna. W yk azu je ona duże różnice w sumie trw ałych agregatów, jak i w średniej ich w artości, co spow o dow ane jest głów n ie ilością i jakością substancji sklejającej części szkie letow e tych agregatów.
W ybrane fra k cje agregatów nie reprezentują w cdood porn ości c a ł/c h próbek g leb y z poziom u ak u m ulacyjno-próchnicznego. Tak na przykład
T a b e l a 2 Wodoodporność agregatów glebowych
V a ter s t a b i l i t y o f s o i l a g g r e g a te s Podtyp g le b y i nr p r o f i l u S o i l subtype and p r o f i l e ~17o. G łębo kość cm Depth F rak cja w mm F r a c tio n ln fiUR
Procent trw ałych agregatów p o z o sta ją c y c h w oczkach po
p r z e s ia n iu w wodzie Per cen t o f s t a b le a gg re g a t e s rem aining on meshes a f t e r s i e v in g i n w ater Suma trw ałych agre ga tów % Sum o f s t a b le ag g re g a t e s , % śr e d n ia wodo - odporność % Average w ater s t a b i l i t y % 2 mm 1 mm 0 , 5 mm Czarnoziem zdegradowany uprawny nr 1 Degraded chernozem, ara b le land Ho. 1
0 - 20 > 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 3 5 ,6 2 0 ,8 16,8 1 8 ,0 1 6 ,0 1 0 ,0 4 . 4 6 . 4 7 , 6 10,0. 1 1 ,6 3 2 , 4 1 4 .0 16.0 1 3 ,8 3 4 .0 2 2 .0 2 3 ,6 5 4 .0 4 3 . 2 4 3 . 2 5 9 .0 4 9 . 0 6 6 . 0 52 Czarnoziem zdegradowany pod użytkiem zielonym nr 2 Degraded chernozem, g ra ssla n d No. 2 0 - 1 0 > 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 4 8 . 4 2 6 , 0 3 5 . 5 1 7 ,2 1 4 ,0 4 , 0 4 S8 1 1 ,0 1 3 .5 9 , 4 1 6 ,4 4 5 .6 1 4 ,8 2 1 ,5 2 8 ,0 2 0 .4 2 4 ,0 1 8 .4 6 8 , 0 5 7 ,5 7 7 .0 4 7 .0 5 4 ,4 6 8 . 0 62
Gleba brunatna w łaściwa uprawna nr 3
Proper brown s o i l , ara b le land No. 3
0 - 2 4 > 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 3 6 ,0 2 4 , 0 1 8 ,0 16, 0 1 0 ,8 3 , 2 6 , 0 1 0 ,8 1 8 ,0 1 6, 0 1 7 ,2 3 8 ,8 1 7 .3 8 , 0 2 6 ,0 2 5 ,2 2 4 ,8 2 4 .4 5 9 .3 4 2 ,8 6 2 , 0 5 7 ,2 5 2 ,8 6 6 . 4 57
Gleba brunatna w łaściwa uprawna nr 4
Proper brown s o i l , ara b le land No. 4
0 - 2 8 > 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 2 7 ,0 1 9 .3 1 5 .3 2 2 .3 1 5 ,0 1 , 0 3 . 0 5 . 0 5 ,3 7 , 7 1 3 .0 2 8 .0 1 3 .3 16,0 1 9 .3 1 3 .3 2 0 ,0 2 5 ,0 4 3 .3 4 0 .3 3 9 ,9 4 8 .3 4 8 , 0 5 4 ,0 46
Gleba brunatna w łaściw a uprawna nr 5
Proper brown s o i l , ara b le land No. 5
0 - 3 2 > 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 2 . 5 3 . 5 3 , 0 0 , 5 4 . 5 0 , 0 2 , 0 2 , 0 2 , 0 4 . 5 3 . 5 3 . 5 8 , 5 1 0 ,5 t o , 5 1 0 ,0 1 7 .0 1 6 .0 1 2 .5 16,0 1 5 .5 1 5 .0 2 3 .0 1 9 .5 17
Uada brunatna uprawna h r 6 Brown a l l u v i a l s o i l , a ra b le land N o. 6 0 - 2 7 > 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 9 , 0 1 3 .0 1 0 .0 1 9 ,0 1 6 ,5 0 , 0 1 1 ,0 1 0 .5 1 0 .5 1 8 ,0 2 1 ,0 2 9 .5 3 1 .0 2 0 .0 . 3 0 ,0 2 7 ,0 2 8 ,5 3 1 ,0 5 1 .0 4 3 .5 5 0 .5 6 4 . 0 6 5 . 0 6 0 .5 56
Mada brunatna uprawna nr 7 Brown a l l u v i a l s o i l , a ra b le land No. 7 0 - 3 0 7 6 6 - 5 5 - 4 4 - 3 3 - 2 2 - 1 4 . 4 4 . 4 4 . 4 3 , 2 1 . 6 0 , 0 8 . 4 2 , 8 2 . 4 2 . 4 3 , 6 4 , 8 2 2 ,4 1 3 .2 1 2 .4 1 1 .2 1 0 .4 1 0 .4 3 4 .8 2 0 ,4 1 9 .2 16.8 1 5 ,6 1 5 .2 20
porów n u ją c w odoodporn ość fra k cji o średnicy 1-2, 1-3 i 3-5 m m ze śred nią w ybraną dla całych próbek, stw ierdzono, że w odoodporn ość jest 0 2 -1 4 % większa w sześciu pierw szych glebach. W 7 próbce różnice w w odoodporn ości m iędzy frakcjam i a średnią dla całej próbki w yn osiły 2 -5 % . D latego przy oznaczaniu w odoodporn ości całej próbki należy ozna czać ją w e w szystkich frak cjach i z nich dopiero obliczać średnią, a nie opierać się na badaniach jed n ej w ybranej frakcji.
PODSUMOWANIE W Y N IK Ó W
U ogólniając otrzym ane w yniki oznaczeń można stw ierdzić, że w od o odporn ość agregatów g leb ow y ch jest różna w poszczególnych frak cjach poziom u ak u m u la cyjn o-próch n iczn ego gleb, w ytw orzon ych z u tw orów p y łow ych eolicznego i w odnego pochodzenia. W yd a je się, że zależy ona nie tylko od w ielkości i kształtu agregatów , ale także od ich m ikrobudow y, tekstury, jakości szkieletu i substancji sk lejającej ten szkielet. Cecha ta jest przypuszczalnie związana ze składem chem icznym substancji skleja ją cej, kształtem i pochodzeniem szkieletu, sposobem użytkow ania gleby oraz ilością m inerałów ilastych i substancji organicznej. Badane gleby w zasadzie znikom o różnią się m iędzy sobą składem m echanicznym , ale różnią się składem m ineralnym , sposobem użytkow ania i pochodzeniem
skały g]ebotw órczej. D robniejsze fra k cje agregatów o średnicy np. 1 - 2
1 2 -3 m m w ykazują n ajw ięcej trw ałych agregatów (z w yjątk iem próbki 7) niezależnie od sposobu użytkow ania i pochodzenia skały glebotw órczej.
O ddziaływ anie na glebę system u korzeniow egao roślinności traw ia stej i zbożow ej przy tym sam ym składzie m echanicznym i odczynie lek ko kw aśnym jest na pew no różne. D latego tworzą się agregaty o rozm ai tej m ikrobu dow ie i w odoodporności. W sumie najw iększą ilość w od ood porn ych agregatów wykazał czarnoziem zdegradow any pod użytkiem zielonym , następnie gleba brunatna w łaściw a 3, a w dalszej kolejn ości
znajdują się próbki 1, 6, 4 i 7. Najniższą w odoodporn ość ze w szystkich
gleb p y łow ych wykazała próbka 5, poniew aż m iała n ajw ięcej fra k cji piaskow ych i pyłow ych . Średnia zawartość w odood porn ych agregatów dla poszczególnych próbek gleb waha się w granicach szerokich, bo od 17 do 62% . Tak duże wahania w odoodporn ości agregatów g leb ow y ch po ziom ów a k u m u la cyjn o-próch n iczn ych są spow odow ane głów nie, jak m oż na w nosić, jakością i ilością składników ich w ew nętrznej m ikrobudow y. Na podstaw ie w ykon an ych oznaczeń i badań w odoodporności agrega tów poziom ów a k u m u la cyjn o-p róch n iczn ych różn ych pod typ ów gleb p y łow ych eolicznego i aluw ialnego pochodzenia można sform ułow ać nastę pujące wnioski.
1. Ilość w odotrw ałych agregatów okazała się różna w poszczególnych
frak cjach próbek gleb p y łow y ch tego samego gatunku, niezależnie od pochodzenia skały glebotw órczej.
2. Sposób użytkow ania g leb y oraz zawartość substancji sklejającej szkielet m ineralny i organiczny (nie rozłożone resztki roślinne) w yraźnie w pływ ają na stopień w odoodporności.
3. Oznaczać należy w odoodporn ość każdej frak cji agregatów, a nie tylko dw óch lub trzech specjalnie w ybranych, które nigdy nie reprezen tują rzeczyw istego stanu w odoodporności całej próbki gleby.
4. W odoodporność agregatów poziom ów a k u m u la cyjn o-próch n iczn ych gleb py łow ych tylk o w ybran ych frak cji (np. 1-2, 1-3 lub 3-5 mm średni cy) nie będzie zgodna z rzeczyw istą w odoodpornością całej próbki gleby. 5. Z używ anych obecnie m etod w odoodporność próbek g leb ow ych najlepiej zdaje się charakteryzow ać m etoda frakcjonow ana analizy agre gatow ej.
LITERATURA
[1] A n t i p o w - К a r a t a j e w I. N., K i e l l e r m a n W. W. , C h a n D. W.: O po- czwiennom agriegatie i mietodach jego issledowanija. Moskwa—Leningrad 1948,
Izd. AN SSSR, 5-76.
[2] В i e к a r i e w i с z N. E., К r i e с z u n N. B., S o t n i к o w a W. J.: Frakcjon- nyj mietod agriegatnogo analiza poczw. Poczwowied. 1953, 5, 46-54.
[3] K i e l l e r m a n W. W .: Fiziko-chemiczeskije swojstwa wodoustojcziwych agrie- gatow w razlicznych tipach poczw SSSR. Woprosy fiziko-chimii poczw i mie-
tody issledowanija. Moskwa 1959, 3-105.
[4] T o k a j J.: O niektórych właściwościach fizycznych agregatów gleb górskich. Rocz. glebozn. 10, 1961, 2, 435-451.
15] T o k a j J.: Badania nad mikrostrukturą agregatów niektórych gleb górskich. Rocz. glebczn. dod. do t. 12, 1963, 117-122.
[6] T o k a j J.: Próba wyjaśnienia trwałości agregatów poziomu akumulacyjnego niektórych typów gleb. Rocz. glebozn. dod. do t. 10, 1961, 778-781.
[7] T o k a j J.: Ilościowe badania mikroskopowo-chemiczne agregatów glebowych jako elementów strukturalnych. Rocz. glebozn., Cz. 1 — 17, 1967, 268-311, Cz. II — 18, 196/, 185-206.
[8] T o k a j J.: Studia nad właściwościami agroficznymi gruzełków glebowych. Zesz. nauk. AR Krak. 1973, Sesja naukowa nr 6, s. 45.
[9] T o k a j J.: Studia mikromorfologiczne i mikromorfometryczne nad agregata mi glebowymi. Rocz. glebozn. 26, 1976, 3, 3-21.
[10] W a l c z a k R., W i t k o w s k a B.: Określanie wodoodporności różnych frakcji agregatów glebowych. Rocz. glebozn. 25, 1974, 2, 375-382.
[11] W i e r s z i n i n P. W .: Poczwiennaia struktura i usłowija jeje formirowanija. Moskwa— Leningrad 1958, Izd. AN SSSR, 100-178.
Ю. ТОКАЙ ПОПЫ ТКА ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОПРОЧНОСТИ АГРЕГАТОВ АККУМУЛЯЦИОННО-ПЕРЕГНОЙНОГО ГОРИЗОНТА ПЫЛЕВАТЫХ ПОЧВ Институт псчЕОведепия, агрохимии и микробиологии, Сельскохозяйственная академия в Кракове Р е з ю м е Определено водопрочность агрегатов фракций диаметром выше б; 6-5; 5-4; 4-3; 3-2 и 2-1 мм, выделенных из аккумуляционно-перегнойных горизонтов пылеватых почв. Водопрочность почвенных агрегатов является очень важным агрофизическим свойством, так как обуславливает интенсивность поверхностной и глубинной эрозии обрабатываемых почв. Водопрочность агрегатов каждой фракции зависит от их микростроения, .взаимосоотношения, глазных компонен тов, а также от вида возделываемых растений при одинаковом в принципе механическом составе. Скелет, его форма и происхождение, клеящее вещество и его химический состав влияют основным образом :на степень водопрочности агрегатов аккумуляционно-перегнойного горизонта прлеватых почв, образо ванных из лессов и пылевидных аллювиальных образований. Дифференциация водопрочности агрегатов аккумуляционно-перегнойных горизонтов бывает зна чительной не только среди отдельных фракций, по и при средних числовых величинах для целого образца (табл. 1). Водопрочность почвенных агрегатов необходимо обозначать для каждой фракции, а не только для избранных фрак ций или же для всего образца, степень водопрочности которых не характери зует действительной устойчивости на размывающее действие воды из атмо- 9 сферных осадков. J. TOKAJ
REM ARKS ON THE W ATER STA B IL IT Y OF AGGREGATES FROM HUMUS HORIZONS OF VERY FINE SAND SOILS Institute of Soil Science, Agricultural Chemistry, and Microbiology,
Agricultural University of Cracow
S u m m a г у
The water stability of aggregates from humus horizons of very fine sand soils was determined after separating their fractions measuring mo e than 6 mm, 6-5, 5-4, 4-3, 3-2, and 2-1 mm in diameter. The water stability belongs to such very im portant agrophysical features, which may decide on the dimensions of surface erosion or ’’interior” erosion of arable soils. The water stability of each aggregate fraction — with basically the same mechanical composition — depends on their micro-constitution, on the relations between the chief soil constituents, as well as the species of crop plant. The soil skeleton, its outer form and provenience, the cementing substance and its chemical composition, basicaily influence the degree of water stability of aggregates from the humus horizons of very fine sand soils, formed on loess and alluvial deposits. The differentiation of water stability of the aggregates from the humus horizons is considerable, not only in the separate
fractions but also in the mean values for each sample (Table 1). The water sta bility of soil aggregates should be determined separately for each fraction, and not for selected fractions or the whole sample in general, as the degree of their water stability does not characterize the real state of behaviour towards the dis persing action of rain water.
Dr Józef Tokaj
Instytut Gleboznawstwa, Chemii Rolnej i Mikrobiologii AR K rak ów, al. Mickiewicza 21
