R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X X V III. N R ?. S. 5 -12. W A R SZ A W A 1987
R Y S Z A R D B A R A N O W S K I , J A N P A B IN , S T A N I S Ł A W W Ł O D E K
W PŁYW EK R A N O W A N IA PR O F IL U GLEBY PIASK OW EJ NA R E T E N C JĘ W ODY U Ż Y TEC ZN E J I PLO N O W A N IE ROŚLIN
Z ak ład U p ra w y R o li i R o ślin I U N G w L a sk o w ica ch O ław sk ich
Słaba retencja wodna jest jednym z istotnych czynników decydujących o niskiej produkcyjności lekkich gleb piaskowych. Poprawienie tej właściwości starano się uzyskać, między innymi, przez ograniczenie strat wody przesią kającej w głąb profilu. W tym celu tworzono w profilu gleby sztuczne warstwy zatrzymujące lub zwalniające przesiąkanie wody. D o tworzenia takich wkładek, tzw. ekranów lub barier wodnych, stosowano: odpadowe materiały ilaste przemysłu wydobywczego, substancje smoliste oraz folię plastykową [2, 4, 5, 7].
Z badań przeprowadzonych w Stanach Zjednoczonych AP wynika, że stosowanie wkładek bitumicznych popraw iało gospodarkę wodną gleby pias kowej i podnosiło plon pom idorów o 94%, a kapusty o 37%. Efektywność zastosowanych ekranów była wyższa od wyników uzyskiwanych wskutek deszczowania roślin [7]. Należy jednak zaznaczyć, że wkładki całkowicie nie przepuszczalne uniemożliwiają wykorzystywanie wody podsiąkającej z warstw znajdujących się pod ekranem, co może mieć istotne znaczenie dla rozwoju roślin, zwłaszcza w okresach suszy.
Celem naszych badań było określenie przydatności półprzepuszczalnych, cementowo-gipsowych ekranów w usprawnianiu gospodarki wodnej gleby lekkiej i podnoszeniu jej produkcyjności oraz porównanie uzyskanych efek tów z działaniem całkowicie nieprzepuszczalnej dla wody wkładki foliowej.
M E T O D Y K A
Badania prowadzono na poletkach założonych jesienią 1974 roku w ZD IU N G w Laskowicach Oławskich na glebie piaskowej słabo wy kształconej (tab. 1). W doświadczeniu porównywano następujące obiekty:
T a b e l a 1
N ie k tó r e w ła śc iw o ści fizy czn e i ch e m ic z n e gleb y p ia sk o w ej, L a sk o w ic e O ła w sk ie, 1981 r. S o m e physical and ch em ica l p ro p erties o f sa n d y so il, L a sk o w ic e O ła w sk ie, 1981
W arstw a Layer
cm
Skład g ran u lom etryczn y, % części < 1 mm P article size distrib u tion percen tage o f particles < 1 m m
P К H h m eq /1 0 0 g gleb y o f soil P o lo w a p o je m n o ść w o d n a F ield w ater ca p a city m m W o d a n ied o stęp n a U n -a v a ila b le w ater m m W o d a d o stęp n a A v a ila b le w ater m m m g / 100 g gleb y w e d łu g Egnera m g / 100 g o f soil after Egner 1-0,1 0 ,1 -0 ,0 2 < 0 ,0 2 0 - 2 0 68 21 11 8,7 9,9 1,53 46 3 43 2 0 -4 0 77 15 8 5,6 7,0 0 ,69 28 2 26 4 0 -6 0 88 8 4 3,6 4,1 0 ,5 4 8 1 7 6 0 -8 0 82 14 4 2,5 2 ,4 0 ,4 6 8 1 7
S k u tk i ek ra n o w a n ia g leb y p iask ow ej 7
I — glebę o nie naruszonej strukturze (kontrola I),
II — glebę o naruszonej strukturze, przekopaną do głębokości 60 cm (kontrola II),
III — glebę z nieprzepuszczalną wkładką z folii plastykowej umiesz czoną na głębokości 60 cm,
IV, V i VI — gleby z w kładką cementowo-gipsową umieszczoną na głębo kościach 40, 60 i 80 cm.
Poletka o powierzchni 3,6 m 2 rozlosowano w blokach z czterokrotnym powtórzeniem. Poszczególne obiekty doświadczenia przygotowywano ręcznie, wykonując w miejscu każdego przewidzianego do ekranowania poletka pro- stopadłościenny wykop do głębokości, na której zamierzano umieścić wkładkę. N a dno wykopu (obiekt III) układano folię bądź usypywano warstwę mieszaniny cementu z gipsem w ilości 3,2 kg cementu i 1,6 kg gipsu na 1 m 2 (obiekty IV, V, VI). Proporcje stosowanych składników i ich rodzaj ustalono doświadczalnie w laboratorium . Celem wyeliminowania prze- siąkań bocznych ściany wykopów wykładano folią. Po dodaniu wody i stwardnieniu mieszaniny cementowo-gipsowej wykop zasypywano poprzed nio w ybraną glebą, ugniatając warstwami i zachowując ich naturalny układ. Kwasowość hydrolityczną, zawartość przyswajalnego potasu i fosforu oraz skład granulometryczny oznaczono wczesną wiosną 1981 roku m eto dami powszechnie stosowanymi w laboratoriach.
Jako połową pojemność wodną gleby przyjęto wilgotność gleby odpo w iadającą potencjałowi o wartości pF 1,9. Niezbędne w tym celu krzywe pF gleby wyznaczono m etodą opisaną w innej pracy [1].
Współczynnik więdnięcia określono na podstawie higroskopowości maksy malnej, oznaczonej m etodą N i k o ł a j e w a [6], stosując współczynnik prze liczeniowy 1,4 [8].
Ilość wody użytecznej w badanych profilach glebowych wyliczono z okre sowych pom iarów wilgotności gleby wykonywanych w latach 1975 i 1976 m etodą neutronową, a w pozostałych — suszarkową.
Rośliny uprawiane na poletkach doświadczalnych nawożono nawozami mineralnymi, stosując optymalne dawki dla poszczególnych kultur. Jedynie jesienią 1977 roku pod wykę ozimą z żytem dano 40 t* h a _1 obornika.
W Y N I K I
Z zebranych w pięcioletnim okresie badań obserwacji wynika (tab. 2), że gleba o naruszonej strukturze (kontrola II) gromadziła corocznie nieco mniejsze ilości wody w stosunku do gleby z nie naruszoną strukturą (kontrola I). Stwierdzone różnice w warstwie 0-40 cm wahały się w gra nicach 4-6 mm wody. Podobne różnice, z wyjątkiem obserwacji z 1975 roku, stwierdzono dla warstw o większej miąższości. Ogólnie m ożna przyjąć,
8 R. B aranow sk i i in.
T a b e l a 2
W p ływ ek ra n o w a n ia p rofilu g leb y p iask ow ej na d y n a m ik ę z a p a só w w o d y d o stęp n ej dla roślin (m m ) L a sk o w ice O ław sk ie
In flu en ce o f the sh ield in g o f a san d y soil p ro file on a v a ila b le w ater su p p ly d y n a m ics (m m ) L a sk o w ice O ław sk ie
O b iek t T reatm en t
W arstw a Layer
Z ap asy w o d y d ostęp n ej w m m
A v a ila b le w ater su p p ly in m m Średnia A v era g e cm 1975 1976 1977 1987 1979 I 0 - 4 0 40 31 41 44 37 39 II 0 - 4 0 36 26 36 38 32 34 IV 0 - 4 0 51 30 42 43 36 40 I 0 - 6 0 52 40 58 60 49 52 II 0 -6 0 54 38 53 55 45 49 III 0 -6 0 100 54 80 69 73 75 V 0 -6 0 75 45 58 57 49 57 I 0 - 8 0 64 43 71 73 58 62 II 0 - 8 0 69 39 66 68 55 59 VI 0 - 8 0 96 55 70 70 56 69 O p ad y — R ain fall (III X ). mm 483 350 473 509 397
I gleba o nie naruszonej stru k turze (k o n tro la I) soil w ith u ndisturbed structure (ch eck I)
II — gleb a z n a ru szo n ą strukturą d o g łę b o k o śc i 60 cm (k o n tro la II) soil w ith structure d istu rb ed to the d ep th o f 60 cm (check II) III — n iep rzep u szcza ln a w k ła d k a z fo lii p o liestro w ej na g łę b o k o śc i 60 cm
p lastic fo il insert p laced at the d ep th o f 60 cm
IV _ V i VI w k ła d k a c e m e n to w o -g ip so w a na g łę b o k o śc i 40, 60 i 80 cm co n crete-g y p su m insert at the d ep th s o f 40, 60 an d 80 cm , resp ectively
że głębokie spulchnienie gleby piaskowej wpływało ujemnie na stan zapa sów wody glebowej, co można uzasadnić wzrostem przepuszczalności wodnej gleby. Potwierdzają to wyniki pom iarów masy objętościowej oznaczonej w doświadczeniu jesienią 1980 r. W ynika z nich, że gleba spulchniona po upływie 6 lat od wykonania tego zabiegu wykazała w warstwie 0-60 cm zagęszczenie średnio o 0,07 g -cm -3 mniejsze aniżeli nie spulchniana. Wydaje się jednak, że wpływ głębokiego spulchnienia na retencję wodną gleby piaskowej może być uwarunkowany również innymi czynnikami. Świadczą o tym wyniki badań, w których nie stwierdzono ujemnego wpły wu naruszenia struktury w podglebiu na ilość gromadzonej wody w profilu glebowym [5].
Umieszczenie w glebie na różnych głębokościach wkładki cementowo- -gipsowej w znacznym stopniu rekompensowało straty wody spowodowane spulchnieniem. W niektórych przypadkach uzyskano nawet znaczne zwyżki zapasów wody w stosunku do obiektów kontrolnych. Ujawniało się to
Sk u tk i e k ra n o w a n ia g leb y p iask ow ej 9
najczęściej w krótkich okresach po wystąpieniu obditych opadów lub wczesną wiosną. W pozostałych okresach zapas wody na poletkach z wkładkami cementowo-gipsowymi kształtował się na poziomie zbliżonym do ilości wody gromadzonej na obiekcie kontrolnym z glebą o nie naruszonej strukturze. N atom iast poletka z nieprzepuszczalną wkładką folii gromadziły największe zapasy wody. Różnice w stosunku do kontroli I (gleba z nie naruszoną strukturą) wahały się w granicach od około 10 do 50 mm wody. Trzeba jednak zaznaczyć, że i w tym przypadku zatrzymane przez glebę zwyżki wody uległy szybkiemu zużyciu w okresie suszy w 1976 roku, kiedy ilość opadów była niższa od przeciętnej z pozostałych lat o około 115 mm.
Odzwierciedleniem międzyobiektowego zróżnicowania zapasów wody gle bowej są relacje między wielkościami uzyskiwanych plonów (tab. 3). W
więk-T a b e l a 3
W p ły w ek ra n o w a n ia p rofilu g leb y p iask ow ej na p lo n y ro ślin , L a sk o w ice O ła w sk ie In flu en ce o f th e sh ield in g o f a ' sa n d y soil on the yield s o f cro p s L a sk o w ic e O ła w sk ie
R o k
R o ślin a — C rop P lo n y roślin — C rop y ield s — dag m “ 2
Y ear I II III IV V VI
1975 k u k urydza na zielo n k ę
m a ize for green fod d er 622 4 1 4 644 522 544 522 134
1976 ję czm ień jary, ziarn o
su m m er barley for grain 15 14 19 15 14 15 2
p o p lo n na zielo n k ę
after crop o f green fodd er 292 247 356 283 283 286 45
1977 ziem n ia k i, k łęby p o ta to e s , tubers 372 314 436 381 331 347 57 1978 m iesza n k a o zim a w inter m ixtu re 358 350 392 358 367 364 15 ziem n ia k i, k łęb y p o ta to e s , tubers 503 431 489 433 422 494 51 1979 k u k urydza na zielo n k ę
m a ize for green fo d d er 583 542 628 536 506 489 56
O b ja śn ien ie jak w tab. 2 — E x p la n a tio n — as in T a b le 2
szóści przypadków otrzymywano najwyższe plony na poletkach z w kład ką foliową. Uzyskane na tym obiekcie zwyżki są przeważnie statystycznie udowodnione w stosunku do plonów z pozostałych porównywanych w d o świadczeniu wariantów. W yjątek stanowią jedynie zbiory otrzymane w roku
1978, kiedy najwyższy plon wydały ziemniaki na obiekcie kontrolnym z nie naruszoną strukturą gleby. Odmienność tę m ożna wyjaśnić obfitością opadów, które wystąpiły w sezonie wegetacyjnym tego roku. M ożna przyjąć, że zapewniły one roślinom wystarczającą ilość wody na wszystkich obiektach. Z tego względu działanie zastosowanych ekranów wodnych nie spowodowało
10 R . B aran ow sk i i in.
oczekiwanej zwyżki plonów. W ystąpił natom iast istotny spadek plonu zie mniaków na poletkach obiektu kontrolnego II z naruszoną strukturą gleby oraz na glebie z wkładką cementowo-gipsową (obiekty IV i V) w stosunku do kontroli z nie naruszoną strukturą gleby. Wydaje się więc, że w tym przypadku na tle dostatecznej ilości wilgoci ujawniło się ujemne działanie głębokiego spulchniania gleby, którego istota tkwi nie tylko w stwierdzo nym poprzednio zmniejszeniu retencyjności wodnej utw oru glebowego, lecz również w pogorszeniu się zasobności gleby w składniki pokarmowe. D o takiego wniosku skłaniają wyniki dodatkowych badań, dotyczących zawartości przyswajalnego fosforu i potasu, które to składniki oznaczono wiosną 1981 roku na obu obiektach kontrolnych. W 100 g gleby z warstwy próchnicznej, zalegającej na spulchnionym podglebiu, stwierdzono średnio 0,48 mg P i 1,66 mg К mniej niż w analogicznej warstwie leżącej na podglebiu o naturalnym układzie.
Podobne spostrzeżenie znajdujemy również w badaniach związanych z oceną głębokiego m atowania różnymi materiałami gleby lekkiej [10]. Spadek plonów roślin spowodowany działaniem omawianego czynnika wy stępował corocznie, o czym świadczą istotne różnice wynikające z porów nania uzyskiwanej masy roślinnej obu obiektów kontrolnych. Potwierdzają to również wyniki badań innych autorów , którzy stwierdzali negatywne działanie orek melioracyjnych na plony roślin w przypadkach nieprzeory- wania materii organicznej [3, 9, 10].
Niekorzystne oddziaływanie głębokiego spulchnienia gleby piaskowej uwi doczniło się także w plonach zbieranych z poletek ekranowanych w kład kami cementowo-gipsowymi. Z obiektów tych, niezależnie od głębokości umieszczenia ekranu, plony były przeciętnie o około 7% niższe aniżeli na kontroli z nie naruszoną strukturą gleby. N atom iast w odniesieniu do poletek kontrolnych z naruszoną strukturą gleby uzyskano zwyżki plonów średnio o około 9%. Należy jednak zaznaczyć, że wykazane różnice nie są w większości przypadków statystycznie udowodnione. Niemniej na podsta wie otrzymanych wyników m ożna stwierdzić, że umieszczanie w profilu badanej gleby piaskowej ekranu cementowo-gipsowego miało pewną dodat nią wartość plonotwórczą, którą jednakże redukowały negatywne skutki głębokiego spulchniania gleby. Efekt ten nie ujawnił się w przypadku stosowania wkładki foliowej, ponieważ zapobiegała ona wymywaniu skład ników pokarmowych z gleby.
Z praktycznego punktu widzenia istotna jest również ocena wpływu stosowanych wkładek na plony roślin w okresach suszy. Okres taki, jak wspom niano, wystąpił w roku 1976. Zastosowane bariery wodne, pomimo pewnego zwiększania zapasów wody w profilu gleby, nie zdołały zapobiec ujemnym skutkom występującego zjawiska, co wyraziło się stosunkowo niskim poziomem plonów jęczmienia.
Sk u tk i ek ra n o w a n ia g leb y p iask ow ej 11
W N IO S K I
— Porównanie efektywności półprzepuszczalnej wkładki cementowo-gip- sowej i nieprzepuszczalnej wkładki z folii plastykowej w popraw ianiu go spodarki wodnej i podnoszeniu produkcyjności lekkiej gleby piaskowej wy kazało większą przydatność stosowania ekranów całkowicie nieprzepusz czalnych dla wody.
— Dodatkow e zapasy wody glebowej, gromadzone nad wkładką ce- mentowo-gipsową, jak również nad folią, nie zabezpieczały roślin przed ujemnymi skutkami suszy.
— Towarzyszące umieszczaniu wkładek spulchnienie podglebia pogarszało zdolności retencyjne gleby w stosunku do wody i obniżało jej zasobność w przyswajalne dla roślin składniki pokarm owe. Ujemny efekt tego zjawiska przyczyniał się do pomniejszenia plonotwórczego działania stosowanych zabiegów.
L I T E R A T U R A
[1] B a r a n o w s k i R ., P a b i n J.: D e te r m in a tio n o f m o istu r e ten sio n an d so il-m o istu r e h ysteresis b y ca p illa ry ten sio m etr. P ol. J. o f S o il Sei. 8, 1975, 2, 9 3 -1 0 0 .
[2] E r i c k s o n A ., H a n s e n T ., S m u c k e r J.: T h e in flu en ce o f su b su rfa ce a sp h a lt barriers o n the p rop erties and the p ro d u ctiv ity o f sand so ils. P roc. 9th C o n g r. S o il Sei. 1, 1968, 3 3 1 -3 3 7 .
[3] G o n e t Z ., H e n d r y s i a k J., K o w a l i ń s k a I., K o z ł o w s k a H ., P a b i n J.: D e s z c z o w a n ie z ie m n ia k ó w na lu źn ych g leb a ch p ia sk o w y c h na tle in te n sy w n e g o n a w o żen ia i orki m elioracyjn ej. Z esz. p rob l. P o st. N a u k roi. 1969, 88, 2 4 5 -2 5 1 .
[4] G o n e t o w a I., S i e n k i e w i c z J., Ż u r a w s k i H .: W p ły w w k ła d k i asfa lto w ej na p lo n o w a n ie roślin w g leb ie lekkiej. P am . puł. 60, 1974, 7 -1 7 .
[5] G o n e t o w a I.: W p ływ w k ład k i z fo lii p o liety len o w e j i iłu b e n to n ito w e g o na z d o ln o ść m a g a z y n o w a n ia w o d y i p lo n o w a n ie roślin na g leb ie lekkiej. M a teria ły z k o n f. n au k . „ U p r a w a roli p o d sta w ą in ten sy fik a cji p rod u k cji ro ślin n ej” . W ro cła w 1976, 6 9 -7 1 . [6] M e to d y k a b ad ań fizy czn y ch i w o d n y c h w ła śc iw o śc i gleb . I M U Z , W arszaw a 1966. [7] N i e s t e r o w a G .: P o d z ie m n y je w ła g o za d ierżiw a ju szc zije ek ran y. S ielsk . ch ozj. za R u b .,
R ast. 6, 1973, 1 -4 .
[8] R o d e A .: W o d a w gleb ie. P W R iL , W arszaw a 1956.
[9] U b y s z L.: W p ły w g łę b o k ie g o m a to w a n ia to rfem , n a w o żen ia o r g a n ic z n e g o i w a p n o w a n ia gleb lek k ich na p lo n y ro ślin w p ło d o z m ia n ie . Z esz. p rob l. P o st. N a u k roi. 21,
1959, 1 1 9 -1 4 7 .
[10] W e r k a T .: W p ły w orki m elioracyjn ej, w y so k ic h d a w ek n a w o z o w y c h oraz n a w o d n ień d esz c z o w n ia n y c h na p lo n o w a n ie z ie m n ia k ó w i m archw i na g leb ie p ia szczy stej. Z esz. p rob l. P ost. N a u k roi. 88, 1968, 1 9 5 -2 0 3 .
12 R. B aran ow sk i i in. Р. Б А Р А Н О В С К И . Я. П А Б И Н . С. ВЛ О Д ЕК В Л И Я Н И Е Э К Р А Н И Р О В А Н И Я П Р О Ф И Л Я П Е С Ч А Н О Й П О Ч В Ы Н А Р Е Т Е Н Ц И Ю Д О С Т У П Н О Й В О Д Ы И У Р О Ж А Й Н О С Т Ь Р А С Т Е Н И Й О т д е л зем л е д е л и я В ы сш ей и н ж ен ер н ой ш колы в г. О п о л е Р е з ю м е В п о л е в о м оп ы те п о м ещ а л и в почве на гл у б и н е 4 0 ,6 0 или 80 с м п о л у п р о н и ц а ем ы е ц ем ен т н о -ги п со в ы е вкладки и на гл у б и н е 60 см н еп р о н и ц а е м у ю п о л и эт и л е н о в у ю пленку. Д ей ст в и е эти х в одн ы х эк р ан ов сравни вали с д в у м я к о н тр о л ь н ы м и в ари ан там и на почве с н ен а р у ш ен н о й и н ар уш ен н ой стр у к ту р о й . Н а о с н о в е п р о д о л ж а ю щ и х с я н еск ольк о л ет н а б л ю д е н и й к о н ст а т и р о в а н о н аивы сш ие зап асы влаги в п р оф и л е эк р ан и р ов ан н ы м п о л и эт и л ен о в о й пленкой. Ц ем е н т н о -ги п со в ы е вкладки в м еньш ей степ ен и п овы ш али со д е р ж а н и е воды в п р оф и л е и эт о о б н а р у ж и в а л о с ь к о р о тк о п о сл е вы ступления о са д к о в . Н аи вы сш ие у р о ж а и р астен ий п олуч ал и с д ел ян о к , в к отор ы х п р оф и л ь эк р ан ир ов али плен к ой, н аи н и зш и е на к о н т р о л ь н о м варианте с н а р у ш ен н ой стр у к т у р о й почвы . Ц ем е н т н о -г и п со в ы е вкладки, н еза в и си м о о т глубины их п о м ещ ени я в п р о ф и л е, давал и в б о л ь ш и н ст в е случаев у р о ж а и н изш и е о т п о л у ч а ем ы х на к он тр ол ь н ы х участках с н ен ар уш ен н ой ст р у к т у р о й почвы . R. B A R A N O W SK I. J. P A B IN . S. W ŁO D E K T H E I N F L U E N C E O F T H E S A N D Y S O IL P R O F IL E S H I E L D I N G O N T H E A V A I L A B L E W A T E R R E T E N T IO N A N D P L A N T Y IE L D S
D e p a r tm e n t o f A g ricu ltu re, T ech n ica l C o lle g e in O p o le
S u m m a r y
In field ex p erim en t se m i-p erm ea b le c o n crete-g y p su m inserts an d im p erm ea b le p lastic fo il w ere p la ced in the so il, the form er at the d ep th o f 40, 60 or 80 cm , the latter at the d ep th o f 60 cm . E ffects o f the w ater sh ield s w ere c o m p a red w ith tw o check treatm en ts on so il w ith u n d istu rb ed and d istu rb ed structure.
S everal-years o b ser v a tio n s sh o w e d the h igh est su p p ly o f w ater in the p ro file sh ield ed by p la stic fo il. T h e co n crete-g y p su m in serts en larged the a m o u n t o f so il w ater to a low er d egree and that co u ld b e seen in sh ort p erio d s o f tim e after rainfalls. T h e h igh est plan t y ield s w ere o b ta in ed from the treatm en ts in w h ich the p ro file s w ere sh ield ed by p la stic fo il. T h e ch eck treatm en t w ith d istu rb ed soil structure g a v e the lo w e st yield s. In m o st ca ses the co n crete-g y p su m in serts, in d ep en d e n tly from the d ep th o f their lo c a tio n in the p ro file , gave lo w er y ield s than th o se o b ta in e d from th e ch eck treatm en ts w ith u n d erstu rb ed soil structure.
Doc. dr hob. R yszard Baranowski Wpłynęło do redakcji w czerwcu 1986 Z a k ła d Rolnictwa W yższej
S zk o ły Inżynierskiej Opole. ul. O leska 114
