Tarasy naorywane jako zabieg ochronny gleb przed erozją wodną

STEFAN ZIEMNICKI

PLO U G H ED -O N TERRA CES AS A M EASURE

A G A IN ST W ATER EROSION O F SO ILS

Chair of Agrom elioration, College of Agriculture, Lublin

In Poland, w a te r erosion of soils occurs not only in th e m oun tains,

w h ere th e in clin atio n of slopes is sh a rp e r and th e rain fall hig her, b u t

also on u n d u latin g areas, w h e re th e averag e ra in fa ll is 550 m m . a y ear.

O n m o u n ta in slopes w hich have been u n d e r cu ltiv a tio n for cen tu rie s th e

a rra n g e m e n t of fields is o fte n th e rig h t one, i.e. horizontal, and th e in d i­

v id u al fields are se p a ra te d b y scarps, fo rm ing te rra c e s w ith sloping b e n ­

ches w hose inclin atio n of w hich is m u ch sm aller th a n th e o rigin al in ­

clin ation of th e slope. The scarps are m ore th a n

m . high, an d are

rein fo rc e d w ith grass, occasionally w ith tre e s or sh ru bs. T he spontaneous

fo rm atio n of scarps an d th e p a rt w hich th e plough takes in it as an im p le­

m e n t w hich n o t o n ly tu rn s over, b u t also dislocates th e soil, have b e e n

poin ted o u t by В а с [

].

H ow ever, it was n ot possible for him to d eterm in e th e ra te of increase

of th e scarps. R elev an t m ea su rem e n ts have been ca rrie d o u t on e x p e ri­

m en ta l fields a rra n g e d b y th e p re se n t w rite r. T he firs t e x p e rim e n t w as

p e rfo rm e d a t Slaw in, n e a r L ublin, in 1948 [3]. O n a slope w hose in cli­

n a tio n w as 30%,, w ith stro n g ly eroded loess soil, fields 15— 18 m . w ide

w e re m ark e d out, th e ir b ou n d aries ru n n in g h orizo ntally. The plots w ere

plou g h ed w ith a rev e rsib le (one-w ay) plough, and th e fu rro w slices w ere

tu rn e d dow nw ards. A fter 10 years, th e scarps w ere m ore th a n 2 m . high,

an d th e in clin a tio n of th e b an k s w as red u ced to 20% [7]. In addition, th e

a rra n g e m e n ts of th e scarps and th e ir im p o rtan ce for th e stabilization of

th e soil w ere stu d ied [5,

]. Z i e m n i с к i and M a z u r [4] com pared

in m o u n tain o u s regions soils on a te rra c e d slope c u ltiv a te d h o rizo n tally

an d on a slope on w hich th e d irectio n of ploughing was fro m top to

bottom . It w as found th a t, in spite of differen ces in th e d ep th of th e soil

w ith in a single bench, th e to ta l soil volum e on a te rra c e d slope w as tw ice

th a t of a n o n -te rra c e d slope. S im ilar in v estigations in m o untain o us regions

w ere conducted la te r on b y G l i ń s k i a nd D o b r z a ń s k i [

].

Fig. 1. Elizówka. Section through a sunny (A—B) and a shady (B—C) slope. Above it, a graph showing changes in the depth of the humus layer in the years 1958— 1963

S e c t i o n s t h r o u g h t h e h i g h e s t s c a p s a r e i n c l u d e d : 1 — h u m u s l a y e r , 2 — t r a n s i t i o n l a y e r , 3 — llo e s s , 4 — e x t e n t o f h u m u s l a y e r in 19G3, 5 — e x t e n t o f h u m u s l a y e r in 1958, 6 — b o u n d a r y l i n e b e t w e e n t r a n s i t i o n l a y e r a n d l o e s s i n 1963, 7 — s o d d e d s c a r p , 8 — h e i g h t o f s c a r p i n 1963, 9 — h e i g h t

T he studies m en tio n ed above concerned slopes th e in clination of w hich

w as m ore th a n 30%.. A g ricu ltu ra l u tilizatio n of such slopes cannot be

recom m ended both because of d ifficu lty in tillage and th e risk of erosion.

T h a t w as th e reason w h y th e p re se n t w rite r tra n s fe rre d his f u rth e r e x p e­

rim e n ts on th e strip a rra n g e m e n t of fields to slopes less inclined. The

b o u n d aries of th e fields w ere grow n w ith grass w ere tra n sfo rm ed into

scarps. E v en tu ally , ploughed-on te rra c e s w ere obtained, an d th e in clin a­

tio n w as reduced, th o u g h on a sm aller scale th a n on steep slopes. The

e x p e rim e n ts w ere c a rrie d o u t at Elizów ka, n e a r Lublin, on deep loess, a t

Slaw in, also on loess, b u t on a slope d iffe re n t fro m th a t m entio ned before,

an d a t Now osiółki on ren d zin a soil. All th ese places a re situ a te d in th e

L u b lin U pland.

ELIZÔWKA

M easures ag ain st soil erosion w ere applied in 1957 [

]. On each slope

tw o strip fields, each 20 m. w ide, w ere m ark e d out. To o b tain fields of

th e sam e w id th it w as n ecessary to give up a stric tly horizo n tal a rra n g e ­

m e n t of th e b oundaries. H ow ever, th ese deviations w ere not g re a t an d

did n o t exceed 3%,. The area w as c h aracterized by in ten se soil erosion,

w hich re su lte d in exposing th e loess p a re n t rock on th e steep er slopes.

T he re lie f of th e area w as ty p ical of th e u n d u latin g loess regions of

P oland. The in clin atio n of th e slopes reach ed 20%, and th e ir len g th b u t

ra re ly exceeded 100 m . The slopes w ere of convex shape. P h o to g ra p h 1

show s plough ed-o n te rra c e s

y ears a fte r th e beginnig of th e e x p e ri­

m ent. Soil stu dies w ere c arried out in 1958 and re p e a te d in 1963, and

th e h e ig h t of th e scarps w as m ea su red in 1960 and 1963. T he fields w ere

plou g hed w ith a rev e rsib le plough, and th e fu rro w slices w ere tu rn e d

dow nw ards.

Changes in th e relief are show n in Fig. 1. Besides th e cross-section, it

p rese n ts th e d e p th of th e soil, re la te d to th e level. This m akes it easier

to follow th e changes. T he ra te of th e in crease of th e scarps w as especially

c o rre la ted w ith the inclination. O n b o th slopes show n in th e Fig. 1, th e

hig h est scarps w ere form ed b etw een th e 1-st a n d

-n d strip . On a slope

w ith = 15%, in clin atio n th e scarp increased b y 27 cm. in th e y ears

1957— 1960 (9 cm. a year), and d u rin g th e w hole e x p erim en t, i.e. in th e

y ears 1957— 1963 th e in crease w as 64 cm. (10 cm. a yeari). This m eans

th a t th e ra te of in crease of th e scarp w as u niform d u rin g th e w hole

e x p e rim e n ta l period. O n a slope w ith a 24% in clination th e in crease of

th e hig h est scarp w as 43 cm. in th e y ears 1957— 1960, and 122 cm. in th e

years 1957— 1963, th e ra te of in crease being 14 cm. and 20 cm, a y e a r

resp ectiv ely. The ra te of in crease m ay be d iffe re n t in d iffe re n t periods,

Ploughed-on terraces as a m easure 327

P h o t . S. Z i e m n i c k i

Fig. 2. Arrangem ent of ploughed-on terraces at Elizówka. Two strips are seen. B elow the scarp, on w hich a man stands, lies the bottom of the valley, used as

a meadow.

w hich depends m ain ly o n th e n u m b e r of tillage operations. G en erally

speaking, th e ra te of increase of th e scarps depended on th e in clination

of th e slope, and was 10 cm. a year on a 15% slope, and 20 cm. a y e a r

on a 241%> slope.

Changes in th e p ro p ertie s of th e soil, p a rtly show n in Fig. 1, are

p rese n ted in Tabs. 1, 2 an d 3. T he tables con tain d ata on c h a ra c te ristic

pro p erties, d e te rm in e d in 1958 and 1963. T able I shows th e m echanical

com position of th e loess soil. T h ere can be noticed a c e rtain decrease in

th e am o u n t of flo atab le p a rts both above and below th e scarp, w hich can

be ex p lain ed by th e fac t th a t coarser soil p articles are deposited above

th e scarp (Fig. 3), and below it th e w ash in g -o u t or exposition of low er

lay ers b y th e plough are going on. Table 2 p rese n ts th e physical p ro p erties

of th e soil. A red u ced p e rm e a b ility and low w a te r capacity of th e soils

cam be obsetrved a t th e bo tto m of th e valley. E ssential d ifferen ces are

found in th e hu m u s content; th is is show n in T able 3. It is a rem a rk a b le

finding th a t a h a lf of th e to ta l h u m us c o n ten t p er 1 sq.on. above and below

T a b l e 1 Mechanical composition of s o i l s с О Depth cm. S a Diameter o f s o i l p a r t ic le s in mm. CM_{О Q} 00 _{J CM} гН О Place S itu a tio n Year Ч-»C_{> Q}D U _J

CO JQ К I 0) Г-Н Г-Н - л СП 1-0 .1 Q .I-О.05 0 .0 5 -0.02 0 .0 2 -0.006 0 . 006-0.002 < 0.002 и о ._«•HO JO i ä V a o.

v

44

Slawin above scarp 1963 la 0-25 9 8 46 21 5 11 37

25-35 5 13 41 23 6 12 41

below scarp 1963 lb 0-20 4 13 44 22 7 10 39 above scarp 1963 l i a 5-20 7 10 46 20 6 11 37

32-40 5 10 44 22 7 12 41

belovr scarp 1963 lib 5-20 5 12 44 20 7 11 38 above scerp 1963 I l i a 5-20 4 11 49 20 6 10 36 40-50 3 13 44 24 8 8 40 below scarp 1963 I l l b 5-20 4 10 48 23 6 9 38 Nowosiółki topland 1963 I 5-15 2 .5 63 5 17 6 1 8 15 25-35 16,3 58 1 14 10 5 12 27 southen slope

above scarp 1963 Ila 5-15 14.7 53 5 13 8 5 16 29 30-40 6 .5 62 2 10 11 3 10 24 below scarp 1963 lib 5-15 5 .8 57 4 13 8 5 13 26 25-35 7.5 59 5 12 10 4 10 24 fo o t of slope 1963 III 5-15 1.8 51 2 15 10 6 16 32 35-45 0 .5 25 1 6 7 7 54 68 70-80 5-7 9 3 5 8 16 59 83

T a b l e 2 P h ysical p ro p erties of s o i l s Excavation Number Depth cm.

S p e c ific g ra v ity C ap illary capacity T otal poro­ s i t y Air capa­ c it y Perm eability Place S ituation Year r e a l volume weight volume^ c o e ffic ie n t

g./cm .3 _% cm ./sek.

Zlizówka topland 1958 1 .5-15 2.62 1.28 39.71 50.72 51.22 0.50 0.000303 1963 I 5-15 2.62 1.2 1 33.85 40.92 53.92 13.00 0.000737 30-40 2.65 1.42 28.19 40.17 46.29 6.12 0.000073 south-w esterly slope

(in c lin a tio n 15%) 1958 II 5-15 2.65 1.46 28.87 42.30 44.67 2.37 0.000021 above scarp 1963 l i a 5-15 2.64 1.16 38.54 44.57 56.16 11.59 0.001157 below scarp 1963 lib 5-15 2.62 1.32 32.16 42.37 49.83 7.46 0.000579 bottom of v a lle y 1958 I II 5-15 2.63 1.56 23.84 37.28 40.60 3 .3 2 0.000008 I960 I I I 5-15 2 .61 1.53 24.67 37.79 41.40 3 .61 0.000042 n o rth -ea ster ly slope

(in c lin a tio n 18%) 1958 IV 5-15 2.66 1.51 27.49 41.55 43.24 1.69 0.000022 above scarp 1963 IVa 5-15 2.65 1.37 29.40 40.31 48.24 7.93 0.000124 below scarp 1963 IVb 5-15 2.67 1 .40 29.56 41.27 47.64 6.37 0.000209

Nowosiółki topland 1963 I 5-15 2.59 1.38 29.96 41.33 46.84 5.51 0.001279

25-35 2.61 1.48 23.53 44.79 43.46 8.67 O.OOO568

southern slope above scarp 1963 11a 5-15 2.55 1.22 37.71 45.92 52.19 6.27 0.001208 30-40 2.59 1.57 20.90 32.83 39.47 6.64 0.000141 below scarp 1963 lib 5-15 2.58 1.35 32.05 43.15 47.83 4 .6 8 0.000255

25-35 2.62 1.54 21.76 33.50 41.19 7.69 0.000404 foot of slope 1963 III 5-15 2.60 1.55 23.56 36.47 40.46 3.99 O.OOIO66

35-45 2.67 1.39 32.90 49.15 51.64 2.49 0.000319 70-80 2.68 1.28 38.97 50.09 52.09 2.00 0.000014 P lo u gh e d -on ter races as a measure 2 2 9

T a b l e 3 Content o f humus and calcium carbonate

Humus CaCO^

Place S itu a tio n Excavation Number

Depth

cm. year 1958 year 1963 year year

% kg/m2 % kg/m2 1958 1963

Slizûwka topland I 5-15 1.58 4 .65 1.62 5.49 0 .0 0 .0 south-w esterly

slope

(,in c lin â t ion 15%) II 5-15 1.41 3.9 1 0 .1 above scarp l i a 5-15 25-35 1.13 0.84 5.80 1 .1 0.7

below scarp lib 5-15 1.19 2.83 0.9

bottom of v a lle y II I 5-15 50-60 100-110 1.21 0.56 0.28 15.10 1.37 0 .6 1 0 .2 2 13.80 0 .1 0 .0 0 .0 0 .1 0 .1 0 .0 n o rth -ea ster ly slop e

(in c lin a tio n 18%) IY 5-15 0.68 2.05 7 .7 above scarp IVa 5-15

30-40

0.69 0.60

4 .4 1 8 .0 8 .6

below scarp IVb 5-15 0 .22 0.46 12.4

Slawin above scarp la 0-25 25-35 1.39 0 .69 5.49 0 .0 0 .0 below scarp lb 0-20 0.90 3.15 0 .0 above scarp l i e 5-20 32-40 1.55 0.88 9.07 0 .0 0 .0

below scarp lib 5-20 0.98 2.94 0 .0

above scarp I lia 5-20 40-50 1.21 0 .7 8 8.79 0 .0 0 .0 below scarp I llb 5-20 1.24 7.44 0 .0 Nowosiółki topland I 5-15 25-35 1.24 3.47 0.03 0 .0 southern slope above scarp l i a 5-15 30-40 1.90 7.60 0.43 0 .0 below scarp lib 5-15

25-35 1.56 4 .80 0.04 0 .0 fo o t o f slope III 5-15 35-45 70-80 2.00 0.73 13.46 0.09 0.06 25.28

Ploughed-on terraces as a m easure 331

th e scarp is bigger th a n th e in itial value. Changes in d ep th of th e hu m us

la y e r w ere as follows. E xcav atio n II: 19 cm. in 1958; in 1963 above th e

scarp 45 cm., below it 18 cm. E x cav ation IV: 20 cm. in 1958; in 1963

above th e scarp 50 cm., below it 15 cm.

P h o t . S. Z i e m n i c k i

Pig. 3. Above the scarp, w hich crosses a slope depression a part of the m aterial eroded from higher, unprotected fields has been detained. Elizówka, summer 1963.

As it re su lts from Fig. 1, th e in clin ation of th e bench, th o ugh red uced

in com parison w ith th a t of th e orig in al slope, is no t uniform . J u s t above

th e scarp it is slight, b u t f u rth e r from th e scarp it rem ain s alm ost

un changed. To c o u n te rac t th is and to give th e w hole bench u niform

inclination, it is planned, beginning from 1963, to plough th e fields w ith

a n o rd in a ry plough, an d to tu r n th e fu rro w slices to th e line w h ere th e

in clin atio n of th e bench is b ro k en (about 6 m. above th e scarp).

Besides m ea su rem e n ts of th e in crease of th e scarps, th e ex p e rim e n ts

a t Elizów ka com prise an e v alu atio n of yields o btained from ploughed-on

te rra c e s an d from control fields tille d in th e direction from top to bottom .

No d ifferen ce w as o b serv ed on th e low er strip , b u t on th e u p p e r one,

w hich covers th e m ost in te n se ly ero d ed p a rts of th e slope, th e averag e

yield in th e y ears 1960— 1963 w as b y 30%| h ig h er fro m th e te rra c e d

slope th a n from th e control one.

SLAWIN

T he in te n sity of errosion o n th e slope w ith a 10% inclination, d e te r ­

m ined on th e s tre n g th of d irect phenom ena and of soil differen tiatio n ,

is m edium . The slope is m ore th a n 150 m. long and s tra ig h t-lin e d in shape.

To p ro te c t th e slope, s trip fields, 60 m., 43 m., a n d 36 m. w ide, w ere

delineated . D ifferences in th e w id th of th e fields re su lte d fro m th e

necessity to o b tain c ro p -ro ta tio n fields of th e sam e area. The fields w ere

ploughed w ith an o rd in a ry plough.

T he change in relief is show n in Fig. 4. The b o u ndaries of th e fields

have been tra n sfo rm ed into scarps, th e h e ig h t of which, beginning w ith

th e u p p erm o st one, is 30 cm., 56 cm., and 30 cm. resp ectively . T hese

scarps are of no m ajo r im p ortan ce in reducing th e in clinatio n of th e

slope, b u t th e y a re indicato rs of soil d isp lacem ent on th e field caused by

erosion a n d tillage operations. T he period d u rin g w hich th e g ro w th of

th e scarps was observ ed w as 10 y e a rs (1953— 1963). The g ro w th ra te of

th e scarps w as on an averag e 3 cm. a year. A lth ou gh th e scarps w ere of

little im p o rtan ce in red u cin g slope inclination, th e y w ere seen to in te r ru p t

th e course of erosion fu rro w s and to h elp in depositing th e m a te ria l above

th e scarp. T his m eans th a t even such sm all scarps have a defin ite p a rt

in p ro tectin g th e soil again st erosion.

C hanges in soil p ro p ertie s w ere confined to d iffe re n tia tio n in d e p th

of th e h u m u s lay e r and in h u m u s co n ten t per 1 sq.m. above and below

th e scarp; th is is show n in T able 3. Of o th e r soil p ro p erties, th e m echan ical

com position is given in Table 1. The physical p ro p ertie s do not d iffe r

from those p e rta in in g to th e soils of Elizów ka.

NOWOSIÓŁKI

Erosion phen om ena w ere stu d ied on a soil described as rendzina.

H ow ever, it is n ot a ty p ical ren dzina soil because th e lim estone rock,

w hich lies abou t 50 cm. below th e surface, is covered by glacial clay.

B oth in th e h u m u s lay e r a n d in th e u n d e rly in g clay th e re occur n u m erou s

fra g m en ts of lim estone. Erosion has caused m uch dam age, w hich is th e

m ore dangerous in th a t a fte r th e rem oval of th e up p er soil lay e r th e dead

lim estone rock has been exposed.

C hanges in th e relief a re p re se n te d in Fig. 5, w hich also show s th e

a rra n g e m e n t of th e strip fields. The fields are 20 m. w ide each an d are

Fig. 4. Sław in

Fig. 5. N owosiółki. Section through a sunny slope (A—В—С—D)

S e c tio n B -C is in c lu d e d in m a g n ific a tio n : 1 — h u m u s la y e r (s a n d y r e n d z in a ), 2 — c la y . 3 — lim e s t o n e r o c k , 4 — b e l t c o v e r e d w it h tr e e s , /• — h e ig h t o f sca r p 4 S . Z ie m n ic k i

Ploughed-on terraces as a m easure 335

divided b y grassy b o u n d aries 1 m. w ide as w ell as by a b e lt covered

w ith trees, 5 m. w ide. T he slope is concavoconvex in shape, its g re a te st

in clin atio n is 17%„ and its le n g th 130 m.

The changes in th e re lie f w ere n o t g reat. The fields w ere ploughed

w ith an o rd in a ry plough because th e shallow soil la y e r m ade it im possible

to accelerate th e g ro w th of th e scarps, as it w as done a t Elizów ka. The

h e ig h t of th e scarps and th e co n fig u ratio n of th e su rro u n d in g a re a are

show n in Fig. 6. Fig. 5, show s besides th e slope itself also its m ost

in te n se ly eroded p a rt in m agnification. The in clin atio n of th e slope de­

creased fro m 17°/oi to 15°/o. T he h ig h est m ea su rem e n ts of th e scarps w ere

38 cm. and 45 cm. T he p eriod of fo rm atio n of th e scarp lasted from 1954

till 1963, so th a t th e averag e y e a rly in crease in h e ig h t w as 5 cm.

P h o t . S . Z i e m n i c h i

Fig. 6. Scarp a Nowosiółki. Effects of w ater erosion after a hevay shower are seen. Sum mer 1963

C hanges in soil p ro p ertie s above an d below th e scarps a re c h a ra c te ­

rized in Tabs. 1, 2, 3. S tu d ies on th e m echanical com position rev ealed

a considerable co n te n t of sk eleto n and sand y p articles in th e hum u s

'layer. T able 3 shows th e co n ten t of h u m u s and C a C 0 3. A h ig h er h u m u s

co n te n t is ob serv ed on th e slope an d a t its foot th a n in its u p p er p a rt.

The distance to th e lim estone rock is 67 cm. above th e scarp (lia), and

40 cm. below it.

L ike in th e case of th e S ław in slope, th e scarps are of little im p o rtan ce

in red u cin g th e in clin atio n of th e slope. N evertheless, th e fav o u rab le

influ en ce of th e scarps, consisting in in te rru p tin g th e continuous flow of

ra in w a te r and in stopping th e tra n s p o rta tio n of w a te r-b o rn e m ate ria l,

w as o bserv ed a t Now osiółki as w ell.

The questio n of th e tillage should be includ ed into th e p rese n t discus­

sion because of its p rim a ry im p o rtan ce for th e fo rm atio n and g ro w th of

scarps. T he use th e rev e rsib le plough and th e p ractice of tu rn in g th e

fu rro w slice dow n w ard accelerate th e g ro w th of th e scarp, b u t a t th e

sam e tim e exposes th e p a re n t rock in th e u p p e r p a rt of th e bench. These

m easu res should be th e re fo re app lied o n ly on deep soils, or w h ere it is

possible to till th e p a re n t rock (e.g. loess). This m eth o d of ploughing can

be reco m m end ed as a te m p o ra ry m ea su re aim ed a t red u cin g th e in cli­

n a tio n of th e bench to a degree w hich w ill m ake it possible to plough th e

lan d tu rn in g th e fu rro w slice upw ards. T he plough w ill th e n m ove

u p w ard s th e soil w hich has been c a rrie d dow n by flow ing w ater.

It should be n o ted th a t d u rin g th e o bservation period th e re w as no

instan ce of increased w a te r erosion on th e stu d ied areas since 1954. T h ere

occu rred o n ly a s tro n g e r w a te rflo w a t S ław in a fte r th e th aw in g of snow

a n d a fte r a su m m er show er in 1956; in 1963 th e re w as a h ea v y sum m er

show er (40 m m . d u rin g 30 m in u tes) a Nowosiółki, and a n eq u ally h eav y

show er a t Elizów ka. A lth o u g h th e h e ig h t of th e scarps a t Now osiółki and

Elizów ka ra re ly exceeded 50 cm., a fav o u rab le effect of scarps as 'low

as 30 cm. could be noticed. This can be ex p lain ed b y th e fac t th a t a n y

decrease in slope in clin atio n c o n trib u tes to th e d eten tio n of a p a rt of th e

eroded m ate ria l. The fo rm atio n of scarps in th e strip a rra n g e m e n t of

fields m u st th e re fo re be considered as a positive phenom enon. P lo u g h ed -

on terraces, even if fo rm ed on g en tle slopes, h elp to reduce erosion

dam age. Since th e y a re form ed sp o n taneously and do n o t n ecessitate

special in v estm en ts, such te rra c e s can be re g a rd e d as a usefu l a n ti­

erosion m easure, to be applied on a large scale u n d e r Polish soil and

clim atic conditions.

REFERENCES

[1] В а с S.: Przyczynek do badań nad zmianą położenia powierzchni ornych grun­ tów lessow ych. Contribution to studies on the displacem ent of the surface of arable fields on loess soils. Roczn. Nauk Roln. i Leśnych, Poznań, t. 19, 1928, z. 3. [2] G l i ń s k i J., D o b r z a ń s k i B.: Changes in the structure anc" properties of

m ountain soils under the influence of terracing. 7-th Intern. Congr. of Soil Science, Madison 1960.

Ploughed-on terraces as a m easure 337

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[4] Z i e m n i c k i S., M a z u r Z.: Przekrój zbocza jako odzw ierciedlenie erozji gleb. C ross-section of the slope as an expression of soil erosion. Annales UMCS, Lublin, 1955, sec. E, vol. 10, z. 5.

[5] Z i e m n i c k i S.: Ochrona gleb przed erozją stosowana przez rolników w n ie­ których rejonach Polski. Measures against w ater erosion of soils applied by farm ers in some regions of Poland. Annales UMCS, Lublin, sec. B, vol. 10, 1955, z. 2.

[6] Z i e m n i c k i S.: Znaczenie skarpy w terenie erozyjnym. The significance of scarps in areas subject to erosion. Roczn. Nauk Roln., seria F, t. 73, 1959, z. 4. [7] Z i e m n i c k i S.: Zmiany urzeźbienia terenu w Sław inie pod w pływ em zabie­ gów przeciwerozyjnych w latach 1948— 1958. Changes in the relief at Sław in resulting from the application of anti-erosion m easures in the period 1948— 1958. Roczn. Nauk Roln., seria F, t. 74, 1960, z. 2.

[8] Z i e m n i c k i S.: Ochrona gleby przed erozją wodną w Elizówce. Measures against w ater erosion of soils at Elizówka. A nnales UMCS, Lublin, sec. E, vol. 15, 1962, z. 2. S . Z I E M N I C K I ANGEPFLÜGTE TERRASSEN L e h r s t u h l f ü r L a n d w i r t s c h a f t l i c h e M e l i o r a t i o n e n d e r L a n d w i r t s c h a f t l i c h e r H o c h s c h u l e in L u b l i n Z u s a m m e n f a s s u n g

D ie Bodenabtragung durch Wasser tritt in Polen sowohl im Bergland als auch im w elligen Tiefland auf. Die Berghänge haben eine beträchtliche Geläneneigung sow ie bedeutend m ehr N iederschläge als das Tiefland. Daher werden im Bergland verschiedenartige Schutzm ittel gegen Bodenerosion angewandt; am öftesten sind es Terrasen. D iese K ulturterrassen oder angepflügte Terrassen sind durch Anbau an den Abhängen von schmalen, bis 20 m breiten horizontalen Feldern bei Überlassen von Grasrainen an den Feldgrenzen entstanden. Der über 100 Jahre lang betriebene Ackerbau und die stets andauernde Bodenabtragung haben zur E ntstehung von Böschungen von über 2 m Höhe beigetragen. D iese Böschungen haben das G efälle der Hänge und daher auch die Bodenabtragung durch W asser w esentlich verm in­ dert.

Im Tiefland Polens sind die Niederschläge geringer als im Bergland und b e­ tragen in D urchschnitt 550 mm jährlich. D ie Hänge haben eine Geländeneigung bis 20% und sind beträchtlich kürzer als im Gebirge. Doch ist die Em pfindlichkeit der Böden, und vor allem die der Loessböden, für Abtragung m ehrfach größer als die der Bergböden.

Zum Schutz der auf Loess gelegenen Ackerböden und der Rendzinen hat der V erfasser eine Reihe von Versuchen auf Versuchsfeldern der Hochebene von Lu­ blin (Wyżyna Lubelska) eingeführt. A uf den Hängen w urden dazu horizontal verlaufende Felder angelegt, die Feldraine wurden m it Rasen beleget und auf

diese W eise verstärkt. Später wurden K ontrollm essungen der Entwicklungszeit der Böschungen sow ie der G efälleabnahm e und der im Boden stattfindenden Veränderungen, durchgeführt.

E L I Z O W K A

Fig. 1 stellt ein Profil von 2 Hängen dar sow ie die M ächtigkeit der B oden­ schichten. Das H angsgefälle beträgt bis 24°/o. An den Hängen wurden ie 2 Bandfelder abgesteckt (Fig. 2 und 3). Die Versuchsarbeiten w urden in 1957, die Höhenmessungen an den Böschungen in 1960 und 1C63 durchgeführt. Die auf Loess gelegenen A ck er­ böden w urden in 1958 und 1963 untersucht. D ie Felder sind mit einem Kippflug gepflügt worden, w obei die Scholle nach unten um geworfen wurde, was selbstver­ ständlich auch die Verlagerung des Bodens nach unten beschleunigte. An einem Hang m it 15% G efälle betrug die Höhenzunahme der Böschung 10 cm im Jahr; bei 24°/o G efälle waren es 20 cm im Jahr. Doch erfuhr die G eländeneigung keinen beträchtlichen Rückang, da die Felder kein geradliniges Gefälle, aber eine konkave Bodensenkung aufw iesen. Daher wird ab 1963 m it einem gew öhnlichen, lan desüb li­ chen P flug geackert und die obengenannte K onkavität wird auf diese W eise ausgeglichen. D ie Tabellen I, II, III stellen die Bodeneigenschaften an allen unter­ suchten Punkten dar. Besonders ersichtlich ist die Zunahme der Hum usschicht oberhalb der Böschung.

S L A W I N

H anggefälle 10% . D ie A ckerböden sind ähnlich w ie in Elizówka auf tiefem Loess entstanden. Die Breite der horizontalen Felder w ar beträchtlich und betrug über 50 m. D ie Erosionsintensität war geringer im V ergleich m it Elizówka. Die V ersuchsarbeiten wurden in 1S53, die K ontrollm essungen 1963 ausgeführt. An den Feldgrenzen entstanden hier Böschungen von 30 cm Durchschnittshöhe. Das Pflügen wurde m ittels eines gew öhnlichen Pfluges durchgeführt. D ie H öhenzunahm e der Böschungen betrug 3 cm im Jahr. Niedrige Böschungen haben keine w esentliche -Bedeutung für die Abnahm e des Gefälles, doch wurde deren Einwirkung auf die B odenfestigung und auf die Vertreibung der herabfließenden Wasserbäche beo­

bachtet.

N O W O S I O Ł K I

Hier trit ein Rendzinaboden m it Einschlägen von Sand- und Lehmboden zutage. Das H anggefälle beträgt 17°/'o. D ie Böden sind von der Erosion stark beeinträch­ tigt worden. Um die Erosionseinwirkung zu schwächen, wurden Felder von 20 m B reite abgesteckt (Fig. 5 und 6). G epflügt wurde m it einem gew öhnlichen Pflug. D ie A rbeiten w urden in 1954, die K ontrollm essungen in 1963 durchgeführt. D ie größte Böschungshöhe betrug 45 cm, die durchschnittliche jährliche Höhenzunahme 5 cm.

Als Folge der Böschungsbildung entstehen Terrassen. D ieselben wurden hier als Anbauterrassen oder angepflügte Terrassen bezeichnet, da der Pflug eine entscheidende Rolle bei deren Entstehung spielt, indem er die Erdscholle besser und w eiter nach unten um wendet als nach oben. Wo der K ippflug benutzt worden ist, um das Anwachsen der Böschung zu beschleunigen, w urde nach Abnahme des H anggefälles ein einfacher landesüblicher P flug gebraucht oder aber ein K ip ­ pflug, doch m it U m wendung der Erdscholle nach oben. Dann w ächst die Böschung zwar nicht in die Höhe, aber der von der Erosion nach unten geschw em m te Boden wird jetzt m it dem Pflug nach oben verlagert.

Ploughed-on terraces as a m easure 339

D ie angepflügten Terrassen oder A nbauterrassen haben sich als ein billiges Verfahren erw iesen und bei den klim atischen G egebenheiten Polens erscheinen diese Terrassen als wirksam genug, um die in tensive Entwicklung der Bodenerosion einzuschränken.

S . Z I E M N I C K I

LES TERRASSES LABOURÉES, MESURE DE PROTECTION DES SOLS CONTRE L’ÉROSION PAR L’EAU

R é s u m é

L’érosion des sols par l ’eau apparaît en Pologne dans la m ontagne ainsi que sur les terrains onduleux du pays bas. Les versants des m ontagnes présentent des pentes considérables, et reçoivent beaucoup plus de précipitations que le pays bas. C’est donc à la région de m ontagnes que sont appliquées de nombreuses m esures de protection des sols et, parm i ces dernières, les terrasses de culture ou terrasses labourées sont les plus fréquentes. Ces terrasses sont form ées à la suite de l ’in ­ stallation sur les versants d’étroits champs de culture (jusqu'à 20 m ètres de largeur) suivant les lignes de niveau. Les champs sont lim ités par des lisières de gazon. Plus de cent ans de culture agricole et le glissem ent continuel du terrain ont con­ tribué à la form ation d’escarpem ents ou talus, hauts de plus de 2 m. Ces escarpe­ m ents ont sensiblem ent réduit les pentes des versants et l’intensité de l ’érosion par l ’eau.

Dans la pays bas de Pologne (Niż Polski), les précipitations sont bien m oins abondantes qu’en m ontagne et elles s’élèvent à la m oyenne annuelle de 550 mm. Les versants présentent jusqu’à 20°/o d’inclinaison et ils sont beaucoup plus courts qu’en pays de m ontagnes. Mais la susceptibilité des sols, surtout des loess, à l’abla­ tion est de plusieurs fois plus im portante que celle des sols de la région m on­ tagneuse.

En vue de protéger les sols arables sur loess et les sols de rendzine, l ’auteur a effectué des expériences en sériess sur les champs d’essai situés sur le haut plateau de Lublin (Wyżyna Lubelska). Sur les versants furent établis des champs en systèm e horizontal et leurs lim ites furent consolidées avec du gazon. Par la suite, on contrôla la durée de form ation des escarpements, la réduction des pentes et les m odifications se produisant dans les sols.

E L I Z O W K A

La fig. 1 représente une coupe à travers de deux versants et l ’épaisseur des couches du sol. La pente des versants atteint 2 4 % . Sur chaque versant, on a établi deux champs en bandes (photos 2 et 3). Ces opérations furent effectu ées en 1957. En I9 6 0 et 1963, on faisait les m esurages de la hauteur des escarpem ents. Les sols arables sur loess ont été analysés en 1958 et 1963. Les champs ont été labourés à la charrue-balance retournant les m ottes vers le bas, ce qui accélérait évidem m ent le déplacem ent du sol vers le bas. Sur un versant de 15°/o d’inclinaison, la hauteur de Tescarpement a augmenté de 10 cm au cours d’une année; sur un autre à pente de 2 4 % , l’accroissem ent de la hauteur s’élevait à 20 cm. La pente cependant ne subit pas de réduction importante, puisque les champs présentaient une su perfi­ cie concave (et non rectiligne à pente uniform e). C’est pour cela qu’à partir de

1963, le labourage se fe r a -t-il au m oyen d’une charrue de type courant et les con­ cavités seront comblées. Les tableaux I, II, III représentent les caractéristiques des sols de tous les points étudiés. L’accroissem ent d’épaisseur de la couche hum ique est particulièrem ent m anifeste au-dessus de l'escarpement.

S L A W I N

La pente du versant est de 10% . Les sols arables se sont formés, comme à E li­ zówka, sur des loess profonds. Les champs situés suivant les lignes de niveau, présentaient plus de 50 m de largeur. L ’intensité de l ’érosion n ’égalait pas celle abservée à Elizówka. Les opérations culturales ont été effectuées en 1953, les m easurages de contrôle en 1963. Sur les lim ites des champs, des escarpem ents d’une hauteur m oyenne de 30 cm se sont form és. Le labourage avait été fait à l ’aide d’une charrue ordinaire, de type courant. La hauteur des escarpements a augmenté de 3 cm par an. Ces escarpem ents bas n ’ont pas d’im portance essentielle pour la réduction des pentes. Néanmoins, on observe leur efficacité pour le m aintien du sol ainsi que pour la dispersion des filets d’eau ruisselante.

N O W O S I O Ł K I

Le sol est un sol de rendzine m élangé avec du sable et l ’argile. La pente du versant s’élève à 17°/o. Les sols sont fortem ent dégradés par l ’érosion. Pour réduire l ’action et l’intensité de l ’érosion, les champs d’une largeur de 20 m ont été établis (fig. 5, photo 6). On les a labourés avec une charrue du type courant. Les opérations culturales ont été effectuées en 1954, les m esurages de contrôle en 1963. Le m axi­ mum de hauteur des escarpem ents s’élevait à 45 cm, la m oyenne annuelle d’accrois­ sem ent en hauteur de l ’escarpem ent était de 5 cm.

Par suite à la form ation d’escarpements, des terrasses se produisent. On leur a donné le nom de terrasses labourées, parce que le rôle décisif pour leur form ation incombe à la charrue qui retourne la m otte de terre m ieux et plus loin vers le bas que vers en haut. Là où la charrue-balance avait été em ployée pour accélérer l ’accroissem ent de l ’escarpement, on laboure, après réduction de la pente, avec une charrue du type courant ou bien encore avec une charrue balance, m ais alors en retournant la m otte de terre vers le haut. A insi la hauteur de l ’escarpem ent n ’aug­ m ente pas, m ais le sol entraîné par l ’érosion vers le bas, est repoussé en haut par la charrue.

Les terrasses labourées se sont avérées u tiles et peu onéreuses et. dans les conditions clim atiques de la Pologne, elles représentent une m esure efficace pour réduire l ’in tensité de l ’érosion par l ’eau.

S . Z I E M N I C K I

TARASY NAORYWANE JAKO ZABIEG OCHRONNY GLEBY PRZED EROZJĄ WODNĄ

K a t e d r a M e llio r a c j i R o l n y c h W S R , L u b l i n

S t r e s z c z e n i e

Erozja wodna gleb w ystępuje w Polsce w górach oraz na terenach falistych Niżu. Zbocza górskie posiadają nachylenie duże oraz znacznie w ięcej opadów niż na Niżu. W górach również istnieje w iele zabiegów ochrony gleby, wśród których

Ploughed-on terraces as a m easure 341

najczęściej można spotkać tarasy. Tarasy te pow stały w skutek pozostaw iania za- darnionych granic pól. Uprawa rolna trw ająca od ponad 100 lat i stale zachodzące przem ieszczanie gleby ku dołow i przyczyniły się do pow staw ania skarp o w yso­ kości ponad 2 m. Skarpy te znacznie zm niejszyły spadek zboczy i zm niejszyły rów ­ nież natężenie erozji wodnej.

Na Niżu P olsk i opady są m niejsze niż w górach i wynoszą średnio rocznie 550 mm. Zbocza mają spadki do 20% i są znacznie krótsze niż w górach. A le po­ datność gleb, a przede w szystkim lessów na rozm ywy jest kilkakrotnie w iększa niż gleb górskich.

W celu ochrony gleb nalessow ych oraz rędzin w prow adził autor na polach doświadczalnych na W yżynie Lubelskiej szereg doświadczeń. Na zboczach w yd zie­ lano pola o układzie poziomym, a granice tych pól umacniano darnią. N astępnie mierzono szybkość powstaw ania skarp, zm niejszanie się spadku i zmiany zachodzące w glebie.

E L I Z O W K A

Rysunek 1 pokazuje przekrój przez 2 zbocza oraz m iąższość w arstw glebowych. N achylenie zboczy dochodzi do 24% . Wydzielono na zboczach po 2 pola w stęgow e (rys. 2 i 3). Zabiegi w ykonano w 1957 r., a w ysokość skarp mierzono w I9 6 0 i 1963 r. Gleby nalessow e badano w 1958 i 1963 r. Orano pola pługiem obracalnym z odkła­ daniem skiby ku dołowi, co oczyw iście przyspieszało przem ieszczenie gleby ku do­ łow i. Na zboczu o nachyleniu 15°/o szybkość wzrostu w ysokości skarpy w yniosła 10 cm w ciągu roku, przy nachyleniu 2 4 % w yniosła 20 cm. Spadek jednak nie uległ w iększem u zm niejszeniu, gdyż pola otrzymały kształt nie prostolinijny, o jed ­ nolitym spadku, lecz w klęsły. D latego już od 1963 r. będzie w ykonyw ana orka pługiem zw ykłym i w klęśn ięcie to zostanie wyrów nane. W łasności gleb dla w szyst­ kich badanych punktów przedstawiono w tab. 1, 2 i 3. Specjalnie uwidacznia się wzrost m iąższości w arstw y próchnicznej powyżej skarpy.

S L A W I N

Spadek zbocza w ynosi tu 10%, gleby podobnie jak w Elizówce pow stały na lessie głębokim . Szerokość pól poziomych była znaczna i przekroczyła 50 m. N atę­ żenie erozji w porównaniu do E lizów ki było m niejsze. Zabiegi w ykonano w 1953 r., a pomiary kontrolne w 1963 r. Na granicach pól pow stały skarpy o przeciętnej w y ­ sokości 30 cm. Orka była w ykonana pługiem zwykłym . Szybkość wzrostu skarp w ynosiła 3 cm na rok. N iskie skarpy nie posiadają istotnego znaczenia w zm niej­ szeniu spadku. N iem niej jednak obserwuje się ich działanie zarówno w zatrzym ywa­ niu gleby, jak i rozpraszaniu strug płynącej wody.

N O W O S I Ó Ł K I

Glebą jest rędzina z domieszką piasku i gliny. Spadek zbocza w ynosi 17%. Erozja silnie zniszczyła gleby. W celu zm niejszenia natężenia erozji wydzielono pola o szerokości po 20 m (rys. 5). Stosowano orkę pługiem zw ykłym . Zabiegi w y ­ konano w 1954 r., a pomiary kontrolne w 1963 r. N ajw iększa wysokość skarpy w y ­ niosła 45 cm, a średni roczny wzrost skarpy 5 cm na rok.

W skutek pow stania skarp tworzą się tarasy. Nazwano je tarasam i naorywanym i, gdyż zasadniczą rolę w ich pow staw aniu odgrywa pług, który obraca lepiej i dalej skibę w dół niż ku górze. Tam gdzie zastosowano pług obracalny w celu przyspie­ szenia wzrostu skarpy stosuje się po zm niejszeniu spadku pług zw ykły lub też orze

się pługiem obracalnym, ale z odkładaniem skiby ku górze. Wtedy wysokość skiby nie wzrasta, ale gleba przem ieszczana w dół przez erozję jest przesuwana pługiem ku górze. Tarasy naoryw ane okazały się zabiegiem tanim, a w warunkach klim atu P olski dostatecznie skutecznym dla zm niejszenia natężenia erozji wodnej.

с. З Е М Н И Ц К И НАПАШНЫЕ ТЕРРАСЫ К А К МЕРОПРИЯТИЕ ЗАЩ ИТЫ ПОЧВЫ ОТ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ К а ф е д р а С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й М е л и о р а ц и и Р е з ю м е Водная эрозия почв проявляется в Польше в горах и в волнистом рельеф е низменности. Горные склоны отличаются крутыми уклонами и гораздо болшим количеством осадков чем низменные. В горах применяют много различных ме­ роприятий по защ ите почвы, но чаще всего встречаются террасы. Эти террасы возникли вследствие выделения на склоне уских (до 20 м) горизонтальных по­ лей и оставления на границе полей задернованной мелей. Продолжаются свыше 100 лет обработка земли и постоянное перемещение почвы книзу содействовали возникновению откосов (уступов) сверх 2 м высоты. Эти откосы значительно понизили уклон склонов и уменьшили такж е интенсивность водной эрозии. В низменных районах территории Польши осадков меньше чем в горах и c-ни в среднем равняются 50 мм в год. Склоны с уклоном до 20°/о гораздо ко­ роче чем в горах, но податливость почв, особенно лессов, на размыв в не­ сколько раз больше чем горных почв. На опытных полях Люблинской возвышенности автором проведен ряд опы­ тов по противоэрозионной защите лёссовых почв и рендзин. На склонах вы­ деляли поля вдоль горизонтали, а границы этих полей укрепляли дернованием. Затем измеряли быстроту формирования откосов, уменьшение уклона и изме­ нения происходящие в почве. Э Л И З У В К А На рис. 1. показан вертикальный разрез 2 склонов и мощность почвенных слоев. Уклон склонов доходит до 24°/о. Выделены на склонах 2 контурные поля (рис. 2 и 3). Эти мероприятия были проведены в 1957 г., а высоту откосов изме­ ряли в 1960 и 1963 гг. Почвы образовавшиеся на лёссе исследовали в 1958 и 1963 гг. Поля пахали оборотным плугом откладывая пласт книзу, что способ­ ствовало более быстрому перемещению почвы. На склоне с 15% уклоном при­ рост высоты откоса составлял 10 см в течение года, при 24%-ом уклоне — 20 см. Однако уклон по подвергался дальнейшему понижению, так как поля получили форму не с прямым а с вогнутым профилем склона. Поэтому у ж е с 1963 г. вспашка будет проводится обыкновенным плугом и упомянутая вогнутость бу­ дет оглажена. Свойства почв всех исследуемых пунктов показаны в табл. 1, 2; 3. Особенно наглядно проявилось увеличение мощности перегнойного слоя почвы выше откоса.

Ploughed-on terraces as a m easure 343 С Л А В И Н Уклон склона 10%. Почвы так ж е как и в Элизувке залегают на. глубоком лессе. Ширина горизонтальных полей была значительная и превышала 50 м. Интенсивность эрозии по сравнению с Элизувкой было слабее. Мероприятия были проведены в 1953 г., а контрольные измерения в 1963 г. На границах полей сформировались откосы средней высоты 30 см. Вспашка была проведена обыкновенным плугом. Откосы повышались со скоростью 3 см в год. Низкие откосы не имеют существенного влияния на понижение уклона. Тем не менее, наблюдается их действие так в задерж ивании почвы, как и в рассеивании струй стекающей воды .

н о в о с ю л к и