Porowatość różnicowa rędziny i wodoodporność jej agregatów w różnych systemach uprawy

JA C EK PRA N A G A L

POROWATOŚĆ RÓŻNICOWA RĘDZINY

I WODOODPORNOŚĆ JEJ AGREGATÓW

W RÓŻNYCH SYSTEMACH UPRAWY

D IFFER EN TIA L PO R O SITY OF R EN D ZIN A

A N D WATER STABILITY OF ITS AGG REG A TES

IN VARIOUS CULTIVATION SY STEM

Instytut G leboznaw stw a i K ształtow ania Środowiska Akadem ii Rolniczej w Lublinie

A bstract: A long-term field experiment was situated on mixed chemozemic rendzina. The expe­

riment involved three systems o f soil cultivation: CT - the classic - plough cultivation, PL - no-tillage cultivation and DD - direct sowing. The research for the present work aimed at a comparison o f macro-, meso-, and micropores as well as o f the structural aggregates resistant to the w ashing-aw ay effect o f w ater in rendzina under the classic-plough cultivation and the reduced cultivations. When compared to the soil under the classic-plough cultivation, both the sites under no-tillage cultivation and the ones under direct sowing showed minimal, but adver­ se, changes in the content o f the analysed pore groups. The applied cultivation reductions am iably influenced the resistance o f the structural aggregates to the washing-away effect o f water.

K ey words: cultivation systems, soil pores, w ater stability o f aggregates

Słowa kluczow e: system y uprawy, pory glebowe, w odoodpom ość agregatów

WSTĘP

U praw a roli należy do najstarszych ogniw agrotechniki. Od lat zdecydo w aną dom inację uzyskał system upraw y klasycznej płużnej. Stawia się m u jed n ak szereg zarzutów. Panuje pogląd, że tradycyjna upraw a płużna zw iększa tem po m ineralizacji substancji organicznej w glebie, w pływ a na pogorszenie jej struktury i zw iększenie zagęszczenia gleby oraz nasila erozję w odną i pow ietrzną. K onieczność oszczędzania energii i potrzeba ochrony środow iska w ym uszają poszukiw anie now ych system ów uprawy roli. Zaowocowało to wieloma modyfikacjami, wśród których szczególne miejsce zajm uje technika siew ów bezpośrednich. R eprezentuje ona najnow szy i najbardziej radykalny kierunek w upraw ie roli, a ściślej skrajną form ę jej uproszczenia.

340 J. Pranagal

W niektórych warunkach siedliskowych możliwe jest pominięcie klasycznej uprawy płużnej i zastosow anie siewu bezpośredniego [Krężel 1991, Roszak i in. 1991 ]. W edług autorów opracowań [Hargrove i in. 1988, Hargrove 1990, Radecki i Opic 1991, Pudełko i in. 1991, Tebrügge i in. 1994] siew bezpośredni wywołuje wiele pozytyw nych reakcji ze strony środow iska edaficznego. Jednak zaletom stosow ania siewu bezpośredniego tow arzy szą rów nież pew ne ograniczenia czy też zagrożenia. We w spom nianych badaniach koncentrow ano się przede w szystkim na param etrach plonotw órczych, ekologicznych czy też ekonom icznych, natom iast znacznie mniej uwagi zw racano na zm iany właściw ości gleby, szczególnie właściw ości fizycznych.

C elem niniejszego opracow ania było przedstaw ienie, na podstaw ie w ybranych w łaściw ości fizycznych, reakcji gleby na zastosow anie upraw y bezorkow ej i siewu bezpośredniego w porów naniu z upraw ą klasyczną - płużną. O pisane reakcje gleby d o ty c z ą zm ian za w arto śc i głó w n y ch grup po ró w i o d p o rn o śc i a g reg ató w na rozm yw ające działanie wody.

METODYKA BADAŃ

Doświadczenie polowe założono metodą bloków losowych w czterech powtórzeniach. Zastosowano trzy systemy uprawy roli : CT - uprawę klasyczną- płużną (obiekt kontrolny), PL - upraw ę bezorkow ą, DD - siew bezpośredni. W eksperym encie przyjęto w zmianowaniu trzy rośliny: bobik - pszenica ozima - jęczm ień jary.

Próbki gleby pobierano w iosną w fazie strzelania pszenicy w źdźbło. Badania objęły tylko poletka obsiane pszenicą ozimą, gdzie ostatnie zabiegi agrotechniczne wywołujące zm iany struktury i stanu fizycznego gleby prow adzone były jesien ią i obejm owały: • w upraw ie klasycznej (CT) - podoryw kę + bronow anie broną ciężką; orkę siew ną

(1 8 -2 0 cm) + bronowanie; agregat uprawowy; siew + bronow anie posiew ne, • w upraw ie bezorkowej (PL) - gruberowanie + bronowanie; bronow anie broną cięż­

ką; gruberow anie (18-20 cm) + bronowanie; agregat uprawowy; siew + bronow a­ nie posiewne,

• przy siewie bezpośrednim (DD) - oprysk Reglone (3 dm 3 • ha"1); po 3 -4 dniach siew pszenicy ozimej siewnikiem do siewów bezpośrednich.

Próbki glebow e pobierano z poziom u upraw no-próchnicznego z dw óch w arstw : 0 -1 0 i 10-20 cm. W celu określenia w łaściw ości opisujących stan fizyczny gleby, próbki o nienaruszonej strukturze pobrano (w ośm iu pow tórzeniach) z przyjętych w dośw iadczeniu w arstw z głębokości: 2 -7 i 12-17 cm, do m etalow ych cylindrów o pojem ności 100 cm 3. Pobrano rów nież próbki do określenia odporności elem entów strukturalnych fazy stałej gleby na rozm yw ające działanie wody.

Próbki o nienaruszonej strukturze w ykorzystano do oznaczenia zawartości w ody w stanie polow ego w ysycenia gleby w odą przy w artości p o ten cjału -1 5 ,5 4 kPa (pF 2,2). O znaczenia prow adzono w kom orach niskociśnieniow ych na płytach ceram icznych. B adania zaw artości w ody w glebie w stanie potencjału -1 5 5 0 kPa (pF 4,2) oznaczono w kom orach w ysokociśnieniow ych, stosując jako m em branę celofan o odpow iednich param etrach.

P orow ato ść ró ż n ic o w ą (d yferencjalną) - zaw artość m akro po rów (> 20 |J,m), m ezoporów (2 0 - 0,2 |im ) i m ikroporów (< 0,2 |im ) - obliczono korzystając z w yników porowatości ogólnej i pojem ności wodnej dla wym ienionych wyżej wartości potencjału w ody glebow ej, w yrażonych w m 3 ■ m~3 (tab. 1).

Oznaczenia zawartości wodoodpornych agregatów glebowych wykonano w aparacie B akszejew a zm odyfikow anym w Instytucie Agrofizyki PAN w Lublinie. Zastosow ano zestaw sit o w ym iarach oczek: 7, 5, 3, 1, 0,5 i 0,25 mm. O znaczenia w ykonano w sześciu pow tórzeniach na próbkach gleby pow ietrznie suchej o m asie 50 g, w stępnie przesianej przez sito o wymiarze oczek 10 mm. Próbki poddano dynamicznemu działaniu w ody przez okres 12 minut. Po tym czasie frakcje agregatów glebow ych osadzone na poszczególnych sitach przeniesiono na sączki i wysuszono. Po czym określono m asowy udział następujących frakcji w odoodpornych agregatów: <1, 1-5 i 5 -1 0 mm (tab. 2).

U zyskane w dośw iadczeniu wyniki poddano analizie statystycznej, przyjm ując poziom istotności a = 0,05 najczęściej stosowany w badaniach przyrodniczych. Analizę prow adzono w dw óch kierunkach, dokonując dla każdej cechy: statystycznej oceny zm ienności w yników i istotności różnic m iędzy rezultatam i (tab. 1 i 2). W tym celu w yznaczono w spółczynniki zmienności Vz - do interpretacji wyników przyjęto podział na klasy zm ienności [M arcinek 1992] i analizę wariancji w układzie ortogonalnym , dla której przyjęto czynniki zmienności: system uprawy (T), term in pobierania próbek (Y) i w arstw a (D).

TEREN I OBIEKT BADAŃ

Eksperym ent połowy założono jesienią 1993 roku na terenie Rolniczego Zakładu Doświadczalnego w m iejscowości Bezek w województwie lubelskim. Obiekt badań zlokalizowany był na obszarze Polesia Wołyńskiego, w mezoregionie Pagóry Chełmskie. Pole doświadczalne położone było na rędzinie czam oziem nej mieszanej wytworzonej z opoki kredowej z domieszką materiału polodowcowego. Układ poziom ów genetycznych i ich miąższość przedstawiały się następująco: Apca (0-22 cm), Ahca (22-53 cm), AhCca (53-72 cm) i Cca (poniżej 72 cm). Gleba charakteryzowała się głębokim poziom em próchnicznym i dużą zaw artością materii organicznej. W warstwie uprawnej zawartość w ęgla organicznego С^ wynosiła średnio 39,3 g • kg-1. Warstwa uprawna w ykazywała bardzo dużą zaw artość w ęglanu w apnia - średnio 574 g • kg-1 i obojętny odczyn (pH KC1 = 7,2). Dzięki bardzo wysokiej zawartości C a C 0 3 kwasowość hydrolityczna była m ała (0,98 cm ol(+) • kg-1), natomiast wysycenie kom pleksu sorpcyjnego zasadami było w ysokie (98,1%). Biorąc pod uwagę rozkład granulometryczny glebę należy zaliczyć do glin średnich pylastych: 24% frakcji 1,0-0,1 mm;34% frakcji 0,1-0,02 m m i 42% frakcji < 0,02 mm.

P odczas p ro w ad zen ia p om iaró w opisanych w innej pracy [P ranagal, D om żał 2001] badana gleba w ykazyw ała, bez w zględu na przyjęte w dośw iadczeniu system y upraw y, niew ielkie zm iany gęstości i porow atości ogólnej. W przyjętych sposobach upraw y: u praw a k lasy czna - p łużna (C T), upraw a bezo rk o w a (PL) i siew b e z p o ś­ redni (D D ), w ah an ia w artości gęstości rędziny p rz ed staw iały się odpo -w iedn io: 0 ,9 7 -1 ,1 9 , 0 ,9 5 -1 ,1 9 i 0 ,9 8 -1 ,1 7 M g • n r 3, a średnie z w ielo lec ia 1 9 9 4 -1 9 9 9

342 J. Pranagal

TABELA 1. Porowatość różnicowa badanej gleby (m- ■ m •*) TABLE 1. Differential porosity of investigated soil (m3 • m 3) System uprawy Tillage system (T) Warstwa Layer(D) (cm)

Terminy - Years Średnia dla Mean for V 2 c v (%) 1994 1995 1996 1997 1998 1999 D T Makropory >20,0 fjm - Macropores >20.0 |jm CT 0 - 1 0 0,084 0,198 0,117 0,251 0,224 0,229 0,185 0,165 33,3 1 0 - 2 0 0,091 0,142 0,146 0,179 0,172 0,137 0,145 PL 0 - 1 0 0,117 0,219 0,135 0,176 0,284 0,259 0,198 0,168 33,9 1 0 - 2 0 0,138 0,138 0,135 0,151 0,159 0 , 1 0 2 0,137 DD 0 - 1 0 0,098 0,194 0,224 0,198 0,178 0,209 0,184 0,168 2 2 , 6 1 0 - 2 0 0,123 0,150 0,172 0,194 0,139 0,139 0,153 NIR0.0S “ LSD«.OS 0,219' 1 0,0732_i 0,03 V -Mezopory 0,2-20,0 jjrn - Mesopores 0.2-0.0 }jm CT 0 - 1 0 0,329 0,251 0,322 0,195 0,191 0,227 0,252 0,251 19,1 1 0 - 2 0 0,301 0,270 j 0,280 0,219 0,207 0,226 0,250 PL 0 - 1 0 0,265 0,249 ! 0,301 0,259 0,171 0,187 0,239 0,236 18,6 1 0 - 2 0 0,206 0,304 ! 0,243 0,253 0,190 0,205 0,234 DD 0 - 1 0 0,292 0,261 0,192 0,246 0,198 0,228 0,236 0,232 15,1 1 0 - 2 0 0,281 0,261 0,209 0,205 0,195 0,214 0,228 NiR„ , 5 - l s d0(i5 0,152' i0,0722 i 0,0373 -Mikropoiy <0,2 pm - Micropores <0.2 \sm CT 0 - 1 0 0,132 0,132 0,129 0,155 0,166 0,133 0,141 0,148 11,5 1 0 - 2 0 0,145 0,142 0,135 0,163 0,182 0,161 0,155 PL 0 - 1 0 0,162 0,138 0,136 0,155 0,159 0,152 0,150 0,161 1 0 , 0 1 0 - 2 0 0,165 0,167 0,163 0,162 0,188 0,189 0,172 DD 0 - 1 0 0,159 0,138 0,166 0,158 0,177 0,144 0,157 0,160 9,9 1 0 - 2 0 0,141 0,146 0,169 0,171 0,194 0,163 0,164 NIR»,os - LSDo, 5 0,057' 0,0232 0,0 1 2 3

-CT: uprawa klasyczna (płużna) - conventional tillage, PL: uprawa bezorkowa— ploughless tillage, DD: siew bezpośredni - direct drilling,

NIR0(j5: 'System uprawy (T) x Termin (Y) x Warstwa (D), 2 TxD, 3T,

LSD005: 'Tillage system (T) x Year (Y) x Layer (D), 2 TxD, 3T,

Vz- współczynnik zmienności, CV - coefficient of variability

n a stę p u ją c o : 1,08, 1,07 i l ,08 M g • m -3, zaś p rz e d z ia ły zm ian w a rto śc i p o ro w a ­ to ści og ó ln ej k sz ta łto w a ły się o d p o w ied n io : 0 ,5 2 4 -0 ,6 0 6 , 0 ,4 9 6 -0 ,6 1 4 i 0 ,5 1 6 - 0 ,6 0 2 m 3 • m -3, p rz y śre d n ie j w ie lo le tn ie j: 0 ,5 6 4 , 0 ,5 6 4 i 0,561 m 3 • n r 3.

TABELA 2. Zawartość agregatów odpornych na rozmywające działanie wody (kg • kg ') TABLE 2. Content of water-stable aggregates (kg • kg ')

System uprawy Tillage system (T) Warstwa Layer (D) (cm)

Terminy - Years Średnia dla Mean for v z CV (%) 1994 1995 1996 1997 1998 1999 D T Agregaty < 1,0 mm - Aggregates <1.0 mm CT 0 - 1 0 0,308 0,538 0,687 0,513 0,507 0,552 0,518 0,509 25,3 1 0 - 2 0 0,735 0,319 0,507 0,439 0,411 0,592 0,500 PL 0 - 1 0 0,243 0,454 0,469 0,562 0,502 0,492 0,454 0,452 19,5 1 0 - 2 0 0,317 0,488 0,521 0,437 0,478 0,460 0,450 DD 0 - 1 0 0,360 0,431 0,557 0,502 0,458 0,420 0,455 0,452 18,1 1 0 - 2 0 0,379 0,545 0,280 0,509 0,504 0,474 0,449 NIRb.05 - l s d005 0,538' 0,2182 0,0813 -Agregaty 1,0-5,0 mm - Aggregates 1.0-5.0 mm CT 0 - 1 0 0,651 0,432 0,288 0,468 0,443 0,422 0,451 0,465 30,5 1 0 - 2 0 0,243 0,660 0,462 0,692 0,554 0,386 0,479 PL 0 - 1 0 0,743 0,531 0,508 0,420 0,467 0,472 0,523 0,525 17,5 1 0 - 2 0 0,665 0,512 0,457 0,545 0,478 0,504 0,527 DD 0 - 1 0 0,621 0,541 0,389 0,459 0,492 0,534 0,506 0,510 17,1 1 0 - 2 0 0,605 0,425 0,674 0,450 0,448 0,487 0,515 ■^^0,05 ^^0.05 0,436' 0,1 1 2 2 0,0633 -Agregaty 5,0-10,0 mm - Aggregates 5.0--1 0 . 0 mm CT 0 - 1 0 0,041 0,030 0,025 0,019 0,050 0,026 0,032 0,026 46,2 1 0 - 2 0 0 , 0 2 2 0 , 0 2 2 0 , 0 2 1 0,005 0,035 0 , 0 2 2 0 , 0 2 1 PL 0 - 1 0 0,014 0,015 0,023 0,018 0,031 0,029 0 , 0 2 2 0,024 37,5 1 0 - 2 0 0,018 0,018 0 , 0 2 2 0,018 0,044 0,036 0,026 DD 0 - 1 0 0,019 0,028 0,054 0,039 0,050 0,046 0,039 0,038 31,6 1 0 - 2 0 0,017 0,029 0,046 0,041 0,048 0,039 0,037 n i r ,0 5- l s d 005 0,0 1 1' 0,0062 0,0033

-CT: uprawa klasyczna (płużna) - conventional tillage, PL: uprawa bezorkowa - ploughless tillage, DD: siew bezpośredni - direct drilling,

NIRq^: 'System uprawy (T) x Termin (Y) x Warstwa (D), 2 TxD, 3 T,

SD005: Tillage system (T) x Year (Y) x Layer (D) , 2 TxD, 3 T, Vz - współczynnik zmienności, CV - coefficient of variability

WYNIKI I DYSKUSJA

Znaczenie struktury agregatowej związane jest z faktem, że wów czas, gdy cząstki elementarne połączone są w jednostki złożone - agregaty, kształtuje się w glebie najkorzystniejszy stan fizyczny [Dexter 1988]. Charakteryzuje się on jednoczesną

344 J. Pranagal

obecnością dużych porów m iędzyagregatow ych, do których z łatw ością dostaje się i przepływa przez nie woda opadowa oraz porów wewnątrzagregatowych, utrzym ujących przez dłuższy czas w odą dostępną dla roślin [Słow ińska-Jurkiew icz, Pranagal 1997]. Z aw arto ść poszczeg ó ln y ch grup porów kształtu je charak ter sto su nk ów w odno- pow ietrznych w glebie. Przyjm uje się, że najbardziej korzystne w łaściw ości wodno- pow ietrzne m ają gleby o przew adze mezoporów, um iarkow anym udziale mikroporów, a zaw artość m akroporów wynosi co najmniej 0,100 m 3 • n r 3. Przy takim założeniu należy stwierdzić, że stosunki w odno-pow ietrzne w badanej rędzinie, bez w zględu na przyjęty w doświadczeniu system uprawy, kształtowały się korzystnie dla rozwoju roślin. Tylko sporadycznie w pierwszym terminie badań zaobserwowano mniejszą od krytycznej zaw artość m akroporów . Z przebiegu całego eksperym entu w ynika, że zaw artość m akroporów była najczęściej dość w ysoka i w ahała się odpow iednio dla przyjętych system ów upraw y w sposób następujący: CT - 0,084-0,256 m 3 • n r 3 (V z = 33,3% ), PL - 0 ,102-0,284 m 3 • n r 3 (V z = 33,9% ) i DD - 0,098-0,224 m 3 • n r 3 (V z = 22,6% ). Średnia zawartość m akroporów dla wielolecia i przyjętych sposobów uprawy w skazuje na m inim alny, ale korzystny, w pływ redukcji upraw y na zm ianę objętości tej grupy porów, gdyż w ynosiła ona odpowiednio: C T - 0 ,1 6 5 , P L - 0 ,1 6 8 i D D - 0 ,1 6 8 m 3 • n r 3. N atom iast niekorzystne zmiany odnotowano w przypadku zawartości m ezoporów - najcenniejszej dla roślin grupy porów, które to głównie m agazynują w odę i składniki pokarmow e niezbędne do procesów życiowych roślin. Średnia wieloletnia ich zawartość była bow iem w yraźnie m niejsza pod wpływ em zredukowanej sześcioletniej uprawy. O bjętość m ezoporów kształtow ała się dla przyjętych system ów upraw y odpowiednio: C T - 0,251, PL - 0,236 i DD - 0,232 m 3 • n r 3. W artości tej cechy były bardziej stabilne niż w p rzypadku m akroporów , gdyż w ahały się następująco : CT - 0 ,1 9 5 - 0,329 m 3 ■ n r 3 (V 7 = 1 9 ,1 %), PL - 0 ,1 7 1 -0 ,3 0 4 m 3 • n r 3 (V z = 18,6%) i DD - 0 ,1 9 2 - 0,292 m 3 • n r 3 (V z = 15,1%). N atom iast objętość porów , które g ro m ad z ą w odę n ie d o stę p n ą dla roślin, tj. m ikroporów , u legała n ajm niejszy m w ah aniom podczas całego okresu p om iarow ego i kształto w ała się odpo w ied nio dla system u upraw y: C T - 0 ,1 2 9 -0 ,1 8 2 m 3 ■ n r 3 (V z = 11,5%), PL - 0 ,1 3 6 -0 ,1 8 9 m 3 • n r 3 (V z = 10,0% ) i D D - 0 ,1 3 8 -0 ,1 9 4 m 3 • n r 3 (V z = 9,9%). Zaw artość m ikroporów w badanej rędzinie dow odzi rów n ież negatyw nej reakcji gleby na w ielo letn ie sto so w an ie upraw y bezorkow ej (PL) i siew u bezpo śred n ieg o (D D ), gdyż w p oró w n an iu z u p ra w ą k la sy c z n ą (C T) znacząco w zrosła ich zaw artość i w yniosła: CT - 0,148, PL - 0,161 i DD - 0 , 1 6 0 m 3 • n r -3. A nalizując rozkład w artości liczbow ych p o ro w ato ści dyferen cjaln ej m ożna sądzić, że w zrost objętości m ikrop orów od był się kosztem zm n iejszen ia objętości innej grupy porów , a m ianow icie m ezoporów . W skazuje na to rów nież bardzo stabilna w artość średniej wieloletniej porow atości ogólnej badanej gleby, któ ra dla każdego system u upraw y przyjm ow ała bardzo zb liż o n ą w ielk ość na p o z io m ie o k o ło 0,5 6 0 m 3 • n r 3 [P ran ag al, D o m żał 20 01]. P od w z g lę d em statystycznej zm ienności zaw artość analizow anych grup porów zaliczono do klasy „ śre d n ia ” , z w y jątk iem zaw artości m ikroporów - w p rzyp ad k u siew u b e z p o ś­ red n ieg o , gdzie V z = 9,9% - klasa zm ienności - „ n isk a” . P rzep ro w ad zo n a an aliza w ariancji p o tw ierd z iła n iek o rz y stn ą reak cję gleby na w p ro w ad zo n e u p ro sz cze n ia upraw ow e. Z azn aczy ła się istotnym w zrostem zaw artości m ikrop orów zaró w n o w o d n iesien iu do upraw y bezorkow ej, ja k i siew u bezpośredniego.

N atom iast w ieloletnie badania przeprow adzone na tej samej glebie podczas innego dośw iadczenia z obiektam i odłogow anym i nie w ykazały negatyw nych reakcji. G leba odłogowana wykazuje, zwłaszcza w pierwszym okresie, zbliżone reakcje na brak uprawy m echanicznej, podobnie jak w przypadku systemu siewu bezpośredniego. W badaniach Słowińskiej-Jurkiewicz i in. [1999] obserwowano wybrane właściwości fizyczne rędziny, na której obiekty z upraw ą klasyczną porów nyw ano z obiektam i odłogow anym i. Przeprow adzone badania wykazały, że w ciągu czterech lat odłogow ania nie nastąpiły jakiekolw iek niekorzystne zm iany analizow anych w łaściw ości fizycznych. W m iarę trw ania eksperym entu badane cechy w glebach odłogow anych przyjm ow ały naw et korzystniejsze w artości niż pod uprawam i. W innych pracach obserw ow ano w zrost aktyw ności fauny glebowej i zawartości biogennych m akroporów w glebie w system ie upraw y zerowej stosowanej konsekw entnie przez siedem sezonów w egetacyjnych [Shipitalo, Protz 1987]. Podobne wyniki, w czasie osiem nastoletnich badań, uzyskali D rees i in. [1994], w skazując na odm ienną aktyw ność populacji dżdżow nic, zm ianę zaw artości m akroporów (> 50 |im ) i w ielkości agregatów strukturalnych w glebie gliniastej uprawianej bezorkow o z tylko pow ierzchniow ym (5 -7 cm) spulchnieniem gleby przed siewem.

A gregaty glebow e w zależności od swojej genezy, rozm iarów i kształtu w różny sposób determ inują w łaściw ości gleby. W glebach zasobnych w substancję organiczną i w ęglan w apnia oraz o bogatym życiu biologicznym m ożem y oczekiw ać pow stania korzystnej rolniczo i trwałej struktury agregatowej. Potwierdzeniem tego jest zwiększona odporność agregatów glebowych na dynam iczne, rozm yw ające działanie wody.

W przeprow adzonych badaniach zaobserw ow ano w yraźnie k orzystny w pływ uproszczenia system ów upraw ow ych na w odotrw ałość agregatów (tab. 2), poniew aż w zrosła zaw artość agregatów, szczególnie frakcji korzystnych rolniczo. Ilość w odo­ odpornych agregatów kg • kg-1 o w ym iarach 1,0-5,0 mm charakteryzow ała się jed n ak dużym zróżnicowaniem i dosyć dużymi wahaniami, szczególnie na obiektach upraw ia­ nych klasycznie pługiem , i kształtow ała się następująco: CT - 0,24 3-0,69 2 kg • kg-1 (Vz = 30,5%), PL - 0,420-0,743 kg • kg-1 (Vz= 17,5%) i DD - 0,425-0,674 kg • kg-' (Vz = 17,1%). Średnie wartości z wielolecia: C T - 0,465, P L -0 ,5 2 5 i D D - 0 ,5 1 0 kg • kg-1 w skazują jednoznacznie na popraw ę trwałości struktury w przypadku obu system ów uproszczonych. Z kolei rozkład ilości agregatów frakcji najgrubszej 5,0-10,0 mm świadczy o polepszeniu struktury jedynie w odniesieniu do gleby, na której całkowicie zaniechano uprawy mechanicznej i wprowadzono siew bezpośredni (DD). Dla tego systemu uprawy zawartość tej frakcji agregatów była zdecydowanie najwyższa. Znalazło to również potwierdzenie w analizie statystycznej, zarówno w przypadku gleby objętej systemem uprawy klasycznej (CT), jak i uprawy bezorkowej (PL). Średnie wieloletnie ilości agregatów tej frakcji wynosiły odpowiednio w kg • kg-1 : CT - 0,026, P L -0 ,0 2 4 i D D - 0,03 8, przy NIR005= 0,003. Jednak zawartość tej grupy agregatów była najmniej stabilna, wahała się bowiem w następujących przedziałach: CT - 0,005-0,050 kg • kg-1 (Vz = 46,2%), PL - 0,014-0,044 kg • kg"1 (Vz= 37,5%) i DD - 0,017-0,054 kg • kg-* (Vz = 31,6%). Natomiast odmiennie od omówionych wcześniej frakcji agregatów przedstawiał się rozkład ilości agregatów frakcji <1 mm (tab. 2). Podczas analizy otrzymanych rezultatów odnotowano interesujący fakt, że w przypadku najgrubszej frakcji agregatów (5,0-10,0 m m ), najniższą

346 J. P ranagal

ich zaw artość m iała gleba z obiektów upraw ianych bezorkow o (PL). N ie oznacza to jed n ak negatyw nego w pływ u tego system u uprawy, gdyż ogólna ilość agregatów korzystnych rolniczo rozpatryw ana dla sum y frakcji o w ym iarach 1,0-10,0 m m , była najw yższa w łaśnie w rędzinie poddanej upraw ie bezorkowej (PL - 0,549 kg • kg-1), w obec CT - 0,491 i DD - 0,548 kg • kg“1.

U zy sk an e rezu ltaty rozkładu ilości w odoodporny ch agreg ató w są zb ieżn e z obserw acjam i H argrave [1990]. A u tor ten dow iódł, że w gleb ie nieup raw ianej m echanicznie, w w yniku w zrostu ilości substancji organicznej, w ilgotności i większej aktywności m ikroorganizmów glebowych, polepszają się niektóre właściwości fizyczne, a zw łaszcza zw iększa się trwałość agregatów strukturalnych gleby. P otw ierdzają to także w yniki badań D orana [1980], H o u se’a i P arm elee [1985] oraz D om żała i Pranagala [1994].

O cenione pod w zględem statystycznej zm ienności wyniki zaw artości w rędzinie w odoodpornych agregatów, dla każdej z analizow anych frakcji zaliczono do klasy „średnia”. Na podstawie analizy wariancji stwierdzono także bardzo liczne istotne różnice m iędzy term inam i, które w ynikały praw dopodobnie z warunków, w jak ich pobierane były próbki, chociażby wpływu zjawisk atmosferycznych w poszczególnych term inach badań. N a zależności takie zwrócił uwagę także Paluszek [2001 ], który stwierdził ścisłą dodatnią korelację pom iędzy zaw artością w odoodpornych agregatów glebow ych a tem peraturą gleby oraz ujem ną korelację z w ilgotnością gleby w czasie pobierania próbek.

WNIOSKI

1 Stosow anie przez sześć sezonów w egetacyjnych ograniczeń upraw ow ych spow o­ dowało, że w obrębie całkowitej objętości porów glebow ych nastąpiła przebudow a ich struktury o charakterze zarówno korzystnym - w zrosła zaw artość m akroporów - w płynie to na popraw ę aeracji, ja k i niekorzystnym , gdyż zm niejszeniu uległa za­ w artość porów grom adzących w odę użyteczną dla roślin.

2. Zaniechanie obróbki m echanicznej gleby i zastosow anie siewu bezpośredniego lub zredukow anie upraw y przez elim inację pługa w płynęły jednoznacznie pozytyw nie na trw ałość struktury agregatowej badanej rędziny, co uw idoczniło się w zrostem zaw artości frakcji w odoodpornych agregatów w iększych od 1,0 mm.

3. System siewu bezpośredniego, w porów naniu z upraw ą klasyczną i bezorkow ą, zapew niał glebie najw iększą stabilność analizow anych cech fizycznych. P otw ier­ dzają to w artości w spółczynnika statystycznej zm ienności, które były najniższe dla obiektów z siewem bezpośrednim.

4. W yniki analizowanych w łaściwości gleby dobitnie w skazują na m ożliwości zam ien­ nego stosow ania upraw y bezorkowej i siewu bezpośredniego, wobec upraw y kla­ sycznej płużnej, bez ponoszenia dodatkowego ryzyka gwałtownych niekorzystnych zm ian w fizycznej budowie gleby.

LITERATURA

DEXTER A.R. 1988: Advances in characterization o f soil structure. Soil Tillage Res. 11: 199— 238.

DO M ŻAŁ H., PRANAGAL J. 1994: W odoodporność agregatów glebowych jako wskaźnik degradacji gleb wywołanej użytkowaniem rolniczym. Fragm. A gron. 3 (43): 22-34.

DORAN J.W. 1980: Soil microbial and biochemical changes associated with reduced tillage. Soil

Sci.Soc. Am. J., 44: 765-771.

DREES L.R., KARATHANASIS A.D., WILDING L.P., BLEVINS R.L. 1994: Micromorphologi- cal characteristics o f long-term no-tilled and conventionally tilled soils. Soil Sei. Soc. Am. J. 58: 508-517.

HARGROVE W.L. 1990: Role o f conservation tillage in sustainable agriculture. Proc. o f 1990

South Cons. Till. Conf. sp. Bull. 90-1, North Carolina: 28-34.

HARGROVE W.L., BOX J.E., RADCLIFFE D.E., JOHNSON J.N., ROTHROK C.S. 1988: Influ­ ence o f long-term no-tillage on crop rooting in an Ultisol. Proc.South Cons. Til. Conf. sp. Bull. 88-1, Mississipi: 22-25.

HOUSE G.J., PARMELEE R.W. 1985: Comparison o f soil arthropods earthworms from conventio­ nal and no-tillage agroecosystem. Soil Tillage Res., 5, 351-360.

KRĘŻEL R. 1991 : Wpływ siewu bezpośredniego na właściwości gleby i plonowanie roślin. Rocz.

Nauk Roi., seria A, 109, 2: 175-188.

M ARCINEK J. 1992: Parametryzacja środowiska glebowego w aspekcie gospodarki wodnej gleb.

Problemy Agrofizyki 67: 20-53.

PALUSZEK J. 2001: Sezonowe zmiany zawartości wodoodpornych agregatów w erodowanych glebach wytworzonych z lessu. Acta Agrophysica 56, 219-231.

PRANAGAL J., DOMZAŁ H. 2001: Stan fizyczny rędziny w różnych systemach uprawy. Acta

Agrophysica 56: 247-257.

PUDEŁKO J., W RIGHT D.L., WIATRAK P. 1991 : Stosowanie ograniczeń w uprawie roli w Sta­ nach Zjednoczonych Ameryki Północnej. Post. Nauk Roi. 1: 153-162.

RADECKI A., OPIC J. 1991 : Metoda siewu bezpośredniego w świetle literatury krajowej i zagra­ nicznej. Rocz. Nauk R o i, seria A, 109, 2: 119-141.

ROSZAK W., RADECKI A., WITKOWSKI F. 1991 : Badania nad możliwością zastosowania sie­ wu bezpośredniego w warunkach Polski Centralnej. Rocz. Nauk Roi. , seria A, 109, 2: 143—

156.

SHIPITALO M.J., PROTZ R. 1987: Comparison o f morphology and porosity o f a soil under con­ ventional and zero tillage. Can. J. Soil Sei. 67: 445-456.

SŁOW IŃSKA-JURKIEW ICZ A., PRANAGAL J. 1997: M orfologiczna analiza struktury w wy­ branych poziomach genetycznych gleb wytworzonych z lessu. Fragm. A gron. 3 (55): 27-36. SŁOWIŃSKA-JURKIEWICZ A., PODSTAWKA-CHMIELEWSKA E., PAŁYS E., PRANAGAL J.

1999: Wpływ odłogowania na wybrane właściwości fizyczne gleby. Fragm. Agron. 2 (62): 72- 82.

TEBRÜGGE F., BÖHRNSEN A., GROSS U., DÜRING R. 1994: Advantages and disadvantages o f no-tillage compared to conventional plough tillage. Proc. o f 13th Intern. Conf. o f ISTRO „Soil Tillage for Crop Production and Protection o f the Environment”, Aalborg, Denmark, v.II: 737-744.

dr inż. J a c e k P ranagal

Instytu t G leboznaw stw a i K ształtow ania Środow iska A ka d e m ii R olniczej w L ublinie