A N N A S Ł O W I Ń S K A - J U R K IE W IC Z , H E N R Y K D O M Ż A Ł
W P Ł Y W D Z I A Ł A N I A N A R Z Ę D Z I U P R A W O W Y C H N A B U D O W Ę W A R S T W Y O R N E J G L E B Y
Instytut Gleboznawst wa, Chemii Rolnej i M ikrobiologii Akademii Rolniczej w Lublinie
Uzyskanie optymalnego do rozwoju roślin stanu fizycznego gleby jest podsta w ow ym celem uprawy. Efekty uprawy ocenia się zazwyczaj opisując powierzchnię roli — pokruszenie i odwrócenie skib, profil dna bruzdy itp., oraz wykorzystując wyniki pom iarów cech fizycznych gleby [6]. Chociaż każdy z tych wskaźników jest w pewnym zakresie użyteczny, nie dają one jednak pełnej inform acji o tym, ja k zmieniła się budowa warstwy ornej gleby w wyniku działania roboczych ele m entów narzędzi uprawowych. Zm iana budowy jest w każdym przypadku bez pośrednią przyczyną określanych ilościowo zmian fizycznych właściwości gleby. Interpretacja efektów ilościowych, bez dokładnego poznania ich przyczyny, jest bardzo trudna, a czasami wręcz niemożliwa. N a dużą przydatność badań m orfo logicznych w tym zakresie zwracali uwagę K u b i e n a [5] i Z i m m e r m a n n [7]. Niniejsza praca zawiera pierwszą część w yników badań zmierzających do okreś lenia bezpośrednich i długotrwałych efektów działania różnych narzędzi uprawowych na budowę gleby.
M E T O D Y K A
Badania prow adzono rów nolegle na dwu glebach. Były to :
— gleba brunatna w ytw orzona z lessu. G leba ta w warstwie ornej zawiera 30% frakcji o 0 < 0 ,0 2 mm, 12% frakcji o 0 <0,002 mm, 1,7% zw iązków próchnicz- nych. Pojemność wodna warstwy ornej przy sile ssącej 309,9% hPa zawiera się naj częściej w przedziale 22-28% . Granica plastyczności W P wynosi 24,4%, granica płynności W L= 2 8 ,2 % , wskaźnik plastyczności I P= 3 ,8 % ;
— rędzina mieszana w ytw orzona z opoki kredowej, z dużym udziałem materiału polodow cow ego. W warstwie ornej gleba ta zawiera 38% frakcji o 0 < 0 ,0 2 mm, 14% frakcji o 0 <0,002 mm, 1,83% zw iązków próchnicznych, 1,12% C a C 0 3. Pojemność wodna warstwy ornej przy sile ssącej 309,9% hPa zawiera się najczęściej w granicach 20-24% , granica plastyczności W P wynosi 17,4%, granica płynności W L= 2 8 ,9 % , wskaźnik plastyczności I P= 1 1 ,5 % .
Porów nyw ano działanie, pługa, pługofrezarki, glebogryzarki i brony aktywnej wahadłowej. U praw ę wykonano na polu p o sprzęcie roślin strączkowych, w termi nach 11.09.1981 na glebie lessowej i 2.09.1981 na rędzinie. W ilgotność gleby les sowej wynosiła w momencie uprawy 16,9% s.m., rędziny — 17, 7 % s.m. .
Próbki do badań budowy gleby pobrano i preparowano zgodnie z metodyką opartą o prace: A l t e m i i l l e r a [1], J o n g e r i u s a i H e i n t z b e r g e r a [3], K o w a - l i ń s k i e g o i B o g d y [4] oraz własne modyfikacje. Próbki o zachowanej budowie pobierano w czterech powtórzeniach w płaszczyźnie pionowej z powierzchniowej warstwy gleby 0-8 cm do metalowych pudełek o wymiarach 9 x 8 x 4 cm. Po wysu szeniu w temperaturze pokojow ej próbki nasycano roztworem żyw icy poliestrowej P O L IM A L -1 0 9 w proporcjach: żywica P O L IM A L -1 0 9 — 100%, styren — 60%, pasta wnch (w odoronadtlenek cykloheksanonu we ftalanie dwubutylu) — 0,5 %, naftenian kobaltu 2 % — 0,15%. Nasączanie prow adzono w suszarce próżniowej przy podciśnieniu 27-33 Pa.
P róbk i po całkowitym nasyceniu przetrzymywano przez sześć tygodni w wen tylow anym pomieszczeniu do momentu całkow itego wyparowania styrenu i stwar dnienia żywicy. Następnie próbki przecinano za pom ocą tarczy diamentowej na plastry grubości 1 cm i szlifowano proszkami korundowymi o granulacji 320, 800 i 1000. Oszlifowane próbki sfotografow ano, na fotogram ach faza stała gleby ma barwę białą, a wypełnione żywicą p ory — czarną.
W Y N I K I B A D A Ń
Gleba lessowa ze ścierniska po mieszance roślin strączkowych przedstawia przed wykonaniem orki dość silnie zagęszczoną masę z niewielką ilością większych porów (ryc. 1). Występują w niej nieliczne zaokrąglone otwory o średnicy 0,1-0,2 cm, pozostałe po rozłożonych korzeniach oraz kanaliki utworzone przez faunę glebową. Dom inuje struktura szparkowata [2]. W yraźnie zaznaczają się strefy bardziej za gęszczone — jaśniejsze, i mniej zagęszczone — ciemniejsze, najprawdopodobniej pozostałość po wiosennej uprawie pod strączkowe.
P o uprawie płużnej układ agregatów w warstwie ornej gleby lessowej jest bardzo luźny. Charakterystyczną cechą tego układu jest duża heterogeniczność; masa glebowa rozpada się na agregaty o zróżnicowanej wielkości (ryc. 2). W ym iary naj większych agregatów osiągają 3 , 5 x 3 cm, a najmniejszych m ik roagrega tów —■ poniżej 0,1 cm. A gregaty te można według klasyfikacji B e c k m a n n a i G e y g e r [2] określić jako gładkościenne okruchy. W większych okruchach występują spę kania o zróżnicowanych wymiarach, mniejsze są często niemal pozbawione w i docznych porów.
Pługofrezarka, pracując na glebie lessowej, nie zostawia tak dużych agregatów ja k po uprawie płużnej (ryc. 3). Najw iększe z uzyskanych okruchów mają wym iary 3 x 1 , 5 cm. Często, szczególnie wśród większych okruchów, występują agregaty wyraźnie rozbudowane wzdłuż jednej osi, przypominające kształtem na prze
kroju regularny prostokąt. Silne rozluźnienie masy glebowej i duże przestrze nie między powstałymi w czasie uprawy okruchami występują w powierzchniowej
Ryc. 1. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu — ściernisko po sprzęcie roślin strączkowych ; faza stała — kolor biały, pory — kolor czarny
Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess — stubble after harvest o f legumes solid phase — white colour, pores — black colour
Ryc. 2. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu — orka pługiem objaśnienia jak pod ryc. 1
Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess — plough tillage
Rye, 3. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu — uprawa plugofrezarką obj aś ni eni e j a k p o d r ye. 1
Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess — tillage with plough-miller. d e n ot at io ns — as in F i g. 1
Rye. 4. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu — uprawa glebogryzarką o bj aśni eni e j a k p o d rye. 1
Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess — tillage with rotovator d e n ot at io ns — as in F i g . 1
strefie gleby (o k o ło 0-3 cirf) : w warstwie glebowej małe okruchy wypełniają prze strzenie m iędzy większymi agregatami.
U praw a glebogryzarką prow adzi do jeszcze większego rozdrobnienia masy glebowej niż uprawa pługofrezarką. Agresywnie działające elementy tnące glebo gryzarki silnie kruszą glebę lessową. W efekcie pracy tego narzędzia okruchy są małe i równomiernie rozłożone w całej uprawianej warstwie gleby (ryc. 4). A g re gaty o wym iarach pow yżej 1 cm są nieliczne. Rów nie m ało jest dużych wolnych przestrzeni, tak typow ych dla gleby po orce pługiem.
Interesujący obraz przedstawia warstwa orna gleby lessowej po uprawie broną aktywną. Brona aktywna pracująca powierzchniowo, do głębokości 5 cm, silnie pokruszyła tę część gleby (ryc. 5). Dom inują małe agregaty o wym iarach 0,2-0,3 cm,
Ryc. 5. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu — uprawa broną aktywną wahadłową
objaśnienia jak pod ryc. 1
Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess — tillage with active zigzag harrow
denotations — as in Fig. 1
okruchów większych o wymiarach powyżej 1 cm jest bardzo mało. W oln e prze strzenie pom iędzy drobnymi okruchami są również niewielkie. M ięd zy warstwą gleby rozkruszoną przez zęby brony aktywnej a strefą głębszą zaznacza się ostra granica. W glebie poniżej głębokości, do której sięga praca brony aktywnej, poja w iają się jednak wyraźne poziom e spękania, związane z działaniem zębów brony. Odleżała rędzina — ściernisko po uprawie roślin strączkowych odznacza się typow ą budową, określaną przez B e c k m a n n a i G e y g e r [2] ja k o szczelinowa
(ryc. 6). W masie gleby nie wyodrębniają się luźne agregaty; jest ona poprzec:nana spękaniami o różnej szerokości, powiązanymi w nieregularny układ. W powierzch niowej warstwie występują szersze pory ułożone poziom o. Świadczyć to może o łuszczeniu się powierzchniowych warstw gleby, zachodzącym podczas przesy- chania. Poniżej głębokości 4 cm przeważają znacznie węższe szczeliny, przeważnie ukierunkowane pionow o.
Ryc. 6. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej — ściernisko po sprzęcie roślin strączkowych
ob jaśn ien ia ja k p o d ryc. 1
Structure o f the upper layer o f mixed rendzina soil developed from cretaceous rock — stubble after harvest o f legumes
d en ota tion s — as in l ig. 1
W wyniku rozkruszenia rędziny po uprawie płużnej zróżnicowanie wielkości powstałych agregatów jest jeszcze wyraźniejsze niż w glebie lessowej (ryc. 7). W ski bach występują partie silnie rozdrobnione, z wolnymi przestrzeniami między agrega tami, i duże odłamki nie rozkruszonej gleby o bardzo zwartej budowie. Odłamki te są prawie całkowicie pozbawione większych porów. Stref tak zbitych nie obser wowano w powierzchniowej warstwie gleby ze ścierniska. Są więc one niewątpliwie efektem wyorywania zagęszczonej gleby z głębszych części warstwy ornej. Silnie rozdrobnione partie warstwy ornej mają wyraźnie strukturę okruchową; pęknięcia— szczeliny połączone są w tak gęstą sieć, że między poram i występują oddzielne agregaty.
Ryc. 7. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej — orka pługiem
objaśnienia jak pod ryc. 1
Structure o f the upper layer o f mixed rendzina soil developed from cretaceous rock — plough tillage
denotations — as in Fig. 1
Ryc. 8. Eudowa ’warstwy oinej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej — uprawa plugo-frezarką
objaśnienia jak pod ryc. 1
Structure o f the upper layer o f mixed rendzina soil developed from cretaceous rock — tillage with plough-miller
W wyniku pracy pługofrezarki tw orzy się w powierzchniowej warstwie rędziny struktura znacznie bardziej homogeniczna (ryc. 8). W żadnej z próbek nie stwier dzono tak dużych zwartych brył, ja k po uprawie płużnej. W iększe, bardziej spoiste fragmenty gleby zostały pocięte przez element obrotow y narzędzia. Płaszczyzny cięcia są widoczne na zdjęciu. W glebie lessowej, mniej spoistej, tak wyraźnych krawędzi cięcia nie obserwowano. Rozluźnienie rędziny po uprawie pługofrezarką jest znaczne. Dom inuje budowa okruchowa, z agregatami szorstko krawędzistymi, o wymiarach 1-1,5 cm. A gregaty te są dość równomiernie rozłożone w analizowa nej 0-8-centymetrowej warstwie gleby.
Efekt pracy glebogryzarki jest podobny jak pługofrezarki (ryc. 9). W niektórych partiach warstwy ornej rozdrobnienie masy glebowej jest nieco większe. W porów
-R y c . 9. B u dow a warstwy ornej rędziny mieszanej w ytw orzonej z op ok i kredow ej — uprawa g le b o gryzarką
objaśnienia jak pod ryc. 1
Structure o f the upper layer o f m ixed rendzina soil developed from creataceous rock — tillage with rotovator
denotations — as in Fig. 1
naniu do gleby lessowej agregaty rędziny uprawianej glebogryzarką mają jednak kilkakrotnie większe wym iary. Tw o rzyw o rędziny, znacznie bardziej spoiste niż materiał lessowy, wykazuje większą odporność na kruszące działanie elementów roboczych glebogryzarki.
Skutki pracy brony aktywnej są na rędzinie rów nież słabsze niż na glebie les sowej. W arstwa powierzchniowa (0-4 cm ) jest mniej rozkruszona, nie występuje
Ryc. 10. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej — uprawa broną aktywną wahadłową
o b ja śn ien ia ja k p o d ryc. 1
Structure o f the upper layer o f mixed rendzina soil developed from cretaceous rock — tillage with active zigzag harrow
d en o ta tio n s — as in F ig , 1
rów nież tak ostra ja k w glebie lessowej granica między strefą, w której bezpośrednio pracują zęby brony, a głębszą częścią warstwy ornej (ryc. 10). N a głębokości p o niżej 4-5 cm dominuje, podobnie ja k w glebie przed uprawą, budowa szczelinowa. Przedstawione charakterystyki budowy gleby po uprawie dowodzą, że zasto sowana metoda pozw ala na analizę jakościow ą i opis zmian zachodzących w glebie pod wpływem działania elementów roboczych narzędzi uprawowych. M o ż e być ona przydatna zarów no do oceny efektów wynikających z cech konstrukcyjnych narzędzi, ja k i zmian uwarunkowanych właściwościami gleby.
L I T E R A T U R A
[1] A lt e m ü lle r H . J.: Verbesserung der Einbettungs- und Schleiftechnik bei der Herstellung von Bodendünnschliffen mit V E S T O P A L . Z. Pflanzenern. Düngung, Bodenk. 99, 1962, 164-177. [2 ] B e c k m a n n W ., G e y g e r E.: Entwurf einer Ordnung der natürlichen Hohlraum-, Aggregat-
und Strukturformen in Boden. W : D ie mikro morphometrische Bodenanalyse, Stuttgart 1967, 163-188.
[3] J o n g e riu s A ., H e in t z b e r g e r G .: Methods in soil micromorphology. A technique for the preparation o f large thin sections. Soil Survey Papers 10, 1975, Netherlands Soil Survey Insti tute, Wageningen.
[4] K o w a liń s k i S., B o g d a A .: Przydatność polskich żywic syntetycznych do sporządzania mikroskopowych szlifów gleb. Rocz. glebozn. 16, 1966, 2, 326-336.
[5] K u b ie n a W. L .: Wesen, Ziele and Anwendungsgebiete der mikromorphologischen Boden- forschung. Z. Pflanzenern. Düngung, Bodenk. 97, 1962, 193-205.
[6] T u r s k i R., D o m ż a ł H., S ło w iń s k a -J u r k ie w ic z A ., H o d a r a J.: Metody badania, i wskaźniki oceny agrofizycznego efektu działania narzędzi uprawowych na glebę. Probl. A grof, 26, 1977.
[7] Z im m e r m a n n K .: Über die Stellung der Mikromorphologie im Rahmen der Bodenkunde. Soil Micromorphology Amsterdam, London, N ew Y ork 1964, 505-524.
A. С Л О В И Н Ь С К А -Ю Р К Е В И Ч , Г. Д О М Ж А Л В Л И Я Н И Е Д Е Й С Т В И Я О Р У Д И Й О Б Р А Б О Т К И П О Ч В Ы Н А С Т Р У К Т У Р У П А Х О Т Н О Г О С Л О Я П О Ч В Ы Институт почвоведения, агрохимии и микробиологии Сельскохозяйственной академии в Лю блине Р е з ю м е Проводились исследования по влиянию обработки, проводимой с помощ ью разного типа орудий, на структуру пахотного слоя бурой почвы образованной из лёсса и смешанной рендзины образованной из меловой опоки. Сравнивали действие плуга, фрезерного плуга, почвофрезы и активной бороны, работающих на стерни после уборки бобовых. Д ля морфологических исследований отбирали почвенные образцы величиной 9 x 8 x 4 см, с поверхностного слоя 0-8 см непосредственно после обработки. Высушенные образцы подвергали отвердению путем обработки полиэфирной смолой П О Л И М А Л Ь -1 09 . Отвер девшие образцы разрезывали на ломти толщиной I см и после вышлифования их поверх ности фотографировали. Изготовленные препараты и фотоснимки позволили провести оценку изменений в струк туре пахотного слоя возникших под влиянием действия разных рабочих органов орудий обработки. Наиболее гетерогенная структура образовалась после работы плуга, тогда как фрезерный плуг и почвофреза размельчали почву гораздо сильнее и равномернее. Эффект работы отдальных орудий обусловлен свойствами обрабатываемой псчвы. Лёссовая почва, с малой механической устойчивостью подвергалась более сильному размельчению, чем рендзина под влиянием действия отдельных орудий. Примененный метод оказался пригодным для оценки как эффектов работы разных органов орудий обработки, так и изменений связанных с разными свойствами почвы. A . S Ł O W IŃ S K A -J U R K IE W IC Z , Н. D O M Ż A Ł E F F E C T O F T IL L A G E IM P L E M E N T S O N S T R U C T U R E O F T H E A R A B L E L A Y E R O F S O IL
Institute o f Soil Science, Agricultural Chemistry and M icrobiology, Agricultural University at Lublin
S u m m a r y
Investigations concerning the effect o f tillage executed with the use o f various tools on the arable layer structure o f brown soil developed from loess and o f mixed rendzina soil developed from cretaceous rock were carried out. The work o f plough, plough-miller, rotovator and active harrow was compared.
F or morphological examinations samples o f 9 x 8 x 4 cm in size were taken from the upper 0-8 cm soil layer immediately after tillage. The dried soil samples were hardened with polyester resin PO LIM A L-1 09. The hardened samples were cut into slices, which upon polishing their sur face were photographed.
The preparations and photographs allowed to estimate changes in the arable layei structure occurring under the effect o f various working organs o f tillage tools. The most heterogenic struc ture o f the upper soil layer was left by plough, whereas plough-miller and rotovator disintegrated soil stronger and more uniformly. The effect o f particular tools depends on properties o f the tilled soil. Loess soil o f a low mechanical resistance undergoes stronger disintegration than rendzina soil under the effect o f particular implements.
The method applied proved to be useful for estimation o f the effect o f particular working organs o f tillage implements and o f the changes occurring due to various soil properties.
D r A n n a Słow ińska-Jurkiew icz I n s ty tu t G leboznaw stw a, C hem ii R o ln ej i M ik ro b io lo g ii A R L u b lin , ul. L eszczyńskiego 7
