Wpływ uproszczeń w uprawie roli na niektóre właściwości fizyczne gleby

BORYS HRYŃCZUK, RYSZARD WEBER

WPŁYW UPROSZCZEŃ W UPRAWIE ROLI

N A NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY

THE INFLUENCE OF REDUCED TILLAGE

ON CHANGES OF SOME PHYSICAL PROPERTIES OF SOIL

Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach

A bstract: Changes in som e properties o f soil under the influence o f various cultivation techni­

ques were tested in years 1999-2002 with winter wheat experiment. The experiment was carried out on Luvisols in the third year o f tillage. The soil density appeared to only slightly change due to the cultivation technique. In the 0 - 5 cm layer w ith direct so w in g the bulk d ensity decreased, whereas soil com paction was found to be more related to its moisture. Ploughing with ch isel and direct sow in g brought about increased com paction o f soil dow n the 30 cm depth. In the years w ith low water content in the soil, after the autum n-winter season the reduced tillage, particularly direct sow ing, contributed to better retention o f moisture in the soil.

Słow a k lu czow e: fizyczne w łaściw ości gleby, uprawa, siew bezpośredni. K e y w o rd s: physical soil properties, tillage, direct sowing.

WSTĘP

Obowiązujący w krajach Unii Europejskiej w ramach wspólnej polityki rolnej i propagowany w Polsce [Duer, Fotyma 1995] Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej skłania do przechodzenia na system rolnictwa integrowanego. Jednym z kanonów tego systemu jest zachowanie i poprawa korzystnych walorów środowiska glebowego [Dzienia 1995]. Uprawa roli i płodozmian są czynnikami najsilniej oddziałującymi na środowisko glebowe [Kuś 1998]. W systemie upraw zachowawczych (sustainable agriculture) częściej u nas nazywanychkonserwującymi” propagowana jest idea jak najkrótszego pozostawienia gleby bez okrywy roślinnej poprzez siew poplonów, mulczowanie, a także pozostawienie resztek pożniwnych na powierzchni pola. Drugim czynnikiem ograniczającym ubytek materii organicznej i wpływ czynników erodujących jest zmniejszenie intensywności uprawy, rezygnacja z uprawy płużnej i stosowanie kultywatorów o łapach sztywnych na mniejszych głębokościach, a także całkowita rezygnacja z uprawy roli na rzecz siewów bezpośrednich [Skłodowski 1994, Szafranek, Skłodowski 1998].

Ustalenia przedakcesyjne UE dla Polski, jak i „Założenia Agendy 2000” przefor­ sowane w 2003 roku przewidują wspieranie rolnictwa poprzez dopłatę do uprawianego areału, a nie do uzyskanego plonu. Można przypuszczać, że szacowany dla krajów Europy Środkowo-wschodniej i Polski wzrost udziału w areale upraw uproszczonych z 14% do 35% i siewów bezpośrednich z 1% do 5% [Kordas 2002] dokona się szybciej, niż zakładano. Fakt ten między innymi jest powodem zainteresowania zmianami w środowisku glebowym pod wpływem stosowania nowych technologii uprawy. W badaniach nad zmianami właściwości fizyko-chemicznych gleb najwięcej uwagi poświęcono przemianom materii organicznej, zmianie odczynu, uwilgotnienia i przemie­ szczania się w głąb profilu składników nawozowych i herbicydów [Malicki, Podstawka- Chmielewska 1998, Rasmussen 1999, Stockfisch i in. 1999, Strączyńska, Rola 1998].

Zauważono, że stabilizacja zarówno plonowania, jak i niektórych cech fizyko­ chemicznych następuje po około 3 latach [Arshad i in. 1999, Munkholm i in 2003].

Celem podjętych badań było między innymi wykazanie, jak wpływają na gęstość objętościową, zwięzłość i wilgotność gleby uprawa uproszczona i siew bezpośredni w porównaniu z orką tradycyjną w trzecim roku uprawy.

METODYKA BADAŃ

Doświadczenia polowe prowadzono w Zakładzie Technik Uprawy Roli i Nawożenia IUNG w Jelczu-Laskowicach w latach 1999-2002 na glebie płowej wytworzonej z piasku gliniastego mocnego zalegającego na glinie lekkiej należącej do kompleksu żytniego bardzo dobrego. Gleba ta miała odczyn pH w KC1 - 5,4, zawierała 1,45% próchnicy oraz P - 99 g i К - 231 g • kg-1 gleby (wg Egnera-Riehma). Stosowano metodę losowanych podbloków w czterech powtórzeniach. Powierzchnia poletka wynosiła 110 m2. Porównywano trzy systemy uprawy roli:

1. Uprawa płużna 2.Uprawa uproszczona 3. Siew bezpośredni

a/ pożniwna a/ pożniwna

Ы podstawowa Ы przedsiewna

с/ przedsiewna

Pomiary prowadzono na poletkach z pszenicą ozimą po przedplonach zbożowych (owies, pszenica jara) w trzecim roku od wprowadzenia nowej technologii uprawy (uprawa uproszczona, siew bezpośredni). W porównywanych technologiach uprawy plon uboczny (słoma) w trakcie zbioru był cięty na sieczkę i pozostawał na polu. W początkowej fazie strzelania pszenicy w źdźbło gęstość objętościową gleby suchej oznaczano metodą cylinderkową, a zwięzłość za pomocą sondy uderzeniowej o kącie wierzchołkowym 30° i średnicy 12,8 mm. Pomiary uwilgotnienia gleby w profilu do głębokości 60 cm wykonywano w uprawie w okresie wiosennym i letnim za pomocą sondy neutronowej. Polowe zużycie wody obliczono według wzoru:

PZW (mm) = ZDJn + P - ZDJ

g dzie: Z DJn - zapas w o d y na początku okresu pom iarów , P - opady,

Standardowe obliczenia statystyczne wykonano z użyciem programu Statgraphics 5.1.

WYNIKI I DYSKUSJA

W przedstawionych czterech latach badań w okresie od maja do końca pierwszej dekady lipca przebieg pogody był zróżnicowany w znacznym stopniu (tab. 1 ). W 1999 roku pogoda miała przebieg korzystny dla wzrostu zbóż, większe opady wystąpiły już w połowie maja i były równomiernie rozłożone także w czerwcu przy stosunkowo umiarkowanych temperaturach. Nieco mniej korzystny był przebieg pogody w 2000 i 2001 roku ze względu na niedobory opadów w czerwcu i lipcu. Zdecydowanie najmniej korzystny był sezon wegetacyjny w 2002 roku, kiedy to przy znacznym niedoborze opadów w czerwcu i lipcu wystąpił wzrost temperatury, co spowodowało suszę.

Gęstość gleby wyrażona w Mg • n r 3 w niewielkim stopniu ulegała zmianom w zależności od sposobu uprawy (tab. 2). Można jednak zauważyć, że w 3 roku po wprowadzeniu uprawy bezorkowej na głębokości 0-5 cm częściej stwierdzano udowodnioną mniejszą gęstość gleby w porównaniu z wartościami stwierdzanymi przy orce tradycyjnej i uprawie uproszczonej. Wraz ze wzrostem głębokości (10-25 cm) na uprawach bezorkowych częściej występował statystycznie istotny wzrost zagęszczenia. Podobne spostrzeżenia mieli w swych badaniach Etana i in. [1999] w Szwecji i Stockfisch

TABELA 1. Dekadowe i miesięczne sumy opadów oraz miesięczne sumy średnich temperatur dobowych

TABLE 1. Decadal and monthly amounts o f precipitation and mean twenty-four hr accumulated temperature

Lata Years

Dekady i miesiące - Decades and months Razem - Total Maj - May Czerwiec - June Lipiec - July

I II III I II in I 1999 mm ₂ 22 12 28 23 28 75 190 °C 434 497 207 1138 2000 mm 3 20 47 10 22 6 53 167 °C 484 543 176 1203 2001 mm 9 36 23 23 18 30 21 160 °C 459 453 188 1100 2002 mm 11 21 47 43 5 6 20 153 °C 533 543 207 1283

TABELA 2. Gęstość gleby w Mg • rrr3 w zależ­ ności od sposobu uprawy roli

TABLE 2. Bulk density in Mg • m-3 as depending on the mode o f tillage

TABELA 3. Zwięzłość gleby w MJ w zależności od sposobu uprawy roli

TABLE 3. Soil compaction in MJ as depending on the mode o f tillage

Lata i uprawy Year and tillage Głębokości - Depths [cm] NIRXX LSD 0-5 10-15 20-25 1999 Ax 1,67 1,76 1,70 Bx 1,70 1,77 1,58 0,08

cx

XA - uprawa płużna - ploughing; XB - uprawa uproszczona - simplified tillage; XC - siew bez­ pośredni - direct sowing;

^NIRp =0 05 - interakcja uprawy x głębokość; ^LSDp =0 05 - interaction tillage x depth

Lata i uprawy Year and tillage Głębokości - Depths [cm] 0-10 10-20 20-30 1999 Ax 1,08 1,37 1,34 Bx 1,11 1,43 1,25 CX 1,12 1,48 1,58 NIR LSD r.n.-ns r.n.-ns 0,22 2000 A 1,64 2,25 9,70 В 2,04 5,94 11,61 С 2,43 5,33 10,10 NIR LSD 0,38 2,94 r.n.-ns 2001 A 1,44 3,88 5,09 В 1,85 4,01 6,45 С 2,94 4,42 6,63 NIR LSD 0,85 0,45 1,44 2002 A 1,52 5,43 8,64 В 4,71 7,46 13,29 С 4,96 9,15 10,64 NIR LSD 3,05 1,58 1,45

x - objaśnienie w tabeli 2 - explanation in Table 2

i in. [1999] w Niemczech (Saksonia). Rasmunssen [1999] efekt ten przypisuje większemu udziałowi resztek pożniwnych w płytszej warstwie w spłyconych uprawach bezorkowych. Także opracowania Häkansson i Lipca [2000] udowadniają zależność gęstości gleby w tego typu badaniach od zmian zawartości materii organicznej i tekstury gleby. Brak większego zróżnicowania w gęstości wierzchniej warstwy gleby w zależności od uprawy można również przypisać faktowi, że w okresie badań nie wystąpiły ulewne deszcze mogące spowodować zagęszczenia rozluźnionej wierzchniej warstwy gleby w uprawie płużnej, na co zwracają uwagę Arshad i in. [2002].

Oznaczenia zwięzłości gleby w badanych systemach uprawy (tab. 3) nie korespondują z oznaczeniami jej gęstości, co zgodne jest z uwagą Häkansson i Lipca [2000], że zagęszczenie gleby jest „wirtualnie” niezależne od jej budowy. Ograniczenie intensyw­ ności uprawy sprzyjało wzrostowi zwięzłości gleby przede wszystkim w obiektach z siewem bezpośrednim. W wierzchnich warstwach charakteryzujących się większym

uwilgotnieniem (tab. 4) zwięzłość gleby była mniejsza i wzrastała ze spadkiem gradientu uwilgotnienia na głębokości 10-20 cm. W warstwie 20-30 cm, gdzie uwilgotnienie było najmniejsze, malały różnice zwięzłości związane ze sposobem uprawy. Spostrze­ żenia te mają potwierdzenie w badaniach Alakukku [1998] zauważającej, że gęstość gleby i zwięzłość sąhomogenicznie zwią­ zane z glebą i niełatwo poddają się więk­ szym zmianom, a udowodnione różnice w związku z ograniczeniem uprawy wystę­ pują na głębokościach od 15 do 25 cm. Arvidsson i in. [2000] stwierdzili, że zasad­ nicze różnice w zwięzłości gleb między orką i systemami bezorkowymi występują przed siewem, później się zmieniają, a ich istotność na płytszych głębokościach zależ­ na jest od właściwości glebowych. Teb- rügge i Düring [1999] uważają, że stabili­ zacja zwięzłości przy siewie bezpośrednim następuje z upływem lat, a przemarzanie w zimie zmniejsza zagęszczenie gleby w większym stopniu przy uprawie tradycyjnej. W uprawach uproszczonych spadek za­ gęszczenia stwierdzano w okresie wio­ sennego ożywienia glebowego.

Ograniczenie intensywności uprawy sprzyjało lepszemu uwilgotnieniu warstwy ornej, przy czym siew bezpośredni w większym stopniu korzystnie wpływał na uwilgotnienie warstwy przypowierzchniowej (tab. 4). Różne sposoby uprawy roli nie miały większego znaczenia dla polowego zużycia wody (tab. 5). Jedynie w 2002 roku na uprawie uproszczonej wystąpiło większe polowe zużycie wody. Mając na względzie fakt, że plony z tego obiektu były mniej sze w porównaniu z plonami z pozostałych o- biektów można przypuszczać, że efekt ten spowodowało słabsze zwarcie łanu na wiosnę, która w 2002 roku była wyjąt­ kowo ciepła.

TABELA 4. Uwilgotnienie gleby w warstwie ornej w czasie pomiarów gęstości i zwięzłości w zależności od sposobu uprawy roli

TABLE 4. Soil moisture in arable layer on the time o f measuring o f bulk density and soil compaction as depending on the mode o f tillage

x - objaśnienie w tabeli 2 - explanation in Table 2 TABELA 5. Polowe zużycie wody [mm] z warstwy gleby 0 -6 0 cm przez pszenicę ozimą od kwietnia do lipca w zależności od sposobu uprawy roli TABLE 5. Field water consumption [mm] from soil layer 0 - 6 0 cm o f winter wheat from April to July dependent on the mode o f tillage Lata

Years

Uprawy - Tillage NIR

LSD Ax Bx Cx 1999 289,3 293,0 291,9 1,9 2000 128,4 128,4 123,5 2,8 2001 198,4 199,6 198,4 2,2 2002 203,6 225,1 208,1 3,6

* - objaśnienie w tabeli 2 - explanation in Table 2 Lata i uprawy Year and tillage Głębokości - Depths [cm] NIR LSD 0-5 10-15 20-25 1999 Ax 18,9 18,1 15,8 Bx 24,0 20,8 20,9 1,8 Cx 21,2 20,0 19,8 2000 A 18,4 12,6 9,3 В 20,2 15,1 12,5 1,0 С 21,4 18,1 12,2 2001 A 17,7 17,7 14,1 В 20,5 17,7 13,3 1,2 С 22,1 19,9 16,1 2002 A 10,3 7,8 7,8 В 7,5 6,6 6,6 0,9 С 10,4 7,0 7,2

Rasmussen [1999] zauważa, że w badaniach europejskich jednym z ważniejszych problemów jest uwilgotnienie wierzchniej warstwy gleby, szczególnie w uprawie pod zboża jare. W swoich badaniach autor ten stwierdza, że uprawy bezorkowe prowadzą do zmniejszenia ewapotranspiracji i wzrostu nagromadzenia wody glebowej pod warstwą 0-10 cm. Arshad i in. [1999] stwierdzili wzrost infiltracji na uprawach bezorkowych w stosunku do uprawy konwencjonalnej nawet o 60% i uważają, że efekt ten osiąga się już po dwóch latach ograniczania uprawy. Większe uwilgotnienie w warstwie na głębo­

kości siewu nasion w siewie bezpośrednim Rathore [1998] wiąże z przesłanianiem powierzchni przez pozostającą na niej słomę. Arvidson i in. [2000] stwierdzali efekt zwiększonego uwilgotnienia pod nasionami na głębokości 1,5 cm także w przypadku spłyconej uprawy z użyciem kultywatora lub brony talerzowej. Lepszy efekt uwilgotnienia w profilu glebowym w latach posusznych na skutek stosowania siewu uproszczonego można tłumaczyć także wyższą zdolnością do magazynowania wody w tych warunkach zauważoną przez Schill ingéra [2001].

WNIOSKI

1. Gęstość objętościowa gleby w niewielkim stopniu ulegała zmianom w zależności od sposobu uprawy roli. W warstwie przypowierzchniowej 0-5 cm w wariancie z sie­ wem bezpośrednim stwierdzano spadek gęstości objętościowej w stosunku do ana­ logicznych wartości w glebie na obiektach z orką i uprawą uproszczoną.

2. Zwięzłość gleby w większym stopniu związana była z jej uwilgotnieniem niż z gęsto­ ścią objętościową. Uproszczenia w uprawie roli i siew bezpośredni powodowały wzrost zwięzłości na głębokości do 30 cm.

3. Uproszczenia w uprawie roli w małym stopniu wpływały na zmianę uwilgotnienia gleby i polowe zużycie wody.

LITERATURA

A LA K U K K U L. 1998: Properties o f compacted fme-textured soils as affccted by crop rotation and reduced tillage. Soil Till. Res. 47: 8 3 -8 9 .

A R SH A D M .A., FRANZ LUEBBERS A.J., AZOOZ R.H., 1999: Components o f surface soil structure under conventional and no-tillagc in northwestern Canada. S oil Till. Res. 53: 4 1 -4 7 .

AR V ID SSO N J., RYDBERG T., FEIZA V. 2000: Early sow ing - a system for rcduced seedbed preparation in Sveden. Soil Till. Res. 53: 145-155.

D UER I., FOTYM A M. 1995: Kodeks dobrej praktyki rolniczej. Biul. In f IU N G 2: 3 -9 .

DZIEN1A S. 1995: Siew bezpośredni technologią alternatywną. Mat. Konf. Siew bezpośredni w teorii i praktyce. Szczecin - Barzkowice 12 czerwca Wyd. A R Szczecin: 9 -2 1 .

ETANA A., H Ä K A N SSO N Ï., ZAG AL E., BUC A SS S. 1999: Effects o f tillage depth on organic carbon content and physical properties in five Svedish soil. So/7 Till. Res. 52: 129-139. H Ä K A N SSO N L, LIPIEC J. 2000: A review o f the usefulness o f relative bulk density values in

studies o f soil structure and compaction. Soil Till. Res. 53: 7 1 -8 5 .

KO RDAS L. 2002: N ow e technologie w uprawie roli. Mat. Konf. Uproszczenia w uprawie roli i roślin jako forma zwiększania efektywności produkcji rolniczej. Wyd. AR Wrocław: 16-25.

K UŚ J. 1998: Dobra praktyka rolnicza w gospodarce płodozm ianowej i uprawie roli. Mat. Konf. Dobre praktyki w produkcji rolniczej. Puławy 3 -4 czerwca. Wyd. IU NG Puławy К (15/ 1): 279-301

MALICKI L., PODSTAW KA- CHMIELEW SKA E. 1998: Zmiany fitocenozy i niektórych w łaści­ w ości gleby zachodzące podczas odłogow ania oraz będące efektem zagospodarowania w ie­ loletniego odłogu. B ibliotheca Frag. Agron. 5: 9 7 -1 1 5 .

M U NK H O LN N L.J., S C H 0N IN N G P., R ASM U SSEN K.J., TANDERUP K. 2003: Spatial and temporal effect o f direct drilling on soil structure in th seedling environment. S oil Till. Res. 71: 163-173.

R A SM U SSEN K.J. 1999: Impact o f ploughless soil tillage on yield and soil quality: A. Scandina­ vian review. S oil Till. Res. 53: 3 -1 4 .

RATHORE AL, PAL AR., SA HN K.K. 1998: Tillage and mulching effects on water use, root growth and yield o f rainfed mustard and chick pea grown öfter low land rice. J. Sei. F ood

A gricult. 78,2: 149-161.

SCHIILLINGER W.F. 2001 : M inimum and delayed conservation tillage for wheat - fallow farming

S oil Sei. Soc. Am. J. 65: 1203-1209.

SKŁODOW SKI P. 1994: W pływ użytkowania gleb na akumulację i jakość zw iązków próchnicz- nych. Rocz. Glebozn. 45, 3/4: 7 7 -8 4 .

STOCKFISCH N ., FORSTRENTER T., EHLERS W. 1999: Ploughing effects on soil organic mat­ ter after twenty years o f conservation tillage in Lower Saxony, Germany. S oil Till. Res. 52: 91-101

STRĄ C ZY ŃSK A S., ROLA H. 1998: W pływ różnych sposobów zagospodarowania odłogu na fizyko-chem iczne w łaściw ości gleby. B ibliotheca Frag. Agron. 5: 181-189.

SZA FR AN EK A ., SKŁODOW SKI P. 1998: Ocena gleb rdzawych pod kątem m ożliw ości wpro­ wadzenia rolnictwa zrównoważonego. Zesz. Post. Nauk Roi. 460: 9 9 -1 1 3 .

TEBRÜG GE F., DÜR ING R. A. 1999: Reducing tillage intensity - a review o f results from a long- -term study in Germany. Soil Till. Res. 53: 15-28.

Praca wpłynęła do redakcji we wrześniu 2003 r.

D r inż. B o ry s H ryń czu k

Z a k ła d Technik U p ra w y R o li i N a w o żen ia 5 5 -2 3 0 J e lc z - L a sk o w ice, ul. Ł ą k o w a 2 e m ail: za k ljl@ m ik ro ze t. w ro c .p l