ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 1986 z. 356
ZMIANY FIZYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI ZAORANEJ GLEBY-CIĘŻKIEJ POD WPŁYWEM WAŁOWANIA
Maria Radomska, Piotr Gorzelany, Edward Tyc Instytut Technologii Produkcji Rolniczej AR w Krakowie Zamiejscowy Wydział Ekonomiki Produkcji i Obrotu Rolnego w Rzeszowie
Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa w Warszawie
Zakład Oceny Sprzętu Rolniczego w Kętach Wrocławskich
Chociaż wałowanie jest stosowane w praktyce rolniczej od dziesiętków lat, nie- wiele było dotychczas publikacji z badań wpływu wałów na właściwości fizyczne po- szczególnych gleb. Dopiero wskutek wprowadzenia wielkogabarytowego, ciężkiego sprzętu rolniczego do prac polowych wyłonił się problem szkodliwości ugniatania gleby kołami jezdnymi cięgników, przyczep i maszyn, badany między innymi w doś
wiadczeniach z zastosowaniem wałów [2, 6, 7]. Również nowe poględy· na optymalnę
dla poszczególnych gatunków roślin uprawnych gęstość gleby spowodowały podjęcie doświadczeń z wałowaniem w różnych warunkach glebowych [l, 3, 4, 9, 10, 11]. Naj- mniej jednak uwagi poświęcono efektom stosowania wału Campbella.
Celem tej pracy było porównanie wpływu wału wgłębnego Campbella, wału gład
kiego bardzo ciężkiego oraz obydwu tych wałów na ważniejsze właściwości fizyczne gleby ciężkiej.
Warunki i metodyka badań
Przedstawione wyniki pochodzę ze ścisłych doświadczeń polowych założonych w PGR Mirosławice k. Sobótki w woj. wrocławskich. Wybrano obiekty pozwalajęce oce-
nić wpływ wałowania. Doświadczenia prowadzono na czarnej ziemi wrocławskiej [5].
Jej skład granulometryczny, oznaczony metodę areometrycznę, Cassagrande'a w mody- fikacji Prószyńskiego, i zawartości węgla organicznego - metodę Westerhoffa poda- no w tabeli 1. Z tabeli tej wynika, że w poziomie orna-próchnicznym jest to gli- na ciężka pylasta, zaliczana do gleb trudnych do uprawy [5].
106 M. RADOMSKA, P.P. GORZELANY
T a b e 1 a 1
Skład granulometryczny gleby i zawartość węgla organicznego Warstwa
cm 0-10 11-20 21-30
Lp.
1 2 3 4 5 6
Ogółem
>1,0 mm 3 2 1
Głębokość
orki w cm 25 25 15 15 15 15
Narzędzia
Pług zawieszany dwukorpusowy
Wał Campbella
Wał gładki ciężki
Brona zębata zawie- szana*
(%) Części ziemiste
<1,0 mm 1,0-0,1 mm 0,1-0,02 mm
97 12,4 35,0
98 12,4 36,1
99 12,0 35,3
Porównywane obiekty uprawowe Rodzaj użytego wału
bez wału wał Campbella bez wału wał Campbella
wał gładki ciężki
wał Campbella i gładki ciężki
(%)
<:0,002 mm 52,6 51,5 52,7
Dane techniczne narzędzi uprawowych
Szerokość Głębokość Średnica
robocza działania wałów
w m w m w m
0,6 0,28
1,7 0,62
1,6 1,00
3,0 0,05
C organiczny
T a
mg/100 g 1720 1580 1320 b e 1 a
Skrót nazwy 25 cm 25 cm WCb 15 cm 15 cm WCb 15 cm WGC 15 cm WCb+WGC
2
T a b e 1 a 3
Masa w kg
220 425 4750 140
*Na obiektach nie wałowanych.
.Warstwa w cm 0-5 6-10 11-15 16-20 .21-25 0-25
Wilgotność gleby(% masy) podczas uprawy
Marzec Sierpień
1.974 r. 1974 r.
15,0 16,8
16,3 17 ,8
18,1 19,1
19,1 19,5
19,8 20,4
17 ,6 18,7
T a b e 1 a 4
Październik
1975 r. 18,3 19,1 19,8 20,5 21,0 19,7
ZMIANY FIZYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI GLEBY POD WPŁYWEM WAŁOWANIA 107 Porównywane zabiegi uprawowe (tab. 2) wykonywano na poletkach o powierzchni 60 m2 w 4 powtórzeniach. Posługiwano się standardowym sprzętem rolniczym, którego
charakterystykę zawiera·tabela 3. Zróżnicowaną uprawę wykonano przed siewem ko- lejno: jęczmienia jarego, rzepaku ozimego i pszenicy ozimej, a więc w warunkach
różnej wilgotności gleoy, co obrazuje tabela 4.
Badania fizycznych właściwości gleby powtarzano co miesiąc od siewu do zbioru
roślin z pominięciem zimy. Gęstość oznaczano metodą wagową, pojemność wodną kapi-
larną wyrażoną w procentach objętościowych - według Kopetzky'ego, i aktualną wil-
gotność (w procentach masy) - metodą suszarkowo-wagową. Analizy te przeprowadzono w warstwach 5-centymetrowych do głębokości 25 cm w 4 powtórzeniach, a zbitość (w. N/cm2
) - sondą uderzeniową w 10 powtórzeniach z obiektu. Masę właściwą gleby okre-
ślono jednorazowo metodą piknometryczną w tych samych warstwach w 5 powtórzeniach na całym polu. Porowatość ogólną i niekapilarną(% objętościowy) obliczono na pod- stawie masy objętościowej i właściwej oraz pojemności kapilarnej - z poprzednio wymienionych oznaczeń. Poza tym mierzono co 4 tygodnie poziom
przyrządem skonstruowanym przez Tyca [12]. Ocenie statystycznej
powierzchni roli poddano wyniki
oznaczeń gęstości gleby, uznając ją za główny wskaźnik efektu wałowania.
Omówienie wyników
Spośród oznaczeń wykonanych parokrotnie podczas wegetacji roślin wybrano wy- niki z terminów siewu i zbioru jako podstawową informację o stopniu i trwałości zróżnicowania badanych cech gleby.
Lp.
1 2 3 4 5 6
orka cm 25 25 15 15 15 15
Tabela 5
Gęstość gleby g/cm3; średnie z warstw 0-15 i 16-25 cm w terminach siewu i zbioru jęczmienia jarego
Obiekt Siew Zbiór
dnia 27.03 dnią 14.08
rodzaj
wału 0-15 cm 15-25 cm 0-15 cm 15-25 cm
1,28 1,41 1,42 1,51
Campbella 1,33 1,42 1,40 1,50
1,29 1,44 1,39 1,51
Campbella 1,34 1,45 1,39 1,52
gładki 1,45 1,50 1,47 1,51
obydwa 1,49 1,52 1,50 1,53
średnie 1,36 1,46 1,43 1,51
NIR (0,05) 0,08 0,10 0,07 r.n.
108 .M. RADOMSKA, P.P. GORZELANY
Z danych tabeli 5 obrazującej gęstość gleby w terminie siewu i zbioru pierw- szej z uprawianych roślin, jaką był jęczmień jary, wynika, że wałowanie wywiera-
ło na płytszą warstwę znacznie większy wpływ niż na warstwę głębszą. Zwyżki wywo- łane użyciem wału Campbella wynosiły w warstwie 0-15 cm średnio 0,05 g/cm3, miesz- cząc się w granicach błędu, a w głębszej zaledwie 0,01 g/cm3. Blisko dwukrotnie
większe różnice spowodowane zastosowaniem wału gładkiego ciężkiego samego i razem z wałem Campbella były w warstwie 0-15 cm udowodnione w terminie siewu i zbioru. W głębszej warstwie istotne były tylko wiosną i to wyłącznie po użyciu obu wałów. Toteż w następnych tabelach ograniczono się do wyników z warstwy 0-15 cm.
Zestawienie porównawcze gęstości i zbitości gleby pod jęczmieniem jarym w 1974 r., rzepakiem ozimym w 1974/75 r. i pszenicą ozimą w 1975/76 r. podano w ta- beli 6. Wynika z nieJ, że efekt wałowania zarówno wałem Campbella, jak i gładkim ciężkim oraz oboma wałami wzrastał w kolejnych terminach uprawy. Zbiegło się to ze wzrastającą wilgotnością gleby podczas wykonywania uprawy; wynoszącą odpowied- nio: 16,5%, 17,9% i 19,0% w tej warstwie (tab. 4). Jednocześnie masa objętościowa
nie wałowanej roli układała się na prawie niezmiennym poziomie: 1.26-1.28 g/cm3 po głębszej i 1,26-1,31 g/cm3 po płytszej orce.
Zwyżki gęstości spowodowane przez wał Campbella okazały się w dwu pierwszych terminach statystycznie nie udowodnione, a jedynie po wałowaniu najbardziej wil- gotnej_gleby po głębszej orce przekroczona została wartość błędu. Wał gładki cięż
ki natomiast zwiększał istotnie gęstość gleby aż do terminu zbioru roślin, a wpro- wadzenie dodatkowo wału Campbella zmieniało wyniki średnio o +0,03 g/cm3.
Zbitość gleby wzrastała na wszystkich wałowanych obiektach; jednak po wałowa
niu samym wałem Campbella tylko nieznacznie, a po użyciu wału ciężkiego około
trzykrotnie silniej. Stopień zróżnicowania zbitości potęgował się w bardziej wil- gotnej glebie. Wynikało to nie tylko z większego wzrostu zbitości pod wpływem wa-
łowania, ale też z obniżania zbitości zaoranej roli. Zależność ta zaznaczyła się również w terminach zbioru, gdyż wilgotność gleby wynosiła 15,2%, 16,6% i 17,8% w omawianej warstwie.
Przedstawione w tabeli 7 porowatość ogólna i niekapilarna zmniejszyły się pod
wpływem wałowania w niejednakowym stopniu. Wał Campbella obniżał porowatość nie-
kapilarną o około 6% po głębszej i 4% po płytszej orce,a porowatość ogólną - o 3 i 1%. W terminach zbioru różnice te wynosiły już tylko ułamki procentu.
Użycie zaś ciężkiego wału na obu obiektach spotęgowało zniżki porowatości ogólnej i niekapilarnej, utrzymujące się przez cały okres wegetacji roślin. Przy tym po-
rowatość niekapilarna zmalała do wartości mniejszych niż uznane za wystarczające
dla roślin [ 2 ].
Odmiennie też przebiegały ruchy pionowe powierzchni roli niewałowanej oraz wa-
łowanej wałem Campbella od silnie utłoczonej ciężkim wałem. Po zastosowaniu wału ciężkiego zachodziło w pierwszych miesiącach wypiętrzanie się roli, a dopiero póź-
T a b e 1 a 6 Zróżnicowanie gęstości i zbitości gleby w terminach siewu i zbioru roślin w warstwie 0-15 cm pod wpływem wałowania wałem Campbella (łeb), wałem gładkim ciężkim (WGC) i obana wałami (WCb + WGC) Orka -25 cm Orka -15 cm Różnice między obiektami Termin -WCb
-
WCb WGC WCb+ NIR Lp.2 Lp.4 Lp.5 Lp.6 oznaczeń WGC (0,05) minus minus minus minus Lp.l Lp.2 Lp.3 Lp.4 Lp.5 Lp.6 Lp.l Lp.3 Lp.3 Lp.3 Gęstość gleby w g/cm3 Siew 1974.03.27 1,28 1,33 1,29 1,34 1,45 1,49 0,08 0,05 0,05 0,16 0,20 1974.08.26 1,26 1,35 1,31 1,36 1,49 1,52 0,09 0,09 0,05 0,18 0,21 1975.10.06 1,26 1,38 1,26 1,34 1,51 1,54 0,10 0,12 0,08 0,25 0,28 średnie 1,27 1,35 1,29 1,35 1,48 1,52-
0,08 0,06 0,19 0,23 Zbiór 1974.08.14 1,42 1,40 1,39 1,39 1,47 1,50 0,07 -0,02 0,00 0,08 0,11 1975.07.17 1,36 1,39 1,41 1,40 1,51 1,55 0,08 0,03 -0,01 0,10 0,15 1976.08.13 1,41 1,37 1,36 1,38 1,53 1,56 0,08 -0,04 0,02 0,17 0,18 średnie 1,40 1,39 1,39 1,39 1,50 1,54-
-0,01 0,00 0,11 0,15 Zbitość gleby w N/cm2 Siew 1974.03.27 203 246 170 244 313 348-
43 74 143 178 1974.08.26 210 238 183 258 339 382-
28 75 156 199 1975.10.06 156 228 137 177 371 383-
72 40 234 246 średnie 190 237 163 226 341 371-
47 63 178 208 Zbiór 1974.08.14 297 306 278 278 411 420-
9 o 133 142 1975.07.17 405 409 387 398 522 560-
4 11 135 173 19il6.08.13 277 276 256 277 526 557-
-1 21 270 301 średnie 326 330 307 318 487 512-
4 11 180 205T a b e 1 a 7 Zróżnicowanie porowatości ogólnej i niekapilarnej w terminach siewu i zbioru roślin w warstwie 0-15 cm pod wpływem wałowania wałem Campbella (WCb), wałem gładkim ciężkim (WGC) i oboma wałami (WCb + WGC) Orka 25 cm Orka 15 cm Różnice między obiektami Termin WCb WCb WGC WCb+WGC Lp. 2 Lp. 4 Lp. 5 Lp.6 oznaczeń
- -
minus minus minus minus 1 2 3 4 5 6 Lp. 1 Lp. 3 Lp. 3 Lp. 3 Porowatość ogólna w% objętościowych Siew 1974.03.27 50,0 48,0 44,6 47,6 43,1 41,8 -2,0 3,0 -1,5 -2,8 1974.08.26 50,8 47,3 48,8 46,7 41,8 40,5 -3,5 -2,1 -7,0 -8,3 1975.10.06 50,8 46,1 50,8 47,6 40,9 39,0 -4,7 -3,2 -9,9 -11,8 średnie 50,5 47,3 48,1 47,3 41,9 40,4 -3,2 -0,8 -6,2. -7,7 Zbiór 1974.08.14 44,5 45,3 45,7 45,7 42,4 41,3 0,8 1,0 -3,3 -4,4 1975.07.17 46,9 45,7 44,9 45,3 41,0 39,6 -1,2 0,4 -3,9 -5,3 1976.08.13 44,9 46,5 46,9 46,l 40,1 39,2 1,6 -0,8 -6,8 -7,7 średnie 45,4. 45,8 45,8 45,7 41,2 40,0 0,4 ·-0,1 -4,6 -5,8 Porowatość niekapilarna w% objętościowych Siew 1974.03.27 14,0 10,0 15,7 13,0 8,8 6,9 -0,4 -:-2,7 -6,9 -8,8 1974.08.26 19,9 12,7 17 ,1 13,2 6, 9' 5,5 -7,2 -3,9 -10,2 -11,6 1975.10.06 18,8 12,4 18,0 13,3 6,0 4,2 -6,4 -4,7 -12,0 -13,8 średnie 17,6 11, 7 16,9 13,2 7,2 5,5 -5,9 -3,7 -9,7 -11,4 Zbiór 1974.08.14 11,6 11, 7 13,5 12,8 8,3 6,8 0,01 -0,07 -5,2 -6,7 1975.07.17 15,7 15,8 14,7 13,8 6,6 4,9 0,01 -0,09 -8,1 -9,8 1976.08.13 11,0 11,3 13,9 13,4 5,0 4,5 0,02 -0,05 -8,9 -9,4 średnie 12,8 12,9 14,0 13,3 6,6 5,4 0,01 -0,07 -7,4 -8,6ZMIANY FIZYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI GLEBY POD WPŁYWEM WAŁOWANIA 111
niej osiadanie. W rezultacie różnica poziomów powierzchni roli między terminem siewu a terminem zbioru trzech roślin wyniosła średnio po orce do głębokości
25 cm-18,5 mm, a po orce płytkiej 16,0 mm. Pod wpływem użycia wału Campbella róż
nica ta zmalała po tych orkach do 14,1 mm i 12,7 mm. Po użyciu samego ciężkiego wału - do 7,4 mm, a obu wałów do 3,3 mm. Wyniki te wykazują analogię do zmian gę
stości gleb (tab. 6) w tych samych terminach, wyrażających się średnimi zwyżka
mi: 0,13 g/cm3 po głębszej i 0,10 g/cm3 po płytszej orce, 0,04 g/cm3 po zastosowa- niu wału Campbella i zaledwie 0,02 g/cm3 po wałowaniu wałem ciężkim na obu obiek- tach.
Uzyskane wyniki potwierdzają wyraźną zależność efektu zabiegów uprawowych od aktualnej wilgotności gleby, wykazaną też w innych badaniach [8, 9].
Wnioski
1. W warunkach C4arnej ziemi właściwej ciężkiej zastosowanie wału Campbella tylko nieznacznie zwiększało zagęszczenie zaoranej roli, powodując w warstwie 0- 15 cm wzrost masy objętościowej o 0,05-0,12 g/cm3 i zbitości o 13-74 N/cm2 oraz
zniżkę porowatości niekapilarnej o 4-6%, a ogólnej o 1-3%.
2. Zastosowanie po orkach ciężkiego wału gładkiego zwiększało gęstość gleby o 0,16-0,25 g/cm3, zbitość o 143-234 N/cm2, i obniżało porowatość aeracyjną o 7- 12%; zastosowany dodatkowo wał Campbella (przed wałem gładkim) pogłębiał te róż
nice.
3. Stopień zróżnicowania badanych właściwości pod wpływem wałowania wzrastał
w miarę podwyższania wilgotności gleby.
Literatura
1. Birecki M., Oroese H., Śmierzchalski L.: Probl. zprac. pudy, s .. 121-130, Pra- ha 1968.
2. Dołgov S.I., Kuzniecova I.W., Modina A.S.: Problemy obrabotki poczwy, s. 131- 142, Sofia 1970.
3. Hendrysiak T.: Międzyn. Konf ... Współczesne kierunki w uprawie roli", Puławy.
Rolnictwo 38, 411-425, 1972.
4. Homolka L., Nesvadba R.: Rostl. Vyroba 10, 1013-1026, Praha 1971.
5. Kowaliński S., Huczyński B.: Czarne ziemie wrocławskie, Mater. na Konf. SITR we Wrocławiu - XI 1979, Oddz. Woj. SITR, Wrocław 1979.
6. Kunze A., Kaiser M., Ermich O., Buhtz E., Heinz G.: Problemy obrabotki poczwy, s. 29-35, Sofia 1970.
7. Lindner H.: Albrecht-Thaer-Archiv. 10, 12, 1071-1080, Berlin 1966.
8. Radomska M., Kosiński B.: Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 356.
9. Radomska M., Rogowski A.: Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 356.
10. Stranak A.: Rostl. Vyroba 10, 1005-1020, Praha 1965.
11. Śmierzchalski L.: Międzyn. Konf ... Współczesne kierunki w uprawie roli",Puławy
Rolnictwo 38, 69-80, 1972.
112 M. RADOMSKA, P.P. GORZELANY
12. Tyc E.: Metody badań efektu pracy narzędzi rolniczych pracujęcych w glebie oraz ich oprzyrzędowanie (manuskrypt). Praca magisterska, WSR, Lublin 1967.
M. PaAoMcKa,
n.
ro~eJiaHw, 3. TblnM3MEHEHllil ~H3M1.IECKHX CBO~CTB BCIIAXAHHOM TIDKE~O~ rroąB~
rroi B~HHHHEM YKATb!BAHMH P e 3 10 M e
CpaBHHB8JIK ~H3HąecKKe CBOłłCTBa THTIHąHołł THgeJiołł qepHołł noąBbl BcnaxaHHOłł Ha rny6HHY 25 H 15 CM, HeyK8ThlBaeMołł H YK8T8HHOłł K8TKOM K3Mn6eJIJI8 (BK6) H ynJIOTHeHHOłł TH~eJihlM rJI8AKHM K8TKOM (Brc) K o60HMH KaTBaMK (BK6+BrC) nocJie 6onee MeJIKołł acnamKH. lHqxpepeHIU1poBaHH8JI o6pa6oTKa npoBoĄKJiac& nepe~ noceBoM nooąepeAHO: apoBoro aąueHa, 03KMoro panca H 03KMOłł nmeHHnhl, 8 CJieAOB8TeJI&HO npK p83HOłł BJI8~HOC- TR noqabl.
YcT8HOBJieHo, ąTo KaTOK K3Mn6eJIJia TOJI&KO He3HaąaTeJI&HO IlOBbl-
3 2
maJI rycTOTY (0,05-0;12 r/cM ) K TIJIOTXHOCT& ( 13-74 N/cM ), a CHHllaJI HeKaDHJIJIHpHyio H 06JIU'l() nopo3HOCTb noąBbl. rnaAKHłł ~e TR~eJiblłt K8TOK npHBO,D;HJI K ABYXKP8THO BblCmeMy yaeJIK'łeHHIO ryCTOThl H K. CHHllteHKIO nopoa- HOCTH H K ropaa,n;o Bblcmełł IlJIOTHOCTH noqabl. YKa38HHble pa3JIH'łHH y,n;ep:u- B8JIRCb ,n;o y6opKH pacTeHHłł. 06pa60TK8 B YCJIOBKRX Bblcmero yena•HeHHR OO'łBbl DOBblmaJia CTeneH& ,n;aqxpepeH~Ra~HH HCCJie,n;yeMblX CBOłłCTB.
M. Radomska, P. Gorzelany, E. Tyc
CHANGES OF PHYSICAL PROPERTIES OF PLOUGHED HEAVY SOIL UNDER THE EFFECT OF ROLLING
S u m m a r y
Physical properties of typical heavy black earth ploughed to the depth of 25 and 15 cm non~rolled and rolled with the Campbell's roller (WCb) and pressed with heavy plain roller (WGC) and with both rollers after the shallow ploughing were compared. The different soil tillage was carried out before sowing successively:
summer barley, winter rape and winter wheat, and thus at different soil moisture level.
It has been found that the Campbell's. roller application resulted only in an insignificant increase of the soil density (0.05-0.12 g/cm3) and compactness (13- 74 N/cm2) while reducing the noncapillary and total porosity of soil. On the other hand, the heavy plain roller application resulted in a twice higher density of soil and a drop of porosity and much higher compaction of soil. These dif- ferences maintaied till the harvest. The tillage under conditions of higher soil moisture level led to an increase of the differentiation of the properties under study.
