LESZEK KORDAS*, KAZIMIERZ KLIMA**
WPŁYW WIELOLETNIEGO STOSOWANIA
UPROSZCZEŃ W UPRAWIE ROLI I SIEWU
BEZPOŚREDNIEGO W UPRAWIE GROCHU SIEWNEGO
N A WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY
THE LONG-TERM EFFECT OF SIMPLIFICATIONS
IN SOIL TILLAGE AND DIRECT SOWING
OF PEA CULTIVATION ON PHYSICAL
CHARACTERISTICS OF SOIL
*Katedra Ogólnej Uprawy Roli i Roślin, Akademia Rolnicza, Wrocław; ** Katedra Ogólnej Uprawy roli i Roślin, Akademia Rolnicza, Kraków
Abstract: In past few years there have been som e important changes in agricultural practices o f cultivated crops, including soil preparation for sow ing. The changes have been stimulated by rapid developm ent in scope o f tools and machines used for tillage, as w ell as econom ics mat ters. The objective o f the research was to determine the influence o f soil tillage sim plification on som e o f the ph ysical properties o f soil. This article presents results o f a field experim ent established in 1993 at Experimental Station o f Agricultural University o f Wroclaw. The results include 3 -year research in physical properties o f soil under pea cultivation in the second cycle o f four-course rotation: sugar beet - spring wheat - pea - winter triticale.
Słow a k lu czo w e: uprawa roli, zw ięzło ść gleby, w ilgotność, zapas wody. K e y w o rd s: tillage, soil compaction, soil moisture, water reserves.
WSTĘP
Rosnące ceny nośników energii i siły roboczej, a przez to wysokie koszty produkcji, sprzyjają zainteresowaniu nauki i rolników uproszczonymi metodami uprawy roli, zwłaszcza siewem bezpośrednim [Radecki, Opic 1995].
Do bardzo istotnych badań dotyczących uproszczeń jest poznanie zmian zacho dzących we właściwościach fizycznych gleby. Do podstawowych właściwości należy zaliczyć: zwięzłość gleby, stopień uwilgotnienia oraz zdolność gromadzenia wody. Cechy
te mają zasadniczy wpływ na potencjalne możliwości produkcyjne gleby. Większość publikacji wskazuje, że po zastosowaniu uproszczeń i siewu bezpośredniego obserwuje się nieznaczny wzrost zwięzłości, co niewątpliwie ogranicza możliwości rozwoju korzeni i rzutować może na prawidłowy rozwój roślin [Blecharczyk 1999, Dzienia i in. 1993, Dzienia 1988].
Głównym celem badań było określenie, jak zmieniają się podstawowe właściwości fizyczne gleby w wyniku modyfikacji tradycyjnej uprawy roli pod groch siewny poprzez przyoranie międzyplonu ścierniskowego lub stosowanie siewu bezpośredniego.
MATERIAŁ I METODY
Ścisłe doświadczenie polowe rozpoczęto jesienią 1993 roku w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Akademii Rolniczej we Wrocławiu w Swojcu. Rozpoczęto je od modyfikacji uprawy roli pod pierwszą roślinę w zmianowaniu (burak cukrowy), a następnie kontynuowano w pozostałych latach zmianowania (tab.l). Doświadczenie było zlokalizowane na madzie właściwej, wytworzonej z piasku gliniastego mocnego, zaliczanej do klasy Via kompleksu żytniego bardzo dobrego, w układzie bloków losowanych w czterech powtórzeniach. Przedstawione wyniki dotyczą grochu siewnego uprawianego w drugiej rotacji (7. rok doświadczenia) w zmianowaniu: burak cukrowy - pszenica jara - groch siewny - pszenżyto ozime. Punktem odniesienia była tradycyjna uprawa roli (obiekt 1). Na pozostałych uprawę zróżnicowano wprowadzając międzyplon ścierniskowy z gorczycy białej (20 kg • ha-1) na przyoranie (obiekt 2) lub rezygnując z uprawy płużnej na rzecz uprawy zerowej wykonanej siewnikiem do siewu bezpośredniego (obiekt 3).
TABELA 1. Schemat doświadczenia pofowego - TABLE 1. Scheme o f field experiment System uprawy
Tillage system
Uprawa pożniwna i przedzimowa Stubble tillage and pre-winter tillage
Uprawa przedsiewna Pre-sowing tillage Sposób siewu Sowing 1 .Tradycyjny Conventional podorywka na glęb. 10-12 cm orka przedzimowa na gl 27-29 cm skimming to 10-12 cm deep ploughing to 27-29 cm brona ciężka na gl 10 c m 2x harrowing 10 cm 2x siew tradycyjny conventional sowing 2 .Tradycyjny + międzyplon ścierniskowy Conventional + stubble crop podorywka па glęb. 10-12 cm siew międzyplonu (gorczyca biała) orka przedzimowa na gl 27-29 cm skimming to 10-12 cm, sowing stubble crop (white mustard), deep ploughing to 27-29 cm
brona ciężka na gl 10 cm 2x harrowing 10 cm 2x siew tradycyjny conventional sowing 3. Uprawa zerowa No-tillage
siew bezpośredni międzyplonu (gorczyca biała)
direct sowing stubble crop (white mustard)
bez uprawy no-tillage
siew bezpośredni direct sowing
Zwięzłość gleby oznaczono w dwóch terminach: po zakończeniu wschodów i w okresie zbioru grochu siewnego. Pomiary przeprowadzono penetrometrem glebowym z auto matycznym zapisem danych w 8 powtórzeniach, co 5 cm do głębokości 30 cm.
Wilgotność objętościową oraz zapas wody w glebie oznaczono również w dwóch wymienionych terminach, tj. po zakończeniu wschodów i w terminie zbioru rośliny. Pomiarów dokonano przy użyciu cylinderków o pojemności 100 cm3 w warstwach 5-10,10-15,20-25 cm w dwóch powtórzeniach na poletku. Wyniki badań opracowano metodą analizy wariancji przy poziomie istotności 0,05.
WYNIKI
Zwięzłość gleby oznaczona po zakończeniu wschodów i po zbiorze we wszystkich analizowanych warstwach była istotnie zróżnicowana zależnie od uprawy roli (rys.l ). Najmniejszą zwięzłość (średnio 0,17 MPa) odnotowano w wierzchniej warstwie gleby na poletkach, na których stosowano uprawę tradycyjną z międzyplonem ścierniskowym (obiekt 2). Gleba z tych poletek charakteryzowała się również najmniejszą zwięzłością w całym badanym profilu. Największe zagęszczenie gleby stwierdzono na poletkach z siewem bezpośrednim w warstwie 25-30 cm (obiekt 3). Również w poziomie orno- próchnicznym zwięzłość na tych poletkach okazała się istotnie wyższa od pozo-stałych i była większa o 33,5% od zwięzłości w uprawie tradycyjnej (obiekt 1) i o 52,6% w uprawie tradycyjnej z międzyplonem ścierniskowym (obiekt 2). Wprowadzenie do uprawy tradycyjnej międzyplonu ścierniskowego spowodowało wyraźne (średnio 11,2%) zmniejszenie tej cechy w badanym profilu omo-próchnicznym.Zwięzłość gleby
■ Tradycyjny-Conventional ■ Tradycyjny ♦ mlędzyplon □ Uprawa zerowa □ NIR-LSD 0,05 ścierniskowy No- tillage
Conventional + stubble crop
RYSUNEK 1. Wpływ systemu uprawy roli na zwięzłość gleby FIGURE 1. The effect o f cultivation systems on soil compaction
HTradycyjny Conventional ■Tradycyjny + międzyplon ścierniskowy Conventional + stubble crop il Uprawa zerowa No - tillage □ NIR - LSD 0,05
warstwa - layer (cm)
po wschodach
after emergence
po zbiorze
after harvest
RYSUNEK 2. Wpływ systemu uprawy roli na wilgotność gleby FIGURE 2. The effect o f cultivation systems on soil moisture
oznaczona po zbiorze grochu wykazywała znacznie większe wartości oraz zróżni cowanie, zwłaszcza w głębszych warstwach profilu glebowego. Jednak zasadnicze tendencje z okresu po wschodach zostały utrzymane. Stwierdzone różnice były istotne we wszystkich badanych warstwach tylko w przypadku siewu bezpośredniego.
Sposób uprawy roli wyraźnie zróżnicował wilgotność wyrażoną w % objętościowych gleby zwłaszcza w początkowej fazie wzrostu roślin (rys. 2). Gleba nieuprawiana (siew bezpośredni) charakteryzowała się istotnie większą wilgotnością tylko w stosunku do uprawy tradycyjnej i była ona w poszczególnych warstwach odpowiednio o 7,6, 6,5 oraz 6,1% większa. Zastosowanie w uprawie tradycyjnej międzyplonu ścierniskowego również istotnie zwiększyło wilgotność gleby jednak tylko w warstwach 5-10 i 10-15 cm. Badania przeprowadzone w terminie zbioru nie wykazały istotnego zróżnicowania między badanymi obiektami. Nie mniej najniższą wilgotnością we wszystkich badanych warstwach (średnio 12,3%) charakteryzowała się gleba z poletek z międzyplonem ścierniskowym, natomiast najwyższą (średnio 14,5%) z poletek z siewem bezpośrednim
Zapas wody w glebie oznaczony po zakończeniu wschodów roślin wykazywał istotne zróżnicowanie między obiektami (rys. 3). We wszystkich badanych warstwach gleby, na której uprawiano groch siewny metodą siewu bezpośredniego, występował istotnie większy zapas wody niż w glebie uprawianej tradycyjnie. Największe różnice stwier dzono w warstwie 5-10 cm, a najmniejsze w warstwie 20-25 cm i wynosiły one odpowiednio 60,9 i 35,7%. Średnio dla całej badanej warstwy wzrost ten wynosił 44,8%. Zmodyfikowanie uprawy tradycyjnej przez siew międzyplonu spowodowało
■ Tradycyjny Conventional
■ Tradycyjny + międzyplon ścierniskowy
Conventional + stubble crop □ Uprawa zerowa
No - tillage
□ NIR-LSD 0,05
layer (cm)
RYSUNEK 3. Wpływ systemu uprawy roli na zapas wody w glebie FIGURE 3. The effect o f cultivation systems on water reserves
również istotny wzrost zapasu wody w glebie we wszystkich badanych warstwach. Wzrost ten jednak był niższy niż w przypadku siewu bezpośredniego i wynosił średnio o 24,6% w stosunku do uprawy tradycyjnej. Niewielkie zmiany w zapasie wody w glebie stwierdzono w okresie zbioru grochu siewnego. Występujące zróżnicowanie między poszczególnymi uprawami okazało się nieistotne. Nastąpiło bardzo wyraźne wyrównanie wartości zarówno w poszczególnych warstwach, jak i między obiektami. Nastąpiło także odwrócenie zależności w przypadku uprawy tradycyjnej i uprawy z międzyplonem. Siew bezpośredni w dalszym ciągu zapewniał największy zapas wody w glebie, a najmniejszy uprawa tradycyjna z międzyplonem ścierniskowym.
DYSKUSJA
Przeprowadzone badania stanu fizycznego gleby uprawianej z zastosowaniem różnych systemów uprawy roli dowiodły ich wyraźny wpływ na badane cechy gleby. Zwięzłość gleby na stanowiskach z uprawą zerową w stosunku do stanowisk z uprawą tradycyjną była większa zarówno w okresie wschodów, jak i w terminie zbioru. Podobne obserwacje wykazano w pracach Pabina i in. [2000], Dzieni i in. [1995], Pudełki i in. [1994], Balia i in. [1998] oraz Blecharczyka i in. [1999]. Krężel [1991] wykazał zwiększenie zwięzłości gleby w okresie wegetacji roślin o 87% i o 70% w okresie zbioru. Stosowanie międzyplonu ścierniskowego, a zwłaszcza siewu bezpośredniego w uprawie roli przyczyniło się do zwiększenia wilgotności gleby szczególnie w początkowym okresie rozwoju grochu siewnego. Większa wilgotność gleby wystąpiła również podczas zbioru roślin. Potwierdzają to również badania przeprowadzone przez
Blecharczyka i in. [1999], natomiast Krężel [1991] wykazał niewielki wpływ uprawy na wilgotność gleby. Radomska M. i Radomska A. [1995] podkreślają, że większe wahania tej cechy mogą ujawnić się w latach lub regionach suchych lub o małej liczbie opadów. Wyniki badań przeprowadzanego doświadczenia wykazują większy zapas wody w glebie na poletkach z uprawą zerową i międzyplonem ścierniskowym. Podobne zależności stwierdzili Radecki i Opic [1995], jednak w latach o dużej ilości opadów różnice ulegają zmniejszeniu.
Według Dzieni [1988] trudno jest jednoznacznie stwierdzić duże znaczenie uprawy zerowej dla gospodarki wodnej gleby. Niektóre prace stwierdzają korzystny wpływ siewu bezpośredniego na gromadzenie wody w glebie [Weber i in. 2000, Dzienia i in. 1988]. Natomiast badania Pabina i in. [1998] nie potwierdzają wyników dotyczących wilgotności gleby uzyskanych w niniejszej pracy, a świadczących o lepszej retencyjności gleb uprawianych w systemie siewu bezpośredniego niż uprawie tradycyjnej.
WNIOSKI
W warunkach glebowo-klimatycznych doświadczenia stwierdzono, że:
1. Stosowanie uprawy zerowej pod groch siewny w zmianowaniu istotnie zwiększa zwięzłość gleby w całym okresie wegetacji rośliny.
2. Zastąpienie uprawy tradycyjnej uprawą zerową wpływa, szczególnie w początko wych fazach rozwoju rośliny, na wzrost wilgotności i zapasu wody w glebie, jednak w miarę upływu czasu różnice te ulegają stopniowemu zmniejszeniu.
3. Modyfikowanie uprawy tradycyjnej przez wprowadzenie międzyplonu ściernisko wego z gorczycy białej powoduje, zwłaszcza w okresie wschodów roślin, wzrost wilgotności i retencyjności gleby.
LITERATURA
BALL B.C., TEBRÜGGE F., SARTORI L., GONZALEZ P., GIRALDEZ J.V. 1998: Influence o fn o - -tillage on physical, chemical and biological soil properties. Experience with the applicability o f no-tillage crop production in the West-European countries. Final Report. R eview Papers Sum maries & C onclusions o f the Concerted Action: 7 -2 7 .
B LE C H A R C Z Y K A ., SKRZYPCZAK G., MAŁECKA J. 1999: Reakcja pszenicy ozimej naprzed- plon i siew bezpośredni. Pam. Puław. 118: 9 -1 6 .
DZIENIA S., PISKIER T, W ERESZCZAKA J. 1995: W pływ roślin mulczujących na wybrane w łaściw ości fizyczne gleby po zastosowaniu siew u bezpośredniego bobiku. Mat. Konf. „Siew bezpośredni w teorii i praktyce. Szczecin-Barzkowice: 5 7 -6 1 .
D ZIENIA S., W ERESZCZAKA J. 1993: W pływ system ów uprawy roli na fizyczne w łaćciw ości uprawy roli i plonowanie bobiku. Frag. Agron. 40,4: 163-175.
DZIENIA S., K A R N A Ś E., SOSNOW SKI A. 1988: Porównanie system ów uprawy roli w zm iano waniu zbożow ym . Zesz. Probl. Post. N auk Roi. 356,149: 4 3 -1 5 5 .
KRĘŻEL R. 1991: W pływ siew u bezpośredniego na w łaściw ości gleby i plonow anie roślin. Rocz. N auk Roi., Seria A, 109, 3: 175-187.
PABIN J., R UNO W SK A -H R Y Ń C ZU K B. 1998: W pływ zerowej uprawy roli na w łaściw ości g le by. Rocz. AR Pozn. R o i, 307, 52, 2: 9 5 -1 0 0 .
PABIN J , W ŁODEK S., BISKUPSKI A ., R U N O W SK A-H RY ŃC ZUK B , K A U S A. 2000: Ocena w ła ściw o ści fizyczn ych gleb y i plonow ania roślin przy stosow aniu uproszczeń upraw o w ych. Inżyn. Roi. 6 :2 1 3 - 2 1 9 .
RADECKI A ., OPIC J. 1991 : Metoda siew u bezpośredniego w św ietle literatury krajowej i zagra nicznej. Rocz. N auk Roi. Seria A, 109, 2: 119-139.
R AD O M SK A M., RA D O M SK A A. 1995: Siew bezpośredni a plonow anie roślin w św ietle do św iadczeń w państwach zachodnio-europejskich. Mat. Konf. „Siew bezpośredni w teorii i prak tyce”. Szczecin-Barzkowice: 2 7 -3 3 .
W EBER R., HRY ŃCZU K B., BISKUPSKI A ., W ŁODEK S. 2000: Zm ienność zw ięzłości, gęsto ści i w ilgotności gleby w zależności od techniki uprawy roli. Inżyn. Roi. 6 : 3 1 3 -3 2 5 .
Praca wpłynęła do redakcji we wrześniu 2003 r
P r o f d r hab. L e sze k K o r d a s
K a te d r a O g ó ln e j U p ra w y R o li i R oślin A R ul. С. К N o rw id a 25, 5 0 -3 7 5 W rocław e -m a il:k o rd a s@ o zi. ar. w r o c .p l
