Możliwość wyznaczania wilgotności trwałego więdnięcia roślin na podstawie maksymalnej higroskopijności i zawartości części spławialnych w glebach mineralnych

R O C Z N IK I G LE B O ZN A W C ZE T. X X V II, N r 4, W A R S Z A W A 1976 S T A N I S Ł A W T R Z E C K I M O Ż LIW O Ś Ć W Y Z N A C Z A N IA W IL G O T N O Ś C I T R W A Ł E G O W IĘ D N IĘ C IA R O Ś L IN N A P O D S T A W IE M A K S Y M A L N E J H IG R O S K O P IJN O Ś C I I Z A W A R T O Ś C I CZĘŚCI S P Ł A W IA L N Y C H W G LE B A C H M IN E R A L N Y C H

Instytut Produkcji Roślinnej A kadem ii Rolniczej w W arsza w ie

Ścisłe badanie na temat zależności między maksymalną higroskopijnoś- cią gleb (M H ) a wilgotnością trwałego więdnięcia roślin (W T W R ) należą zarówno w literaturze krajowej, jak i zagranicznej do rzadkości [1]. Często natomiast w wTielu podręcznikach i opracowaniach metodycznych poda­ wane są współczynniki wyznaczone stosunkowo dawno, przez które na­ leżałoby przemnożyć MH, aby uzyskać przybliżoną wartość W T W R [2, 3, 4, 5].

Najszersze granice dla wspomnianego współczynnika, bo od 1 do 3, podaje R o d e [2] za Procjerow em i Karasjewem . W większości jednak publikacji jest on zawężony do wartości od 1,3 do 2, z tym że średnio dla przeliczeń przyjm uje się nawet wartość 1,6 do 1,7 [4, 5].

Sprawa wyznaczenia ściślejszej zależności między wilgotnością trw a­ łego więdnięcia a maksymalną higroskopijnością W TW R/M H = a jest, jak się wydaje, dość istotna. Pozwalałoby bowiem przy stosunkowo prostej i ścisłej metodyce oznaczania M H [3] w yliczyć wilgotność trwałego w ięd ­ nięcia roślin, której znajomość w produkcji roślinnej jest nader pożądana. Trzeba podkreślić, że wyznaczanie W T W R jest bardzo kłopotliwe (sianie roślin testowych bądź posiadanie stosunkowo złożonej aparatury).

Poniżej przytaczamy próbę względnie ścisłego wyznaczania wspomnia­ nego współczynnika a.

B A D A N I A W Ł A S N E

Do badań wzięto 168 prób glebowych z warstw ornych i 192 z warstw podornych. W celu uniknięcia przewagi jednych grup mechanicznych nad drugimi każdą z grup reprezentowała jednakowa liczba prób, mianowicie 12.

Z-с stawienie grup mechanic znycb. огаз i l o ś c i prćb glebowych na jak ich opsrto się przy wyznaczaniu współczynnika "a " - -Дц ■ WTWR S p e c ific a tio n of mschsrdcal groups and. number of s o i l samples c o n stitu tin g a b a sis f o r the "a " c o e ffic ie n t determination /а = - щ р / --- ——

—---Grupy mechaniczne Mechanical groups

O bliczen ia matematyczne wykonano na i l o ś c i próbek d la warstw Mathematical compoutations were conducted on the fo llo w in g number

of samples f o r the la y e rs ornych - arable podornych - subarable ; Piasek luźny

Loose sand

0-5% części spławialnych

0-5% o f clayey p a r tic le s 12 12

Piasek luźny p ylasty

Loose s i lt y 3and 0-5% o f clayey p a r t ic le s , + > *0-5% części spławialnych + > » 25% f r a k c ji pyłowej 25% o f s i lt y frac tio n 12 12 Piasek słabo g lin ia s t y

Weakly lo a iy sand

6-10% części spławialnych

6-10% o f clayey p a r t ic le s 12 12

Piasek słabo g lin ia s t y pylasty

Weakly locmy s i lt y sond 6-10% części spławialnych + ;>. 25% f r a k c ji pyłowej в-lO/'c of clayey p a r t ic le s , + . > 25% of s i lt y frac tio n 12 12 Piasek g lin ia s t y lek ki

Light loany sand 11-15% części spławialnych 11- 15% o f clayey p a r tic le s 12 12

Piasek g lin ia s t y lek k i pylasty Light loamy s i lt y sand

11-15% części spławialnych + _ >25% f r a k c ji pyłowej

11- 15% of clayey p a r t ic le s , + > » 25% of s i lt y fra c tio n 12 12 Piasok g lin ia s t y mocny

Heavy loamy sand

16-20% części spławialnych

16-2C% of clayey p a r t ic le s 12 12

Piasek g lin ia s t y mocny pylasty

Heavy loamy s i lt y sand 16-20% części spławialnych + > *16-20% of clayey p a r t ic le s , + >25% f r a k c ji pyłowej 25% of s i lt y frac tio n 12 12 G lin a lekka

Light loam 21-35% części spławialnych 21-35% o f clayey p a r t ic le s 12 12

G lin a lekka p y la sta

Light s i l t y loam 21-55% części spławialnych + > * -25% f r a k c ji pyłowej 21-35% of clayey p a r t ic le s , + > »25% of s i lt y frac tio n 12 12 G lina średn ia

Medium loam

36-50% części spławialnych

36-5Q7S of clayey p a r tic le s 12 12

G lina średn ia pylasta

Medium s i l t y loam 36-5C$ części spławialnych + > »36-50% o f clayey p a r t ic le s , + > 25% of s i lt y frac tio n25% f r a k c ji pyłowej 12 12 G lina ciężka

Heavy loam 50% części spławialnych 50% of clayey p a r t ic le s - 12

Pył zwykły

Common s i l t 0-35% części spławialnych + > 4 0 % f r a k c j i pyłowej 0-35% of clayey p a r t ic le s , + > “40% o f s i l t y fra c tio n 12 12 Pył i la s t y

Clayey s i l t

36-50% części spławialnych + > 4 0 % f r a k c ji pyłowej

36-50% o f clayey p a r t ic le s , +>»40% o f s i lt y fra c tio n 12 12

Clay 50% części spławialnych 50% of clayey p a r tic le s - 12

Razem prób glebowych - Total s o il samples 168 192

Razem grup mechanicznych - Total mechanical groups 14 16

T r z e c k i

W yznaczanie W T W R na podstawie właściwości gleb 13

Do badań skompletowano próbki glebowe różnych grup mechanicznych (tab. 1). W każdej próbie oznaczano wilgotność trwałego więdnięcia roślin metodą Richardsa (przy 15 at), maksymalną higroskopijność metodą N i- kołajewa oraz skład mechaniczny metodą areometryczną. Uzyskane tą drogą w yniki opracowano matematycznie na maszynie cyfrow ej UM C Gier. Przede wszystkim metodą odchyleń najmniejszych kwadratów zna­ leziono równanie paraboliczne, charakteryzujące zależność m iędzy zawar­ tością części spławialnych ( 0 < 0 ,0 2 mm) z jednej strony a wilgotnością trwałego więdnięcia bądź maksymalną higroskopijnością dla warstwy ornej lub podornej z drugiej strony (rys. 1). Zależności te choć paraboliczne

30 CO

s i

% za w arto ś ć części spławialnych 0 ,0 2 ш т ф) Content o f clayey p articles ( ^ 0 ,0 2 m m <p)

8 0

Rys. 1. Zależność między zawartością części spław ialnych a wilgotnością trw ałego w iędnięcia roślin W T W R bądź m aksym alną higroskopijnością M H w w arstw ach

ornych i podornych różnych gleb u p raw n y ch (m ineralnych)

1 — w arstw a orna W T W R , 2 — w arstw a orna MH, 3 — w arstw a podorna W T W R , 4 — warstwa

podorna MH

Relationship betw een the content of clayey particles and the moisture of perm anent w ilting of plants W T W R or the m axim al higroscopicity M H in arable and subarable

layers of d ifferent cultivated m ineral soils

1 — arable la y er W T W R , 2 — arable la y er M H, 3 — subarable la y er W T W R , 4 — subarable la y er MH

zbliżają się do prostej świadczącej o tym, że wraz ze wzrostem części spławialnych w glebie ( 0 < 0 ,0 2 mm) zwiększa się prawie wprost pro­ porcjonalnie wilgotność trwałego więdnięcia (W T W R ) oraz maksymalna higroskopijność (MH).

Na podkreślenie zasługuje również inna prawidłowość: przebieg para­ boli na wykresie dla rozpatrywanych zależności wykazuje pewne podo­ bieństwo dla warstw ornej i podornej, z tym że krzywa dla warstwy ornej leży w obu przypadkach nieco powyżej krzyw ej dla warstwy pod­ ornej. To zjawisko może być wyjaśnione tylko większą zawartością sub­ stancji organicznej w warstwie ornej niż podornej, która przy tym samym składzie mechanicznym gleby zwiększa nieco zarówno wartość wilgotności trwałego więdnięcia roślin, jak i maksymalną higroskopijność gleby.

Uzyskane dane eksperymentalne posłużyły również jako materiał w yjściow y do względnie poprawnego wyznaczenia następnej zależności,

a mianowicie stosunku a m iędzy wilgotnością trwałego więdnięcia roślin W T W R a maksymalną higroskopijnością M H występującą w równaniu

W T W R ^ a • M H

Dysponując bowiem uzyskanymi wynikami, a w szczególności m ate­ matycznie wyznaczonymi funkcjami parabolicznymi typu

f (x) = ax2 + h x + c

można było wyznaczyć matematycznie współczynnik a = W T W R / M H dla określonej gleby pod względem składu mechanicznego. Dla dowolnej bo­ wiem zawartości części spławialnych w glebie wynosił on

W T W R ax2 + bx + c

M H a x ' 2b'x' + с

Należy dodać, że tego rodzaju metoda wyliczania jest dość skompliko­ wana i dlatego mało przydatna do praktycznego w ykorzystyw ania (z w y ­ jątkiem możliwości opracowania tabelarycznego).

Zrobiono więc jeszcze dalsze przeliczenie, mianowicie na tejże samej maszynie cyfrow ej spróbowano dla stosunku PTW R/M H = a, wyrażonego funkcjami parabolicznymi, dobrać metodą najmniejszych kwadratów na­ stępną funkcję paraboliczną zgodnie z formułą:

, . ax2 + Ъх-тс „ „ , „ , „

= , ,—, = a x - - o X ~rc = a a X -г о X + с

Próba w pełni powiodła się; znaleziono wartość takiej paraboli (rys. 2). W yznaczony współczynnik a ma różną wartość dla warstw ornych i pod- ornych, zależnie od zawartości części spławialnych. Dla warstwy ornej

t *

% zawartość cząstek spławialnych 0,02 mm ф)

Content o f clayey particles (*0,02 m m ф)

80

Rys. 2. W yliczona fu nkcja dla w spółczynnika a (a = -W T W R

M H dla w a rstw ornych i podornych gleb o różnej zawartości frakcji części spławialnych

1 — dla w arstw ornych, 2 — dla w arstw podornych / W T W R \

Com puted fraction of the a coefficient = — — - — | for arab le and su barable layers of soils w ith different content of the fraction of clayey particles

W yznaczanie W T W R na podstawie właściwości gleb 15

wierzchołek paraboli jest w dole, a dla podornej w górze. Wartości a w warstwach ornych są dość wysokie dla gleb bardzo lekkich i stosun­ kowo ciężkich 2,5), a dość niskie dla średnich (2,20— 2,08). Natomiast wartości a dla warstw podornych różnią się nieznacznie i na ogół maleją od gleb lekkich do bardzo ciężkich (2,13 do 1,89).

Na zakończenie warto dodać, że uzyskana drogą przeliczeń matema­ tycznych wartość współczynnika a dla warstw ornych i podornych róż­ nych gleb jest bardzo zbliżona do w yliczonej ze stosunku W T W R /МН przy określonej zawartości części spławialnych (0 < O ,O 2 mm) w glebie. Na potwierdzenie przytoczono zestawienie obu tych wartości uzyskanych

T a b e l a 2

Zestawienie porównawcze WTWR

wyznaczonego dwoma różnymi sposobami współczynnika "a " /a = цц / d la warstw ornych gleb mineralnych

Comparative sp e c ific a tio n

o f the " a ” c o e ffic ie n t /a = / determined by two d iffe r e n t

ton.

methods f o r arable la y e r o f mineral s o i ls

Procentowa zawartość części spławialnych /ćL 0,02 mm 0/ Percentual content o f clayey p a r t ic le s AC. 0.02 mm in dia/ Współczynnik ' "a " c o e ffic ie n t 'a" wyznaczony determined by Odchylenia Deviations sposobem w yliczenia ze stosunku WTWR UH computation from the r a t io o f WTWR MH odczytany bezpośrednio z wykre su 2 d ire c t reading from the graph 2 8 2,78 2,45 -0,33 10 2,51 2,38 -0,13 12 2,35 2 ,3 2 -0,03 14 2,24 2,26 +0,02 16 2,17 2,22 +0,05 18 2,13 2,18 +0,05 20 2,10 2,14 +0,04 22 2,08 2,12 +0,04 24 2,08 2,10 +0,02 26 2,08 2,09 +0,01 28 2,09 2,08 -0,01 30 2,10 2,08 -0,02 32 2,12 2,10 -0,02 34 2,14 2,11 -0 ,0 3 36 2,17 2,14 -0,03 38 2,20 2,17 -0,03 40 2,23 2,21 -0,02 42 2,27 2,26 -0,01 44 2,31 2,31 0,00 46 2,36 2,37 +0,01 48 2,41 2,44 +0 ,0 3 30 2,46 2,51 +0,05

T a b e l a 3 Z eit £ v.'ierio porównawcze

WTVH wyznaczonego dwoma różnymi sposobami współczynnika "a ” /a = —jjjj- /

d la warstw pcdornych ęleo mi.nerslnych Comparative sp e c ific a tio n

o f the "a " c o e ffic ie n t /a = —jjjg— / detem incd by t~o d iffe r e n t methods f o r suLarablo la y e r o f mineral sell a

Procentowa zwartość części spławialnych 0,02 ma 0/ Fercentual content o f clayey p a r t ic le s / < 0.02 mm in dia/

Współczynnik "a " wyznaczony "a ” c o e ffic ie n t determined by

Odchylenia D eviations sposcbcn w yliczenia ze stosunlru WTV;R Ш computation from the r a t io of V'T,V.4 ”mh odczytany tespoirsdni.o z vjyliresu 3 d ire c t from the graph 3 8 2.01 2 t15 +0,12 10 2,06 2,13 +0,07 15 2,13 2,13 0,00 20 2,15 2,13 -0,02 25 2,14 2,12 -0,02 30 2,15 2,11 -0,02 35 2,11 2,10 -0,01 40 2,09 2,09 0,00 45 2,06 2,07 +0,01 50 2,04 2 ?05 +0,01 55 2,02 2,03 +0,01 60 2,00 2,01 +0,01 65 1,97 1,98 +0,01 70 1,95 1,95 0,00 75 1,95 1,92 -0,01 80 1,91 1,39 -0,02

dwoma różnym i sposobami (tab. 2 i 3). Jak widać, odchylenia są nie­ znaczne. Dlatego w ydaje się. że przedstawione współczynniki a mogą być

przyjęte do praktyki i służyć do wyznaczania wilgotności trwałego w ięd ­ nięcia roślin dla dowolnego utworu glebowego na podstawie zawartości w nim części spławialnych i stosunkowo w prosty sposób oznaczonej maksymalnej higroskopijności.

W N I O S K I

1. Z przeprowadzonych badań wynika, że współczynik a = W T W R / M H dla warstw ornych gleb mineralnych o zawartości części spławialnych ( 0 < 0,02 mm) od 10 do 50% wynosi 2,08— 2,51, a dla podornych o zawar­ tości części spławialnych od 10 do 80% wynosi 1,89— 2,15.

2. W yznaczony przytoczonym sposobem współczynnik a jest na tyle ścisły, że można go stosować w praktyce dla wyliczania stosunkowo blis­ kiej rzeczyw istej wilgotności trwałego więdnięcia roślin.

W yznaczanie W T W R na podstawie w łaściw ości gleb 17

L I T E R A T U R A

[1] K u s i к K.: O kreślenie różnic pow odow anych przy wyznaczaniu m aksym alnej higroskopijności w zależności od m etodyki oznaczeń. Maszynopis, S G G W W a r ­ szawa, s. 21.

[2] R o d e A .: W o d a w glebie. P W R iL , W a rs z a w a 1956, s. 532. [3] R e w u t J. W .: Fizika poczw. Izd. Kołos., L en in grad 1964, s. 318.

[4] Ś w i ę c i c k i C.: P od staw o w e w iadom ości o w odzie glebow ej. W yd . S G G W , W a rs z a w a 1967, s. 108.

[5] T r z e c k i S.: K r ó l H., S z u n i e w i c z J.: M etody oznaczania różnych p ojem ­ ności wodnych i porowatości różnicowej gleb. W yd. P T G , W a rs z a w a 1971, s. 40.

с. Т Ш Е Ц К И В О З М О Ж Н О С Т Ь О П Р Е Д Е Л Е Н И Я В Л А Ж Н О С Т И У С Т О Й Ч И В О Г О З А В Я Д А Н И Я Р А С Т Е Н И Й Н А О С Н О В А Н И И (П О К А З А Н И Й ) М А К С И М А Л Ь Н О Й Г И Г Р О С К О П И Ч Н О С Т И И С О Д Е Р Ж А Н И Я И Л И С Т О Й Ч А С Т И В М И Н Е Р А Л Ь Н Ы Х П О Ч В А Х Институт растениеводства, Сельскохозяйственная академия в Варш аве Р е з ю м е В годах 1971— 72 в Институте растениеводства изучалась зависимость между максимальней гигроскопичностью (М Г ) почв и влажностью устойчивого за - вядания растений (В У З Р ). Исследования были проведены на 360 почвенных образцах репрезенти­ рующ их разные механические группы, в которых оггрделялся механический состав почвы, М Г по методу Н иколаева и В У З Р — по методу Ричардса. Затем путем математической обработки результатов (с применением электронной тех­ ники) были вычислены точные зависимости. По мнению автора, для нуж д сельскохозяйственной практики, можно п оль ­ зоваться полученными коэффициентами при вычислении приближ енны х в ел и ­ чин В У З Р на основании данных М Г и содержания илистой части почвы. S. T R Z E C K I P O S S I B I L I T Y O F D E T E R M I N A T I O N O F T H E M O IS T U R E O F P E R M A N E N T W I L T I N G O F P L A N T S O N T H E B A S IS O F M A X I M A L H I G R O S C O P I C I T Y A N D C O N T E N T O F C L A Y E Y P A R T IC L E S I N M I N E R A L S O IL S

Departm ent of C rop Production, A gric u ltu ra l U niversity of W a rs a w

S u rn m a r y

In 1971— 1972 at the Departm ent of Crop Production, A g ricu ltu ral U niversity of W a rs a w , investigations on close relationship between the m axim al higroscopicity (M H ) of soils and the m oisture of perm anent w ilting of plants (W T W R ) w ere carried out.

The investigations w e re conducted on 360 soil samples representable fo r p a rt­ icular m echanical groups, in which the m echanical composition, M H by the N ik o - la y e v ’s method and W T W R by the R ich ard ’s method have been determined.

Then the results w ere w ork ed out at application of the electronic computation technique as w e ll as close relationships w ere calculated, which have proved that fo r the practical farm in g purposes the coefficients obtained can be applied fo r computation w ith a great approxim ation of W T W R on the basis of M H and clayey particles content.

doc. dr hab. Stanisław T rz ec k i Insty tut P r o d u k c j i Rośl innej A R Warszawa, ul. Rakowiecka 26