JAN PALUSZEK
P O R Ó W N A N IE AG REG AC JI I W O D O O D P O R N O Ś C I
A G R EG A TÓ W W G L E B A C H PŁ O W Y C H ,
C Z A R N Y C H ZIEM IACH I M A D A C H R Z E C Z N Y C H
COMPARISON OF AGGREGATION A N D AGGREGATE
WATER STABILITY IN LUVISOLS, PHAEOZEMS
A N D FLUVISOLS
Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska Akademia Rolnicza w Lublinie
Abstract: Studied Luvisols and Fluvisols had more favourable aggregate size distribution in Ap
horizons than the Phaeozems. The most favourable aggregation characterized silty soils, which had significantly greater content o f air-dry aggregates o f dimensions 1 - 1 0 mm than the soils with
texture o f loamy sands, loams and clay. The content o f water-stable aggregates o f dimensions 0.25-10 mm, especially 1-10 mm, in Ap horizon o f Phaeozems and Fluvisols was significantly greater than that o f Luvisols. Simultaneously the content o f water-stable aggregates o f dim en sions 0.25-10 mm and MWD o f water-stable aggregates in soils o f texture o f loams, clay and loamy sands was greater than in silty soils.
Słowa kluczowe: gleby płowe, czarne ziemie, m ady rzeczne, poziom y upraw no-próchniczne,
skład agregatow y, w odoodporność agregatów.
K ey w ords: Luvisols, Phaeozem s, Fluvisols, cultivated horizons, aggregate size distribution,
aggregate w ater stability.
WSTĘP
Powstawanie i stabilizacja struktury agregatowej gleby jest rezultatem współdziałania wielu czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych. Fizycznymi czynnikami tworzenia agregatów są cykliczne procesy nawilżania i wysychania oraz zamarzania i rozmarzania, wspomagane przez działanie korzeni roślin, mikroorganizmów oraz mezofauny glebowej, głównie dżdżownic [Lehrsch 1998, Amézketa 1999]. Nieorganicznymi środkami stabilizującymi agregaty są minerały ilaste, wielowartościowe kationy Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, tlenki i wodorotlenki żelaza i glinu oraz węglany wapnia i magnezu. Do organicznych związków utrwalających agregaty należą polisacharydy, strzępki grzybni i odporne aromatyczne substancje humusowe [Oades, Waters 1991, De Boodt 1995, Kay 1998].
Najbardziej korzystną strukturę dla właściwości gleby i wzrostu roślin zapewnia obecność trwałych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm, a zwłaszcza 1-5 mm [Walczak, Witkowska
1976, Braunack, Dexter 1989, Amézketa 1999].
Do gleb charakteryzujących się trwałą strukturą agregatową zaliczane są rędziny, czarne ziemie, czamoziemy i mady rzeczne, natomiast mniej trwałą - gleby płowe, zwłaszcza uprawne [Chudecki, Błaszczyk 1980, Domżał, Słowińska-Jurkiewicz 1988, PTG 1989, Rząsa, Owczarzak 1992, Witkowska-Walczak 1999]. Wprawdzie nawożenie organiczne, rośliny motylkowate i trawy wpływają korzystnie na jakość struktury agregatowej gleb użytkowanych rolniczo, to jednak intensywne ugniatanie, rośliny okopowe i zboża, zwłaszcza uprawiane w monokulturze m ogą znacznie ją pogorszyć [Campbell i in. 1988, Grzebisz 1988, Broersma i in. 1997].
Celem pracy była ocena składu agregatow ego i zawartości w odoodpornych agregatów glebowych w poziomach uprawno-próchnicznych trzech typów gleb: płowych, czarnych ziem i mad rzecznych, wytworzonych z różnych skał macierzystych, a znajdujących się pod uprawą zbóż.
MATERIAŁ I METODY
Do badań wybrane zostały następujące profile glebowe z terenu wschodniej Polski [PTG 1989]:
1 gleba płowa typowa wytworzona z lessu, kompleks pszenny dobry, Czesławice -Płaskowyż Nałęczowski;
2 - gleba płowa typowa wytworzona z utworu pyłowego lessopodobnego, niecałkowita na opoce kredowej, kompleks pszenny dobry, Świdnik Mały - Płaskowyż Świdnicki; 3 - gleba płowa typowa wytworzona z gliny zwałowej zlodowacenia
środkowopolskie-go, kompleks pszenny dobry, Sobieszyn - Wysoczyzna Żelechowska;
4 - gleba płowa typowa wytworzona z piasku lodowcowego, kompleks żytni dobry, Sobieszyn - Wysoczyzna Żelechowska;
5 - gleba płowa typowa wytworzona z piasku lodowcowego, niecałkowita, na glinie zwałowej, kompleks żytni bardzo dobry, Gródek - Wysoczyzna Lubartowska; 6 - czarna ziemia zbrunatniała wytworzona z utworu pyłowego lessopodobnego, nie
całkowita na opoce kredowej, kompleks pszenny bardzo dobry, Świdnik Duży - Płaskowyż Świdnicki;
7 - czarna ziemia właściwa wytworzona z gliny zwałowej zlodowacenia środkowopol-skiego, kompleks pszenny dobry, Wólka Zabłocka - Wysoczyzna Lubartowska; 8 - czarna ziemia właściwa wytworzona z piasku rzecznego, kompleks
zbożowo-pa-stewny mocny, Wola Semicka - Wysoczyzna Lubartowska;
9 - czarna ziemia murszasta wytworzona z piasku rzecznego, kompleks zbożowo- pastewny mocny, Wola Semicka - Wysoczyzna Lubartowska;
10 - czarna ziemia glejowa wytworzona z gliny wodnego pochodzenia, kompleks zbo- żowo-pastewny mocny, Serniki - Wysoczyzna Lubartowska;
11 - mada rzeczna właściwa średnia, kompleks pszenny dobry, Łucka - Wysoczyzna Lubartowska;
12 - mada rzeczna właściwa lekka, kompleks żytni dobry, Łucka - Wysoczyzna Lu bartowska;
13 - mada rzeczna brunatna średnia, kompleks pszenny dobry, Gołąb - Dolina Środko wej Wisły;
14 - mada rzeczna właściwa bardzo ciężka, kompleks pszenny dobry, Gołąb - Dolina Środkowej Wisły;
15 - mada rzeczna właściwa ciężka, kompleks pszenny bardzo dobry, Wola Gołębska - Dolina Środkowej Wisły.
Próbki glebowe do badań laboratoryjnych zostały pobrane w drugiej połowie sierpnia 2001 r. po zbiorze zbóż, z głębokości 5-15 cm poziomów Ap gleb.
Analizę składu powietrznie suchych agregatów glebowych wykonano za pom ocą zestawu sit o wymiarach oczek: 10, 7, 5, 3, 1, 0,5 i 0,25 mm, stosując naważkę 500 g w dwóch powtórzeniach. Zawartość wodoodpornych agregatów glebowych oznaczano za pomocą zmodyfikowanego aparatu Bakszejewa, wykonanego w Instytucie Agrofizyki PAN w Lublinie. Naważkę gleby o masie 25 g i proporcjonalnej zawartości poszcze gólnych frakcji agregatów powietrznie suchych przesiewano w zestawie sit: 7, 5, 3, 1, 0,5 i 0,25 mm w sześciu replikacjach. Na podstawie wyników przesiewania obliczono średnie ważone średnice (MWD) agregatów powietrznie suchych i wodoodpornych m etodą Youkera i McGuinessa [Walczak, Witkowska-Walczak 1976].
Zawartość części szkieletowych oznaczono wagowo, po przesianiu na sicie o wymiarach oczek 1 mm. Skład granulometryczny części ziemistych oznaczono metodą areometrycznąBouyoucosa-Cassagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego, oddzielając frakcję 0,1-1 mm na sicie. Grupy granulometryczne określono według PTG [1989]. Zawartość próchnicy oznaczono metodą Tiurina w modyfikacji Simakowa, odczyn potencjometrycznie w 1 mol KC1 • dm-3, a zawartość C a C 0 3 metodą Scheiblera.
Uzyskane wyniki analiz zostały poddane statystycznej analizie wariancji dla ortogonalnej klasyfikacji pojedynczej oraz analizie korelacji prostej.
WYNIKI
Badane gleby wytworzone z różnych skał macierzystych charakteryzowały się zróżnicowanym uziamieniem poziomów uprawno-próchnicznych (tab. 1). Po pięć gleb zaliczono do piasków gliniastych i utworów pyłowych, cztery do glin i jedną do iłu pylastego. Zawartość iłu koloidalnego (<0,002 mm) wahała się w granicach 3-23% . Zawartość С organicznego była zdecydowanie największa w poziomach Ap czarnych ziem, zwłaszcza w czarnej ziemi murszastej (profil 9) - 42,7 g • kg-1, natomiast w glebach płowych nie przekraczała 12 g • kg-1. Odczyn badanych gleb był najczęściej słabo kwaśny lub obojętny.
W składzie agregatowym poziom ów upraw no-próchnicznych badanych gleb dominowały bryły o wymiarach powyżej 10 mm. Mniejszy udział miały powietrznie suche makroagregaty o wymiarach 7-10 mm, 1-3 mm, 0,5-1 mm, 0,25-0,5 mm i 3-5 mm, a najmniejszy agregaty 5-7 mm oraz mikroagregaty poniżej 0,25 mm. Stwierdzono bardzo duże zróżnicowanie pomiędzy poszczególnymi profilami, natomiast różnice w średniej zawartości powietrznie suchych agregatów między badanymi typami gleb były statystycznie nieistotne (tab. 2). Mady rzeczne i gleby płowe charakteryzowały się nieznacznie korzystniejszym składem agregatowym od czarnych ziem oraz m niejszą średnią ważoną średnicą agregatów (MWD) powietrznie suchych.
TABELA 1. Skład granulometryczny i niektóre właściwości poziomów Ap badanych gleb TABLE 1. Soil texture and some properties of Ap horizons of investigated soils
Nr profilu Profile No. % frakcji o średnicy w mm % of fraction of diameter in mm С org. Org. С [g • kg:1] CaCO, [ g - k g 1] pH KC1 > 1 1-0 , 1 о о о 1 0,05-0 , 0,05-0 2 0,0 2 -0,005 0,005 -0 , 0 0 2 <0 , 0 0 2
Gleby płowe - Luvisols
1 0 , 0 0,7 13,3 51 2 0 6 9 9,1 0 , 0 5,1 2 0 , 0 10,9 13,1 38 2 1 7 1 0 8,4 0 , 0 6,4. 3 1,3 42,6 3,4 14 1 0 7 23 1 1 , 6 0 , 0 6,4 4 1 , 6 40,3 8,7 31 13 3 4 7,7 0 , 0 6,3 5 3,4 72,9 3,1 6 5 6 7 9,9 0 , 0 5,1 Średnia 1,3 33,5 8,5 28 14 6 1 0 9,3 0 , 0 5,9 Mean
Czarne ziemie - Phaeozems
6 0 , 0 21,3 10,7 30 19 7 1 2 14,8 0 , 0 6,5 7 2 , 0 31,8 1 2 , 2 25 18 5 8 14,8 0 , 0 6 , 0 8 0,3 58,8 1 0 , 2 15 9 4 3 18,2 0 , 2 6 , 8 9 0 , 1 61,6 12,4 9 9 5 3 42,7 0 , 0 5,1 1 0 0,3 44,0 1 2 , 0 2 1 13 5 5 25,1 0 , 2 7,0 Średnia 0,5 43,7 11,3 2 0 14 5 6 23,1 0 , 1 6,3 Mean
Mady rzeczne - Fluvisols
11 0,4 33,1 15,9 23 11 6 11 14,2 0 , 0 6 , 2 1 2 0 , 0 6 6 , 6 9,4 11 6 2 5 7,9 0 , 0 5,9 13 0 , 0 28,4 15,6 27 1 2 7 1 0 1 2 , 0 0,7 6,7 14 0 , 0 7,1 14,9 23 2 2 1 0 23 16,5 0 , 0 5,7 15 0 , 0 19,7 17,3 27 15 8 13 9,0 0,4 6 , 6 Średnia 0 , 1 31,0 15,0 2 2 13 7 1 2 11,9 0 , 2 6 , 2 Mean
Natomiast istotne statystycznie były różnice w składzie agregatowym pomiędzy poszczególnymi grupami granulometrycznymi gleb. Zawartość brył o wymiarach powyżej 10 mm w glebach o składzie glin i iłu była istotnie większa niż w glebach o składzie piasków i utworów pyłowych (tab. 2). Zawartość makroagregatów o wymiarach 7-10 mm, 5-7 mm, 3-5 mm i 1-3 mm w glebach pyłowych była istotnie większa niż w glebach o składzie piasków, glin i iłu. Najwięcej agregatów o wymiarach 3-5 mm stwierdzono w madzie średniej (profil 13) - 14,8%, a agregatów o wymiarach 1-3 mm w glebie płow ej w ytw orzonej z lessu (profil 1) - 19,8%. G leby piaszczyste charakteryzowały się natomiast istotnie większym udziałem powietrznie suchych elementów strukturalnych o wymiarach 0,5-1 mm, 0,25-0,5 mm i <0,25 mm (które w znacznej części stanowiły ziarna piasku) niż gleby o cięższym składzie granu- lometrycznym.
TABELA 2. Skład powietrznie suchych agregatów w poziomach Ap badanych gleb TABLE 2. Aggregate size distribution in Ap horizon of investigated soils
Nr profilu Profile No.
Powietrznie suche agregaty o wymiarach w mm Air-dry aggregates of diameter in mm [%]
MWD [mm] > 1 0 7-10 5-7 3-5 1-3 0,5-1 0,25-0,5 <0,25 1 0 ,2 5 -1 0 Gleby płowe - Luvisols
1 2 3 4 5 15,5 26,0 6 6 , 1 38,7 9,3 14,6-14,2 6,3 5,2 8,5 9.9 9.7 4.9 4.7 7,5 13,5 13,0 6 , 8 7,6 9,0 19.8 17.9 8,4 10,5 1 2 , 1 11,7 10,5 3,5 5,8 14,2 5,9 5,3 2,7 1 2 , 2 28,9 9,1 3,9 1,3 15,3 10,5 75,4 70.1 32,6 46,0 80.2 5.0 7.1 18,8 9.0 3.1 Średnia-Mean 31,1 9,8 7,3 1 0 , 0 13,7 9,0 1 1 , 0 8 , 0 60,9 8 , 6
Czarne ziemie - Phaeozems
6 7 8 9 1 0 26,8 36,2 30,4 28,0 62,8 2 0 , 6 1 2 , 6 8,9 1 1 , 1 7,3 1 0 , 2 7,2 5,5 6 , 1 4,0 12,9 10,7 8 , 8 9,3 5,6 16,6 11,4 9,7 1 0 , 6 6 , 0 7,7 1 0 , 1 18,3 13,8 6,3 3.7 8,4 1 1 , 6 13,2 4.8 1,5 3,4 6 , 8 7,9 3,2 71.7 60,4 62.8 64,1 34,0 7.8 9.2 7.2 6 . 8 • 17,4 Średnia-Mean 36,8 1 2 , 1 6 , 6 9,5 10,9 1 1 , 2 8,3 4,6 58,6 9,7 Mady rzeczne - Fluvisols
11 1 2 13 14 15 32.4 24.2 21.3 38.5 27.5 1 0 , 8 9,5 1 1 , 6 14,9 14,5 8 , 1 5,3 1 0 , 0 1 0 , 0 9,5 12,5 7,2 14.8 13.9 14,0 15.0 8 , 1 17.8 13.0 14.9 8 , 6 9,5 1 2 , 8 4,9 7,7 9,4 2 1 , 2 7,3 2 , 6 5,9 3.2 15,0 4,4 2 . 2 6 , 0 64.4 60,8 74.3 59.3 66.5 8 , 2 5,6 5,9 10,3 7,4 Średnia-Mean 28,8 12,3 8 , 6 12,5 13,8 8,7 9,3 6 , 2 65,1 7,5 N IR -L S D I n.i. n.i. n.i. n.i. n.i. n.i. n.L n.L n.L ni. Gleby piaszcz, średnia Sandy soils, mean 26,1 8 , 6 5,8 8,4 1 0 , 2 12,3 17,4 1 1 , 1 62,8 6,3 Gleby gliniaste i ilaste, średnia Loamy and clayey soils, mean 47,2 10,4 6 , 8 9,9 1 0 , 8 6,7 5,6 2,7 50,1 1 2 , 8
Gleby pyfo we, średnia Silty soils, mean
23,4 15,1 9,9 13,6 17,4 1 0 , 0 5,6 5,0 71,6 6 , 6
NIR - LSD II 1 2 , 0 3,2 1 , 6 2,3 2 , 6 3,6 5,0 3,0 1 2 , 1 3,3
n.i. - różnice nieistotne - non significant differences; M W D - średnia ważona średnica; N IR - LSD I ( a = 0,0 5 ) - między typami - between soil types;
Na wielkość średniej ważonej średnicy agregatów powietrznie suchych największy w pływ w yw arła zaw artość brył >10 mm, dlatego gleby o składzie glin i iłu charakteryzowały się istotnie większą wartością tego wskaźnika niż gleby piaszczyste i pyłowe (tab. 2).
Analiza statystyczna badanej zbiorowości gleb wykazała dodatnią korelację pomiędzy zawartością frakcji pyłu (0,1-0,02 mm) a zawartością powietrznie suchych agregatów o wymiarach 7-10 mm (r = 0,54), 5-7 mm (r = 0,61), 3-5 mm (r = 0,67) i 1-3 mm (r = 0,74). Zawartość części spławialnych wykazywała słabą dodatnią korelację z zawartością agregatów o wymiarach 7-10 mm (r = 0,56), 5-7 mm (r = 0,63) i 3-5 mm (r = 0,60). Natomiast zawartość iłu koloidalnego oraz węgla organicznego nie wykazywały istotnej korelacji ze składem agregatowym gleb lub korelację ujemną (tab. 3).
Podczas przesiewania w wodzie powietrznie suche agregaty rozpadały się na drobniejsze frakcje makroagregatów oraz na mikroagregaty <0,25 mm. Największy udział stanowiły wodoodporne agregaty o wymiarach 0,25-0,5 mm, 0,5-1 mm i 1-3 mm, a najmniejszy agregaty 5-7 mm i 3-5 mm (tab. 4). Czarne ziemie i mady zawierały istotnie więcej agregatów wodoodpornych o wymiarach 0,25-10 mm, w tym agregatów 7-10 mm, 5-7 mm, 3-5 mm, 1-3 mm i 0,5-1 mm niż gleby płowe. Także średnia ważona średnica agregatów trwałych w czarnych ziemiach i w madach była istotnie większa niż w glebach płowych.
Równocześnie gleby o składzie utworów gliniastych, iłu i piasku zawierały istotnie więcej wodoodpornych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm, w tym 7-10 mm i 5-7 mm niż gleby pyłowe (tab. 4). Natomiast zawartość trwałych agregatów o wymiarach 3-5 cm, 1-3 mm i 0,5-1 mm była w glebach gliniastych i ilastej istotnie większa w porównaniu z glebami o składzie piaszczystym i pyłowym. Największą zawartość wodoodpornych agregatów o
TABELA 3. Współczynniki korelacji (r) pomiędzy zawartością powietrznie suchych agregatów a niektórymi właściwościami gleb (n = 15)
TABLE 3. Correlation coefficients (r) between content of air-dry soil aggregate and some properties of soils (n = 15)
Zmienna Variable
Zawartość cząstek o średnicy w mm Content of fraction of diameter in mm
С org. organic С pH KC1 1-0 , 1 0,1-0 , 0 2 <0 , 0 2 <0 , 0 0 2 Agregaty - Aggregates (mm) > 1 0 0 , 0 1 -0,18 0 , 2 1 0,35 0 , 2 1 0,55* 7-10 -0,64* 0,54* 0,56* 0,27 -0,04 -0,09 5-7 -0,72** 0,61* 0,63* 0,39 -0,28 -0,19 3-5 -0,74** 0,67** 0,60* 0,35 -0,23 -0,09 1-3 -0,71** 0,74** 0,46 0,19 -0,34 -0,17 0,5-1 0,39 -0,15 -0,56* -0,62* 0,23 -0,31 0,25-0,5 0,77** -0,61* -0,74** -0,54* -0,05 -0,54* <0,25 0,46 -0,18 -0,67** -0,60* -0 , 2 0 -0,32 X0,25-10 mm -0,16 0,26 -0 , 0 1 -0,18 -0,17 -0,49
Średnia ważona średnica MWD
-0,05 -0,16 0,29 0,43 0,18 0,50
* - poziom istotności ос = 0,05 - significance level a = 0.05; ** - poziom istotności a = 0 , 0 1 - significance level a = 0 . 0 1
TABELA 4. Zawartość wodoodpornych agregatów w poziomach Ap badanych gleb TABLE 4. Content of water-stable soil aggregates in Ap horizons of investigated soils Nr profilu
Profile No.
Wodoodporne agregaty o wymiarach w mm Water-stable soil aggregates of diameter in mm [%]
MWD [mm] 7-10 5-7 3-5 1-3 0,5-1 0,25-0,5 <0,25 0,25-10 Gleby płowe - Luvisols
1 3,1 1 , 2 2 , 2 6,3 9,5 31,4 46,3 53,7 0,80 2 1 , 0 0,7 2 , 2 6 , 0 6 , 2 27,1 56,8 43,2 0,56 3 16,1 3,1 10,4 18,0 14,3 24,8 13,3 86,7 2,54 4 2 , 2 0 , 8 3,0 7,5 9,8 35,4 41,3 58,7 0,76 5 2,5 2,3 2 , 6 7,2 11,7 43,7 30,0 70,0 0,89 Średnia - Mean 5,0 1 , 6 4,1 9,0 10,3 32,5 37,5 62,5 1 , 1 1
Czarne ziemie - Phaeozems
6 4,7 1 , 0 3,4 10,3 13,5 37,9 29,2 70,8 1,08 7 2 0 , 1 2,9 6,3 11,4 12,9 24,3 2 2 , 1 77,9 2,58 8 16,5 3,1 5,7 11,3 16,4 33,3 13,7 86,3 2,30 9 29,1 3,5 6 , 2 9,5 1 0 , 2 24,0 17,5 82,5 3,31 1 0 13,8 2,3 7,5 14,5 18,1 27,9 15,9 84,1 2,16 Średnia - Mean 16,8 2 , 6 5,8 11,4 14,2 29,5 19,7 80,3 2,29
Mady rzeczne - F luvisols
11 4,8 1,5 3,5 1 0 , 0 13,8 40,0 26,4 73,6 1 , 1 2 1 2 16,6 2,9 4,8 5,3 7,1 31,8 31,5 68,5 2,09 13 7,8 2,9 6,7 13,3 14,9 29,6 24,8 75,2 1,62 14 13,2 2,4 7,7 15,7 1 1 , 0 24,2 25,8 74,2 2,09 15 15,4 2,4 9,4 14,0 7,2 16,9 34,7 65,3 2,27 Średnia - Mean 1 1 , 6 2,4 6,4 11,7 1 0 , 8 28,5 28,6 71,4 1,84 N IR - LSD I 4,3 0 , 8 1 , 6 2,5 1,9 n.L 6 , 2 6 , 2 0,43
Gleby piaszczyste, średnia Sandy soils, mean
13,4 2,5 4,5 8 , 1 1 1 , 0 33,6 26,9 73,1 1,87
Gleby gliniaste i ilaste, średnia
Loamy and clay soils, mean
13,6 2,5 7,1 13,9 14,0 28,2 20,7 79,3 2 , 1 0
Gleby pyłow e, średnia Silty soils, mean
6,4 1,7 4,8 1 0 , 0 10,3 28,6 38,3 61,7 1,27
N I R - L S D II 4,8 0 , 8 1 , 6 2 , 1 2 , 0 4,3 6 , 1 6 , 1 0,48
n.i. - różnice nieistotne - non significant diffcrcncc s; sN IR - LSD I ( a = 0 ,0 5 ) miqdzy typami gleb — betw een soil types; N IR - LSD II ( a = 0 ,0 5 ) miqdzy utworami glebowym i — between granulometric formations
T A B E L A 5. W spółczynniki korelacji (r) pom iędzy zaw artością w od o o d p o rn y ch agregatów a niektórym i w łaściw ościam i gleb (n = 15)
T A B L E 5. Correlation coefficients (r) b etw een content o f w ater-stable soil aggregate and so m e properties o f soils (n = 15)
A gregaty w o d o o d p o rn e W aterstable
Z aw artość cząstek o wymiarach C ontent o f fraction o f diam eter (mm)
С org. O rga nic С
pH KC1
A gregaty powietrznie suche Air-dry soil aggregates (mm) aggregates (mm) 1 -0 ,1 0 ,1 - 0 ,0 2 < 0 ,0 2 < 0 ,0 0 2 > 1 0 0 ,2 5 - 1 0 < 0 ,2 5 7 - 1 0 5 - 7 3 - 5 1 -3 0 ,5 - 1 0 ,2 5 - 0 ,5 Z 0 ,2 5 - 1 0 0 ,3 8 0 ,5 4 * 0 ,0 3 - 0 ,1 6 0 ,2 2 0 ,3 4 0 ,5 0 - 0 ,4 4 -0 ,6 3 * - 0 ,2 8 - 0 ,1 5 -0 ,2 5 - 0 ,2 0 -0 ,6 3 * -0 ,1 9 -0 ,2 6 0 ,2 8 0 ,4 9 - 0 ,1 0 - 0 ,4 0 -0 ,1 9 -0 ,0 7 0 ,0 0 0 ,4 8 0 ,6 3 * -0 ,0 1 -0 ,3 2 0 ,0 7 0 ,6 8 * * 0 ,4 7 0 ,2 4 0 ,2 0 0,31 -0 ,2 3 0 ,5 6 * -0 ,0 3 -0,11 0 ,3 4 0,41 0 ,3 6 -0 ,2 2 0 ,1 5 0 ,3 2 0 , 1 9 . 0 ,6 3 * 0 ,6 9 * * 0 ,4 7 0 ,3 6 0 ,5 0 0 ,3 2 0 ,1 8 --0 ,5 5 * -0 ,5 3 - 0 ,3 6 0 ,3 0 -0 ,4 3 - 0 ,0 9 -0 ,0 7 - 0 ,4 2 - 0 ,6 8 * * - 0 ,4 7 0 ,3 0 -0 ,3 3 Średnia w a żona średnica M W D 0 ,3 5 -0 ,4 6 -0,11 0 ,0 5 0 ,6 4 * 0 ,0 5 0,41 - 0 ,3 9 - 0 ,2 0
• * - po zio m istotn ości ос = 0 ,0 5 - significance level a = 0 ,0 5 ; ** - p o zio m istotn ości a = 0,01 - significance level a = 0,01
wymiarach 3-5 mm i 1-3 mm stwierdzono w glebie płowej wytworzonej z gliny zwałowej (profil 3) - 10,4 i l 8,0%. Istotnie większa zawartość trwałych elementów strukturalnych o średnicy 0,25-0,5 mm w glebach o uziamieniu piasków niż w glebach o uziamieniu glin, pyłów i iłu wynikała ze znacznego udziału ziaren piasku średniego. Gleby o uziamieniu glin, iłu i piasków gliniastych charakteryzowały się również istotnie większą średnią ważoną średnicą agregatów trwałych niż gleby o składzie utworów pyłowych.
Analiza statystyczna wykazała dodatnią korelację między zawartością iłu koloidalnego a zawartością wodoodpornych agregatów o wymiarach 1-3 mm (r = 0,63) (tab. 5). Zawartość С organicznego ściśle dodatnio korelowała z zawartością agregatów wodo odpornych o średnicy 7-10 mm (r = 0,68), a słabo z zawartością agregatów trwałych 0,25-10 mm (r = 0,56) i średnią ważoną średnicą agregatów (r = 0,64). Natomiast współczynniki korelacji między zawartością wodoodpornych agregatów a zawartością powietrznie suchych agregatów były nieistotne statystycznie lub dość przypadkowe.
DYSKUSJA
Przedstawione wyniki badań wykazały, że wpływ typu genetycznego na skład agregatowy poziomów Ap gleb pod uprawą zbóż był mniejszy od wpływu skały macierzystej i uziarnienia. Brak istotnych różnic pomiędzy agregacją czarnych ziem, mad i gleb płowych można wytłumaczyć dużym zróżnicowaniem utworów macierzystych i składu granulometrycznego, a także nakładaniem się wpływu innych, nieanalizowanych czynników, takich jak: przedplony, nawożenie organiczne i mineralne.
Istotnie większy udział niekorzystnych brył o wymiarach >10 mm w glebach o uziam ieniu glin i iłu w porównaniu z pozostałymi glebami jest zrozumiały, ponieważ duża zawartość frakcji <0,002 sprzyja zbrylaniu się gleb uprawnych. Najkorzystniejszym
składem agregatowym w badanej zbiorowości charakteryzowały się gleby o uziamieniu utworów pyłowych, w których zarôwno'zbrylenie, jak i rozpylenie struktury było niezbyt duże. W rezultacie udział agregatów o wymiarach 1-5 mm, najbardziej korzystnych dla wzrostu roślin, był w nich największy.
Domżał i Słowińska-Jurkiewicz [1988] badając gleby rdzawe, brunatne, płowe, czamoziemy i czarne ziemie wytworzone z różnych skał macierzystych stwierdzili, że zawartość agregatów o wymiarach 1-5 mm i 5-10 mm nie była bezpośrednio związana z przynależnością do określonego typu genetycznego, natomiast korelowała dodatnio z zawartością części spławialnych i iłu koloidalnego. Lipiec i Dębicki [1989] analizując strukturę poziomów Ap gleb bielicowych, płowych, brunatnych, czamoziemów, czarnych ziem i rędzin obsianych zbożami wykazali, że stopień agregacji gleb zależał przede wszystkim od ich składu granulometrycznego, niezależnie od typu genetycznego.
W przeciwieństwie do agregatów powietrznie suchych, zawartość wodoodpornych agregatów o wymiarach od 0,25 mm do. 10 mm wykazywała istotne zróżnicowanie w zależności od typu gleb i była istotnie większa w czarnych ziemiach i madach rzecznych niż w glebach płowych. Na podstawie klasyfikacji Le Bissonnais [1996], opartej na wielkości średniej ważonej średnicy agregatów wodoodpornych, agregaty glebowe z czarnych ziem (profile 7-10), mad rzecznych (profile 12, 14 i 15) i gleby płowej wytworzonej z gliny zwałowej (profil 3) oceniono jako bardzo trwałe, natomiast agregaty z pozostałych gleb płowych jako nietrwałe. Z wymienionych gleb najbardziej korzystną wodoodpornością agregatów charakteryzowały się profile 3, 10, 14 i 15.
Według Domżała i Słowińskiej-Jurkiewicz [1988] zawartość agregatów wodo odpornych 1-5 mm i 5-10 mm w czarnych ziemiach i czarnoziemach była większa niż w glebach płowych, brunatnych i rdzawych, a różnice te wynikały z większej zawartości próchnicy. Rząsa i Owczarzak [1992] udowodnili, że odporność agregatów naturalnych i kształtowanych w warunkach laboratoryjnych na dynamiczne działanie wody zależy przede wszystkim od iłu koloidalnego, a niekiedy również od zawartości pyłu i piasku oraz próchnicy. Rędziny oraz niektóre czarne ziemie wykazywały szczególnie trwałą wtórną agregację, natomiast gleby brunatne, płowe, czarnoziemy i mady rzeczne charakteryzowały się mniejszą wodoodpomością agregatów. Natomiast Bouma i in. [1999] w badaniach modelowych zdefiniowali strukturę poziomu Ap mady rzecznej średniej, składającą się z agregatów o średnich wymiarach 5 mm, jako wyjątkową korzystną dla gruntów użytkowanych rolniczo. Według Lipca i Dębickiego [1989] wodoodpomość agregatów o wymiarach >1 mm była istotnie skorelowana z zawartością cząstek spławialnych, Fe20 3 i zawartością próchnicy.
Uzyskana istotnie większa zawartość trwałych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm, zwłaszcza 3-5 cm, 1-3 mm i 0,5-1 mm, w glebach o uziamieniu glin i iłu niż w glebach pyłowych i piaszczystych, świadczy o tworzeniu się bardzo trwałych agregatów w glebach zasobnych zarówno w minerały ilaste, jak i kationy wielowartościowe [De Boodt 1995, Amezketa 1999]. Istotnie większa zawartość stabilnych agregatów, zwłaszcza o wymiarach 7-10 mm i 5-7 mm, w składzie gleb o uziam ieniu piasków gliniastych w porównaniu z glebami pyłowymi wynikała przede wszystkim ze znacznej zawartości materii organicznej, która tworzyła w tych typach gleb trwałe kompleksy próchniczno-ilaste. Wśród organicznych związków stabilizujących glebę wyróżniane są przejściowe, tymczasowe i trwałe środki wiążące. Do przejściowych lepiszczy są
zaliczane m ikrobiologiczne i roślinne polisacharydy, szybko rozkładane przez ńiikroorganizmy glebowe. Tymczasowymi lepiszczami są korzenie roślin, strzępki grzybni i niektóre grzyby [Oades, Waters 1991, De Boodt 1995, Golchin i in. 1995, Kay 1998]. Trwałe wiążące środki składają się z odpornych aromatycznych substancji humusowych, związanych z wielowartościowymi kationami metali wewnątrz agregatów glebowych. Opracowane modele agregacji cząstek wyróżniają wieloetapową* hierar chiczną kolejność tworzenia się agregatów glebowych różnej wielkości, od mikro- agregatów o wymiarach <2 \xm do makroagregatów o wymiarach 0,25-10 mm i brył >10 mm [Oades, Waters 1991, De Boodt 1995, Jastrow, Miller 1998].
WNIOSKI
1. Gleby płowe i mady rzeczne charakteryzowały się nieznacznie korzystniejszym skła dem powietrznie suchych agregatów w poziomach Ap od czarnych ziem.
2. Najbardziej korzystnym składem agregatowym charakteryzowały się gleby o skła dzie granulometrycznym utworów pyłowych, w których stwierdzono istotnie więk szą zawartość powietrznie suchych frakcji agregatów o wymiarach 7-10 mm, 5-7 mm, 3-5 mm i 1-3 mm niż w glebach o uziamieniu piasków, glin i iłu, natomiast m niejszą zawartość brył o wymiarach >10 mm.
3. Zawartość powietrznie suchych agregatów o wymiarach 7-10 mm, 5-7 mm i 3-5 mm była dodatnio skorelowana z zawartością frakcji pyłu (0,1-0,02 mm) oraz czę ści spławialnych (<0,02 mm).
4. W poziomach Ap czarnych ziem i mad rzecznych zawartość agregatów wodoodpor nych o wymiarach 0,25-10 mm i ich średnia ważona średnica były istotnie większe niż w glebach płowych.
5. Niezależnie od typu genetycznego, gleby o uziamieniu glin, iłu i piasków gliniastych charakteryzowały się istotnie większą zawartością wodoodpornych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm i większą średnią ważoną średnicą agregatów trwałych niż gleby o składzie utworów pyłowych.
6. Zawartość agregatów wodoodpornych o wymiarach 1-3 mm dodatnio korelowała z zawartością iłu koloidalnego, natomiast zawartość agregatów o wymiarach 0,25-10 mm i średnia ważona średnica agregatów - dodatnio z zawartością С organicznego.
LITERATURA
AM ÉZKETA E. 1999: Soil aggregate stability: a review. J. Sustain. Agric. 14, 2/3: 83-151. BOUM A J., DROOGERS P., PETERS P. 1999: Defining the „ideal” soil structure in surface soil of
a Typic Fluvaquent in the Netherlands. Soil Sei. Soc. Am. J. 63: 343-348.
BRA UNA CK M.V., DEXTER A.R. 1989: Soil aggregation in the seedbed. II. Effect o f aggregate sizes on plant growth. Soil Till. Res. 14: 281-298.
BROERSM A K., ROBERTSON JA . CHANASYK D.S. 1997: The effects o f diverse cropping systems on aggregation o f a Luvisolic soil in the Peace River region. Can. J. Soil Sei. 77: 323-329.
CAM PBELL C.A., MOULIN A.P., CURTIN D., LAFOND G.P., TOW NLEY-SM ITH L. 1988: Soil aggregation as influenced by cultural practices in Saskatchewan. I. Black Chernozem ic soils. Can. J. Soil Sei. 73: 579-595.
CHUDECKI Z., BŁASZCZYK H. 1980: Strukturotwórcza funkcja próchnicy w pyrzyckich upraw nych czam oziem ach i czarnych ziemiach. Rocz. Glebozn. 31, 3/4: 85-91.
DE BOODT M.F. 1995: Models o f particle aggregation and their usefulness. Intern. Agrophy
sics 9: 11-17.
DOMŻAŁ H., SŁOWIŃSKA-JURKIEWICZ A. 1988: Wpływ składu granulometiycznego i próchni cy na ilość agregatów glebowych i ich odporność na działanie wody. Rocz. Glebozn. 39, 3: 5-19. GOLCHIN A., OADES J.M., SKJEMSTAD J.O., CLARKE R 1994: Soil structure and carbon
cycling. Aust, сI. Soil Res. 32: 1043-1068.
GRZEBISZ W. 1988: Wpływ uprawy roślin w monokulturze na trwałość struktury gleby. Rocz.
N auk R o i A, 107, 3: 53-65.
JASTROW J.D., M ILLER R.M. 1998: Soil aggregate stabilization and carbon sequestration: feed backs through organomineral associations. W: Soil processes and the carbon cycle (red. R. Lai, J.M. Kimble, R.F. Follett, B.A. Stewart), CRC Press Inc., Boca Raton, Florida: 207-223. KAY B.D. 1998: Soil structure and organic carbon: a review. W: Lai R., Kimble J.M., Follett R.F.,
Stewart B.A. (red.): Soil processes and the carbon cycle. CRC Press, Boca Raton: 169-197. LE BISSONNAIS Y. 1996: Aggregate stability and assessment o f soil crustability and erodibility:
I. Theory and methodology. Europ. J. Soil Sei. 47: 425-437.
LEHRSCH G.A. 1998: Freeze-thaw cycles increase near-surface aggregate stability. Soil Sei. 163: 63-70.
LIPIEC J., DĘBICKI R. 1989: Zależność między strukturą gleb a ich właściwościami. Rocz. Gle
bozn. 40: 5-19.
OADES J.M., WATERS A.G. 1991. Aggregate hierarchy in soils. Aust. J. Soil Res. 29: 815-828. PTG 1989.: System atyka gleb Polski. Wydanie 4, Rocz. Glebozn. 40, 3/4.
RZĄSA S., OW CZARZAK W. 1992: Resistance o f soil aggregates to dynamic and static water action in Polish soils. Zesz. Probl. Post. N aukR ol. 398: 131-138.
WALCZAK R., W ITKOW SKA В. 1976: Metody badania i sposoby opisywania agregacji gleby.
Probl. Agrofizyki 19.
WITKO WSKA-W ALCZ AK В . 1999: Wodoodpomość różnych frakcji agregatów gleby brunatnej i czarnej ziemi w cyklicznych zmianach uwilgotnienia. Acta Agrophysica 23: 177-184.
dr Jan P a lu sze k
In stytu t G leboznaw stw a i K ształtow ania Środow iska, A ka d em ia R olnicza ul. S. L eszczyńskiego 7, 20-069 Lublin
