ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIV NR 3 WARSZAWA 2003: 27-37
EW A A. CZYŻ, ANTHONY R. DEXTER, JACEK NIEDŹW ffiCKI
RETENCJA WODNA GLEB WIELOLETNICH
STATYCZNYCH DOŚWIADCZEŃ POLETKOWYCH
SO IL W A T E R R E T E N T IO N O F L O N G -T E R M
P E R M A N E N T PL O T E X PE R IM E N T S
Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów, IUNG, Puławy
Abstract. Samples were collected from the tilled layers of 7, non-wheeled agricultural soils of long-term, permanent plot experiments, and the water retention characteristics were measured. Effects of organic matter, particle size distribution (including the colloid fraction), and bulk density on the parameters o f the water retention curve were estimated. It was found that the content of plant-available water was positively correlated with organic matter content and negatively corre lated with soil bulk density.
Słowa kluczow e: retencja wodna gleb, woda dostępna dla roślin. Key w ords: water retention, plant available water.
WSTĘP
Retencja wodna gleb rozumiana jako zdolność gleby do zatrzymywania i m agazy nowania wody, pochodzącej głównie z opadów, spływów powierzchniowych, pod- siąku kapilarnego i nawodnień ma duże znaczenie dla wzrostu i plonowania roślin uprawnych. Szczególnie w tym względzie istotna jest ilość wody dostępnej dla roślin w zakresie ciśnień ssących (h) 100-15 000 hPa (tj. pF 2-4,2) [Turski i in. 1977, Czyż 2000, W alczak 1984, Witkowska-Walczak 2000]. Retencja i układ stosunków wilgot nościowych to ważne kryteria, uwzględniane przy kwalifikowaniu gleby do odpo wiedniego kompleksu przydatności rolniczej. Pod pojęciem kompleksu przydatności rolniczej rozumiemy zespół różnych jednostek taksonomicznych gleb, które wykazują zbliżone właściwości rolnicze i mogą być podobnie użytkowane. W ielu autorów [Czyż 2000, Rajkai i in. 1996, W itkowska-W alczak 1981, 1997, 1998, 2000, W itko wska-W alczak i W alczak 1999, Wösten i in. 1999] próbuje w swoich pracach doszukiwać się zależności między różnymi cechami gleb, m.in. składem granulome- trycznym, gęstością objętościową, a ich możliwością retencji wody. Inni wykazują, że o ilości wody zatrzymywanej w glebie w dużym stopniu decydują substancja
28 E. A. Czyż, A. R . D exter, У. Niedźw iecki
organiczna [Andersson i W iklert 1972, Okruszko 1997] oraz niektóre zabiegi agro techniczne zwiększające ilość substancji organicznej w glebie [Domżał 1979, Watts i Dexter 1997]. Turski i in. [1975] szczegółowo analizują wpływ frakcji iłu koloidal nego na maksymalną higroskopijność oraz zawartość wody silnie związanej w rędzi nach i wody niedostępnej dla roślin. Dotychczasowe wyniki badań nie pozwalają stwierdzić jednoznacznie, co wywiera większy wpływ na wielkość retencji wodnej: zawartość substancji organicznej czy też frakcji iłu koloidalnego w glebie.
Celem przeprowadzonych badań było oznaczenie ilości wody magazynowanej przez gleby poletek doświadczalnych reprezentujących różne kompleksy przydatno ści rolniczej i określenie wpływu zawartości substancji organicznej, frakcji koloidal nej oraz gęstości objętościowej gleb na retencję wody w warstwie ornej.
MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ
Badania przeprowadzono w latach 1999-2001 na próbkach glebowych, pobranych z poletek doświadczalnych IUNG Puławy, należących do 7 kompleksów przydatności rolniczej: pszenny bardzo dobry, pszenny dobry, pszenny wadliwy, żytni bardzo dobry, żytni dobry, żytni słaby, żytni bardzo słaby. Każdy kompleks reprezentuje tylko jedna gleba, badania te należy traktować jako wstępne.' Poletka doświadczalne, o powierzchni 12 m2 i głębokości 1 m, zostały napełnione glebami pochodzącymi z okolic Puław w latach 1880-1881 [Strzemski 1980]. Od 120 lat gleby poletek doświadczalnych są corocznie obsiewane zgodnie z ustalonym płodozmianem, wszy stkie zabiegi agrotechniczne wykonywane są ręcznie (nie stosowano na nich przejazdu kół ciągników i żadnego ciężkiego sprzętu uprawowego).
W próbkach glebowych pobranych z warstwy 0-20 cm oznaczano:
- skład granulometryczny - metodą aerometryczną Casagrande’ a w modyfikacj i Prószyńskiego [Lityński i in. 1976];
- gęstość objętościową gleby przy użyciu cylinderków Kopecky’ego - metodą wagowo-suszarkową, w 3 powtórzeniach, pozostawiając próbki glebowe w suszarce w temperaturze 105°C przez 48 h [Dexter i in. 2001];
- zawartość substancji organicznej zmodyfikowaną metodą Tiurina [Ostrowska i in. 1991];
- retencję wodną gleb określano w zakresie ciśnień ssących gleby (h) od 10 do 15000 hPa (tj. przy wartości potencjału wodnego od -1 0 do -1 5 000 hPa), w procesie nawilżania i osuszania próbek glebowych.
Oznaczenia retencji wodnej w zakresie wysokich wartości potencjału wodnego, tj. -1 0 , -2 0 , -4 0 , -8 0 hPa wykonano na bloku piaskowym (firmy Eijkelkamp, Holandia), wypierając wodę ze 100 cm3 próbek glebowych, w 3 powtórzeniach dla każdej wartości ciśnienia ssącego gleb.
Oznaczenia retencji wodnej w zakresie niskich wartości potencjału wodnego, tj. -2 50, -500, -1000, -2000, -4000, -15000 hPa wykonywano z zastosowaniem płyt ceramicznych w komorach wysokociśnieniowych (firmy Soil Moisture Inc. USA), wypierając wodę z próbek glebowych znajdujących się w cylinderkach o wysokości
R etencja wodna gleb wieloletnich statycznych dośw iadczeń 29
Czas przebywania próbek glebowych na bloku piaskowym i w komorach ciśnie niowych podczas badania retencji wodnej gleb podano w tabeli 1.
Zawartość wody w glebie przy wyżej wymienionych wartościach ciśnień ssących gleby (10-15000 hPa) określono metodą suszarkową. W tym celu próbkę glebową natychmiast ważono po wyjęciu z bloku piaskowego bądź z komory ciśnieniowej, następnie umieszczano w suszarce i suszono w temp. 105°C przez 48 h. Po wysuszeniu próbki glebowe ponownie ważono na precyzyjnej wadze laboratoryjnej (produkcji szwajcarskiej Mettler-Toledo Sp. z o.o) o dokładności pomiarowej 0,01g i obliczano wagową zawartość wody w glebie.
Do wykreślania krzywych retencji wodnej gleb wykorzystano program kompute rowy RETC [van Genuchten i in. 1991], stosując równanie van Genuchtena [1980]:
e = (0ЛГ — 0r> [1 + (a • h)n]~m + 0r (1)
gdzie:
0 - zawartość wody [kg kg ],
Qs - zawartość wody przy pełnym nasyceniu [kg • kg" ],
0 r - tzw. resztkowa zawartość wody [kg • kg-1],
h - wartość ciśnienia ssącego [hPa],
a - parametr empiryczny kontrolujący pozycję krzywej retencji wodnej gleb [hPa-1],
n - parametr empiryczny bezwymiarowy kontrolujący kształt krzywej retencji wodnej, m - 1-1 In [Mualem 1986].
Korzystając z programu komputerowego RETC i równania van Genuchtena [ 1980] dla wartości eksperymentalnych badanych gleb wyliczono parametry: 0s, 0r, a , n oraz wykreślono charakterystyki wodne w zakresie 10-15000 hPa.
Ilość wody dostępnej dla roślin (WOD) badanych gleb wyliczono z różnicy zawartości wody odpowiadającej polowej pojemności wodnej (PPW) przy ciśnieniu
TA BELA 1. Czas przebywania próbek glebowych (na bloku piaskowym i w komorach ciśnienio wych) dla uzyskania równowagi w różnych ciśnieniach ssących
TA BLE 1. Tim e for which the soil samples were equilibrated at the different suctions Ciśnienie ssące wody glebowej
Soil water suction [hPa]
Blok piaskowy - sand table płyta ceramiczna - ceramic plates
Czas Time 10 blok piaskowy 24 h 20 blok piaskowy 48 h 40 blok piaskowy 72 h 80 blok piaskowy 96 h
250 płyta ceramiczna 1000 hPa* 7 dni - days 500 płyta ceramiczna 1000 hPa* 7 dni - days 1000 płyta ceramiczna 3000 hPa* 7 dni - days
2000 płyta ceramiczna 3000 hPa* 7 dni - days
4000 płyta ceramiczna 15000 hPa* 14 dni - days 8000 płyta ceram iczna 15000 hPa* 14 dni - days 15000 płyta ceram iczna 15000 hPa* 14 dni - days * W artość ciśnienia dla przechodzenia powietrza przez płytę ceramiczną - Air pressure used in ceramic plate extractors
30 E. A. Czyi, A. /?. D exter, 7. N iedźw iecki
ssącym 100 hPa, a zawartości wody odpowiadającej punktowi trwałego więdnięcia roślin (PTWR) przy ciśnieniu ssącym 15000 hPa.
WYNIKI I DYSKUSJA
Analiza składu granulometrycznego (tab. 2) wykazała, że najwyższą zawartością frakcji ilastej (<0,002 mm) charakteryzowała się gleba brunatna wytworzona z pyłu gliniastego (kompleks pszenny dobry) i brunatna właściwa wytworzona z pyłu piasz czystego (kompleks żytni bardzo dobry) - 7%. Niższe zawartości tej frakcji miała odpowiednio: rędzina (kompleks pszenny wadliwy) - 6%; czarna ziemia (kompleks
pszenny bardzo d o b ry )- 4%, brunatna właściwa ( kompleks żytni dobry) oraz brunatna
kwaśna (kompleks żytni słaby i żytni bardzo słaby) - 3%.
Najwyższą zawartość substancji organicznej stwierdzono w czarnej ziemi należą cej do kompleksu pszennego bardzo dobrego - 40,8 g/kg gleby (tab. 2), nieco niższą w rędzinie kompleksu pszennego wadliwego - 26,8 g/kg gleby. Znacznie niższe zawartości substancji organicznej miały gleby odpowiednio w kolejności malejącej: brunatna właściwa kompleksu żytniego dobrego > brunatna właściwa kompleksu żytniego bardzo dobrego >brunatna właściwa wytworzona z pyłu gliniastego komple ksu pszennego dobrego > brunatna kwaśna kompleksu żytniego słabego> brunatna kwaśna kompleksu żytniego bardzo słabego. Zawartość substancji organicznej dla przebadanych próbek glebowych wynosiła średnio 21,1 g/kg gleby, jest to wartość zbliżona do uzyskanej przez Czyż i in. [2002], dla 210 próbek glebowych z terenu całej Polski (19,5 g/kg gleby).
Gęstość objętościowa badanych gleb mieściła się w zakresie od 1,39 do 1,69 Mg • m-3 (tab. 2). Najwyższą gęstością objętościową ( 1,69 Mg • m"3) charaktery zowała się gleba brunatna kwaśna należąca do kompleksu żytniego słabego i nieco niższą (1,62 Mg • m-3) gleba brunatna kwaśna kompleksu żytniego bardzo słabego. Niższymi wartościami gęstości objętościowej charakteryzowały się odpowiednio: gleba brunatna właściwa wytworzona z pyłu gliniastego kompleksu pszennego dobre go > brunatna właściwa kompleksu żytniego bardzo dobrego > brunatna właściwa kompleksu żytniego dobrego > rędzina kompleksu pszennego wadliwego i najniższą czarna ziemia kompleksu pszennego bardzo dobrego.
W artości parametrów do równania van Genuchtena podano w tabeli 3 i posłużyły do wykreślenia krzywych retencji wodnej dla badanych gleb (rys. 1). Dane tabeli 3 wskazują, że parametry do równania van Genuchtena miały najwyższe współczynniki determinacji (R2) = 87,2% dla zawartości wody przy pełnym nasyceniu (Os) i 93,0% dla tzw. resztkowej zawartości wody (0r). Watts i Dexter [1997] dla powyższych parametrów do równania van Genuchtena uzyskali nieco wyższe współczynniki determinacji na poziomie (R2) = 99,4% dla (Qs) i (R2) = 96,5% dla (0r).
Analiza regresji wykazała, że zawartości wody przy pełnym nasyceniu (Os) i tzw. resztkowej zawartości wody (0r) zależały istotnie od zawartości iłu koloidalnego (ił) i substancji organicznej (OM), co przedstawiają poniższe równania:
TABELA 2. Skład granulometryczny gleb, gęstość objętościowa i zawartość substancji organicznej TABLE 2. Soil texture, bulk density and organic matter content
Kompleksy przydatności Typ gleby - Soil type Procentowy udział frakcji Gatu Gęstość Materia
rolniczej gleb o średnicy w mm nek objętoś organiczna
Soil agricultural complexes Percentage of fraction gleby ciowa Organic
with diameter in mm Soil gleby matter [%,w/w' texture Soil bulk [g • k g '1 1,0-0,1 0,1-0,02 <0,02 <0,002 group density gleby
-[Mg- m '3] of soil] Pszenny b. dobry- Very good wheat czarna ziemia - black earth 40 35 25 4 gPP 1,39 40,8 Pszenny dobry - Good wheat brunatna właściwa - brown soil 33 44 23 7 ptg 1,59 15,1 Pszenny wadliwy - Defective wheat rędzina - rendzina 57 24 19 6 pgm 1,40 26,8 Żytni b. dobry - Very good rye brunatna właściwa -brow n soil 36 44 20 7 pip 1,50 19,0 Żytni dobry - Good rye brunatna właściwa - brown soil 62 26 12 3 pglp 1,46 19,6 Żytni słaby - Weak rye brunatna kwaśna - acid brown soil 64 25 11 3 Pgl 1,69 13,9 Żytni b. słaby - Very weak rye brunatna kwaśna - acid brown soil 79 13 8 3 1,62 12,8
Rete ncja w o d n a gle b w ie lo le tn ic h sta ty c zn y c h d o ś w ia d c ze ń
32 E. A. Czyż, A. R. D exter, J. N iedźwiecki
TA BELA 3. W artości parametrów do równania van Genuchtena dla wykreślenia krzywych retencji wodnej gleb
TA BLE 3.Values of van Genuchten parameters for plotted water retention curves Nr Kompleks przydatności rolniczej 05* 0 r a n m gleby
Soil No. gleby
Soil complexes [kg • kg-1]
[h- Pa"1]
1 Pszenny b. dobry - Very good wheat 0,296 0,070 0,00452 1,833 0,45450 2 Pszenny dobry - Good wheat 0,225 0,042 0,00370 1,805 0,44611 3 Pszenny wadliwy - Defective wheat 0,278 0,040 0,01041 1,421 0,29672 4 Żytni b. dobry - Very good rye 0,222 0,045 0,00440 1,800 0,44460 5 Żytni dobry - Good rye 0,264 0,022 0,02820 1,488 0,32821 6 Żytni słaby - W eak rye 0,228 0,005 0,07820 1,359 0,26460 7 Żytni b. słaby - Very weak rye 0,217 0,016 0,03898 1,781 0,43855 W spółczynnik determinacji
Determination coefficient R “
0,872 0,930 0,522 0,305
Zakres M inimum (Min) 0,217 » 0,005 0,00370 1,359 0,26460 Range M aksimum (Max) 0,296 0,070 0,07082 1,833 0,45450 *Qs - zawartość wody przy pełnym nasyceniu [kg-kg_1],
0 r - tzw. resztkow a zawartość wody [kg-kg~ ],
a - param etr empiryczny kontrolujący pozycję krzywej retencji wodnej gleb [h- Pa-1], n - param etr empiryczny kontrolujący kształt krzywej,
m - param etr m - \ - M n
dla zawartości wody przy pełnym nasyceniu (Gs)
05 = 0,200-0,00261 (ił) + 0,284(OM) [kg-kg“1] (p<0,05) (2)
dla tzw. resztkowej zawartości wody (0r)
6 r = -0 ,0 1 8 9 + 0,00423(ił)+ 0,0161 (OM) [kg- kg-1] (p< 0,05) (3)
Charakterystyki retencji wodnej gleb w zakresie ciśnień ssących gleby od 10 do 15000 hPa wskazują, że najlepsze warunki wodne dla wzrostu roślin miała gleba należąca do kompleksu pszennego bardzo dobrego, a najgorsze gleba należącej do kompleksu żytniego słabego (rys. 1).
Najwyższą zawartością wody dla polowej pojemności wodnej (PPW) i punktu trwałego więdnięcia roślin (PTWR) charakteryzowała się gleba kompleksu pszennego bardzo dobrego, a najniższą gleba kompleksu żytniego bardzo słabego. Ilość wody dostępnej dla roślin (WOD) była również największa w glebie kompleksu pszennego bardzo dobrego (0,199 kg • kg-1 gleby), a najniższa w glebie kompleksu żytniego bardzo słabego (0,066 kg • kg-1 gleby) (tab. 4).
Analiza regresji wykazała, że połowa pojemność wodna (PPW) badanych gleb zależała istotnie od zawartości substancji organicznej (OM). Zależność tę przedstawia poniższe równanie:
R etencja wodna gleb wieloletnich statycznych dośw iadczeń 33
zawartość wody; water content [kg kg'1]
RY SUN EK 1. Charakterystyka retencji wodnej badanych gleb w poziomie A l wykreślona jako logarytm wartości ciśnień ssących gleb (h) [hPa] w funkcji zawartości wody [kg • kg-1 gleby] FIGURE 1. W ater retention characteristic of the A1 horizon of the experimental soils plotted as logarithm of suction (h) [hPa] as a function of gravimetric water content [kg • kg-1 soil]
Objaśnienie - Explanation: Nr gleby - Number of soil:
1 - Kompleks pszenny bardzo dobry; Very good wheat complex 2 - Kompleks pszenny dobry; Good wheat complex
3 - Kompleks pszenny wadliwy; Defective wheat complex 4 - Kompleks żytni bardzo dobry; Very good rye complex 5 - Kompleks żytni dobry; Good rye complex
6 - Kompleks żytni słaby; W eak rye complex
7 - Kompleks żytni bardzo słaby; Very weak rye complex PPW - Polowa pojemność wodna; Field water capacity PTW R - Punkt trwałego więdnięcia; Permanent wilting point W OD - W oda dostępna dla roślin; Plant available water
Również Watts i Dexter [ 1997] badając zmiany retencji wodnej gleb w zależności od systemu użytkowania gruntów (m.in. czarny ugór, grunt orny, zmianowanie roślin, uprawa traw, pastwiska) stwierdzili, że gleby z wyższą zawartością węgla organicz nego mają istotnie wyższą wagową zawartość wody. Przy potencjale wody równym -1 0 kPa, uważanym za połową pojemność wodną (PPW) wagowa zawartość wody wyniosła: 19,6; 24,8; 25,8; 30,9 i 33,4 g • 100 g-1 gleby i zwiększała się wraz ze wzrostem zawartości węgla organicznego odpowiednio o: 1,1; 1,5; 2,1; 2,8 i 3,2 g • 100 g-1 gleby. Zdaniem Walczaka [1984] rola próchnicy w kształtowaniu retencji
34 E. A . Czyi, A. R. Dexter, J. N iedźw iecki
wodnej gleb związana jest z jej właściwościami hydrofizycznymi oraz korzystnym wpływem na mikrostrukturę gleby.
Zawartość wody w badanych glebach dla punktu trwałego więdnięcia roślin (PTWR) zależała istotnie (p<0,05) od zawartości iłu koloidalnego (ił) i substancji organicznej (OM) oraz gęstości objętościowej gleb (p), zgodnie z równaniem:
P T W R = 0,0513 + 0,00400(ił) + 0,0150(0м) -0,0434(p) [kg- kg-1] R 2= 99,4% (5)
Badania wykazały, że ilość wody dostępnej dla roślin (WOD) w glebach wielolet nich statycznych doświadczeń poletkowych istotnie zależała od zawartości substancji organicznej (OM) i gęstości objętościowej gleb (p).
W raz ze wzrostem zawartości substancji organicznej (OM) w glebie zwiększała się ilość wody dostępnej dla roślin (WOD). Zależność tę przedstawia poniższe równanie:
WOD=0,0677+ 0,0330(0м) [kg kg“1] R2 = 56,0% (6)
Uzyskano wzrost ilości wody dostępnej dla roślin (WOD) wraz ze spadkiem gęstości objętościowej gleb (p), zgodnie z równaniem:
WOD=0,492-0,275(p) [kg • kg“1] R2= 57,6% (7)
Dane literaturowe potwierdzają wyniki badań własnych, które wskazują, że gę stość gleby wpływa na przebieg krzywych retencji wodnej gleb. Jak pokazują badania Domżała [1979], wzrost zagęszczenia fazy stałej wywołuje zmniejszenie pojemności wodnej w zakresie pF 0-2, tj. dla ciśnień ssących (l> h > 100 hPa), a ponadto prowadzi do zwiększenia ilości wody silnie związanej przy pF > 3,4 (2607 hPa) i przy pF 4,2 ( 15000 hPa) aż o 4-6% w najcięższych glinach i o 0,2-0,3% w glebach piaszczystych. Zdaniem W alczaka [1984] skład granulometryczny, upakowanie cząstek - „zagęsz czenie” oraz powierzchnia właściwa determinują właściwości wodne gleby. Ponadto zagęszczenie gleby charakteryzuje się zawsze istotnymi współczynnikami regresji i jego rola w modelu kształtowania właściwości wodnych gleb jest pierwszoplanowa. Domżał i in. [1984] stwierdzili również, że spadek retencji wody użytecznej i produkcyjnej wywołany wzrostem gęstości gleby jest najmniejszy w glebach bielico- wych, brunatnych i płowych wytworzonych z piasków i utworów pyłowych, a najsilniejszy w czarnoziemach, czarnych ziemiach i rędzinach kredowych. Olszta i Zawadzki [1991] na podstawie licznych badań wykazali, że na wielkość efektywnej retencji użytecznej (w przedziale między pF 2,0 a pF 2,7) w utworach mineralnych właściwych i próchnicznych wpływa zawartość części iłowych oraz pyłowych, nato miast w utworach mineralnych próchnicznych, mineralno-organicznych i organicz nych - zawartość substancji organicznej. Również Andersson i W iklert [1972], oznaczając retencję wodną 385 gleb w warstwach: 0-2 0 cm i 20-100 cm, stwierdzili wpływ iłu koloidalnego na retencję wodną. Natomiast Wösten i in. [1999] wykorzy stując funkcję pedotransferu danych z 5521 poziomów genetycznych (łącznie z powtórzeniami), obejmujących właściwości hydrauliczne gleb w Europie (wyłączając obszar Polski), stwierdzili funkcyjne zależności istniejące między parametrami
okre-Retencja w odna gleb wieloletnich statycznych dośw iadczeń 35
TA BELA 4. Z estaw ienie wartości polowej pojemności wodnej (PPW), punktu trwałego w iędnięcia roślin (PTW R) oraz zawartości wody dostępnej dla roślin (WOD = PPW -P T W R ) w glebach kompleksów przydatności rolniczej
TA BLE 4. Values of field water capacity (FWC), permanent wilting point (PW P), and contents of plant available water (PAW = F W C -PW P) in soil agricultural complexes
Nr gleby Soil No.
Kompleks przydatności rolniczej gleby Soil com plexes (suitability classes)
Zawartość wody
W ater content [kg • kg-1 gleby - o f soil]
PPW* PTW R WOD
1 Pszenny b. dobry - Very good wheat 0,276 0,077 0,199 2 Pszenny dobry - Good wheat 0,213 0,049 0,164 3 Pszenny w adliw y - D efective wheat 0,233 0,068 0,164 4 Żytni b. dobry - Very good rye 0,207 0,052 0,155
5 Żytni dobry - Good rye 0,159 0,034 0,125
6 Żytni słaby - W eak rye 0,113 0,023 0,090
7 Żytni b. słaby - Very weak rye 0,083 0,017 0,066 *PPW - Polowa pojemność wodna; Field water capacity,
PTW R - Punkt trwałego więdnięcia; Permanent wilting point, W OD - W oda dostępna dla roślin; Available water for plants
ślającymi retencję wodną a zawartością substancji organicznej, iłu koloidalnego (<2 (im) i gęstością gleb (w warstwie ornej i podglebiu). Chamen i in. [1990, 1992] twierdzą, że badania retencji wody użytecznej dla roślin są ważne pod kątem rozważań alternatywnych systemów uprawowych ze stałymi (trwałymi) ścieżkami (trakcjami) śladów kół, gdzie uprawna część pól nie jest poddawana przejazdom. Przeprowadzone badania na glebie iłowej w Silsoe (Anglia) wykazały, że gęstość objętościowa gleby bez przejazdów kół ciągników i innych maszyn rolniczych była mniejsza aż o 100 kg • itT3 (tj. 0,1 Mg • m_3) w porównaniu z gęstością objętościowąj gleby przy uprawie tradycyjnej. W warunkach tych gleba wykazuje więcej wody potencjalnie użytecznej, tj. wody dostępnej dla roślin [Chamen i in. 1990].
W badanych glebach nie stwierdzono istotnego wpływu zawartości frakcji iłu koloidalnego na retencję wodną. Sądzić należy, że przedział zawartości iłu koloidal nego badanych gleb był zbyt wąski (3-7% ), aby można było jednoznacznie wykazać jego wpływ na retencję wodną gleb. Prace w zakresie niniejszych badań stanowią
wstępny etap i będą kontynuowane.
WNIOSKI
1. Ilość wody dostępnej dla roślin (WOD) w glebach wieloletnich statycznych doświadczeń poletkowych, w których od około 120 lat wszystkie prace wykony wano ręcznie (nie używano ciągników i ciężkiego sprzętu do uprawy roli), istotnie zależała od zawartości substancji organicznej (OM) i gęstości objętościowej gleb (P).
2. W raz ze wzrostem zawartości substancji organicznej gleb (OM) zwiększała się ilość wody dostępnej dla roślin WOD [kg • kg" gleby] zgodnie z równaniem:
36 E. A. Czyż, А• R. D exter, 7. N iedźw iecki
3. Stwierdzono wzrost ilości wody dostępnej dla roślin WOD [kg- kg 1 gleby] wraz ze spadkiem gęstości objętościow ej gleb (p), zgodnie z równaniem : W OD = 0 ,492-0,275(p).
4. W yniki badań nie wykazały wpływu frakcji iłu koloidalnego na retencję wody dostępnej dla roślin z powodu małego zróżnicowania zawartości frakcji koloidalnej w badanych glebach.
LITERATURA
A N D E R S S O N S., W IK L E R T P. 1972: W a te r-h o ld in g p ro p e rtie s o f S w e d ish so ils. Grundförbättring 25 (2-3): 53-143.
C A ZEM IER D.R., LAGACHERIE P., M ARTIN-CLOUAIRE R. 2001: A possibility theory approach for estimating available water capacity from imprecise information contained in soil databases. Geoderma 103: 113-132.
CH A M EN W .C.T., CHITTEY E.T., LEEDE P.R., GOSS M.J., HOW SE K.R. 1990: The effect of tyre-soil contact pressure and zero traffic on soil and crop responses when growing winter wheat. J. Agric. Eng. Res. 47 (1): 1-21.
CH AM EN W .C.T., W ATTS C.W., LEEDE P.R., GOSS M.J., LONGSTAFF D.J. 1992: A sses sment of a wide span vehicle (gantry) and cereal crop responses to its use in a zero traffic regime. Soil Tillage Res. 247: 359-380.
CZYŻ E. A. 2000: Uwilgotnienie gleb i zużycie wody przez rośliny w zależności od wybranych czynników agrotechnicznych. Pamięi. Puław. 123: ss. 143.
CZYŻ E. A., DEXTER A.R., TERELAK H. 2002: Content of readily-dispersible clay in the arable layer of some Polish soils. [W] Pagliai M. & Jones R. (red.). Sustainable Land M anagement- Environm ental Protection. A Soil Physical Approach. Advances in GeoEcology 35: 115-124. D EXTER A.R., CZY Ż E.A., NIEDŹW IECKI J., M AĆKOW IAK C. 2001: W ater retention and
hydraulic conductivity of loamy sand soil as influenced by crop rotation and fertilization. Arch. Acker-Pfl. Boden. 46: 123-133.
D O M ŻAŁ H. 1979: Wpływ zagęszczenia gleby na zawartość wody silnie związanej oraz retencje wody produkcyjnej i użytecznej. Rocz. Glebozn. 30, 3: 45-72.
DO M ŻAŁ H., SŁOW IŃSKA-JURKIEW ICZ A., TURSKI R., HODARA J. 1984: Ugniatanie jako czynnik kształtujący fizyczne właściwości gleby. Rocz. Nauk Roln., Ser. D - M onografie 198: ss. 102.
LITY Ń SK I T., JURK O W SKA H., GORLACH E. 1976: Analiza chemiczno-rolnicza, gleba i nawozy. PWN, W arszawa: 32-50.
M UALEM , Y. 1986: Hydraulic conductivity of saturated soils: Prediction and Formula. [W] A. Klute (red.) M ethods of Soil Analysis Part I. Physical and M ineralogical Methods. Agron. Monogr. (2nd ed.). American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin: 799-823.
OKRUSZKO H., 1997: W oda a środowisko rolnicze. Rolnictwo Polskie i Ochrona Jakości Wody. Z e sze d u k a c y jn e 4: 9-18.
OLSZTA W., ZA W A D ZKI S. 1991 : W łaściwości retencyjne gleb, metody określania oraz sposoby w ykorzystania w melioracji. Materiały instruktażowe 94, Falenty, IMUZ, Falenty: 55. O STROW SKA A., GAW LIŃSKI S., SZCZUBIAŁKA Z. 1991: M etody analizy i oceny w łaści
wości gleb i roślin. Wyd. IOŚ, Warszawa: 89-94.
RAJKA I K., KABOS S., VAN GENUCHTEN M.TH., JANSSON PER- ERIK. 1996: Estim ation o f w ater-retention characteristics from the bulk density and particle-size distribution of Swedish soils. Soil Sei. 12: 832-845.
STRZEM SKI M. 1980: Historia gleboznawstwa polskiego od zarania polskiego piśm iennictw a do pow stania Drugiej Rzeczypospolitej. PWRiL, W arszawa: ss. 224.
TU RSKI R., D OM ŻAŁ H., SŁOW INSKA-JURKIEW ICZ A., HODARA J. 1977: M etody i w skaźniki oceny agrofizycznego efektu działania narzędzi uprawowych na glebę. Probl. Agrofiz. 26: 51-55.
R etencja wodna gleb wieloletnich statycznych dośw iadczeń 3 7
TURSKI R., D O M ŻAŁ H., SŁOW IŃSKA-JURKIEW ICZ A., MARTYN S. 1975: Wpływ frakcji iłu koloidalnego, węglanu wapnia i próchnicy na zawartość wody silnie związanej, plastyczność i pęcznienie rędzin. Rocz. Glebozn. 26, 3: 35-43.
VAN GENUCHTEN M.TH. 1980: A closed-form equation for predicting the hydraulic conducti vity of unsaturated soils. Soil Sei. Soc. Am. J. 44: 892-898.
VAN G ENUCHTEN M.TH., LEIJ F.J., YATES S.R. 1991: The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils. USDA, US Salinity Laboratory, Riverside, CA. United States Environmental Protection Agency, docum ent E PA /600/2-91/065.
W ALCZA K R. 1984: M odelowe badania zależności retencji wodnej od parametrów fazy stałej gleby. Probl. Agrofizyki 41: 1-69.
W ATTS C. W., DEXTER A.R. 1997 : The influence of organic matter in reducing the destabilization o f soil by sim ulated tillage. Soil & Tillage Research 42: 253-275.
W ITKOW SKA -W A LCZA K В. 1981 : The influence of soil aggregation on the hysteresis effect of the relationship between soil water potential and moisture. Pol. J. Soil Sei. 14, 2: 97-100. W ITKOW SK A-W A LCZAK B. 1997: Hydrophysical characteristics of Podzol, Cambisol and
Luvisol aggregates. Part I. W ater retention curves. Pol. J. Soil Sei. 30/2: 1-6.
W ITKOW SKA -W ALCZAK B. 1998: Hydrophysical characteristics of aggregates Orthic Podzol, Eutric Cambisol and Ortic Luvisol. Part III. Saturation, water available for plants. Pol. J. Soil Sei. 30/1: 1-7.
W ITKOW SKA-W A LCZA K B. 2000: Wpływ struktury agregatowej gleb mineralnych na ich hydrofizyczne charakterystyki. Acta Agrophysiea 30: 1-96.
W ITK OW SK A-W A LCZA K B., W ALCZAK R. 1999: W ater characteristics and evaporation of soil aggregates formed from the different soil. J. Hydrology Hydromech. 47, 6: 417-429. W ÖSTEN J.H.M., LILLY A., NEMES A., LE BAS C. 1999: Development and use of a database
o f hydraulic properties of European soils. Geoderma 90: 169-185.
Praca wpłynęła do redakcji w czerwcu 2002 r.
A d res a u to ra : d r hab. E w a A nto n in a Czyż
Z a kła d G leboznaw stw a E rozji i O chrony G runtów IU N G 24-100 Puław y, ul. C zartoryskich 8
