STANISŁAW WŁODEK, URSZULA SIENKIEWICZ-CHOLEWA, ANDRZEJ BISKUPSKI. JAN PABIN
ZAWARTOŚĆ WĘGLA ORAZ SKŁADNIKÓW
POKARMOWYCH W GLEBIE PO WIELOLETNIM
STOSOWANIU RÓŻNYCH SYSTEMÓW UPRAWY ROLI
THE CONTENTS OF CARBON AND NUTRIENTS
IN THE SOIL AFTER MANY YEARS' USE
OF DIFERENT CULTIVATION SYSTEMS
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa. Państwowy Instytut Badawczy, Puławy Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocław iu
A b stra c t: In the field s o f the 1UNG Experim ental Station at J e lc z-L a sk o w ic e, on soil form ed out o f heavy loam y sand on light loam , a static cultivation experim en t w as carried out sin c e 1995. T here w ere com pared three sy stem s o f so il cu ltivation: 1) traditional: m ouldb oard p lo u g h in g , sh o e drill so w in g : 2) sim p lified : cu ltivatin g, sh o e drill so w in g ; 3) zero: direct so w in g into u n cu l tivated soil w ith a cutting d iscs drill. In A u gu st 2 0 0 7 soil sa m p les w ere drawn from the layers 0 -2. 2 - 5 , 5 - 1 0 , 1 0 -2 0 and 2 0 - 3 0 cm for determ ination o f C org.. availab le K, R M g and pH. M any years' su c c e s s iv e use o f zero and sim p lifie d cu ltivation brought about an increase in the c o n tents o f nutrients in the upperm ost layers o f the soil p rofile w ith 30 cm th ick n ess. Traditional cu ltiv a tio n w as characterized by a better e ffect o f the nutrients interm ix in the soil layer an aly s e d .
S ło w a k lu czo w e: zaw artość w ę g la o rg a n iczn eg o , sk ład niki p ok arm ow e, upraw a roli. K e y w o rd s : carbon conten t, nu trients, so il cu ltiv a tio n .
WSTĘP
W uprawie roli. podobnie jak w innych dziedzinach, istnieją pewne trendy oraz kierunki rozwoju, które z czasem ulegają zmianom. W latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku w iele prac pośw ięcono zagadnieniom pogłębiania uprawy roli oraz orkom melioracyjnym [Świętochowski i in. 1970; Płoszyńska 1972; Płoszyńska, Żurawski 1972]. Miały one w połączeniu z wysokim nawożeniem organicznym przyczy niać się do zwiększenia poziomu próchnicznego gleby oraz wpłynąć na wzrost plonowania roślin. W ostatnich dziesięcio leciach ubiegłego wieku na skutek kryzysu energetycznego oraz zmian zachodzących w w ielu gałęziach gospodarki, podejm ow ane są działania zm ierzające do uzyskania oszczędności. W rolnictwie między innymi w tym celu w prowadzane są uproszczenia w
Zawartość C oraz składników pokarm owych...zależnie od systemów uprawy roli 103
uprawie roli [Starczewski i in. 2004; W łodek i in. 1999]. Polegają one zarówno na zmniejszaniu głębokości uprawy, jak i ograniczaniu ilości zabiegów' uprawowych, a także stosowraniu agregatów umożliwiających wykonanie za jednym przejazdem kilku zabiegów uprawowych z siewem nasion i nawozów włącznie. Najwyższym stopniem uproszczenia jest siew- bezpośredni realizowany przy użyciu siewników specjalnej konstrukcji umożliwiającej umieszczenie nasion w rolę nieuprawianą, często pokrytą resztkami pożniwnymi i ściernią. Wprowadzane zmiany w pierwszej kolejności wypływają na właściwości fizyczne gleby, takie jak: gęstość, zwięzłość i wilgotność [Pabin i in. 2000]. Zróżnicowanie techniki upraw}' roli wpływa również na właściwości biologiczne gleby [Runow'ska-Htyńczuk, Hryńczuk 2000].
Celem pracy było zbadanie wpływu w ieloletniego stosowania różnych sposobów uprawy na wybrane właściwości chemiczne gleby.
MATERIAŁ I METODY
Statyczne dośw iadczenie uprawowe prow adzono od 1995 roku na polach Stacji Doświadczalnej IUNG w Jelczu Laskowicach na glebie wytworzonej z piasku gliniastego mocnego zalegającego na glinie lekkiej, należącej do kompleksu przydatności rolniczej żytniego bardzo dobrego i klasy bonitacyjnej III b. W doświadczeniu łanowym porów nywano następujące systemy uprawy:
T - tradycyjny, orka pługiem odkladnicowym, uprawki przedsiewne, siew siewnikiem redlicowym;
U - uproszczony, uprawa kultywatorem, uprawki przedsiewne, siew siewnikiem redlicowym;
Z - zerowy, siew bezpośredni w glebę nieuprawianą przy użyciu siewnika z krojami talerzowymi.
Na wszystkich obiektach doświadczenia stosowano jednakow e nawożenie mineralne dostosowane do potrzeb nawozowych uprawianych roślin.
W sierpniu 2007 roku pobrano przy pomocy laski Egnera próby glebowe z warstw 0-2; 2-5: 5-10: 10-20 oraz 20-30 cm i oznaczono w nich zawartość węgla organicznego metodą Tiurina, przyswajalnych form fosforu i potasu m etodą Egnera-Riehma, magnezu metodą Schachtschabela oraz pH w 1M KC1 metodą potencjometryczną. Uzyskane wyniki przeanalizowano staty stycznie pod kątem oceny wpływ-u sposobu uprawy roli na kumulację węgla oraz składników pokarmowych w wierzchnich warstwach profilu gleby.
WYNIKI 1 DYSKUSJA
Analiza chemiczna materiału glebowego wykazała istotnie wyższą zawartość węgla organicznego w próbach glebowych pobranych z warstwy 0 -2 cm z pól uprawianych systemem uproszczonym oraz z siewem bezpośrednim w glebę nieuprawianą (tab. 1). W warstwie 2 -5 cm istotnie w yższą zaw artość węgla zaw ierała gleba po wieloletnim stosowaniu siewu bezpośredniego. Średnio w warstwie 0-5 cm po uprawie tradycyjnej ilość C organicznego w glebie w ynosiła 0.94% . W raz ze zw iększeniem stopnia uproszczenia uprawy wzrastała również zawartość węgla i wynosiła odpowiednio 1,12 i 1,29%. Z aznaczył się pozytyw ny w pływ upraw y tradycyjnej na ró w n om iern ość rozmieszczenia substancji organicznej w analizowanej warstwie 0-30 cm. Różnica między ekstremalnymi wartościami w glebie pobranej z poletek uprawianych systemem tradycyj nym wynosiła 0,28%, natomiast pozostałymi metodami upraw- przekraczała 0,60%. Po
TABELA 1 Średnia zawartość C org. [%] i przyswajalnych form P. K, M g [mg • kg"1 gleby] oraz pH gleby uprawianej różnymi sposobam i
TABLE 1 M ean content C org. [%] and available forms P, K . M g [mg • kg 1 soil] and pH in arable layer o f soil cultivated with different techniques
: Uprawa j Warstwa ; Ullage i Layer [cm] C org. P K Mg KCI : *T 0 - 2 0.89 a 61 a 125 36 a 5.1 a i u 1.30 b 92 b 133 82 b 5.6 b i Z ! 1.25 b 117 c 125 65 c 5,6 b :N I R n05)LSD((Ml5) 0.128 9.6 ! r.n. 7.7 0.24 T i 2 -5 0.98 a 58 a 149 a 37 a 5,1 a U 0.94 a 67 a 1133 a 56 b 5,0 a Z 1.33 b 128 b 1199 b 73 c 5.8 b ;NTRf«..«5, L s p ,005i 0 .094 15.0 | 27.1 9.4 0.22 T 5—10 0.91 b 69 a 141 a 42 a 5,3 a U 0.78 a 80 a 120 a 45 a 5,4 a Z 1.01 b 119 b 266 b 68 b 5.6 b ;N I R (,(|,. LSI>of)5j 0.118 14.6 : 2 7.9 10,4 0.20 T 1 0 -2 0 1.00 b 71 a 162 b 48 5.6 b U 0.74 a 66 a 108 a 42 5,2 a z 0.80 a 103 b 1154 b 54 5.4 ab NIR.(1Ii5) L SD l0 05ł 0.130 13.0 i 27.9 r.n 0.20 T 2 0 -3 0 0.72 64 ab 1166 b 47 5.7 b U 0.67 59 a 125 a 44 5,2 a Z 0.67 77 b 125 a 38 5,4 a r.n. 14.6 2 6.0 r.n. 0.20
r.n. - różnice nieistotne — difterences not significant: a.b.c - wartości oznaczone tą samą literą nie różnią się istotnie w g testu Tukeya — the numbers marked with the some letter are not significantly different acc. to Tukey test; *T — tradycyjna - traditionaL U - uproszczona - simplified, Z -■ zerowa - zero
wieloletnim stosowaniu siewu bezpośredniego stwierdzono zawartości w^ęgla w warstwie 0-30 cm gleby większą o około 0,1 % w porów naniu z uproszczonymi sposobami uprawy. Podobne rezultaty uzyskiwali inni autorzy. Pranagal [2004] w doświadczeniu prowadzonym na glebie płowej wykazał wyraźnie korzystny wpływ wieloletniego stosowania siewu bezpośredniego na jej zasobność w materię organiczną.
Również Sienkiewicz i in. [1986] badając wpływ różnych orek na zawartość węgla organicznego w glebie wykazali, że przejściowe zaniechanie uprawy mechanicznej w pięciopolowym zmianowaniu i zastosowanie wyłącznie zabiegów7 chemicznych sprzyjało zwiększeniu akumulacji materii organicznej. Dotyczyło to głównie wierzchnich warstw gleby.
W ieloletnie elim inowanie uprawy; w wariancie z siewem bezpośrednim w glebę nieuprawianą, powodowało również kumulację innych składników pokarmowych w górnych warstwach profilu. Po uprawie tradycyjnej, której podstawowym zabiegiem uprawowym była orka pługiem odkladnicowym, występowało w miarę równomierne rozmieszczenie składników pokarmowych w analizowanej warstwie 0—30 cm. Wraz z ograniczaniem intensywności uprawy wzrastała zawartość przyswajalnych form fosforu i magnezu, z tym że ilość magnezu zwiększała się mniej regularnie.
Zawartość C oraz składników pokarmowych...zależnie od systemów uprawy roli 105
T A B E L A 2 . Plonowanie roślin [ t - h a '] w r i > ż n v c h Wyeliminowanie u p r a w y r o l i przez
system ach uprawy roli stosow anie siew u bezpośredniego TABLE 2. Yielding o f plants [t-ha ’] in different systenis wpływa m iędzy innymi na
właści-o f tillage w ości fizyczne gleby, w zrasta jej
gęstość, zwięzłość, zmniejsza się poro watość oraz obniża temperatura gleby [D rzym ała, M ack iew icz 2 0 0 4 b ]. Wymienione właściwości gleby przy czyniają się do spowolnienia reakcji chemicznych zachodzących w glebie, które powodująmineralizację substancji organicznej.
Po wieloletnim stosowaniu uprosz czeń w uprawie roli pH gleby, mające duży wpływ na warunki wzrostu i rozwoju roślin, było istotnie zróżnicowane. Kilkunastoletnie stosowanie siewu bezpośredniego spowodowało wzrost wartości pH w warstwie 0-30 cm o 0,3 jednostki. Największe różnice, dochodzące do 0.7 jednostek pH. wystąpiły' w warstwach przy' powierzchni gleby. Podobne wyniki uzyskali Drzymała i Mackiewicz [2004a].
Większa zawartość składników pokarmowych w glebie pobranej z pola, na którym stosowano wyłącznie siew bezpośredni w glebę nieuprawianą, mogła być rezultatem niższego plonowania (tab. 2).
Najmniejsza obniżka plonów wystąpiła w roku 2004 w uprawie kukurydzy i wynosiła 4%. natomiast największa - 19% w uprawie jęczm ienia jarego w roku 2005. Również we wcześniej prowadzonych badaniach obserwowano spadek poziomu plonów' na obiektach z uproszczoną uprawą [Biskupski i in. 1997; Włodek i in. 1999]. W tej sytuacji można mówić o pewny paradoksie. Na glebie o większej zasobności w składniki pokarmowe uzyskiwano niższe plony. Przyczyną obniżki plonów mogła być między innymi większa trudność pobierania składników pokarmowych z wierzchnich, często przesuszonych warstw gleby. Z niższym plonowaniem jest związane mniejsze wyniesienie składników pokarmowy-ch z pola, natomiast nawożenie stosowane na powierzchnię pola bez miesza jącego działania uprawy przyczynia się do ich kumulacji w przypowierzchniowych wars tew kach gleby. Być m oże w późniejszym okresie przy sprzyjających w arunkach pogodowych, większej ilości opadów; sytuacja ulegnie zmianie i nastąpi wzrost plonowania roślin na obiektach z uprawami uproszczonymi, na skutek większej dostępności składników pokarmowych z wierzchniej warstwy gleby.
Koncentracja składników pokarmowych w przypowierzchniowej warstwie gleby po wieloletnim stosowaniu uproszczeń uprawy roli, a zwłaszcza siewu bezpośredniego może mieć niekorzystny wpływ- na środowisko. W przypadku intensywnych opadów istnieje zagrożenie zanieczyszczania wód powierzchniowych nawozami zmywanymi z powierzchni pól. W okresach posusznych ze względu na małą ilość wody w wierzchniej warstwie gleby zmniejsza się dostępność dla roślin składników- pokarmowych.
Należy zaznaczyć, że uzyskane dotychczas wyniki badań zmian właściwości gleby na skutek stosow ania uproszczeń uprawy nie są jednoznaczne. Efekty modyfikacji uprawy m ogą w dużej mierze zależeć od warunków' glebowo-klimatycznych, w jakich prowadzone były dośw iadczenia. W świetle przedstaw ionych wyników uzasadnione wydaje się wykonanie przynajmniej raz na kilka lat orki na polach z uprawrami uproszczonymi.
Rok - roślina Year - plant
Uprawa - Tillage
T U Z
2003 - pszenica ozima - winter wheat 3.32 3.15 3 J 1 2 004 - kukurydza - maize 6,73 6.93 6 .4 4 2005 - jęczmień jary - spring barley 5.59 5.35 4 ,5 4 2 006 - pszenica jara - spring w-heat 3 ,79 3.34 3 .34 2007 - pszenica ozima - winter w-heat 3.87 4.54 3.57 *T - tradycyjna, traditional; U - uproszczona, simplified: Z - zerowa, zero
WNIOSKI
1. Wieloletnie stosowanie siewu bezpośredniego w glebę nieuprawianąprzyczynia się do wzrostu zawartości węgla organicznego oraz składników pokarmowych w górnej części analizowanej warstwy gleby 0-30 cm.
2. Uprawa tradycyjna zapewnia lepsze wymieszanie składników pokarmowych w anali zowanej warstwie gleby
LITERATURA
BISKUPSKI A.. W ŁODEK S.. K A U S A.. PABIN J. 1997: Efektyw ność różnych systemów uprawy roli w czteroletnim zmianowaniu. Optymalizacja polow ej produkcji roślinnej w zm ienionych warunkach ekonom icznych. B iblioteka F ragm entu A gron om ica 3 :7 9 -8 4 .
D R Z Y M A Ł A s ’.. M ACKIEW ICZ A. 2004a: W pływ uproszczeń w uprawie roli pod kukurydzę na wybrane w łaściw ości chem iczne gleby. Rocz. Glebozn. 55.2: 9 5 -1 0 1 .
D R Z Y M A Ł A S., MACKIEW ICZ A. 2004b: Wpływ uproszczeń w uprawie roli pod kukurydze na wybrane w łaściw ości fizyczne gleby. Rocz. Glebozn. 55.3: 8 3 -9 2 .
PA BI NI J.; U P IE C J..W ŁODEK S.. BISKUPSKI A.. K A U S A. 1998: Critical soil bulk density and strength forpea seedling root growth as related to other soil factors. Soil & Tillage Research 46: 203— 208. ^
PABIN J.. W ŁO DEK S.. BISK UPSK I A.. R U N O W SK A -H R Y Ń C Z U K B.. K A U S A. 2000: Ocena w łaściw ości fizvcznvch gleby i plonow ania roślin przy stosowaniu uproszczeń uprawowych. Inż. Roln. 6(17): 21 3 —219.
PŁ O SZ Y Ń SK A W. 1972: Efektywność głębokich melioracji piasków obornikiem w św ietle 13-letniego dośw iadczenia w Łasków icach O ławskich. Mat. M iędz. Kon. Nauk. ..W spółczesne kierunki w upra w ie roli". Wyd. IUNG. R -38. Puławy: 5 1 2 -5 1 5 .
P Ł O SZ Y Ń SK A W.. ŻURAW SKI H. 1972: Badania nad dynamiką zawartości w ęgla organicznego w przeobrażonym przez orki melioracyjne profilu glebowy m. Zesz. P ro b l.P S R 137: 4 0 7 -4 1 9 . PR A N A G A L .1. 2004: Wpływ system u uprawy na zawartość w ęgla organicznego w glebie. A nnales
U M CS Sectio E 59. 1 : 1 - 1 0 . *
RtJNOW SKA-M RYŃCZUK B.. HRYŃCZUK B. 2000: W łaściw ości biologiczne gleby w zależności od techniki uprawy roli. Inż. Roin. 6(17): 1 3 3 -1 4 0 .
SIENKIEW ICZ J.. ŻURAW SKI H.. JABŁOŃSKI W. 1986: Wpływ różnych orek na dynamikę zawar tości w ęgla organicznego w glebie. Rocz. G lebozn. 3 7 .2 /3 : 3 1 5 -3 2 2 .
ST A R C Z E W SK I.!.. CZARNOCKI S.. TUR SK A E. 2004: Alternatywne sposoby uprawy roli i ich ekonom iczna ocena. A nnales UMCS, Sec. E 59: 2 7 7 -2 8 4 .
ŚW IĘTOCHOW SKI B., SIENKIEW ICZ J.. ŚM IERZCHAŁSKI Ł. 1970: Wpływ pogłębiania warstwy ornej na plony i niektóre w łaściw ości gleb w św ietle dośw iadczeń ścisłych produkcyjnych w ykona nych w Polsce w latach 1 9 4 8 -1 9 6 6 . Zesz. Probl. P R S 100: 1 93-205.
W ŁODEK S.. PABIN J.. BISKUPSKI A.. K A U S A. 1999: Skutki uproszczeń uprawy roli w zm iano waniu. Zesz. Sauk. AR Szczecin 195: 3 9 -4 5 .
W ŁODEK S.. HRYŃCZUK B.. PABIN J.. BISKUPSKI A. 2003: Zawartość składników pokarmo wych w warstwach poziom u próchnicznego gleby uprawianej różnymi sposobam i. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 493: 7 2 7 -7 3 2 .
D r inż. S ta n is ła w W ło d e k
Z a k ła d H e r b o ło g ii i T echn ik U p r a w y R o li I n s ty tu t U p r a w y N a w o ż e n ia i G l e b o z n a w s tw a P a ń s tw o w y I n s ty tu t B a d a w c z y
