Ocena struktury gleb płowych i czarnych ziem wytworzonych z utworów pyłowych

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXII NR 1 WARSZAWA 2011: 117-120

JAN PALUSZEK

OCENA STRUKTURY GLEB PŁOWYCH I CZARNYCH

ZIEM WYTWORZONYCH Z UTWORÓW PYŁOWYCH*

EVALUATION OF THE SOIL STRUCTURE OF LUVISOLS

AND PHAEOZEMS DEVELOPED FROM SILTS

w Lublinie

A b stra ct: T h e ob jectiv e o f th is stu d y w as to ev alu ate th e soil a g g reg atio n and w a ter a ggregate stab ility o f

P h aeo zem s and L u v iso ls d e v elo p ed from silts. T he stu d ied soils h ad a fav o u rab le ag g reg ate size d istrib u ­ tion. In the A p, Eet, Aa, B b r and A C h o rizo n s o f the soils, the h ig h est co n ten t o f air-d ry ag g reg ates w as w ith in the range o f 0 .2 5 -1 0 m m and the differences b etw een the stu d ied soils w ere n egligible. Phaeozem s w ere ch aracterised by a h ig h er co n ten t o f organic carbon and a h ig h er c o n ten t o f w ater-stable soil aggrega­ tes in the 0 .2 5 -1 0 m m diam eter th an L uvisols. In term s o f the stab ility classes p ro p o sed by Le B isson- nais, b ased on the m ean w eig h t d iam eter after w et sieving, th e aggregates in the A p h o rizo n o f P haeozem s w ere classified as stab le (1 .3 -2 m m ) an d m o d erately stab le (0 .8 -1 .3 m m ), and u n stab le (0 .4 -0 .8 m m ) in the subsoil. A t the sam e tim e, th e ag g reg ates from th e A p h o rizo n o f L u v iso ls w ere classified m o stly as u n stab le (0 .4 -0 .8 m m ) or m o d erately stable (0 .8 -1 .3 m m ) and very u n stab le (< 0.4 m m ) in the subsoil.

S ło w a k lu c zo w e : g leb y płow e, cza rn e ziem ie, skład agregatow y, w o d o o d p o m o ść agregatów . K e y w o r d s : L uvisols, P haeozem s, agg reg ate-size d istrib u tio n , w ater aggregate stability.

WSTĘP

Dobra struktura gleby zależy od obecności trwałych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm [Braunack, Dexter 1989]. W warunkach polowych wodoodporna struktura agregatowa zapobiega nadmiernemu zagęszczeniu gleby, zapewnia glebie korzystną zawartość porów kapilarnych o średnicy 0 , 2 - 2 0 dla retencjonowania wody użytecznej dla roślin i odpowiednią zawartość makroporów >20 [am, które warunkują przepuszczalność wodną oraz pojemność i przepuszczalność powietrzną. Dzięki temu korzenie roślin mają swobodny dostęp zarówno do wody, jak i tlenu zawartego w powietrzu glebowym [Amezketa 1999; Bronick, Lal 2005]. Trwałość agregatów stwarza odpowiednie warunki dla kiełkowania, wschodów i rozwoju roślin, wpływa na długość i gęstość ich korzeni.

Poszczególne typy i rodzaje gleb mogą charakteryzować się znacznym zróżnicowaniem pod względem zdolności gleby do agregacji oraz różną odpornością agregatów na rozmywające działanie wody [Rząsa, Owczarzak 2004]. Różnice w jakości struktury

118 J. Paluszek

pomiędzy typami genetycznymi gleb użytkowanych rolniczo są modyfikowane przez zabiegi agrotechniczne. W warunkach intensywnej uprawy polowej jakość struktury glebowej może ulegać pogorszeniu w wyniku ograniczenia nawożenia organicznego i nadmiernego udziału zbóż w zmianowaniu [Lenart 2002; Bronick, Lal 2005].

Celem badań była ocenajakości struktury gleb płowych i czarnych ziem wytworzonych z utworów pyłowych różnej genezy, należących do bardzo dobrego i dobrego kompleksu rolniczej przydatności gleb gruntów ornych na podstawie analizy ich składu agregatowego i wodoodpomości agregatów.

MATERIAŁ I METODY

Do badań wybrano 16 profili gleb na obszarze wschodniej Polski: po cztery gleby płowe należące do kompleksu pszennego bardzo dobrego (1) i pszennego dobrego (2) oraz po 4 czarne ziemie zaliczane do tych samych kompleksów przydatności gleb gruntów ornych. Próbki gleb pobrano po zbiorze pszenicy ozimej z poziomów Ap (0-25 cm) i kolejnych poziomów genetycznych (Eet i Bt oraz Aa, AC lub Bbr i C), z głębokości 25 - 50, 50-75 i 75-100 cm. Skład agregatowy gleb w stanie powietrznie suchym oznaczono w 2 powtórzeniach metodą przesiewania przez zestaw sit o wymiarach oczek: 10, 7, 5, 3, 1, 0,5 i 0,25 mm. Zawartość wodoodpornych agregatów glebowych oznaczono w 4 powtórzeniach za pomocą zmodyfikowanego aparatu Bakszejewa wykonanego w Instytucie Agrofizyki PAN w Lublinie, stosując naważkę 25 g. Na podstawie wyników przesiewania obliczono średnią w ażoną średnicę agregatów powietrznie suchych i agregatów wodoodpornych (MWD) metodą Youkera i Mc Guinnessa [1957]. Wyniki oznaczeń poddano analizie wariancji dla klasyfikacji podwójnej w układzie całkowicie losowym. Istotność uzyskanych różnic weryfikowano testem Tukeya. Ponadto dla wszystkich próbek glebow ych oznaczono: skład granulom etryczny m etodą areom etryczną Casagrande'a w m odyfikacji Prószyńskiego, zawartość Corg. m etodą Tiurina w modyfikacji Simakowa i odczyn gleby potencjometrycznie w 1 mol KCl-dm-3 .

WYNIKI I DYSKUSJA

Badane gleby stanowiły najczęściej pył gliniasty lub pył ilasty, zawierając 14-40% frakcji piasku (2-0,05 mm), 53-77% frakcji pyłu (0,05-0,002 mm) i 6-27% iłu <0,002 mm. Zawartość węgla organicznego wynosiła w poziomach Ap czarnych ziem 13,32— 26,64 g-kg"1, a w poziomach głębszych 0,60-22,20 g*kg_I. Gleby płowe zawierały istotnie mniej węgla organicznego (6,84-11,28 g*kg_I w poziomie Ap i 0,48-2,881 g*kg-1 w poziomach Eet i Bt). Odczyn badanych gleb wahał się od silnie kwaśnego do słabo zasadowego (pH KQ 3,83-7,66).

Zarówno czarne ziemie, jak i gleby płowe charakteryzowały się korzystnym składem agregatowym poziomów Ap, zawierając średnio 0,524-0,597 kg*kg_1 powietrznie suchych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm, a udział niekorzystnych brył >10 mm wynosił 0,328-0,415 kg-kg-1 (tab. 1). Również korzystny skład agregatowy, z przewagą agregatów 0,25-10 mm, stwierdzono w poziomach Eet gleb płowych oraz w poziomach Aa, AC, Bbr i C czarnych ziem. Jedynie poziomy Bt na głębokości 75-100 cm zawierały istotnie więcej brył >10 mm (0,515-0,589 kg-kg_1), a mniej agregatów 0,25-10 mm. Różnice w składzie agregatowym pomiędzy glebami kompleksu pszennego bardzo dobrego a glebami kompleksu pszennego dobrego były przeważnie nieznaczne. Tylko średnia ważona średnica agregatów powietrznie suchych była w glebach kompleksu pierwszego istotnie mniejsza.

Ocena struktury gleb płowych i czarnych ziem wytworzonych z utworów pyłowych 119

T A B E L A 1. Z a w a rto ś ć p o w ietrzn ie su c h y c h i w o d o o d p o rn y c h a g re g a tó w g leb o w y ch (śre d n ie w a rto śc i z 4 profili)

T A B L E 1. T he c o n te n t o f a ir-d ry and w a te r-s ta b le soil a g g reg a te s (m ean values in 4 p ro files)

Typ gleb y S oil ty p e

K P A g re g aty p o w ietrzn ie suche A ir-d ry a g g re g a te s A g re g aty w o d o o d p o rn e W a te r-s ta b le a g g reg a te s > 1 0 m m 0 , 2 5 - 1 0 m m * M W D dry 0 , 2 5 - 1 0 m m * M W D w e t cm k g - k g '1 mm k g -k g "1 m m G leb y 1 A p 0 -2 5 0 .3 5 5 0 ,5 3 9 11,5 0 ,4 8 7 0 ,7 3 p ło w e E et 2 5 - 5 0 0 ,3 0 0 0 ,5 7 0 ! 9,6 0 ,2 5 8 0 ,2 9 L uvisols B t 5 0 -7 5 0.481 0 ,4 6 7 14,5 0 ,1 9 0 0 ,2 4 B t 7 5 - 1 0 0 0 ,5 1 5 0 ,4 4 1 15,5 0 ,1 6 9 0,21 x ** _{0 ,4 1 3 0 ,5 0 4 12,8 0 ,2 7 6 0 ,3 7} 2 A p 0 -2 5 0 ,3 2 8 0 ,5 9 7 10,5 0 ,5 9 6 1,13 E et 2 5 - 5 0 0 ,3 9 0 0 ,5 2 9 1 2 ,3 0 ,2 6 9 0 ,2 5 B t 5 0 -7 5 0 ,5 3 9 0 ,4 3 0 16,3 0 ,2 7 2 0 ,2 5 B t 7 5 - 1 0 0 0 ,5 8 9 0 .3 9 2 1 9,0 0 ,3 3 8 0 ,3 5 0 ,4 6 2 0 ,4 8 7 14,5 0 .3 6 9 0 ,4 9 C z arn e - 1 A p 0 -2 5 0 ,3 4 2 0 .5 9 2 11,1 0 ,6 9 5 1,10 ziem ie A a 2 5 -5 0 0 ,3 7 5 0 ,5 5 7 1 2,4 0 ,7 0 2 0 ,7 9 P h a e o - A C 5 0 -7 5 0 ,3 6 1 0 ,5 7 0 11,8 0 ,4 8 2 0 ,5 5 zem s C 7 5 - 1 0 0 0 ,3 4 1 0 ,5 5 4 10,8 0 ,3 5 2 0 ,3 6 * _{0 ,3 5 5 0 ,5 6 8 11,5 0 ,5 5 8 0 ,7 0} 2 A p 0 -2 5 0 ,4 1 5 0 ,5 2 4 13,0 0 ,7 2 0 1 ,7 2 i A a 2 5 -5 0 0 ,3 4 7 0 ,5 8 0 11,3 0 ,5 4 0 0 ,5 4 B b r 5 0 -7 5 0 ,3 9 6 0 ,5 1 8 13,1 0 ,4 4 4 0 ,5 2 i _{C 7 5 - 1 0 0 0 ,5 3 0 0 ,4 3 8 16,9 0 ,4 3 4 0 ,4 7} .ę* * _{0 ,4 2 2 0 ,5 1 5 13,6 0 ,5 3 5 0,81} N IR ; k o m p le k sy ; 0 ,0 6 6 0 ,0 5 8 ; 1 , 9 0 ,0 4 8 0 ,1 5 L S D co m p le x es ( a = | in te rak c ja; 0 ,1 3 3 0 ,1 1 7 : 3 ,7 0 ,0 9 6 0 ,3 0 0 ,0 5 ) i in teractio n - K > P

* śre d n ia w a żo n a ś re d n ic a - M W D ; x * * - śre d n ia - m ean; K - k o m p le k s g leb o w y n r - soil c o m p lex N o ; P - poziom , g łę b o k o ś ć - h o riz o n ,d e p th

Czarne ziemie charakteryzowały się istotnie większą zawartością wodoodpornych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm, zarówno w poziomie Ap (0,695-0,720 kg-kg-1), jak i w poziomach głębszych (0,352-0,702 kg-kg ), w porównaniu z glebami płowymi (odpowiednio 0,487-0,596 i 0,169-0,338 kg-kg-1) (tab. 1). Średnia ważona średnica agregatów wodoodpornych w poziomach Ap czarnych ziem wynosiła 1,10-1,72 mm, a w poziomach podpowierzchniowych 0,36-0,79 mm i była istotnie większa niż w glebach płowych (odpowiednio 0,73-1,13 i 0,21-0,35 mm). Przyczyną większej wodoodpomości agregatów glebowych w czarnych ziemiach była większa zawartość węgla organicznego, zwłaszcza w poziomach Ap i Aa [Amezketa 1999; Bronick, Lal 2005].

Gleby płowe należące do kompleksu pszennego bardzo dobrego zawierały w poziomie Ap istotnie mniej wodoodpornych agregatów 0,25-10 mm (o 0,109 kg-kg1) niż gleby kompleksu pszennego dobrego (tab. 1). Również średnia ważona średnica agregatów wodoodpornych w

120 J. Paluszek

glebach płowych i czarnych ziemiach kompleksu pierwszego była istotnie mniejsza niż w glebach kompleksu drugiego. To wskazuje na pogorszenie jakości struktury tych gleb zaliczanych do najlepszych w wyniku intensywnej eksploatacji rolniczej, przy nadmiernym udziale zbóż w zmianowaniu i ograniczeniu nawożenia organicznego [Lenart 2002; Bronick, Lal 2005].

Według klasyfikacji Le Bissonnais [1996], opartej na średniej ważonej średnicy agregatów wodoodpornych, agregaty w poziomach Ap czarnych ziem oceniono jako trwałe (1,3-2 mm) lub średnio trwałe (0,8-1,3 mm), a w poziomach Aa, AC, Bbr i C jako nietrwałe (0,4-0,8 mm). Natomiast w poziomie Ap gleb płowych agregaty glebowe oceniono jako nietrwałe (0,4-0,8 mm) lub średnio trwałe (0,8-1,3 mm), a w poziomach Eet i Bt jako bardzo nietrwałe (<0,4 mm). Średnią w ażoną średnicę agregatów wodoodpornych w warstwie 0-100 cm uznano za najlepsze kryterium oceny jakości struktury badanych gleb.

WNIOSKI

1. Badania wykazały korzystny skład powietrznie suchych agregatów w poziomach Ap czarnych ziem i gleb płowych wytworzonych z utworów pyłowych. Niezależnie od przynależności do kompleksu przydatności rolniczej zawartość makroagregatów (o wymiarach 0,25-10 mm) przeważała nad zawartością brył (o wymiarach >10 mm). 2. W poziomach Eet gleb płowych oraz w poziomach Aa, Bbr, AC i C czarnych ziem udział

powietrznie suchych agregatów 0,25-20 mm był istotnie większy niż w poziomach Bt. 3. Czarne ziemie należące do obu kompleksów charakteryzowały się istotnie większą

zawartością wodoodpornych agregatów o wymiarach 0,25-10 mm od gleb płowych zarówno w poziomach Ap, jak i w poziomach podpowierzchniowych.

4. Gleby płowe i czarne ziemie zaliczane do kompleksu pszennego bardzo dobrego charak­ teryzowały się istotnie mniejszą średnią ważoną średnicą wodoodpornych agregatów od gleb należących do kompleksu pszennego dobrego. Średnią ważoną średnicę agregatów wodoodpornych uznano za najlepsze kryterium oceny jakości struktury glebowej. 5. Agregaty z poziomów Ap czarnych ziem oceniono jako trwałe lub średnio trwałe, a z

poziomów głębszych jako nietrwałe. Natomiast agregaty z poziomów Ap gleb płowych zostały sklasyfikowane jako nietrwałe lub średnio trwałe, a z poziomów Eet i Bt jako bardzo nietrwałe.

LITERATURA

AMEZKETA E. 1999: Soil aggregate stability: a review. J. Sustain. Agricult. 14(2/3): 82-151.

BRAUNACK M.V., DEXTER A.R. 1989: Soil aggregation in the seedbed: a review. II. Effect of aggregate size on plant growth. Soil Tillage Res. 14: 281-298.

BRONICK C.J., LAL R. 2005: Soil structure and management: a review. Geoderma 124: 3-22.

LE BISSONNAIS Y. 1996: Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility: I. Theory and methodology. Europ. J. Soil Sci. 47: 425—437.

LENART S. 2002: Studia nad w odoodpornością agregatów glebowych w różnych systemach uprawy roli i roślin. Fundacja Rozwój SGGW, Warszawa: 104 ss.

RZĄSA S., OWCZARZAK W. 2004: Struktura gleb mineralnych. Wyd. AR w Poznaniu, Poznań: 394 ss. YOUKER R.E., McGUINNESS J.L. 1957: A short method o f obtaining mean weight diam eter values o f

aggregate analyses of soils. Soil Sci. 83: 291-294.

Dr hab. Jan Paluszek, prof. nadzw. UP

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin