ARTYKUŁ PROBLEMOWY
JO A N N A PO N IA TO W SK A
GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA GLEB
MINERALNYCH I JEJ ZNACZENIE
DLA W ARUNKÓW ROZWOJU ROŚLIN
DRY BULK DENSITY OF MINERAL SOILS A N D
ITS IMPORTANCE TO PLANT GROWTH CONDITIONS
Zakład G leboznaw stw a Erozji i Ochrony Gruntów, Instytut Uprawy N aw ożenia i G leboznaw stw a w Puławach
A b str a c t: T he soil bulk density is one o f the m ost im portant physical factors influencing crop yields. Field trials or m icroplot and pot experim ents w ere conducted in many research centers in the past. T here w ere m ade investigations on the effect o f soil com paction on plant grow th and crop yielding. M any authors have tried to determ ine and calculate the optim um values o f soil bulk density for grow th and yielding o f plants. T he paper presents the review o f publications on that subject. Som e scientists have found increase o f crop yields in com pacted soils and other ones have obtained the opposite results in their research. Several research w orkers have determ ined the values o f optim um bulk density o f different soils on the basis o f plant response. In many studies it was show n that the increasing soil com paction caused significant decrease in num ber o f plants after em ergence, root m ass in soil profile and plant yields.
Słow a klu c zo w e : gęstość objętościow a gleby, zagęszczenie gleby, plony roślin upraw nych. K ey words', soil bulk density, soil com paction, crop yields.
WSTĘP
G leba jest układem niezw ykle złożonym , a wszystkie procesy w niej zachodzące są w zajem nie od siebie zależne. W łaściw ości fizyczne gleby w yw ierają ogrom ny w pływ na w szystkie procesy w niej zachodzące. Spośród param etrów , które w najw iększym stopniu oddziałują na rozwój roślin, należy wym ienić: gęstość gleby i jej stabilność oraz układ stosunków pow ietrzno-w odnych. G ęstość objętościow a
104 J. P on ia to w ska
gleby charakteryzuje się trój- lub co najm niej dw ufazow ym układem cech gleby, a więc jest w ielkością zm ienną, inną dla każdej gleby, zw iększającą się w m iarę zagęszczania fazy stałej i jednoczesnego zm niejszania objętości porów.
Jednym z podstaw ow ych zadań uprawy roli jest nadanie i utrzym anie w glebie struktury gruzełkow atej. Utwory strukturalne w ykazują niższą gęstość objętościow ą niż te, które m ają strukturę słabo wykształconą. U praw a gleby powoduje, że staje się ona bardziej pulchna, poniew aż cząstki są luźniej ułożone, a więc gęstość objętościo w a gleby jest niższa. Pogorszenie warunków wzrostu roślin w glebach zagęszczonych je st w głównej m ierze wynikiem zm niejszenia się porow atości i przepuszczalności gleb, ograniczenia wym iany gazów, pogorszenia się stosunków cieplnych, a także wzrostu oporów m echanicznych. W zrost oporu penetracji ham uje rozwój korzeni, co utrudnia i ogranicza pobieranie wody i składników pokarm ow ych, a co za tym idzie - zm niejsza efektyw ność naw ożenia.
Istotnym problem em współczesnego rolnictwa, a jednocześnie głów nym zada niem m echanicznej uprawy roli, jest zatem zapobieganie nadm iernem u zagęszczeniu gleb oraz stw orzenie i utrzym anie optym alnego stanu fizycznego gleby, który zapewni roślinom odpow iednie warunki plonowania.
CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE
PO DATNOŚĆ GLEB N A ZAGĘSZCZENIE
Gleby charakteryzują się dużym zróżnicow aniem wartości gęstości objętościow ej. W artość gęstości objętościowej w glebach m ineralnych waha się w granicach 0 ,7 5 - 1,90 Mg • m-3 [Assouline i in. 1997; Owczarzak, R ząsa 1990; Soane, van O uw erkerk 1994; Unger, Jones 1997]. Gęstość objętościow a utw orów glebowych zależy od uziarnienia, struktury gleby oraz od zawartości w niej m aterii organicznej [Canarache 1991; Ekuwe, Stone 1995; Ślusarczyk 1992; Tarkiew icz, N osalew icz 1999]. Im większy jest stopień rozdrobnienia części m ineralnych gleby, tym w iększa jest jej porow atość i m niejsza gęstość objętościowa. M ateria organiczna obniża gęstość objętościow ą w skutek niskiej gęstości właściwej zw iązków organicznych.
W opinii wielu badaczy panuje pogląd, że poszczególne gatunki gleb charakte ryzują się określoną podatnością na zagęszczenie w arunkow aną ich stanem uziarnie nia oraz uw ilgotnienia, a także aktualnym stopniem zagęszczenia. Podatność gleb na zagęszczenie zależy w dużej m ierze od ich składu granulom etrycznego, a szczególnie od procentow ej zaw artości frakcji cząstek spławialnych. Słow ińska-Jurkiew icz i D om żał [1991] oraz W alczyk i Frankowicz [1996] wskazują, że podatność gleby na ugniatanie jest różnicow ana także zaw artością w niej koloidów.
Nadm ierne zagęszczenie gleby zachodzi szczególnie intensyw nie podczas w io sennej upraw y roli [Adebiyi i in. 1991; C anarache 1991; O w czarzak, R ząsa 1990]. W ysoka z reguły w ilgotność gleby w tym czasie jest czynnikiem , który w pływ a decydująco na wzrost zagęszczenia gleby pod naciskiem kół sprzętu rolniczego.
W literaturze przew aża pogląd, że głów ną przyczyną ugniatania gleby są przejazdy ciągników i m aszyn rolniczych [Ekwue, Stone 1995; H âkansson i in. 1988; Sm ith, D ickson 1990], zw łaszcza wykonyw ane wiosną, tj. w okresie największej podatności gleby na ugniatanie [Adam, Erbach 1995; Hâkansson 1994]. W iększość badaczy
w iąże ten fakt z w ilgotnością, uw ażając tę cechę gleb za dom inujący czynnik różni cujący zagęszczenie gleby pod wpływem przyłożonego nacisku [Adebiyi 1991; B uliński, M ajew ski 1994; Shafig i in. 1994]. W m iarę wzrostu wilgotności rośnie ilość w ody w przestrzeniach m iędzyagregatow ych gleby lub pom iędzy poszczególnym i ziarnam i. W pływ a to na zm niejszenie oporu tarcia między cząstkam i glebow ym i i w rezultacie zw iększa podatność gleby na zagęszczenie. U w aża się rów nież, że każda gleba m a sw oistą dla siebie wilgotność, przy której przejazdy kół agregatów pow odują najw iększe jej zagęszczenie. W ilgotność ta waha się od około 14% dla piasków gliniastych i glin piaszczystych do 26% dla pyłów i ciężkich glin [Ow czarzak, R ząsa
1990].
D la każdego rodzaju gleby istnieje określona zaw artość wody w glebie, która pozw ala na jej zagęszczenie do m aksym alnej gęstości objętościow ej. W yniki badań uzyskane przez O w czarzaka i R ząsę [ 1990] pozw oliły w yznaczyć w ilgotność m aksy m alnego zagęszczenia gleb. W glebach o niskim uw ilgotnieniu zachodzą stosunkow o m ałe zm iany gęstości naw et pod wpływ em ugniatania znacznym i siłami.
T arkiew icz i N osalew icz [ 1999] badali podatność gleb lessowych na zagęszczenie przy różnej w ilgotności. Autorzy zagęszczali gleby proktorem w laboratorium i uzyskali wyniki zbliżone do w yników O w czarzaka i Rząsy [1990]. Stw ierdzili oni rów nież, że gęstość i zw ięzłość gleb w zrastały wraz ze w zrostem ich w ilgotności aż do osiągnięcia wartości m aksym alnej, a następnie zm niejszały się pom im o dalszego w zrostu uw ilgotnienia. T arkiew icz i N osalew icz [1999] w ykazali rów nież, że w raz ze w zrostem zaw artości m aterii organicznej w glebach zm niejsza się ich podatność na zagęszczenie. Przy spadku zawartości materii organicznej w glebach lessow ych z 2,1 % do 0,2% m aksym alne zagęszczenie tych gleb wahało się, w zależności od ilości zawartej w nich m aterii organicznej, od 1,55 M g • m-3 przy wilgotności krytycznej 18,51 % do 1,71 M g • i r f 3 przy wilgotności 14,66%.
ZM IANY W ŁAŚCIW OŚCI FIZYCZNYCH
GLEB UGNIATANYCH
D egradacja fizyczna gleb pow odow ana przez m echanizację rolnictw a jest proble m em zarów no produkcyjnym , jak też ekologicznym . N iekorzystne w arunki fizyczno- chem iczne w glebach zagęszczonych w istotny sposób decydują o słabszym rozw oju i plonow aniu roślin upraw nych, a także zw iększają zapotrzebow anie energetyczne na prace polow e. Zagęszczenie gleby w pływ a na jej cechy m echaniczne, decyduje o jej natlenieniu oraz w łaściw ościach w odnych, które z kolei w pływ ają na kierunek przebiegu procesów chem icznych i m ikrobiologicznych [Domżał, H odara 1991; H âkansson, R eeder 1994; Kosowski i in. 1990; Lipiec, U sow icz 1997; Pöyhönen i in. 1997; R aper i in. 1997]. N aprężenia pow stające w m iejscu styku kół z podłożem , podczas przejazdów agregatów rolniczych po polu, przekazyw ane są w głąb profilu glebow ego. Pow oduje to w zrost zagęszczenia gleby, a w konsekw encji niszczenie struktury gruzełkow atej, zm iany w rozkładzie wielkości porów, zm niejszenie ilości w ody dostępnej dla roślin [Ślusarczyk 1992], zm niejszenie przew odności hydraulicz nej, oraz w zrost zw ięzłości i zm niejszenie w ytrzym ałości gleby na ścinanie [Dom żał, H odara 1991 ; D om żał i in. 1991 ; Lowery, Schuler 1994].
106 J. P on ia to w ska
H orton i in. [1994] stw ierdzili negatyw ny wpływ zagęszczenia gleb na ich w łaści w ości w odne. A ssouline i in. [ 1997] uw ażają również, że zagęszczenie gleby w istotny sposób w pływ a na właściw ości fizyczne gleby i plonow anie roślin. W pływ ten dotyczy szczególnie krzywej retencji wody glebowej w pełnym zakresie jej potencjału ssącego, tzn. aż do 100 MPa. Autorzy ci podają, że zagęszczenie gleb obniża w nich zaw artość wody, zm niejsza przew odnictw o wodne nasycone i w konsekw encji ogra nicza infiltrację.
Pod w pływ em pow ierzchniow ych nacisków górnej warstwy profilu glebow ego część porów wydłużonych znacznie zm niejsza swoje wym iary, traci ciągłość i zm ienia ułożenie z pionow ego na zbliżone do rów noległego w stosunku do pow ierz chni pola [Słow ińska-Jurkiew icz, D om żał 1991]. Zm iany te m ogą prow adzić do ograniczenia wym iany gazowej, zm niejszenia perkolacji wody w głąb gleby i zm niej szenia dostępności wody dla roślin, ograniczenia rozwoju system u korzeniow ego oraz zm niejszenia rów nom ierności wzrostu roślin [Larson i in. 1994; Low ery, Schuler 1994]. Dane literaturow e w skazują również, że gleby silnie zagęszczone charakte ryzują się słabą aktyw nością biologiczną [Bednarz 1985]. G łębokość oddziaływ ania nacisku kół ciągnika, tzn. głębokość strefy odkształconej waha się, jak w ykazały badania licznych autorów, w dość szerokim przedziale, tj. od 15 do 40 cm, a czasem do 60 cm [Hâkansson i in. 1988; Hâkansson, M edvedev 1995].
Z badań B ulińskiego [1994] wynika, że niekorzystne zm iany w łaściw ości gleby w idoczne były naw et na głębokości 0,6 m pod śladami utw orzonym i w wyniku od 6- do 20-krotnych przejazdów , które w typowych technologiach pokryw ają 10-12% pow ierzchni pola. Procentow y udział pow ierzchni pola pokrytej śladam i o m niejszej krotności przejazdów wahał się w granicach 65-80% . W typow ych technologiach upraw y roślin ugniatanie gleby zachodzi ju ż w m om encie w ykonyw ania orki, gdy koła ciągnika toczą się po dnie bruzdy. W zależności od szerokości roboczej narzędzia i szerokości opon ciągnika wielkość powierzchni w ten sposób ugniecionej m oże stanow ić naw et połow ę pow ierzchni pola [Buliński 1991]. W niektórych opracow a niach m ożna spotkać próbę oceny ugniatania pow ierzchni pola na podstaw ie sum ary czn ej p o w ie rz c h n i śladów w szy stk ich p rz ejazd ó w o d n iesio n ej do je d n o stk i pow ierzchni [ha/ha] [Domżał, H odara 1991 ] lub udziału pow ierzchni pokrytej śladam i kół w ogólnej pow ierzchni pola w procentach. W edług W alczyk [ 1995] w konw encjo nalnej technologii uprawy buraków cukrow ych, ślady kół agregatów stanow iły około 65% pow ierzchni pola przy pięciu zabiegach upraw y przedsiew nej. H âkansson i R eeder [ 1994] podają, że zw iększenie gęstości gleby jest proporcjonalne do logarytm u z liczby przejazdów kołami po polu. Autorzy ci zw racają uw agę na w ażność tego zagadnienia, szczególnie w przypadku upraw rzędow ych, gdzie liczba przejazdów kół w m iędzyrzędziach może dochodzić naw et do 40 razy.
O ’Sullivan i in. [1999] opracow ali uproszczoną m etodę (m odel) oznaczania zagę szczenia gleby. M etoda ta, uw zględniająca kilka czynników kształtujących zagęsz czenie gleby, m oże mieć zastosow anie w ochronie środow iska lub w doradztw ie rolniczym . M odel pozw ala na w yznaczenie gęstości gleby pow stałej w wyniku przejazdu kół ciągnika i uw zględnia 3 składniki (czynniki): m odelow aną siłę nacisku na glebę, pow ierzchnię kontaktu (styku) m iędzy glebą a kołem oraz w łaściw ości gleby jako param etry wybrane do opisania zm ian objętości gleby pod w pływ em stresu.
AGROTECHNICZNE SKUTKI NADM IERNEGO
ZAGĘSZCZENIA GLEB
M echanizacja prac polow ych jest nieodzow nym zabiegiem kształtow ania odpo w iedniego stanu fizycznego gleby. Efektem niezam ierzonym tego rodzaju zabiegów je st degradacja fizyczna gleby spow odow ana jej zagęszczeniem przez m aszyny rolnicze, co w pływ a niekorzystnie na produktyw ność roślin upraw nych. Problem zagęszczenia gleb w ystępuje w większości krajów świata, ale je st on szczególnie w idoczny w krajach o wysokim stopniu zm echanizow ania rolnictw a i dużej ilości opadów atm osferycznych [Soane, van O uw erkerk 1994].
H âkansson i in. [1988] przyjm ują, że każdy wzrost zagęszczenia gleby na głębo kości do 0,4 m je st szczególnie niekorzystny dla rozw oju roślin. U w ażają oni, że graniczne, dopuszczalne obciążenie kół agregatu pow inno być takie, aby nie pow o dow ało zm ian w łaściw ości gleby poniżej tej głębokości. W łaściw ości fizyczne gleby w yw ierają ogrom ny w pływ na kierunek i tem po przebiegu procesów fizyczno-che- m iczno-biologicznych i z kolei m ają szczególny wpływ na w zrost i rozwój roślin [H âkansson i in. 1988]. W raz ze w zrostem gęstości gleby w zrasta także opór m echa niczny, niezbędny do pokonania przez system korzeniow y roślin. W pływ a to nega ty w n ie n a p lo n o w a n ie ro ślin . W ielu au to ró w w y k a zało n e g a ty w n y w pływ zagęszczenia gleb na w ym ianę wodną, cieplną i gazow ą w glebach oraz na penetrację korzeni [Taylor i in. 1996]. W iększość autorów podaje, że rośliny w glebie ugniatanej korzenią się płycej i w ydają plon niższy nawet w granicach 30-50 % . Zdaniem Taylora i B rara [1991], zagęszczenie gleby nie jest szkodliwe dla roślin, dopóki korzenie m ogą przenikać przez określoną warstwę gleby, pobierać w odę i składniki pokarm ow e, przy zachow aniu odpow iedniego w spółczynnika transpiracji. Lipiec i in. [1991], w badaniach prow adzonych na dwóch różnych glebach, wykazali, że w zrost zagęszczenia w profilu glebow ym prow adził do spłycenia zasięgu penetracji korzeni jęczm ienia jarego w w arstw ie ornej i w warstw ach głębszych i stw ierdzili, że m asa jednostkow a korzeni m alała wraz ze w zrostem zagęszczenia gleby. N astępstw em nadm iernego zagęszczenia gleby jest też zm niejszenie pobierania składników pokar m ow ych przez rośliny. Reakcja roślin zależy rów nież od rodzaju gleby i takich jej w łaściw ości, jak: układ stosunków pow ietrzno-w odnych, zasobność w składniki pokarm ow e [Dickson, C am pbell 1990], a także od ilości i rozkładu opadów atm osfe rycznych w okresie wegetacji roślin. Przy niekorzystnym układzie w arunków pogo dow ych i dużej ilości opadów w okresie w egetacyjnym , ugniatające działanie kół agregatu rolniczego m oże pow odow ać zm niejszenie liczebności roślin na jednostce pow ierzchni [Dickson, C am pbell 1990].
Cieśliński i in. [1990] oraz Lipiec i in. [1991] w ykazują również, że w w arunkach nadm iernego zagęszczenia gleby, utrzym ującego się przez cały okres w egetacji jęczm ienia, rośliny korzeniły się płycej.
W warunkach intensywnej m echanizacji, nadm ierne zagęszczenie gleby pow oduje ograniczenie wzrostu korzeni, a w efekcie spadek plonow ania roślin upraw nych [Alakukku i in. 1997; B usscher i in. 1997; Czyż i in. 2001; Larson i in. 1994; Lipiec i in. 1991; Lipiec, Sim ota 1994; Steyn, Tolm ay 1997; Unger, Jones 1997]. W yniki w iększości przeprow adzonych badań wykazały, że głów nym w skaźnikiem reakcji
108 J. P o n ia to w ska
roślin upraw nych na zagęszczenie gleby jest plon końcow y roślin. D zienia i Sosno wski [1991] uważają, że zw iększone zagęszczenie gleby popraw ia warunki rozwoju roślin upraw nych i pow oduje wzrost ich plonow ania, inni natom iast są zdania prze ciw nego [Larson i in. 1994; Lipiec i in. 1991; Riley 199 4;S teyn,T olm ay 1997; Unger, Jones 1997]. Lipiec i in. [1991 ], a także Pabin i W łodek [ 1990] wykazali, że zm ienność plonow ania jęczm ienia w zależności od zagęszczenia gleby m iała charakter parabo liczny.
W ystępow anie zjaw iska zagęszczenia gleb w now oczesnym rolnictw ie jest nie uniknione. W edług B lecharczyka i in. [1999] oraz W łodka i in. [1999] w yelim inow a nie m echanicznej uprawy roli jest praktycznie niem ożliwe. B adacze ci twierdzą, że zaniechanie upraw y płużnej oraz stosowanie siewu bezpośredniego istotnie obniża plonow anie roślin. O dm ienny pogląd w tym zakresie reprezentuje Kuś [1999], który w w ieloletnich badaniach m ikropoletkow ych stwierdził, że zarów no spulchnienie gleby na różną głębokość, jak też siew bezpośredni, nie miały w iększego wpływu na plonow anie roślin uprawnych. A utor ten uważa, że na glebach ciężkich, zasobnych w próchnicę, przy braku zagęszczającego oddziaływ ania sprzętu m echanicznego, nie jest konieczne stosow anie m echanicznych zabiegów upraw ow ych w celu osiągnięcia
w ysokich plonów roślin.
R oszak i in. [1991] uważają, że zaniechanie uprawy płużnej prow adzi po pew nym czasie do znacznego nagrom adzenia próchnicy, fosforu i potasu, a także zw iększenia zakw aszenia w poziom ach pow ierzchniow ych gleb. D zienia i Sosnow ski [1991] stw ierdzili, że zastosow anie siewu bezpośredniego spow odow ało wzrost ogólnej zw ięzłości gleby (24-100% ) i gęstości gleby suchej (2-16% ). Radecki i Opic [1995] podają, że zaniechanie uprawy roli przy siewie bezpośrednim spow odow ało w zrost zachw aszczania pól i zm niejszyło plonow anie rzepaku i pszenżyta ozim ego. Podobne spostrzeżenia, dotyczące spadku plonow ania roślin w system ach uproszczonej up ra wy, odnotowali D zienia i in. [1995] oraz Krężel [1991]. W edług C anarache [1999] w spółczesna nauka zbyt mało uwagi pośw ięca badaniom z zakresu fizyki gleb. Problem y zw iązane z fizyczną degradacją gleb, będącą w ynikiem intensyw nego i niekontrolow anego wzrostu m echanizacji prac polow ych, pow inny stanow ić przed m iot w iększego zainteresow ania fizyków glebowych. Dotyczy to szczególnie badania stanu fizycznego gleb oraz czynników m odyfikujących istniejące układy w łaściw ości fizycznych w glebach użytkow anych rolniczo. C anarache (1991) twierdzi jednak, że przy obecnym poziom ie wiedzy określenie optym alnego dla roślin stanu gleby na podstaw ie prostych zależności jest praktycznie niem ożliwe.
R easum ując wyniki dotychczasow ych badań, dotyczących wpływu zagęszczenia gleb na plonow anie roślin, m ożna stwierdzić, że zdaniem większości autorów , spadek plonow ania roślin spow odow any nadm iernym zagęszczeniem gleby w aha się, w zależności od układu i nasilenia działających czynników , w granicach od kilku do ponad 60%. W iększość uzyskanych wyników badań w ykazała statystycznie istotną reakcję roślin na ugniecenie gleby.
OPTYM ALNA GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA
GLEB UPRAW NYCH
U zyskanie optym alnej gęstości gleby w celu zapew nienia roślinom upraw nym najkorzystniejszych w arunków wzrostu (m echanicznych, w odno-pow ietrznych i bio logicznych) to podstaw ow e zadanie m echanicznej upraw y roli. Próby określenia optym alnej gęstości gleb dla rozwoju różnych gatunków roślin upraw nych, tak daw niej jak i w spółcześnie, podejm ow ało wielu autorów. N iektórzy autorzy starali się w yznaczyć takie wartości. B adania te dotyczyły jednak tylko dw óch lub trzech gatunków gleb i prow adzone były w warunkach laboratoryjnych [Pabin i in. 1999] lub m ikropoletkow ych [Kuś 1999]. Nie odzw ierciedlało to w pełni w arunków natu ralnych. Pabin i in. [1999] na podstaw ie badania długości korzeni siewek grochu upraw ianego w cylinderkach o objętości 100 cm 3 wyznaczyli za pom ocą em pirycz nych w zorów optym alne zakresy gęstości w ynoszące dla gleb gliniastych od 1,38 do 1,53 M g • nrf3, a dla piasku słabogliniastego od 1,48 do 1,65 M g • m-3. W yznaczone w ten sposób wartości optym alnej gęstości gleb budzą pow ażne zastrzeżenia, ponie waż badania te nie były przeprow adzone w naturalnych w arunkach polow ych. R oszak i in. [1990b], badając w dośw iadczeniach polow ych i m odelow ych zakres gęstości w przedziale 1,15-1,69 M g • m-3, ustalili optym alną gęstość dla gleby w ytw orzonej z gliny piaszczystej. W artości te wynosiły dla pszenicy ozimej 1,50-1,60 M g ■ m -3, zbóż jarych 1,40-1,50 Mg - m-3, a dla roślin strączkow ych 1,15-1,30 M g - m-3. Pabin i W łodek [1990] ustalili na podstaw ie dośw iadczeń polow ych, że optym alna gęstość gleby w ytw orzonej z piasku gliniastego m ocnego dla jęczm ienia jareg o pow inna w ynosić 1,57 M g-3. Z badań Ślusarczyka [1990] przeprow adzonych na 3 glebach wynika, że optym alna dla jęczm ienia jarego gęstość piasku gliniastego m ocnego wynosi 1,62 M g • m-3, lessu 1,35-1,45 M g • i r f 3 , a bardzo ciężkiej m ady ilastej 1,30 -1 ,3 5 M g - i r f 3.
W ielu badaczy [Droese i in. 1990; Radecki i in. 1990; Roszak in. 1990 a, b] podaje w artości gęstości gleby, które w prow adzonych dośw iadczeniach zapew niały najko rzystniejsze warunki rozwoju badanych roślin. R ów nież badania nad zagęszczeniem gleb spow odow anym przejazdam i kół ciągników prow adzone przez D zienię i in. [1990], H âkanssona i in. [1988], H âkanssona i M edvedeva [1995], Lipca i in. [1991] nie dały jednoznacznej odpow iedzi, jakie wartości gęstości gleb są optym alne dla w zrostu, rozw oju i plonow ania roślin.
PO DSUM OW ANIE
W arunki fizyczno-chem iczne w glebach zagęszczonych decydują o rozw oju roślin upraw nych, w tym przede w szystkiem ich system u korzeniow ego. D latego też upraw a gleby pow inna ukształtow ać taki układ właściw ości fizyczno-chem icznych gleb, aby były one optym alne dla wzrostu i rozwoju roślin, a szczególnie dla rozw oju system u korzeniow ego. Poszukuje się m ożliwości ograniczenia niekorzystnego wpływu u g niatania pow ierzchni gleby. W prow adzenie uproszczonych technologii oraz stosow a nie złożonych w ieloczynnościow ych agregatów upraw ow ych jest rozw iązaniem ograniczającym negatyw ny wpływ zagęszczenia gleby. W prow adzenie now ych
tech-110 J. P o n ia to w ska
nologii w upraw ie roślin ma na celu bardziej efektyw ne w ykorzystanie m aszyn rolniczych oraz ograniczenie ich negatyw nego wpływu na glebę. O ptym alnym roz w iązaniem w tym zakresie jest stosow anie przedsiew nych zestaw ów zabiegów up ra w ow ych, które w trakcie jednego przejazdu roboczego przygotow ują glebę do siewu przez jej rozdrobnienie, w yrów nanie i w głębne zagęszczenie na poziom ie um ieszcze nia nasion. Ten sposób upraw y, ograniczający liczbę kolein na polu, m ożna uspraw nić dobierając odpow iednią szerokość roboczą sprzętu. Istotne zm niejszenie obciążenia gleby m ożna uzyskać w ym ieniając tradycyjne ogum ienie na szersze. Szkody spow o dow ane ugniataniem gleby m ożna też ograniczyć do m inim um przez zastosow anie spulchniaczy śladów kół ciągnika [Tom aszew ska 1992]. Nie ma tu jed nak rozw iązań uniw ersalnych ze względu na dużą różnorodność gleb i zróżnicow aną ich reakcję na ugniatające działanie sprzętu rolniczego, warunki klim atyczne i agrotechniczne oraz w ym agania glebow e poszczególnych roślin.
LITERATURA
A D A M K. M ., E R B A C H D. C. 1995: R elationship o f tire sinkage depth to depth o f soil com paction. Trans. A S A E 4 : 1011-1016.
A D E B IY I O. A ., K O IK E M ., K O N A K A T., Y U Z A W A S., K U R D IS H I I. 1991: C om paction characteristics for the tow ed and driven conditions o f a w heel operating in an agricultural soil. J Terram echanics 28: 3 7 1 -3 8 2 .
A L A K U K K U L., PÖ Y H Ö N E N A., SA M PO M. 1997: Soil com paction control w ith a light, unm anned tractor in tw o tillage system s. Fragm. A gronom . 2A /97: 19-22.
A S S O U L IN E S., T A V A R E S -F IL H O J., T E S S IE R D. 1997: E ffect o f com paction on soil physical and hydraulic properties: Exp. results and m odeling. Soil Sei. Soc Am . J. 61, 2, 3 9 0 -3 9 8 . B E D N A R Z W. 1985: W pływ stopnia zagęszczenia gleby kołam i ciągnika na jej aktyw ność
biologiczną. R o cz. N auk Roi. 7 6 -C -l: 9 -2 3 .
B L E C H A R C Z Y K A., SK R Z Y P C Z A K G., M A Ł E C K A I., P IE C H O T A T. 1999: W pływ zró żn ico w anej upraw y roli na w łaściw ości fizyczne gleby oraz plonow anie pszenicy ozim ej i grochu.
Nauk. A R w Szczecinie 195 (74): 171-179.
B U L IŃ S K I J. 1991 : W pływ czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych agregatu ciąg n ik o w e go na u gniatanie gleby. M a szyn y i C iągniki R olnicze i L eśne 7: 15-17.
B U L IŃ S K I J. 1994: M ożliw ości zm niejszenia ugniatania gleby agregatam i rolniczym i. Przegl. Techn. R oln i L eśn ej 6: 4 -5 .
B U L IŃ S K I J., M A JE W S K I Z. 1994: Effect o f load and num ber o f com pacting runs on the state o f soil preparation for investigations on m odel tillage im plem ents. Ann. WAU- SG G W . A g ric u l ture No 28 Argic. Engin.: 3 -8 .
B U S S C H E R W. J., L IPIE C J., B A U E R P. J., C A R T E R T. E., 1997: R oot penetration o f artificial com pacted hard layers. Fragm . Agronom . 2A /97: 119-122.
C A N A R A C H E A., 1991 : F actors and indices regarding excessive com pactness o f agricultural soil. S o il & Tillage Res. 1 9 ,2 -3 : 145-164.
C A N A R A C H E A. 1999: Soil physics and environm ent. M at. M iędzynar. K onf. nt.: R ola gleby w funkcjonow aniu ekosystem ów , Lublin: 4 5 4 -4 5 5 .
C IE Ś L IŃ S K I Z., M IA T K O W S K I Z., SO Ł T Y SIK A., 1990: Influence o f agrom eliorative p lo u g h ing on som e physical properties o f soil and the distribution o f the roots o f w heat. Zesz. Probl. Post. N auk Rol. 385: 7 3 -8 0 .
C Z Y Ż E., T O M A S Z E W S K A J., D E X T E R A .R 2001: R esponse o f spring barley to changes o f com paction and aeration o f sandy soil under m odel conditions. Int. A g ro p h ysics 15/1: 9 -1 2 D IC K S O N J. W. C A M P B E L L D. J. 1990: Soil and crop responses to zero- and conventional - traffic
D O M Ż A Ł H., G L IŃ S K I J., L IP IE C J. 1991: Soil com paction research in Poland. S o il & Tillage Res. 19, 2 -3 : 9 9 -1 0 9 .
D O M Ż A Ł H., H O D A R A J. 1991 : Physical properties o f three soils com pacted by m achine w heels during field operations. Soil & Till. Res. 19, 2 -3 : 2 2 7 -2 3 5 .
D R O E S E H., N IE M C Z Y K H., R A D E C K A A., R O SZ A K W. 1990: R eakcja roślin upraw nych na stopień zagęszczenia gleby. R o cz. N auk Roi., A, 1 0 9 ,1 : 9 3 -1 0 2 .
D Z IE N IA S., P IS K IE R T., W E R E S Z C Z A K A J. 1995: W pływ system ów upraw y roli na fizyczne w łaściw ości gleby i plonow anie pszenżyta ozim ego. M at. M iędzynar. Sym p. N auk. nt. E k o lo giczne aspekty m echanizacji, naw ożenia, ochrony roślin i upraw y gleby. IB M E R W arszaw a:
165-169.
D Z IE N IA S., S O S N O W S K I A. 1991: M ożliw ości zastosow ania siew u bezpośredniego na glebie kom pleksu żytniego dobrego w w arunkach klim atycznych P om orza Z achodniego. Rocz. N auk R o i, A. 109, 2: 157-173.
D Z IE N IA S., S O S N O W S K I A., H O F M A N -K Ą K O L 1990: W pływ ugniatania gleby i roślin przez ciągniki na fizyczne w łaściw ości gleby, zach w aszczenie oraz plony ję c z m ie n ia i pszenicy. I. Z m iany niektórych w łaściw ości fizycznych gleby. R ocz. N auk Roi., A 104/4: 2 1 -2 9 .
E K W U E E.I., ST O N E R.J. 1995: O rganic m atter effects on the strength properties o f com pacted agricultural soils. Trans. A S A E 38 (2): 3 5 7 -3 6 5 .
H Â K A N S S O N I. 1994: Soil tillage for crop production and for protection o f soil and envirornm en- tal quality: A S candinavian V iew point. Soil a n d Till. Res. 30: 109-124.
H Â K A N S S O N I., M E D V E D E V V .W ., 1995: P rotection o f soils from m echanical o verloading by establishing lim its for stresses caused by heavy vehicles. Soil & Till. Res. 35: 8 5 -9 7 .
H /4K A N SSO N I., R E E D E R R.C ., 1994: Subsoil com paction by vehicles w ith high axle load- extent, persistence and crop response. Soil & Till. Res. 29, 2 - 3 : 277-304.
H Â K A N S S O N I., V O O R H E E S W .B., R IL EY H. 1988: V ehicle and w heel factors influencing soil com paction and crop response in different traffic regim es. So il & Till. Res. 11: 2 3 9 -2 8 2 . H O R T O N R., A N K E N Y M. D., A LL M A R A S R. R. 1994: Effects o f com paction on soil hydraulic
properties. B.D . Soane and C. van O uw erkerk (Eds.) Soil C om paction in C rop Production. D evelo p m en ts in A gric. E ngineering 11: 141-165.
K O S O W S K I J., L IP IE C J., T A R K IE W IC Z S. 1990: The response o f spring barley yield to the degree o f soil com pactness related to m eteorological conditions. Zesz. Probl. Post. N auk Rol. 396: 8 1 -8 7 .
K R Ę Ż E L R. 1991 : W pływ siew u bezpośredniego na w łaściw ości gleby i plonow anie roślin. Rocz. N auk R o i, A 109: 175-188.
K UŚ J. 1999: W pływ różnej intensyw ności upraw y roli na jej w łaściw ości i plonow anie roślin. Zesz. Nauk. A R vu Szczecinie 195 (74): 3 3 -3 8 .
L A R S O N W. E., E Y N A R D A., H A D A S A., L IPIE C J. 1994: C ontrol and avoidance o f soil com paction in practice. B.D. Soane and C. van O uw erkerk (Eds.) Soil C om paction in C rop Production. D evelopm ents in A g ricu ltu ra l E ngineering 11: 5 9 7 -6 2 5 .
L IP IE C J., SIM O T A C. 1994: R ole o f soil and clim ate factors influencing crop responses to com paction in C entral and E astern Europe. B.D. Soane and C. van O uw erkerk (E ds.) Soil , C om paction in C rop Production. D evelopm ents in Agric. E ngineering 11: 3 6 5 -3 9 0 .
L IP IE C J., T A R K IE W IC Z S., K O S O W S K I J., H Â K A N S S O N I. 1991 : Soil physical properties and grow th o f spring barley related to the degree o f com pactness o f tw o soils. So il & Till. R es 19, 2 - 3 : 3 0 7 -3 1 7 .
L IP IE C J., U S O W IC Z B. 1997: Spatial variability o f penetration resistance o f soil at d ifferent com paction level. Fragm . A gronom . 2B /97: 4 2 3 -4 2 6 .
L O W E R Y B., S C H U L E R R.T. 1994: D uration and effect o f com paction on soil and plant grow th in W isconsin. So il & Till. Res. 29, 2-3: 2 0 5 -2 1 0 .
O S U L L IV A N M .F., H E N S H A L L J.K ., D IC K SO N J.W . 1999: A sim plified m ethod for estim ating soil com paction. So il & Till. Res. 49: 3 2 5 -3 3 5 .
112 J. P o n ia to w ska
O W C Z A R Z A K W ., R Z Ą SA S. 1990: G raniczne stany potencjalnego zag ęszczen ia gleb m in eral nych Cz. II. Stany i stopnie oraz w skaźniki zagęszczenia i spulchnienia gleb m ineralnych Polski. M at. M iędzynar. S em inarium R W PG , Puław y, K/2: 7 4 -8 3 .
P A B IN J. W Ł O D E K S. 1990: W pływ zagęszczenia gleby na plonow anie pszenicy ozim ej. M at. M iędzynar. S em inarium R W PG , IU N G , Puław y, K/2: 9 7 -1 0 5 .
P A B IN J., W Ł O D E K S., B IS K U P S K I A. 1999: W artości krytyczne gęstości różnych gatunków gleb m ineralnych. Zesz. Nauk. A R w Szczecinie 195 (74): 81 -8 6 .
P Ö Y H Ö N E N A., A LA K U K K U L., A H O K A S J., SA M PO M. 1997: Stresses and com paction caused by a light and a conventional tractor in tw o tillage system s. Frag. Agron. 2B/97:
5 4 3 -5 4 6 .
R A D E C K I A., O PIC J., 1995: W pływ upraw y zerow ej, w ykonyw anej na czarnej ziem i na zachw aszczenie łanu i plonow anie roślin. R ocz. N auk RoL, A II I, 3 - 4 : 4 7 -5 7 .
R A D E C K I A., R O S Z A K W ., S T A R C Z E W S K I J. 1990: R eakcja roślin upraw nych na zag ęszczenie gleby. Cz. VII. R o cz. N auk Roi. 108, 4: 107-116.
R A P E R R. L., R E E V E S D. W ., W A Y T. R. 1997 : R ecom paction by traffic o f a com pletely disrupted coastal plain soil. Fragm. A gronom . 2B /97: 54 7 -5 5 0 .
R IL E Y H. 1994: T he effect o f traffic at high axle load on crop yields on loam soil in N orw ay. Soil a n d Tillage Res. 29, 2-3: 21 1 -2 1 4 .
R O S Z A K W ., R A D E C K I A., O PIC J., 1990a: R eakcja roślin upraw nych na zagęszczenie gleby. Cz. V III: B obik, Rocz. N auk Roi. A 109, 1: 85 -9 1 .
R O S Z A K W ., R A D E C K I A., O PIC J., W IT K O W S K I F. 1990b: Próba o kreślenia optym alnego zagęszczenia gleby gliniastej dla w zrostu i plonow ania roślin upraw nych. M odelow anie i op ty m alizacja param etrów żyzności gleb. M iędz. Sem in. R W PG , Puław y: 106-115.
R O S Z A K W ., R A D E C K I A., W IT K O W S K I F. 1991: B adania nad m ożliw ością zastosow ania siew u bezpośredniego w w arunkach Polski C entralnej. Rocz. N auk Rol. A/109, 2: 143-156.
S H A F IG M ., H A S S A N A., A H M A D S. 1994: Soil physical properties as influenced by induced com paction u nder laboratory and field conditions. Soil & Tillage Res., 29, (1): 13-22. S Ł O W IŃ S K A -JU R K IE W IC Z A ., D O M Ż A Ł H. 1991: T he structure o f the cultivated horizon o f
soil com pacted by the w heels o f agricultural tractors. So il & Till. R es 19, 2 -3 : 2 1 5 -2 2 6 . S M IT H D .L.O ., D IC K S O N J. W ., 1990: C ontributions o f vehicle w eight and ground press to soil
com paction. J. Agric. Engin. Res. 46: 13-29.
S O A N E, B .D ., V A N O U W E R K E R K , C. 1994: Soil com paction problem s in w orld agriculture. B.D . S oane and C. van O uw erkerk (Eds.) Soil C om paction in C rop Production. D evelo p m en ts in A g ricu ltu ra l E ngineering 11: 1-21.
ST E Y N J.T., T O L M A Y J.P.C. 1997: T he influence o f tillage on soil com paction grain yield and m argin above specified cost o f w heat. Fragm. Agron. 2B/97: 6 0 9 -612.
ŚL U S A R C Z Y K E. 1990: O ptym alna gęstość trzech gleb dla w zrostu i plonow ania ję c z m ie n ia jareg o . M at. M iędzyn. S em inarium . R W PG , IU N G Puław y, K/2: 116-128.
ŚL U S A R C Z Y K E. 1992: W pływ przejazdu ciągników kołow ych na w łaściw ości fizyczne gleb. W yd. IU N G Puław y, R(300): 7 -2 5 .
T A R K IE W IC Z S., N O S A L E W IC Z A. 1999: W pływ zaw artości próchnicy w glebach lessow ych na ich podatność na zagęszczenie. M iędzyn. Konf. nt: R ola gleby w funkcjonow aniu ek o sy ste m ów L ublin: 400.
T A Y L O R J. H., B R A R G. S. 1991 : E ffect o f soil com paction on root developm ent. Soil & Tillage R es. 1 9,2-3: 111-119.
T A Y L O R H .M ., R O B E R T S O N G .M ., P A R K E R J.J.1996: Soil strength root penetration relations for m edium to coarse textured soil m aterials. Soil Sei. 102: 18-22.
T O M A S Z E W S K A J. 1992: W pływ zagęszczenia gleb m ineralnych na rozw ój i plonow anie jęcz m ien ia. W yd. IU N G Puław y, R(300): 5 3 -6 8 .
U N G E R P. W ., JO N E S O.R. 1997: B ulk density and penetration resistance o f soil cropped to dryland w heat and sorghum . Fragm . A gronom . 2B /97: 66 1 -664.
W A L C Z Y K M . 1995: W ybrane techniczne i technologiczne aspekty u gniatania gleb rolniczych agregatam i ciągnikow ym i. Zesz. Nauk. A R w K rakow ie 202: 108.
W A L C Z Y K M ., F R A N K O W IC Z R. 1996: W pływ w ybranych w ilgotności i obciążeń na zag ęsz czenie gleby piaszczystej i gliniastej. Z esz. P ro b l Post. N auk Roi. 425: 2 7 5 -2 8 0 .
W Ł O D E K S., PA B IN J., B IS K U P S K I A., K AU S A. 1999: Skutki uproszczeń upraw y roli w zm ianow aniu. Z e sz. Nauk. A R w Szczecinie 195 (74): 39^1-5.
P ra ca w ptynęła do red akcji w m arcu 20 02 r. D r J o a n n a P o n ia to w s k a
In s ty tu t U p ra w y N a w o ż e n ia i G le b o zn a w stw a Z a k ła d G le b o z n a w s tw a , E ro zji i O ch ro n y G ru n tó w ul. C za rto ry sk ic h 8, 2 4 -1 0 0 P u ła w y
