R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X I X , N R 3, W A R S Z A W A 1978
R Y SZ A R D T U R SK I, H E N R Y K DOM ŻAŁ, A N N A SŁ O W lftS K A -JU R K IE W IC Z
PR ZEPU SZC ZA LN O ŚĆ PO W IETR ZN A JA K O W SK A ŹN IK STANU FIZY C ZN EG O GLEBY
In sty tu t G leb o zn a w stw a i C hem ii R olnej A R w L u b lin ie
C ennym w skaźnikiem sta n u fizycznego gleby jest przepuszczalność pow ietrzna, szczególnie p rz y d a tn a do oceny w aru n k ó w jej n atlen ian ia. C h a ra k te ry z u je ona zdolność gleby do w y m iany gazow ej, poniew aż jej wielkość zw iązana jest głów nie z obecnością p rze strz e n i m iędzyagrega- tow ych i dużych porów m iędzyziarnow ych, k tó ry m i w n a tu ra ln y c h w a ru n k a c h odbyw a się ru c h gazów [1]. W p rzy p a d k u u p ra w y ro ślin w y m a g ających dobrego n ap o w ietrzenia przepuszczalność p o w ietrzna pow ierz chniow ej w a rstw y isto tn ie k o relu je z plonem .
G r i m e s i B i s h o p [3] uzyskali istotn ą do d atn ią zależność k o re lacy jn ą przepuszczalności p o w ietrzn ej z plonem ziem niaków i isto tn ą u jem n ą zależność z ilością zdeform ow anych b u lw ziem niaka. P o m iary przepuszczalności p o w ietrzn ej n ie w p ły w ają niszcząco na u k ład gleby, m o żna je więc w ykonyw ać k ilk a k ro tn ie na tej sam ej próbie bez obaw y n a ruszenia jej sta n u w czasie pom iaru, ja k to m a m iejsce podczas oznacza nia przepuszczalności w odnej [4].
Celem badań, k tó ry c h w yniki p rzed staw iam y w niniejszej pracy, było poznanie zw iązku m iędzy w ielkością przepuszczalności p o w ietrzn ej a ciężarem objętościow ym , porow atością ogólną, pojem nością p o w ietrz ną, w ilgotnością a k tu a ln ą i p oten cjałem wody glebow ej oraz określe nie przy d atn o ści tego oznaczenia jako w skaźnika zm ian zagęszczenia i w aru n k ó w po w ietrzn y ch w glebie.
M ETO DYK A
B adania prow adzono w dw u częściach: lab o ra to ry jn e j i polow ej. Po m ia ry przepuszczalności p o w ietrzn ej gleby w ykonyw ano za pom ocą apa ra tu ty p u LPIR -1 do oznaczania przepuszczalności po w ietrzn ej m as fo r m ierskich, p ro d u k cji Z akładu A p a ra tu ry D ośw iadczalnej In sty tu tu
Od-4 R. Turski i in.
łew nictw a w K rakow ie. A p a ra t ten um ożliw ia w ykonyw anie oznaczeń na p ró bkach o stan d ard o w y ch w y m iarach stosow anych w gleboznaw stw ie (średnica 50 m m, w ysokość 51 mm). C iśnienie pow ietrza podczas pom ia
rów w ynosiło 100 m m H 20 . W artość przepuszczalności po w ietrzn ej gle by odczytyw ano bezpośrednio ze skali a p a ra tu w cmYG.min.
M E T O D Y K A B A D A Ń L A B O R A T O R Y J N Y C H
Do b ad ań w yb rano pięć gleb o zróżnicow anych w łaściw ościach: glebę bielicow ą w ytw orzoną z p iask u luźnego, glebę b ru n a tn ą w ytw orzoną z gliny zw ałow ej piaszczystej,, czarnoziem w y tw orzony z lessu, rędzinę czarnoziem ną w ytw orzoną z k re d y piszącej i glebę m urszow ą w ytw o rzoną z to rfu niskiego (tab. 1). P ró b k i p o b ran o z poziom ów
próchnicz-T * t • i * 1
C h arak tery sty k a g le b badanych w dośw iadczeniu modelolym C h a r a c t e r i s t i c o f s o i l i n v e s t ig a te d i n a model ex p erim en t
lazw a gleby
Zai
C<ra rt ość f r a k c j i m echanicznych - \ in te n t o f m echanical f r a c t i o n - %% Cifciarw łaściw y Zaw arto66 prlcfcńloy S o il typo 1-0,1 I 0 ,1 - 0 ,05 0 ,0 5 -0 ,0 2 OO j o o o ro ЧЛ 1 0 ,0 0 5 -0 ,-0-02 ^ 0,002 0 ,1 -0,0 2 < 0 ,0 2 ' rż e c a y - JcU t y з G /c n r lu b avih - s t a n c j i o rg a n ic z n e j , % Humue or o rg a n lo m a tte r c o n te n t ,% ЩЦ A c tu a l- ś p e c if i o g r a v ity G/cm3 Gleba b i e licow a wy
tw orzona z piasktL poziom A1 P o d zo llß s o i l deve lo p ed from sana 85 4 7 1 1 2 11 4 2,66 1,64 Aj h o riz o n Gleba b ru n a tn a wy tworzona z g lin y , poziom Aj Brown e o i l developed from loam , . Aj h o riz o n 49 10 16 12 5 8 26 25 2,61 1,67 Czarnoziem wytwo rzony z le s s u , poziom Aj Chernozem developed from lo e s s . Aj h o riz o n 2 10 44 20 7 17 34 44 2,57 3,71 Będzina wytworzo na z kred y p is z ą c ej, poziom Aj B endzina s o i l de veloped from c h a lk s to n e , Aj h o riz o n 36 8 12 10 10 24 20 44 2,61 2,80
Gleba murazowa wy tw orzona z t o r f u n is k ie g o , poziom Mj Muck s o i l deve - - - 1*74 76,99 lo p e d from low p e a t . M1 h o riz o n .
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 5
nych, poniew aż przede w szystkim w tej stre fie zachodzi rozw ój części podziem nych roślin. W la b o ra to riu m z pobranego m a te ria łu w ykonano serie pró b służących do p rzep ro w adzen ia pom iarów przepuszczalności. W celu u stalen ia w pły w u zagęszczenia na przepuszczalność po w ietrzn ą u gniatano m ate ria ł glebow y o w ilgotności zbliżonej do op tym alnej wil gotności u p raw o w ej z siłą: 0, 0,5, 1,0 i 5,0 kG /cm 2 w cy lin d rach p ojem ności 100 cm 8. W ilgotność, p rz y k tó re j zagęszczano próbki, w ynosiła w p ro cen tach w agow ych: w glebie bielicow ej w ytw orzonej z piask u — 5,1%; w glebie b ru n a tn e j w ytw orzonej z gliny 13,6%; w czarnoziem ie — 12,3%; w rędzinie 23,5%, a w glebie m urszow ej — 103,2%. Ażeby za
pobiec zm niejszeniu objętości gleby w cylindrze w w y n ik u działania n a cisku, prow adzono zagęszczenie stosując zespół dw u cylin drów nie połą czonych ze sobą. Po zagęszczeniu górny cy lin der zdejm ow ano obcinając n a d m ia r gleby, tak aby w cy lin d rze dolnym objętość m a te ria łu glebo wego w ynosiła 100 cm 3. N astępnie cy lin d ry z glebą nasycano w odą i sta- blizowario w ilgotność za pom ocą bloku pyłow ego i pyłow o-kaolinow ego przy n astęp u jący ch w artościach p o ten cjału w ody w glebie: pF 1,0, 1,5, 2,0, 2,2, 2,5 i 2,7. Jeżeli podczas naw ilżan ia gleby następow ało jej osia danie spow odow ane działaniem sił k ap ilarn y ch , wów czas p rzy obliczaniu ciężaru objętościow ego uw zględniano końcow ą objętość próbki. Z jaw is k o to zachodziło przede w szystkim w pró b k ach luźnych i w yw ołało w glebie piaszczystej znaczne zaw ężenie przedziału w artości ciężaru objętościow ego. W arto zauw ażyć, że w w y n ik u naw ilżania ciężary obję tościowe p rób ek gleby piaszczystej nie zagęszczanych i zagęszczanych z siłą 0,5 kG /cm 2 są wyższe niż p rób ek u g n iata n y ch z siłą 1 kG /cm 2, co zgodne jest z dan y m i pod aw an y m i w lite ra tu rz e [2].
P o m iary przepuszczalności p o w ietrzn ej prow adzono w k ażdy m z w y m ienionych stan ó w nasycenia gleby wodą. Pow yżej p o ten cjału p F 2,7 nie w y konyw ano pom iarów przepuszczalności p o w ietrznej, poniew aż za w artość p o w ietrza w glebie jest wówczas w ysoka i nie odgryw a roli czyn nika h am u jąceg o rozw ój roślin. Je d y n ie w p rzy p a d k u g leby c zar- noziem nej zagęszczonej z siłą 0, 0,5 i 1 kG /cm 2 p rze rw a n o p om iary przy p o tencjale w ody pF 2,5, gdyż nastąpiło wówczas silne k u rczen ie p ró bek.
O trzy m ane w yniki przed staw io n o graficznie w trzech seriach: — seria A: w y k resy o b razu jące zależność przepuszczalności pow ie trz n e j od p o ten cjału wody glebow ej dla różnych stan ó w zagęszczenia tej sam ej gleby (rys. 1-5);
— seria B: w y k o rzy stu jąc dane in fo rm u jące o objętości g ru p porów , obliczone na podstaw ie k rzy w y ch odw odnienia gleby (pF), sporządzono w y k resy o brazu jące zależność przepuszczalności po w ietrzn ej od ciężaru
6 R. Turski i in.
objętościow ego gleby n a tle zm ian objętości porów określonej g ru p y (rys. 6- 11);
— se ria C: w y k resy obrazu jące zależność przepuszczalności pow ie trz n e j gleby cd pojem ności p o w ietrzn ej dla poszczególnych stan ów za gęszczeń (rys. 12-16).
M E T O D Y K A B A D A N PO L O W Y C H
B adania prow adzono na dw u glebach o zróżnicow anym składzie m e chanicznym i w łaściw ościach fizycznych:
— glebie b ru n a tn e j w ytw orzonej z glin y zw ałow ej, piaszczystej, — glebie b ru n a tn e j w ytw orzonej z lessu.
P ró b k i pobierano w sezonie w eg etacy jn y m 1976 r. od 17.05. do 29.10. w odstępach dziesięciodniow ych, w sześciu pow tórzeniach z n a stę p u ją cych obiektów :
— gleba b ru n a tn a w ytw orzona z g lin y zw ałow ej, piaszczystej a. koniczyna czerw ona/pszenica ozima,
b. pszenica ozim a/gryka,
c. m ieszanka ja ra (o w ies+ jęczm ień)/koniczyna czerw ona, d. w a rstw a p odorna — poziom (B);
— g leb a b ru n a tn a w y tw orzo na z lessu a. b u ra k i cukrow e,
b. koniczyna czerw ona, c. pszenica ozim a,
d. k uk ury d za/p szen ica ozima, e. owies,
f . w a rstw a p odorna — poziom (B).
P ró b k i do p om iarów przepuszczalności p o w ietrzn ej i pozostałych fizy cznych w łaściw ości gleby pobierano do znorm alizow anych cylin drów m e talow ych pojem ności 100 cm 3. C iężar objętościow y, porow atość ogólną, w ilgotność a k tu a ln ą i pojem ność po w ietrzn ą gleby oznaczano m etodam i pow szechnie p rzy ję ty m i w b ad an iach gleboznaw czych. D ane dośw iad czalne poddano analizie staty sty czn ej w celu obliczenia w spółczynników k o relacji m iędzy przepuszczalnością p o w ietrzną a pozostałym i cecham i. W p rzy p ad k u o trz y m an ia isto tn y ch zależności obliczano ró w n a n ia r e g resji (rys. 17-24).
OM ÓW IENIE W Y NIK Ó W
C Z ĘS C l a b o r a t o r y j n a
S e r i a A. Z m iany przepuszczalności p o w ietrznej w fu n k cji p o ten c ja łu w ody glebow ej m ają w bad an y ch glebach podobny c h a ra k te r:
Przepuszczalność powietrza jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 7
w m iarę zw iększania p o ten c jału wody, a ty m sam ym obniżania jej ilo ści i w zrostu objętości p o w ietrza przepuszczalność po w ietrzn a rośnie. T em po tego w zrostu jest jed n a k w poszczególnych glebach i w różnych sta n a c h zagęszczenia niejednakow e.
W glebie bielicow ej w ytw orzonej z p iask u przepuszczalność pow ie trz n a w zakresie p F 0-1,5 je s t m in im alna i nie różni się dla poszcze gólnych zagęszczeń (ry s.l). Różnice w w artościach ciężarów
objętościo-R ys. 1. Z ależn ość p rzep u szczaln ości p o w ietrzn ej g le b y b ielico w ej w ytw orzon ej z p iask u od p oten cjału w o d y gleb ow ej:
1 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,53 g /cm « , 2 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,53 g /c m s, 3 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io
w y 1,51 g /cm 3 , 4 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,58 g/cm S
R e la tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility o f p odzolic soil d ev elo p ed from sand and th e so il w a ter p oten tial
1 — b u lk d e n s it y 1.53 g/cm 9, 2 — b u lk d e n s it y 1.53 g /c m s, з — b u lk d e n s it y 1.51 g/cm 8, 4 — b u lk
d e n s it y 1.58 g /c m s
w ych gleby piaszczystej są zresztą b ardzo m ałe, co w ynika z podatności p iask u na osiadanie spow odow ane naw ilżaniem . Szybki w zrost p rze p u szczalności p ow ietrzn ej o b serw u je się w p rzedziale pF 1,5 2,0. Pow yżej p F 2,0 zw iększanie przepuszczalności n a stę p u je rów nież szybko m im o dużego zagęszczenia p ró b ek (ciężar objętościow y 1,51 1,58 g/cm 8). W y n ika z tego, że pow yżej p F 2,0 (wilgotność ok. 15% wag., pojem ność p o w ietrzn a ok. 18% — tab. 2) w ielkość przepuszczalności p o w ietrznej nie będzie lim ito w ała w p iask u w y m ian y gazow ej.
W glebie b ru n a tn e j w ytw orzonej z glin y w zrost przepuszczalności p o w ietrzn ej w y stęp u je w całym b ad an y m p rzedziale p o tencjału. Po p rzekroczeniu p F 1,5 przepuszczalność p ow ietrzn a próbek luźniejszych (ciężar objętościow y 1,09 i 1,16 g/cm 8) w z ra sta b ardzo szybko i p rzy
со T a b e l e 2.
W ilg o tn o ść i pojem ność p o w ie trz n a b ad anych g le b p rzy ró ż n y c h p o te n c ja ła o h wody g leb o w ej M o istu re o o n te n t and a i r o a p a c ity o f s o i l s i n v e s t i g a t e d a t d i f f e r e n t s o i l w a te r p o t e n t i a l e
la z w a g le b y S o i l ty p e N a c isk kG/om2 P r e s s u r e kG/cm2 C ię ż a r o b j ę t o ściow y B u lk d e n s i t y g/em? P o t e n c j a ł wody g le b o w ej - pF S o i l w a te r p o t e n t i a l , p P P o ro w ato ść o g ó ln a % T o t a l p o r o s i t y % P o t e n c j a ł wody g leb o w ej - pF S o i l w a te r p o t e n t i a l , pP 1 ,0 1 .5 2 ,0 2 ,2 2 ,5 2 ,7 1 ,0 II 1 ’ 3 2 ,0 2 ,2 2 ,5 2 ,7 w ilg o tn o ś ć g le b y - % wagowe s o i l m o i s t u r e , w e ig h t % pojem ność p o w ie trz n a g le b y - a i r c a p a c i t y o f s o i l , % %
G leba b ie lic o w a wy 0 1 ,5 3 2 6 ,8 2 0 ,6 1 5 ,5 9 ,1 7 ,8 5 ,5 4 2 ,5 1 ,5 1 1 ,0 1 8 ,8 2 8 ,6 3 0 ,5 3 4 ,0 tw o rzo n a z p ia s k u 0 ,5 1 ,5 3 27,1 2 1 ,3 1 5 ,6 9 ,7 8 ,1 6 ,6 4 2 ,5 1 ,0 9 ,9 1 8 ,6 2 7 ,7 30,1 3 2 ,3 F o d z o lio s o i l deve lo p e d from san d 1 .0 1,51 2 5 ,0 1 9 ,7 1 5 ,0 9 ,1 8 ,8 8 ,7 4 3 ,2 5 ,4 13 ,5 2 0 ,5 2 9 ,4 2 9 ,9 3 0 ,1 5 ,0 1 ,5 8 2 4 ,8 2 2 ,6 1 5 ,4 9 ,0 ê 8 ,7 7 ,7 4 0 ,8 1 ,5 5 ,0 1 6 ,5 2 6 ,5 2 7 ,0 2 8 ,6 O leba b ru n a tn a wy 0 1 ,0 9 2 8 ,6 2 4 ,7 2 1 ,2 2 0 ,2 19 ,9 16 ,8 5 3 ,2 27,1 3 1 ,3 35 ,1 3 6 ,3 3 6 ,5 3 9 ,3 tw o rzo n a z g l i n y p i a s z c z y s t e j 0 ,5 1 ,1 6 32,1 2 5 ,6 2 3 ,5 2 2 ,3 2 0 ,7 1 9 ,3 5 5 ,6 1 3 ,3 2 5 ,9 2 8 ,3 2 9 ,7 3 1 ,6 3 3 ,2 Brown s o i l d e v elo p ed 1 ,0 1,21 3 2 ,8 2 7 ,5 2 3 ,7 2 2 ,3 2 0 ,8 13 ,8 53 ,6 1 3 ,9 2 0 ,3 24 ,9 2 6 ,6 2 8 ,4 3 0 ,3
from san d y loam 5 ,0 1,41 31,1 2 9 ,8 2 4 ,5 2 3 ,2 2 1 ,4 2 0 ,0 4 6 ,0 2 ,1 4 ,0 1 1 ,4 1 3 ,2 1 5 ,7 17,8
C zarnozlem w ytw orzo 0 1,01 3 6 ,6 3 4 ,0 3 0 ,9 2 8 ,7 2 2 ,0 1 7 ,6 6 0 ,7 2 4 ,7 . 2 6 ,3 2 9 ,5 3 1 ,7 3 8 ,3 4 2 ,9 ny z l e s s u 0 ,5 1 ,1 0 41 ,9 4 0 ,4 3 6 ,1 3 4 ,4 3 1 ,3 2 5 ,9 5 7 ,2 11,1 1 2,8 1 7 ,5 1 9 ,3 2 2 ,7 2 8 ,7 Chernozem d e v elo p ed from l o e s s 1 ,0 1,1 7 40,1 3 9 ,3 3 4 ,8 3 2 ,9 30,1 2 4 ,4 5 4 ,5 7 ,6 8 ,5 13 ,8 16 ,0 1 9 ,2 2 5 ,9 5 ,0 1,2 8 3 7 ,6 3 7 ,5 3 5 ,5 3 2 ,9 2 9 ,0 2 5 ,5 5 0 ,9 2 ,7 2 ,8 5 ,4 8 ,7 13,8 1 8 ,3 B ęd z in a w ytw orzona 0 0 ,7 5 4 4 ,4 3 8 ,5 3 3 ,5 3 0 ,4 2 9 ,2 2 8 ,4 7 1 ,3 38,1 4 2 ,4 4 6 ,2 4 8 ,5 4 9 ,4 5 0 ,0 z k re d y p i s z ą c e j 0 ,5 0 ,8 0 5 4,Ь 4 7 ,5 4 1 ,4 3 8 ,2 3 6 ,7 3 5 ,5 6 9 ,3 26,1 3 1 ,3 3 6 ,2 3 8 ,7 3 9 ,9 4 0 ,9 R e n iz in a s o i l d e v e lo p e d from o h a lk - 1 ,0 0 ,9 0 5 2 ,8 4 5 ,9 4 0 ,0 37,1 3 5 ,4 3 4 ,5 6 5 ,5 1 8 ,0 2 4 ,2 2 9 ,5 32,1 3 3 ,6 3 4 ,4 s to n e 5 ,0 1 ,1 8 4 5 ,7 4 5 ,0 4 0 ,0 3 7 ,4 36,1 3 5 ,4 5 4 ,ö 0 ,9 1 ,7 7 ,6 1 0 ,6 1 2 ,2 1 3 ,0
G leba murszowa wytwo 0 0 ,3 6 172,8 1 5 e ,3 13 3 ,0 1 3 1 ,9 124,1 1 2 1 ,7 7 9 ,3 17,1 2 2 ,3 3 1 ,4 3 1 ,8 3 4 ,6 3 5 ,5 rz o n a z t o r f u n i s k i e go 0 ,5 0 ,3 7 195,1 1 7 9 ,7 1 5 0 ,0 1 4 9 ,2 1 4 0 ,3 1 3 9 ,7 7 3 ,7 6 ,5 1 2 ,2 2 3 ,2 2 3 ,5 2 6 ,8 2 7 ,0 Muck s o i l d e v e lo p e d 1 ,0 0 ,3 9 193,9 184,8 15 4 ,8 1 5 3 ,3 1 4 3 ,3 14 2 ,5 7 7 ,6 0 ,0 5 ,5 1 7 ,2 1 7 ,3 2 1 ,7 2 2 ,0 from low p e a t 5 ,0 0 ,4 4 175,9 175,9 171,6 171,1 161,5 153,6 7 7 ,4 0 ,0 0 ,0 1 ,9 2,1 6 ,3 7 ,6 T u r sk i i in .
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 9
pF 2,0 p o ry glebow e sta ją się już tak drożne, że n aw et m inim aln e ob niżenie w ilgotności gleby pow oduje znaczny p rzy ro st przepuszczalności po w ietrzn ej (rys. 2). To w y raźn e zw iększenie przepuszczalności pow ie trz n e j rozpoczyna się dla om aw ianych zagęszczeń p rzy w ilgotności 21-23% wag. i pojem ności pow ietrznej ok. 35% p rzy ciężarze objętościo w ym 1,09 g/cm 3 i ok. 28% p rzy ciężarze objętościow ym 1,16 g/cm 3.
P rzepuszczalność p o w ietrzn a prób ek b ard ziej zagęszczonych (ciężar objętościow y 1,21 i 1,41 g/cm 3) w zrasta w olniej. G leba o ciężarze obję tościow ym 1,21 g/cm 3 osiąga w artości przepuszczalności p o w ietrzn ej ch a ra k te ry sty c z n e dla gleby luźnej p rzy p F 2,0 dopiero p rzy p F 2,5 (około 28% objętości pow ietrza), a gleba o ciężarze 1.41 g/cm 3 — p F 2,7 (po jem ność p o w ietrzn a ok. 18%). M ożna więc stw ierdzić, że w łaśnie p rzy zagęszczeniu gliny piaszczystej około 1,4 g/cm 3 (porow atość ogólna 46%) n astąp i silne pogorszenie jej zdolności do w y m ian y gazow ej.
PotBncjafmfy gtobowej-Soil water potentiahpf
R ys. 2 Z ależn ość p rzep u szczaln ości p o w ietrzn ej g leb y brunatnej w y tw o rzo n ej z g lin y p iaszczystej od p o ten cja łu w o d y gleb o w ej
1 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,09 g/cm 3, 2 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,16 g/cm J, 3 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,21 g / с т з , 4 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,41 g/cm 3
R ela tio n sh ip b etw een th e air p erm ea b ility of b row n soil d ev elo p ed from sandy loam and th e so il w a ter p oten tial
l — b u lk d e n s ity 1.09 g/cm 3, 2 — b u lk d e n s it y 1.16 g / с т з , з — b u lk d e n s it y 1.21 g /c m i, 4 — b u lk
10 H. Turski i in.
W glebie czarnoziem nej w zak resie stanów zagęszczenia 1,01-1,17 g/cm 8 w zrost p o ten c jału w ody do pF 2,0 zw iększa znacznie drożność po ró w glebow ych, czem u tow arzyszy gw ałtow ny w zrost przepuszczalności pow ietrznej (rys. 3). S tanow i tem u odpow iada w ilgotność około 31-36% wag. i pojem ność p ow ietrzn a w zakresie 13-29% , zależnie od w artości ciężaru objętościow ego (tab. 2). N atom iast przepuszczalność pow ietrzn a czarnoziem u o ciężarze objętościow ym 1,28 g/cm 8 w całym b a d an y m za kresie p o ten c jału w ody u trz y m u je się na bard zo niskim poziom ie. W y nika to ze znacznego obniżenia pojem ności p ow ietrzn ej p rzy niezbyt w y sokim zagęszczeniu 1,28 g/cm 3 (od ok. 5% p rzy p F 2,0 do ok. 18% przy pF 2,7). W arto zauw ażyć, że w om aw ianych w cześniej glebach naw et
Potencja! wody glebowej-Soil water potenfiahpf Potencjał wody gtebowej-Soi! water patentiaJ-pf R ys. 3. Z ależność p rzep u szczaln ości p o w ietrzn ej czarn oziem u w y tw o rzo n eg o z le ssu
od p o ten cja łu w o d y gleb o w ej
1 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,01 g/cm S, 2 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,10 g /c m s , 3 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,17 g /c m s, 4 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,28 g /c m s
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility of chernozem d ev elo p ed from lo ess and th e soil w a ter p o ten tia l
1 — b u lk d e n s it y 1.01 g / с т З , 2 — b u lk d e n s it y 1.10 g / с т з , 3 — b u lk d e n s it y 1.17 g/cm 8, 4 — b u lk
d e n s it y 1.28 g /cm 8
R ys. 4. Z ależn ość p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej ręd zin y w y tw o rzo n ej z kredy p iszącej od p o ten cja łu w o d y g leb o w ej
1 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,75 g /cm 8 , 2 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,80 g /cm S, 3 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,90 g /cm S, 4 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 1,18 g/cm S
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility of rendzina so il d ev elo p ed from ch a lk sto n e and th e soil w a ter p oten tial
1 — b u lk d e n s it y 0.75 g /cm 8 , 2 — b u lk d e n s it y 0.80 g /cm 8 , 3 — b u lk d e n s it y 0.90 g /cm 8 , 4 — b u lk
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 11
w iększem u zagęszczeniu nie to w arzyszy ta k siln y spadek przepuszczal ności p o w ietrznej. D ane lite ra tu ro w e rów nież p o tw ierd zają fakt, że
w czarnoziem ach po przekro czen iu ciężaru objętościow ego 1,3 g/cm 8 n a stę p u je znaczne pogorszenie w aru n k ó w p o w ietrzn ych [2].
R ów nież w rędzinie przepuszczalność p o w ietrzn a p ró bk i n ajsiln iej zagęszczonej, o ciężarze objętościow ym 1,18 g/cm 8, w y k azu je słabszą rea k c ję na w zrost p o ten c jału w ody glebow ej (rys. 4). Przepuszczalność p ow ietrzn a p ró b ek luźniejszych (ciężar objętościow y 0,75-0,90 g/cm 3) pow yżej pF 2,0 zw iększa się bardzo silnie, gleba o ciężarze 1,18 g/cm 8 w y kazu je w yraźn iejszy w zrost przepuszczalności pow yżej p F 2,2.
O pisane zjaw isko wiąże się n iew ątpliw ie z w y raźnym spadkiem po jem ności p o w ietrzn ej gleby o ciężarze objętościow ym 1,18 g/cm 8 w p o ró w n an iu z p ró b k am i luźniejszym i. P ró b k i o ciężarze objętościow ym 0,75-0,90 g/cm 8 odznaczają się p rzy pF 2,0 pojem nością p o w ietrzną w za k resie 46-30% , p rób k a o ciężarze objętościow ym 1,18 g/cm 8 — ok. 8°/o. M ateriał m u rszow y odznacza się w yjątkow o niską przepuszczalnością p ow ietrzn ą w przedziale pF 0-2,2. D opiero dalsze odw odnienie gleby pow oduje w zrost drożności porów , a ty m sam ym rów nież przepuszczal ności po w ietrzn ej (rys. 5).
Potencjał wody glebowej -Soil water potential-pf
R ys. 5. Z ależn ość p rzep u szczaln ości p o w ietrzn ej gleb y m u rszow ej w y tw o rzo n ej z torfu n isk ieg o od p oten cjału w od y g leb o w ej
I — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,36 g/cm S, 2 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,37 g /c m s, 3 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,39 g /cm 8 , 4 — c ię ż a r o b j ę t o ś c io w y 0,44 g/cm 8
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility of m uck soil d ev elo p ed from lo w p eat and th e soil w a te r p oten tial
1 — b u lk d e n s it y 0.36 g /cm 8, 2 — b u lk d e n s ity 0.37 g /c m s, 3 — b u lk d e n s it y 0.39 g/cm 8, 4 — b u lk d e n s it y 0.44 g /c m t
S e r i a В. W y k resy z serii В (rys. 6-11) p rzed staw iają zależność przepuszczalności p o w ietrzn ej p rzy określonych w artościach po ten cjału w ody od ciężaru objętościow ego gleby, u k azaną na tle zależności obję tości g ru p porów od ciężaru objętościow ego. A nalizow ano zm iany p rz e puszczalności p o w ietrzn ej p rzy w yższych w artościach p o ten cjału wody
w
n
10
rys. 8 rys. 7 rys. 6
R ys. 6. Z ależność p rzepuszczalności p ow ietrzn ej gleb y b ielico w ej w ytw orzon ej z p iask u od ciężaru ob jęto ścio w eg o
a — p r z e p u s z c z a ln o ś ć p o w ie tr z n a p r z y p F 2,7, b — z a w a r t o ś ć p o r ó w o 0 300-6 ц
R ela tio n sh ip b etw een th e air perm eab ility of podzolic so il d ev elo p ed from sand and th e b u lk d en sity a — a ir p e r m e a b ilit y a t p F 2.7, b — c o n te n t o f p o r e s w ith th e d ia m e t e r o f 300-6 ц
R ys. 7. Z ależność przep u szczaln ości p ow ietrznej gleb y b runatnej w ytw orzon ej z g lin y p iaszczystej od ciężaru o b jęto ścio w eg o
o b j a ś n ie n ia ja k w r y s. 6
R ela tio n sh ip b etw een the air perm eab ility o f brow n soil d ev elo p ed from sandy lo am and th e b u lk d en sity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 6
R ys. 8. Z ależność p rzepuszczalności p ow ietrznej czarnoziem u w y tw o rzo n eg o z le s su od ciężaru ob jęto ścio w eg o a — p r z e p u s z c z a ln o ś ć p o w ie tr z n a p r z y p F 2,0, b — z a w a r to ść p o r ó w o 0 300-30 ц
R ela tio n sh ip b etw een the air perm eab ility of chernozem d ev elo p ed from lo ess and th e b u lk d en sity a — a ir p e r m e a b ilit y a t p F 2.0, — b c o n te n t o f p o r e s w it h th e d ia m e te r o f 300-30 ji Za w ar to ść por ôw-Content of p o re s
-20
12
Ciężar objęto&ciowy-Bulk density-g/cm3 rys. 11
Ciężar objęto$ciowy-Bulk density-g/cm3 rys. 9
z le s s u od ciężaru ob jęto ścio w eg o Ciężar objętościowy-Bulk density-g/cm3
rys. 10
Rys. 9. Z ależność przepuszczalności p o w ietrzn ej czarnoziem u w ytw orzon ego
a — p r z e p u s z c z a ln o ś ć p o w ie tr z n a p r z y p F 2,2, b — z a w a r to ś ć p o r ó w o 0 300-20 ц R elation sh ip of th e air perm eab ility of chernozem d ev elo p ed from loess and the b u lk d en sity
a — a ir p e r m e a b ilit y a t p F 2.2, b — c o n te n t o f p o r e s w ith th e d ia m e te r o f 300-20 ц
Rys. 10. Z ależność przepuszczalności p ow ietrzn ej ręd zin y w y tw o rzo n ej z kredy piszącej od ciężaru ob jętościow ego
o b j a ś n ie n ia ja k w r y s . 6
R elation sh ip b etw een the air p erm ea b ility of rendzina soil d evelop ed from ch a lk sto n e and th e bulk d en sity
e x p la n a tio n s ! — s e e F ig . 6
R ys. 11. Z ależność przepuszczalności p o w ietrzn ej g leb y m u rszow ej w ytw orzon ej z torfu n isk ieg o od ciężaru o b jęto ścio w eg o
o b ja ś n ie n ia j a k w r y s . 6
R elation sh ip b etw een the air p erm ea b ility o f m uck soil d ev elo p ed from lo w peat and th e bu lk d en sity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 6 P r z e p u sz c z a ln o ść p o w ie tr z n a ja k o w sk a źn ik st a n u fi z y c z n e g o g le b y
Il 60
t t « 20 I -1 5 1 g/cm1 ff-1 5 3 g/cm3 Ш -1J53 g/cm3 ï ï -1,58 g/cm3 fc=fc j i i î— 2 10 18 2634-Pojemność powietrzna-Air capacity-/о Pojemnoèù powiefrzna-Aircapacity-%
1 -1 0 1 g/cm3 E -1,10 g/cm3 Ш - 1,17 g/cm3 17 — 128 g/cm3
2 10 18 26 34 PojemnoSû powietrzna-Air capacity-%
■»
rys. 12 rys. 13 rys. 14
Rys. 12. Z ależność przepuszczalności p ow ietrzn ej g leb y b ielico w ej w y tw orzon ej z piask u od p ojem n ości p o w ietrzn ej I - I V — w a r to ś c i c ię ż a r u o b j ę t o ś c io w e g o
R elation sh ip b etw een th e air perm eability of p odzolic soil d ev elo p ed from sand and th e air cap acity I - I V — v a lu e s o f th e b u lk d e n s it y o f s o il
R ys. 13. Z ależność p rzepuszczalności p o w ietrzn ej g leb y brunatnej w y tw o rzo n ej z g lin y p iaszczystej od pojem n ości p ow ietrzn ej
o b j a ś n ie n ia ja k w r y s. 12
R elation sh ip b etw een the air perm eab ility of brow n soil d ev elo p ed from sandy loam and th e air cap acity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 12
R ys. 14. Z ależność przepuszczalności p o w ietrzn ej czarnoziem u w y tw o rzo n eg o z lessu od p ojem n ości p ow ietrzn ej
o b j a ś n ie n ia ja k w r y s. 12
R elation sh ip b etw een the air perm eability of ch ernozem soil d ev elo p ed from loess and the air cap acity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 12 :. T u r sk i i in .
I - 0,36 g/cm3 Л —0,37g/cm3 Ш —0,39 g/cm3 ï ï - О, Щ g/cm3
10 18 26
34-PqjemnoSû powietrzna-Air capacity-%
rys. 15 rys. 16
Rys. 15. Z ależność p rzepuszczalności p ow ietrzn ej ręd zin y w ytw orzon ej z kredy piszącej od p ojem n ości p ow ietrzn ej
o b j a ś n i e n ia ja k w r y s. 12
R elation sh ip b etw een th e air p erm ea b ility of ren d zin a soil d ev elo p ed from ch a lk sto n e and th e air cap acity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 12
R ys. 16 Z ależność p rzepuszczalności p o w ietrzn ej g le b y m urszow ej w ytw o rzo n ej z torfu n isk ieg o od p ojem n ości p o w ietrzn ej
o b j a ś n i e n ia ja k w r y s. 12
R elation sh ip b etw een th e air p erm ea b ility of m uck soil d ev elo p ed from lo w peat and th e air cap acity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 12 P r z e p u sz c z a ln o ść p o w ie tr z n a ja k o w sk a ź n ik st a n u fi z y c z n e g o g le b y
16 R. Turski i in.
(najczęściej p F 2,7; jedynie w p rzy p a d k u czarnoziem u p F 2,0 i pF 2,2), gdyż wów czas w pływ zagęszczenia gleby jest najw y raźn iejszy . S tw ie r dzono, że m im o iż całkow ita objętość p o ró w z ajęty ch przez pow ietrze p rzy ro z p a try w a n y ch w arto ściach p o ten c jału w ody glebow ej system a tycznie zm niejsza się w raz ze w zrostem ciężaru objętościow ego (tab. 2), przepuszczalność pow ietrzn a w m iarę zw iększania zagęszczenia gleby początkow o rów nież w zrasta, a n astęp n ie m aleje. Podobny c h a ra k te r zm ian w y k azu je rów nież objętość porów o 0 300-6 ц, a w czarnozie- m ie 300-30 ц i 300-20 |x. Z w iązek m iędzy objętością ty ch g ru p porów a przepuszczalnością po w ietrzn ą m a głów nie c h a ra k te r jakościow y, m a łym zm ianom objętości porów tow arzyszy często znaczny w zrost lub spadek przepuszczalności p o w ietrzn ej.
U zyskane w yniki su g eru ją, że w p ró b k ach sztucznie zagęszczanych p rz y całk o w itym w stęp n ym nasy cen iu wodą, a następ n ie odw ad n ian iu p rób ki i stabilizow aniu w ilgotności, część najw iększych porów może być zam ykan a przez m eniski w odne i nie b rać udziału w w ym ianie pow ie trza. P raw dopodobnie w łaśnie z tych w zględów nie stw ierd zon o w do św iadczeniu m odelow ym ilościow ej zależności m iędzy przepuszczalnoś cią p ow ietrzną p rzy określony ch sta n a c h p o ten cjału wody a pojem nością pow ietrzną.
C Z ĘSC PO L O W A
W obu b ad an y ch glebach o b serw u je się zw iązek m iędzy w ielkością przepuszczalności po w ietrzn ej a pozostałym i fizycznym i cecham i gleby. Szczególnie w y raźn y jest te n zw iązek w p rzy p a d k u porow atości ogól nej i ciężaru objętościow ego (rys. 17, 18, 21, 22). K orelacja przepuszczal ności pow ietrznej z porow atością ogólną gleby jest dodatnia, a z za gęszczeniem gleby, m ierzonym w artością ciężaru objętościow ego, u jem na (tab. 3).
W glebie b ru n a tn e j w ytw orzonej z lessu ro zrzu t w yników jest n ie w ielki (rys. 21, 22), m im o że na w y k re sy naniesiono p u n k ty u zyskane z p om iarów prow adzonych pod różnym i u praw am i. Rów nież w yniki uzyskane z w a rstw y po dornej m ieszczą się w ogólnym zbiorze punktów . W spółczynnik k o relacji m iędzy przepuszczalnością pow ietrzn ą gleby les sow ej a porow atością ogólną w ynosi 0,739, m iędzy przepuszczalnością a ciężarem objętościow ym — 0,740 (tab. 3). W spółczynniki k o rela cji uzy skane d la poszczególnych u p ra w są zbliżone z w y ją tk ie m pola pod ko niczyną (tab. 5). W artości przepuszczalności p o w ietrzn ej uzyskane z po la pod koniczyną czerw oną n ie w y k azu ją isto tn ej zależności od sta n u zagęszczenia gleby, co m oże m ieć zw iązek z silnym rozw ojem system u ko
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 17
rzeniow ego tej ro ślin y i dużą ilością szczelin i k an ałó w pow stałych po korzeniach i dżdżow nicach.
l a b t l a 3
W sp ó łosynnlki k o r e l a c j i pomiędzy p rz e p u s z c z a ln o ś c ią p o w ie trz n ą g le b y a Innym i w łaśo iw o ściam i fiz y c z n y m i
C o e f f i c i e n t s o f c o r r e l a t i o n betw een th e a i z p e rm e a b ility o f s o i l and i t s o th e r p h y s ic a l p r o p e r t i e s Gleba S o i l W łaściw ość P r o p e r ty G leba b ru n a tn a wytworzona z g l in y L iczeb n o ść pró b y - 5 2 ' Brown s o i l d ev elo p ed f r e e loam* Humber o f sam ples 52
G leba b ru n a tn a wytworzona z l e s s u L iczeb n o ść p ró b y - 96 Brown s o i l d e v elo p ed from
lo e s s lum ber o f sam ples 96 C ię ż a r o b ję to śo io w y B ulk d e n s i t y - 0 ,6 7 0 0 ,7 4 0 Porow atość o g ó ln a T o ta l p o r o s ity 0 ,6 7 4 0 ,7 3 9 Pojemność p o w ie trz n a A ir c a p a c ity 0 ,7 1 8 0 ,3 8 6 W ilgotność a k tu a ln a A o tu a l m o is tu re c o n te n t - 0,581 0 ,0 3 1 OL ■ 0,0 5 * Is to tn e .w s p ó ło z y n n ik l k o r e l a o j l p o d k re ślo n o . - 0 .0 5 . S i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t s u n d e r lin e d
W glebie b ru n a tn e j w ytw orzonej z glin y śre d n ie j o b serw u je się po dobny jak w glebie lessow ej ty p zależności przepuszczalności po w ietrz nej od porow atości ogólnej i c iężaru objętościow ego (rys. 17, 18), rozpro szenie p u n k tó w jest jed n a k większe. W spółczynnik k o rela cji m iędzy przepuszczalnością po w ietrzn ą a porow atością ogólną w ynosi 0,674, m ię dzy przepuszczalnością p o w ietrzn ą a ciężarem objętościow ym — 0,670 (tab. 3). Z biory p u n k tó w uzyskane z p rób ek glebow ych p o b ierany ch pod poszczególnym i roślin am i w yk azu ją różny stopień zależności p rze p u szczalności po w ietrzn ej od zagęszczenia (tab. 4). W spółczynniki k o rela c ji uzysk an e dla pól pod u p raw ą koniczyny czerw onej i pszenicy ozi m ej oraz pszenicy ozim ej i g ry k i są w ysokie, nato m iast d la pola, na k tó ry m u p raw ia n o po m ieszance ja re j koniczynę czerw oną oraz dla w a rstw y pod orn ej — bliskie zera.
D od atnia zależność przepuszczalności p o w ietrzn ej od pojem ności po w ie trz n ej jest w obu analizow anych glebach niejednakow o silna. W gle bie w ytw orzonej z lessu (rys. 23) poszczególnym w artościom pojem ności p o w ietrzn ej odpow iadają różne w artcści przepuszczalności po w ietrzn ej (w spółczynnik k o rela cji dla całości w yników 0,386), chociaż ze w zględu n a to, że ru c h p o w ietrza odbyw a się w glebie w porach nie zajętych przez wodę, m ożna się było spodziew ać, że pojem ność p o w ietrzn a b ę dzie b a rd zo silnie k orelow ała z przepuszczalnością p ow ietrzną. W om
18 R. Turski i in.
Rys. 17. Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej g leb y b runatnej w ytw o rzo n ej z g lin y z w a ło w ej od ciężaru ob jęto ścio w eg o
2 — k o n ic z y n a c z e r w o n a /p s z e n ic a o z im a , 2 — m ie s z a n k a ja r a /k c m ic z y n a c z e r w o n a , 3 — p s z e n ic a o z im a /g r y k a , 4 — p o z io m (B )
R elation sh ip b etw een the air p erm ea b ility of b row n so il d ev elo p ed from b oulder loam and th e b u lk d en sity
I — r ed c lo v e r (w in t e r w h e a t , 2 — s u m m e r m ix t u r e ) (r e d c lo v e r , 3 — w in t e r w h e a t) b u c k w h e a t, 4 — (B ) h o r iz o n
R ys. 18. Z ależność p rzep u szczaln ości p o w ietrzn ej g leb y b runatnej w y tw o rzo n ej z g lin y zw a ło w ej od p orow atości ogóln ej
o b j a ś n ie n ia j a k w r y s . 17
R elation sh ip b etw een the air p erm ea b ility of b row n soil d ev elo p ed from bou ld er loam and th e total porosity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 17
w ianej glebie w spółczynnik k o relacji m iędzy przepuszczalnością po w ietrzn ą a pojem nością p o w ietrzn ą jest o w iele niższy niż m iędzy przepuszczalnością po w ietrzną a porow atością ogólną (tab. 3).
W glebie w ytw orzonej z g liny (rys. 19) zw iązek pojem ności pow ie trzn ej i przepuszczalności po w ietrzn ej jest znacznie w yraźn iejszy (w spół czynnik k o rela cji 0,718). Isto tn e w spółczynniki korelacji w tej glebie uzyskano dla w szystkich upraw , n ato m iast n ieisto tn y w spółczynnik w y kazuje w a rstw a podorna. Przepuszczalność p ow ietrzn a najsłab iej uza leżniona jest od a k tu a ln e j w ilgotności gleby. W glebie gliniastej w spół czynnik k o relacji jest istotny, lecz niski (— 0,581), n atom iast w glebie lessow ej p rak ty czn ie ró w n y zeru (tab. 3).
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 19
Porowatość ogólna-Toto! porositg-%
Wilgotność aktualna % obj—Actual moisture content % vol.
Rys. 19. Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej g leb y bru n atn ej w y tw o rzo n ej z g lin y zw a ło w ej od p ojem n ości p ow ietrzn ej a k tu a ln ej
o b j a ś n ie n ia ja k w r y s . 17
R ela tio n sh ip b etw een th e air p erm ea b ility of b row n soil d ev elo p ed from b oulder loam and th e actu al air cap acity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 17
Rys. 20. Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej g leb y bru n atn ej w ytw o rzo n ej z g lin y zw a ło w ej od w ilg o tn o ści a k tu a ln ej
o b j a ś n ie n ia j a k w r y s . 17
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility o f b row n soil d ev elo p ed from b ou ld er loam and th e a ctu a l m oistu re con ten t
20 E. Turski i in.
Rys. 21. Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej g leb y b runatnej w y tw o rzo n ej z lessu od ciężaru o b jęto ścio w eg o
1 — k o n ic z y n a c z e r w o n a , г — p s z e n ic a o z im a , 3 — b u r a k i c u k r o w e , 4 — o w ie s , 5 — p o z io m (B )
6 — k u k u r y d z a /p s z e n ic a o z im a
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility of grow n soil d ev elo p ed from lo ess and th e b u lk d en sity
1 — r ed c lo v e r , 2 — w in t e r w h e a t , 3 — s u g a r b e e ts , 4 — o a ts , 5 — (B) h o r iz o n , б — m a iz e /w in te r
w h e a t
R ys. 22. Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej gleb y brunatnej w ytw orzon ej z le ssu od p orow atości ogólnej
o b j a ś n i e n ia ja k w r y s. 21
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e air p erm ea b ility of b row n so il d ev elo p ed from lo ess and th e total porosity
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 21
R ys. 23. Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej g leb y bru n atn ej w ytw orzon ej z le ssu od pojem n ości p ow ietrzn ej a k tu aln ej
o b j a ś n i e n ie ja k w r y s. 21
R ela tio n sh ip b etw een th e air p erm ea b ility of brow n soil d ev elo p ed from loess and the actual cap acity o f the porosity
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 21
Wilgotność aktualna % obj: -Actual moisture content
%
vol.R ys. 24 Z ależność p rzep u szczaln ości p ow ietrzn ej g le b y bru n atn ej w y tw o rzo n ej z lessu od w ilg o tn o śc i ak tu aln ej
o b j a ś n i e n ia ja k w r y s. 21
R ela tio n sh ip b etw een the air p erm ea b ility o f brow n soil d ev elo p ed from loess and the actu al m oistu re con ten t
e x p la n a t io n s — s e e F ig . 21
P O D SU M O W AN IE
P rzepuszczalność p o w ietrzn a w y kazuje zależność od sta n u w ysycenia gleby wodą. W większości p rzy p ad k ó w w y ra ź n y w zrost przepuszczal ności p o w ietrzn ej n a stę p u je wówczas, gdy p o ten cjał wody glebow ej osiągnie w artość p F 2,0-2,2. D zieje się ta k w tedy, gdy zagęszczenie gleby nie p rzek racza p ew ny ch c h a ra k te ry sty c z n y c h dla każdej z gleb w a rto ści. W glebach piaszczystych silny w zrost przepuszczalności po w ietrzn ej p rzy p o ten cjale w ody p F 2,0-2,2 n a stę p u je n a w e t wówczas, gdy zagę szczenie gleby osiąga w artość bliską 1,60 g/cm 8. W glebach w ytw orzo nych z glin piaszczystych pogorszenie zdolności gleby do w ym iany ga zowej n a stę p u je p rzy zagęszczeniu o!k. 1,4 g/cm 8, w czarnoziem ach w y tw orzonych z lessu — 1,3 g/cm 3, w ręd zin ach kredow y ch — 1,2 g/cm 8. P rzepuszczalność p o w ietrzn a gleby m urszow ej jest niska n a w e t p rzy p F 2,5 niezależnie od w artości zagęszczenia. N ależy zauw ażyć, że w y ją t kowo niek o rzy stn e zm iany przepuszczalności n a stę p u ją w czarnoziem ie
zagęszczonym do ok. 1,3 g/cm e, n a w e t odw odnienie gleby z siłą ssącą p F 2,7 nie w yw ołuje w zrostu przepuszczalności p o w ietrznej.
W zrost pojem ności p o w ietrzn ej gleby spow odow any odw odnieniem w yw ołuje niem al zawsze m niejsze lub w iększe zw iększenie p rzepuszczal ności po w ietrzn ej. N atom iast spadek pojem ności p o w ietrzn ej zw iązany ze w zrostem zagęszczenia gleby nie pow oduje zawsze obniżenia p rze p u szczalności po w ietrzn ej. P rz y zm niejszeniu pojem ności po w ietrzn ej n a stę p u je często n aw et podw yższenie przepuszczalności p o w ietrzn ej.
Za-22 R. Turski i in.
W spółczynniki k o r e l a c j i pomiędzy p rz e p u s z c z a ln o ś c ią p o w ie trz n ą g le b y b ru n a tn e j w ytw orzonej z g l in y a innym i w łaściw o śo iam i fiz y c z n y m i
C o e f f i c i e n t s o f c o r r e l a t i o n b etw een th e a i r p e r m e a b ility o f brown s o i l d e v elo p ed from loam and o th e r p h y s ic a l p r o p e r t i e s
R o ś lin a P l a n t . W łaśoiwość
P r o p e r ty
Koniczyna czerw ona- - p s z e n ic a ozima Red o lo v e r - w in te r w heat M ieszanka j a r a - -k o n ic z y n b czerw ena Summer m ix tu re - - r e d c lo v e r P s z e n ic a ozima - - g ryka V in te r wheat - - buckwheat V arstw a po d o m a S u b arab le l a y e r C ię ż a r o b ję to ścio w y B ulk d e n s i t y - 0 ,7 2 4 - 0,094*' - 0 ,7 1 9 0,006 Porow atość o g ó ln a T o ta l p o r o s i t y 0 ,7 2 7 0,101 0 ,7 1 8 0 ,0 2 2 Pojemność p o w ie trz n a A ir c a p a c ity 0,7 4 6 0 ,6 0 8 - 0 ,6 7 4 0 ,5 2 2 W ilg o tn o ść a k tu a ln a A c tu a l m o is tu re c o n te n t - 0 ,5 4 4 - 0 ,5 9 3 - 0 ,3 7 4 - 0,381
О С " 0,05# L iczebność próby - 13# I s t o t n e w sp ó ło zy n n ik i k o r e l a c j i p o d k re ślo n o OL ■ 0 .05# Number o f sam ples 13. S i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t s u n d e rlin e d
T a b e l a 5
W spółczynniki k o r e l a c j i pomiędzy p rz e p u s z c z a ln o ś c ią p o w ie trz n ą g le b y b ru n a tn e j wytw orzonej z le s s u * a innym i w łaściw o ściam i fizy czn y m i
C o e f f i c i e n t s o f c o r r e l a t i o n betw een th e a i r p re m e a b llity o f brown s o i l dev elo p ed from lo e s s and e th e r p h y s ic a l p r o p e r t i e s R o ślin a P la n t W łaściwość P ro p e rty Koniczyna czerwona Red c lo v e r B u ra k i cukrowe Sugar b e e t s Kukurydza - - p s z e n le a ozima Maize - w in te r wheat ÿ s z e n le e ozima W in ter w heat Owiec O ats Warstwa podom a S u b arab le la y e z C ię ż a r o b ję to ścio w y Bulk d e n s it y - 0 ,284 - 0 ,8 1 3 - 0 ,8 1 9 - 0 ,8 6 5 - 0,6 6 5 - 0 ,5 9 4
Porow atość ogólna
T o ta l p o r o s ity 0 t 268 0,822 0 ,8 2 4 0 ,8 6 2 e ,6 6 9 0 ,5 9 3
Pojemność p o w ietrzn a
 ir o a p a c lty 0,3 8 5 0 ,5 6 4 0 ,0 9 5 0 ,2 2 0 - 0 ,0 9 2 0 ,6 1 9
W ilgotność a k tu a ln a
A c tu al m o is tu re o o n te n t - 0,371 - 0,331 0 ,3 1 2 0 ,3 1 7 0 ,3 4 3 - 0,6 1 6
CK» » 0 ,0 5 . Liczebność próby - 1б. I s t o t n e w sp ó łcz y n n ik i k o r e l a c j i p o d k re ślo n o ОС ■ 0 .0 5 . Bumber eam ples 16 . S i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n o o e f f l o l e n t e u n d e rlin e d
zw yczaj zm iany przepuszczalności p o w ietrzn ej w fu n k cji zagęszczenia gleby p rzy w yższych w artościach p o ten c jału wody m ają przebieg zgod n y ze zm ianam i objętości określonych g ru p porów (patrz rys. 6- 11).
Na szczególną uw agę zasłu g u ją w y n ik i b ad ań m odelow ych w sk azu ją ce, że siln y w zrost przepuszczalności p o w ietrzn ej gleby zachodzi w gle bach zagęszczonych p rzy niższej pojem ności p o w ietrzn ej niż w glebach o luźny m układzie (rys. 12-16). J e s t to w y n ik dość zaskakujący, gdyż
Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 23
m ożna by się było spodziew ać e fe k tu odw rotnego. Zjaw isko to m ożna w ytłum aczyć tym , że w procesie nasycen ia p u lch n y ch prób glebow ych wodą n a stę p u je zam ykanie p ęcherzyków p o w ietrza przez m eniski wod ne. W skutek tego zam knięte p o ry nie uczestniczą w w ym ianie gazowej. W zrost zagęszczenia gleby od byw ający się kosztem przede w szystkim porów najw ięk szy ch zm ienia s tru k tu rę porów glebow ych, przez co w y tw a rz a się w ięcej porów średnich, d rożnych dla pow ietrza.
O bserw ow ane w dośw iadczeniu m odelow ym e fek ty w y ja śn ia ją sto sunkow o słabą zależność przepuszczalności po w ietrzn ej od pojem ności p o w ietrzn ej, stw ierdzon ą w b ad an iach polow ych. N ależy sądzić, że im b ardziej objętość a k ty w n y ch porów glebow ych będzie zbliżona do po jem ności po w ietrzn ej gleby, ty m silniejsza będzie zależność przepuszczal ności po w ietrzn ej od pojem ności po w ietrzn ej i zagęszczenia.
P rzepro w ad zo ne b ad an ia w ykazują, że zastosow ana m etoda jest p rzy d a tn a do o k reślan ia przepuszczalności p o w ietrzn ej, a przed e w szystkim do oceny aktyw ności p o w ietrzn y ch porów glebow ych. Na podstaw ie u zyskan ych w yników m ożna stw ierdzić, że gdy przepuszczalność po w ie trz n a gleby zm ierzona sp a ra tem LPIR -1 osiągnie w artość pow yżej 20 cm 4/G .m in, wów czas istn ieje w glebie do stateczn a ilość drożnych k a nałów po w ietrzn y ch do w ym ian y gazow ej.
L IT E R A T U R A
[1] B a r d e n L., P a v l a k i s G.: A ir and w a ter p erm ea b ility of com pacted u n satu rated co h esiv e soil. Journ. of S oil S ei. 22, 1971, 3, 302-318.
{2] D o m ż a ł H.: Z agęszczen ie fa zy stałej i jego rola w k szta łto w a n iu w o d n o -p o - w ietrzn y ch w ła śc iw o ś c i gleb y. R ozpraw a h a b ilita cy jn a . W yd. A R L ublin, 1977. [3] G r i m e s D. W. , B i s h o p J. C.: T he in flu e n c e of som e soil p h y sica l p ro p erties on p otato y ie ld s and grad e distrib u tion . A m er. P otato Journ. 48, 1971, 11, 414-423.
[4] J a n s e A. R. P., B o l t G. H.: T he d eterm in a tio n of th e a ir-p erm ea b ility of soils. N eth. Journ. of A gricu l. Sei. 8, I960, 2, 124-131.
P . Т У Р С К И , Г. Д О М Ж А Л , А . С Л О В И Н Ь С К А -Ю Р К Е В И Ч ВО ЗД У Х О П РО Н И Ц А ЕМ О С ТЬ К А К П О К А ЗА Т Е Л Ь Ф И ЗИ ЧЕСКО ГО СОСТОЯНИЯ П О ЧВЫ И нститут почвоведения и агрохимии, С ельск охозяй ствен н ая академ ия в Люблине Р е з ю м е П роводились лабораторны е и полевы е испы тания по вы яснению зав и си м о сти почвенной в оздухоп р он и ц аем ости от объем ного веса, общ ей порозн ости, в оз- духоем к ости , актуальной вл аж н ост и и потенциала воды в почве. Л абораторны е
24 R. Turski i in. исследован ия бы ли проведены « а об р а зц а х с гум усовы х горизонтов п одзол и стой почвы образов ан н ой и з р ы хлого песка, бурой почвы образов ан н ой и з сугли н ка, чернозем а образованного из лесса, р ендзи ны ч ернозем ной образованной из мела и м урш евой почвы образов ан н ой и з низового торф а; полевы е и ссл едов а ния проводились на бурой почве образованной из лесса и бурой почве о бр азо ванной и з суглинка, н аходи в ш и хся под различны м и культурам и. И зм ерения в озд ухоп р он и ц аем ости вы полняли с помощ ью аппарата типа L PIR -1 дл я оп р е д ел ен и я в оздухоп р он и ц аем ости ф орм овочн ы х масс, произведенного в О тделении опы тной аппаратуры Литейного института в К ракове. П роведенны е исследован ия показали , что воздухоп рон и ц аем ость оказы вает зависим ость от насы щ енности почвы водой. В больш инстве случаев отчетливы й рост в оздухоп р он и ц аем ости наступает тогда, когда потенциал почвенной влаги достигн ет зн ач ен и й pF 2,2-2.2. Это им еет место в усл ов и я х, когда уп лотн ен и е почвы не превы ш ает некоторы х хар ак тер н ы х для к а ж д о й и з почв величин (гли нисты е почвы около 1,4 г/см3, чернозем ы образов ан н ы е из лесса — 1,3 г/см3, р ен дзи н ы меловы е — 1,2 г/см3). Зависим ость воздухоп рон и ц аем ости от у п л о тн е ния почвы и ее в оздуш н ой емкости им еет сл ож н ы й хар ак т ер вседстви е защ ем ления пузы рьков в о зд у х а водными м енискам и капилляров во время насы щ е ния почвы водой. С ледует полагать, что чем бол ее объ ем активны х почвенны х пор будет близок воздуш н ой ем кости почвы более интенсивной ок аж ется зав и симость воздухоп р он и ц аем ости от в оздуш н ой ем кости и уплотнения. П ол уч ен ные резул ьтаты указы ваю т на то, что когда воздухоп рон и ц аем ость изм еряем ая аппаратом L PIR -1 достигн ет зн ач ен и й вы ш е 20 см4/Гмин, тогда в п очве н а х о дится вполне удовлетворительное дл я газообм ена количество п р оходи м ы х в о з д уш н ы х каналов. R . T U R S K I, Н . D O M 2 A Ł , A . S Ł O W IŃ S K A -J U R K IE W IC Z
A IR PER M E A B IL IT Y A S A N IN D E X OF THE P H Y SIC A L ST A T E OF SOIL In stitu te of S o il S c ie n c e and A g ricu ltu ra l C hem istry, A g ricu ltu ra l U n iv ersity
o f L u b lin
S u m m a r y
L aboratory and fie ld in v e stig a tio n s on th e r ela tio n sh ip b etw een th e air per m ea b ility o f soil and its b u lk d en sity, total p orosity, air cap acity, a ctu a l m oistu re con ten t and so il w a ter p o ten tia l w ere carried out. T he lab oratory a n a ly se s w ere m ad e on sa m p les tak en from h u m u s h orizon o f p odzolic d ev elo p ed from loose sand, brow n soil d ev elo p ed from san d y loam , ch ernozem d ev elo p ed from loess, ch ern ozem ren d zin a so il d ev elo p ed from ch a lk sto n e and m uck so il d ev elo p ed from lo w peat, w h ile th e fie ld in v e stig a tio n s w ere carried out on b row n soil d ev elo p ed from lo e ss and b row n so il d ev elo p ed from san d y loam under v a rio u s crops. T he a ir p erm ea b ility m ea su rem en ts w e r e carried out u sin g th e ap p aratu s o f the L P IR -1 ty p e for th e air p erm ea b ility d eterm in a tio n in m ou ld in g sands, con stru cted b y th e D ep artm en t o f E x p erim en ta l A pparatus, F oundry R esearch In stitu te in C racow .
T h e in v e stig a tio n s h a v e proved th a t th e air p erm ea b ility d ep en d s on the w a ter sa tu ra tio n sta te of soil. A d istin ct grow th of th e air p erm ea b ility ta k es p
la-Przepuszczalność powietrzna jako wskaźnik stanu fizycznego gleby 25
ce in m ost ca ses w h e n th e so il w a ter p o ten ta l rea ch es th e v a lu e o f pF 2,0-2,2. It ta k es p la ce w h en th e soil co n d en sa tio n does n ot e s c e e d certain v a lu e s ch arac teristic for th e g iv e n so il (loam y soil — ab ou t 1.4 g /c m s, ch ern ozem s d ev elo p ed from lo ess — 1.3 g /c m 8, c h a lk sto n e ren d zin a so ils — 1.2 g /c m 8). T he d ep en d en ce o f air p erm ea b ility on th e so il co n d en sa tio n and air cap acity is of a com p licated ch aracter in co n n ectio n w ith closu re of air b u b b les by w a te r m en isci occurring in the process of w a te r satu ration of soil. It is to p resu m e th at th e closer th e v o lu m e of a c tiv e so il pores w ill a p p ro x im a te th e air cap acity o f soil, th e stron ger w ill b e th e d ep en d en ce of air p erm ea b ility o n th e air cap acity and so il con d en sation . T he r esu lts ob tain ed p rove that, w h en th e air p erm ea b ility m easured
by th e L P IR -1 ap p aratu s w ill reach th e v a lu e o f o ver 20 cm V G .m in, th en in so il w ill for th e n u m ber of p erm eab le ch a n n els su ffic ie n t for th e gas ex ch a n g e.
P r o f. d r R y s z a rd , T u r s k t I n s t y t u t G l e b o z n a w s t w a
i C h e m ii R o l n e j A R
