ZAWARTOŚĆ WĘGLA ORAZ SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH W GLEBIE PO WIELOLETNIM STOSOWANIU RÓŻNYCH SYSTEMÓW UPRAWY ROLI

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LX NR I WARSZAWA 2009: STANISŁAW WŁODEK, URSZULA SIENKIEWICZ-CHOLEWA, ANDRZEJ BISKUPSKI. JAN PABIN ZAWARTOŚĆ WĘGLA ORAZ SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH W GLEBIE PO WIELOLETNIM STOSOWANIU RÓŻNYCH SYSTEMÓW UPRAWY ROLI THE CONTENTS OF CARBON AND NUTRIENTS IN THE SOIL AFTER MANY YEARS' USE OF DIFERENT CULTIVATION SYSTEMS Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa. Państwowy Instytut Badawczy, Puławy Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli we Wrocław iu A bstract: In the fields o f the 1UNG Experimental Station at Jelcz-L askow ice, on soil formed out o f heavy loamy sand on light loam, a static cultivation experim ent was carried out since There were com pared three system s o f soil cultivation: 1) traditional: m ouldboard ploughing, shoe drill sow ing: 2) sim plified: cultivating, shoe drill sow ing; 3) zero: direct sow ing into uncultivated soil with a cutting discs drill. In August 2007 soil sam ples were drawn from the layers , 5-1 0, and cm for determ ination o f C org.. available K, R M g and ph. M any years' successive use o f zero and sim plified cultivation brought about an increase in the contents o f nutrients in the uppermost layers o f the soil profile with 30 cm thickness. Traditional cultivation was characterized by a better effect o f the nutrients intermix in the soil layer analysed. Słow a kluczowe: zawartość w ęgla organicznego, składniki pokarm owe, uprawa roli. K ey w ords: carbon content, nutrients, soil cultivation. WSTĘP W uprawie roli. podobnie jak w innych dziedzinach, istnieją pewne trendy oraz kierunki rozwoju, które z czasem ulegają zmianom. W latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku w iele prac pośw ięcono zagadnieniom pogłębiania uprawy roli oraz orkom melioracyjnym [Świętochowski i in. 1970; Płoszyńska 1972; Płoszyńska, Żurawski 1972]. Miały one w połączeniu z wysokim nawożeniem organicznym przyczy niać się do zwiększenia poziomu próchnicznego gleby oraz wpłynąć na wzrost plonowania roślin. W ostatnich dziesięcioleciach ubiegłego wieku na skutek kryzysu energetycznego oraz zmian zachodzących w wielu gałęziach gospodarki, podejmowane są działania zmierzające do uzyskania oszczędności. W rolnictwie między innymi w tym celu w prowadzane są uproszczenia w

2 Zawartość C oraz składników pokarm owych...zależnie od systemów uprawy roli 103 uprawie roli [Starczewski i in. 2004; Włodek i in. 1999]. Polegają one zarówno na zmniejszaniu głębokości uprawy, jak i ograniczaniu ilości zabiegów' uprawowych, a także stosowraniu agregatów umożliwiających wykonanie za jednym przejazdem kilku zabiegów uprawowych z siewem nasion i nawozów włącznie. Najwyższym stopniem uproszczenia jest siew- bezpośredni realizowany przy użyciu siewników specjalnej konstrukcji umożliwiającej umieszczenie nasion w rolę nieuprawianą, często pokrytą resztkami pożniwnymi i ściernią. Wprowadzane zmiany w pierwszej kolejności wypływają na właściwości fizyczne gleby, takie jak: gęstość, zwięzłość i wilgotność [Pabin i in. 2000]. Zróżnicowanie techniki upraw}' roli wpływa również na właściwości biologiczne gleby [Runow'ska-Htyńczuk, Hryńczuk 2000]. Celem pracy było zbadanie wpływu wieloletniego stosowania różnych sposobów uprawy na wybrane właściwości chemiczne gleby. MATERIAŁ I METODY Statyczne doświadczenie uprawowe prowadzono od 1995 roku na polach Stacji Doświadczalnej IUNG w Jelczu Laskowicach na glebie wytworzonej z piasku gliniastego mocnego zalegającego na glinie lekkiej, należącej do kompleksu przydatności rolniczej żytniego bardzo dobrego i klasy bonitacyjnej III b. W doświadczeniu łanowym porównywano następujące systemy uprawy: T - tradycyjny, orka pługiem odkladnicowym, uprawki przedsiewne, siew siewnikiem redlicowym; U - uproszczony, uprawa kultywatorem, uprawki przedsiewne, siew siewnikiem redlicowym; Z - zerowy, siew bezpośredni w glebę nieuprawianą przy użyciu siewnika z krojami talerzowymi. Na wszystkich obiektach doświadczenia stosowano jednakowe nawożenie mineralne dostosowane do potrzeb nawozowych uprawianych roślin. W sierpniu 2007 roku pobrano przy pomocy laski Egnera próby glebowe z warstw 0-2; 2-5: 5-10: oraz cm i oznaczono w nich zawartość węgla organicznego metodą Tiurina, przyswajalnych form fosforu i potasu metodą Egnera-Riehma, magnezu metodą Schachtschabela oraz ph w 1M KC1 metodą potencjometryczną. Uzyskane wyniki przeanalizowano staty stycznie pod kątem oceny wpływ-u sposobu uprawy roli na kumulację węgla oraz składników pokarmowych w wierzchnich warstwach profilu gleby. WYNIKI 1 DYSKUSJA Analiza chemiczna materiału glebowego wykazała istotnie wyższą zawartość węgla organicznego w próbach glebowych pobranych z warstwy 0-2 cm z pól uprawianych systemem uproszczonym oraz z siewem bezpośrednim w glebę nieuprawianą (tab. 1). W warstwie 2-5 cm istotnie wyższą zawartość węgla zawierała gleba po wieloletnim stosowaniu siewu bezpośredniego. Średnio w warstwie 0-5 cm po uprawie tradycyjnej ilość C organicznego w glebie wynosiła 0.94%. Wraz ze zwiększeniem stopnia uproszczenia uprawy wzrastała również zawartość węgla i wynosiła odpowiednio 1,12 i 1,29%. Zaznaczył się pozytywny wpływ uprawy tradycyjnej na równom ierność rozmieszczenia substancji organicznej w analizowanej warstwie 0-30 cm. Różnica między ekstremalnymi wartościami w glebie pobranej z poletek uprawianych systemem tradycyjnym wynosiła 0,28%, natomiast pozostałymi metodami upraw- przekraczała 0,60%. Po

3 104 S. Włodek, U. Sienkiexvicz-Cholexva, A. Biskupski, J. Pabin TABELA 1 Średnia zawartość C org. [%] i przyswajalnych form P. K, Mg [mg kg"1 gleby] oraz ph gleby uprawianej różnymi sposobami TABLE 1 Mean content C org. [%] and available forms P, K. Mg [mg kg 1 soil] and ph in arable layer o f soil cultivated with different techniques :Uprawa jwarstwa ; Ullage i Layer [cm] C org. P K Mg KCI :*T a 61 a a 5.1 a i u 1.30 b 92 b b 5.6 b i Z! 1.25 b 117 c c 5,6 b :N IR n05)lsd((ml5) !r.n T i a 58 a 149 a 37 a 5,1 a U 0.94 a 67 a 1133 a 56 b 5,0 a Z 1.33 b 128 b 1199 b 73 c 5.8 b ;NTRf«..«5, L sp,005i T b 69 a 141 a 42 a 5,3 a U 0.78 a 80 a 120 a 45 a 5,4 a Z 1.01 b 119 b 266 b 68 b 5.6 b ;N IR (,(,. LSI>of)5j : , T b 71 a 162 b b U 0.74 a 66 a 108 a 42 5,2 a z 0.80 a 103 b 1154 b ab NIR.(1Ii5) LSDl0 05ł i 27.9 r.n 0.20 T ab 1166 b b U a 125 a 44 5,2 a Z b 125 a 38 5,4 a r.n r.n r.n. - różnice nieistotne difterences not significant: a.b.c - wartości oznaczone tą samą literą nie różnią się istotnie wg testu Tukeya the numbers marked with the some letter are not significantly different acc. to Tukey test; *T tradycyjna - traditional U - uproszczona - simplified, Z - zerowa - zero wieloletnim stosowaniu siewu bezpośredniego stwierdzono zawartości w^ęgla w warstwie 0-30 cm gleby większą o około 0,1 % w porów naniu z uproszczonymi sposobami uprawy. Podobne rezultaty uzyskiwali inni autorzy. Pranagal [2004] w doświadczeniu prowadzonym na glebie płowej wykazał wyraźnie korzystny wpływ wieloletniego stosowania siewu bezpośredniego na jej zasobność w materię organiczną. Również Sienkiewicz i in. [1986] badając wpływ różnych orek na zawartość węgla organicznego w glebie wykazali, że przejściowe zaniechanie uprawy mechanicznej w pięciopolowym zmianowaniu i zastosowanie wyłącznie zabiegów7chemicznych sprzyjało zwiększeniu akumulacji materii organicznej. Dotyczyło to głównie wierzchnich warstw gleby. Wieloletnie eliminowanie uprawy; w wariancie z siewem bezpośrednim w glebę nieuprawianą, powodowało również kumulację innych składników pokarmowych w górnych warstwach profilu. Po uprawie tradycyjnej, której podstawowym zabiegiem uprawowym była orka pługiem odkladnicowym, występowało w miarę równomierne rozmieszczenie składników pokarmowych w analizowanej warstwie 0 30 cm. Wraz z ograniczaniem intensywności uprawy wzrastała zawartość przyswajalnych form fosforu i magnezu, z tym że ilość magnezu zwiększała się mniej regularnie.

4 Zawartość C oraz składników pokarmowych...zależnie od systemów uprawy roli [ t - a r i ż v c r a y r o l i T A B E L A Plonowanie roślin h '] w > n h Wyeliminowanie u p w przez systemach uprawy roli stosow anie siewu bezpośredniego TABLE 2. Yielding o f plants [t-ha ] in different systenis wpływa między innymi na właścio f tillage Rok - roślina Year - plant Uprawa - Tillage T U Z pszenica ozima - winter wheat J kukurydza - maize 6, jęczmień jary - spring barley , pszenica jara - spring w-heat 3, pszenica ozima - winter w-heat *T - tradycyjna, traditional; U - uproszczona, simplified: Z - zerowa, zero wości fizyczne gleby, w zrasta jej gęstość, zwięzłość, zmniejsza się porowatość oraz obniża temperatura gleby [Drzym ała, M ackiew icz 2004b]. Wymienione właściwości gleby przyczyniają się do spowolnienia reakcji chemicznych zachodzących w glebie, które powodująmineralizację substancji organicznej. Po wieloletnim stosowaniu uproszczeń w uprawie roli ph gleby, mające duży wpływ na warunki wzrostu i rozwoju roślin, było istotnie zróżnicowane. Kilkunastoletnie stosowanie siewu bezpośredniego spowodowało wzrost wartości ph w warstwie 0-30 cm o 0,3 jednostki. Największe różnice, dochodzące do 0.7 jednostek ph. wystąpiły' w warstwach przy' powierzchni gleby. Podobne wyniki uzyskali Drzymała i Mackiewicz [2004a]. Większa zawartość składników pokarmowych w glebie pobranej z pola, na którym stosowano wyłącznie siew bezpośredni w glebę nieuprawianą, mogła być rezultatem niższego plonowania (tab. 2). Najmniejsza obniżka plonów wystąpiła w roku 2004 w uprawie kukurydzy i wynosiła 4%. natomiast największa - 19% w uprawie jęczmienia jarego w roku Również we wcześniej prowadzonych badaniach obserwowano spadek poziomu plonów' na obiektach z uproszczoną uprawą [Biskupski i in. 1997; Włodek i in. 1999]. W tej sytuacji można mówić o pewny paradoksie. Na glebie o większej zasobności w składniki pokarmowe uzyskiwano niższe plony. Przyczyną obniżki plonów mogła być między innymi większa trudność pobierania składników pokarmowych z wierzchnich, często przesuszonych warstw gleby. Z niższym plonowaniem jest związane mniejsze wyniesienie składników pokarmowy-ch z pola, natomiast nawożenie stosowane na powierzchnię pola bez mieszającego działania uprawy przyczynia się do ich kumulacji w przypowierzchniowych warstewkach gleby. Być może w późniejszym okresie przy sprzyjających warunkach pogodowych, większej ilości opadów; sytuacja ulegnie zmianie i nastąpi wzrost plonowania roślin na obiektach z uprawami uproszczonymi, na skutek większej dostępności składników pokarmowych z wierzchniej warstwy gleby. Koncentracja składników pokarmowych w przypowierzchniowej warstwie gleby po wieloletnim stosowaniu uproszczeń uprawy roli, a zwłaszcza siewu bezpośredniego może mieć niekorzystny wpływ- na środowisko. W przypadku intensywnych opadów istnieje zagrożenie zanieczyszczania wód powierzchniowych nawozami zmywanymi z powierzchni pól. W okresach posusznych ze względu na małą ilość wody w wierzchniej warstwie gleby zmniejsza się dostępność dla roślin składników- pokarmowych. Należy zaznaczyć, że uzyskane dotychczas wyniki badań zmian właściwości gleby na skutek stosow ania uproszczeń uprawy nie są jednoznaczne. Efekty modyfikacji uprawy mogą w dużej mierze zależeć od warunków' glebowo-klimatycznych, w jakich prowadzone były doświadczenia. W świetle przedstawionych wyników uzasadnione wydaje się wykonanie przynajmniej raz na kilka lat orki na polach z uprawrami uproszczonymi.

5 S. Włodek, U. Sienkiewicz-Chołewa, A. Biskupski, J. Pabin WNIOSKI 1. Wieloletnie stosowanie siewu bezpośredniego w glebę nieuprawianąprzyczynia się do wzrostu zawartości węgla organicznego oraz składników pokarmowych w górnej części analizowanej warstwy gleby 0-30 cm. 2. Uprawa tradycyjna zapewnia lepsze wymieszanie składników pokarmowych w analizowanej warstwie gleby LITERATURA BISKUPSKI A.. WŁODEK S.. KAUS A.. PABIN J. 1997: Efektywność różnych systemów uprawy roli w czteroletnim zmianowaniu. Optymalizacja polowej produkcji roślinnej w zmienionych warunkach ekonomicznych. Biblioteka Fragmentu Agronomica 3: DRZYM AŁA s.. MACKIEWICZ A. 2004a: W pływ uproszczeń w uprawie roli pod kukurydzę na wybrane właściwości chemiczne gleby. Rocz. Glebozn. 55.2: DRZYM AŁA S., MACKIEWICZ A. 2004b: Wpływ uproszczeń w uprawie roli pod kukurydze na wybrane właściwości fizyczne gleby. Rocz. Glebozn. 55.3: PA BI NI J.; UPIEC J..WŁODEK S.. BISKUPSKI A.. KAUS A. 1998: Critical soil bulk density and strength forpea seedling root growth as related to other soil factors. Soil & Tillage Research 46: ^ PABIN J.. WŁODEK S.. BISKUPSKI A.. RUNOW SKA-HRYŃCZUK B.. KAUS A. 2000: Ocena właściwości fizvcznvch gleby i plonowania roślin przy stosowaniu uproszczeń uprawowych. Inż. Roln. 6(17): PŁOSZYŃSKA W. 1972: Efektywność głębokich melioracji piasków obornikiem w świetle 13-letniego dośw iadczenia w Łasków icach Oławskich. Mat. Międz. Kon. Nauk...W spółczesne kierunki w uprawie roli". Wyd. IUNG. R-38. Puławy: PŁOSZYŃSKA W.. ŻURAWSKI H. 1972: Badania nad dynamiką zawartości węgla organicznego w przeobrażonym przez orki melioracyjne profilu glebowy m. Zesz. Probl.PS R 137: PRANAGAL : Wpływ systemu uprawy na zawartość węgla organicznego w glebie. Annales UMCS Sectio E 59. 1:1-10.* RtJNOWSKA-MRYŃCZUK B.. HRYŃCZUK B. 2000: W łaściwości biologiczne gleby w zależności od techniki uprawy roli. Inż. Roin. 6(17): SIENKIEWICZ J.. ŻURAWSKI H.. JABŁOŃSKI W. 1986: Wpływ różnych orek na dynamikę zawartości węgla organicznego w glebie. Rocz. Glebozn. 37.2/3: STARCZEW SKI.!.. CZARNOCKI S.. TURSKA E. 2004: Alternatywne sposoby uprawy roli i ich ekonomiczna ocena. Annales UMCS, Sec. E 59: ŚWIĘTOCHOWSKI B., SIENKIEWICZ J.. ŚMIERZCHAŁSKI Ł. 1970: Wpływ pogłębiania warstwy ornej na plony i niektóre w łaściwości gleb w św ietle doświadczeń ścisłych produkcyjnych wykonanych w Polsce w latach Zesz. Probl. PRS 100: WŁODEK S.. PABIN J.. BISKUPSKI A.. KAUS A. 1999: Skutki uproszczeń uprawy roli w zmianowaniu. Zesz. Sauk. AR Szczecin 195: WŁODEK S.. HRYŃCZUK B.. PABIN J.. BISKUPSKI A. 2003: Zawartość składników pokarmowych w warstwach poziomu próchnicznego gleby uprawianej różnymi sposobami. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 493: D r inż. S ta n isła w W łodek Z a k ła d H e rb o ło g ii i Technik U p ra w y R o li In stytu t U p ra w y N a w o żen ia i G le b o zn a w stw a P a ń stw o w y In stytu t B a d a w c zy ul. O rze c h o w a 61, Wrocław'