Przydatność przewodności elektrycznej gleby (EC) do oceny jej uziarnienia na polu uprawnym

Transkrypt

1 Przydatność przewodności elektrycznej gleby (EC) do oceny jej uziarnienia na polu uprawnym Michał Stępień (1), Dariusz Gozdowski (2), Stanisław Samborski (1), Elżbieta Bodecka (1) (1) Katedra Agronomii SGGW (2) Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki SGGW Źródło finansowania: Projekt rozwojowy POIG /12 Warsztaty naukowe Wskaźniki oceny jakości gleb Warszawa, 29 września 2016 r.

2 Znaczenie uziarnienia względnie stabilne w czasie; wpływa na większość pozostałych właściwości gleby, szczególnie na stosunki powietrzno-wodne; stanowi główne kryterium przy ocenie jakości i przydatności gleby; silnie wpływa na plony roślin.

3 Uziarnienie a rolnictwo precyzyjne Dlaczego? ze względu na dążenie do stosowania zmiennych ilości środków produkcji (nawozy, materiał siewny, pestycydy i inne) w różnych miejscach pola, co wymaga dokładnych gleb map pól uprawnych Jaka powinna być skala/rozdzielczość takich map? taka, aby najmniejsze kontury przedstawione na mapie odpowiadały szerokości roboczej maszyn stosowanych w gospodarstwie (zwykle 5-50m). Wynika stąd minimalny obszar pokazany na mapie od 0,0025 (!?) do 0,25 ha - i skala od 1:500 (!?) do 1:5000.

4 Najmniejsza powierzchnia przedstawiona na mapach Czy pobieranie próbek glebowych w gęstości 4 lub więcej na hektar ma szansę zyskać akceptację w warunkach rolnictwa komercyjnego?

5 Co zrobić, żeby dokładnie wydzielić kontury na mapach gleb, a nie pobierać wielu próbek? Można wykorzystać: zdjęcia lotnicze; mapy przewodności elektrycznej gleby/pozornej przewodności elektrycznej gleby (EC/ECa); mapy plonów; mapy zieloności i gęstości łanu, czyli mapy wskaźników roślinnych (np. NDVI) uzyskane za pomocą czujników naziemnych, zdjęć z dronów, samolotów lub satelitów.

6 Mapa glebowo-rolnicza a zdjęcie lotnicze (ortofotomapa) Mapa glebowo-rolnicza 1:5000 Opracowanie własne z wykorzystaniem ortofotmapy (GUGiK 2016)

7 Mapy (surowe) zieloności i gęstości łanu (NDVI) oraz plonów Podział wartości na przedziały przyjęto na podstawie kwantyli, czyli w każdym przedziale znajduje się taka sama lub prawie taka sama ilość obserwacji

8 Czym jest przewodność elektryczna gleby i jak się ją mierzy? Przewodność elektryczna (ang. electrical conductivity, EC) - zdolność materiału do przewodzenia prądu elektrycznego (odwrotność oporu elektrycznego). Sposoby pomiaru: - laboratoryjne, najczęściej w paście glebowej lub wyciągu wodnym; - w polu za pomocą urządzeń mierzących bezpośrednio opór elektryczny gleby (ER) lub pośrednio, z wykorzystaniem zjawiska indukcji elektromagnetycznej (EMI), z jednoczesnym zapisywaniem współrzędnych geograficznych.

9 Od czego zależy przewodność elektryczna gleby? Zasolenie Aktualna zawartość wody w glebie Przewodność elektryczna gleby (EC) lub pozorna przewodność elektryczna gleby (ECa) Temperatura Położenie w terenie Uziarnienie gleby Inne: -zawartość próchnicy, -rodzaj minerałów ilastych itd

10 Przykłady urządzeń wykorzystywanych do mapowania EC Pomiar bezpośredni (EC przewodność elektryczna) urządzenia firmy Veris Technologies (tutaj MSP 3) 2 głębokości działania (wg producenta): - około 30 cm; - około 90 cm.

11 Przykłady urządzeń wykorzystywanych do mapowania EC Pomiar z wykorzystaniem indukcji elektromagnetycznej: urządzenie EM 38 firmy Geonics (ECa pozorna przewodność elektryczna gleby) 2 głębokości działania (wg producenta): - 50 i 100 cm lub - 75 i 150 cm

12 Informacje o polu Pole w Imielinie pod Warszawą RZD Wilanów-Obory. Gleby mady brunatne i mady właściwe (często z oglejeniem opadowym). Uziarnienie: warstwa orna % iłu (<0,002mm); % części spławialnych (<0,02mm); warstwa 0-90 cm (średnio) % iłu; % części spławialnych.

13 Pobieranie prób gleby Próbki przesiano przez sita 2mm i oznaczono w nich uziarnienie metodą areometryczną. W sąsiedztwie odwiertów na Nmin określono również plony na powierzchniach próbnych (1m2)

14 Wybrane profile glebowe

15 Wybrane profile glebowe

16 Wybrane profile glebowe

17 Porównanie map wyników pomiarów EC dla różnych warstw gleby Podział wartości na przedziały przyjęto na podstawie kwantyli, czyli w każdym przedziale znajduje się taka sama lub prawie taka sama ilość obserwacji

18 Podstawowe parametry statystyczne dla wyników pomiarów EC (ms/m) wykonanych w różnych terminach

19 Porównanie map wyników pomiarów EC wykonanych w różnych terminach (16 i ). UWAGA: między 16 a 26 września 2014 spadło około 7 mm deszczu Podział wartości na przedziały przyjęto na podstawie kwantyli, czyli w każdym przedziale znajduje się taka sama lub prawie taka sama ilość obserwacji

20 Stępień i in. EC a uziarnienie Zależność pomiędzy wynikami pomiarów EC (ms/m, ) a zawartością wybranych frakcji w glebie Dla iłu: R2=0,77 Dla części spławialnych: R2=0,87

21 Współczynniki korelacji pomiędzy wynikami pomiarów EC ( ) dla wybranych warstw gleby a zawartością części spławialnych w wybranych warstwach gleby

22 Stępień i in. EC a uziarnienie Zależności pomiędzy plonami ziarna pszenicy ozimej a zawartością poszczególnych frakcji glebie

23 Zależności pomiędzy plonami ziarna pszenicy ozimej a wynikami pomiaru EC gleby (0-90 cm z )

24 Wartości EC (ms/m, warstwa 0-90 cm z ) odpowiadające granicznym zawartościom części spławialnych Dla 23 miejsc (odwierty) Dla 5 miejsc (profile)

25 Wyniki EC (z ) skalibrowane z zawartością części spławialnych w glebie Odwierty Nmin (23) Profile (5)

26 Wnioski 1) Zakres wartości bezwzględnych przewodności elektrycznej zmierzonej na jednym polu jest różny w zależności od daty pomiaru; 2) Przestrzenne rozmieszczenie miejsc o różnych względnych wartościach przewodności elektrycznej jest zbliżone niezależnie od daty pomiaru; 3) Głębokości pomiaru przewodności elektrycznej gleby podawane przez producentów urządzeń są orientacyjne i nie zawsze odpowiadają rzeczywistym głębokościom, dla których uzyskuje się najsilniejszą korelację EC z zawartością iłu lub części spławialnych w glebie; 4) Pomiary przewodności elektrycznej gleby mogą być wykorzystane do pośredniej oceny rozmieszczenia gleb o różnym uziarnieniu, jakości i stosunkach wodnych na polu uprawnym; 5) Na polach płaskich i zmeliorowanych do kalibracji wyników EC można wykorzystać próby glebowe pobrane z kilku miejsc tego pola, o ile miejsca te zostały trafnie wybrane.

27 Literatura Bartoszewski, Z., Czarnowski, F., Dombek, E., Siuta, J., Strzemski, M. (ed.) Truszkowska, R., Witek, T Instrukcja w sprawie wykonywania map glebowo-rolniczych w skali 1:5000 I 1:25000 oraz map glebowoprzyrodniczych w skali 1:25000 (tymczasowa). Brevik E.C., Fenton T.E., Lazari A Soil electrical conductivity as a function of soil water content and implications for soil mapping. Precision Agriculture Gebbers, R., Luck, E., Dabas, M., Domsch, H Comparison of instruments for geoelectrical soil mapping at the field scale. Near Surface Geophysics: GUGiK Ortofotomapa. Instrukcja w sprawie przeprowadzenia gleboznawczej klasyfikacji gruntów (1956) Skłodowski, P., Bieniek, B., Bielska, A Podstawy kartografii i klasyfikacji użytkowej gleb. W: Mocek A. (red.). Gleboznawstwo. PWN. Strzemski M., Siuta J., Witek T Przydatność rolnicza gleb Polski. PWRiL. UTKG Urzędowa Tabela Klas Gruntów. Załącznik do rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 12 września 2012 (poz. 246).

28 Dziękuję za uwagę