ZALEŻNOŚĆ PR ZE W O D N IC TW A I RETENCJI WODNEJ G LE B Y OD SPOSOBU U P R A W Y

Transkrypt

1 R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E, T. X X X I, N R 3/4, W A R S Z A W A 1980 IG N A C Y D E C H N IK, JE R ZY LIP IE C, S T A N IS Ł A W T A R K IE W IC Z ZALEŻNOŚĆ PR ZE W O D N IC TW A I RETENCJI WODNEJ G LE B Y OD SPOSOBU U P R A W Y Zakład A grofizyk i Polskiej Akadem ii Nauk w Lublinie Dotychczas nie zostały wykorzystane w pełni możliwości ulepszania przewodnictwa i retencji wodnej gleb przez stosowanie odpowiednich narzędzi do uprawy roli. Od sposobu uprawy zależy stan agregacji, rozkład porów, gęstość gleby oraz mikrotopografia pola. Są to czynniki wpływające bezpośrednio na przewodnictwo i retencję wodną gleby [3, 4]. Jednym z narzędzi zmieniających w dużym stopniu stan fizyczny wierzchniej warstwy gleby oraz mikrotopografię pola jest pługofrezarka. Narzędzie to łączy w sobie działanie biernych oraz czynnych elementów roboczych i reprezentuje tzw narzędzia aktywne. Chociaż narzędzia te są coraz szerzej stosowane do uprawy, niewiele dotychczas wiem y o ich wpływie na zmiany przewodnictwa i retencji wodnej gleby. Autorzy podjęli badania mające na celu ustalenie tego wpływu na glebę wytworzoną z lessu. M E T O D Y K A B A D A Ń Materiał do badań pochodził z doświadczeń polowych i laboratoryjnych, przeprowadzonych w 1978 r. na glebie płowej wytworzonej z lessu (tab. 1).? c b e 1 u 1 Jkład mechaniczny i n iek tó re w łaściw ości fizykochemiosn? o râanvr; e io ly /RZD Fe lin k. Lublina/.'dechanical composition and some physico-ch-iiûical properties c f iho i:./ - i tdù / Agricultural experiment Station re lin near Lublin/ ivaretwa gleby S o il laye r cm Proc ent f r a k c ji mechani cznych o średn icy < 1 ш Ye r ce r.t o f mechanical f r äc tions belovo mm in dia 1-0,1 0,1-0,0 2 0,0 2-0,002 < 0,002 r I Cę-stosć objv toscicwa Tensity g/cm3 iiulu; cor. tent I I» k i ć i. vu, I {ГГ li 7 i «:v it/ -jr. ' ,35 1, 48 * >5,, : ,12 0,30 ] I 4,3 2,45

2 118 I. Dechnik ï in. Obiektem badań były 3 pola uprawiane przed siewem pszenicy jarej: 1 pługofrezarkę, 2 pługiem odkładnicowym, 3 broną zwykłą. Elementy robocze pługofrezarki i pługa działały na głębokości 18 cm, a brony do głębokości 3 cm. Pom iary współczynnika przewodnictwa wodnego К wykonano w okresie wschodów pszenicy w warstwie ornej i na głębokości 60 do 80 cm oraz po zbiorze tej rośliny tylko w warstwie ornej. Oznaczenia w ykonano metodą przepływu z zastosowaniem skorupy [1, 2]. W technice tej zastosowano infiltrom etr stalowy o średnicy 28 cm i wysokości 15 cm szczelnie otaczający badaną warstwę gleby. Infiltrom etr łączył się z kolumną glebową o tej samej średnicy i wysokości 25 cm. Przepływ nie nasycony gleby otrzymywano przez, stosowanie na jej powierzchni w infiltrom etrze skorup stanowiących mieszaninę gipsu i piasku w różnych proporcjach (75, 50, 25, 10% gipsu). Szybkość przepływu wraz z ciśnieniem wody glebowej, które mierzono tensjometrycznie, indukowane przez różne skorupy, um ożliwiały wykreślenie krzyw ej К przewodnictwa wodnego. Po usunięciu ostatniej skorupy w przygotowanej kolumnie glebowej oznaczono współczynnik przewodnictwa nasyconego. Przepływ boczny wyeliminowano przez obłożenie kolumny pastą gipsową. Zdolność retencyjną oznaczano w okresie wschodów pszenicy w warstwie ornej metodą podaną przez Zawadzkiego [8]. O M Ó W IE N IE W Y N IK Ó W B A D A Ń Zmiany w stanie fizycznym i strukturze gleby lessowej wywołane różnym sposobem uprawy znalazły odzwierciedlenie w wielkościach przewodnictwa wodnego i zdolnościach zatrzymywania wody. W yniki pomiarów przewodnictwa wodnego wierzchniej warstwy gleby (0-18 cm) w okresie wschodów pszenicy jarej (rys. 1) wskazuje, że gleba po uprawie pługofrezarką, jak i pługiem odkładnicowym w y kazywała większy współczynnik К w strefie nasyconej w porównaniu do gleby bronowanej, przy czym wzrost ten zaznaczył się wyraźniej w glebie uprawianej pługofrezarką. Jest to wynikiem lepszego spulchnienia, a tym samym większej objętości całkowitej porów warunkujących przepływ wody w strefie nasyconej. Zmniejszone przewodnictwo wodne nasycone gleby bronowanej w porównaniu do uprawy pługiem odkładnicowym stwierdzili również inni autorzy w badaniach, na glebie o składzie mechanicznym gliny ilasto-piaszczystej [7]. Najniższą zdolność do transportu wody w strefie nie nasyconej przy ssaniu od 15 do 70 hpa stwierdzono w glebie uprawianej pługofrezarką. Przyczyna leży w mniejszej liczbie porów drobniejszych, mimo iż całkowitą objętość porów była w tej kombinacji największa. Stąd w y nika, że określenie przewodnictwa wodnego tylko w strefie nasyconej może prowadzić do zupełnie odmiennych wniosków.

3 Fizyka gleby 119 Rys. 1. Współczynnik przewodnictwa wodnego К w arstw y uprawnej gleby lessow ej w zależności od sposobu uprawy (w okresie wschodów pszenicy jarej) 2 bronaj, 2 pług, 3 pługofrezarka H ydraulic conductivity coefficient К of the arable layer of loess soil depending on: the tillage treatment (in the period of emergance of spring wheat) 1 h a rro w, 2 plou gh, 3 p lo u g h -m ille r Rys. 2. Retencja wodna w arstw y uprawnej gleby lessowej w zależności od sposobu uprawy (w okresie wschodów pszenicy jarej) objaśnienia ja k w rys. 1 W ater retention of the arable layer of loess soil depending on the tillage treatment (in the period of emergance of spring wheat) ex p la n a tion s see F ig. 1

4 120 I. Dechnik i in. Rys. 3. Współczynnik przewodnictwa wodnego К w arstw y uprawnej gleby lessowej w zależności od sposobu uprawy (po zbiorze pszenicy jarej) objaśnienia jak w rys. 1 H ydraulic conductivity coefficient К of the arable layer of loess soil depending on the tillage treatment (after the spring wheat harvest) explanations see Fig. 1 Zróżnicowanie w rozkładzie porów wywołane różnymi sposobami uprawy wpłynęło na przebieg krzyw ych retencji wodnej (rys. 2). N a j wyraźniej zaznaczyło się ono w zakresie pf 0-1,3, w którym największą wilgotnością odznaczała się gleba uprawiana pługofrezarką, a najniższą gleba bronowana. Po zbiorze pszenicy w drugim terminie badań nastąpiło we wszystkich kombinacjach wyraźne obniżenie wartości współczynnika przewodnictwa wodnego K. Wskazuje to, że w miarę upływu czasu po uprawie zmniejsza się zdolność gleby do infiltracji wody w głąb profilu glebowego wskutek ukształtowania się warunków sprzyjających spływom powierzchniowym. Zjawisko to może być szczególnie niekorzystne przy ulewnych opadach deszczu. W omawianym terminie badań najmniejszą wartość przewodnictwa wodnego K nas wykazywała gleba uprawiana pługofrezarką w porównaniu do uprawy pługiem i broną. W ynika to z szybszego osiadania gleby uprawianej pługofrezarką. Na szybsze osiadanie gleby uprawianej narzędziami aktywnymi zwrócili już uwagę inni autoiz y [5, 6]. W poziomie gleby położonym poniżej zasięgu oddziaływania elementów roboczych stosowanych narzędzi (głębokość cm) wartości współczynnika przewodnictwa wodnego К (rys. 4) nie różniły się m iędzy poszczególnymi kombinacjami uprawowymi. Potwierdza to, że

5 Fizyka gleby 121 Rys. 4. Współczynnik przewodnictwa wodnego К w arstw y poduprawnej (60-80 cm> w zależności od sposobu uprawy objaśnienia ja k w rys. 1 Hydraulic conductivity coefficient К of the subsoil layer (60-80 cm) of loess soil depending on the tillage treatment e x p la n a tio n s see F ig. 1 zróżnicowanie przewodnictwa wodnego badanej gleby w warstwie uprawnej było wynikiem oddziaływania stosowanych narzędzi. PO D S U M O W A N IE Przewodnictwo wodne i retencja gleby zależą w znacznym stopniu od stosowanego do uprawy narzędzia. Oddziałują one na właściwości przewodzące i retencyjne gleby przez zmiany całkowitej objętości porów i ich rozkładu pod względem wielkości. Gleba lessowa uprawiana pługofrezarką w porównaniu do gleby bronowanej oraz uprawianej pługiem odznacza się w okresie bliskim po uprawie większym współczynnikiem К w strefie nasyconej. W strefie nie nasyconej przy ssaniu od 20 do 70 hpa najwyższe przewodnictwo wodne wykazuje gleba bronowana. Największą zdolność do transportu wody w strefie nasyconej po zbiorze roślin wykazuje gleba uprawiana pługiem, a w strefie nie nasyconej gleba bronowana. W poziomie położonym poniżej zasięgu oddziaływania narzędzi różnice w wielkościach przewodnictwa wodnego w* badanych kombinacjach uprawowych są nieznaczne.

6 122 I. Dechnik i in. L IT E R A T U R A [1] В о u m a J.: Use of physical methods to expand soil survey interpretations of soil drainage conditions. Soil Sei. Soc. Am. Proc. 37, 1973, ] Bouma J., Baker F. G., Veneman P. L. M.: Measurement of water movement in soil pedons above the water table. Geol. Natur. Hist. Surv., Inform. Circ. 27, [3] Burwel R. E., Larson W. E.: Infiltrations as influenced by tillage-induced random roughness and pore space. Soil Sei. Am. Proc. 1969, 33, [4] Mc Intyre D. S.: Soil splash and the form ation of surface crust by raindrop impact. Soil Sei. 1958, 85, [5] Niewiadomski W.: Samopis do oznaczania pionowych ruchów w ierzchowiny glebowej. Rocz. Nauk roi. 54, 1950, [6] Nowicki J., Hruszka M.: Efektywność uprawy roli glebogryzarką na tle technologii płużnej. Puław y 38, 1972, ;[7] Sund ar a Sarna K. S., Nagarajarao Y.: Field infiltration indices in the evaluation of tillage practices. Agricultural W ater Management 1, 1976, ;[8] Zawadzki S.: Laboratoryjne oznaczanie zdolności retencyjnej utworów glebowych. Wiad. IM U Z 11, 1973, 2. И. Д ЕХН И К, Ю. ЛЫПЕЦ, С. Т А Р К Е В И Ч ЗАВИ С И М О С ТЬ ВОДО ПРО ВОДИМ О СТИ И РЕ ТЕ Н Ц И И П О ЧВЫ ОТ СПОСОБА О Б Р А Б О Т К И Отделение агрофизики Польской академии наук в Люблине Резюме Сравнивалось влияние обработки пашни фрезой и отвальным плугом на изменения водопроницаемости и ретенционной способности лессивированной почвы образованной из лёсса. Водопроницаемость и ретенция почвы в пахотном слое зависит от орудия употреблённого для обработки. Применяемые агротехнические орудия влияют на свойства почвенной водопроницаемости и ретенции путём изменения общего объема пор и их распределения в отношении крупности. Лёссовая почва обрабатываемая фрезой по сравнению с боронованной почвой и обработанной плугом характеризуется после обработки высшим коэффициентом К в насыщенной зоне. В ненасыщенной зоне при отсасывании от 15 по 70 hpa самую высокую водопроницаемость показывает боронованная почва. Наименьшую способность транспортировки влаги в насыщенной зоне после уборки растений выявляет почва обрабатываемая плугом, а в ненасыщенной зоне почва обработанная бороной. В горизонте лежащ ем ниже диапазона воздействия орудий различия в величинах водопроницаемости в исследованных вариантах обработки являются незначительными.

7 Fizyka gleby 123 I. DECHNIK, J. LIPIEC, S. TARKIEW ICZ DEPENDENCE OF H Y D R A U L IC C O N D U C T IV IT Y A N D W A T E R R E T E N T IO N OF S O IL ON TH E T IL L A G E K IN D Institute of Agrophysics in Lublin, Polish Academ y of Science Summary The effect of soil tillage with plough-m iller and mould-board plough on changes of hydraulic conductivity and water retention of soil depend to a considerable extent on the implement kind applied in tillage. The implements applied affect hydraulic condictivity and water retention by a change of total porosity and pore-size distribution. Loess soil at the plough-m iller application as compared with harrowed soil was characterized in the period close after tillage by a higher К coefficient value in the saturated zone. In the unsaturated zone at suction varyin g within hpa, the least hydraulic conductivity proved harrowed soil. The highest water transport in the saturated zone after harvest of crops proved ploughed soil and in the unsaturated zone harrowed soil. In the layer lying below the implements operation, the differences in hydraulic conductivity values in the tillage variants investigated were insignificant. Prof. dr Ignacy Decknik Zakład Agrofizyki PAN Lublin, ul. Krakowskie Przedmieście 39

8