WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ WPŁYWU DESZCZOWANIA I MIKRONAWODNIEŃ NA PRODUKCJĘ JEDNOROCZNYCH SADZONEK SOSNY ZWYCZAJNEJ W WARUNKACH ZOOMELIORACJI

Transkrypt

1 Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu CCCLXV (2005) ROMAN ROLBIECKI 1, STANISŁAW ROLBIECKI 1, ANDRZEJ KLIMEK 2, DOROTA HILSZCZAŃSKA 3 WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ WPŁYWU DESZCZOWANIA I MIKRONAWODNIEŃ NA PRODUKCJĘ JEDNOROCZNYCH SADZONEK SOSNY ZWYCZAJNEJ W WARUNKACH ZOOMELIORACJI Z 'Katedry Melioracji i Agrometeorologii i z 2 Katedry Ekologii Akademii Techniczno-Rolniczej im. J.J. Sniadeckich w Bydgoszczy oraz z 3 Zakładu Fitopatologii Leśnej Instytutu Badawczego Leśnictwa w Warszawie ABSTRACT. The effects of sprinkler irrigation, drip irrigation and micro-jet sprinkling on the oneyear old seedling production of Scots pine with the use of zoo-melioration were studied. Field experiment was carried out in at Białe Błota near Bydgoszcz. Irrigation systems differentiated the Scots pine seedling height and diameter, as well as degree of mycorrhiza and gatherings of Oribatida. Key words: Scots pine, sprinkler irrigation, micro-jet sprinkling, drip irrigation, mycorrhiza, zoo-melioration, Acari, Oribatida, forest nursery Wstęp Nawadnianie jest jednym z najważniejszych zabiegów melioracyjnych w szkółkach. Zastosowanie nawodnień umożliwia bowiem systematyczne uzupełnianie wody dawkami optymalnymi dla młodych roślin i ułatwia utrzymanie odpowiedniej wilgotności edafonu. Stosowane powszechnie deszczownie - choć bardzo skuteczne w produkcji szkółkarskiej - bywają już niekiedy technologicznie przestarzałe, co wynika m.in. z tego, że urządzenia te często nie zapewniają możliwości stosowania fertygacji (nawożenia siecią nawadniającą) i chemigacji (zadawania pestycydów), dają przy tym z reguły opad grubokroplisty i nie zawsze pozwalają na dokładne dostosowanie normy (dawki) nawodnieniowej do zmiennych w czasie potrzeb roślin w szkółce. Obecnie poszukuje się zatem metod nawadniania bardziej energo- i wodooszczędnych, które mogłyby spro- Rocz. AR Pozn. CCCLXV, Melior. Inż. Śród. 26: Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2005 PLISSN

2 372 R. Rolbiecki, S. Rolbiecki, A. Klimek, D. Hilszczańska stać specyficznym wymaganiom produkcji szkółkarskiej (Jeznach i Pierzgalski 1996, Wytyczne nawadniania ). Organizmy glebowe decydują o procesach glebowych i żyzności gleby, dlatego ich introdukcję można traktować jako ważny zabieg melioracyjny. Wprowadzenie do gleb szkółek fauny glebowej może pozytywnie wpłynąć na równowagę biologiczną i większą efektywność mikoryzacji. Celem badań było określenie wpływu nawodnień ciśnieniowych (deszczowania, mikrozraszania i nawadniania kroplowego) na siłę wzrostu i stopień mikoryzacji sadzonek sosny zwyczajnej (Pinus syfoestris L.) produkowanych z zastosowaniem zabiegu zoomelioracji. Metodyka badań Ścisłe dwuletnie ( ) badania terenowe przeprowadzono w szkółce leśnej Nadleśnictwa Bydgoszcz w Białych Błotach na glebie rdzawej właściwej wytworzonej z piasku luźnego. Doświadczenie założono jako jednoczynnikowe, metodą losowanych bloków, w czterech powtórzeniach (Bruchwald 1997). Pojedyncze poletko o powierzchni 4 m 2 obejmowało cztery rzędy roślin o długości 4 m. Badanym czynnikiem, stanowiącym źródło zmienności, było nawadnianie zastosowane w czterech następujących wariantach wodnych: O - bez nawadniania (kontrola), K - nawadnianie kroplowe, M - mikrozraszanie, D - deszczowanie. Nawożenie mineralne było jednolite na wszystkich poletkach. Do nawodnień kroplowych używano linii kroplującej T-Tape" z emiterami kropel rozmieszczonymi co 20 cm. Do mikrozraszania stosowano mikrozraszacze Hadar". Deszczowanie przeprowadzano za pomocą zraszaczy Storczyk". Terminy wykonywania nawodnień ustalano na podstawie Wytycznych nawadniania... (2002). Zabieg zoomelioracji przeprowadzony na stanowiskach O, K i M polegał na zmieszaniu wierzchniej warstwy gleby (2 cm) z materią organiczną pozyskaną ze zrębu na siedlisku boru świeżego. W substracie tym występowała liczna żywa mezofauna glebowa. Pomiary biometryczne (cechy siły wzrostu) siewek sosny obejmowały wysokość siewek (cm) i średnicę pędu (mm). Wycinki gleby do badań akarologicznych pobierano dwa razy w roku (w maju i październiku) z każdego poletka z 17 cm 2 x 3 cm głębokości w trzech powtórzeniach. Roztocze wypłaszano metodą Tullgrena, a następnie konserwowano i preparowano. Do gatunku lub rodzaju oznaczono mechowce {Oribatida), łącznie ze stadiami młodocianymi. Pozostałe roztocze oznaczono do rzędów. Przedmiotem analizy było 815 Acari, w tym 203 Oribatida. Wykonano też jesienną ocenę stopnia mikoryzacji sadzonek w kolejnych latach badań. Z każdego poletka analizowano trzy losowo pobrane korzenie. Mikoryzy oceniano pod mikroskopem stereoskopowym przy powiększeniu 10-50x i klasyfikowano na podstawie kształtu, koloru, rozmiaru i zewnętrznych cech mufki grzybniowej (Agerer , Ingleby i in. 1990). Otrzymane wyniki opracowano statystycznie, odpowiednio dla układu doświadczenia (Bruchwald 1997).

3 Wstępne wyniki badań wpływu deszczowania Średnia temperatura powietrza w okresie wegetacji (IV-IX) w latach kształtowała się na poziomie normy wieloletniej i wyniosła 14,1 C. Pierwszy rok badań charakteryzował się jednak wyższą temperaturą (14,9 C) i znacznie niższymi od średnich z wielolecia opadami (167 mm, tj. 59% normy). Drugi rok badań był chłodniejszy (temperatura powietrza 13,4 C) i bardziej wilgotny (opady 245 mm, czyli 86% normy). Zależnie od opadów kształtowały się sezonowe dawki nawodnieniowe. Sumaryczne dawki nawodnieniowe wyniosły średnio 165 mm w nawadnianiu kroplowym, 240 mm w mikrozraszaniu i 270 mm w deszczowaniu. Większe ilości wody zastosowano w 2003 roku (210 mm dla nawadniania kroplowego, 310 mm dla mikrozraszania i 321 mm dla deszczowania) niż w 2004 roku (odpowiednio: 120 mm, 170 mm i 220 mm). Wyniki badań i dyskusja Jednoroczne siewki sosny uprawiane w warunkach kontrolnych (bez nawodnień) miały przeciętną wysokość 9,2 cm (tab. 1). Tabela 1 Wpływ nawadniania na wysokość (h) i średnicę (0) siewki sosny Influence of irrigation on the Scots pine seedling height (h) and diameter (0) Nawadnianie Irrigation O K M D NIR o,o5 - LSD0.05 Lata badań - Years of study h(cm) 12,3 15,1 14,7 14,3 1,455 0 (mm) 2,59 3,01 2,76 2,84 0,570 h(cm) 6,1 9,3 9,2 10,8 0,745 0 (mm) 2,00 3,07 2,80 3,00 0,967 h (cm) 9,2 12,2 12,0 12,1 0,361 Średnio Mean 0 (mm) 2,30 3,04 2,78 2,92 0,469 O, K, M, D - odpowiednio: bez nawadniania (poletka kontrolne), nawadnianie kroplowe, mikrozraszanie i deszczowanie. O, K, M, D - without irrigation (control plots), drip-irrigated plots, micro-sprinkled plots and sprinkled plots, respectively. Zastosowanie nawodnień istotnie zwiększyło wysokość siewek - do 12,0-12,2 cm. Rozpatrując wzrost sosny w poszczególnych sezonach, stwierdzono, że w pierwszym roku badań rośliny były wyższe niż w drugim. W ostatnim roku siewki nawadniane systemem deszczownianym (10,8 cm) były istotnie wyższe od nawadnianych kroplowo (9,3 cm) bądź mikrozraszanych (9,2 cm). Jednak analiza statystyczna w pierwszym roku oraz średnio w całym okresie badań wykazała, że różnice w wysokości siewek nawadnianych różnymi systemami były nieistotne.

4 374 R. Rolbiecki, S. Rolbiecki, A. Klimek, D. Hilszczańska Siewki sosny uprawiane w warunkach nawadniania cechowały się - średnio w dwuletnim okresie badawczym - istotnie większą średnicą pędu od siewek rosnących w warunkach kontrolnych (tab. 1). Mimo że w wartościach tego wskaźnika nie stwierdzono statystycznie udowodnionych różnic pomiędzy poszczególnymi systemami nawadniania, to jednak zaistniała wyraźna tendencja do większej średnicy siewek nawadnianych metodą kroplową. Korzystny wpływ mikronawodnień na rozpatrywane wskaźniki wzrostu siewek sosny znajduje potwierdzenie w wynikach wcześniejszych opracowań dotyczących deszczowania (Babiński i Białkiewicz 1992, Hilszczańska 2002, Wytyczne nawadniania ). Pozytywne rezultaty prowadzenia mikronawodnień w produkcji sadzonek sosny w szkółce leśnej potwierdzają również opinię wyrażoną przez autorów najnowszego wydania Wytycznych nawadniania..." (2002), którzy podają, że w przypadku niewystarczającej dla deszczowni ilości wody dyspozycyjnej w szkółce, decyzja o stosowaniu mikronawodnień (np. mikrozraszaczy Sumisansui" z otworami o średnicy 0,3 mm) może być właściwym rozwiązaniem. Korzystne rezultaty zastosowania mikronawodnień - w połączeniu z nawożeniem kompostem na bazie higienizowanych osadów ściekowych - w produkcji sadzonek sosny na gruncie porolnym stwierdzono również w dwuletnich badaniach polowych, przeprowadzonych równolegle ( ) w Kruszynie Krajeńskim koło Bydgoszczy (Rolbiecki i in., w druku). Mikoryza ma szczególne znaczenie dla siewek, ponieważ w istotny sposób wpływa na ich rozwój nie tylko w szkółce, lecz także po wysadzeniu na stałe stanowiska (Hilszczańska 2001, 2002). Czynniki doświadczenia różnicowały liczebność mikoryz u siewek sosny (tab. 2). Największą średnią liczebność mikoryz stwierdzono w wariancie bez nawadniania. Wyjaśnieniem tego zjawiska możne być to, że nienawadniane siewki potrzebują więcej mikoryz, aby przetrwać stres wodny. Siewki wyposażone w ektomikoryzy typowo hydrofobowego grzyba Cenoccocum geophilum mogą wytrzymać nawet 14-dniowy stres wodny. Nie stwierdzono istotnych różnic w średniej liczebności mikoryz pomiędzy obiektami nawadnianymi metodą kroplową, mikrozraszaniem i deszczowaniem. Tabela 2 Średnia liczebność mikoryz u siewek sosny zwyczajnej rosnącej w różnych systemach nawadniania (%) Mean mycorrhiza number of Scots pine seedlings grown under different irrigation systems Wyszczególnienie Specification O Wariant - Variant K M D Min 1,7 0 8,0 0 Max 51,4 25,0 57,8 49,0 Średnio - Mean 25,2 8,38 b 21,8b 16,15 b Średnie oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie przy NIRo 05. The mean signed with the same letter do not differ significantly at LSDo.os-

5 Wstępne wyniki badań wpływu deszczowania Roztocze, a szczególnie saprofagiczne mechowce, licznie występują w glebach borów sosnowych tys. osobników-m' 2 (Klimek 2000). Spełniają tam ważne funkcje i często są nazywane katalizatorami aktywności mikroorganizmów (Niedbała 1980). W glebach szkółek leśnych żyją nieliczne zgrupowania Oribatida. Wydaje się, że tę niekorzystną sytuację można poprawić przez introdukcję fauny wraz z substratem, na którym żyje (ściółkowanie). Dzięki podobnemu zabiegowi zoomelioracji uzyskano pozytywne rezultaty na zalesianych terenach porolnych (Mazur i Tracz 1996). Górny (1975) za bardzo ważne przy zoomelioracji uważa zastosowanie nawadniania, które umożliwia rozwój istniejących i introdukcję nowych gatunków zwierząt glebowych. Uzyskane w niniejszym doświadczeniu wyniki badań wskazują, że ściółkowanie w połączeniu z nawadnianiem korzystnie wpłynęło na liczebność roztoczy glebowych (tab. 3). Tabela 3 Zagęszczenie roztoczy (TV w rys. osobnikówm" 2 ) oraz liczba gatunków (5), średnia liczba gatunków w próbie (s) i wskaźnik różnorodności gatunkowej Shannona (//) dla zgrupowań Oribatida w różnych systemach nawadniania Abundance (7Vin 1000 individuals-m" 2 ) of mites, number of Oribatida species (S), average number of species (ś) and Shannon index (H) under different irrigation systems Wskaźnik - grupa roztoczy Index - group of mites O Wariant - Variant K M D N -A cari 2,73 9,41 5,84 2,46 N - Actinedida 1,25 7,53 4,01 1,40 N - Gamasida 0,25 0,58 0,28 - N - Oribatida 1,20 1,30 1,53 1,05 S-Oribatida s - Oribatida 0,96 0,92 1,29 0,13 H~ Oribatida 1,38 1,40 1,56 0,31 Na badanym terenie stwierdzono występowanie 18 gatunków mechowców. Zabieg zoomelioracji wyraźnie wpłynął na wzrost liczby gatunków tych roztoczy, a w mniejszym stopniu na ich zagęszczenie. Największą różnorodność gatunkową mechowców (S, s, H) stwierdzono w przypadku zastosowania mikrozraszania. W zgrupowaniach Oribatida na stanowiskach O, K i M wyraźnie dominowała Oribatula tibialis (Nicolet) - od 44 do 63% tych roztoczy, natomiast na stanowisku D (nawadnianie tradycyjne bez ściółkowania) aż 90% mechowców to Oppiella nova (Oudemans). Obydwa gatunki mechowców są często spotykane w glebach leśnych i są najczęściej zaliczane do eurytopowych (Klimek 2000). Ponadto w badanych glebach odnotowano występowanie takich Oribatida, jak Chamobates cuspidatiformis (Tragardh), Eupelops torulosus (CL. Koch), Scheloribates latipes (CL. Koch), Tectocepheus velatus (Michael) i in.

6 376 R. Rolbiecki, S. Rolbiecki, A. Klimek, D. Hilszczańska Wnioski Badane systemy nawodnieniowe istotnie zwiększyły wysokość i średnicę siewek sosny oraz różnicowały u nich liczebność mikoryz. Nie stwierdzono statystycznie udowodnionych różnic w badanych parametrach wzrostu siewek sosny pomiędzy poszczególnymi systemami nawadniania. Uzyskane wyniki wskazują, że nawodnienia niskociśnieniowe (nawadnianie kroplowe i mikrozraszanie) mogą stanowić realną alternatywę dla dużych deszczowni stosowanych dotychczas w szkółkach na wielką skalę. Nawadnianie w połączeniu z zabiegiem zoomelioracji korzystnie wpłynęło na liczebność roztoczy glebowych. Odnotowano wyraźny wzrost liczby gatunków mechowców i niewielki wzrost ich zagęszczenia. Największą różnorodność gatunkową Oribatida stwierdzono w przypadku zastosowania mikrozraszania. Podziękowanie Autorzy dziękują pracownikom Nadleśnictwa Bydgoszcz za umożliwienie przeprowadzenia badań i cenną pomoc w trakcie realizacji doświadczenia. Literatura Agerer R. ( ): Colour atlas of ectomycorrhizae. Einhorn Verlag, Schwabisch-Gmiind. Babiński S., Białkiewicz F. (1992): Deszczowanie szkółek. W: Szkółkarstwo leśne. Red. R. Sobczak. Wyd. Świat: Bruchwald, A. (1997): Statystyka matematyczna dla leśników. Wyd. SGGW, Warszawa. Górny M. (1975): Zooekologia gleb leśnych. PWRiL, Warszawa. Hilszczańska D. (2001): Stan symbiozy mikoryzowej i wzrost inokulowanych siewek sosny Pinus syhestris L. rosnących w szklarni w warunkach różnej wilgotności podłoża. Sylwan 7: Hilszczańska D. (2002): Zmienność struktury ektomikoryz sosny zwyczajnej w warunkach zróżnicowanego deszczowania w szkółkach. Sylwan 12: Ingleby K., Mason P.A., Last F.T., Fleming L.V. (1990): Identification of ectomycorrhizas. ITE Research Publication 5. Institute of Terrestrial Ecology, LONDON. Jeznach J., Pierzgalski E. (1996): Przyrodnicze i techniczne trendy rozwoju mikronawodnień. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 438: Klimek A. (2000): Wpływ zanieczyszczeń emitowanych przez wybrane zakłady przemysłowe na roztocze (Acari) glebowe młodników sosnowych, ze szczególnym uwzględnieniem mechowców (Oribatida). Wyd. ATR w Bydgoszczy, Rozprawy 99. Mazur S., Tracz H. (1996): O znaczeniu i sposobach zoo- i fitomelioracji zalesianych gruntów porolnych. Post. Techn. Leśn. 60: Niedbała W. (1980): Mechowce - roztocze ekosystemów lądowych. PWN, Warszawa. Rolbiecki R., Rolbiecki S., Klimek A., Hilszczańska D. (w druku): Wpływ mikronawodnień i nawożenia organicznego na produkcję jednorocznych sadzonek sosny zwyczajnej (Pinus syhestris L.) na gruncie porolnym obiektu Kruszyn Krajeński z udziałem zabiegu zoomelioracji. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Wytyczne nawadniania szkółek leśnych na powierzchniach otwartych (2002). Dyrekcja Generalna Lasów Państwowych, Warszawa.

7 Wstępne wyniki badań wpływu deszczowania PRELIMINARY RESULTS OF THE STUDY ON THE EFFECT OF SPRINKLER IRRIGATION AND MICROIRRIGATION ON THE ONE-YEAR OLD SEEDLING PRODUCTION OF SCOTS PINE UNDER CONDITIONS OF ZOO-MELIORATION S u m m a r y The effects of sprinkler irrigation, drip irrigation and micro-jet sprinkling on the one-year old seedling production of Scots pine with the use of zoo-melioration were studied. The field experiment was carried out in at Białe Błota near Bydgoszcz. Irrigation systems significantly increased the height and diameter of Scots seedlings as well as they differentiated the mycorrhiza number. There were no significant differences in the studied indices among the three irrigation systems. Irrigation and zoo-melioration advantageously influenced the number of soil mites. Marked increase of the number of Oribatida and insignificant increase of their density were noted. The largest species diversity was detected in case of micro-jet sprinkling. The obtained results indicated that microirrigation can be in some cases an alternative way of watering in forest nursery instead of sprinkler irrigation.