ZNACZENIE ILOŒCI OPADÓW DLA PRODUKCYJNOŒCI ROŒLIN W UPROSZCZONYCH SYSTEMACH UPRAWY ROLI

Transkrypt

1 ZNACZENIE ILŒCI PADÓW DLA PRDUKCYJNŒCI RŒLIN W UPRSZCZNYCH SYSTEMACH UPRAWY RLI DI: /v RCZNIKI GLEBZNAWCZE SIL SCIENCE ANNUAL Vol. 63 No 2/2012: STANIS AW W DEK, ANDRZEJ BISKUPSKI, JAN PABIN Instytut Uprawy Nawo enia i Gleboznawstwa Pañstwowy Instytut Badawczy Zak³ad Herbologii i Technik Uprawy Roli ZNACZENIE ILŒCI PADÓW DLA PRDUKCYJNŒCI RŒLIN W UPRSZCZNYCH SYSTEMACH UPRAWY RLI* THE AMUNT F PRECIPITATIN SHRTAGE N PRDUCTIVITY F CRPS GRWN IN SIMPLIFIED SYSTEMS F TILLAGE Abstract: From 2006 to 2008, the productivity of crops grown in different systems with and without irrigation was compared in a micro-plot experiment. The simplified systems of tillage were found not to bring about any reduction in yields, if in the periods of highest water requirement the amount of precipitation was close to the multi-years mean, or if its deficit was made up for by irrigation. In every system of tillage, the yield of crops was conditioned by the amount and distribution of precipitation in the growing season, particularly in the periods of highest requirement of the crop for water. That condition was however marked most strongly with plants grown in the zero-system /no-tillage cultivation. S³owa kluczowe: sposoby uprawy roli, nawadnianie, plony roœlin, doœwiadczenie mikropoletkowe Key words: tillage systems, irrigation, plant yields, microplot experiment WSTÊP Wysoki koszt uprawy tradycyjnej oraz du a pracoch³onnoœæ przyczyniaj¹ siê do wzrostu popularnoœci uproszczonych systemów uprawy, eliminuj¹cych uprawê p³u n¹ oraz zmniejszaj¹cych g³êbokoœæ ingerencji narzêdzi w glebê. Najbardziej uproszczon¹ form¹ uprawy jest siew bezpoœredni, w którym ograniczanie zachwaszczenia realizowane jest przy u yciu herbicydów. Zalet¹ stosowania uproszczeñ uprawy s¹ oszczêdnoœci osi¹gane w zu yciu paliwa i nak³adach robocizny [Kordas 2009]. Skrócenie czasu uprawy pozwala na dotrzymanie terminu siewu zbó ozimych nawet po stosunkowo póÿno schodz¹cych z pola przedplonach [Dzienia i in. 1995]. Siew bezpoœredni pozytywnie wp³ywa na œrodowisko spowalnia tempo rozk³adu resztek po niwnych przez co redukuje iloœæ dwutlenku wêgla uwalnianego do atmosfery, ogranicza wymywanie azotanów oraz chroni glebê przed erozj¹ [Dubas i in. 1995]. Uproszczenia uprawy roli wp³ywaj¹ na w³aœciwoœci fizyczne gleby, zwiêkszaj¹ gêstoœæ i zwiêz³oœæ gleby [W³odek i in. 2007b; Pabin i in. 2007]. W wielu przypadkach *pracowanie wykonano w ramach zadania 2.6 w programie wieloletnim IUNG PIB. uproszczenia uprawy powoduj¹ obni ki plonowania w stosunku do roœlin uprawianych tradycyjnie [Arshad, Gill 1997; Dubas i in. 1995; Tebrugge, During 1999; W³odek i in. 2007a; Majchrzak, Skrzypczak 2010]. W warunkach glebowych i klimatycznych Polski wa nym czynnikiem œrodowiska, który obok nawo enia decyduje o produkcyjnoœci roœlin, jest woda [Panek 1993]. Celem badañ by³o poznanie, czy wystêpuj¹ce obni ki plonów roœlin uprawianych w sposób uproszczony, maj¹ zwi¹zek z niedoborem opadów i nisk¹ wilgotnoœci¹ gleby w okresie wegetacyjnym. METDYKA Badania przeprowadzono w mikropoletkach o wymiarach 1 x 1 m z betonowymi œciankami izolacyjnymi siêgaj¹cymi do g³êbokoœci 130 cm. W latach utworzono warstwê cm z materia³u glebowego bezpróchnicznego o sk³adzie granulometrycznym gliny lekkiej oraz 0 30 cm z warstwy próchnicznej o sk³adzie piasku gliniastego mocnego. d 2000 roku stosowano trzy sposoby uprawy poletek: tradycyjny uprawa imituj¹ca orkê wykonana szpadlem do g³êbokoœci cm, oraz

2 50 S. W DEK, A. BISKUPSKI, J. PABIN uproszczony spulchnienie warstwy 0 10 cm wykonane motyczk¹, siew bezpoœredni (uprawa zerowa), bez mechanicznego spulchniania roli, ograniczenie zachwaszczenia przez stosowanie herbicydów. W okresie za³o ono doœwiadczenie dwuczynnikowe w piêciu powtórzeniach. Pierwszym czynnikiem by³y wczeœniej wymienione sposoby uprawy roli. Czynnikiem drugiego rzêdu by³a zró nicowana wilgotnoœæ gleby: a) wynikaj¹ca z przebiegu opadów (naturalna), b) zwiêkszona przez nawadnianie do 100% polowej pojemnoœci wodnej (PPW) w warstwie 0 50 cm, gdy naturalna wilgotnoœæ gleby spada³a poni ej 60% PPW. Roœlinami testowanymi w kolejnych latach by³y: yto, kukurydza i owies. Potrzeby nawadniania roœlin ustalano na podstawie oznaczeñ wilgotnoœci gleby, prowadzonych metod¹ neutronow¹ w warstwie 0 50 cm. Podstawowym testem sprawdzaj¹cym hipotezê badañ by³y plony ziarna uprawianych roœlin, które poddano ocenie statystycznej za pomoc¹ analizy wariancji, obliczaj¹c NIR na poziomie istotnoœci 0,05. WYNIKI BADAÑ I DYSKUSJA W okresie badawczym przebieg pogody by³ mocno zró nicowany, zarówno pod wzglêdem temperatury jak i opadów (tab.1). Temperatura powietrza w wiêkszoœci miesiêcy by³a wy sza od œredniej z wielolecia, natomiast miesiêczna suma opadów bardzo zró nicowana waha³a siê od kilku milimetrów do ponad 160 mm. Œrednie miesiêczne temperatury powietrza w sezonach wegetacyjnych by³y wy sze od optymalnych, dla których Klatt podaje potrzeby wodne roœlin (tab. 2). W zwi¹zku z tym dokonano korekty, zwiêkszaj¹c wartoœæ opadu optymalnego o 5 mm, na ka dy stopieñ ró nicy miêdzy œredni¹ temperatur¹ miesiêczn¹ a optymaln¹. W wiêkszoœci miesiêcy sezonu wegetacyjnego wyst¹pi³y niedobory opadów od 9,1 do 68,6 mm. Najmniej korzystny przebieg opadów, pod wzglêdem zaspokojenia potrzeb wodnych, mia³ miejsce w roku 2008, w okresie wegetacji owsa. Jedynie w kwietniu wyst¹pi³ niewielki nadmiar opadów wynosz¹cy 2,3 mm. W pozosta³ych miesi¹cach niedobory wynosi³y od 25,9 do 58,6 mm. Wilgotnoœæ gleby oznaczana w okresach posusznych (rys. 1) zarówno na poletkach nienawadnianych, jak nawadnianych zmniejsza³a siê znacznie poni ej poziomu 60% polowej pojemnoœci wodnej. W okresie wegetacji yta i kukurydzy roœliny nawadniano trzykrotnie, a owsa szeœciokrotnie (rys. 2). Suma wody, dostarczonej w dawkach nawodnieniowych we wszystkich przypadkach, przewy sza³a niedobory \WRNXNXU\G]DRZLHV U\HPDL]HRDW 99,9,9,,99, QDZDGQLDQHLUULJDWLRQ nienawadniane; QLHQDZDGQLDQHQRLUULJDWLRQ no irygation 33: WHUPLQQDZDGQLDQLDLUULJDWLRQWHUP * polowa pojemnoœæ wodna field water capacity RYSUNEK 1. Wilgotnoœæ gleby przed nawadnianiem (% obj.) FIGURE 1. Soil moisture before irrigation (% vol.) TABELA 1. Œrednie miesiêczne i roczne temperatury (T) w o C oraz miesiêczne i roczne sumy opadów () w mm dla Jelcza- Laskowic TABLE 1. Month and year temperature means (T) in o C and month and year precipitation sums () in mm at Jelcz-Laskowice Rok Year 2005 T 2006 T 2007 T 2008 T 1961 T 2000 Miesi¹c I 1,9 39,6 6,4 27,2 4,5 66,8 2,2 61,6 1,5 27,9 Month II 2,1 52,1 2,5 41,6 2,3 68,4 3,5 21,4 0,3 25,2 III 1,3 12,3 0,0 28,9 5,7 52,4 4,0 49,2 3,3 31,6 IV V VI 9,3 20,3 9,4 50,2 10,2 4,2 8,6 55,1 8,2 36,9 14,2 86,2 14,1 29,9 15,7 54,4 13,9 40,7 13,4 63,8 17,0 22,4 18,3 95,6 19,6 66,5 29,3 16,6 71,5 VII 19,9 123,7 23,2 2,3 19,5 112,8 20,0 44,2 18,1 75,4 VIII 17,6 34,8 17,4 162,4 58,9 95,6 17,6 70,6 IX X XI 14,8 16,9 16,2 31,1 13,2 50,2 13,0 35,1 13,5 47,8 9,7 4,3 10,7 46,0 8,3 24,0 8,9 40,4 8,8 36,9 2,7 31,2 6,6 55,6 2,4 52,2 5,5 30,1 3,7 41,1 XII 0,2 99,3 3,5 34,4 0,8 28,9 1,3 22,8 0,2 35,1 Wartoœci roczne Year values 8,9 543,1 9,3 605,2 10,1 639,7 9,9 525,5 8,5 563,7

3 ZNACZENIE ILŒCI PADÓW DLA PRDUKCYJNŒCI RŒLIN W UPRSZCZNYCH SYSTEMACH UPRAWY RLI 51 TABELA 2. Warunki atmosferyczne TABLE 2.Weather conditions Miesi¹c Month ptymalne ptimal III IV V VI Temperatura powietrza Air temperature o C Potrzeby wodne wgklatta (mm): Water needs to Klatt (mm): yto rye kukurydza maize owies oat Temperatura powietrza w latach Air temperature inyears 0,0 5,7 4,0 o C ,4 10,2 8,6 pad optymalny skorygowany Corrected optimalprecipitation* pad w latach Precipitationinyears mm 28,9 52,4 49,2 41,9 52,8 50,2 4,2 55, ,1 15,7 13,9 75,5 63,5 68,7 29,9 54,4 40,7 Nadmiar (+) niedobór ( ) opadów Excessive (+) lack ( ) precipitationmm +8,3 +2,3 45,6 9,1 29, ,3 19,6 81,5 78,0 87,9 95,6 66,5 29,3 +14,2 11,5 58,6 VII ,2 19,5 20,0 70,9 77,5 70,1 2,3 112,8 44,2-68,6 +35,3 25,9 VII IX , 2 74,5 46, 0 58,9 50, 2 15,6 +4, 7 * opad skorygowany do œredniej miesiêcznej temperatury powietrza precipitation has been corrected up to average monthly air temperatures. Iloœæ - Amount (mm) Rok 2006 Rok 2007 Rok 2008 'DWH RYSUNEK 2. Tygodniowe sumy opadów w okresie stosowania nawodnieñ (mm) FIGURE 2. Week sums of rainfall in period of use irrigation (mm) opadów i wynios³a dla yta 130 mm, kukurydzy 105 mm oraz najwiêcej dla owsa 230 mm. Zarówno uprawa, jak i nawadnianie nie wp³ynê³o istotnie na iloœæ k³osów yta na 1 m 2 (tab. 3). Zaznaczy³a siê jedynie tendencja zwiêkszenia obsady k³osów wraz ze wzrostem stopnia uproszczenia uprawy w wariancie nawadnianym. W przypadku owsa wyst¹pi³o istotne zwiêkszenie obsady k³osów na poletkach obiektu nawadnianego. Badane czynniki wp³ynê³y na dorodnoœæ ziarna (tab. 4). Nawadnianie w istotny sposób zwiêkszy³o masê tysi¹ca ziaren uprawianych roœlin. Podobny efekt w uprawie kukurydzy uzyskali Dudek i arski [2005]. Sposób uprawy nie wp³yn¹³ w zasadniczy sposób na ziarno yta. Ziarno kukurydzy natomiast, wraz ze wzrostem stopnia uproszczenia, by³o drobniejsze. W przypadku owsa zró nicowanie nie by³o tak jednoznaczne. Istotnie dorodniejszym ziarnem charakteryzowa³ siê plon zebrany z poletek uprawianych systemem uproszczonym. Porównywane sposoby uprawy roli oraz uwilgotnienie gleby, ró nicowane nawadnianiem, nie wp³ywa³y jednoznacznie na poziom plonowania roœlin. Plon ziarna yta uzyskany w roku 2006 nie by³ istotnie zró nicowany czynnikami doœwiadczenia (tab. 5). Œredni plon z poletek nawadnianych i nienawadnianych by³ niemal e identyczny, natomiast zaznaczy³ siê nieudowodniony statystycznie wzrost plonu po siewie bezpoœrednim, wyraÿniejszy w wariancie nawadnianym. Uzyskane wyniki wskazywa³y trend

4 52 S. W DEK, A. BISKUPSKI, J. PABIN TABELA 3. bsada k³osów roœlin (sztuk m -2 ) TABLE 3. Density ear plant (art m -2 ) Uprawa Tillage sprzeczny z efektem doœwiadczenia polowego [Pabin i in. 2006], w którym uproszczenia uprawy wp³ywa³y niekorzystnie na plonowanie yta. Plony roœlin uzyskiwane w uproszczonych sposobach uprawy roli by³y w znacznym stopniu determinowane przebiegiem pogody, a zw³aszcza iloœci¹ opadów. Uprawiana w 2007 r. kukurydza wyda³a ni sze (choæ nieistotnie) plony na uproszczonych sposobach uprawy roli bez stosowania nawadniania, czego nie obserwowano na poletkach nawadnianych (tab. 5). Wczeœniej prowadzone badania polowe nie wykaza- ³y istotnego wp³ywu sposobu uprawy roli na plon ziarna kukurydzy [W³odek i in. 2007a]. W latach 2006 i 2007 brak korzystnego wp³ywu nawodnieñ wynika³ z iloœci opadów (tab. 1), które najprawdopodobniej zabezpieczy³y potrzeby wodne uprawianych roœlin, w okresie najwiêkszego ich zapotrzebowania. Dla yta ozimego, takim okresem, wed³ug Dzie yca [1967] jest czerwiec, który w 2006 roku cechowa³ siê dostateczn¹ iloœci¹ opadów, przewy szaj¹c¹ œredni¹ wieloletni¹. Dla kukurydzy natomiast, wg wspomnianego autora, okres najwiêkszego zapotrzebowania wody wystêpuje w lipcu i sierpniu. W miesi¹cach tych w 2007 roku iloœæ opadów sumarycznie przekracza³a opady optymalne o ok. 24 mm. Nawadnianie zatem w przypadku yta dawk¹ 130 mm i kukurydzy 105 mm, w ter- Nienawadniane No irrigation Nawadniane Irrigation Œ rednia Mean bjaœnienie Explanation: * ró nica nieistotna; insignificant difference. TABELA 4. Masa tysi¹ca ziaren (g) TABLE 4. Weight of 1000 grains (g) Uprawa Tillage Nienawadniane No irrigation 31,9 31,1 32,4 Nawadniane Irrigation 32,2 33,3 32,5 Œ rednia Mean 32,1 32,2 32,5 31, 8 32, 7 32, 3 * 0,56 0,74 357,6 354,9 343,8 339,7 374,0 363,3 376,6 364,4 353,6 352, 1 377, 7 355, 5 8,45 5,71 7,55 32,6 33,6 31,9 33,1 34,7 32,7 32,9 34,1 32,3 32, 7 33, 5 33, 1 0,71 0,48 0,64 bjaœnienie Explanation: * ró nica nieistotna; insignificant difference. minach wyznaczonych pomiarami wilgotnoœci gleby (rys. 1) nie przynios³o oczekiwanego wzrostu plonów, co potwierdza³oby zale noœæ wielkoœci plonowania od iloœci opadów (nawodnieñ), w okresach najwiêkszego ich zapotrzebowania przez roœlinê. Dostateczna iloœæ opadów, zbli ona do œredniej wieloletniej, w okresach krytycznych zaspokaja³a potrzeby wodne roœlin i nie obni y³a plonów, nawet w uprawie uproszczonej i zerowej. W roku 2008 owies nawadniany ³¹czn¹ dawk¹ 210 mm (rys. 1) wyda³ plon ziarna istotnie wy szy o 38%, ni nienawadniany. W warunkach nawadniania plon owsa w uprawie zerowej by³ wy szy ni w tradycyjnej, natomiast w wariancie bez nawadniania uproszczenia uprawowe powodowa³y niewielkie obni ki plonów, jednak w obu przypadkach ró nice by³y nieistotne. Podobny rezultat w trzyletnim doœwiadcze-

5 ZNACZENIE ILŒCI PADÓW DLA PRDUKCYJNŒCI RŒLIN W UPRSZCZNYCH SYSTEMACH UPRAWY RLI 53 TABELA 5. Plony ziarna (dag m 2 ) TABLE 5. Grain yields (dag m 2 ) Uprawa Tillage Nienawadniane No irrigation 72,9 73,3 74,0 Nawadniane Irrigation 71,1 72,0 76,5 Œ rednia Mean 72,0 72,6 75,2 73, 4 73, 2 73, 3 * r.n 122,7 110,8 113,6 114,5 115,1 111,5 118, ,5 115, 2 113, 7 114, 5 52,9 49,9 49,3 70,6 65,0 73,4 61,8 57,5 61,4 50, 7 69, 7 60, 2 2,93 bjaœnienie Explanation: * ró nica nieistotna; insignificant difference. niu polowym uzyska³y Korzeniowska i Stanis³awska- Glubiak [2009]. bni ki plonu ziarna w pewnym stopniu wskazuj¹, e iloœæ opadów w okresie najwiêkszego zapotrzebowania wody dla owsa, przypadaj¹cego na maj i czerwiec by³a niedostateczna [Dzie yc 1967]. Potwierdzaj¹ to obserwacje meteorologiczne (tab. 1), z których wynika, e we wspomnianych miesi¹cach niedobór opadów w stosunku do œredniej wieloletniej wynosi³ 65,3 mm, natomiast w stosunku do optymalnych wed³ug Klatta (tab. 2) ok. 90 mm. Mo na zatem twierdziæ, e zastosowane nawadnianie spe³ni³o swoj¹ rolê, bowiem zrównowa y³o plony, zw³aszcza w uprawie zerowej i tradycyjnej. Zmniejszenie plonów w uprawie uproszczonej by³o nieistotne i wynika³o z wy szego zachwaszczenia wtórnego, wystêpuj¹cego w tej uprawie. Uzyskane wyniki badañ sugeruj¹, e efektywnoœæ sposobu uprawy roli jest zwi¹zana z iloœci¹ opadów, wystêpuj¹cych w okresie najwiêkszego zapotrzebowania na wodê uprawianej roœliny. Zwi¹zek ten jest jednak najsilniejszy w przypadku stosowania uprawy zerowej, dlatego mo liwoœci wykorzystania walorów tej uprawy s¹ determinowane warunkami pogodowymi, a zw³aszcza opadowymi w krytycznych okresach wegetacji roœlin. WNISKI 1. Uzupe³nianie nawadnianiem okresowych niedoborów opadu, wystêpuj¹cych w okresie wegetacji yta i kukurydzy, nie wp³ynê³o na poziom plonu ziarna. D³ugotrwa³e niedobory w uprawie owsa skutkowa³y istotn¹ obni k¹ plonu w stosunku do wariantu nawadnianego oraz tendencj¹ obni enia plonu na uprawach uproszczonych. 2. Uzyskane wyniki sugeruj¹, e uproszczone sposoby uprawy roli nie powoduj¹ obni ek plonów, jeœli w okresach najwiêkszego zapotrzebowania roœlin na wodê iloœæ opadów jest zbli ona do optymalnych lub gdy w przypadku niedoboru opadów, niedostatek wody bêdzie rekompensowany nawadnianiem. 3. cena wp³ywu uproszczonych systemów uprawy roli na plonowanie roœlin w warunkach niedoboru opadów wymaga analizy plonów roœlin, uzyskanych w wieloletnich doœwiadczeniach, prowadzonych zarówno w latach suchych, jak i wilgotnych. LITERATURA ARSHAD M.A., GILL K.S Barley, canola and wheat production under different tillage falow-green manure combinations on a clay soil in a cold semiarid climate. Soil Till. Res. 43: DUBAS A., MICHALSKI T., SULEWSKA H Uprawa kukurydzy w systemie bezorkowym i siewie bezpoœrednim w œciernisko po ró nych przedplonach. Konf. nauk.: Siew bezpoœredni w teorii i praktyce, Szczecin Barzkowice: DUDEK S., ARSKI J cena efektów zastosowania nawadniania w uprawie kukurydzy na ziarno. In ynieria Roln. 3 (63): DZIENIA S., PISKIER T., WERESZCZAKA J Wp³yw roœlin mulczuj¹cych na wybrane w³aœciwoœci fizyczne gleby po zastosowaniu siewu bezpoœredniego bobiku. Konf. nauk.: Siew bezpoœredni w teorii i praktyce, Szczecin Barzkowice: DZIE YC J Deszczowanie roœlin, PWRiL, Warszawa, ss KRDAS L Efektywnoœæ ekonomiczna ró nych systemów uprawy roli w uprawie pszenicy ozimej po sobie. Fragm. Agron. 26(1):

6 54 S. W DEK, A. BISKUPSKI, J. PABIN KRZENIWSKA J., STANIS AWSKA-GLUBIAK E Porównanie efektów plonotwórczych tradycyjnej i zerowej metody uprawy roli w warunkach gleb piaszczystych po³udniowo-zachodniej Polski. Fragm. Agron. 26(4): MAJCHRZAK L., SKRZYPCZAK G Wp³yw systemu uprawy roli oraz miêdzyplonu œcierniskowego na w³aœciwoœci fizyczne gleby i plonowanie pszenicy jarej. Annales UMSC, Sect. E 65(2): 1 9. PABIN J., W DEK S., BISKUPSKI A Wp³yw uproszczeñ uprawy w monokulturze yta ozimego na efekt plonowania i zmiany w œrodowisku glebowym. Pam. Pu³. 142: PABIN J., BISKUPSKI A., W DEK S Niektóre w³aœciwoœci fizyczne gleby i plonowanie roœlin przy stosowaniu ró nych form mulczowania i uprawy roli. In ynieria Roln. 3(91): PANEK K pady. Czynniki plonotwórcze plonowanie roœlin. Praca pod red. J. Dzie yca. Wyd. PWN: 476 ss. TEBRUGGE F., DURING R.A Reducing tillage intensity a review of results from a long-termstudy in Germany. Soil Till. Res. 53: W DEK S., BISKUPSKI A., PABIN J., KAUS A. 2007a. Plonowanie roœlin oraz zmiany retencji wodnej gleby w ró nych systemach uprawy roli. In ynieria Roln. 91(3): W DEK S., BISKUPSKI A. PABIN J., KAUS A. 2007b. Plonowanie zbó i w³aœciwoœci fizyczne gleb w ró nych systemach uprawy roli. Fragmenta Agronomica 93 (1): Dr in. Stanis³aw W³odek Instytut Uprawy Nawo enia i Gleboznawstwa Pañstwowy Instytut Badawczy Zak³ad Herbologii i Technik Uprawy Roli ul. rzechowa 61, Wroc³aw tel w.13 s.wlodek@iung.wroclaw.pl