W P Ł Y W D Z I A Ł A N IA N A R Z Ę D Z I U P R A W O W Y C H N A B U D O W Ę

Transkrypt

1 R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E T. X X X V, N R 2, W A R S Z A W A 1984 A N N A S Ł O W IŃ S K A -J U R K IE W IC Z, H E N R Y K D O M Ż A Ł W P Ł Y W D Z I A Ł A N IA N A R Z Ę D Z I U P R A W O W Y C H N A B U D O W Ę W A R S T W Y O R N E J G L E B Y Instytut Gleboznawst wa, Chemii Rolnej i Mikrobiologii Akademii Rolniczej w Lublinie Uzyskanie optymalnego do rozwoju roślin stanu fizycznego gleby jest podstawowym celem uprawy. Efekty uprawy ocenia się zazwyczaj opisując powierzchnię roli pokruszenie i odwrócenie skib, profil dna bruzdy itp., oraz wykorzystując wyniki pomiarów cech fizycznych gleby [6]. Chociaż każdy z tych wskaźników jest w pewnym zakresie użyteczny, nie dają one jednak pełnej informacji o tym, jak zmieniła się budowa warstwy ornej gleby w wyniku działania roboczych elementów narzędzi uprawowych. Zmiana budowy jest w każdym przypadku bezpośrednią przyczyną określanych ilościowo zmian fizycznych właściwości gleby. Interpretacja efektów ilościowych, bez dokładnego poznania ich przyczyny, jest bardzo trudna, a czasami wręcz niemożliwa. N a dużą przydatność badań m orfologicznych w tym zakresie zwracali uwagę Kubiena [5] i Zimmermann [7]. Niniejsza praca zawiera pierwszą część wyników badań zmierzających do określenia bezpośrednich i długotrwałych efektów działania różnych narzędzi uprawowych na budowę gleby. M E T O D Y K A Badania prowadzono równolegle na dwu glebach. Były to: gleba brunatna wytworzona z lessu. Gleba ta w warstwie ornej zawiera 30% frakcji o 0 <0,02 mm, 12% frakcji o 0 <0,002 mm, 1,7% związków próchnicznych. Pojemność wodna warstwy ornej przy sile ssącej 309,9% hpa zawiera się najczęściej w przedziale 22-28%. Granica plastyczności W P wynosi 24,4%, granica płynności W L=28,2%, wskaźnik plastyczności IP= 3,8 % ; rędzina mieszana wytworzona z opoki kredowej, z dużym udziałem materiału polodowcowego. W warstwie ornej gleba ta zawiera 38% frakcji o 0 <0,02 mm, 14% frakcji o 0 <0,002 mm, 1,83% związków próchnicznych, 1,12% C a C 0 3. Pojemność wodna warstwy ornej przy sile ssącej 309,9% hpa zawiera się najczęściej w granicach 20-24%, granica plastyczności W P wynosi 17,4%, granica płynności W L=28,9%, wskaźnik plastyczności I P=11,5%.

2 166 A. Słowińska-Jurkiewicz, H. Domżał Porównywano działanie, pługa, pługofrezarki, glebogryzarki i brony aktywnej wahadłowej. Uprawę wykonano na polu po sprzęcie roślin strączkowych, w terminach na glebie lessowej i na rędzinie. W ilgotność gleby lessowej wynosiła w momencie uprawy 16,9% s.m., rędziny 17, 7% s.m.. Próbki do badań budowy gleby pobrano i preparowano zgodnie z metodyką opartą o prace: Altemiillera [1], Jongeriusa i Heintzbergera [3], Kowalińskiego i Bogdy [4] oraz własne modyfikacje. Próbki o zachowanej budowie pobierano w czterech powtórzeniach w płaszczyźnie pionowej z powierzchniowej warstwy gleby 0-8 cm do metalowych pudełek o wymiarach 9 x 8 x 4 cm. Po wysuszeniu w temperaturze pokojowej próbki nasycano roztworem żywicy poliestrowej PO LIM A L-109 w proporcjach: żywica PO LIM A L %, styren 60%, pasta wnch (wodoronadtlenek cykloheksanonu we ftalanie dwubutylu) 0,5 %, naftenian kobaltu 2% 0,15%. Nasączanie prowadzono w suszarce próżniowej przy podciśnieniu Pa. Próbki po całkowitym nasyceniu przetrzymywano przez sześć tygodni w wentylowanym pomieszczeniu do momentu całkowitego wyparowania styrenu i stwardnienia żywicy. Następnie próbki przecinano za pomocą tarczy diamentowej na plastry grubości 1 cm i szlifowano proszkami korundowymi o granulacji 320, 800 i Oszlifowane próbki sfotografowano, na fotogramach faza stała gleby ma barwę białą, a wypełnione żywicą pory czarną. W Y N IK I B A D A Ń Gleba lessowa ze ścierniska po mieszance roślin strączkowych przedstawia przed wykonaniem orki dość silnie zagęszczoną masę z niewielką ilością większych porów (ryc. 1). Występują w niej nieliczne zaokrąglone otwory o średnicy 0,1-0,2 cm, pozostałe po rozłożonych korzeniach oraz kanaliki utworzone przez faunę glebową. Dominuje struktura szparkowata [2]. W yraźnie zaznaczają się strefy bardziej zagęszczone jaśniejsze, i mniej zagęszczone ciemniejsze, najprawdopodobniej pozostałość po wiosennej uprawie pod strączkowe. Po uprawie płużnej układ agregatów w warstwie ornej gleby lessowej jest bardzo luźny. Charakterystyczną cechą tego układu jest duża heterogeniczność; masa glebowa rozpada się na agregaty o zróżnicowanej wielkości (ryc. 2). Wymiary największych agregatów osiągają 3,5x3 cm, a najmniejszych m ikroagregatów poniżej 0,1 cm. Agregaty te można według klasyfikacji Beckmanna i Geyger [2] określić jako gładkościenne okruchy. W większych okruchach występują spękania o zróżnicowanych wymiarach, mniejsze są często niemal pozbawione widocznych porów. Pługofrezarka, pracując na glebie lessowej, nie zostawia tak dużych agregatów jak po uprawie płużnej (ryc. 3). Największe z uzyskanych okruchów mają wymiary 3x1,5 cm. Często, szczególnie wśród większych okruchów, występują agregaty wyraźnie rozbudowane wzdłuż jednej osi, przypominające kształtem na przekroju regularny prostokąt. Silne rozluźnienie masy glebowej i duże przestrzenie między powstałymi w czasie uprawy okruchami występują w powierzchniowej

3 Narzędzia uprawowe a budowa warstwy ornej 167 Ryc. 1. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu ściernisko po sprzęcie roślin strączkowych ; faza stała kolor biały, pory kolor czarny Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess stubble after harvest o f legumes solid phase white colour, pores black colour Ryc. 2. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu orka pługiem Structure o f the upper layer of brown soil developed from loess plough tillage

4 168 A. Słowińska-Jurkiewicz, H. Domżał Rye, 3. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu uprawa plugofrezarką objaśnienie jak pod rye. 1 Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess tillage with plough-miller. Rye. 4. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu uprawa glebogryzarką objaśnienie jak pod rye. 1 Structure o f the upper layer o f brown soil developed from loess tillage with rotovator

5 Narzędzia uprawowe a budowa warstwy ornej 169 strefie gleby (około 0-3 cirf) : w warstwie glebowej małe okruchy wypełniają przestrzenie między większymi agregatami. Uprawa glebogryzarką prowadzi do jeszcze większego rozdrobnienia masy glebowej niż uprawa pługofrezarką. Agresywnie działające elementy tnące glebogryzarki silnie kruszą glebę lessową. W efekcie pracy tego narzędzia okruchy są małe i równomiernie rozłożone w całej uprawianej warstwie gleby (ryc. 4). A gregaty o wymiarach powyżej 1 cm są nieliczne. Równie mało jest dużych wolnych przestrzeni, tak typowych dla gleby po orce pługiem. Interesujący obraz przedstawia warstwa orna gleby lessowej po uprawie broną aktywną. Brona aktywna pracująca powierzchniowo, do głębokości 5 cm, silnie pokruszyła tę część gleby (ryc. 5). Dominują małe agregaty o wymiarach 0,2-0,3 cm, Ryc. 5. Budowa warstwy ornej gleby brunatnej wytworzonej z lessu uprawa broną aktywną wahadłową Structure of the upper layer of brown soil developed from loess tillage with active zigzag harrow okruchów większych o wymiarach powyżej 1 cm jest bardzo mało. W olne przestrzenie pomiędzy drobnymi okruchami są również niewielkie. M iędzy warstwą gleby rozkruszoną przez zęby brony aktywnej a strefą głębszą zaznacza się ostra granica. W glebie poniżej głębokości, do której sięga praca brony aktywnej, pojawiają się jednak wyraźne poziome spękania, związane z działaniem zębów brony. Odleżała rędzina ściernisko po uprawie roślin strączkowych odznacza się typową budową, określaną przez B e ck m a n n a i G e y g e r [2] jako szczelinowa

6 170 A. Słowińska-Jurkiewicz, H. Domżał (ryc. 6). W masie gleby nie wyodrębniają się luźne agregaty; jest ona poprzec:nana spękaniami o różnej szerokości, powiązanymi w nieregularny układ. W powierzchniowej warstwie występują szersze pory ułożone poziomo. Świadczyć to może o łuszczeniu się powierzchniowych warstw gleby, zachodzącym podczas przesychania. Poniżej głębokości 4 cm przeważają znacznie węższe szczeliny, przeważnie ukierunkowane pionowo. Ryc. 6. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej ściernisko po sprzęcie roślin strączkowych Structure of the upper layer of mixed rendzina soil developed from cretaceous rock stubble after harvest o f legumes denotations as in l ig. 1 W wyniku rozkruszenia rędziny po uprawie płużnej zróżnicowanie wielkości powstałych agregatów jest jeszcze wyraźniejsze niż w glebie lessowej (ryc. 7). W skibach występują partie silnie rozdrobnione, z wolnymi przestrzeniami między agregatami, i duże odłamki nie rozkruszonej gleby o bardzo zwartej budowie. Odłamki te są prawie całkowicie pozbawione większych porów. Stref tak zbitych nie obserwowano w powierzchniowej warstwie gleby ze ścierniska. Są więc one niewątpliwie efektem wyorywania zagęszczonej gleby z głębszych części warstwy ornej. Silnie rozdrobnione partie warstwy ornej mają wyraźnie strukturę okruchową; pęknięcia szczeliny połączone są w tak gęstą sieć, że między porami występują oddzielne agregaty.

7 Narzędzia uprawowe a budowa warstwy ornej 171 Ryc. 7. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej orka pługiem Structure of the upper layer of mixed rendzina soil developed from cretaceous rock plough tillage Ryc. 8. Eudowa warstwy oinej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej uprawa plugofrezarką Structure of the upper layer of mixed rendzina soil developed from cretaceous rock tillage with plough-miller denotations as in Fig 1

8 172 A. Słowińska-Jurkiewicz, H. Domżał W wyniku pracy pługofrezarki tworzy się w powierzchniowej warstwie rędziny struktura znacznie bardziej homogeniczna (ryc. 8). W żadnej z próbek nie stwierdzono tak dużych zwartych brył, jak po uprawie płużnej. Większe, bardziej spoiste fragmenty gleby zostały pocięte przez element obrotowy narzędzia. Płaszczyzny cięcia są widoczne na zdjęciu. W glebie lessowej, mniej spoistej, tak wyraźnych krawędzi cięcia nie obserwowano. Rozluźnienie rędziny po uprawie pługofrezarką jest znaczne. Dominuje budowa okruchowa, z agregatami szorstko krawędzistymi, o wymiarach 1-1,5 cm. Agregaty te są dość równomiernie rozłożone w analizowanej 0-8-centymetrowej warstwie gleby. Efekt pracy glebogryzarki jest podobny jak pługofrezarki (ryc. 9). W niektórych partiach warstwy ornej rozdrobnienie masy glebowej jest nieco większe. W porów- Ryc. 9. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej uprawa glebogryzarką Structure o f the upper layer o f mixed rendzina soil developed from creataceous rock tillage with rotovator naniu do gleby lessowej agregaty rędziny uprawianej glebogryzarką mają jednak kilkakrotnie większe wymiary. Tw orzyw o rędziny, znacznie bardziej spoiste niż materiał lessowy, wykazuje większą odporność na kruszące działanie elementów roboczych glebogryzarki. Skutki pracy brony aktywnej są na rędzinie również słabsze niż na glebie lessowej. Warstwa powierzchniowa (0-4 cm) jest mniej rozkruszona, nie występuje

9 Narzędzia uprawowe a budowa warstwy ornej 173 Ryc. 10. Budowa warstwy ornej rędziny mieszanej wytworzonej z opoki kredowej uprawa broną aktywną wahadłową objaśnienia jak p o d ryc. 1 Structure o f the upper layer of mixed rendzina soil developed from cretaceous rock tillage with active zigzag harrow denotations as in Fig, 1 również tak ostra jak w glebie lessowej granica między strefą, w której bezpośrednio pracują zęby brony, a głębszą częścią warstwy ornej (ryc. 10). N a głębokości poniżej 4-5 cm dominuje, podobnie jak w glebie przed uprawą, budowa szczelinowa. Przedstawione charakterystyki budowy gleby po uprawie dowodzą, że zastosowana metoda pozwala na analizę jakościową i opis zmian zachodzących w glebie pod wpływem działania elementów roboczych narzędzi uprawowych. M oże być ona przydatna zarówno do oceny efektów wynikających z cech konstrukcyjnych narzędzi, jak i zmian uwarunkowanych właściwościami gleby. L IT E R A T U R A [1] A lte m ü lle r H. J.: Verbesserung der Einbettungs- und Schleiftechnik bei der Herstellung von Bodendünnschliffen mit VESTO PAL. Z. Pflanzenern. Düngung, Bodenk. 99, 1962, [2 ] B eck m an n W., G eyger E.: Entwurf einer Ordnung der natürlichen Hohlraum-, Aggregatund Strukturformen in Boden. W : Die mikro morphometrische Bodenanalyse, Stuttgart 1967, [3] Jon geriu s A., H e in tz b e r g e r G.: Methods in soil micromorphology. A technique for the preparation o f large thin sections. Soil Survey Papers 10, 1975, Netherlands Soil Survey Institute, Wageningen.

10 174 A. Słowińska-Jurkiewicz, H. Domżał [4] K o w a liń s k i S., B o g d a A.: Przydatność polskich żywic syntetycznych do sporządzania mikroskopowych szlifów gleb. Rocz. glebozn. 16, 1966, 2, [5] K u b ien a W. L.: Wesen, Ziele and Anwendungsgebiete der mikromorphologischen Bodenforschung. Z. Pflanzenern. Düngung, Bodenk. 97, 1962, [6] Tursk i R., D o m ża ł H., S ło w iń sk a -J u rk iew icz A., H o d a ra J.: Metody badania, i wskaźniki oceny agrofizycznego efektu działania narzędzi uprawowych na glebę. Probl. Agrof, 26, [7] Z im m erm a n n K.: Über die Stellung der Mikromorphologie im Rahmen der Bodenkunde. Soil Micromorphology Amsterdam, London, New York 1964, A. СЛОВИНЬСКА -Ю РКЕВИЧ, Г. ДОМ Ж АЛ В Л И Я Н И Е Д Е Й С ТВИ Я О Р У Д И Й О Б РА БО ТК И П О ЧВЫ Н А С Т Р У К Т У Р У П А Х О Т Н О ГО С Л О Я П О ЧВ Ы Институт почвоведения, агрохимии и микробиологии Сельскохозяйственной академии в Люблине Резюме Проводились исследования по влиянию обработки, проводимой с помощью разного типа орудий, на структуру пахотного слоя бурой почвы образованной из лёсса и смешанной рендзины образованной из меловой опоки. Сравнивали действие плуга, фрезерного плуга, почвофрезы и активной бороны, работающих на стерни после уборки бобовых. Для морфологических исследований отбирали почвенные образцы величиной 9 x 8 x 4 см, с поверхностного слоя 0-8 см непосредственно после обработки. Высушенные образцы подвергали отвердению путем обработки полиэфирной смолой ПОЛИМ АЛЬ-109. Отвердевшие образцы разрезывали на ломти толщиной I см и после вышлифования их поверхности фотографировали. Изготовленные препараты и фотоснимки позволили провести оценку изменений в структуре пахотного слоя возникших под влиянием действия разных рабочих органов орудий обработки. Наиболее гетерогенная структура образовалась после работы плуга, тогда как фрезерный плуг и почвофреза размельчали почву гораздо сильнее и равномернее. Эффект работы отдальных орудий обусловлен свойствами обрабатываемой псчвы. Лёссовая почва, с малой механической устойчивостью подвергалась более сильному размельчению, чем рендзина под влиянием действия отдельных орудий. Примененный метод оказался пригодным для оценки как эффектов работы разных органов орудий обработки, так и изменений связанных с разными свойствами почвы. A. SŁOW IŃSKA-JURKIEW ICZ, Н. D O M ŻA Ł EFFECT OF T IL L A G E IM P L E M E N T S O N S TR U C TU R E O F T H E A R A B L E L A Y E R O F SOIL Institute o f Soil Science, Agricultural Chemistry and Microbiology, Agricultural University at Lublin Summary Investigations concerning the effect o f tillage executed with the use o f various tools on the arable layer structure o f brown soil developed from loess and o f mixed rendzina soil developed from cretaceous rock were carried out. The work o f plough, plough-miller, rotovator and active harrow was compared.

11 Narzędzia uprawowe a budowa warstwy ornej 175 For morphological examinations samples o f 9 x 8 x 4 cm in size were taken from the upper 0-8 cm soil layer immediately after tillage. The dried soil samples were hardened with polyester resin POLIMAL-109. The hardened samples were cut into slices, which upon polishing their surface were photographed. The preparations and photographs allowed to estimate changes in the arable layei structure occurring under the effect of various working organs of tillage tools. The most heterogenic structure o f the upper soil layer was left by plough, whereas plough-miller and rotovator disintegrated soil stronger and more uniformly. The effect o f particular tools depends on properties o f the tilled soil. Loess soil o f a low mechanical resistance undergoes stronger disintegration than rendzina soil under the effect o f particular implements. The method applied proved to be useful for estimation o f the effect o f particular working organs of tillage implements and of the changes occurring due to various soil properties. Dr Anna Słowińska-Jurkiewicz Instytut Gleboznawstwa, Chemii Rolnej i M ikrobiologii A R Lublin, ul. Leszczyńskiego 7