WPŁYW GŁĘBOKOŚCI POŁOŻENIA ZWIERCIADŁA WODY GRUNTOWEJ NA NOŚNOŚĆ UŻYTKÓW ZIELONYCH NA TORFOWISKACH

WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2003: t. 3 z. 2 (8) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s. 103 118 www.imuz.edu.pl Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, 2003 WPŁYW GŁĘBOKOŚCI POŁOŻENIA ZWIERCIADŁA WODY GRUNTOWEJ NA NOŚNOŚĆ UŻYTKÓW ZIELONYCH NA TORFOWISKACH Sergiusz JURCZUK Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zakład Studiów Regionalnych Rozwoju Obszarów Wiejskich Słowa kluczowe: głębokość zwierciadła wody gruntowej, maszyny rolnicze, nośność powierzchni, torfowisko S t r e s z c z e n i e Na kilku obiektach melioracyjnych, za pomocą penetrometru, wykonano pomiary nośności dobrze zadarnionych powierzchni kilku rodzajów gleb torfowych oraz nośności, przy których następowało niszczenie darni przez wybrane maszyny rolnicze. Pomiary te wykazały, że nośność zależy od rodzaju gleby i złoża torfowego, a w obrębie poszczególnych gleb od głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej. W glebach kompleksów wilgotniejszych nośność zwiększa się wraz z obniżeniem zwierciadła wody, natomiast w glebach kompleksu posusznego, o dużej gęstości objętościowej, zmiana głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej wpływa na nią w niewielkim stopniu. Po określeniu minimalnej nośności wymaganej do pracy niektórych maszyn lub wypasu bydła, określono wstępnie głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej zapewniającą tę nośność. W glebach kompleksów suchszych możliwe jest prowadzenie proekologicznej gospodarki wodnej, polegającej na utrzymywaniu małej głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej, pozwalającej jednocześnie na pracę maszyn i wypas bydła. WSTĘP Trudne warunki prac łąkowych i wypasu na torfowiskach wiążą się z małą nośnością ich powierzchni. SCHOTHORST [1982] definiuje nośność (bearing capacity) Adres do korespondencji: doc. dr hab. S. Jurczuk, Instytut Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, Zakład Studiów Regionalnych Rozwoju Obszarów Wiejskich, 50-090 Raszyn; tel. +48 (22) 720-05-31 w. 254, e-mail: S.Jurczuk@imuz.edu.pl

104 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 3 z. 2 (8) jako opór darni łąkowej wywoływany przez naciski pasącego się bydła lub pracujących maszyn. Nośność może być mierzona za pomocą penetrometru mierzącego penetracyjny opór gleby w MPa. Odczyty penetrometru mogą być wykorzystywane do oceny nośności po skorelowaniu ich z objawami obciążeń widocznymi w postaci zniszczeń powierzchni przez bydło lub maszyny. Wymaga to uwzględnienia parametrów środowiska glebowego i parametrów oddziałującego na to środowisko sprzętu lub zwierząt. Według badań holenderskich [SCHOTHORST, 1965] nośność powierzchni jest niewystarczająca dla wypasu bydła, gdy wskazania penetrometru są mniejsze niż 0,5 MPa. Gdy wartości te są większe niż 0,7 MPa, gleba jest wystarczająco wytrzymała. Powierzchnie o nośności 0,5 0,7 MPa mogą być uważane za nieznacznie podatne na wydeptywanie. WIND [1974] jako krytyczną wartość nośności dla wypasu podaje 0,6 MPa, a WIJK [1988] odnosi tę wartość także do ruchu maszyn. Niewystarczająca nośność jest przyczyną rozrywania powierzchni darni i tworzenia się kolein, co pociąga za sobą wiele negatywnych skutków. Wiosną transport i wysiew nawozów nie może się odbywać we właściwym czasie, co powoduje opóźnienie wzrostu trawy. Również sprzęt zielonki i wypas bydła bywa dezorganizowany. Darń jest uszkadzana przez grzęznące pojazdy lub zwierzęta prowadzi to do niszczenia rosnącej trawy, a także do zmniejszenia jej wzrostu w kolejnych odrostach i sezonach wegetacyjnych oraz stwarza możliwość rozwoju roślin mało wartościowych lub powstawania powierzchni niezadarnionych. W trakcie sprzętu następuje również większe zużycie maszyn. Wytrzymałość złoża torfowego na obciążenie jest istotna w przypadku intensyfikowania produkcji i mechanizacji prac pratotechnicznych. Nośność krytyczna staje się szczególnie ważna ze względu na obecne dążenie do ograniczenia mineralizacji masy organicznej przez utrzymywanie wysokiego poziomu wód gruntowych, który sprzyja zmniejszeniu wytrzymałości powierzchni. W literaturze krajowej zagadnienia wytrzymałości torfów na obciążenia są rozpatrywane tylko w aspekcie posadowienia budowli melioracyjnych i dróg rolniczych na utworze torfowym brak jest oceny wytrzymałości powierzchni złoża torfowego porośniętego trawą na naciski maszyn i zwierząt. Dotychczasowe zalecenia krajowe [JURCZUK i in., 1989] dotyczące minimalnych głębokości zwierciadła wody gruntowej dopuszczalnych ze względu na pracę sprzętu mechanicznego opracowano tylko na podstawie obserwacji pracującego sprzętu. Zaobserwowano również pogarszanie się warunków pracy maszyn i wypasu w warunkach głębokiego położenia zwierciadła wody gruntowej, w których powstają szczeliny i deniwelacje powierzchni [FRĄCKOWIAK, FELIŃSKI, 1994]. Potrzebne jest bardziej precyzyjne określenie nośności powierzchni gleb organicznych w celu opracowania zasad gospodarowania wodą i doboru maszyn do prac łąkowych.

S. Jurczuk: Wpływ głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej... 105 METODY BADAŃ W pracy wykorzystano penetrometr z końcówką o przekroju 4 cm 2, zaprojektowany przez ZAWADZKIEGO [1970]. Pierwowzorem był podobny przyrząd holenderski używany w Institute for Land and Water Management Research (ICW) w Wageningen. Przyrząd ten zastosowano do oceny zmian nośności kilku rodzajów gleb organicznych w zależności od głębokości zwierciadła wody gruntowej i wilgotności gleby oraz do określenia minimalnej nośności dopuszczalnej w przypadku stosowania niektórych maszyn rolniczych. Przeprowadzono badania nośności powierzchni różnych rodzajów gleb (tab. 1) w warunkach produkcyjnych. Badania prowadzono na obiekcie melioracyjnym Wizna w województwie podlaskim i na trzech obiektach Pobrzeża Południowobałtyckiego (Grabówka, Stepnica, Stary Borek). Na każdym obiekcie wykonano pomiary na 3 5 poletkach, o powierzchni 50 m 2 każde, nawożonych dawką 200 250 kg ha 1 NPK i koszonych 3 razy w okresie wegetacyjnym. Pomiary wykonywano w losowo wybranych 40 punktach każdego poletka, w różnych terminach okresu wegetacyjnego, oznaczając jednocześnie głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej i wilgotność gleby. Jako wynik przyjmowano wartość środkową (medianę), a nie średnią, gdyż w niektórych punktach nośność była większa od zakresu wskazań penetrometru. Badania nośności powierzchni wymaganej w przypadku stosowania niektórych maszyn przeprowadzono na obiekcie Wizna w trakcie zbioru zielonki, a także na obiekcie Jagoczany koło Bań Mazurskich w woj. warmińsko-mazurskim w trakcie zbioru siana. Podczas pracy zestawu maszyn obserwowano powstawanie kolein, a czasami również przerywanie darni. Mierzono nośność otaczającego terenu w pobliżu miejsca powstawania kolein, wzdłuż uszkodzenia darni (20 50 cm od koleiny) i w śladzie pojazdu oraz masę maszyny z ładunkiem, przy którym następowało niszczenie darni. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI ŁĄKOWEJ W ZALEŻNOŚCI OD POZIOMU WODY GRUNTOWEJ I UWILGOTNIENIA GLEBY Na obiekcie melioracyjnym Wizna na glebie MtIIaa wytworzonej z torfu mechowiskowego pomiary nośności powierzchni wykonano, gdy zwierciadło wody gruntowej znajdowało się na głębokości 25 75 cm. Uwilgotnienie czynnej warstwy gleby (0 30 cm) było duże i stabilne i wynosiło 74,7 83,3% objętości gleby. W tych warunkach wpływ uwilgotnienia na nośność powierzchni nie był statystycznie istotny. Zarysowała się tylko tendencja do większej nośności w warunkach mniejszego uwilgotnienia. Istotny natomiast okazał się wpływ głębokości zwierciadła wody gruntowej. Z uzyskanej zależności (tab. 2) wynika, że wraz ze

106 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 3 z. 2 (8) zwiększaniem się głębokości położenia zwierciadła wody zwiększa się nośność, ale jej przyrost stopniowo maleje (rys. 1). Nośność, MPa Bearing capacity, MPa Nośność, MPa Bearing capacity, MPa Głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej, cm Depth of groundwater level, cm Głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej, cm Depth of groundwater level, cm Nośność, MPa Bearing capacity, MPa Nośność, MPa Bearing capacity, MPa Głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej, cm Depth of groundwater level, cm Głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej, cm Depth of groundwater level, cm Rys. 1. Nośność powierzchni łąkowej, dobrze zadarnionej, w zależności od głębokości zwierciadła wody gruntowej na obiektach melioracyjnych a) Wizna, b) Grabówka, c) Stepnica, d) Stary Borek: 1 funkcja regresji, 2 granice ufności na poziomie ufności 0,95 Fig. 1. Bearing capacity of well overgrown meadow surface in relation to the ground water table depth in reclaimation objects a) Wizna, b) Grabówka, c) Stepnica, d) Stary Borek: 1 regression, 2 confidence intervals at a level of 0.95 Na obiekcie Grabówka na stanowisku o glebie MtIIba wytworzonej z torfu mechowiskowego pomiary wykonano, gdy głębokość zwierciadła wody gruntowej wynosiła 17 70 cm, a wilgotność czynnej warstwy gleby 69,4 78,8% obj. W tych warunkach również wpływ uwilgotnienia na nośność powierzchni nie był istotny. Zasadnicze znaczenie dla nośności miała głębokość zwierciadła wody gruntowej, tak jak na obiekcie Wizna. Na obiekcie Stepnica o glebie MtIIcb wytworzonej z torfu turzycowiskowego zalegającego na olesowym w warunkach dużego zróżnicowania zwierciadła wody gruntowej (0 86 cm) i wilgotności czynnej warstwy gleby (61,3 86,0%) udowod-

S. Jurczuk: Wpływ głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej... 107 niono wpływ obu tych czynników na nośność powierzchni gleby. Z funkcji regresji wynika, że nośność powierzchni łąkowej osiąga największą wartość, gdy głębokość wody gruntowej wynosi 80 90 cm (rys. 1), a wilgotność czynnej warstwy gleby około 65% (rys. 2). Dalsze obniżanie zwierciadła wody lub zmniejszanie uwilgotnienia może powodować spękania, szczeliny i mikrorzeźbę w postaci struktury poligonalnej, co zmniejsza nośność. Nośność, MPa Bearing capacity, MPa Nośność, MPa Bearing capacity, MPa Wilgotność warstwy 0-15 cm, % obj. Moisture of level 0-15 cm, % vol. Wilgotność warstwy 0-30 cm, % obj. Moisture of level 0-30 cm, % vol. Rys. 2. Nośność powierzchni łąkowej, dobrze zadarnionej, w zależności od wilgotności gleby na obiekcie Stepnica Fig. 2. Bearing capacity of well overgrown meadow surface in relation to soil moisture in the reclamation object Stepnica Na obiekcie Stary Borek o glebie MtIIcc wytworzonej z torfu olesowego z dużą zawartością części mineralnych, pomimo zróżnicowania głębokości zwierciadła wody od 0 do 100 cm, nośność nie była z nią skorelowana. Zarówno w warunkach dużych jak i małych głębokości, a nawet podczas zalewów, nośność była duża i wykazywała tendencję do niewielkiego wzrostu w miarę obniżania zwierciadła wody gruntowej. Przy zróżnicowaniu wilgotności gleby w warstwie 0 30 cm od 57,5 do 79,6% wystąpiła także tendencja do wzrostu nośności w warunkach mniejszego uwilgotnienia. Pomiary wykazały, że nośność powierzchni łąkowej zależy od rodzaju gleby i złoża torfowego. Najmniejsze wartości notowano w glebie MtIIaa wytworzonej ze słabo rozłożonego torfu mechowiskowego, nieco większe w glebie MtIIba z torfu mechowiskowego średnio rozłożonego w warstwie podmurszowej, większe w glebie MtIIcb wytworzonej w złożu wielowarstwowym olesowo-turzycowiskowym, a największe w glebie MtIIcc z torfu olesowego. Występuje jednocześnie tendencja do zwiększania się nośności wraz z większą gęstością objętościową i popielnością gleby.

108 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 3 z. 2 (8) Szczególnie wyraźne zróżnicowanie nośności w zależności od rodzaju gleby występowało w przypadku płytkiego położenia zwierciadła wody gruntowej. Gdy zwierciadło wody gruntowej zalegało na głębokości 80 100 cm, nośność wynosiła 1,0 1,2 MPa i była znacznie mniej zróżnicowana niż w przypadku płytkiego położenia. Pomiary głębokości położenia zwierciadła wody i uwilgotnienia na obiekcie Stepnica wykazują, że w niektórych glebach, gdy głębokość zwierciadła wody gruntowej zwiększa się ponad 80 cm, nośność może się zmniejszać. Potwierdzają to sporadyczne pomiary na obiekcie Góra w dolinie Narwi na glebie MtIIb4 wytworzonej w złożu płytkim olesowo-turzycowiskowym. W przypadku położenia zwierciadła wody gruntowej na głębokości 80 cm nośność wynosiła 1,0 1,1 MPa. W czasie suszy, gdy zwierciadło opadło do 100 cm, a uwilgotnienie czynnej warstwy gleby zmniejszyło się do 50,0%, w darni wytworzyły się szczeliny i nośność zmniejszyła się do 0,4 0,6 MPa. MINIMALNA NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI POTRZEBNA DO PRACY WYBRANYCH MASZYN Badano koleiny powstające podczas przejazdu po łące następujących maszyn: ciągników, przyczep standardowych z pojedynczymi kołami i specjalistycznych z kołami bliźniaczymi, jedno- i dwuosiowych zbieraczy pokosów, kombajnu do zbioru traw oraz beczkowozu (tab. 3). Masa przyczep z ładunkiem wynosiła 1,8 8,7 Mg. Koleiny powstawały w miejscach o mniejszej nośności. Nośność przy śladzie kół była istotnie skorelowana z nośnością w łanie (współczynnik korelacji liniowej 0,86) i średnio o 0,14 MPa od niej mniejsza. Po zniszczeniu darni nośność w śladzie znacznie się zmniejszała. Wyniki pomiarów nośności powierzchni wzdłuż śladu i masy przyczep z ładunkiem naniesiono na układ współrzędnych (rys. 3). Otrzymane wykresy wskazują na istotną prostoliniową zależność dopuszczalnej masy pojazdu z ładunkiem od nośności powierzchni. Puste przyczepy D-47B z pojedynczymi kołami (masa 1,8 Mg) mogą się poruszać po powierzchni o nośności większej niż 0,08 MPa, a przyczepy z ładunkiem, o łącznej masie 6,0 Mg po powierzchni o nośności 0,63 MPa (rys. 3a). Puste przyczepy PW-4 z bliźniaczymi kołami (masa 2,0 Mg) również mogą poruszać się po łące o nośności również większej niż 0,08 MPa, a z ładunkiem (masa 6,0 Mg) po powierzchni o nośności 0,56 MPa (rys. 3b). Porównanie przyczep z kołami pojedynczymi i bliźniaczymi, o takim samym ogumieniu (szerokość opony 11,5, średnica osadzenia opony 15 ), wykazuje że te ostatnie w przypadku ładunków o większej masie funkcjonują lepiej. Nośność 0,60 MPa jest wystarczająca dla przyczepy z podwójnymi kołami o masie większej o 0,5 Mg niż masa przyczepy z pojedynczymi kołami, a nośność 0,80 MPa o 0,7 Mg większej. Zastosowanie kół bliźniaczych nie powoduje spodziewanego [WO-

S. Jurczuk: Wpływ głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej... 109 Masa maszyny z ładunkiem, t Mass of loaded machine, t ładunek 4,0 t load 4.0 t Masa maszyny z ładunkiem, t Mass of loaded machine, t ładunek 4,0 t load 4.0 t Nośność powierzchni, MPa Bearing capacity of surface, MPa Nośność powierzchni, MPa Bearing capacity of surface, MPa Masa maszyny z ładunkiem, t Mass of loaded machine, t Nośność powierzchni, MPa Bearing capacity of surface, MPa Rys. 3. Obciążenie powodujące powstawanie kolein w zależności od nośności powierzchni dla wybranych maszyn: a) przyczepa D-47B z pojedynczymi kołami, b) przyczepa PW-4 z bliźniaczymi kołami, c) inne maszyny (na tle poprzednich): 1 przyczepa PW-5 z bliźniaczymi kołami, 2 kombajn Fortschritt, typ E, 3 zbieracz pokosów T050 dwuosiowy, 4 zbieracz pokosów T050 jednoosiowy, 5 beczkowóz D7E jednoosiowy Fig. 3. Loads that make ruts in relation to the bearing capacity of a surface for selected machines: a) trailer D-47B with single wheels, b) trailer PW-4 with twin wheels, c) other machines (against the former): 1 trailer PW-5 with twin wheels, 2 Fortschritt type E harvester, 3 four-wheeled hay collector T050, 4 two-wheeled hay collector T050, 5 two-wheeled tanker D7E

110 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 3 z. 2 (8) ŹNIAK, 1968] dwukrotnego zmniejszenia nacisków jednostkowych na powierzchnię gleby. Nieco lepsze rezultaty uzyskuje się stosując koła o większej średnicy. Przyczepa PW-5 z bliźniaczymi kołami, ale o ogumieniu: szerokość opony 8,25, średnica osadzenia opony 20 może poruszać się po torfowisku mając masę z ładunkiem większą o około 1,4 Mg niż przyczepa standardowa (przy nośności łąki około 0,6 MPa). Przy ładowności 4 Mg przyczepa PW-4 z bliźniaczymi kołami może poruszać się po łące o nośności większej niż 0,56 MPa, a przyczepa D-47B z pojedynczymi kołami po łące o nośności większej niż 0,60 MPa (rys. 3). Uwzględniając zapas bezpieczeństwa 0,14 MPa ze względu na nierównomierność zadarnienia (nośność w miejscach grzęźnięcia przyczep mniejsza niż średnia w łanie) można przyjąć, że przyczepa z bliźniaczymi kołami może się poruszać z pełnym ładunkiem po łące o nośności 0,70 MPa, a przyczepa z pojedynczymi kołami po łące o nośności 0,74 MPa. Zbieracz pokosów dwuosiowy T050 z ładunkiem zachowuje się podobnie jak przyczepa z pojedynczymi kołami o tej samej masie. Zbieracz może pomieścić 2,0 Mg siana o gęstości objętościowej 40 kg m 3 [DOMYSŁAWSKI, 1978], co łącznie z maszyną tworzy masę 5,0 Mg. Pojazd ten może się poruszać po powierzchni o nośności większej niż 0,5 MPa, a uwzględniając nierównomierność zadarnienia 0,64 MPa. Znacznie większej nośności wymagają maszyny jednoosiowe o tej samej masie (zbieracz pokosów i beczkowóz). Kombajn Fortschritt może się poruszać po łąkach o nośności większej niż 0,6 MPa. Z rozpatrywanych pojazdów najmniejsze wymagania pod względem nośności mają ciągniki. Nie zanotowano samoczynnego ich ugrzęźnięcia. Następowało ono jedynie w przypadku prób wydobycia grzęznących przyczep. DYSKUSJA WYNIKÓW W Polsce do prac pratotechnicznych są wykorzystywane różnorodne maszyny: od lekkich kosiarek po ciężkie zestawy maszyn. Z przeprowadzonych badań wynika, że pojazdem decydującym o możliwości pracy ciężkich zestawów maszyn są zazwyczaj przyczepy objętościowe. Porównywalne trudności sprawiają dwuosiowe zbieracze pokosów. Do tej grupy można także zaliczyć dwuosiowe rozrzutniki obornika o podobnym ogumieniu. Ponieważ wymagania dotyczące nośności wyraźnie zwiększają się wraz ze wzrostem ładunku, celowe jest stosowanie na torfowiskach przyczep o dopuszczalnej ładowności nie większej niż 4,0 Mg. Można przyjąć, że optymalny pod względem zużycia przyczep i wydajności pracy jest ładunek 3,5 Mg. Do ruchu przyczepy standardowej o optymalnym ładunku wymagana jest nośność powierzchni 0,7 MPa. Część użytków zielonych jest wyłącznie pastwiskiem, a zalecane jest, aby możliwie największe powierzchnie łąk i pastwisk były użytkowane zmiennie, tj. kośno-

S. Jurczuk: Wpływ głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej... 111 pastwiskowo [WASILEWSKI, 2002]. Dlatego też nośność powierzchni użytku powinna być dostosowana zarówno do pracy maszyn, jak i wypasu. Na podstawie badań własnych i doświadczeń zagranicznych można wydzielić trzy grupy powierzchni użytków zielonych: 1 o nośności od 0,5 do 0,6 MPa, umożliwiającej stosowanie lekkich maszyn rolniczych i przyczep o masie z ładunkiem do 4,0 Mg lub wypas pojedynczych sztuk bydła, 2 o nośności w granicach 0,6 0,7 MPa, na których mogą być stosowane zestawy maszyn z kombajnami i przyczepami specjalistycznymi lub standardowymi, ale przy niepełnym wykorzystaniu ładowności (masa z ładunkiem 5 Mg) oraz wypas średnich stad bydła, 3 o nośności powierzchni większej niż 0,7 MPa do stosowania ciężkiego sprzętu z pełnym ładunkiem na przyczepach (masa przyczepy z ładunkiem 5,5 Mg) i wypasu dużych stad bydła. Określone tendencje i zależności wskazują, że nośność powierzchni łąkowej jest związana z rodzajem złoża torfowego i gleby. W przypadku melioracji torfowisk stosuje się podział gleb na kompleksy wilgotnościowo-glebowe [OKRUSZKO, 1986] i dla nich opracowano zasady gospodarowania wodą w profilach glebowych [SZUNIEWICZ, 1979; SZUNIEWICZ, CHURSKA, CHURSKI, 1992]. Korzystając z powiązań rodzajów torfów z kompleksami wilgotnościowo-glebowymi można wstępnie ocenić możliwości poruszania się pojazdów mechanicznych i bydła po powierzchni gleb należących do różnych kompleksów wilgotnościowo-glebowych. Badane stanowiska są reprezentatywne dla kompleksów wilgotnościowoglebowych od mokrego do posusznego. Znając nośność, która jest wymagana do pracy niektórych maszyn lub wypasu stada bydła, można, na podstawie uzyskanych zależności nośności od poziomu wody gruntowej (rys. 1), ustalić odpowiadającą jej minimalną dopuszczalną głębokość zwierciadła wody gruntowej dla średnich warunków uwilgotnienia w różnych rodzajach gleb. Jednakże istotniejsze jest ustalenie dopuszczalnej głębokości wody gruntowej w warunkach krytycznych dla pracy maszyn, tj. w okresach o dużym uwilgotnieniu gleby. Wykorzystując granice ufności na poziomie 0,95 można wstępnie przyjąć, że w warunkach krytycznych nośność jest mniejsza o 0,2 MPa niż średnia nośność przy tej samej głębokości wody w okresach średniego uwilgotnienia. Minimalną dopuszczalną wymaganą głębokość zwierciadła wody gruntowej umożliwiającą pracę maszyn lub wypas bydła w glebach należących do różnych kompleksów wilgotnościowo-glebowych przedstawiono w tabeli 4. Dane dotyczące kompleksu posusznego C uzyskano z obiektu o torfie zamulonym, czyli o znacznej nośności, dlatego dla gleb tego kompleksu wytworzonych w torfie niezamulonym (popielność do 25%), przyjęto głębokość położenia zwierciadła wody gruntowej jako pośrednią między kompleksem BC i C torf zamulony. Porównując głębokość wody gruntowej wymaganą ze względu na nośność z wymaganiami roślin pod względem zawartości powietrza, podanymi przez SZUNIEWICZA [1979], można stwierdzić, że na glebach kompleksów BC i C możliwa jest praca ciężkich zestawów maszyn i intensywny wypas bydła w warunkach zapewniających za-

112 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 3 z. 2 (8) Tabela 4. Minimalna głębokość zwierciadła wody gruntowej (w cm) dopuszczalna dla ruchu maszyn i wypasu na użytku zielonym o dobrym zadarnieniu Table 4. Minimum ground water table depth (in cm) allowable for vehicle movement and grazing on a well overgrown grassland Kompleks wilgotnościowo- -glebowy Moisture-soil complex Głębokość zwierciadła wody gruntowej Ground water table depth zapewniająca minimum powietrza providing minimum air zapewniająca nośność providing bearing capacity 6% 8% 0,5 MPa 0,6 MPa 0,7 MPa A, AB 35 50 35 45 60 B 35 45 25 30 45 BC 30 35 10 20 30 C (niezamulony) 25 30 5 10 20 (non-silted) C (zamulony) (silted) 25 30 0 0 0 wartość minimum 6% powietrza. Na glebach kompleksu B możliwa jest praca średnio ciężkich zestawów maszyn w warunkach minimum 6% powierza, a ciężkich 8%. Po glebach kompleksu A mogą poruszać się zestawy lekkie (6% powietrza) i średnio ciężkie (8% powietrza). Powyższe stwierdzenia dotyczą użytków o dobrym zadarnieniu. Z obserwacji na badanych obiektach wynika, że niedostateczna nośność występuje w miejscach o słabszym zadarnieniu spowodowanym niesprawnościami systemu melioracyjnego (długotrwałe zalewy i podtopienia terenu), wadliwym użytkowaniem (niedostateczne nawożenie), a także na terenach świeżo zagospodarowanych i w miejscach wielokrotnych przejazdów maszyn. PODSUMOWANIE Penetrometr konstrukcji Zawadzkiego, umożliwia dokładny i szybki pomiar rzeczywistej nośności powierzchni torfowisk oraz ustalenie minimalnej dopuszczalnej nośności wymaganej do pracy różnych maszyn i wypasu zwierząt. Nośność powierzchni zależy, między innymi, od rodzaju gleby i złoża i może być wiązana z rodzajem kompleksu wilgotnościowo-glebowego. Nośność zależy też od głębokości zwierciadła wody gruntowej i uwilgotnienia czynnej warstwy gleby. W glebach kompleksów wilgotniejszych nośność wyraźnie wzrasta wraz ze zwiększeniem głębokości zwierciadła wody. W glebach o dużej gęstości objętościowej i popielności duża nośność występuje nawet, gdy położenie zwierciadła wody gruntowej jest płytkie.

S. Jurczuk: Wpływ głębokości położenia zwierciadła wody gruntowej... 113 Pojazdem decydującym o możliwości pracy zestawu maszyn na torfowisku jest przyczepa objętościowa. Wymagana nośność powierzchni znacząco zwiększa się wraz ze wzrostem masy ładunku na przyczepie, wobec czego na torfowiskach powinny być stosowane przyczepy o małej i średniej ładowności. Podobna nośność jest wymagana podczas pracy dwuosiowych zbieraczy pokosów i rozrzutników obornika. Szczególnie mało przydatne na terenach torfowych są ciężkie maszyny dwukołowe. Adaptacja przyczep standardowych do pracy na podłożu miękkim przez wyposażenie ich w koła bliźniacze nie powoduje dwukrotnego zmniejszenia nacisku jednostkowego na glebę, co sugerowałoby dwukrotne zwiększenie liczby kół. Lepszych rezultatów należy oczekiwać stosując opony o większej zarówno szerokości jak i średnicy. Porównując minimalną głębokość zwierciadła wody gruntowej dopuszczalną ze względu na nośność powierzchni łąkowej z minimalną głębokością dopuszczalną okresowo ze względu na wymaganą przez rośliny zawartość powietrza w różnych kompleksach wilgotnościowo-glebowych, można stwierdzić, że przy zapewnieniu minimum 6% powietrza możliwa jest praca: lekkich zestawów maszyn i wypas pojedynczych sztuk bydła na glebach wszystkich kompleksów, średnio ciężkich zestawów maszyn i wypas niewielkich stad bydła na glebach kompleksów B i suchszych oraz ciężkich zestawów maszyn i wypas dużych stad bydła na glebach kompleksów BC i suchszych. Największe możliwości wprowadzenia proekologicznej gospodarki wodnej na użytkach zielonych, polegającej na podwyższeniu poziomu wody gruntowej w stosunku do gospodarki tradycyjnej, występują w glebach kompleksów suchszych. Praca zestawów maszyn i wypas możliwe są nawet w przypadku przekroczenia wymagań roślin pod względem minimalnej zawartości powietrza w tych glebach. LITERATURA DOMYSŁAWSKI W., 1978. Zastosowanie przyczep objętościowych. Mechaniz. Rol. nr 23 (503) s. 11 14. FRĄCKOWIAK H., FELIŃSKI T., 1994. Obniżanie się powierzchni łąkowych gleb organicznych w warunkach intensywnego przesuszania. Wiad. IMUZ t. 18 z. 2. s. 29 36. JURCZUK S., SZUNIEWICZ J., BRANDYK T., MISIEWICZ F., SKĄPSKI J., KURIATO M., 1989. Zasady gospodarowania wodą na zmeliorowanych użytkach zielonych. Mater. Instr. 70. Falenty: Wydaw. IMUZ ss. 33. OKRUSZKO H., 1986. Zasady określania rodzaju oraz potencjału produkcyjnego hydrogenicznych gleb łąkowych. Mater. Instr. 51. Falenty: Wydaw. IMUZ ss. 52. SCHOTHORST C.J., 1965. Weinig draagkrachtig grasland. Wageningen: Institute for Land and Water Management Research ss. 16. SCHOTHORST C.J., 1982. Drainage and behaviour of peat soils. Report 3. ICW Wageningen ss. 18. SZUNIEWICZ J., 1979. Charakterystyka kompleksów wilgotnościowo-glebowych pod kątem parametrów systemu melioracyjnego. W: Kompleksy wilgotnościowo-glebowe w siedliskach hydrogenicznych i ich interpretacja przy projektowaniu melioracji i zagospodarowania. Bibl. Wiad. IMUZ 58 s. 29 50.

114 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 3 z. 2 (8) SZUNIEWICZ J., CHURSKA CZ., CHURSKI T., 1992. Potencjalne hydrogeniczne siedliska wilgotnościowe i ich zróżnicowanie pod względem zapasów wody użytecznej. W: Hydrogeniczne siedliska wilgotnościowe. Bibl. Wiad. IMUZ 79 s. 69 93. WASILEWSKI Z., 2002. Organizacja i użytkowanie pastwisk. W: Pasze z użytków zielonych czynnikiem jakości zdrowotnej środków żywienia zwierząt i ludzi. Pr. zbior. Red. H. Jankowska- -Huflejt, J. Zastawny. Falenty: Wydaw. IMUZ s. 53-65. WIJK VAN A.L.M., 1988. Drainage, bearing capacity and yield (losses) on low moor pasture soils in the Netherlands. Report 20. Wageningen: Institute for Land and Water Management Research ss. 15. WIND G.P., 1974. Scientific and practical development in the water management of peat bogs in the Netherlands. Internationales Symposium zu Problemen der Wasserregulierung auf Niedermoor 29-31 Mai 1974, Eberswalde, Akademie der Landwirtschaftwissenschaften der DDR Berlin s. 104 127. WOŹNIAK F., 1968. Zbiór traw na łąkach podmokłych w kombinacie PGR Wizna. Mechaniz. Rol. nr 14 s. 5 7. ZAWADZKI S., 1970. Penetrometr. Falenty: IMUZ maszyn. ss. 2. Sergiusz JURCZUK THE EFFECT OF GROUND WATER TABLE DEPTH ON THE BEARING CAPACITY OF GRASSLANDS ON PEATLANDS Key words: ground water table depth, agricultural machines, bearing capacity of the surface, peatlands S u m m a r y Bearing capacity of overgrown surfaces on several types of peat soils and that, at which sward was destroyed by agricultural machines were measured with penetrometer on several reclaimed objects. Measurements showed that bearing capacity depended on the type of a soil and peat deposit and, within a given type on the ground water table depth. In soils of more wet complexes bearing capacity increased with the lowering of ground water table while in semi-dry soils of a high bulk density a change of the water table was of minor importance. After estimating the minimum bearing capacity required by some machines or by cattle grazing the depth of ground water table was determined that guaranteed this capacity. In soils of drier complexes it is possible to manage the water in a way to maintain a small depth of ground water table which enables machine operation and cattle grazing at the same time Recenzenci: prof. dr hab. Jerzy Kowalski prof. dr hab. Krzysztof Wierzbicki Praca wpłynęła do Redakcji 29.11.2002 r.

Tabela 1. Fizyczne właściwości gleb Table 1. Physical properties of soils Obiekt Object Gleba i kompleks wilgotnościowo-glebowy Soil and moisture-soil complex Złoże torfowe Peat deposit Warstwa Layer cm Gęstość objętościowa suchej masy Bulk density of dry matter g cm 3 Popielność Ash content % s.m. % d.m. Porowatość Porosity % obj. % vol. Wizna MtIIaa mokry A wet A mechowiskowe moss 0 15 0 30 30 100 0 100 0,214 0,190 0,131 0,149 16,7 14,2 8,4 10,1 87,9 88,1 90,5 89,8 Grabówka MtIIba wilgotny B moisture B mechowiskowe moss 0 15 0 30 30 100 0 100 0,270 0,248 0,114 0,154 24,6 22,0 10,2 13,7 83,8 84,9 92,6 90,3 Stepnica MtIIcb okresowo posuszny BC periodically dry BC olesowoturzycowiskowe alder-sedge 0 15 0 30 30 100 0 100 0,240 0,234 0,154 0,178 17,9 18,5 29,9 26,5 85,1 85,6 91,0 89,4 Stary Borek MtIIcc posuszny C semi-dry C olesowe alder 0 15 0 30 30 100 0 100 0,406 0,360 0,208 0,254 41,2 41,1 37,9 38,9 77,8 80,5 88,5 86,1

Tabela 2. Wyniki analizy regresji nośności powierzchni łąkowej (y), głębokości zwierciadła wody gruntowej (x), uwilgotnienia warstwy gleby 0 15 cm (v) i uwilgotnienia warstwy 0 30 cm (w) Table 2. Regressions of bearing capacity (y) of the meadow surface on ground water table depth (x), moisture of the soil layer 0 15 cm (v) and moisture of the soil layer 0 30 cm (w) Obiekt Object Liczba obserwacji Number of observations Średnia wartość y Mean y MPa Funkcja regresji Regression Parametry funkcji Function parameters a b c Wskaźnik korelacji R Correlation coefficient R Błąd standardowy SE Standard error SE MPa Wizna 22 0,824 y = a + bx + cx 2 0,2228 0,1604 0,0000793 0,778** 0,093 Grabówka 31 0,965 y = a + bx + cx 2 0,3673 0,0170 0,0001024 0,702** 0,103 Stepnica 30 1,012 y = a + bx + cx 2 0,5494 0,0145 0,000087 0,762** 0,139 y = a + bv + cv 2 0,187 0,0488 0,000444 0,574** 0,176 y = a + bw + cw 2 4,404 0,1688 0,001282 0,708** 0,152 ** α = 0,01

Tabela 3. Wyniki pomiarów nośności powierzchni łąkowej i obciążeń maszynami, przy których powstają koleiny Table 3. Measurements of the bearing capacity of a meadow surface and loads at which ruts are formed Maszyna Machine Nr pomiaru No measurement w łanie in sward Nośność powierzchni, MPa Bearing capacity, MPa przy koleinie near rut w koleinie in rut masa ładunku mass of load Obciążenie, Mg Load, Mg masa maszyny z ładunkiem mass of loaded machine 1 2 3 4 5 6 7 Przyczepa D-47B z pojedynczymi kołami, ogumienie 1 0,73 0,50 0,48 3,13 4,93 (szerokość opony 11,5, średnica osadzenia opony 2 0,53 0,33 2,0 3,8 15 ), masa 1800 kg 3 0,87 0,97 0,77 6,93 8,73 Trailer D-47B with single wheels, tyres (width of 4 0,67 0,67 0,47 4,5 6,3 tyres 11.5, diameter of setting 15 ), mass 1800 kg 5 0,22 0,07 0 1,8 Przyczepa PW-4 z bliźniaczymi kołami, ogumienie 1 0,70 0,57 4,5 6,5 (szerokość opony 11,5, średnica osadzenia opony 2 0,59 0,55 4,0 6,0 15 ), masa 2000 kg 3 0,62 0,60 3,95 5,95 Trailer PW-4 with twin wheels, tyres (width of tyres 4 0,45 0,36 0,13 3,0 5,0 11.5, diameter of setting 15 ), mass 2000 kg 5 0,51 0,30 0,27 1,4 3,4 6 0,67 0,48 0,18 3,5 5,5 7 0,60 0,45 0,23 2,8 4,8 8 0,68 0,47 0,25 2,5 4,5 9 0,55 0,49 0,21 3,9 5,9

1 2 3 4 5 6 7 Przyczepa PW-5, z bliźniaczymi kołami, ogumienie (szerokość opony 8,25, średnica osadzenia opony 20 ), masa 2900 kg Trailer PW-5 with twin wheels, tyres (width of tyres 8.25, diameter of setting 20 ), mass 2900 kg 1 0,80 0,68 0,44 5,0 7,9 2 0,72 0,54 3,6 6,5 Kombajn Fortschritt typ E, masa 5260 kg 1 0,68 0,43 0 5,26 Fortschritt type E harvester, mass 5260 kg 2 0,61 0,46 0,22 0 5,26 cd. tab. 3 Zbieracz pokosów dwuosiowy T050, masa 3000 kg Four-wheeled hay collector T050, mass 3000 kg Zbieracz pokosów jednoosiowy T050, masa 2550 kg Two-wheeled hay collector T050, mass 2550 kg Beczkowóz jednoosiowy D7E, ogumienie (szerokość opony 8,25, średnica osadzenia opony 20 ) Two-wheeled tanker D7E, tyres (width of tyres 8.25, diameter of setting 20 ) 1 0,65 0,46 0,50 1,58 4,58 1 0,75 0,55 0,65 1,22 3,77 1 0,67 0,49 0,43 2,5 3,5