WPŁYW UPRAWY KUKURYDZY {Zea mays L.) W MONOKULTURZE I ZMIANO WANIU N A WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXII NR 1 WARSZAWA 2011: 12-24 EWA A. CZYŻ1-2 WPŁYW UPRAWY KUKURYDZY {Zea mays L.) W MONOKULTURZE I ZMIANO WANIU N A WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY EFFECTS OF CULTIVATION OF MAIZE {Zea mays L.) IN MONOCULTURE AND CROP ROTATION ON SOME SOIL PHYSICAL PROPERTIES 1Katedra Gleboznawstwa, Chemii Środowiska i Hydrologii, Uniwersytet Rzeszowski; 2 Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach (IUNG-PIB) A b stra ct: The research was conducted in 2007-2 0 0 9 at the IUN G-PIB Puław y Experim ental Station in G rabów (M azovian voivodship). The aim o f this research was to determ ine the effects o f cultivation o f m aize in m onoculture and crop rotation on the soil physical properties (bulk density, water content and soil stability in water) o f loamy sand. The results show ed that cultivation o f m aize in direct drilling w ith m onoculture increased the bulk density and the w ater content o f soil in the top layers (depth 0-1 0 cm) in com parison to traditional tillage (with both m onoculture and crop rotation). Tillage o f m aize w ith direct drilling increased the soil stability in w ater (depth 0-3 5 cm), by decreasing the content o f readilydispersible clay (RDC) in com parison to traditional tillage. Słow a kluczow e: kukurydza, m onokultura, zm ianowanie, upraw a tradycyjna, siew bezpośredni, w łaściw ości fizyczne gleby. K e yw o rd s: maize, m onoculture, crop rotation, traditional tillage, direct drilling, soil physical properties. WSTĘP Kukurydza jest wszechstronnie użytkowanym gatunkiem roślin i stanowi podstawę rolnictwa krajów Unii Europejskiej. Jako cenne źródło surowca dla przemysłu spożywczego, spirytusowego i chemicznego jest ona także doskonałą paszą dla zwierząt. Przyszłościowym kierunkiem jej wykorzystania może stać się również produkcja na cele energetyczne. Nadto, kukurydza może być lekarstwem na zapowiadane zmiany klimatyczne, przeciwdziałając tym zmianom poprzez intensywne wiązanie C 0 2 oraz plonotwórczo wykorzystując rosnącą sumę ciepła [Michalski 2004, 2010]. Szybki wzrost uprawy kukurydzy w Polsce od 1995 spowodował, że już w roku 2004 obsiano rekordową powierzchnię 415 tys. ha na ziarno i około 300 tys. ha na kiszonkę. W roku 2009 ogólna powierzchnia zasiewów kukurydzy osiągnęła poziom 693,7 tys. ha, z czego na ziarno

Wpływ uprawy kukurydzy...na zmiany wybranych właściwości fizycznych gleby 13 274 tys. ha i na kiszonkę 420 tys. ha [GUS 2009]. Tradycyjna, tj. płużna uprawa roli pod kukurydzę najczęściej opiera się na orce zimowej oraz wiosennym doprawianiu gleby [Blecharczyk i in. 2004, 2007; Machul 2005,2006,2007; Machul, Księżak 2007a,b; Czyż i Dexter 2009]. W ostatnich latach lansowane są w rolnictwie uproszczone sposoby uprawy roli [Włodek i in. 2007]. Od wielu lat trwają poszukiwania sposobów obniżenia zużycia energii przy uprawie kukurydzy i stworzenie najkorzystniejszych warunków do wzrostu i plonowania. Względy ekonomiczne oraz środowiskowe skłaniajądo stosowania uproszczonych systemów roli pod kukurydzę, a nawet siewu bezpośredniego. Największe oszczędności uzyskuje się stosując siew bezpośredni polegający na tym, że od zbioru przedplonu do siewu rośliny następczej na polu nie wykonuje się żadnych zabiegów uprawowych. Zastosowanie tej technologii pozwala zmniejszyć zużycie energii nawet o 70% w porównaniu z tradycyjną uprawą płużną [Dzienia i in. 1988; Pudełko i in. 1996; Kordas 1999; Bojarszczuk, Księżak 2010]. Kukurydza jest jedną z roślin coraz częściej uprawianych w technologiach bezorkowych, z pozostawianiem resztek roślinnych (mulczu) na powierzchni pola. W uprawie uproszczonej zamiast pługa stosuje się najczęściej do uprawy powierzchniowej kultywatory ścierniskowe o sztywnych łapach (grubery) z wałem strunowym i sekcją talerzy, brony talerzowe lub specjalne agregaty talerzowe. Siewniki w technologii bezorkowej wyposażone są najczęściej w redlice talerzowe, jak również nożowe, radełkowe, dłutowe [Dubas 1992; Czyż, Tomaszewska 1994; Kapusta i in. 1996; Dubas, Menzel 1999; Blecharczyk i in. 2004, 2007; Machul 2005, 2006,2007; Czyż 2005b; Dubas, Szulc 2006; Czyż, Dexter 2009; Bojarszczuk, Księżak 2010]. W systemie siewu bezpośredniego, gdzie nie wykonuje się zabiegów mechanicznych od zbioru rośliny poprzedzającej do siewu rośliny następczej, nieodzowne jest stosowanie herbicydów nieselektywnych w celu zniszczenia chwastów i samosiewów Przy stosowaniu uproszczeń w uprawie roli w rozłożoną w czasie zimy biomasę organicznąmiędzyplonów wykonuje się siew kukurydzy po uprzedniej płytkiej uprawie powierzchniowej lub siew bezpośredni bez żadnej uprawy po zastosowaniu Roundupu [Majchrzak, Skrzypczak 2007; Machul 2007; Księżak 2010]. W ostatnich latach w przeprowadzonych badaniach wykazano, iż w uprawie kukurydzy możliwe są uproszczenia uprawowe łącznie z siewem bezpośrednim w ściernisko. Uprawa po sobie roślin tego samego gatunku prowadzić może do obniżki plonowania. Dotychczasowe wyniki badań oceniające stosowanie uproszczeń w uprawie roli pod kukurydzę w monokulturze i zmianowaniu, a szczególnie siewu bezpośredniego w ściernisko na zmiany środowiska glebowego i plonowanie kukurydzy są często rozbieżne i niejednoznaczne [Radecki i in. 1988; Dubas 1992; Czyż, Tomaszewska 1994; Pudełko i in. 1996; Dubas, Menzel 1999; Torbert i in. 2001; Blecharczyk i in. 2004, 2007; Machul 2005, 2006, 2007; Czyż 2005b; Dubas, Szulc 2006; Machul, Księżak 2007a,b; Coulter,Nafziger 2008; Owczarzak, Mocek 2009]. Rozbieżności te, a nawet sprzeczności opinii różnych badaczy wynikają z faktu, iż stosowane uproszczenia w uprawie roli pod kukurydzę, a zwłaszcza siew bezpośredni można stosować na glebach strukturalnych, zasobnych w próchnicę i wapń, będących w wysokiej kulturze oraz przy zadowalających warunkach wilgotnościowych i termicznych [Dzienia i in. 1988; Radecki i in. 1988; Borowiecki, Machul 1997; Malicki, Podstawka-Chmielewska 1999; Blecharczyk i in. 2004, 2007; Machul 2007; Włodek i in. 2007; Dragańska i in. 2008; Czyż, Dexter 2010; Księżak 2010]. Celem pracy było określenie wpływu uprawy kukurydzy w trzyletniej monokulturze i zmianowaniu (z zastosowaniem siewu bezpośredniego i uprawy płużnej) na kształtowanie się wybranych właściwości fizycznych: gęstości objętościowej, wilgotności gleby i stabilności gleby.

IŁ E. A. Czyż MATERIAŁ I METODY Badania przeprowadzono w latach 2007-2009 na glebie płowej o składzie granulometrycznym piasku gliniastego w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym - RZD Grabów (woj. mazowieckie), należącym do Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowego Instytutu Badawczego (IUNG-PIB) w Puławach. Badaniami objęto trzy systemy uprawy roli pod kukurydzę: (1) monokultura kukurydzy - uprawa zerowa, (2) monokultura kukurydzy - pełna uprawa tradycyjna - płużna, (3) kukurydza w zmianowaniu - pełna uprawa tradycyjna - płużna. Przedsiewne zabiegi uprawowe wykonywano corocznie zgodnie ze schematem doświadczenia. Kukurydzę uprawiano w monokulturze na obiektach (1) i (2). Stosowano tu dwa systemy uprawy roli: (1) bezorkowy (zerowy) - siew bezpośrednio w ściernisko, (2) tradycyjny (orka zimowa na głębokość 23 cm, wiosną agregat uprawowy). Zaś w obiekcie (3) stosowano następujące zmianowanie roślin: jęczmień jary-pszenica ozima - kukurydza (odmiana Delitop). W obiektach: (2) i (3) z uprawą tradycyjną, po zbiorze kolb słoma kukurydziana po rozdrobnieniu była jesieniąprzyorana. Natomiast w obiekcie (1) bez uprawy mechanicznej słoma (po uprzednim rozdrobnieniu) pozostawała na powierzchni pola i stanowiła pewnego rodzaju mulcz, w który wiosną wysiewano ziarno kukurydzy. W przypadku zmianowania corocznie były uprawiane wszystkie rośliny, a pod kukurydzę stosowano pełną dawka obornika (25 Mg-ha-1). Kukurydzę odmiany Delitop wysiewano siewnikiem punktowym. Ponadto wysiewano jęczmień jary - odmianę Antek oraz pszenicę - odmianę Turnia. Pod kukurydzę zastosowano 140 kg N/ha (70+70). Dawki fosforu i potasu pod kukurydzę wynosiły P20-80 kg-ha-1 i K O - 125 kg*ha1. Pod jęczmień zastosowano corocznie następujące dawki nawożenia: N - 60, P2Os - 35 i K20-50 kg-ha-1. Pod pszenicę ozimą: N - 120, P2Os - 40 i K O - 70 kg-ha"1. W doświadczeniu do zwalczania chwastów w kukurydzy stosowano Guardian CompleteMix 664 SE w dawce 3,5 1-ha"1. Doświadczenie zakładano metodą długich pasów z lustrzanym odbiciem obiektów w 4 powtórzeniach. Wymiary poletek 270 m2 (30 m x 9 m). Niniejsze doświadczenie polowe stanowi kontynuację badań prowadzonych w latach 2004-2006, którego wyniki zostały opublikowane przez Czyż i Dextera [2009]. Badaniami objęto następujące właściwości gleby: skład granulometryczny metodą areometryczną i sitową oraz określono grupy granulometryczne zgodnie z klasyfikacją PTG 2008 [2009]; zawartość substancji organicznej zmodyfikowaną metodą Tiurina; wilgotność gleby [%, v/v] i gęstości gleby [Mg-m~3] wykonywano metodą wagowosuszarkową, z zastosowaniem cylinderków o objętości 100 cm3, pozostawiając próbki glebowe w suszarce w temperaturze 105 C przez 48 h. Próbki glebowe do tego celu pobierano z 7 warstw gleby na głębokościach: 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30 i 30-35 cm, w czterech powtórzeniach dla każdego wariantu uprawowego. Stabilność gleb określono na głębokościach: 5-10, 15-20 i 30-35 cm metodą turbidymetryczną z zastosowaniem turbidymetru model 2100AN firmy HACH, zgodnie ze zmodyfikowaną i przystosowaną do warunków Polski metodą Czyż i in. [2002]. Stabilność gleb w wodzie określano na podstawie zawartości w glebie łatwo dyspergującego iłu - RDC (readilydispersible clay) w 10 powtórzeniach dla każdego punktu pomiarowego. Mała zawartość w glebie łatwo dyspergującego iłu (RDC) świadczy o dużej stabilności gleby w wodzie. Fizyczne właściwości gleby określono w pełni wegetacji roślin kukurydzy i w okresie zbioru kukurydzy na ziarno. Wyniki wszystkich oznaczeń przeanalizowano statystycznie obliczając NIR (a = 0,05), przyjmując różnice istotne (na poziomie istotności p < 0,05). Wybrane właściwości badanej gleby w doświadczeniu polowym przedstawiono w tabeli 1.

Wpływ uprawy kukurydzy...na zmiany wybranych właściwości fizycznych gleby 15 TABELA 1. W ybrane w łaściw ości gleby w dośw iadczeniu polow ym TABLE 1. Some properties o f field experim ental soil System upraw y roli* U llage system G łębokość D epth [cm] G rupa granulom etr.** Textural group M ateria ph w - in P K organiczna Organie i m atter [%] h 2o KC1 przysw ajalne - available mg *(100 g) l gleby - o f soil 1 0-20 Pg!l,30 6,9 6.5 24,3 19,4 >35 Pg ;0,32 6,6 5,8 8,9! 8>5 2 0-20 Pg 11,14 6,6 6,1 32,5 16,9 >35 Pg 0,26 6.4 5,6 15,3 13,4 3 0-20 Pg!l,06 6,6 6,1 26,9 12,7 >35 pgśr 0.20 7,2 6,4 14,0 ill, 8 * I - kukurydza w m onokulturze - upraw a zerow a. 2 - kukurydza w m onokulturze - upraw a tradycyjna, 3 - kukurydza w zmianowaniu. - upraw a tradycyjna; * 1 - maize w ith m onoculture and direct drilling, 2 - maize with m onoculture and traditional tillage, 3 - maize with crop rotation and traditional tillage ; ** G rupa granulom etryczna wg PTG [2009]: pg - piasek gliniasty, pgśr - piasek gliniasty średnio ziarnisty; Textural group acc. to Polish Soil Society [2009]: pg - loamy sand, pgśr - loamy medium sand Warunki pogodowe w okresie prowadzenia badań były zróżnicowane w poszczególnych latach (tab. 2). We wszystkich latach badań (2007-2009) w okresie wegetacji roślin średnia temperatura powietrza była wyższa od średniej wieloletniej. Suma opadów atmosferycznych T A B E L A 2. W aru n k i p o g o d o w e w o k re sie w latach 2007 i 2009 była wyższa od średniej p ro w a d z e n ia d o św ia d c z e n ia T A B L E 2. W eath e r c o n d itio n s d uring wieloletniej. Natomiast w roku 2008 e x p e rim e n ta l p e rio d utrzymywała się na zbliżonym poziomie do średniej wieloletniej sumy opadów, mimo że M ie sią c e j L ata - Y ears Ś re d n ia z lat M o n th s i----------- M e a n o f odnotowano niedobór opadów, zwłaszcza ;2007 2 0 0 8 2 0 0 9 1 8 7 1-1 9 9 0 wystąpiła susza latem w I i II dekadzie lipca T e m p e ra tu ra - T em p era tu re [ C ] 2008 roku w okresie najintensywniejszego wzrostu roślin kukurydzy. Poszczególne lata badań różniły się głównie rozkładem opadów atmosferycznych i temperatury w badanych miesiącach, modyfikującym warunki rozwoju IV 7,8 9,0 1 0,7 7,7 V 15,2 13,1 13,5 1 3,4 VI 18,7 17,6 16,4 1 6,7 V II 19,2 18,9 19,7 18,3 V IIII 19,1 18,9 18,1 17,3 X 12,8 12,5 14,9 1 3,2 Ś re d n ia 15,5 15 15,6 1 4,4 M e a n j O p a d y - P re c ip ita tio n m m ] IV 13,3 7 1,8 0,6 39 V 7 4,6 8 7,6 5 7,5 57 V I 9 9,9 51,1 1 1 7,9 71 V II 7 5,5 8 5,4 1 1 7,8 84 V III 1 5 1,7 5 4,5 7 4,6 75 IX 7 7,4 1 9,7 3 2,3 50 S u m a 4 9 2,4 3 7 0,1 4 0 0,7 3 7 6 S u m kukurydzy. Najkorzystniejszy układ warunków pogodowych dla kukurydzy był w roku 2009. Wprawdzie kwiecień 2009 roku był suchy, gdzie suma opadów atmosferycznych wyniosła zaledwie 0,6 mm (przy średniej z wielolecia 39 mm), zaś w pozostałych miesiącach rozkład opadów był korzystny i sprzyjał rozwojowi kukurydzy. Generalnie można stwierdzić, że we wszystkich latach badań w okresie wegetacji kukurydzy temperatura i suma opadów były wyższe od średniej wieloletniej i sprzyjały rozwojowi roślin.

IŁ E. A. Czyż WYNIKI I DYSKUSJA Zmiany gęstości objętościowej gleby pod wpływem uprawy roli Zróżnicowane systemy uprawy roli zastosowane pod kukurydzą spowodowały statystycznie istotne zmiany gęstości objętościowej gleby w badanym profilu w warstwie 0-35 cm (tab. 3). Porównanie średnich wartości gęstości objętościowej na badanych głębokościach wykazało istotne różnice w zależności od zastosowanych systemów uprawy roli pod kukurydzę, uprawianej w monokulturze i zmianowaniu. Stwierdzono istotny wzrost gęstości gleby pod wpływem uprawy kukurydzy w monokulturze w siewie bezpośrednim w porównaniu z uprawą tradycyjną, zastosowaną w monokulturze i zmianowaniu. We wszystkich latach badań 2007-2009 stwierdzono wyższą gęstość objętościową gleby w wierzchniej warstwie, na głębokości 0-15 cm, w obiektach z zastosowaniem uprawy zerowej pod kukurydzę w monokulturze (1) w stosunku do uprawy tradycyjnej - płużnej w pozostałych obiektach w monokulturze i zmianowaniu, odpowiednio (2) i (3) (rys. 1). W 2007 roku w wierzchniej warstwie TABELA 3. Średnie w arto ści gęstości gleby [Mg- m-3] w w arstw ie 0-3 5 cm w latach 2 0 0 7 2009, liczba replikacji - 4 TABLE 3. M ean values o f soil bulk density [Mg* m~3] in layer 0 35 cm for the years 2 00 7 20 09, num ber o f replicates 4 System upraw y roli* Tillage system Średnio - M ean L ata Years 2007 2008 12009 1,69 :l,5 0 1,59 1,593 1.70 1.70 1,65 1,683 11.65 l.48 l,4 9 l,540 Średnia dla upraw y; M ean for tillage 1,680 1.560 1,577 1,606 N ajm niejsza istotna różnica N IR ; L east significant difference LSD (a = 0,0 5 )) dla; for: lat; years = 0.02 system ów upraw y; tillage system s = 0,02 interakcji; interaction: lata x upraw a; years x tillage = 0,03 I ^objaśnienia, ja k w tabeli 1; for explanations see Table 1 gleby nawet do 20 cm, we wszystkich badanych głębokościach: 0-5, 5-10, 10-15 i 15-20 cm uzyskano wyższą gęstość objętościową gleby pod wpływem siewu bezpośredniego w uprawie kukurydzy w monokulturze (1) w porównaniu z uprawą tradycyjną stosowaną w obiektach (2) i (3). W2008 roku nie odnotowano wyraźnych zmian gęstości objętościowej gleby w wierzchniej warstwie, aczkolwiek poniżej głębokości 20 cm stwierdzono najniższągęstość gleby w obiektach z zastosowaniem uprawy tradycyjnej - płużnej pod kukurydzą w zmianowaniu. W trzecim roku badań, tj. 2009 gęstość gleby była istotnie wyższa w wierzchniej warstwie na głębokościach: 0-5,5 10,10 15 i 15 20 cm w obiektach z siewem bezpośrednim przy uprawie kukurydzy w monokulturze (1) na tle pozostałych obiektów z zastosowaniem uprawy tradycyjnej: (2) i (3). Podobne rezultaty dotyczące wpływu uproszczeń uprawy roli na wzrost gęstości gleby w wierzchniej warstwie otrzymali badacze w wielu pracach [Dzienia i in. 1988; Blecharczyk i in. 2004, 2007]. Również w badaniach nad systemami uprawy roli pod kukurydzę Czyż i Tomaszewska [ 1994] stwierdziły najmniejszągęstość gleby przy uprawie tradycyjnej z zastosowaniem mulczowania gleby oraz wzrost tej cechy pod wpływem stosowania uproszczeń. Wyniki dotychczasowych badań nad uprawą kukurydzy w monokulturze przy zastosowaniu uproszczeń w uprawie roli i siewu bezpośredniego wskazują wzrost zagęszczenia gleby i spadek plonowania oraz wzrost zachwaszczenia w stosunku do uprawy tradycyjnej [Machul 2005, 2006, 2007; Blecharczyk i in. 2004, 2007]. Niekorzystne zmiany gęstości gleby pod wpływem uproszczeń uprawy roli

Wpływ uprawy kukurydzy...na zmiany wybranych właściwości fizycznych gleby 17 głębokość: depth i.cm j R YSUNEK 1. Z m iany średnich w artości gęstości objętościow ej gleby (Mg-m-3) w w arstw ie 0-3 5 cm w zależności od różnych system ów upraw y roli pod kukurydzę: 1 - m onokultura z u praw ą zero w ą 2 - m onokultura z upraw ą tradycyjną i 3 - zm ianow anie z upraw ą tradycyjną (2 0 0 7-2009) FIG U RE 1. The m ean values o f soil bulk density (Mg*m-3) in the 0-3 5 cm layer in relation to different tillage system w ith m aize: 1 - m onoculture with direct drilling, 2 - m onoculture w ith traditional tillage, and 3 - crop rotation with traditional tillage (2007-2009)

JA E. A. Czyż stwierdziła także Czyż [2005b] na madzie, wykazując istotny wpływ zastosowanych systemów uprawy roli na różnicowanie gęstości objętościowej. Z kolei przy zastosowaniu trzech systemów uprawy roli: płużnej, uproszczonej i siewu bezpośredniego w 6-letniej monokulturze kukurydzy także Carter i in. [1994] uzyskali najwyższy wzrost gęstości gleby w siewie bezpośrednim. Ponadto uczeni ci stwierdzili, że stosowanie 6-letniej monokultury w uprawie kukurydzy i siewu bezpośredniego powoduje zmniejszenie o 10% ilość makroporów w glebie. Blecharczyk i in. [2004] odnotowali pod wpływem siewu bezpośredniego i uproszczeń w uprawie roli pod kukurydzę na glebie o składzie granulometrycznym piasków gliniastych mocnych i lekkich wzrost gęstości objętościowej gleby i wilgotności oraz obniżenie temperatury i kapilarnej pojemności wodnej. W Grabowie w badaniach wcześniejszych przeprowadzonych w latach 2004-2006 przez Czyż i Dextera [2009] nie stwierdzono wpływu zróżnicowanych systemów uprawy roli pod kukurydzą na zmiany gęstości objętościowej gleby w badanym profilu w warstwie 0-35 cm. Jednocześnie porównanie średnich wartości gęstości objętościowej we wszystkich badanych głębokościach: 0-5,5-10,10-15,15-20,20-25,25-30 i 30-35 cm nie wykazało istotnych różnic między trzema systemami uprawy roli: tradycyjnym i siewem bezpośrednim zastosowanymi pod kukurydzę w monokulturze i zmianowaniu. Owczarzak i Mocek [2009] po 9-letnim stosowaniu uproszczeń uprawy pod kukurydzę w monokulturze wykazali tendencję w zmianach gęstości i porowatości w wierzchniej warstwie gleby. Uczeni ci uzyskali wiosną w siewie bezpośrednim największą gęstość objętościową gleby i najmniejszą porowatość gleby. Z kolei w okresie jesiennym, po zbiorze kukurydzy wszystkie badane parametry: gęstość, porowatość i wilgotność we wszystkich kombinacjach uprawowych (uprawie tradycyjnej, uproszczonej i siewie bezpośrednim w ściernisko) były wyrównane. Zmiany wilgotności gleby pod wpływem uprawy roli Siew bezpośredni stosowany w latach 2007-2009 w monokulturze kukurydzy (1) wpłynął istotnie na wzrost wilgotności gleby w porównaniu z tradycyjną uprawą na obiektach kukurydzy: w monokulturze (2) i zmianowaniu (3) (tab. 4). Najwyższą wilgotność gleby stwierdzono w górnej warstwie gleby (0-10 cm) na obiektach kukurydzy uprawianej w monokulturze z siewem bezpośrednim (1) w porównaniu z uprawą tradycyjną na obiektach: (2) i (3) (rys. 2). W 2009 roku w obiektach z siewem bezpośrednim stwierdzono również większe uwilgotnienie gleby sięgające nawet do 20 cm, tj. w warstwach: 0-5, 5-10, 10-15 i 15-20 cm. W siewie bezpośrednim ta warstwa gleby charakteryzuje się także większą zawartością materii organicznej, co przyczyniło się jednocześnie do większej retencji wody (tab. 1). Czyż i Dexter [2009] we wcześniejszych latach badań 2004-2006 w Grabowie również uzyskali istotny wzrost wilgotności gleby przy zastosowaniu siewu bezpośredniego w 3- letniej monokulturze kukurydzy w porównaniu z uprawą tradycyjną kukurydzy na obiektach: w monokulturze i w zmianowaniu. Zaś Włodek i in. [2007] stwierdzili, że zmiany retencji wody w glebie płowej wytworzonej z piasku gliniastego mocnego i plonowanie kukurydzy nie było jednoznaczne pod wpływem zróżnicowanych upraw: tradycyjnej, uproszczonej i siewu bezpośredniego. Dalej autorzy podają że w uprawie kukurydzy w 2004 roku wyłącznie w systemie uproszczonym retencja wody była najwyższa w obydwu badanych głębokościach, w warstwach: 0-0,25 m i 0,25-1,0 m. Zdaniem Machula [2007] na wilgotność gleby z siewem bezpośrednim kukurydzy w monokulturze wpływa pozytywnie wzrost zawartości próchnicy w górnej warstwie gleby (0-10 cm). Autor zaobserwował, że

Wpływ uprawy kukurydzy...na zmiany wybranych właściwości fizycznych gleby 19 RYSUNEK 2. Zm iany średnich wartości w ilgotności gleby (%, v/v) w warstw ie 0-3 5 cm w zależności od różnych system ów upraw y roli pod kukurydzę: 1 - m onokultura z upraw ą zerową, 2 - m onokultura z upraw ą tradycyjną i 3 - zmianowanie z upraw ą tradycyjną (2007-2009) FIG URE 2. The m ean values o f soil w ater content (%, v/v) in the 0-3 5 cm layer in relation to different tillage system with maize: 1 - m onoculture with direct drilling, 2 - m onoculture w ith traditional tillage, and 3 - crop rotation with traditional tillage (2007-2009)

20 E. A. Czyż pięcioletni siew bezpośredni w uprawie kukurydzy na madzie spowodował aż 2-krotny przyrost zawartości próchnicy w porównaniu ze stwierdzonym w uprawie tradycyjnej. W rejonach suchych najw iększą rolę w zatrzymaniu wody na glebach nieuprawianych przypisuje się pozostawionej po zbiorze słomie i tworzeniu się mulczu na powierzchni. Co więcej różnice w wilgotności gleby wyraźniej występują w latach i regionach suchszych. Zaś w latach o dużej ilości opadów atmosferycznych nie stwierdza się różnic w zawartości wody w glebie pod wpływem różnych systemów uprawy roli. Olszta i Zawadzki T A B E LA 4. Średnie w a rto ści w ilgotności gleby [%, v/v] w w arstw ie 0-3 5 cm w latach 2 0 0 7-2 0 0 9, liczba replik acji - 4 T A B LE 4. M e a n values o f soil w a te r content [%, v/v] in layer 0-3 5 cm for the years 2 0 0 7-2 0 0 9, num ber o f replicates - 4 S ystem uprawy' roli* Tillage svstem 1* 2 3 Średnio M ean L ata - Y ears 2 0 0 7 2 0,6 3 2 0,6 7 2 0,4 8 20,593 2 0 0 8 2 0,2 5 1 8,79 2 0,1 9 19,744 2 0 0 9 19.95 18,42 18.95 ; Ś rednia jd la upraw y ;M ean for tillage 2 0,2 7 7 1 9,294 1 9,8 7 2 19,106 19,814 N ajm n iejsza istotna różnica N IR ; L east significant difference L SD (a = 0,0 5 )) dla, for lat, y ears = 0,4 4 sy stem ó w upraw y; tillage system s = 0 4 4 interakcji; interactionrlata x up raw a; years x tillage = 1,0 8 ^objaśnienia ja k w tabeli 1; for explanations see Table [1991] wykazali, że na wielkość retencji użytecznej w utworach mineralnych właściwych i próchnicznych wpływa zawartość części iłowych oraz pyłowych, natomiast w utworach mineralnych, próchnicznych, mineralno-organicznych i organicznych zawartość substancji organicznej. Również Domżał i in. [1984] stwierdzili, że spadek retencji wody użytecznej i produkcyjnej wywołany został wzrostem gęstości gleby. Ostatnie prace Owczarzaka i Mocka [2009] wskazują, iż wieloletnia monokulturowa uprawa roli pod kukurydzę różnymi systemami spowodowała różnice w wartościach gęstości i porowatości gleb oraz zawartości materii organicznej. Badacze ci, po 9-letnim stosowaniu uproszczeń uprawowych pod kukurydzę w monokulturze, uzyskali w siewie bezpośrednim w wierzchniej warstwie (0-15 cm) największą wilgotność gleby wiosną (w okresie siewu kukurydzy) w porównaniu z pozostałymi kombinacjami uprawowymi, tj. uprawą tradycyjną i uproszczoną. Zaś w okresie jesiennym (po zbiorze kukurydzy) uwilgotnienie gleby nie różniło się istotnie pod wpływem stosowanych zróżnicowanych upraw. Zmiany stabilności gleby w wodzie pod wpływem uprawy roli Średnie zawartości łatwo dyspergującego iłu w glebie (RDC) pod wpływem stosowanych systemów uprawy roli w latach 2007-2009 przedstawiono na rysunku 3. Analiza wartości RDC wykazała pozytywny wpływ na zwiększenie stabilności gleby w wodzie stosowania uprawy kukurydzy w trzyletniej monokulturze z siewem bezpośrednim (1) w porównaniu z uprawą tradycyjną zarówno w monokulturze (2), jak i zmianowaniu (3). Stwierdzono jednocześnie, że na stabilność gleby w wodzie, we wszystkich badanych warstwach od 0 do 35 cm, a szczególnie w wierzchniej do głębokości 10 cm, najkorzystniej oddziaływał siew bezpośredni (1). Uzyskiwano tu we wszystkich latach badań najniższe zawartości łatwo dyspergującego iłu (RDC) w porównaniu z glebą pod uprawą płużną w obiektach (2) i (3). Podobnie pozytywny rezultat stosowania siewu bezpośredniego na zmniejszenie zawartości RDC w glebie w porównaniu z uprawą tradycyjną uzyskali Czyż i Dexter [2009] we wcześniejszych 3-letnich badaniach prowadzonych w latach 2004-2006 w

Wpływ uprawy kukurydzy...na zmiany wybranych właściwości fizycznych gleby 21 RYSUNEK 3. Wpływ różnych systemów uprawy roli pod kukurydzę: 1 - monokultura z uprawą zerową, 2 - monokultura z uprawą tradycyjną i 3 - zmianowanie z uprawą tradycyjną na średnie zawartości łatwo dyspergującego iłu (RDC) w glebie z odchyleniem standardowym w warstwie 0-35 cm (2007-2009) FIGURE 3. Effect of different tillage systems with maize: 1 - monoculture with direct drilling, 2 - monoculture with traditional tillage, and 3 - crop rotation with traditional tillage on mean values of content of readily dispersible clay (RDC) with standard deviation in the 0-35 cm layer (2007-2009)

22. E. A. Czyż Grabowie nad wpływem systemów uprawy roli pod kukurydzę uprawianąw monokulturze i zmianowaniu. Ponadto prace Czyż i Dextera [2007a,b, 2008a,b] nad różnymi systemami uprawy roli prowadzone na innych glebach m.in. na pyle ilastym i piasku gliniastym mocnym również dowiodły, że uprawa uproszczona korzystnie wpływa na stabilność tych gleb w wodzie poprzez zmniejszenie zawartości łatwo dyspergującego iłu (RDC) w porównaniu z uprawą tradycyjną - płużną. Z badań Czyż i in. [2002, 2006] oraz Czyż [2003, 2005a] wynika, że średnia zawartość łatwo dyspergującego iłu (RDC) w warstwie ornej gleb użytków ornych w Polsce wynosi 0,484 g/l 00 g gleby. Przestrzenna charakterystyka gleb Polski pod względem podatności struktur glebowych na dyspersję iłu koloidalnego opracowana przez Czyż [2003, 2005a] wykazuje, że w stosunku do obszaru użytków rolnych (18 435 686 ha = 100%) aż 60% powierzchni kraju stanowią gleby niestabilne lub słabo stabilne w wodzie. W opracowaniach wielu autorów [Watts, Dexter 1997; Dexter, Czyż 2000 a,b; Gate i in. 2006; Czyż 2007; Czyż i in. 2007a,b] stwierdzono, że ograniczenie zawartości łatwo dyspergującego iłu (RDC) w glebach można osiągnąć przez odpowiednie gospodarowanie glebą, bowiem zmniejszenie zawartości RDC przyczynia się do poprawy jakości fizycznej gleb. Watts i Dexter [1997] wykazali, że wraz ze wzrostem zawartości w glebach materii organicznej zmniejsza się dyspersja iłu. Najnowsze badania Dextera i in. [2008] przeprowadzone na polskich i francuskich glebach użytkowanych rolniczo wykazały, że skompleksowany węgiel organiczny w glebie kontroluje właściwości fizyczne m.in. stabilność struktur glebowych w wodzie i jakość fizycznągleb. Jednocześnie stwierdzono, że ił zawarty w glebie może tworzyć złożone kompleksy z materią organiczną (SOM). Autorzy ci wykazali, że ił zawarty w glebie, który nie był skompleksowany z materią organiczną (SOM), obejmował łatwo dyspergujący ił (RDC), zaś ił skompleksowany nie ulegał łatwo dyspersji. Na podstawie badań gleb użytkowanych rolniczo we Francji i w Polsce odkryto, że 1 g węgla organicznego zawartego w glebach może tworzyć kompleksy i stabilizację z 10 g iłu. Pokazuje to, że utworzony w glebie kompleks ił - substancja organiczna jest stabilny w wodzie. Kompleksy te są stosunkowo odporne na działanie energii mechanicznej, powstającej podczas uprawy roli i rozumianej jako element produkcji. WNIOSKI 1. Siew bezpośredni w trzyletniej monokulturze kukurydzy wywołał wzrost gęstości objętościowej gleby w górnej warstwie, głównie na głębokości 0-10 cm w porównaniu z uprawą tradycyjną - płużną zarówno w monokulturze, jak i zmianowaniu. 2. Zastosowany siew bezpośredni kukurydzy w monokulturze zwiększał wilgotności wierzchniej warstwy gleby, szczególnie na głębokości 0-10 cm i w roku 2009 również na głębokości 0-20 cm w stosunku do uprawy tradycyjnej - płużnej. 3. Uprawa zerowa zastosowana w monokulturze kukurydzy poprawiła w stosunku do uprawy tradycyjnej - płużnej stabilność gleby w wodzie w badanej warstwie 0-35 cm wskutek zmniejszenia zawartości łatwo dyspergującego iłu (RDC). LITERATURA BLECHARCZYK A., MAŁECKA I., SAWIŃSKA J. 2007: Wpływ wieloletniego oddziaływania systemów uprawy roli na fizykochemiczne właściwości gleby. Fragm. Agron. XXIV 1(93): 7-13.

Wpływ uprawy kukurydzy...na zmiany wybranych właściwości fizycznych gleby 23 BLECHARCZYK A., MAŁECKA I., SKRZYPCZAK G. 2004: Wpływ uproszczonej uprawy roli na plonowanie i zachwaszczenie kukurydzy oraz właściwości gleby. Scientiarum Polonorum Acta Sci. Pol., Agricultura 3(1): 157-163. BOJARSZCZUK J., KSIĘŻAK J. 2010: Ocena ekonomiczna uprawy kukurydzy w zależności od sposobu przygotowania roli do siewu. Mat. Konf. Naukowej nt. Produkcja kukurydzy uprawnej na cele spożywcze i przemysłowe. Poznań-Sielinko, 6-7.V: 48-50. BOROWIECKI J., MACHUL M. 1997: Stan badań nad agrotechniką kukurydzy w Polsce, lesz. Pr obi. Post. Nauk Roi. 450: 55-62. CARTER M.R., WHITE R.P., IVANY J.A. 1994: Characterizing macropore continuity and aeration in fine sandy loams in tillage studies. Proc. of 13th International Conference ISTRO: Soil Tillage for Crop Production and Protection of the Environment, I: 7-12. COULTER J., NAFZIGER E.D. 2008: Continuous Corn Response to Residue Management and Nitrogen Fertilization. Agron. J. 100: 1774-1780. CZYŻ E.A. 2003: Podatność na destrukcję gleb użytków rolnych Polski. Pam. P ul 132: 21-31. CZYŻ E.A. 2005a: Ilościowa i przestrzenna charakterystyka podatności na destrukcję gleb użytków rolnych w Polsce. Inżynieria Rolnicza 3(63): 15-23. CZYŻ E.A. 2005b: Wpływ systemów uprawy roli na wybrane właściwości fizyczne gleby i plonowanie kukurydzy w monokulturze. Pam. P ul 140: 35-47. CZYŻ E.A. 2007: Wpływ gospodarowania na jakość fizyczną gleb. Referaty i doniesienia PTA Agrofizyka w inżynierii produkcji i ochronie środowiska. Kuźniar P., Puchalski C., Szot B., Wożniak W. (red.), Mat. Konf. Naukowej, Krasiczyn, 26-28.IX: 9-15. CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2007a: Bulk density, water content and stability of soils under different tillage. W: Ecological aspects of mechanization of plant production. Ecoperspiectiva, Minsk, Belarus, 2007: 16-21. CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2007b: Fizyczne właściwości gleb pod pszenicą ozimą w różnych systemach uprawy. W: Emisja gazów cieplarnianych i amoniaku w rolnictwie. Czyż E., Jugowar J.L. i Sławiński C. (red.), Rozprawy i monografie IA PAN w Lublinie, Acta Agrophysica 150(4): 8-14. CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2008a: Soil physical properties under winter wheat grown with different tillage systems at selected locations. Int. Agrophysics 22 (3): 191-201. CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2008b: Soil stability affected by different land use. EUROSOIL 2008 International Congress - Year of Planet Earth, Soil - Society - Environment. Book of Abstract (eds.) Winfrid E.H., Blum, Martin H. Grzeabek and Manfread Vodrazka, University of Nature Resources and Applied Life Sciences (BOKU), Viena, Austria, 04-08 August: 313 (and CD Mat). CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2009: Środowiskowe skutki uprawy kukurydzy (Zea mays L.) w monokulturze i zmianowaniu. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 543: 41-56. CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2010: Wpływ uprawy kukurydzy w monokulturze i zmianowaniu na wybrane właściwości fizyczne i chemiczne gleby. Mat. Konf. Naukowej nt. Produkcja kukurydzy uprawnej na cele spożywcze i przemysłowe. Poznań-Sielinko, 06-07.V: 22-23. CZYŻ E.A., DEXTER A.R., TERELAK H. 2002: Content of readily-dispersible clay in the arable layer of some Polish soils. W: Pagliai M., Jones R. (red.) Sustainable Land Management-Environmental Protection. A Soil Physical Approach. Advances in GeoEcology 35: 115-124. CZYŻ E.A., DEXTER A.R., TERELAK H. 2006: Zawartość iłu łatwo-dyspergującego w glebach jako miara ich podatności na destrukcję. Mat. Konf. Naukowej Komitetu Agrofizyki PAN: Procesy fizyczne w kształtowaniu środowiska i jakości surowców żywnościowych 11-12.V Lublin: 28-29. CZYŻ E.A., TOMASZEWSKA J. 1994: Effect of preplant soil tillage in maize monoculture on soil physical properties. Proc. of 13th International Conference ISTRO: Soil Tillage for Crop Production and Protection of the Environment, I: 91-93. DEXTER A.R., CZYŻ E.A. 2000a: Soil Physical Quality and the Effects of Management. W: Wilson M.J., Maliszewska-Kordybach B. (eds.). Soil Quality, Sustainable Agriculture and Environmental Security in Central and Eastern Europe. NATO Science Series, 2. Environmental Security 69: 153-165. DEXTER A.R., CZYŻ E.A. 2000b: Effects of soil management on the dispersibility of clay in a sandy soil. Int. Agrophysics 14: 269-272. DEXTER A.R., RICHARD G., ARROUAYS D., CZYŻ E.A., JOLIVET C., DUVAL O. 2008: Complexed organic carbon controls soil physical properties. Geoderma 144: 620-627. DOMŻAŁ H., SŁOWIŃSKA-JURKIEWICZ A., TURSKI R., HODARA J. 1984: Ugniatanie jako czynnik kształtujący fizyczne właściwości gleby. Rocz. Nauk Roln. Seria. D - Monografie 198: 102 ss. DRAGAŃSKA E., SZWEJKOWSKI Z., PANFIL M. 2008: Możliwości plonowania kukurydzy uprawianej na ziarno w Wielkopolsce z uwzględnieniem sprawczych zmian klimatu. Acta Agrophysica 12(3): 645-655. DUBAS A. 1992: Możliwości i ograniczenia uproszczeń w agrotechnice kukurydzy. Mat. Konf. Produkcyjne skutki zmniejszenia nakładów na agrotechnikę roślin uprawnych. PAN i ART Olsztyn: 21-28. DUBAS A., MENZEL L. 1999: Uprawa kukurydzy w systemie bezorkowym po różnych przedplonach. Fol. Univ. Agric. Stetin 195, Agricultura (74): 145-155.

2Ł E. A. Czyż DUBAS A., SZULC P. 2006: Przyrodnicze efekty stosowania przez kilka lat siewu bezpośredniego kukurydzy uprawianej w monokulturze. Fragm. Agron. 3: 27-35. DZIENIA S., KARNAŚ E., SOSNOWSKI A. 1988: Porównanie systemów uprawy roli w zmianowaniu zbożowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 356: 149-156. GATE O.P., CZYŻ E.A., DEXTER A.R. 2006: Soil physical quality, S, as a basis for relationships between some key physical properties of arable soils. W: Soil management for Sustainability, (eds) Rainer Horn, Heiner Fleige, Stephan Peth, Xinhau Peng. Advances in GeoEcology 38: 102-109. Catena Verlag: Reiskirchen (ISBN 3-923381-52-2). GUS. 2009. R ocznik statystyczny rolnictw a. 2009. ISSN 1895-12IX. <http://w w w.stat.gov.pl/gus/ 5840 4 127_PLK_HTM L.htm > KAPUSTA G., KRAUSZ R., MATTHEWS J. 1996: Com yield is equal in conventional, reduced, and no tillage after 20 years. Agronom. J. 88: 812-817. KORDAS J. 1999: Energochłonność i efektywność różnych systemów uprawy roli w zmianowaniu. Folia Univ. Agric. Stetin. 195, Agricultura 74: 47-52. KSIĘŻAK J. 2010: Ocena plonowania kukurydzy w zależności od sposobu przygotowania roli do siewu. Mat. Konf. Naukowej nt. Produkcja kukurydzy uprawnej na cele spożywcze i przemysłowe.6-7.v, Poznań- Sielinko: 64-65. MACHUL M. 2005: Wpływ uproszczonej uprawy roli na efektywność plonowania kukurydzy oraz właściwości biologiczne i chemiczne gleby. Post. Nauk Roi. 1: 47-61. MACHUL M. 2006: Możliwości i skutki stosowania bezorkowej uprawy i siewu bezpośredniego kukurydzy. Wieś Jutra 3(92): 13-15. MACHUL M. 2007: Możliwości i skutki stosowania uproszczeń i siewu bezpośredniego w uprawie kukurydzy. Studia i Raporty IUNG-PIB 9: 159-170. MACHUL M., KSIĘŻAK J. 2007a: Ocena plonowania kukurydzy w zależności od sposobu przygotowania roli i metody określenia dawki nawożenia azotem w warunkach monokultury i zmianowania. Fragm. Agron. 3(95): 292-299. MACHUL M., KSIĘŻAK J. 2007b: Najważniejsze problemy agrotechniki kukurydzy w świetle badań IUNG- PIB. Wieś Jutra 3(104): 11-13. MAJCHRZAK L., SKRZYPCZAK G. 2007: Wpływ sposobu przygotowania gleby do siewu i rozwoju pozostałej biomasy na zachwaszczenie kukurydzy. Progress in Plants/Postępy w Ochronie Roślin 47(3): 191-198 MALICKI J., PODSTAWKA-CHMIELEWSKA E. 1999: Wpływ systemu uprawy roli na wilgotność wierzchniej warstwy rędziny. Fol. Univ. Agric. Stetin. 195, Agricultura (74): 15-23. MICHALSKI T. 2004: Kierunki uprawy i wykorzystania kukurydzy w świecie i w Polsce. W: Technologia produkcji kukurydzy (red.) A. Dubas, Wyd. Wieś Jutra : 7-15. MICHALSKI T. 2010: Aktualne problemy produkcji i wykorzystania kukurydzy. Mat. Konf. Naukowej nt. Produkcja kukurydzy uprawnej na cele spożywcze i przemysłowe. 6-7.V Poznań-Sielinko: 5-8. OLSZTA W., ZAWADZKI S. 1991: Właściwości retencyjne gleb, metody określania oraz sposoby wykorzystania w melioracji. Materiały instruktażowe 94, IMUZ, Falenty: 55 ss. OWCZARZAK W., MOCEK A. 2009: Wpływ uproszczeń uprawowych w monokulturze kukurydzy na kształtowanie struktury poziomów wierzchnich gleby. Inżynieria Rolnicza 5(114): 219-227. POLSKIE TOWARZYSTWO GLEBOZNAWCZE 2009: Klasyfikacja uziarnienia gleb i utworów mineralnych - PTG 2008. Rocz. Glebozn. 60, 2: 5-16 PUDEŁKO J., WRIGHT D.L., ŚPITALNIAK J. 1996: Wybrane poglądy na uproszczenia uprawowe w południowo-wschodnich stanach USA. Roczn. AR Pozn. CCLXXXV, 48: 85-99. RADECKI A., WITKOWSKI F., OPIC J. 1988: Uprawa zerowa kukurydzy na dwóch glebach. Mat. Konf. Nauk. Stan badań nad agrotechniką kukurydzy w Polsce. Wyd. IUNG Puławy: 152-156. TORBERT H.A., KENNETH N., POTTER K.N., MORRISON jr. J.E. 2001: Tillage System, Fertilizer Nitrogen Rate, and Timing Effect on Com Yields in the Texas Blackland Prairie. Agron. J. 93: 1119-1124. WATTS C.W., DEXTER A.R. 1997: The influence of organic matter in reducing the destabilization of soil by simulated tillage. Soil Tillage Res. 42: 253-275. WŁODEK S., BISKUPSKI A., PABIN J. 2007: Plonowanie roślin oraz zmiany retencji wodnej gleby w różnych systemach uprawy roli. Inżynieria Rolnicza 3(91): 195-200. Prof, dr hab. Ewa Antonina Czyż Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach 24-100 Puławy, ul. Czartoryskich 8 Katedra Gleboznawstwa, Chemii Środowiska i Hydrologii, Uniwersytet Rzeszowski, 35-601 Rzeszów, ul. M. Ćwiklińskiej 2 e-mail: ewac@iung.pulawy.pl