Ocena aktywności biologicznej gleb w trzech systemach uprawy roli (opracowanie efektywnego systemu uprawy gleby dla rolnictwa zrównoważonego)

Ocena aktywności biologicznej gleb w trzech systemach uprawy roli (opracowanie efektywnego systemu uprawy gleby dla rolnictwa zrównoważonego) ANNA GAŁĄZKA 1, KAROLINA GAWRYJOŁEK 1, ANDRZEJ PERZYŃSKI 1, MARIA KRÓL 1, JANUSZ SMAGACZ 2 1 Zakład Mikrobiologii Rolniczej 2 Zakład Systemów i Ekonomiki Produkcji Roślinnej Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy VI Konferencja Naukowa PTA Badania i innowacje w produkcji roślinnej, Kraków, 17 19. IX. 15

UZASADNIENIE WYBORU TEMATU BADAŃ Jednym z ważnych elementów środowiska przyrodniczego jest gleba. Jest to obszar, w którym panujące czynniki (abiotyczne i biotyczne) mają decydujący wpływ na zmianę jej składu i właściwości oraz na aktywność enzymatyczną znajdujących się w niej mikroorganizmów. Prawidłowe użytkowanie gruntów, a przede wszystkim właściwe zagospodarowanie rolnicze musi uwzględniać mikrobiologiczny i fizykochemiczny stan gleb.

UPRAWA GLEBY JAKOŚĆ ŚRODOWISKA GLEBOWEGO Z uprawą gleby nierozerwalnie wiąże się JAKOŚĆ ŚRODOWISKA GLEBOWEGO. Intensywna uprawa roli prowadzi do znacznej degradacji środowiska glebowego, co wymusza ciągłe poszukiwanie nowych technik uprawy, które sprzyjają ochronie gleby i jej bioróżnorodności. ROLNICTWO ZRÓWNOWAŻONE, którego założenia sprzyjają zachowaniu naturalnego środowiska oraz wzrost produkcji bez ingerencji w naturalne zasoby środowiska przyrodniczego, bazuje na wspieraniu naturalnych procesów biologicznych bez naruszania procesów odtwarzających życie biocenozy i naturalną strukturę gleby. Głównym założeniem rolnictwa zrównoważonego jest ochrona środowiska naturalnego oraz zapewnienie BIORÓŻNORODNOŚCI w agrocenozach. Aktualnie głównym celem uprawy jest nadanie roli możliwie najkorzystniejszych właściwości (fizycznych, biologicznych, chemicznych) produkcyjnych oraz zwiększenie biologicznej aktywności gleby. Zwiększona liczebność drobnoustrojów glebowych oraz wyższa aktywność enzymatyczna są czułym wskaźnikiem decydującym o prawidłowym układzie całego kompleksu właściwości glebowych, stanowiących o jej żyzności i urodzajności.

CELEM podjętych badań było opracowanie metody uprawy roli zmniejszającej liczebność oraz masę chwastów występujących w zbiorowiskach upraw polowych oraz zwiększającej zawartość materii organicznej w glebie i jej aktywność biologiczną. W doświadczeniach porównywano 3 systemy uprawy roli: technika tradycyjna (płużna), technika uproszczona oraz siew bezpośredni (uprawa zerowa). Zakłada się, że poprzez opracowanie odpowiedniej techniki uprawy (przygotowania pola pod zasiew) można będzie istotnie ograniczyć stopień zachwaszczenia łanu i gleby, a tym samym zmniejszyć zużycie przemysłowych środków produkcji. Dodatkowo wprowadzenie takiego sposobu uprawy roli powinno zmniejszyć energochłonność i pracochłonność zabiegów uprawowych. System taki jest niezbędny dla technicznej i ekologicznej modernizacji rolnictwa w kierunku zrównoważenia produkcji oraz poprawy konkurencyjności gospodarstw.

Prace badawczo-rozwojowe prowadzono w oparciu o trwałe, ścisłe doświadczenia łanowe (płodozmianowe) założone w dwóch siedliskach: na glebie płowej wytworzonej z gliny piaszczystej w SD IUNG-PIB w Jelczu-Laskowicach (powiat Oława, woj. dolnośląskie); na glebie brunatnej właściwej o składzie granulometrycznym pyłu ilastego w gospodarstwie indywidualnym zlokalizowanym w Rogowie (powiat Zamość, woj. lubelskie). W doświadczeniach będą porównywane 3 systemy uprawy roli: TECHNIKA TRADYCYJNA (płużna) z pożniwnym pozostawianiem słomy w postaci sieczki, oparta na orce pługiem odkładnicowym z doprawianiem roli tradycyjnymi narzędziami TECHNIKA UPROSZCZONA z pożniwnym pozostawianiem słomy w postaci sieczki, stosowany spulchniacz obrotowy do pożniwnej i przedsiewnej uprawy roli SIEW BEZPOŚREDNI (uprawa zerowa) siewnikiem specjalnym, z mulczowaniem powierzchni gleby rozdrobnioną słomą. Jednocześnie udoskonalona została konstrukcja spulchniacza obrotowego i agregatu uprawowo-siewnego opartego na spulchniaczu jako uniwersalnej części uprawowej. Agregat zastąpi kilka obecnie oddzielnie stosowanych maszyn. Przygotowane zostały wdrożenia produkcji przemysłowej agregatu. Projekt obejmował także promocję zarówno nowego systemu uprawy roli, jak i nowego narzędzia.

W ramach projektu zostały zrealizowane przez IUNG-PIB następujące zadania: 1. Ocena właściwości fizycznych gleby (wilgotność przy pomocy sondy profilowej PR2/6 oraz zwięzłość gleby przy użyciu penetrologgera). 2. Ocena chemicznych właściwości gleby w warstwach: 0-5 cm, 5-15 cm, 15-30 cm 3. Ocena biologicznej aktywności gleby w warstwach: 0-5 cm i 15-30cm 4. Ocena zachwaszczenia łanu i gleby 5. Ocena produkcyjno-ekonomiczna poszczególnych technik uprawy wg wybranych wskaźników. Zadanie 3. Ocena biologicznej aktywności gleby w warstwach: 0-5 cm i 15-30cm Zespół realizujący badania w zadaniu 3 projektu: dr hab. Janusz Smagacz kierownik projektu prof. dr hab. Maria Król kierownik zadania dr Anna Gałązka mgr Karolina Gawryjołek mgr Barbara Gębala mgr Monika Kozieł mgr Andrzej Perzyński Emilia Grzęda Krystyna Lewtak

METODYKA BADAŃ W ramach realizacji zadania 3 projektu realizowanego w latach 10-13 wykonano oznaczenia oceny aktywności biologicznej gleby w różnych systemach uprawy gleby w oparciu o oznaczenie ogólnej liczebności podstawowych grup drobnoustrojów glebowych oraz ich aktywności enzymatycznej. Materiał badawczy stanowiły próbki glebowe - 1 próbek glebowych corocznie (6 pól x 5 powtórzeń x 2 głębokości x 2 miejscowości) pochodzące z pól doświadczalnych w Rogowie i Laskowicach w warstwach: 0-5 cm i 15-30 cm uprawianych według zastosowanego zmianowania: rok 10 siew bezpośredni I pszenica oz. po grochu II pszenica oz. po pszenicy uprawa uproszczona V pszenica oz. po pszenicy VI pszenica oz. po grochu uprawa płużna VIII pszenica oz. po pszenicy IX pszenica oz. po grochu rok 10 siew bezpośredni I pszenica oz. po pszenicy IV pszenica oz. po kukurydzy uprawa uproszczona II pszenica oz. po pszenicy V pszenica oz. po kukurydzy uprawa płużna III pszenica oz. po pszenicy VI pszenica oz. po kukurydzy rok 11 siew bezpośredni I pszenica oz. po pszenicy II pszenica oz. po grochu uprawa uproszczona IV pszenica oz. po grochu VI pszenica oz. po pszenicy uprawa płużna VII pszenica oz. po grochu IX pszenica oz. po pszenicy Zmianowanie w latach 10 13 (Rogów) rok 12 siew bezpośredni II pszenica jara po grochu III pszenica jara po pszenicy uprawa uproszczona V pszenica jara po grochu VI pszenica jara po pszenicy uprawa płużna VII pszenica jara po pszenicy VIII pszenica jara po grochu Zmianowanie w latach 10 13 (Laskowice) rok 12 siew bezpośredni I pszenica jara IV pszenica jara uprawa uproszczona II pszenica jara V pszenica jara uprawa płużna III pszenica jara VI pszenica jara rok 11 siew bezpośredni I pszenica oz. po pszenicy IV pszenica oz. po pszenicy jarej uprawa uproszczona II pszenica oz. V pszenica oz. po pszenicy jarej uprawa płużna III pszenica oz. VI pszenica oz. po pszenicy jarej rok 13 siew bezpośredni I pszenica po rzepaku II pszenica po pszenicy uprawa uproszczona IV pszenica po rzepaku V pszenica po pszenicy uprawa płużna VIII pszenica po pszenicy IX pszenica po rzepaku rok 13 siew bezpośredni I pszenica ozima IV pszenica po kukurydzy uprawa uproszczona II pszenica ozima V pszenica po kukurydzy uprawa płużna III pszenica ozima VI pszenica po kukurydzy

METODYKA BADAWCZA OBEJMOWAŁA: 1. Oznaczenia aktywności enzymatycznych gleb: dehydrogenaz [Caside i in.1964] fosfatazy kwaśnej [Tabatabai i Bremner 1969] fosfatazy zasadowej [Tabatabai i Bremner 1969] 2. Oznaczenia ogólnych liczebności drobnoustrojów glebowych: Biomasa węgla i azotu; metoda fumigacji ekstrakcji PN-ISO 14240-2 ogólnej liczebności bakterii i promieniowców (10 7 jtk g -1 s. m. gleby) [Wallace R., Lockhead A. 1950] ogólnej liczebności grzybów (10 4 jtk g -1 s. m. gleby) [Martin 1950]

1. Ocena biologicznej aktywności gleby na podstawie aktywności enzymatycznej Aktywność enzymatyczna gleb jest czułym wskaźnikiem oceny jej jakości i żywotności. Główne grupy enzymów w badaniach gleb to: oksydoreduktazy (dehydrogenazy) i fosfatazy. Uważa się, że istotne znaczenie w zachowaniu jakości gleb przy danym systemie uprawy roli mogą mieć również enzymy uwalniane do środowiska glebowego przez drobnoustroje glebowe. W badaniach enzymatycznych gleb poszukuje się, więc enzymów, których aktywność może służyć, jako wskaźnik żyzności gleby, który obok analiz chemicznych pozwoliłby ocenić dostępność w glebie związków pokarmowych dla roślin.

Pojęcie enzymy glebowe obejmuje zarówno enzymy pozakomórkowe, jak i enzymy zawarte w żywych mikroorganizmach: w aktywnych, mnożących się komórkach, w formach przetrwalnikowych, w zarodnikach. Enzymy pozakomórkowe wydzielane z żywych lub zamierających komórek mogą być związane z fragmentami martwych komórek, jak ściany i błony komórkowe, fragmenty plazmy lub organelli komórkowych lub mogą być akumulowane w glebie, gdzie tworzą kompleksy enzym-substrat, są adsorbowane na powierzchni cząstek mineralnych, albo wchodzą w związki kompleksowe z koloidowymi substancjami humusowymi, co chroni je przed degradacją. Tabela 1. Wieloczynnikowa analiza wariancji ANOVA, na przykładzie zmiennych zależnych(aktywność biologiczna gleby) i niezależnych (upraw, rok, przedplon) w Rogowie i Laskowicach (p<0,005). Multivariate Tests of Significance; ROGÓW LASKOWICE F p F p system uprawy 61,224 0,000000 37,896 0,0000 rok 168,185 0,000000 107,832 0,0000 przedplon 2,509 0,001227 11,046 0,0000 system uprawy*rok 13,303 0,000000 18,831 0,0000 system uprawy*przedplon 4,510 0,000000 8,606 0,0000 rok*przedplon 4,442 0,000000 35,432 0,0000 system uprawy*rok*przedplon 5,391 0,000000 8,547 0,0000

Analizy aktywności mikroorganizmów glebowych, z uwagi na ich związek z procesami biologicznymi w glebie, dostarczaj a informacji na temat specyficznej aktywności metabolicznej i funkcji zbiorowiska mikroorganizmów glebowych. Multivariate Tests of Significance; DEHYDROGENAZY ROGÓW LASKOWICE F p F p system uprawy 197,748 0,000000 38,034 0,000000 rok 137,438 0,000000 108,110 0,000000 przedplon 1,378* 0,253575* 11,131 0,000000 system uprawy*rok 17,015 0,000000 18,936 0,000000 system uprawy*przedplon 5,543 0,000215 8,635 0,000000 rok*przedplon 3,638 0,001464 35,606 0,000000 system uprawy*rok*przedplon 6,657 0,000000 8,574 0,000000 *wartość nieistotna statystycznie (p<0,05) W badaniach aktywności mikrobiologicznej gleby wykorzystuje się enzymy, które reagują wyraźnie na działanie czynników stresowych a wielkość zmiany aktywności enzymatycznej jest związana z natężeniem działających czynników.

Aktywność dehydrogenaz w różnych systemach uprawy roli (Rogów; lata 10-13) rok; LS Means system uprawy*rok*przedplon; LS Means Wilks lambda=,47267, F(6, 702)=53,179, p=0,0000 Wilks lambda=,21031, F(4, 670)=197,75, p=0,0000 40 40 Aktywność dehydrogenaz [ug/ml] 35 30 25 15 10 5 Aktywność dehydrogenaz [ug/ml] 35 30 25 15 10 0 10 11 12 13 5 SB UU UP rok; Rogów system uprawy ROGÓW Dehydrogenaza 0-5 cm Dehydrogenaza 15-30 cm Dehydrogenaza 0-5 cm Dehydrogenaza 15-30 cm UP; technika tradycyjna (uprawa płużna), UU; technika uproszczona (uprawa uproszczona SB; siew bezpośredni (uprawa zerowa).

Aktywność dehydrogenaz w różnych systemach uprawy roli (Laskowice; lata 10-13) rok; LS Means system uprawy*rok*przedplon; LS Means Wilks lambda=,86423, F(6, 702)=8,8553, p=,00000 Wilks lambda=,11925, F(32, 642)=38,034, p=0,0000 Aktywność dehydrogenaz [ug/ml] 24 22 18 16 14 12 10 8 6 4 2 10 11 12 13 Aktywność dehydrogenaz [ug/ml] 26 24 22 18 16 14 12 10 8 6 4 2 SB UU UP rok; Laskowice system uprawy; Laskowice Dehydrogenaza 0-5 cm Dehydrogenaza 15-30 Dehydrogenaza 0-5 cm Dehydrogenaza 15-30 cm UP; technika tradycyjna (uprawa płużna), UU; technika uproszczona (uprawa uproszczona SB; siew bezpośredni (uprawa zerowa).

µg TPF g -1 s. m. gleby Aktywność dehydrogenaz w różnych systemach uprawy roli (Rogów; lata 10-13) 250 Aktywność dehydrogenaz; ROGÓW 0 150 100 50 0 I II V VI VIII IX I III IV VI VII IX II III V VI VII VIII I II IV V VIII IX poziom 0-5 cm 171 147 152 162 96 102 125 160 126 109 95,5 78,3 193 176 172 149 98,4 1 210 192 176 111 107 105 poziom 15-30 cm 93,4 74,5 73,1 67,4 77,4 70 40,1 45,5 46,5 37,7 56,2 54,5 30,2 23,6 26 28 51,6 48,8 32,4 49,9 52 49,5 77,1 80,4 10 11 12 13 poziom 0-5 cm poziom 15-30 cm rok 10 siew bezpośredni I pszenica oz. po grochu II pszenica oz. po pszenicy uprawa uproszczona V pszenica oz. po pszenicy VI pszenica oz. po grochu uprawa płużna VIII pszenica oz. po pszenicy IX pszenica oz. po grochu rok 11 siew bezpośredni I pszenica oz. po pszenicy II pszenica oz. po grochu uprawa uproszczona IV pszenica oz. po grochu VI pszenica oz. po pszenicy uprawa płużna VII pszenica oz. po grochu IX pszenica oz. po pszenicy Zmianowanie w latach 10 13 (Rogów) rok 12 siew bezpośredni II pszenica jara po grochu III pszenica jara po pszenicy uprawa uproszczona V pszenica jara po grochu VI pszenica jara po pszenicy uprawa płużna VII pszenica jara po pszenicy VIII pszenica jara po grochu rok 13 siew bezpośredni I pszenica po rzepaku II pszenica po pszenicy uprawa uproszczona IV pszenica po rzepaku V pszenica po pszenicy uprawa płużna VIII pszenica po pszenicy IX pszenica po rzepaku

µg TPF g -1 s.m. gleby Porównaniem aktywności dehydrogenaz w różnych systemach uprawy roli w Rogowie i Laskowicach na przykładzie lat 10-13;(wartości średnie n=15) Aktywność dehydrogenaz; uprawa płużna Aktywność dehydrogenaz; uprawa uproszczona ROGÓW LASKOWICE ROGÓW LASKOWICE 1 0 100 180 160 µg TPF g -1 s. m. gleby 80 60 40 µg TPF g -1 s. m. gleby 140 1 100 80 60 40 0 VIII IX VII IX VII VIII VIII IX III VI III VI III VI III VI 10 11 12 13 10 11 12 2 013 0 V VI IV VI V VI IV V II V II V II V II V 10 11 12 13 10 11 12 2 013 poziom 0-5 cm poziom 15-30 cm poziom 0-5 cm poziom 15-30 cm UPRAWA PŁUŻNA Aktywność dehydrogenaz; siew bezpośredni UPRAWA UPROSZCZONA 250 ROGÓW LASKOWICE 0 150 100 50 0 I II I III II III I II I IV I IV I IV I IV 10 11 12 13 10 11 2 012 13 poziom 0-5 cm poziom 15-30 cm SIEW BEZPOŚREDNI

Ponieważ rośliny wykorzystują jedynie fosfor nieorganiczny, mineralizacja organicznych związków fosforu ma duże znaczenie w rolnictwie i ekonomii. Większość zapotrzebowania roślin na fosfor jest zaspokajana poprzez transformację glebowej materii organicznej. Początkowe etapy rozkładu substancji organicznej mogą być czynnikiem ograniczającym szybkość mineralizacji fosforu organicznego. Wieloczynnikowa analiza wariancji ANOVA, na przykładzie zmiennych zależnych(aktywność fosfatazy zasadowej i fosfatazy kwaśnej) i niezależnych (upraw, rok, przedplon) w Rogowie i Laskowicach (p<0,05). Multivariate Tests of Significance; FOSFATAZA ZASADOWA ROGÓW LASKOWICE F p F p system uprawy 151,082 0,000000 85,835 0,000000 rok 58,8 0,000000 58,999 0,000000 przedplon 0,646* 0,524713* 8,192 0,000336 system uprawy*rok 12,088 0,000000 38,233 0,000000 system uprawy*przedplon 1,117 0,347332 14,345 0,000000 rok*przedplon 2,393 0,026950 92,091 0,000000 system uprawy*rok*przedplon 11,485 0,000000 24,289 0,000000 FOSFATAZA KWAŚNA system uprawy 21,332 0,000000 131,16 0,000000 rok 103,017 0,000000 56,23 0,000000 przedplon 2,109* 0,122936* 31,51 0,000000 system uprawy*rok 27,823 0,000000 45,75 0,000000 system uprawy*przedplon 8,305 0,000002 14,31 0,000000 rok*przedplon 5,049 0,000044 53,52 0,000000 system uprawy*rok*przedplon 7,732 0,000000 21,72 0,000000 *wartość nieistotna statystycznie (p<0,05)

Aktywność fosfatazy zasadowej w różnych systemach uprawy roli (Rogów; lata 10-13 ). 7,0 rok; LS Means Wilks lambda=,61198, F(6, 702)=32,561, p=0,0000 8,5 system uprawy*rok*przedplon; LS Means Wilks lambda=,27643, F(4, 670)=151,08, p=0,0000 Aktywność fosfatazy zasadowej [ug/ml] 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 10 11 12 13 rok; Rogów Aktywność fosfatazy zasadowej [ug/ml] 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 SB UU UP system uprawy; Rogów Fosfataza zasadowa 0-5 cm Fosfataza zasadowa 15-30 cm Fosfataza zasadowa 0-5 cm Fosfataza zasadowa 15-30 cm Aktywność fosfatazy zasadowej w różnych systemach uprawy roli (Laskowice; lata 10-13). rok; LS Means system uprawy*rok*przedplon; LS Means 2,4 Wilks lambda=,59761, F(6, 702)=34,348, p=0,0000 2,1 Wilks lambda=,43716, F(4, 670)=85,835, p=0,0000 Aktywność fosfatazy zasadowej [ug/ml] 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 10 11 12 13 rok; Laskowice Fosfataza zasadowa 0-5 cm Fosfataza zasadowa 15-30 cm Aktywność fosfatazy zasadowej [ug/ml] 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 SB UU UP system uprawy; Laskowice Fosfataza zasadowa 0-5 cm Fosfataza zasadowa 15-30 cm

Aktywność fosfatazy kwaśnej w różnych systemach uprawy roli (Rogów; lata 10-13 ). rok; LS Means system uprawy; LS Means Wilks lambda=,42483, F(6, 702)=62,505, p=0,0000 Wilks lambda=,78682, F(4, 670)=21,332, p=,00000 10 9,5 Aktywność fosfatazy kwaśnej [ug/ml] 9 8 7 6 5 4 3 Aktywność fosfatazy kwaśnej [ug/ml] 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 2 10 11 12 13 4,0 SB UU UP rok; Rogów system uprawy; Rogów Fosfataza kwaśna 0-5 cm Fosfataza kwaśna 15-30 cm Fosfataza kwaśna 0-5 cm Fosfataza kwaśnej 15-30 cm Aktywność fosfatazy kwaśnej w różnych systemach uprawy roli (Laskowice; lata 10-13). rok; LS Means system uprawy; LS Means Wilks lambda=,70336, F(6, 702)=22,507, p=0,0000 Wilks lambda=,31453, F(4, 670)=131,16, p=0,0000 8,0 7,5 Aktywność fosfatazy kwaśnej [ug/ml] 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 Aktywność fosfatazy kwaśnej [ug/ml] 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 10 11 12 13 rok; Laskowice 2,5 SB UU UP system uprawy; Laskowice Fosfataza kwaśna 0-5 cm Fosfataza kwaśna 15-30 cm Fosfataza kwaśna 0-5 cm Fosfataza kwaśna 15-30 cm

Ocena biologicznej aktywności gleby na podstawie ogólnych liczebności podstawowych grup drobnoustrojów glebowych Wieloczynnikowa analiza wariancji ANOVA, na przykładzie zmiennych zależnych(ogólna liczebność bakterii i promieniowców oraz ogólna liczebność grzybów) i niezależnych (upraw, rok, przedplon) w Rogowie i Laskowicach (p<0,05). Multivariate Tests of Significance; OGÓLNA LICZEBNOŚĆ BAKTERII I PROMIENIOWCÓW ROGÓW LASKOWICE F p F p system uprawy 16,948 0,000000 22,261 0,000000 rok 25,035 0,000000 38,359 0,000000 przedplon 6,676 0,001435 42,478 0,000000 system uprawy*rok 6,456 0,000000 6,645 0,000000 system uprawy*przedplon 7,243 0,000010 2,015* 0,090676* rok*przedplon 10,323 0,000000 16,833 0,000000 system uprawy*rok*przedplon 13,594 0,000000 5,640 0,000000 OGÓLNA LICZEBNOŚĆ GRZYBÓW system uprawy 36,554 0,000000 13,351 0,000000 rok 39,825 0,000000 65,010 0,000000 przedplon 8,621 0,000223 0,448* 0,639487* system uprawy*rok 14,746 0,000000 6,564 0,000000 system uprawy*przedplon 10,194 0,000000 0,596* 0,665907* rok*przedplon 8,601 0,000000 68,716 0,000000 system uprawy*rok*przedplon 6,642 0,000000 1,665 0,070185 *wartość nieistotna statystycznie (p<0,05)

Ogólna liczebność bakterii i promieniowców [10 7 jtk g -1 s.m. gleby] 0 180 160 140 1 100 80 60 40 rok; LS Means Wilks lambda=,76134, F(6, 702)=17,090, p=0,0000 10 11 12 13 ROGÓW Ogólna liczebność bakterii i promieniowców [10 7 jtk g -1 s.m. gleby] 140 130 1 110 100 90 80 70 60 50 40 30 system uprawy; LS Means Wilks lambda=,82468, F(4, 670)=16,948, p=,00000 SB UU UP rok; Rogów system uprawy; Rogów Bakterie i promieniowce 0-5 cm Bakterie i promieniowce 15-30 cm Bakterie i promieniowce 0-5 cm Bakterie i promieniowce 15-30 cm Ogólna liczebność bakterii i promieniowców [10 7 jtk g -1 s.m. gleby] 110 100 90 80 70 60 50 40 30 10 0 rok; LS Means Wilks lambda=,63748, F(6, 702)=29,538, p=0,0000 10 11 12 13 LASKOWICE Ogólna liczebność bakterii i promieniowców [10 7 jtk g -1 s.m. gleby] 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 system uprawy; LS Means Wilks lambda=,77914, F(4, 670)=22,261, p=0,0000 SB UU UP rok; Laskowice system uprawy; Laskowice Bakterie i promieniowce 0-5 cm Bakterie i promieniowce 15-30 cm Bakterie i promieniowce 0-5 cm Bakterie i promieniowce 15-30 cm Wieloczynnikowa analiza wariancji dla zmiennych zależnych :ogólna liczebność bakterii i promieniowców w różnych systemach uprawy roli (n=360).

Ogólna liczebność bakterii i promieniowców [10 7 jtk g- 1 s.m. gleby] 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 przedplon; LS Means Wilks lambda=,89910, F(2, 357)=,032, p=,00000 pszenica inne przedplon; Rogów; Laskowice Bakterie i promieniowce 0-5 cm Bakterie i promieniowce 15-30 cm Wieloczynnikowa analiza wariancji dla zmiennych zależnych :ogólna liczebność bakterii i promieniowców w różnych systemach uprawy roli (n=360). PRZEDPLON: Pszenica: pszenica ozima po pszenicy ozimej i jarej INNE: Pszenica po rzepaku; pszenica po grochu

Analiza wariancji dla zmiennych zależnych :ogólna liczebność grzybów w różnych systemach uprawy roli (n=360). rok; LS Means system uprawy; LS Means Wilks lambda=,44156, F(6, 702)=59,072, p=0,0000 Wilks lambda=,67382, F(4, 670)=36,554, p=0,0000 50 40 45 35 Ogólna liczebność grzybów [10 4 jtk g -1 s.m. gleby] 40 35 30 25 15 10 5 Ogólna liczebność grzybów [10 4 jtk g -1 s.m. gleby] 30 25 15 10 5 0 10 11 12 13 0 SB UU UP rok; Laskowice system uprawy; Rogów Grzyby; poziom 0-5 cm Grzyby; poziom 15-30 cm Grzyby 0-5 cm Grzyby 15-30 cm Penicillum sp. Clostridium sp. Mucor sp. Alternaria sp.

Wieloczynnikowa analiza wariancji ANOVA, na przykładzie zmiennych zależnych(ogólna liczebność bakterii amonifikacyjnych, proteolitycznych, celulolitycznych) i niezależnych (upraw, rok, przedplon) w Rogowie i Laskowicach (p<0,05). Multivariate Tests of Significance; OGÓLNA LICZEBNOŚĆ BAKTERII AMONIFIKACYJNYCH ROGÓW LASKOWICE F p F p system uprawy 8,6329 0,000001 22,188 0,000000 rok 31,7362 0,000000 182,253 0,000000 przedplon 0,5333 0,587136* 6,985 0,001067 system uprawy-rok 2,4976 0,003275 12,035 0,000000 system uprawy-przedplon 2,1641 0,071515* 5,552 0,000212 rok-przedplon 2,0180 0,061182* 1,501 0,175049* system uprawy-rok-przedplon 3,3905 0,000078 5,489 0,000000 OGÓLNA LICZEBNOŚĆ BAKTERII PROTEOLITYCZNYCH system uprawy 3,601 0,006474 1,6346 0,163752* rok 335,953 0,000000 251,2915 0,000000 przedplon 3,152 0,044028 1,8029 0,166421* system uprawy-rok 5,178 0,000000 3,6492 0,000025 system uprawy-przedplon 1,481 0,6191* 0,5085 0,729524* rok-przedplon 4,106 0,000467 2,5788 0,017756 system uprawy-rok-przedplon 1,706 0,061284 0,7755 0,676168* OGÓLNA LICZEBNOŚĆ BAKTERII CELULOLITYCZNYCH system uprawy 52,350 0,000000 18,604 0,000000 rok 563,589 0,000000 352,656 0,000000 przedplon 0,664 0,515713* 2,495 0,084016* system uprawy-rok 45,121 0,000000 21,564 0,000000 system uprawy-przedplon 0,696 0,594852* 0,883 0,473374* rok-przedplon 1,133 0,341383* 2,294 0,033585 system uprawy-rok-przedplon 1,250 0,244174* 3,144 0,000225 *wartość nieistotna statystycznie (p<0,05)

OZNACZANIE ILOŚCI BIOMASY MIKROORGANIZMÓW W GLEBIE Metoda fumigacji ekstrakcji; PN-ISO 14240-2 Celem oznaczania biomasy drobnoustrojów glebowych jest oszacowanie ciągłości zachowania żyzności gleby, potencjalnej zdolności do rozkładu dodawanych substancji organicznych oraz wpływu dodawanych substancji na naturalna populację mikroorganizmów. Metoda ta, jest metodą oznaczania biomasy mikroorganizmów w glebach przez pomiar całkowitego możliwego do wyekstrahowania materiału organicznego biomasy, pochodzącego głównie ze świeżo zabitych mikroorganizmów. Niniejszą metodę można także stosować do oceny zawartości azotu w biomasie drobnoustrojów i zawartości w glebie azotu pochodzenia drobnoustrojowego reagującego z ninhydryną. 2 Miejscowość; LS Means Current effect: F(1, 70)=17,107, p=,00010 210 0 technika uprawy; LS Means Current effect: F(2, 69)=1,7086, p=,18869 0 190 180 180 170 Biomasa C 160 140 Biomasa C 160 150 140 130 1 1 110 100 100 90 80 Rogów Miejscowość Laskowice 80 SB UU UP technika uprawy

OZNACZANIE ILOŚCI BIOMASY MIKROORGANIZMÓW W GLEBIE Metoda fumigacji ekstrakcji; PN-ISO 14240-2 240 Warstwa; LS Means Current effect: F(1, 70)=40,064, p=,00000 2 Rok; LS Means Current effect: F(2, 69)=3,4688, p=,03669 2 0 0 180 180 Biomasa C 160 140 Biomasa C 160 140 1 100 1 80 100 60 0-5 cm 15-30 cm 80 11 12 13 Warstwa Rok

34 32 OZNACZANIE ILOŚCI BIOMASY MIKROORGANIZMÓW W GLEBIE BIOMASA AZOTU technika uprawy; LS Means Miejscowość; LS Means Current effect: F(2, 69)=1,4586, p=,23965 Current effect: F(1, 70)=6,4928, p=,01303 34 32 30 30 28 28 26 Biomasa N 26 24 22 18 16 14 12 40 Rogów Laskowice Miejscowość Warstwa; LS Means Current effect: F(1, 70)=45,121, p=,00000 Biomasa N 24 22 18 16 14 12 10 35 SB UU UP technika uprawy Rok; LS Means Current effect: F(2, 69)=3,7287, p=,02900 35 30 30 Biomasa N 25 Biomasa N 25 15 15 10 10 5 0-5 cm 15-30 cm Warstwa 5 11 12 13 Rok

BIOMASA WĘGLA BIOMASA AZOTU technika uprawy; LS Means 2 Miejscowość; LS Means Wilks lambda=,28240, F(2, 35)=44,469, p=,00000 2 0 Wilks lambda=,86806, F(4, 106)=1,9427, p=,10869 0 180 180 160 160 140 140 1 1 100 100 80 80 60 60 40 40 0 0 - Rogów Miejscowość Laskowice Biomasa C Biomasa N - SB UU UP technika uprawy Biomasa C Biomasa N 240 Warstwa; LS Means Wilks lambda=,13564, F(2, 35)=111,52, p=,00000 2 Rok; LS Means Wilks lambda=,14626, F(4, 70)=28,259, p=,00000 2 0 180 160 140 1 100 80 60 40 0 180 160 140 1 100 80 60 40 0 0-0-5 cm 15-30 cm Warstwa Biomasa C Biomasa N - 11 12 13 Rok Biomasa C Biomasa N

Biomasa C OZNACZANIE ILOŚCI BIOMASY MIKROORGANIZMÓW W GLEBIE BIOMASA WĘGLA [ug/ml s.m. gleby] 350 300 250 0 150 100 SB UU UP 50 0 11 12 13 11 12 13 Rogów 0-5 cm Laskowice 0-5 cm

Plonowanie (t z ha) pszenicy ozimej 1/ w zależności od techniki uprawy roli i przedplonu Gospodarstwo indywidualne Rogów Rok zbioru roślina TECHNIKA UPRAWY Średnio tradycyjna uproszczona siew bezpośredni 11 pszenica po grochu 11 pszenica po pszenicy 6,24 5,88 6,09 5,48 5,98 5,29 6,10 5,55 Średnio 6,06 5,78 5,64 5,82 12 pszenica po grochu 12 pszenica po pszenicy 6,07 5,16 5,60 4,63 5,80 3,84 5,82 4,54 Średnio 5,62 5,12 4,82 5,18 13 pszenica po rzepaku 13 pszenica po pszenicy 7,66 7,43 8,11 7,17 8,17 6,66 7,98 7,09 Średnio 7,54 7,64 7,42 7,54 Średnio - pszenica po g/rz Średnio - pszenica po pszenicy 6,66 6,16 6,60 5,76 6,65 5,26 6,64 5,73 Średnio 6,41 6,18 5,96 6,18 NIR (0,05) dla: techniki uprawy 0,31; przedplonu 0,52; lat 0,31 1/ w roku 12 pszenica jara (z powodu panujących niskich temperatur powietrza i braku okrywy śnieżnej pszenica ozima wymarzła)

Plonowanie (t z ha) pszenicy w zależności od techniki uprawy roli Stacja Doświadczalna Jelcz-Laskowice Rok zbioru roślina TECHNIKA UPRAWY Średnio tradycyjna uproszczona siew bezpośredni 11 pszenica ozima 5,77 5,50 4,42 5,23 11 pszenica jara 12 pszenica jara 3,40 2,44 3,10 2,23 2,00 1,98 2,83 2,22 12 pszenica jara 2,53 2,08 1,95 2,19 13 pszenica ozima 5,54 4,57 4,12 4,99 Średnio - pszenica ozima 5,66 5,04 4,27 4,99 Średnio - pszenica jara 2,79 2,47 1,98 2,41 NIR (0,05) dla: techniki uprawy 0,23; lat 0,32

Plonowanie (t z ha) grochu 1/ i rzepaku ozimego 1/ w zależności od techniki uprawy roli Rok zbioru TECHNIKA UPRAWY Średnio tradycyjna uproszczona siew bezpośredni Gospodarstwo indywidualne Rogów 11 groch 2,77 2,07 1,53 2,12 12 rzepak 3,82 3,84 2,83 3,50 13 rzepak 3,79 4, 3,11 3,70 Średnio rzepak 3,80 4,02 2,97 3,60 Stacja Doświadczalna Jelcz-Laskowice 13 rzepak 4,24 3,79 3,63 3,89 Wartości współczynników korelacji (r) pomiędzy plonem roślin a aktywnością dehydrogenaz Rok zbioru TECHNIKA UPRAWY tradycyjna uproszczona siew bezpośredni Gospodarstwo indywidualne Rogów 11 groch 0,542 0,758* 0,992* 12 rzepak 0,487 0,825* 0,991* 13 rzepak 0,612* 0,715* 0,734* Stacja Doświadczalna Jelcz-Laskowice 13 rzepak 0,412 0,689* 0,881*

PODSUMOWANIE I WNIOSKI 1. W przeprowadzonych badaniach najwyższą aktywnością biologiczną gleby charakteryzowała się gleba spod uprawy roślin w systemie siewu bezpośredniego oraz uprawy uproszonej. W glebie tej stwierdzono statystycznie istotne wyższe ogólne liczebności bakterii i promieniowców oraz statystycznie istotne wyższe aktywności badanych enzymów glebowych: dehydrogenaz. 2. Udział roślin zbożowych w zmianowaniu nie zawsze musi być związany ze zmianą aktywności enzymatycznej. Świadczą o tym zarówno niewielkie wahania w aktywności dehydrogenaz oraz wielkości potencjalnego mikrobiologicznego wskaźnika żyzności. 3. Uprawa tradycyjna z orką przyczyniała się do obniżenia liczebności drobnoustrojów i obniżenia aktywności enzymatycznej gleb w stosunku do uprawy w systemie siewu bezpośredniego oraz w systemie uprawy uproszczonej. Uzyskane w czasie trwania projektu wyniki nie potwierdzają jednoznacznie słuszności stosowania danej techniki uprawy w celu uzyskania zrównoważonej produkcji roślinnej i modernizacji rolnictwa przy wykorzystaniu aktywności biologicznej gleb jako jednego z zastosowanych w projekcie wskaźników. Biorąc pod uwagę aktywność biologiczną gleb najkorzystniejszy w uprawie roli jest siew bezpośredni oraz uprawa uproszczona.

Dziękuję Koleżankom i Kolegom za owocną i miłą współpracę podczas realizacji projektu.