Act Agrophysic, 2013, 20(4), 595-607 WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO NA ZAWARTOŚĆ W GLEBIE MATERII ORGANICZNEJ EKSTRAHOWANEJ METODAMI FIZYCZNYMI Stnisłw Lenrt, Anet Perznowsk Ktedr Agronomii, Szkoł Główn Gospodrstw Wiejskiego w Wrszwie ul. Nowoursynowsk 159, 02-776 Wrszw e-mil: stnislw_lenrt@sggw.pl Streszczenie. Celem dń yło określenie wpływu uprwy płużnej (UP) i siewu ezpośredniego (SB) n ogólną zwrtość węgl orgnicznego (Corg) w gleie orz n zwrtość: ) lekkich frkcji węgl prticulte orgnic mtter (POM) o średnicy cząstek 2-0,05 mm, ) zhumifikownej frkcji węgl (HF) związnej z cząsteczkmi pyłu i iłu ( <0,05 mm). Podstwę dń stnowiło doświdczenie polowe złożone w 1975 roku w RZD Chylice n czrnej ziemi o skłdzie grnulometrycznym gliny piszczystej/pisku glinistego mocnego. Próy gley porno w ltch 2009-2010, wiosną (mj) i jesienią (pździernik), z głęokości 0-10 i 10-20 cm. Stosownie siewu ezpośredniego przyczyniło się do zncznego zwiększeni zwrtości w gleie Corg, zwłszcz w wrstwie 0-10 cm (o 33%). Udził frkcji POM w ogólnej zwrtości Corg wynosił w wrstwie gley 0-10 cm 16,9% w wrunkch siewu ezpośredniego orz 13,1% w wrunkch uprwy płużnej. Frkcj POM ył rdziej podtn n zminy pod wpływem dnych systemów uprwy gley niż frkcj zhumifikown (HF) i ogóln zwrtość Corg w gleie. Słow kluczowe: zwrtość C orgnicznego ogółem, fizyczne frkcjonownie, lekkie frkcje węgl (POM), zhumifikown frkcj mterii orgnicznej (HF) WSTĘP Uprw płużn, w odróżnieniu od uprwy ezpłużnej i siewu ezpośredniego, poprzez silną i systemtyczną ingerencję w ukłd gley szczególnie negtywnie wpływ n zwrtość mterii orgnicznej, ędącej kluczowym skłdnikiem gley. Oecnie, z uwgi n wzrstjące zinteresownie wpływem użytkowni gruntów n sekwestrcję węgl w gleie, zwrc się uwgę nie tylko n stosunkowo trwłe Prc nukow finnsown ze środków n nukę w ltch 2009-2012 jko projekt dwczy (MNiSW nr N N305171136).
596 S. LENART, A. PERZANOWSKA sustncje humusowe, le również n zwrtość i przeminy lilnych, krótkotrwłych frkcji mterii orgnicznej, w tym prticulte orgnic mtter POM. W dnich nd tymi frkcjmi mterii orgnicznej wykorzystuje się fizyczne metody ekstrkcji, m.in. n podstwie wielkości cząstek (Strosser 2010). T metod poleg n wydzielniu cząstek mterii orgnicznej o wielkości równej średnicy pierwotnym cząstkom gley pisku (2-0,05 mm), pyłu (0,05-0,002 mm) i iłu (<0,002 mm) (Cmrdell i Elliott 1992). Anlizę gley przeprowdz się przy użyciu sit o odpowiedniej wielkości oczek, po uprzedniej cłkowitej dyspersji gley. Frkcj prticulte orgnic mtter (POM) stnowi frgmenty orgniczne o średnicy 2-0,05 mm (Cmrdell i Elliott 1992). POM jest uwżn z pośredni stn pomiędzy świeżymi resztkmi orgnicznymi stilną gleową mterią orgniczną (humusem). Frkcj t może pochodzić z któregokolwiek źródł gleowej mterii orgnicznej, le zwykle dominują mteriły pochodzeni roślinnego (Bldock i Skjemstd 2000). Wydje się, że POM jest frkcją mterii orgnicznej, któr z rcji swej lilnej ntury, łtwiej poddje się wpływowi prktyki rolniczej, niż cłkowit gleow mteri orgniczn lu frkcj mterii orgnicznej związn z cząstkmi pyłu i iłu (<0,05 mm), któr jest uznwn z frkcję zhumifikowną (Cmrdell i Elliott 1992). Frgmenty orgniczne stnowiące frkcję POM są rozlokowne w gleie w przestrzenich międzygregtowych orz wewnątrz mkro- i mikrogregtów gleowych. Jeśli mikro- i mkrogregty gleowe wykzują się dużą trwłością, zloklizowne w ich wnętrzu cząstki POM są przez dłuższy okres fizycznie chronione przed szyką minerlizcją, mimo że ze swej ntury cząstki POM są rdzo podtne n mikroiologiczny rozkłd (Bldock i Skjemstd 2000). Six i in. (1998) dowodzą, że w wrunkch uprwy płużnej sprzyjjącej rozpdowi gregtów gleowych, zwiększ się tkże tempo oiegu mterii orgnicznej, co jest przyczyną zmniejszni się ilości węgl orgnicznego w gleie. Gdy stosowny jest siew ezpośredni, zniechnie fizycznych zurzeń gley prowdzi do wyksztłceni stilnych gregtów i spowolnieni temp minerlizcji mterii orgnicznej (fizyczn jej ochron przed sprofitmi i okluzj wewnątrz stilnych gregtów). Six i in. (1998) stwierdzili, że średni czs utrzymywni się węgl w gleie z konwencjonlną uprwą płużną jest 1,7 rzy krótszy niż w glech, n których prowdzi się uprwę zerową. Celem dń ył ocen, czy i w jkim stopniu wieloletnie stosownie kontrstowego sposou uprwy (siew ezpośredni i uprw płużn) przyczyni się do kumulcji wyrnych frkcji mterii orgnicznej izolownych z gley metodmi fizycznymi. Do dń tych wyrno frkcję o średnicy cząstek <0,05 mm, tworzącą kompleksy orgniczno-minerlne z cząstkmi pyłu i iłu (frkcj zhumifikown HF) orz rdzo lilną frkcję POM o średnicy frkcji pisku 2-0,05 mm.
WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO 597 MATERIAŁ I METODY Podstwą do przeprowdzeni dń yło wieloletnie sttyczne doświdczenie polowe, złożone przez Śmierzchlskiego i współprcowników w 1975 r. w RZD w Chylicch, woj. mzowieckie (52 o 05 N, 20 o 33 E; 105 m n.p.m.). Doświdczenie zloklizowno n czrnej ziemi włściwej, wg FAO zlicznej do typu Mollic Gleysols. Poziom próchniczny, którego miąższość wynosi ok. 30-35 cm, chrkteryzuje się wysoką zwrtością frkcji pisku ( 2-0,05 mm) średnio około 70%; zwrtość pyłu ( 0,05-0,002 mm) wynosi średnio około 20%, iłu ( <0,002 mm) 10%. W dnym rejonie średni roczn sum opdów z wieloleci wynosi 579,6 mm, średni roczn tempertur 8,4ºC. W doświdczeniu dne są dw systemy uprwy roli, tj. uprw trdycyjn (uprw płużn UP) i uprw zerow (siew ezpośredni - SB). Wpnownie wykonno w 1983, 1987 orz 2005 roku. W 1983 i 1987 zstosowno 2 t h -1 wpn węglnowego orz 60 kg h -1 mgnezu w formie kizerytu, w 2005 roku 2 t h -1 wpn węglnowego mgnezowego. Corocznie stosowno nwozy minerlne (NPK) w dwkch dostosownych do wymgń roślin, które uprwino w zminowniu dowolnym. Doświdczenie złożono metodą losownych loków w 4 powtórzenich. Powierzchni poletek wynosił 50 m 2. W oiekcie z siewem ezpośrednim słomę i łodygi roślin corocznie zierno z pol po żniwch. Smosiewy i chwsty w okresie przedsiewnym niszczono hericydmi, siew nsion wykonywno specjlistycznym siewnikiem do siewu ezpośredniego mrki Vredo. N oiekcie z uprwą płużną podstwowym ziegiem uprwowym ył ork n głęokość 20-25 cm, po której przeprowdzno niezędne ziegi doprwijące rolę. Gleę do nliz porno w ltch 2009-2010 w dwóch terminch: wiosną (w mju) w okresie wegetcji zóż (T1) i jesienią (w pździerniku) po ziorze zóż i po uprwie pożniwnej n oiekcie z uprw płużną (T2). W roku 2009 uprwino pszenicę ozimą, w roku 2010 jęczmień jry. Próki porno lską gleową z 20 miejsc kżdego poletk z głęokości 0-10 cm i 10-20 cm. Powietrznie suchą gleę przesino przez sito o średnicy oczek 2 mm. Część gley zmielono n puder i użyto do oznczeni węgl orgnicznego ogółem. Pondto, 30-g próki gley ( <2 mm) ze wszystkich poletek zlno 100 ml roztworu heksmetfosfornu sodu (5 g dm -3 ) i wytrząsno przez 18 godzin n wytrząsczu horyzontlnym. Zdyspergowną gleę dokłdnie przesino przez sito o średnicy oczek 0,053 mm w dejonizownej wodzie. Mterił ztrzymny n sicie (POM + zirn pisku) zmyto dejonizowną wodą n poliwęglnowy sączek, wysuszono, zwżono i zmielono n puder. Zwrtość węgl orgnicznego ogółem orz frkcji POM oznczono przy użyciu prtu TOC 5000A. Ilość węgl frkcji związnej z pyłem i iłem (HF) oliczono z różnicy: zwrtość węgl ogółem zwrtość węgl POM.
598 S. LENART, A. PERZANOWSKA Uzyskne wyniki poddno dwuczynnikowej nlizie wrincji. Oceniono wpływ dwóch systemów uprwy roli orz dwóch terminów poierni próek gley (oddzielnie dl wrstwy 0-10 i 10-20 cm) n zwrtość węgl gleowego ogółem i węgl wyizolownych frkcji mterii orgnicznej. W oliczenich wykorzystno progrm Sttgrphics Plus wersj 5.1, istotność różnic zweryfikowno testem Tukey n poziomie istotności α = 0,05. Średnie oiektowe włączone do jednej grupy jednorodnej (grupy, dl których nie stwierdzono istotnych różnic między średnimi) oznczono z pomocą tych smych liter. WYNIKI Zwrtość węgl orgnicznego ogółem w wrstwie ornej gley istotnie zleżł od sposou uprwy gley i głęokości z której porno próki gley (rys. 1). 14 UP SB T1 T2 12 Corg g kg-1 10 8 6 4 2 0 0 10 10 20 0 10 10 20 Wrstw gley - Soil depth (cm) Rys. 1. Zwrtość węgl orgnicznego ogółem (Corg) w g kg -1 gley w zleżności od sposou uprwy (UP uprw płużn, SB-siew ezpośredni) i terminu poierni próek: T1 wiosn i T2 jesień. Średnie z lt 2009 i 2010 (Średnie oiektowe włączone do jednej grupy jednorodnej oznczono z pomocą tych smych liter) Fig. 1. Totl orgnic cron content (Corg) in g kg -1 soil s ffected y tillge systems (UP conventionl, SB-no-tillge) nd smpling period: T1 spring nd T2 utumn. Men vlues for the yers 2009 nd 2010 (Different letters indicte significnt differences etween tretments) Pomimo, iż po zkończeniu sezonu wegetcyjnego większość pozostłości ndziemnych części roślin usuwn jest z powierzchni pol, w wrstwie 0-10 cm nstąpił rdzo wyrźn kumulcj węgl orgnicznego n korzyść SB. W tej wrstwie gley po 34-35 ltch od zniechni mechnicznej uprwy, średni zwrtość węgl orgnicznego wynosił 12,99 g C kg -1 gley i ył o 33% więk-
WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO 599 sz niż po 34-35 ltch płużnej uprwy (9,74 g C kg -1 gley). W porównniu do wrstwy 0-10 cm, w wrstwie 10-20 cm zwrtość węgl orgnicznego ył zncząco mniejsz w gleie oiektu z SB (9,47 g C kg -1 ), ntomist n oiekcie z UP pozostwł n podonym poziomie jk w wrstwie 0-10 cm (9,28 g C kg -1 ). W wrstwie 10-20 cm siew ezpośredni spowodowł nieznczne (około 2%) zwiększenie zwrtości węgl w gleie w porównniu do UP. W terminie jesiennym T2, w porównniu do wiosennego T1, średni zwrtość węgl gleowego ogółem ył w wrstwie 0-10 i 10-20 cm istotnie większ odpowiednio o 7% (11,75 vs 10,98 g C kg -1 gley) orz o 9% (9,78 vs 8,97 g C kg -1 gley) rysunek 1. W przypdku węgl lilnej frkcji POM stwierdzono większe różnice w jej zwrtości pomiędzy systemmi uprwy niż w przypdku węgl ogółem (rys. 2 ). 2,5 C-POM g kg -1 2 1,5 1 0,5 UP SB T1 T2 0 0 10 10 20 0 10 10 20 Wrstw gley - Soil depth (cm) Rys. 2. Zwrtość węgl frkcji POM (C-POM) w g kg -1 gley w zleżności od sposou uprwy (UP uprw płużn, SB siew ezpośredni) i terminu poierni próek: T1 wiosn i T2 jesień. Średnie z lt 2009 i 2010 (Średnie oiektowe włączone do jednej grupy jednorodnej oznczono z pomocą tych smych liter) Fig. 2. Cron content in prticulte orgnic mtter frction (C-POM) in g kg -1 soil s ffected y tillge systems (UP conventionl, SB no-tillge) nd smpling period: T1 spring nd T2 utumn. Men vlues for the yers 2009 nd 2010 (Different letters indicte significnt differences etween tretments) Wpływ systemu uprwy i terminu poierni próek ył jednocześnie silnie związny z głęokością, z której porno próki gley. W wrstwie gley 0-10 cm ngromdzenie węgl POM yło w wrunkch siewu ezpośredniego o 72% większe niż w wrunkch uprwy płużnej (2,20 g C-POM kg -1 w stosunku do 1,28 g C-POM kg -1 ). Ntomist w wrstwie 10-20 cm stwierdzono istotnie większą zwrtość POM (o ok. 46 %) w systemie płużnym w porównniu do SB (0,86 g C-
600 S. LENART, A. PERZANOWSKA POM kg -1 w stosunku do 0,59 g C-POM kg -1 ). W terminie wiosennym T1 średni zwrtość węgl POM w wrstwie 0-10 cm ył o około 9% większ (1,82 g C- POM kg -1 gley) niż w terminie jesiennym (1,67 g C-POM kg -1 gley) (rys. 2). W wrstwie 10-20 cm zwrtość węgl POM w terminie wiosennym T1 i jesiennym T2 ył prwie tk sm (odpowiednio 0,73 i 0,72 g C-POM kg - 1 gley). Zwrtość węgl frkcji związnej z cząstkmi pyłu i iłu (HF <0,05mm) ył w wrstwie powierzchniowej gley 0-10 cm o około 28% większ w SB niż w UP (10,79 g C-HF kg -1 w stosunku do 8,46 g C-HF kg -1 ) (rys. 3). W głęszej wrstwie 10-20 cm zwrtość węgl HF utrzymywł się w ou systemch uprwy n podonym poziomie, z niewielką, nieistotną zwyżką w przypdku SB (8,88 g C-HF kg -1 w SB i 8,42 g C-HF kg -1 w UP). Termin poierni próek wpłynął istotnie n zwrtość tej frkcji w ou wrstwch gley, w których zwrtość HF ył większ w terminie jesiennym niż wiosennym: o 10%, zrówno w wrstwie 0-10 jk i 10-20 cm. C-HF g kg -1 12 10 8 6 4 UP SB T1 T2 2 0 0 10 10 20 0 10 10 20 Wrstw gley- Soil depth (cm) Rys. 3. Zwrtość węgl frkcji HF (C HF) w g kg -1 gley w zleżności od sposou uprwy (UP uprw płużn, SB siew ezpośredni) i terminu poierni próek: T1 wiosn i T2 jesień. Średnie z lt 2009 i 2010 (Średnie oiektowe włączone do jednej grupy jednorodnej oznczono z pomocą tych smych liter) Fig. 3. Cron content in humified orgnic mtter frction (C HF) in g kg -1 soil s ffected y tillge systems (UP conventionl, SB no-tillge) nd smpling period: T1 spring nd T2 utumn. Men vlues for the yers 2009 nd 2010 (Different letters indicte significnt differences etween tretments) Udził oznczonych frkcji węgl POM i HF w ogólnej zwrtości węgl orgnicznego w gleie przedstwiono n rysunku 4. Udził węgl frkcji POM stnowił w wrstwie 0-10 cm 16,9% węgl ogółem w gleie z siewem ezpośrednim orz 13,1% w gleie z uprwą płużną (różnice istotne sttystycznie). W głęszej
WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO 601 wrstwie ntomist udził frkcji POM w gleowym węglu wynosił 9,3 % n oiekcie z uprwą płużną, n oiekcie z siewem ezpośrednim jej udził ył istotnie mniejszy i wynosił 6,2%. Udził frkcji HF ksztłtowł się w zleżności odwrotnej niż udził frkcji POM (sum tych frkcji = 100%). W wrstwie 0-10 cm udził HF stnowił 83,1% w SB orz 86,9% w UP (różnice istotne). Ntomist w wrstwie 10-20 cm zoserwowno sytucją odwrotną udził frkcji HF w węglu ogółem wynosił 93,8% w gleie z oiektu z SB, z oiektu z UP ył niższy i wynosił 90,7% (różnice istotne sttystycznie). Termin poierni pró gley tkże mił istotny wpływ n udził frkcji POM i HF w węglu ogółem (rys. 4). W wrstwie 0-10 cm stwierdzono istotnie większy udził węgl frkcji POM w węglu gleowym w terminie wiosennym T1 (16,6%) niż w terminie jesiennym T2 (14,2%). Odwrotnie ksztłtowł się udził frkcji HF: istotnie większy udził odnotowno w terminie jesiennym T2 (85,8%) niż wiosennym T1 (83,4%). W wrstwie 10-20 cm udził wyizolownych frkcji HF nie ył istotnie zróżnicowny i wynosił 91,9% orz 92,6% odpowiednio w terminie wiosennym i jesiennym. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 13,1 16,9 16,6 14,2 9,3 6,2 8,1 7,4 86,9 83,1 83,4 85,8 90,7 93,8 91,9 92,6 UP SB T1 T2 UP SB T1 T2 0-10 10-20 Wrstw gley - Soil depth (cm) C-POM C-HF Rys. 4. Procentowy udził węgl frkcji C POM i węgl frkcji C HF w ogólnej zwrtości węgl orgnicznego (Corg = 100%) w zleżności od sposou uprwy (UP uprw płużn, SB siew ezpośredni) i terminu poierni próek: T1 wiosn i T2 jesień. Średnie z lt 2009 i 2010 (Średnie oiektowe włączone do jednej grupy jednorodnej oznczono z pomocą tych smych liter) Fig. 4. Percentge of soil orgnic cron ccumulted in C POM nd C-HF frctions (Corg = 100%) s ffected y tillge systems (UP-conventionl, SB-no-tillge) nd smpling period: T1 spring nd T2 utumn. Men vlues for the yers 2009 nd 2010 (Different letters indicte significnt differences etween tretments) Jk wynik z dnych zestwionych n rysunku 5, system uprwy wpłynął njsilniej n zwrtość lilnej, łtwo poddjącej się minerlizcji frkcji POM. Ntomist ogóln zwrtość węgl w gleie orz zwrtość frkcji HF nie podległ
602 S. LENART, A. PERZANOWSKA tk silnym zminom pod wpływem uprwy roli jk frkcj POM. Wpływ ten ył jednocześnie silnie związny z głęokością, z której porno próy gley. Przyrost C - Increse C (%) 70% 50% 30% 10% -10% -30% -50% 33% 72% 28% 2% -31% 0-10 10-20 Wrstw gley - Soil depth (cm) 6% Corg C-POM C-HF Rys. 5. Procentowy przyrost/spdek zwrtości węgl orgnicznego ogółem (Corg) orz frkcji mterii orgnicznej (C-POM i C-HF) w gleie z oiektu z SB w porównniu do gley z oiektu z UP (UP = 100%) w wrstwie 0-10 i 10-20 cm (średnie z lt 2009 i 2010 orz dwóch terminów: wiosn i jesień) Fig. 5. Percentge increse/decrese of totl soil orgnic cron (Corg) nd orgnic mtter frctions (C-POM nd C-HF) content under SB compred to UP (UP = 100%) in the 0-10 nd 10-20 depths (men vlues for the yers 2009 nd 2010 nd two periods: spring nd utumn) DYSKUSJA Wskutek 34-35-letniego ciągłego stosowni SB nstąpiło znczne ngromdzenie węgl orgnicznego w dnej gleie, szczególnie w wrstwie 0-10 cm, co jest zjwiskiem powszechnie oserwownym (Arshd i in. 1999, Bldesdent i in. 1990, Frnzlueers 2002 Jgdmm i Ll 2010, West i Post 2002). Jest to wynikiem rku odwrcni i mieszni gley, tkże chrkterystycznego sposou włączni resztek pożniwnych do gley. Bldesdent i in. (1990) n podstwie dń przy użyciu metody rdiowęglowej wykzli, że po 17 ltch stosowni SB w monokulturze kukurydzy, około 75% nowego C włączne yło do wrstwy w oręie kilku centymetrów przy powierzchni gley, podczs gdy w oiekcie zornym zps węgl ył równomiernie rozłożony w wrstwie ornej. West i Post (2002) wykzli, że w uprwie zerowej około 85% gleowego węgl yło sekwestrowne w wrstwie 0-7 cm. Pondto stosownie siewu ezpośredniego przez wiele lt powoduje wzogcnie wierzchniej wrstwy gley w skłdniki pokrmowe, co niejednokrotnie stwierdzono we wcześniejszych dnich prowdzonych w omwinym doświdczeniu (Lenrt i Słwiński 2010) orz w innych doświdczenich polowych
WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO 603 z siewem ezpośrednim (Howrd i in. 1999). Jones i in. (2007) stwierdzili, że w wrunkch siewu ezpośredniego fosfor (skłdnik mniej moilny) kumuluje się przy powierzchni gley i przemieszcz się n nieznczną głęokość głównie w czsie wzruszni gley podczs siewu nsion. Ciekwych dnych dostrczją również symulowne doświdczeni (w wrunkch lortoryjnych) dotyczące rekcji roślin n nierównomierne rozmieszczenie skłdników pokrmowych w ryzosferze: Drew (1975), djąc wzrost i rozwój jęczmieni w kontrolownych wrunkch, stwierdził, że zot i fosfor to skłdniki, które stymulują wzrost i rozwój zrówno korzeni głównych, jk i pierwszego i drugiego rzędu (ich długość i ilość). Rozwój korzeni roślin ył więc silniejszy w wrstwie, w której znjdowło się więcej wymienionych skłdników pokrmowych, co potwierdził dl niektórych roślin również Hodge (2004) w swoim przeglądzie litertury. Gle i Cmrdell (2000) ntomist w symulownym doświdczeniu z siewem ezpośrednim stwierdzili, że po ziorze rośliny uprwnej (ows) większość węgl w gleie pochodził z korzeni i kumulowł się głównie w wrstwie 0-15 cm. Frnzlueers (2002) zwrc uwgę, że kumulcj mterii orgnicznej w wierzchniej wrstwie gley w oiektch z siewem ezpośrednim silnie wpływ n jkość gley, gdyż mteri orgniczn jko lepiszcze chroni gregty z wrstwy powierzchniowej przed rozlsowniem orz erozją wietrzną i wodną, co w wyniku oddziływń zwrotnych zpoieg dodtkowo strtom mterii orgnicznej. W dnich włsnych wykzno, że udził POM (cząstki o średnicy 2-0,05 mm) w ogólnym węglu orgnicznym gley istotnie różnił się pomiędzy systemmi uprwy i w wrstwie 0-10 cm wynosił średnio od 13,1% w UP do 16,9% w SB (rys. 4). Wyniki te są zliżone do uzyskiwnych w innych dnich. West i Post (2002) po nlizie 67 różnych gle użytkownych rolniczo stwierdzili, że POM o średnicy cząstek 2-0,05 mm stnowi średnio 19% i mksymlnie może gromdzić 65% gleowego węgl. W długoterminowym doświdczeniu Alvrez i in. (1995) wykzli ntomist, że frkcj mterii orgnicznej >0,05 mm może reprezentowć około 10% węgl ogółem w SB, w UP jest jej mniej. Christensen (2001) w swoim przeglądzie podje, że w gruntch ornych klimtu umirkownego zwykle 50-75% mterii orgnicznej oecne jest we frkcji iłu, 20-40% we frkcji pyłu, pozostł część (<10%) we frkcji pisku, przy czym w glech wzogcnych w świeże resztki orgniczne (gley trwle porośnięte roślinnością) udził POM może wzrosnąć nwet do 40%. Hssink i in. (1997) zwrcją ntomist uwgę, że jeśli pojemność frkcji pyłu i iłu do wiązni węgl zostnie wyczerpn, mteri orgniczn może yć gromdzon w większych ilościch również we frkcji pisku, co yć może nstąpiło w omwinym doświdczeniu n oiekcie z siewem ezpośrednim (w wrstwie 0-10 cm).
604 S. LENART, A. PERZANOWSKA N podstwie wielu dń stwierdzono, że różne ilości poszczególnych frkcji mterii orgnicznej izolownych z gley metodmi fizycznymi mogą wynikć tkże z różnic w tempie powstwni i rozpdu gregtów gleowych. Bdni Six i in. (1998, 2000), Cmrdell i Elliott (1992) wykzły, że znjdując się wewnątrz gregtów (fizycznie chronion przed szykim rozkłdem) liln frkcj POM pełni wżną rolę w powstwniu i stilizowniu gregtów, w wyniku rozpdu gregtów pod wpływem ziegów uprwy roli jest eksponown n szyki mikroiologiczny rozkłd. Pondto podczs uprwy roli gregty gleowe są co jkiś czs wynoszone n powierzchnię i nrżone n destrukcyjne dziłnie kropel deszczu, procesów wysychni, zminy wrunków gleowych po uprwie (np. tempertur, wilgotność, npowietrznie) zwiększją tempo rozkłdu resztek roślinnych (Six i in. 1998). Ntomist tm, gdzie nie stosuje się żdnej uprwy (lsy, użytki zielone, siew ezpośredni), może dochodzić do gromdzeni węgl tkże w lilnych frkcjch POM, poddnych fizycznej ochronie w stilnym środowisku gleowym. Również Arshd i in. (1999) sugerują, że ngromdzenie węgl (w tym w lilnych frkcjch) przy długoterminowym stosowniu SB może wynikć z ochronnej funkcji gregtów. Wyniki uzyskne w minionych ltch n dnych oiektch potwierdzją zjwisko wyksztłceni stilnych gregtów (n poziomie mkro- i mikrostruktury) w wrstwie 0-10 cm w oiektch z siewem ezpośrednim, podczs gdy n oiektch corocznie ornych stilność gregtów jest dużo słsz (Lenrt 2002, 2004). Spowolnienie temp oiegu C gleowego i poprw stilności gregtów w wrunkch siewu ezpośredniego może również wpływć n stopniowe gromdzenie mterii orgnicznej we frkcji rdziej zhumifikownej i stilnej HF, co stwierdzono w dnich włsnych (rys. 3). Tiedje i in. (1984) dowodzą, że w środowisku eztlenowym wewnątrz stilnych gregtów zchodzą procesy prowdzące do powstwni rdziej zhumifikownych i mniej podtnych n rozkłd produktów przeminy mterii orgnicznej. W nlizownej gleie (w ou wrstwch) znotowno większą zwrtość węgl ogółem i węgl frkcji HF w gleie pornej w terminie jesiennym (T2) około 2 miesiące po ziorze zóż niż wiosennym (T1) (rys. 1-4). Zdecydowły o tym m.in. pozostjące w gleie w znczącej ilości resztki pożniwne zóż orz zchodzące procesy dekompozycji tych resztek. Bldock i Skjemstd (2000) zwrcją uwgę, że w trkcie dekompozycji resztek orgnicznych w gleie, rdziej lilne skłdniki mogą yć szyko rozkłdne, co prowdzi do koncentrcji we frkcji pyłu (0,05-0,002 mm) droin rdziej chemicznie odpornych n rozkłd (np. struktury ligniny i struktury lkilowe). Dlsze przeminy tych struktur prowdzą do powstwni rdzo opornych n rozkłd związków wielkości frkcji iłu. Ntomist frkcj POM (w ou wrstwch) w większej ilości występowł w gleie wiosną (mj). Frkcję POM stnowiły pozostjące w gleie grusze
WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO 605 frgmenty (2-0,05 mm) mterii orgnicznej trudniej poddjące się rozkłdowi (lu rdziej lilne chronione wewnątrz gregtów) orz świeże korzenie uprwinej n poletkch doświdczeni pszenicy ozimej (2009 r.) i jęczmieni jrego (2010 r.), które znlzły się w pornych prókch gley. Uzyskne wyniki dń dowiodły, podonie jk i w innych dnich (Cmrdell i Elliott 1992, Hssink i in. 1997, Six i in. 1998), że liln frkcj POM jest rdziej podtn n zminy pod wpływem dnych systemów uprwy gley niż frkcj zhumifikown (HF) i ogóln zwrtość węgl w gleie (rys. 5). WNIOSKI N podstwie dń przeprowdzonych po 34-35 ltch stosowni uprwy płużnej i siewu ezpośredniego (uprwy zerowej) orz dnych litertury możn wyciągnąć nstępujące wnioski: 1. Stosownie siewu ezpośredniego przyczyniło się, w porównniu do uprwy płużnej, do zncznego zwiększeni zwrtości w gleie węgl orgnicznego ogółem, zwłszcz w wrstwie 0-10 cm. 2. Stosowne systemy uprwy gley spowodowły istotne zminy w zwrtości dnych metodmi fizycznymi frkcji mterii orgnicznej: lilnej, lekkiej frkcji POM orz stilnej, zhumifikownej frkcji HF. Główn część gleowego węgl orgnicznego zgromdzon ył we frkcji HF (83,1-93,8%). 3. Stosownie siewu ezpośredniego spowodowło w wrstwie gley 0-10 cm istotne zwiększenie udziłu lilnej frkcji (POM) w ogólnej zwrtości Corg orz zmniejszenie udziłu tej frkcji węgl w wrstwie gley 10-20 cm. 4. Niezleżnie od systemu uprwy i wrstwy gley, udził lilnej frkcji POM w ogólnej zwrtości C gleowego ył większy w terminie wiosennym (mj) niż jesiennym (pździernik). 5. Liln frkcj POM ył rdziej podtn n zminy pod wpływem dnych systemów uprwy gley niż frkcj zhumifikown (HF) i ogóln zwrtość węgl w gleie. 6. Większ zwrtość POM w gleie pozwionej uprwy może yć efektem fizycznej ochrony lilnych cząstek POM wewnątrz stilnych gregtów gleowych. 7. Stosownie siewu ezpośredniego może yć skutecznym nrzędziem prowdzącym do sekwestrcji węgl orgnicznego w glech użytkownych rolniczo.
606 S. LENART, A. PERZANOWSKA PIŚMIENNICTWO Alvrez R., Diz R. A, Brero N., Sntntogli O., J., Blott, L., 1995. Soil orgnic cron, microil iomss nd CO 2 -C production from three tillge systems. Soil Tillge Res., 33, 17-28. Arshd M.A., Frnzlueers A.J., Azooz R.H., 1999. Components of surfce soil structure under conventionl nd no-tillge in northwestern Cnd. Soil Tillge Res.,53, 41-47. Bldesdent J., Mriotti A., Boisgontier D., 1990. Effect of tillge on soil orgnic cron minerliztion estimted from 13 C undnce in mize fields. J. Soil Science., 41(4), 587-596. Bldock J.A., Skjemstd J.O., 2000. Role of soil mtrix nd minerls in protecting nturl orgnic mterils ginst iologicl ttck. Orgnic Geochemistry, 31, 697-710. Cmrdell C.A., Elliott E.T., 1992. Prticulte orgnic mtter cross grsslnd cultivtion sequence. Soil Sci. Soc. Am. J., 56, 777-783. Christensen B.T., 2001. Physicl frctiontion of soil nd structurl nd functionl complexity in orgnic mtter turnover. Eur. J. Soil Sci., 52, 345-353. Drew M.C., 1975. Comprison of the effects of loclized supply of phosphte, nitrte, mmonium nd potssium on the growth of the seminl root system, nd the shoot, in rley. New Phytol., 75, 479-490. Frnzlueers A.J., 2002. Soil orgnic mtter strtifiction rtio s n indictor of soil qulity. Soil Tillge Res., 66, 95-106. Gle W.J., Cmrdell C. A., 2000. Cron Dynmics of Surfce Residue nd Root-derived Orgnic Mtter under Simulted No-till. Soil Sci. Soc. Am. J., 64, 190-195. Hssink J., Whitmore A. P., Kut J., 1997. Size nd density frctiontion of soil orgnic mtter nd the physicl cpcity of soils to protect orgnic mtter. Eur. J. of Agronom., 7, 189-199. Hodge A., 2004. The plstic plnt: root responses to heterogeneous supplies of nutrients. New Phytologist, 162, 9-24. Howrd D.D., Essington M. E., Tyler D. D., 1999. Verticl Phosphorus nd Potssium Strtifiction in No-Till Cotton Soils. Agron. J., 91, 266-269. Jgdmm S., Ll R., 2010. Distriution of orgnic cron in physicl frctions of soils s ffected y griculturl mngement. Biol. Fertil. Soils., 46, 543-554. Jones C., Chen C., Allison E., Neill K., 2007. Tillge effects on phosphorus vilility. Western Nutrient Mngement Conference, Slt Lke City, Vol. 7, 13-18. Lenrt S., 2002. Studi nd wodoodpornością gregtów gleowych w różnych systemch uprwy roli i roślin. Fundcj Rozwój SGGW, Wrszw. Lenrt S., 2004. Wpływ wieloletniego nwożeni, zminowni i uprwy roli n mikrostrukturę gley. Annles UMCS, Sec. E., 59, 2, 923-930. Lenrt S., Słwiński P., 2010. Wyrne włściwości gley orz występownie dżdżownic w wrunkch siewu ezpośredniego i płużnej uprwy roli. Frgm. Agron., 27(4), 86-93. Six J., Elliott E.T., Pustin K., 2000. Soil mcroggregte turnover nd microggregte formtion: mechnism for C sequestrtion under no-tillge griculture. Soil Biol. Biochem., 32, 2009-2103. Six J., Elliott E.T., Pusytin K., Dorn W., 1998. Aggregtion nd Soil Orgnic Mtter Accumultion in Cultivted nd Ntive Grsslnd Soils. Soil. Sci. Soc. Am. J., 62, 1367-1377. Strosser E. 2010. Methods for determintion of lile soil orgnic mtter: An overview. J. Agroiol., 27, 49-60. Tiedje J.M., Sextone A.J. Prkin T.B., Revsech N.P., 1984. Aneroic processes in soil. Plnt nd Soil, 76, 197-212. West T.D., Post W.M., 2002. Soil orgnic cron sequestrtion rtes y tillge nd crop rottion: glol dt nlysis. Soil Sci. Soc. Am. J., 66, 1930-1946.
WPŁYW PŁUŻNEJ UPRAWY ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO 607 IMPACT OF NO-TILLAGE AND CONVENTIONAL TILLAGE ON PHYSICAL SEPARATED SOIL ORGANIC MATTER FRACTIONS CONTENT Stnisłw Lenrt, Anet Perznowsk Deprtment of Agronomy, Wrsw University of Life Sciences-SGGW ul. Nowoursynowsk 159, 02-776 Wrszw e-mil: stnislw_lenrt@sggw.pl A s t r c t. The study ws conducted to determine the impct of long term tillge systems: conventionl tillge (UP) nd no-tillge (SB) on the storge of totl orgnic cron (Corg) nd different physicl orgnic mtter frctions in soil: ) prticulte orgnic mtter (POM) prticles with dimeter of 2-0.05 mm (snd-sized) nd ) humified frction (HF) ssocited with silt nd cly prticles (prticles with dimeter <0.05 mm). The study ws sed on the field experiment estlished in the yer 1975 t the Agriculturl Experimentl Sttion, SGGW, in Chylice, locted on lck erth (sndy lom/lomy snd). Soil smples were collected in 2009-2010 from two depths (0-10 nd 10-20 cm) in spring (My) nd in utumn (Octoer). The verge content of totl orgnic cron ws grter in soil under no-tillge (SB), especilly in the top lyer of 0-10 cm (out 33%). In the top lyer of 0-10 cm in no-tillge out 16,9% of orgnic cron ws present in the POM frction, nd in conventionl tillge out 13,1%. Ws noted tht the POM frction is more sensitive to chnges determined y tillge prctices thn the humified frction (HF) nd totl soil orgnic cron (Corg). K e y w o r d s : totl soil orgnic cron, physicl frctiontion, prticulte orgnic mtter (POM), humified soil orgnic mtter frction (HF)