ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LVI NR 1/2 WARSZAWA 2005: 105-111 LESZEK KORDAS*, KAZIMIERZ KLIMA** WPŁYW WIELOLETNIEGO STOSOWANIA UPROSZCZEŃ W UPRAWIE ROLI I SIEWU BEZPOŚREDNIEGO W UPRAWIE GROCHU SIEWNEGO N A WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY THE LONG-TERM EFFECT OF SIMPLIFICATIONS IN SOIL TILLAGE AND DIRECT SOWING OF PEA CULTIVATION ON PHYSICAL CHARACTERISTICS OF SOIL *Katedra Ogólnej Uprawy Roli i Roślin, Akademia Rolnicza, Wrocław; ** Katedra Ogólnej Uprawy roli i Roślin, Akademia Rolnicza, Kraków Abstract: In past few years there have been some important changes in agricultural practices o f cultivated crops, including soil preparation for sowing. The changes have been stimulated by rapid development in scope o f tools and machines used for tillage, as well as economics matters. The objective o f the research was to determine the influence o f soil tillage simplification on som e o f the physical properties o f soil. This article presents results o f a field experiment established in 1993 at Experimental Station o f Agricultural University o f Wroclaw. The results include 3-year research in physical properties o f soil under pea cultivation in the second cycle o f four-course rotation: sugar beet - spring wheat - pea - winter triticale. Słowa kluczowe: uprawa roli, zw ięzłość gleby, wilgotność, zapas wody. K ey w ords: tillage, soil compaction, soil moisture, water reserves. WSTĘP Rosnące ceny nośników energii i siły roboczej, a przez to wysokie koszty produkcji, sprzyjają zainteresowaniu nauki i rolników uproszczonymi metodami uprawy roli, zwłaszcza siewem bezpośrednim [Radecki, Opic 1995]. Do bardzo istotnych badań dotyczących uproszczeń jest poznanie zmian zachodzących we właściwościach fizycznych gleby. Do podstawowych właściwości należy zaliczyć: zwięzłość gleby, stopień uwilgotnienia oraz zdolność gromadzenia wody. Cechy
106 L. Kordas, K. Klima te mają zasadniczy wpływ na potencjalne możliwości produkcyjne gleby. Większość publikacji wskazuje, że po zastosowaniu uproszczeń i siewu bezpośredniego obserwuje się nieznaczny wzrost zwięzłości, co niewątpliwie ogranicza możliwości rozwoju korzeni i rzutować może na prawidłowy rozwój roślin [Blecharczyk 1999, Dzienia i in. 1993, Dzienia 1988]. Głównym celem badań było określenie, jak zmieniają się podstawowe właściwości fizyczne gleby w wyniku modyfikacji tradycyjnej uprawy roli pod groch siewny poprzez przyoranie międzyplonu ścierniskowego lub stosowanie siewu bezpośredniego. MATERIAŁ I METODY Ścisłe doświadczenie polowe rozpoczęto jesienią 1993 roku w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Akademii Rolniczej we Wrocławiu w Swojcu. Rozpoczęto je od modyfikacji uprawy roli pod pierwszą roślinę w zmianowaniu (burak cukrowy), a następnie kontynuowano w pozostałych latach zmianowania (tab.l). Doświadczenie było zlokalizowane na madzie właściwej, wytworzonej z piasku gliniastego mocnego, zaliczanej do klasy Via kompleksu żytniego bardzo dobrego, w układzie bloków losowanych w czterech powtórzeniach. Przedstawione wyniki dotyczą grochu siewnego uprawianego w drugiej rotacji (7. rok doświadczenia) w zmianowaniu: burak cukrowy - pszenica jara - groch siewny - pszenżyto ozime. Punktem odniesienia była tradycyjna uprawa roli (obiekt 1). Na pozostałych uprawę zróżnicowano wprowadzając międzyplon ścierniskowy z gorczycy białej (20 kg ha-1) na przyoranie (obiekt 2) lub rezygnując z uprawy płużnej na rzecz uprawy zerowej wykonanej siewnikiem do siewu bezpośredniego (obiekt 3). TABELA 1. Schemat doświadczenia pofowego - TABLE 1. Scheme of field experiment System uprawy Tillage system Uprawa pożniwna i przedzimowa Stubble tillage and pre-winter tillage Uprawa przedsiewna Pre-sowing tillage Sposób siewu Sowing 1.Tradycyjny Conventional podorywka na glęb. 10-12 cm orka przedzimowa na gl 27-29 cm skimming to 10-12 cm deep ploughing to 27-29 cm brona ciężka na gl 10 cm 2x harrowing 10 cm 2x siew tradycyjny conventional sowing 2.Tradycyjny + międzyplon ścierniskowy Conventional + stubble crop podorywka па glęb. 10-12 cm siew międzyplonu (gorczyca biała) orka przedzimowa na gl 27-29 cm skimming to 10-12 cm, sowing stubble crop (white mustard), deep ploughing to 27-29 cm brona ciężka na gl 10 cm 2x harrowing 10 cm 2x siew tradycyjny conventional sowing 3. Uprawa zerowa No-tillage siew bezpośredni międzyplonu (gorczyca biała) direct sowing stubble crop (white mustard) bez uprawy no-tillage siew bezpośredni direct sowing
Stosowanie uproszczeń w uprawie roli a właściwości fizyczne gleby 107 Zwięzłość gleby oznaczono w dwóch terminach: po zakończeniu wschodów i w okresie zbioru grochu siewnego. Pomiary przeprowadzono penetrometrem glebowym z automatycznym zapisem danych w 8 powtórzeniach, co 5 cm do głębokości 30 cm. Wilgotność objętościową oraz zapas wody w glebie oznaczono również w dwóch wymienionych terminach, tj. po zakończeniu wschodów i w terminie zbioru rośliny. Pomiarów dokonano przy użyciu cylinderków o pojemności 100 cm3 w warstwach 5-10,10-15,20-25 cm w dwóch powtórzeniach na poletku. Wyniki badań opracowano metodą analizy wariancji przy poziomie istotności 0,05. WYNIKI Zwięzłość gleby oznaczona po zakończeniu wschodów i po zbiorze we wszystkich analizowanych warstwach była istotnie zróżnicowana zależnie od uprawy roli (rys.l ). Najmniejszą zwięzłość (średnio 0,17 MPa) odnotowano w wierzchniej warstwie gleby na poletkach, na których stosowano uprawę tradycyjną z międzyplonem ścierniskowym (obiekt 2). Gleba z tych poletek charakteryzowała się również najmniejszą zwięzłością w całym badanym profilu. Największe zagęszczenie gleby stwierdzono na poletkach z siewem bezpośrednim w warstwie 25-30 cm (obiekt 3). Również w poziomie ornopróchnicznym zwięzłość na tych poletkach okazała się istotnie wyższa od pozo-stałych i była większa o 33,5% od zwięzłości w uprawie tradycyjnej (obiekt 1) i o 52,6% w uprawie tradycyjnej z międzyplonem ścierniskowym (obiekt 2). Wprowadzenie do uprawy tradycyjnej międzyplonu ścierniskowego spowodowało wyraźne (średnio 11,2%) zmniejszenie tej cechy w badanym profilu omo-próchnicznym.zwięzłość gleby Tradycyjny-Conventional Tradycyjny mlędzyplon Uprawa zerowa NIR-LSD 0,05 ścierniskowy No- tillage Conventional + stubble crop RYSUNEK 1. Wpływ systemu uprawy roli na zwięzłość gleby FIGURE 1. The effect of cultivation systems on soil compaction
108 L. Kordas, K. Klima HTradycyjny Conventional Tradycyjny + międzyplon ścierniskowy Conventional + stubble crop il Uprawa zerowa No - tillage NIR - LSD 0,05 po wschodach after emergence po zbiorze after harvest warstwa - layer (cm) RYSUNEK 2. Wpływ systemu uprawy roli na wilgotność gleby FIGURE 2. The effect of cultivation systems on soil moisture oznaczona po zbiorze grochu wykazywała znacznie większe wartości oraz zróżnicowanie, zwłaszcza w głębszych warstwach profilu glebowego. Jednak zasadnicze tendencje z okresu po wschodach zostały utrzymane. Stwierdzone różnice były istotne we wszystkich badanych warstwach tylko w przypadku siewu bezpośredniego. Sposób uprawy roli wyraźnie zróżnicował wilgotność wyrażoną w % objętościowych gleby zwłaszcza w początkowej fazie wzrostu roślin (rys. 2). Gleba nieuprawiana (siew bezpośredni) charakteryzowała się istotnie większą wilgotnością tylko w stosunku do uprawy tradycyjnej i była ona w poszczególnych warstwach odpowiednio o 7,6, 6,5 oraz 6,1% większa. Zastosowanie w uprawie tradycyjnej międzyplonu ścierniskowego również istotnie zwiększyło wilgotność gleby jednak tylko w warstwach 5-10 i 10-15 cm. Badania przeprowadzone w terminie zbioru nie wykazały istotnego zróżnicowania między badanymi obiektami. Nie mniej najniższą wilgotnością we wszystkich badanych warstwach (średnio 12,3%) charakteryzowała się gleba z poletek z międzyplonem ścierniskowym, natomiast najwyższą (średnio 14,5%) z poletek z siewem bezpośrednim Zapas wody w glebie oznaczony po zakończeniu wschodów roślin wykazywał istotne zróżnicowanie między obiektami (rys. 3). We wszystkich badanych warstwach gleby, na której uprawiano groch siewny metodą siewu bezpośredniego, występował istotnie większy zapas wody niż w glebie uprawianej tradycyjnie. Największe różnice stwierdzono w warstwie 5-10 cm, a najmniejsze w warstwie 20-25 cm i wynosiły one odpowiednio 60,9 i 35,7%. Średnio dla całej badanej warstwy wzrost ten wynosił 44,8%. Zmodyfikowanie uprawy tradycyjnej przez siew międzyplonu spowodowało
Stosowanie uproszczeń w uprawie roli a właściwości fizyczne gleby 109 mm Tradycyjny Conventional Tradycyjny + międzyplon ścierniskowy Conventional + stubble crop Uprawa zerowa No - tillage NIR-LSD 0,05 layer (cm) RYSUNEK 3. Wpływ systemu uprawy roli na zapas wody w glebie FIGURE 3. The effect of cultivation systems on water reserves również istotny wzrost zapasu wody w glebie we wszystkich badanych warstwach. Wzrost ten jednak był niższy niż w przypadku siewu bezpośredniego i wynosił średnio o 24,6% w stosunku do uprawy tradycyjnej. Niewielkie zmiany w zapasie wody w glebie stwierdzono w okresie zbioru grochu siewnego. Występujące zróżnicowanie między poszczególnymi uprawami okazało się nieistotne. Nastąpiło bardzo wyraźne wyrównanie wartości zarówno w poszczególnych warstwach, jak i między obiektami. Nastąpiło także odwrócenie zależności w przypadku uprawy tradycyjnej i uprawy z międzyplonem. Siew bezpośredni w dalszym ciągu zapewniał największy zapas wody w glebie, a najmniejszy uprawa tradycyjna z międzyplonem ścierniskowym. DYSKUSJA Przeprowadzone badania stanu fizycznego gleby uprawianej z zastosowaniem różnych systemów uprawy roli dowiodły ich wyraźny wpływ na badane cechy gleby. Zwięzłość gleby na stanowiskach z uprawą zerową w stosunku do stanowisk z uprawą tradycyjną była większa zarówno w okresie wschodów, jak i w terminie zbioru. Podobne obserwacje wykazano w pracach Pabina i in. [2000], Dzieni i in. [1995], Pudełki i in. [1994], Balia i in. [1998] oraz Blecharczyka i in. [1999]. Krężel [1991] wykazał zwiększenie zwięzłości gleby w okresie wegetacji roślin o 87% i o 70% w okresie zbioru. Stosowanie międzyplonu ścierniskowego, a zwłaszcza siewu bezpośredniego w uprawie roli przyczyniło się do zwiększenia wilgotności gleby szczególnie w początkowym okresie rozwoju grochu siewnego. Większa wilgotność gleby wystąpiła również podczas zbioru roślin. Potwierdzają to również badania przeprowadzone przez
п о L. Kordas, K. Klima Blecharczyka i in. [1999], natomiast Krężel [1991] wykazał niewielki wpływ uprawy na wilgotność gleby. Radomska M. i Radomska A. [1995] podkreślają, że większe wahania tej cechy mogą ujawnić się w latach lub regionach suchych lub o małej liczbie opadów. Wyniki badań przeprowadzanego doświadczenia wykazują większy zapas wody w glebie na poletkach z uprawą zerową i międzyplonem ścierniskowym. Podobne zależności stwierdzili Radecki i Opic [1995], jednak w latach o dużej ilości opadów różnice ulegają zmniejszeniu. Według Dzieni [1988] trudno jest jednoznacznie stwierdzić duże znaczenie uprawy zerowej dla gospodarki wodnej gleby. Niektóre prace stwierdzają korzystny wpływ siewu bezpośredniego na gromadzenie wody w glebie [Weber i in. 2000, Dzienia i in. 1988]. Natomiast badania Pabina i in. [1998] nie potwierdzają wyników dotyczących wilgotności gleby uzyskanych w niniejszej pracy, a świadczących o lepszej retencyjności gleb uprawianych w systemie siewu bezpośredniego niż uprawie tradycyjnej. WNIOSKI W warunkach glebowo-klimatycznych doświadczenia stwierdzono, że: 1. Stosowanie uprawy zerowej pod groch siewny w zmianowaniu istotnie zwiększa zwięzłość gleby w całym okresie wegetacji rośliny. 2. Zastąpienie uprawy tradycyjnej uprawą zerową wpływa, szczególnie w początkowych fazach rozwoju rośliny, na wzrost wilgotności i zapasu wody w glebie, jednak w miarę upływu czasu różnice te ulegają stopniowemu zmniejszeniu. 3. Modyfikowanie uprawy tradycyjnej przez wprowadzenie międzyplonu ścierniskowego z gorczycy białej powoduje, zwłaszcza w okresie wschodów roślin, wzrost wilgotności i retencyjności gleby. LITERATURA BALL B.C., TEBRÜGGE F., SARTORI L., GONZALEZ P., GIRALDEZ J.V. 1998: Influence ofno- -tillage on physical, chemical and biological soil properties. Experience with the applicability o f no-tillage crop production in the West-European countries. Final Report. Review Papers Summaries & Conclusions o f the Concerted Action: 7-27. BLECHARCZYKA., SKRZYPCZAK G., MAŁECKA J. 1999: Reakcja pszenicy ozimej naprzedplon i siew bezpośredni. Pam. Puław. 118: 9-16. DZIENIA S., PISKIER T, WERESZCZAKA J. 1995: Wpływ roślin mulczujących na wybrane właściwości fizyczne gleby po zastosowaniu siewu bezpośredniego bobiku. Mat. Konf. Siew bezpośredni w teorii i praktyce. Szczecin-Barzkowice: 57-61. DZIENIA S., WERESZCZAKA J. 1993: W pływ systemów uprawy roli na fizyczne właćciwości uprawy roli i plonowanie bobiku. Frag. Agron. 40,4: 163-175. DZIENIA S., KARNAŚ E., SOSNOWSKI A. 1988: Porównanie systemów uprawy roli w zmianowaniu zbożowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 356,149: 43-155. KRĘŻEL R. 1991: W pływ siewu bezpośredniego na w łaściwości gleby i plonowanie roślin. Rocz. Nauk Roi., Seria A, 109, 3: 175-187. PABIN J., RUNOWSKA-HRYŃCZUK B. 1998: Wpływ zerowej uprawy roli na właściwości gleby. Rocz. AR Pozn. R oi, 307, 52, 2: 95-100.
Stosowanie uproszczeń w uprawie roli a właściwości fizyczne gleby 111 PABIN J, WŁODEK S., BISKUPSKI A., RUNOWSKA-HRYŃCZUK B, KAUS A. 2000: Ocena w łaściw ości fizycznych gleby i plonowania roślin przy stosowaniu uproszczeń uprawowych. Inżyn. Roi. 6 :213-219. RADECKI A., OPIC J. 1991 : Metoda siewu bezpośredniego w świetle literatury krajowej i zagranicznej. Rocz. Nauk Roi. Seria A, 109, 2: 119-139. RADOMSKA M., RADOMSKA A. 1995: Siew bezpośredni a plonowanie roślin w świetle doświadczeń w państwach zachodnio-europejskich. Mat. Konf. Siew bezpośredni w teorii i praktyce. Szczecin-Barzkowice: 27-33. WEBER R., HRYŃCZUK B., BISKUPSKI A., WŁODEK S. 2000: Zmienność zwięzłości, gęstości i wilgotności gleby w zależności od techniki uprawy roli. Inżyn. Roi. 6 : 313-325. Praca wpłynęła do redakcji we wrześniu 2003 r P r o f dr hab. L eszek K ordas K atedra O gólnej U praw y R oli i Roślin AR ul. С. К N orw ida 25, 50-375 Wrocław e-m ail:kordas@ ozi. ar. w roc.pl