Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu - CCCIJCiX (2006) STANISŁAW ROLBIECKI 1, ROMAN ROLBIECKI 1, ANDRZEJ KLIMEK 2 PORÓWNANIE WPŁYWU DESZCZOWANIA I MIKRONAWODNIEŃ NA PRODUKCJĘ DWULETNICH SADZONEK BRZOZY BRODAWKOWATEJ W WARUNKACH ZOOMELIORACH Z 'Katedry Melioracji i Agrometeorologii oraz z 2 Zakładu Agroturystyki i Kształtowania Krajobrazu Akademii Techniczno-Rolniczej im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy ABSTRACT. The effects of sprinkler irrigation, drip irrigation and micro-jet sprinkling on the two- -year ołd seedling production of veirucose birch with the use of zoo-melioration were studied. Field experiment was carried out in 2004-2005 at Białe Błota near Bydgoszcz. Irrigation systems differentiated the verrucose birch seedling height and diameter as well as the gafherings of Oribatida. Key words: forest nursery, verrucose birch, sprinkler irrigation, micro-jet sprinkling, drip irrigation, zoo-melioration, Acari, Oribatida Wstęp Zastosowanie nawodnień w szkółkach umożliwia systematyczne uzupełnianie wody dawkami optymalnymi dla młodych roślin i ułatwia utrzymanie wilgotności odpowiedniej dla edafonu. Używane powszechnie deszczownie, mimo swej niezaprzeczalnej skuteczności w produkcji szkółkarskiej, bywają już niekiedy technologicznie przestarzałe. Urządzenia te często nie pozwalają na stosowanie chemigacji (zadawania pestycydów) bądź fertygacji (nawożenia siecią nawadniającą), dając przy tym opad grubokroplisty. Ponadto nie zawsze można nimi dokładnie dostosować normy (dawki) nawodnieniowe do zmiennych w czasie potrzeb roślin w szkółce. Poszukuje się zatem bardziej energo- i wodooszczędnych metod nawadniania które mogłyby jednocześnie sprostać specyficznym wymaganiom produkcji szkółkarskiej (Jeznach i Pierzgalski 1996, Wytyczne nawadniania... 2002). Właściwości ekologiczne i niewielkie wymagania siedliskowe brzozy brodawkowatej (Betula verrucosa Ehrh.) wskazują na jej ważną rolę w zalesieniach (Zalesianie... 1999). Rocz. AR Pozn. CCCLXXX, Roto. 66: 315-321 Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2006 PL IŚSN 0137-1754
316 S. Rołbiecki, R. Rolbiecki, A. Klimek W szkółkach produkuje się przeważnie sadzonki jednoroczne tego gatunku. Niekiedy jednak uzasadniona jest także produkcja starszych, dobrze wyrośniętych sadzonek zwłaszcza gdy mają one służyć jako materiał sadzeniowy w szczególnie trudnych warunkach, np. na silnie zachwaszczających się glebach porolnych (Kłoskowska 1992). W szkółkach leśnych na ogół panują warunki edaficzne dalekie od charakterystycznych dla gleb leśnych. Sadzonki gatunków leśnych rosną bez udziału typowego dla nich edafonu, szczególnie saprofagów. Wiadomo, że organizmy glebowe decydują o żyzności gleby, ich introdukcję można więc traktować jako ważny zabieg melioracyjny. Wprowadzenie do gleb szkółek fauny glebowej wraz ze ściółką leśną może pozytywnie wpłynąć na równowagę biologiczną i większą efektywność produkcji szkółkarskiej. Celem badań było określenie wpływu nawodnień ciśnieniowych (deszczowania, mikrozraszania i nawadniania kroplowego) na cechy siły wzrostu sadzonek brzozy brodawkowatej produkowanych z udziałem zabiegu zoomelioracji. Materiał i metody Ścisłe dwuletnie (2004-2005) badania terenowe przeprowadzono w szkółce leśnej Nadleśnictwa Bydgoszcz w Białych Błotach na glebie rdzawej właściwej wytworzonej z piasku luźnego. Doświadczenie założono jako jednoczynnikowe. metodą losowanych bloków, w czterech powtórzeniach (Bruchwald 1997). Nasiona brzozy wysiewano, zgodnie z zasadami produkcji szkółkarskiej, w trzeciej dekadzie kwietnia, w latach 2003 i 2004 (Kłoskowska 1992). Każde poletko o powierzchni 4 nr obejmowało cztery rzędy roślin o długości 4 m. Badanym czynnikiem, stanowiącym źródło zmienności, było nawadnianie zastosowane w czterech następujących wariantach wodnych: O - bez nawadniania (kontrola), K - nawadnianie kroplowe, M - mikrozraszanie, D - deszczowanie. Nawożenie mineralne było jednolite w całym doświadczeniu. Do nawodnień kroplowych używano linii kroplującej T-Tape" z emiterami kropel rozmieszczonymi co 20 cm. Do mikrozraszania stosowano mikrozraszacze Hadar". Deszczowanie przeprowadzano, używając zraszaczy Storczyk". Terminy wykonywania nawodnień ustalano na podstawie Wytycznych nawadniania... (2002). Zabieg zoomelioracji przeprowadzono na stanów iskach O, K i M. Polegał on na rozrzuceniu na powierzchni gleby cienkiej warstwy (1 cm) materii organicznej pozyskanej z gleby zrębu na siedlisku boru świeżego, a następnie zmieszaniu jej z wierzchnią warstwą (2 cm) gleby szkółki. Pomiary biometryczne (cechy siły wzrostu) siewek brzozy obejmowały wysokość siewek (cm) i średnicę pędu (mm). Pomiary te wykonywano jesienią w 2004 (na roślinach z siewu w 2003 roku) oraz 2005 roku (na siewkach pochodzących z nasion wysianych w 2004 roku). Wycinki gleby do badań akarologicznych o rozmiarach 17 cm 2 x 3 cm głębokości pobierano trzykrotnie w pierwszym roku badań (w maju, sierpniu i październiku) oraz dwukrotnie w drugim roku (w maju i październiku). W każdym terminie z poletka pobrano po trzy próbki gleby, co daje ogółem 60 powtórzeń z każdego wariantu doświadczenia. Roztocze (Acari) wypłaszano metodą Tullgrena przez siedem dni, a następnie konserwowano i preparowano. Do gatunku lub rodzaju oznaczono mechowce, łącznie
Porównanie wpływu deszczowania i mikronawodnień... 317 ze stadiami młodocianymi. Pozostałe roztocze oznaczono do rzędów. Przedmiotem analizy było 2845 Acari, w tym 1456 Oribatida. Otrzymane wyniki opracowano statystycznie, odpowiednio dla układu doświadczenia, stosując test Tukeya dla porównania otrzymanych różnic (Bruchwald 1997). W latach 2004-2005 średnia temperatura powietrza w okresie wegetacji (IV-IX) kształtowała się poniżej normy wieloletniej i wynosiła 13,8 C, natomiast suma opadów była o 66 mm niższa od normy (tab. 1). Pierwszy rok badań charakteryzował się niższą temperaturą (13,4 C) i opadami (245 mm, tj. 84% normy). Drugi rok badań był cieplejszy (temperatura powietrza 14,2 C) i bardziej suchy (opady 203 mm, czyli 70% normy). Sezonowe dawki nawodnieniowe kształtowały się zależnie od ilości i przebiegu opadów, wynosząc średnio 65 mm w nawadnianiu kroplowym, 87 mm w mikrozraszaniu i 125 mm w deszczowaniu. Większe ilości wody zastosowano w suchszym 2005 roku (79 mm w nawadnianiu kroplowym, 105 mm w mikrozraszaniu i 145 mm w deszczowaniu), natomiast mniejsze w 2004 roku (odpowiednio: 51 mm, 70 mm i 105 mm). Tabela 1 Opady, temperatura i dawki wody w sezonie wegetacyjnym (IV-IX) Rainfall, temperaturę and water rates during the vegetation season (IV-IX) Lata badań Studied years 2004 2005 2004-2005 Wielolecie Many-year average Opady Rainfall (mm) 245 203 224 Temperatura Temperaturę ( c) 13,4 14,2 13,8 290 14,1 Różnica - Difference -66-0,3 Dawki wody Water rates (mm) K M D 51 79 65 70 105 87 105 145 125 K, M, D - odpowiednio: nawadnianie kroplowe, mikrozraszame i deszczowanie. K, M, D - drip iirigation, micro-sprinkling and sprinkler irrigation, respectively. Wyniki i dyskusja Nawadnianie istotnie zwiększyło wzrost siewek brzozy (tab. 2). Wysokość dwuletnich siewek nawadnianych wynosiła pod koniec sezonu wegetacyjnego 132,7 cm w nawadnianiu kroplowym, 129,6 cm w mikrozraszaniu i 128,9 cm w deszczowaniu. Przyrost wysokości siewek wskutek nawadniania w porównaniu z roślinami kontrolnymi uprawianymi bez tego zabiegu, wyniósł 18% w nawadnianiu kroplowym i 15% w mikrozraszaniu bądź deszczowaniu. Nie stwierdzono istotnych różnic w wysokości siewek wskutek nawadniania kroplowego, rnikrozraszania bądź deszczowania. Znacznie większą efektywność nawadniania (76-100%) stwierdzono u jednorocznych siewek brzozy (S. Rolbiecki i ia. - w druku).
318 S. Rolbiecki, R. Rolbiecki, A. Klimek Tabela 2 Wpływ nawadniania na wysokość (cm) i średnicę (mm) siewki brzozy Effect of irrigation on the verrucose birch seedling height (cm) and diameter (mm) Nawadnianie Irrigation 0 K M D Rok - Year 2004 2005 Średnio Mean h (cm) 0(mm) h(cm) 0 (mm) h (cm) 0 (mm) 108,2 131,7 125,1 124,0 12,2 12,4 12,1 12,6 116,7 133,7 134,1 133,7 9,9 11,3 13,1 12,1 112,5 132,7 129,6 128,9 NIR i0 j-lsd 0 _o5 15,018 r.n. 15,870 1,687 7,588 0,819 O, K, M, D - odpowiednio: bez nawadniania (poletka kontrolne), nawadnianie kroplowe, mikrozraszanie i deszczowanie. O, K, M, D - without irrigation (control plots), drip-irrigated plots, micro-sprinkled plots and sprinkled plots, respectively. Nawadnianie, przeciętnie w dwuletnim okresie badań, zwiększyło średnicę siewek, przy czym istotne różnice wystąpiły pomiędzy siewkami na poletkach kontrolnych (bez nawadniania) a roślinami nawadnianymi mikrozraszaczami bądź deszczownią. Bardziej efektywne było nawadnianie we wcześniejszych badaniach z siewkami jednorocznymi, bowiem nawadniane siewki brzozy charakteryzowały się średnicą od 67% do 84%> większą w porównaniu z wartościami tej cechy u roślin na poletkach kontrolnych (S. Rolbiecki i in. - w druku). W jeszcze innych badaniach (S. Rolbiecki i in. 2005) stwierdzono istotne współdziałanie nawadniania i nawożenia kompostem - wyprodukowanym na bazie osadów ściekowych (80%) i torfu wysokiego (20%) - w kształtowaniu siły- wzrostu jednorocznych siewek brzozy. Nawadniane jednoroczne siewki brzozy nawożone kompostem były wyższe i cechowały się większą średnicą pędu. Biorąc pod uwagę ilość wody stosowanej do nawadniania siewek brzozy w porównywanych systemach, trzeba odnotować, że najoszczędniejszy okazał się system nawodnień kroplowych (tab. 1). Ta metoda, w porównaniu z pozostałymi dwoma (szczególnie metodą deszczowania), była najbardziej wodooszczędna. Powyższe ustalenia znajdują potwierdzenie we wcześniejszych wynikach doświadczeń z porównaniem tradycyjnego deszczowania i mikronawodnień w produkcji jednorocznych siewek sosny (R Rolbiecki i in. 2005) bądź brzozy (S. Rolbiecki i in. - w druku). W sytuacji niewystarczającej dla deszczowni ilości wody dyspozycyjnej w szkółce, decyzja o stosowaniu mikronawodnień (np. mikrozraszaczy) może być właściwym rozwiązaniem, co już wcześniej sygnalizowali autorzy najnowszego opracowania Wytycznych nawadniania szkółek leśnych na powierzchniach otwartych" (2002). Dodatkowym, przemawiającym za tym argumentem jest bardzo często występująca w szkółkach konieczność stosowania małego natężenia zraszania (Babiński i Bialkiewicz 1992). Zoomelioracja, poza introdukcją, obejmuje też czynności prowadzące do poprawy warunków życia drobnych zwierząt glebowych, w celu polepszenia krążenia materii i korzystnego przebiegu procesów glebotwórczych (Mazur i Tracz 1996, Szujecki 1990). W szkółce leśnej przy introdukcji fauny dobre rezultaty dało połączenie mikro- 11,1 11,8 12,6 12,3
Porównanie wpływu deszczowania i mikronawodnień.., 319 zraszania z nawożeniem organicznym (S. Rolbiecki i in. 2005). Odnotowano wyraźny wzrost liczebności i różnorodności gatunkowej Oribatida. Roztocze te przeważnie stanowią około 70% roztoczy gleb leśnych (Klimek 2000), generalnie są uznawane za saprofagi, jednak wiele z nich to również mikrofitofagi, wśród których dużą grupę stanowią mykofagi (Schneider i in. 2004). Okazało się, że Oribatida żerują na grzybach mikoryzowych (Schneider i in. 2005), mogą więc stymulować ich wzrost i przyczyniać się do rozprzestrzeniania grzybów. Ponadto w badaniach laboratoryjnych stwierdzono pozytywny wpływ 7 fauny glebowej na wzrost siewek brzozy i sosny (Setala 1995). W podobnym do niniejszego doświadczeniu z sosną odnotowano po ściółkowaniu wyraźny' wzrost liczby gatunków mechowcow i niewielki wzrost ich zagęszczenia (R. Rolbiecki i in. 2005). W rocznym doświadczeniu z brzozą stwierdzono, że przeprowadzony zabieg zoomelioracji w połączeniu z mikronawodnieniami wyraźnie wpłynął na wzrost liczebności i liczby gatunków saprofagicznych mechowcow (R Rolbiecki i in. - w druku). Wynik dwuletniego doświadczenia z brzozą wskazuje (tab. 3), że zabieg zoomelioracji powiódł się i zagęszczenie roztoczy, szczególnie w przypadku zastosowania nukrozraszania, było znacznie większe niż w doświadczeniu rocznym. Liczebność roztoczy na stanowiskach O i D była zbliżona, jednak na powierzchni deszczowanej dominowały Actinedida. natomiast na ściółkowanej bez nawadniania wyraźnie dominowały Oribatida, które stanowiły 54% wszystkich roztoczy. Największą liczebność tych roztoczy odnotowano na stanowisku M, nieco mniejszą na powierzchni K. Różnice w średniej liczebności mechowcow pomiędzy stanowiskami K i M a stanowiskiem D były istotne statystycznie. Przedstawiony układ liczebności Oribatida może Tabela 3 Zagęszczenie roztoczy (JVw rys. osobn. m~ 2 ) oraz liczba gatunków (S), średnia liczba gatunków w próbie (s) i wskaźnik różnorodności gatunkowej Shannona (H) dla zgrupowań Oribatida w różnych systemach nawadniania Abundance (JVin 1000 individuals m" 2 ) of mites, number of Oribatida species (S), average number of species (s) and Shannon index (H) under different irrigatlon systems Wskaźnik - grupa roztoczy Warianty -Variaiits Index - group of mites O K M D jv-acari 4,47 7,98 11,57* + 4,53 iv-acaridida 0,07-0,02 - N - Actinedida 1,54 2,69 4,12* 2,50 iv-gamasida 0,39 0,35 0,56 + 0,05 N - Tarsonemida 0,05 + 0,09 + 0,15 + 1,35* A 7 -Oribatida. 2,43 4,85 + 6,71 * + 0,62 S -Oribatida 10 19 19 3 s - Oribatida U3 + 1,83 + 2,77* + 0,58* i?-oribatida 1,33 1,45 1,74 0,82 *Istotność różnic między stanowiskiem O a pozostałymi stanowiskami, p < 0,05. + Istotność różnic między stanowiskiem D a pozostałymi stanowiskami, p < 0,05. *Significant between plot O and a certain plot at p < 0.05. + Significant between plot D and a certain plot at p < 0.05.
320 5. Rolbiecki, R. Rolbiecki, A. Klimek świadczyć o wyraźnym wpływie ściółkowania na liczebność tych roztoczy, ale tylko przy jednoczesnym zastosowaniu nawadniania. Na badanych poletkach doświadczalnych odnotowano występowanie 31 gatunków mechowców. Na stanowisku D stwierdzono tylko trzy gatunki tych roztocz}', a na ściółkowanych od 10 do 19 gatunków Oribatida. Różnice w średniej liczbie gatunków między stanowiskami O, K, M ad byty istotne statystycznie. Największą wartość wskaźnika różnorodności gatunkowej Shannona (7/ = 1,74) odnotowano w przypadku zastosowania mikrozraszania. Pozytywny wpływ tej metody nawadniania na mechowce wynika zapewne z tego, że zwilżana jest cała powierzchnia gleby, a nie tylko jej część w pobliżu rośliny, jak w przypadku nawadniania kroplowego. Wśród Oribatida na stanowiskach O i D wyraźnie dominował Tectocepheus velatus (Michael) - odpowiednio 58,7 i 66,7% wszystkich mechowców, a na stanowiskach K i M najliczniej występowała Oribatida tibialis (Nicolet) - odpowiednio 45,3 i 42,3%. Cechą charakterystyczną obydwu gatunków jest ich eurytopowość, cechuje je również preferowanie gleb leśnych, szczególnie borów sosnowych (Klimek 1999, 2000). Na badanym terenie ważne miejsca w hierarchii dominacji Oribatida zajmowały też Chamobates aispidatiformis (Tragardh), Oppiella nova (Oudenians), Scheloribates latipes (CL. Koch) i Sciitovertex sculptus Michael. Wnioski 1. Badane systemy nawodnieniowe istotnie zwiększyły wysokość i średnicę siewek brzozy. Nie stwierdzono statystycznie udowodnionych różnic w badanych parametrach wzrostu siewek brzozy pomiędzy poszczególnymi systemami nawadniania. 2. Zabieg zoomelioracji połączony z mikrozraszaniem wyraźnie wpłynął na wzrost liczebności roztoczy, szczególnie saprofagicznych mechowców; znacznie wzrosła też różnorodność gatunkowa Oribatida i dominacja tej grupy wśród roztoczy. 3. Uzyskane wyniki wskazują że nawodnienia niskociśnieniowe - system kroplowy i mikrozraszanie - mogą być w niektórych, uzasadnionych przypadkach rozpatrywane jako realna alternatywa dla stosowanych dotychczas w szkółkach na wielką skalę dużych deszczowni. Przemawia za tym przede wszystkim mniejsze zużycie wody, cechujące mikronawodnienia. Podziękowanie Autorzy dziękują pracownikom Nadleśnictwa Bydgoszcz za umożliwienie przeprowadzenia badań i cenną pomoc w trakcie realizacji doświadczenia. Literatura Babiński S., Białkiewicz F. (1992): Deszczowanie szkółek. W: Szkółkarstwo leśne. Red. R. Sobczak. Wyd. Świat, Warszawa: 130-191. Bruchwald A. (1997): Statystyka matematyczna dla leśników. Wyd. SGGW, Warszawa.
Porównanie wpływu deszczowania i mikronawodnień... 321 Jeznach J., Pierzgalski E. (1996): Przyrodnicze i techniczne trendy rozwoju mikronawodnień. Zesz. Probl. Post. Nauk Roto. 438: 175-182. Klimek A. (1999): Tectocepheus velatus (Michael) (Acari, Ofibatida) as an indicator of industrial air pollution in young Scots pine forests. W: Soil zoology in Central Europe. Red. K. Tajovsky, V. Piźl. CeskeBiidejovice: 143-148. Klimek A. (2000): Wpływ zanieczyszczeń emitowanych przez wybrane zakłady przemysłowe na roztocze (Acari) glebowe młodników sosnowych, ze szczególnym uwzględnieniem mechowców (Oribatida). Zesz. Nauk. AT-R Bydg. Rozpr. 99. Kłoskowska A. (1992): Produkcja sadzonek na powierzchni otwartej. W: Szkólkarstwo leśne. Red. R. Sobczak. Wyd. Świat, Warszawa: 51-89. Mazur S., Tracz H. (1996): O znaczeniu i sposobach zoo- i fitomelioracji zalesianych gruntów porolnych. Post. Techn. Leśn. 60: 26-31. Rolbiecki R., Rolbiecki S., Klimek A., Hilszczańska D. (2005): Wstępne wyniki badań wpływu deszczowania i mikronawodnień na produkcję jednorocznych sadzonek sosny zwyczajnej w warunkach zoomelioracji. Rocz. AR Pozn. 365, Melior. Inż. Śród. 26: 371-377. Rolbiecki S., Rolbiecki R., Klimek A. (2005): Wpływ mikronawodnień i nawożenia organicznego na produkcję jednorocznych sadzonek brzozy brodawkowatej (Betula verrucosa Ehrh.) z udziałem zabiegu zoomelioracji. Zesz. Probl. Post. Nauk Rom. 506: 345-353. Rolbiecki S., Rolbiecki R., Klimek A. (w druku): Porównanie wpływu deszczowania i mikronaw ; odnień na produkcję jednorocznych sadzonek brzozy brodawkowatej w warunkach zoomelioracji. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Schneider K, Renker C, Maraun M. (2005): Oribatid mite (Acari, Oribatida) feeding on ectomycorrhizal fungi. Mycorrhiza 16: 67-72. Schneider K, Renker C, Scheu S., Maraun M. (2004): Feeding biology of oribatid mites: a minireview. Phytophaga 14: 247-256. Setala H. (1995): Growth of birch and pine seedlings in relation to grazing by soil fauna on ectomycorrhizal fungi. Ecology 76, 6: 1844-1851. Szujecki A. (1990). Ekologiczne aspekty odtwarzania ekosystemów leśnych na gruntach porolnych. Sylwan 3, 12: 23-39. Wytyczne nawadniania szkółek leśnych na powierzchniach otwartych. (2002). Dyrekcja Generalna Lasów Państwowych, Warszawa. Zalesianie terenów porolnych. (1999). Red. A. Gorzelak. Instytut Badawczy Leśnictwa, Warszawa. COMPARISON OF THE SPRINKLER IRRIGATION AND MICROIRRIGATION INFLUENCE ON THE TWO-YEAR OLD SEEDLING PRODUCTION OF VERRUCOSE BIRCH UNDER CONDITIONS OF ZOO-MELIORATION Summary The effects of sprinkler irrigation, drip irrigation and micro-jet sprinkling on the two-year old seedling production of verrucose birch with the use of zoo-melioration were studied. Field experiment was carried out in 2004-2005 at Białe Błota near Bydgoszcz. Irrigation systems significantly increased the height and diameter of verrucose birch seedlings. There were no significant differences in the indices studied among the three irrigation systems tested. Irrigation and zoomelioration distinctly influenced the increase of the number of soil mites, especially saprophage oribatid mites; species diversity of Oribatida and domination of this taxonomic group were markedly increased. The obtained results indicated that microirrigation can be, in some cases, an alternative way of watering in forest nurseries instead of sprinkler irrigation.