ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXI NR 3 WARSZAWA 2010: 87-99

MIROSŁAW ORZECHOWSKI, SŁAWOMIR SMÓLCZYŃSKI

STRUKTURA I WODOODPORNOŚĆ AGREGATÓW GLEB ALUWIALNYCH W KRAJOBRAZIE DELTOWYM

STRUCTURE AND WATER RESISTANCE OF AGGREGATES IN ALLUVIAL SOILS OF DELTA LANDSCAPE

Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Uniwersytet Warmińsko-Mazurskiw Olsztynie

Abstract: The aim o f the study was to examine the structure and water resistance o f soil aggregates in plough and sub-plough horizons o f alluvial soils formed from clay and silt in a delta landscape. The obtained results revealed that alluvial soils developed from fine-grained soils were characterized by high contents o f clods with a diameter > 10 mm. The largest amounts o f these aggregates were noted in the sub­plough horizons o f heavy and very heavy alluvial soils. Soil aggregates in alluvial soils were highly resistant to the destructive water activity in changeable moisture conditions and the water resistance index was above 1.0. Plough horizons of the studied alluvial soils had more favourable mechanical and physical properties than the sub-plough horizons, which was proved by higher indices o f structure and aggregation (LWA) after dry-sieving and wet-sieving.The highest index o f soil cloddiness was reached in clay and the lowest - in silt. These values were significantly positively correlated with the content o f clay and negatively correlated with the content o f organic carbon. The amount o f clods and the value o f the water resistance index decreased simultaneously with the content o f fractions < 0.02 mm, however, the index of soil structure increased. The largest amount o f 1-5 mm aggregates was noted in silty loam and was significantly positively correlated with the content o f organic carbon. Statistically significant differences in relation to the content o f clods and values o f the water resistance indices, soil structure and LWAm were noted between all studied soil formations.

Słowa kluczowe: gleby aluwialne, agregacja gleb, wodoodpomość agregatów, wskaźnik strukturalności.

Key words: alluvial soils, aggregation of soils, water resistance o f aggregates, index of soil structure.

WSTĘPPrzez strukturę gleby rozumie się rodzaj i sposób wzajemnego powiązania oraz

przestrzenny układ elementarnych cząstek stałej fazy gleby [Systematyka ... 1989]. Czynnikami warunkującymi agregację gleby i jej wodoodpomość są: skład granulo- metryczny, a przede wszystkim ilość frakcji ilastych, zawartość i jakość próchnicy, odczyn gleby, skład chemiczny, uwilgotnienie, a także zjawiska mrozowe [Chaney, Swift 1984; Domżał, Słowińska-Jurkiewicz 1988; Lipiec, Dębicki 1989; 0wczarzak2002; Tisdall, Oades 1982]. Struktura gleb jest jednym z ważniejszych czynników decydujących o ich żyzności i urodzajności. Wielkość i ilość poszczególnych frakcji agregatów w glebie wpływa

88. M. Orzechowski, S. Smólczyński

na jej zagęszczenie oraz determinuje całokształt stosunków powietrzno-wodnych. Agregaty glebowe odporne na działanie wody zapobiegają zlewności i powierzchniowemu zaskorupianiu się gleb. Zwiększają szybkość infiltracji oraz przepuszczalność wodną, co ogranicza procesy erozji [Le Bissonnais 1996]. Dotychczas większość badań dotyczących struktury i wodoodpomości gleb przeprowadzono w rejonach Polski południowej, a zatem głównie dla gleb wytworzonych z utworów lessowych [Domżał, Słowińska-Jurkiewicz 1988; Paluszek 200la, b; Walczak, Witkowska 1974]. Istotny wkład w badania struktury gleb Polski, wytworzonych z utworów o różnej genezie i zróżnicowanym uziamieniu oraz odporności na działanie wody, wniosły prace Rząsy i Owczarzaka [Owczarzak 2002; Rząsa, Owczarzak 1992a, b].

Badania struktury i wodoodpomości agregatów glebowych mają szczególne znaczenie w żyznych glebach aluwialnych (madach) wytworzonych z drobnoziarnistych utworów deltowych.

Celem pracy było zbadanie struktury i wodoodpomości agregatów glebowych w poziomach ornych i podornych gleb aluwialnych o zróżnicowanej granulometrii w krajobrazie deltowym.

ZAKRES I METODYKA BADAŃBadaniami objęto gleby aluwialne zróżnicowane typologicznie i gatunkowo

wykształcone w krajobrazie deltowym. Na obszarze delty wiślanej wyznaczono 26 profili gleb użytkowanych konwencjonalnie (tradycyjne zabiegi uprawowe). Próbki pobrano z poziomów ornych i podornych gleb wytworzonych z iłu i iłu pylastego (mady bardzo ciężkie), pyłu ilastego (mady ciężkie) i pyłu zwykłego (mady średnie) [Syste­matyka ...1989].

W pobranych próbkach glebowych, metodami powszechnie przyjętymi w glebo­znawstwie, wykonano następujące analizy: uziarnienie - metodą areometryczną Bouyoucosa w modyfikacji Casagrande'a i Prószyńskiego, zawartość węgla organicznego - metodą Tiurina, gęstość objętościową - w próbkach o nienaruszonej strukturze, pobranych do cylinderków o pojemności 100 cm3. W celu określenia struktury agregatów glebowych powietrznie suchą glebę przesiano przez sito o średnicy oczek 10 mm. Zawartość bryłek o średnicy powyżej 10 mm obliczono w stosunku do całej masy próbki. Natomiast zawartość frakcji agregatów powietrznie suchych i wodoodpornych o średnicy: 7-10, 5-7, 3-5, 1-3, 0-1,0, 0,5-1,0, 0,25-0,5 i poniżej 0,25 mm obliczono w stosunku do suchej masy agregatów o średnicy poniżej 10 mm. Ilość wodoodpornych agregatów określono przy użyciu aparatu Bakszejewa, zmodyfikowanego w zakładzie Agrofizyki PAN w Lublinie [Walczak, Witkowska 1976]. Do oceny jakości struktury, jak i wodoodpomości agregatów glebowych zastosowano liczbowy wskaźnik agregacji po przesianiu na sucho (LWAs) oraz po przesianiu w wodzie (LWAm). Wskaźniki te opracowano i przetestowano w Instytucie Agrofizyki [Walczak, Witkowska 1976]. Ponieważ jakość struktury gleby zależy od średnicy tworzących ją agregatów, dlatego przy wyliczaniu liczbowego wskaźnika agregacji zastosowano odpowiednie wagi, różne dla poszczególnych średnic agregatów. Powszechnie przyjmuje się, że najwartościowsze są agregaty o średnicy 1-3 mm, dla których ustalono wagę o wartości 10, i o średnicy3-5 mm, dla których przyjęto wagę o wartości 8 [Dobrzański i in. 1975]. Do oceny jakości struktury gleby wyliczono wskaźniki [Walczak, Witkowska 1976] przedstawione w załączonym dalej zestawieniu.

Struktura i wodoodporność agregatów gleb aluwialnych w krajobrazie deltowym 89

Zestawienie wskaźników do oceny jakości struktury gleby

1.Wskaźnik bryłkowatości wg Rewuta [Walczak, Witkowska 1976]

procentowa zawartość agregatów o średnicy > 10,0 mmB = -------------------------------------------------------------------------------------------

procentowa zawartość agregatów o średnicy < 10,0 mm

2. Wskaźnik strukturalności wg Wierszynina i Rewuta [Walczak, Witkowska 1976]

procentowa zawartość agregatów o średnicy 1, 0-10,0 mmS = --------------------------------------------------------------------------------------------------

procentowa zawartość agregatów o średnicy > 10,0 mm oraz < 0,25 mm

3. Wskaźnik wodoodpomości.

LWAs (liczbowy wskaźnik agregacji po przesianiu na sucho)W= ------------------------------------------------------------------------------

LWAm (liczbowy wskaźnik agregacji po przesianiu na mokro)

WYNIKI I DYSKUSJAGleby aluwialne (mady) w delcie Wisły nie zawierają szkieletu, natomiast mają dużą

zawartość frakcji spławialnych. Średnia ilość tej frakcji (< 0,02 mm) w poziomach ornych (Ap) wahała się od 29% - w madach wytworzonych z pyłu zwykłego do 62% - w madach wytworzonych z iłu (tab. 1). Średnia zawartość frakcji o średnicy < 0,002 mm w glebach aluwialnych bardzo ciężkich wynosiła od 27% w poziomie Ap do 34% w poziomie podomym. Według klasyfikacji PTG [2009] gleby te wykazywały uziamienie pyłu ilastego, iłu pylastego i zwykłego oraz gliny pylasto-ilastej. W madach ciężkich ilość frakcji ilastych (<0,002 mm) w poziomach ornych i podomych była zbliżona i oscylowała od 19% do 20%. Zgodnie z podziałem PTG [2009] gleby te zaliczono do pyłu ilastego i gliniastego oraz gliny zwykłej. Najmniejszą zwartość frakcji ilastych (8-11 %) wykazywały mady średnie. Gleby te wytworzone były z pyłu gliniastego, gliny piaszczystej i lekkiej oraz piasku słabogliniastego. Analizowane mady charakteryzowały się większą zawartością węgla organicznego i mniejszym zagęszczeniem w poziomach ornych niż poziomach podomych (tab. 1).

W madach bardzo ciężkich i ciężkich dominowały agregaty o średnicy powyżej 10 mm, które nazywane są biyłkami [Walczak, Witkowska 1976]. Średnia wielkość wskaźnika bryłkowatości w tych glebach przekraczała wartość 1 i wahała się od 1,50 w poziomach ornych mad ciężkich do 3,43 w poziomach podomych mad bardzo ciężkich. Zawartość bryłek w poziomie podomym mad bardzo ciężkich była największa i dochodziła do 76,3%, w poziomie Ap ich ilość była o około 10% mniejsza (tab. 2). Ocena wskaźnika bryłkowatości jest szczególnie ważna w glebach ciężkich i bardzo ciężkich wykazujących dużą tendencję do zbrylania się. Większa wartość tego wskaźnika wskazuje na duży udział w masie glebowej niekorzystnych agregatów o średnicy > 1 0 mm. Jedynie w madach średnich wartość wskaźnika nie przekraczała jedności, a średnia zawartość bryłek w poziomie Ap wynosiła 30,3%. Badane gleby aluwialne wyróżniały się znacznie większą zawartością agregatów o średnicy >10 mm niż gleby brunatne i czarne ziemie wytworzone z lessu, glin i pyłów gliniastych [Domżał, Słowińska-Jurkiewicz 1988].

TABELA 1. Średnia zawartość węgla organicznego oraz skład granulo metryczny badanych gleb TABLE 1. Mean amounts o f organic carbon and texture groups in the studied soilsPoziomHorizon

Cecha*Feature

C-org. Org. C

Gęstość obj. Bulk density

% frakcji o średnicy [mm]% fractions with diameter [mm]

Grupa granulometryczna - Soil texture

g * g -1 Mg-rrf3 2,0- |0,05- 0,05 |0,002

<0,002 <0,02 PTG 1989** PTG 2008 FAO/USDA

Mady bardzo ciężkie - Very heavy alluvial soilsOrny-ApPlough

xzakres

31,62,5-81,9

1,290,97-1,52

1910-26

5441-64

2719-41

6251-73

ił, ił pylasty pył ilasty, glina pylasto-ilasta SiL, SiCL

Podorny Sub-plough

X

zakres19,87,7-79,0

1,330,99-1,50

145-27

5238-62

3419-50

7051-84

ił, ił pylasty ił pylasty, pył ilasty, glina pylasto-ilasta, ił zwykły

SiL, SiCL, SiC, C, CL

Mady ciężkie - Heavy alluvial soilsOrny-ApPlough

X

zakres16,19,1-32,3

1,481,36-1,66

2822-36

5342-63

1912-27

4641-50

pył ilasty glina zwykła, pył ilasty, pył gliniasty

L, SiL

Podorny Sub-plough

X

zakres10,87,2-14,2

1,551,43-1,63

2919-38

5141-65

2013-25

4541-49

pył ilasty glina zwykła, pył ilasty L, SiL

Mady średnie - Medium alluvial soilsOrny-ApPlough

X

zakres17,110,2-31,6

1,451,41-1,55

4937-64

4020-56

117-16

2924-33

pył zwykły pył gliniasty, glina lekka SiL, SL

PodornySub-plough

X

zakres4,31,6-7,4

1,511,44-1,62

5632-91

365-59

84-12

2212-35

pył zwykły, piasek słabogliniasty

pył gliniasty, glina piaszczysta, piasek słabogliniasty

SiL, SL, S

*x - wartość średnia - mean, zakres - range; FAO/USDA; SiL- silt loam, SiCL - silty clay loam, SiC - silty clay, C - clay, L - loam, CL - clay loam, S L - sandy loam, S - sand; **Systematyka gleb Polski [1989]

M. O

rzechowski, S.

Smólczyński

Struktura i wodoodporność agregatów gleb aluwialnych w krajobrazie deltowym 91

TABELA 2. Wskaźniki charakteryzujące jakość struktury badanych gleb TABLE 2. Indices o f structure quality in studied alluvial soilsPoziomHorizon

Cecha*Feature

Agregaty Aggregates >10 mm [%]

Wskaźnik - Index Liczbowy wskaźnik agregacji - LWA Numerical index o f aggregation

wodo- odpomości o f water resistance

strukturalności of structure

bryłkowa-tościcloddiness

na sucho dry-sieving

na mokro wet-sieving

Mady bardzo ciężkie - Very heavy alluvial soilsIOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

66,358,2-83,76,619,9

1,0620,987-1,1840.054,7

0,480,19-0,680,12

25,0

2,131,39-5,130,94

44,1

427,6323,4-506,354,8512,8

453,7342,8-514,649,7811,0

IIPodomy Sub-plough

xzakresSCV[%]

76,363,7-87,56,548,6

1,0961,038-1,2290,076,4

0,290,09-0,510,11

38,0

3,431,75-7,001,35

39,4

346,4277,4-439,149,8114,4

377,8319,3-455,842,5111,3

Mady ciężkie - Heavy alluvial soils

IIIOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

59,855,4-63,63,335,6

1.0461,012-1,0770,021,9

0,580,47-0,670,08

13,8

1,501,24-1,750,2114,0

485,4413,5-532,7

38,487,9

507,8418,3-542,243,798,6

IVPodomy Sub-plough

X

zakresSCV[% ]

63,559,0-69,63,785,9

1,0500,993-1,1420,054,8

0,510,37-0,610,08

15,7

1,761,44-2,290,3017,0

454,8407,4-508,932,147,1

476,8445,0-505,619,034,0

Mady średnie - Medium alluvial soilsVOmy-ApPlough

xzakresSCV[% ]

30,321,5-38,88,76

29,0

0,9080,782-0,9930,099,9

1,301,03-1,720,31

23,8

0,450,27-0,630,18

40,0

453,1380,3-499,655,5812,3

413,5297,3-463,178,3719,0

VIPodomy Sub-plough

X

zakresSCV[% ]

19,40,0-39,8

22,36115,3

0,6750,280-0,9870,33

48,9

0,750,08-1,090,47

62,7

0,320 ,0 -0 ,6 60,42

131,3

309,476,8-454,1

171,5555,4

249,821,5-416,2

196,4178,6

Istotność różnic Statistically significant differences a = 0.05

I>II, III, V II>IV, VI III>V IV>VI

I>V II> VI 1II>V IV>VI

I>II, V II>IV, VI III>V

I>II, IIIII>IV,IV>VI

I>II, III II>IV, VI III>V IV>VI

I>II, V II>IV, VI 1II>V IV>VI

*x - wartość średnia - mean, zakres - range; S - odchylenie standardowe - standard deviation; CV - współczynnik zmienności - coefficient o f variation

Rozkład poszczególnych frakcji agregatów glebowych o średnicy poniżej 10 mm był wyraźnie zróżnicowany zarówno pomiędzy wydzielonymi gatunkami gleb, jak i poziomami (tab. 3). W poziomach ornych mad bardzo ciężkich dominowały agregaty większe o średnicy 5-10 mm (59,8%). Najwięcej agregatów o średnicy 1-5 mm, najwartościowszych z punktu widzenia właściwości fizyczno-mechanicznych gleb, oznaczono w poziomach Ap mad ciężkich (39,8%). Natomiast mady średnie wykazywały największą ilość mikroagregatów (30,1%). Zawartość agregatów o średnicy < 1 mm w poziomach Ap tych mad była większa 2,5-krotnie niż w madach ciężkich i aż 4-krotnie od ich zawartości w madach bardzo ciężkich. Różnice w zawartości agregatów dużych

92. M. Orzechowski, S. Smólczyński

TABELA 3. Rozkład agregatów glebowych w badanych glebach po przesianiu na sucho TABLE 3. Distribution o f soil aggregates after dry-sieving analysis

PoziomHorizon

Cecha*Feature

Procentowa zawartość agregatów we frakcji < 10 mm Percentage content o f aggregates in the fraction o f diameter < 10 mm

7-10 5-7 |3-5 1-3 0,5-1 0 ,25-0 ,5 <0,25

Mady bardzo ciężkie - Very heavy alluvial soils

IOmy-ApPlough

xzakresSCV[%]

38,528,3-51,47,2

18.7

21,315,3-25,22,4

11,2

15,39,2-19,22,9

19,0

17,88,9-24,54,9

27,5

4.02,0-6,7 1,6

40.0

1,60,3-3,6 0,9

56,3

1,50,5-2,8 0,6

40,0

IIPodom y Sub-plough

X

zakresSCV[%]

47,533,9-55,26,0

12,7

23,921,1-28,82,08,4

13,39,1-18,73,0

22,6

9,94 ,8 -16 ,54,0

40,4

2.70,7-4,6 1,1

40.7

1,40,4-2,2 0,5

35,7

1,3 0,8-2,2 0,4

30,8

Mady ciężkie - Heavy alluvial soils

IIIOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

28,422,0-36,84,5

15,8

19,013,4-22,53,7

19,5

16,713,4-19,72,1

12,6

23.114,8-29,85,8

25.1

6,44,0-8,2 1,7

26,6

3,21,6-4,0 0,8

25,0

3,22,1-4,6 1,0

31,3

IVPodom ySub-plough

X

zakresSCV[%]

32,026,4-36,73,4

10,6

21,218,8-23,71,57,1

16,614,1-18,5

1,710,2

19,011,1-23,34,3

22,6

6,14,0-8,0 1,6

26,2

2,41,2-4,4 1,1

45,8

2,71,9-3,8 0,6

20,2

Mady średnie - Medium alluvial soils

VOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

21,519,1-24,22,3

10,7

14,49,8-17,43,3

22,9

15.013,0-17,32,2

14.7

19,014,4-22.03,6

18,9

11,19,4-12,31,2

10,8

7,85,7-9,8 2.1

27,0

11,28,4-19,25,3

47,4

VIPodom ySub-plough

X

zakresSCV[%]

15.21,2-28,4

12,884.2

11,41,7-19,88,7

76,3

10,31,5-17,67,8

75,7

12,42 ,2-17,36,9

55,6

6,42 ,5-9 ,9 3,3

51,6

7,55,0-11,53,0

40,0

36,87 ,4 -82 ,9

36,097,6

Istotność różnic Statistically significant differences « = 0.05

I>II, III, V II>IV, VI III>V IV>VI

I>II, V II> IV, VI IV>VI

II>IV, I>II, III II>IV,

I>II, III, V II>IV, VI III>V V>V

I>III, V II>IV, VI III>V IV>VI

I>III, V II>IV, VI III>V IV>VI

Objaśnienia jak w tabeli 2 - Explanations as in Table 2

(7-10 mm) oraz mikroagregatów (< 1 mm) w poziomach Ap analizowanych gatunków mad były statystycznie istotne (tab. 3). W układzie profilowym mady bardzo ciężkie i ciężkie w poziomie podomym zawierały średnio od 5,8% do 11,6% więcej agregatów o średnicy 5-10 mm niż w poziomie ornym. Natomiast w madach średnich w poziomie podomym dominowała (36,8%) najdrobniejsza frakcja agregatów o średnicy poniżej 0,25 mm. Największe i statystycznie istotne różnice w zawartości agregatów o średnicy 7-10, 5-7, 1-3 i 0,5-1 mm pomiędzy poziomami ornymi i podomymi stwierdzono w madach bardzo ciężkich. Badania Dobrzańskiego i współautorów [1986] wykazały, że wielkość agregatów glebowych największy wpływ ma na wartość siły ssącej gleby, szczególnie w zakresie niskich wartości pF zbliżonych do polowej pojemności wodnej (pF 2-2,5).

Wartość rolniczą badanych gleb pod względem jakości agregatów w sposób kompleksowy określa liczbowy wskaźnik agregacji - LWA po przesianiu gleby na sucho i w wodzie. Wskaźnik ten największą wartość osiągał w poziomach Ap mad ciężkich

Struktura i wodoodporność agregatów gleb aluwialnych w krajobrazie deltowym 93

TABELA 4. Rozkład agregatów glebowych w badanych glebach po przesianiu w wodzie TABLE 4. Distribution o f soil aggregates after wet-sieving analysis

PoziomHorizon

Cecha*Feature

Procentowa zawartość agregatów we frakcji o średnicy < 10 mm Percentage content o f aggregates in the fraction o f diameter < 10 mm7-10 5-7 3-5 1-3 0,5-1 0,25-0 ,5 <0,25

Mady bardzo ciężkie - Very heavy alluvial soils

IOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

30,520,3-45,97,13

23,4

19,513,8-22,42,3612,1

15,410,1-18,12,6016,9

19,69,7-25,54,67

23,8

6,72,6-11,72,51

37,5

3,91,9-6,8 1,58

40,5

4,31,3-9,6 2,15

50,0IIPodomySub-plough

X

zakresSCV[%]

39,126,9-47,15,86

15,0

22,816,8-29,42,8412,5

14,210,1-19,72,8019,7

12,07 ,4 -18 ,64,00

33,3

4,82,3-6,7 1,55

32,3

3,32,0-5,8 1,07

32,4

3,81,4-6,7 1,83

48,2

Mady ciężkie - Heavy alluvial soils

IIIOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

13,47,6-23,24,79

35,7

13.610,1-17,82,6719.6

13,611,0-17,11,82

43,4

25.216,8-31,75,61

22.3

12,98,9-16,12,36

18,3

11,56,2-14,02,53

22,0

9,86,4-13,13,68

37,6

IVPodom y Sub-plough

X

zakresSCV[%]

15,111,3-25,85,24

34,7

13,19,1-16,73,33

25,4

13,08,2-14,82,2817,5

22,218,2-29,24,21

19,0

12,88,1-17,33,77

29,5

13,25,5-20,65,53

41,9

10,78,4-13,51,87

17,5

Mady średnie - Medium alluvial soils

VOmy-ApPlough

X

zakresSCV[%]

8,57,2-9,8 1,10

12,9

7,83,3-9,4 3,00

38,5

10,17,3-12,62,82

27,9

17,711,3-20,24,27

24,1

15,49,2-18,24,18

27,1

15,812,0-20,74,06

25,7

24.818,0-41,010,8843.9

VIPodom y Sub-plough

X

zakresSCV[%]

5,60-13 ,26,38

113,9

6,00 -12 ,06,25

104,2

6,60-12,97,11

107,7

9,90,3 -16 ,87,72

78,0

8,20 ,8 -14 ,46,76

82,4

11,2-4 ,9 -15 ,64,62

41,3

55,24,9-70 ,3

35,7564,8

Istotność różnic Statistically significant differences a = 0.05

I>II, III, V I>II, III,V III> V

I>VIII>V,

I>Il, III III>V,

I>II, III, V I>III, V I>III, V III>V

Objaśnienia jak w tabeli 2 - Explanations as in Table 2

wytworzonych z pyłu ilastego, zarówno po przesianiu na sucho (LWAs - 485,4) jak i na mokro (LWAm - 507,8). W układzie profilowym LWA osiągał większe wartości w poziomach ornych niż podomych (tab. 2). Duże i statystycznie istotne różnice w wartościach LWAs i LWAm pomiędzy poziomami ornymi i podomymi występowały w madach bardzo ciężkich (LWAs - 81,2 i LWAm - 75,9). W madach średnich wartości te wahały się od 143,7 dla LWAs do 163,7 dla LWAm. Uzyskane wyniki świadcząo jakościowo lepszej stnikturze i korzystniejszych właściwościach fizyczno-mechanicznych poziomów ornych badanych gleb.

W praktyce jakość agregacji gleby często jest charakteryzowana wskaźnikiem strukturalności, który wyraża proporcję między zawartością korzystnych mezoagregatów o średnicy w przedziale 1—10 mm a sumą agregatów niekorzystnych o wymiarach powyżej 10 mm i poniżej 0,25 mm. W badanych madach wskaźnik ten większe wartości osiągał w poziomach ornych niż podomych, co dowodzi występowania w poziomie Ap lepszego

94. M. Orzechowski, S. Smólczyński

TABELA 5. Wskaźniki charakteryzujące jakość struktury utworów glebowych TABLE 5. Indices o f structure quality in soil formations______________________UtwórglebowySoilformation

CechaFeature

Agregaty Aggregates >10 mm [%]

Wskaźnik - Index Liczbowy wskaźnik agregacji Numerical index o f aggregation

wodo­odpomości o f water resistance

struktural­ności o f struc­ture

brylko-watościclod-diness

na sucho dry-sieving

na mokro wet-sieving

I. IłSiL, SiCL, SiC, C n = 22

X

zakresSCV[%]

80,061,4-90,87,309,1

1,1181,045-1,2340,076,3

0,250 ,09-0,570,12

46,6

4,811,59-9,752,21

45,9

317,8238,5-419,247,7915,0

353,8295,2-440,244,4314,5

II. Ił pylasty SiL,SiCL,CL n = 24

X

zakresSCV[%]

67,658,2-79,65,648,0

1,0750,987-1,2360,055,0

0,440,21-0,680,11

25,9

2,221,39-3,710,6

27,9

406,8236,9-506,390,915,3

436,8292,8-514,657,4013,1

III. Pył ilasty SiL, L n = 19

X

zakresSCV[%]

60,851,7-69,64,587,5

1,0430,993-1 ,14

20,033,3

0,560,37-0,750,10

18,0

1,58 458,5 1,07-2,29 377,7-532,7 0,30 I 40,9

19,0 I 8,9

478,2377,3-542,243,00

9,0IV. Pył zwykły SiL, SL, L n = 12

X

zakresSCV[%]

21,10,0-40,1

19,2891,2

0,6790,259-0 ,9870,29

42,7

0,820,15-1,330,37

45,1

0,33 1344,8 0-0,67 105,1-499,6 0,31 135,26

93,9 1 39,2

268,727,8-463,1

172,2364,1

Istotność różnic Statistically significant differences a - 0.05

I>II, III, IV, II>III, IV, II>IV

I>II,III, IV II>III, IV ' III>IV

I>II,III,IV II>III, IV III>IV

I>II, III, IV,II>III, IV, III>IV

I>II, III II>III, IV, III>IV

I>II, III, IVII>III,IV,III>IV

Objaśnienia jak w tabeli 2 - Explanations as in Table 2; n - liczebność - number o f soil samples

rozkładu agregatów i korzystniejszej struktury (tab. 2). Średnia wartość tego wskaźnika w poziomach Ap wynosiła 0,48 w madach bardzo ciężkich i wraz ze spadkiem ilości frakcji ilastych wzrastała do 0,58 w madach ciężkich i 1,30 w madach średnich. Wartość wskaźnika strukturalności w madach średnich w porównaniu z jego wartością w madach bardzo ciężkich i ciężkich była statystycznie istotnie większa.

Rolnicza i środowiskowa wartość wodotrwałych agregatów polega na dużej ich odporności na destrukcyjne działanie wody w zmieniających się warunkach wilgotnościo­wych i obróbki mechanicznej. Określenie trwałości agregatów glebowych po przepro­wadzeniu separacji poszczególnych frakcji w wodzie z uwzględnieniem produktów ich rozpadu przedstawiono w tabeli 4. Średnia zawartość agregatów o średnicy 7-10 mm odpornych na działanie wody w poziomach Ap mad bardzo ciężkich wynosiła 30,5%, co oznacza 79,2% wodoodpomość. W tej grupie agregatów w madach ciężkich było już tylko 47,2%, a madach średnich zaledwie 39,5% wodotrwałych agregatów. Największą wodoodpomością wyróżniały się mady bardzo ciężkie i ciężkie wytworzone z iłu i pyłu ilastego, gdzie średnia wartość wskaźnika wodoodpomości przekraczała 1 (tab. 2). W madach średnich wytworzonych z pyłu zwykłego wielkość wskaźnika wodoodpomości wahała się od 0,675 w poziomie podomym do 0,908 w poziomie Ap i była istotnie mniejsza

TABELA 6. Współczynniki korelacji pomiędzy zawartością frakcji < 0,02 i < 0,002 mm oraz węgla organicznego a ilością agregatów i niektórymi wskaźnikamiTABLE 6. Correlation coefficients between the amounts fractions o f < 0.02 and < 0.002 mm, organic carbon and the amount o f aggregates as well as some indices o f aggregation____________________________________________________________________________

Utwór glebowy Soil formation

% frakcji o średnicy w mm Percent o f fraction with dia in mm C-org.

Agregaty Aggregates o śred. - dia >10 mm

Zawartość frakcji agregatów po przesianiu (średn. w mm) The amount o f aggregates afler sieving ( dia in mm)na sucho - dry-sieving w wodzie -- wet-sieving

5-10 1-5 0,25-1 <0,25 5-10 1-5 0,25-1

U; średn. - dia < 0,02 0,508* 0,471 -0,382 -0,389 -0,149 0,677** -0,315 -0,348SiL, SiC, SiCL, średn. - dia < 0,002 0,363 0,414 -0,329 -0,393 -0,208 0,717** -0,257 -0,340C C-org. -0,677** -0,606** 0,561** 0,309 -0,147 -0,453* 0,531* 0,281

Ił pylasty; średn. - dia < 0,02 0,360 0,372 -0,409* -0,218 0,006 0,414* -0,262 -0,216SiL, CL, SiCL średn. - dia < 0,002 0,154 0,153 -0,147 -0,181 -0,124 0,113 -0,114 -0,196

C-org -0,364 -0,306 0,262 0,310 -0,012 0,232 0,433* 0,351

Pył ilasty; średn. - dia < 0,02 0,120 -0,080 0,302 -0,258 -0 ,307 0,219 0,285 -0,255SiL, L średn. - dia < 0,002 -0,247 0,022 0,220 -0,307 -0,357 0,173 0,246 -0,208

C-org. -0,023 -0,231 0,482* -0 ,324 -0,109 0,174 0,370 -0,186

Pył zwykły; średn. - dia < 0,02 0,987** 0,973** 0,911** 0,580* -0,966** 0,930** 0,962** 0,954**L, SiL, SL średn. - dia < 0,002 0,563 0,602* 0,599* 0,570 -0,668* 0,657* 0,535 0,552

C-org -0,731** 0,647* 0,630* 0,601* -0,572* 0,656* 0,720** 0,806**

♦korelacja istotna przy p < 0,05 - Differences statistically significant at p<0.05, **korelacja istotna przy p < 0,01 - Differences statistically significant at p<0.01;

Struktura i

wodoodporność agregatów

gleb aluwialnych

w krajobrazie

deltowym 95

96. M. Orzechowski, S. Smólczyński

T A B E L A 6 cd . W spółczyn n ik i k orelacji pom ięd zy zaw artością frakcji < 0 ,0 2i < 0 ,0 0 2 mm oraz w ęg la organicznego a n iektórym i w skaźn ikam iT A B L E 6 cd . C orrelation coeffic ien ts b e tw e e n the am ounts fractions o f < 0 .0 2 and< 0 .0 0 2 mm, organic carb on and som e ind ices o f aggregationU tw órg leb o w yS o ilform ation

% frakcji o średnicy w mmP ercent o f fraction w ith dia in mm C -org .

W skaźn ik i — Ind ices LWAw o d o ­odpom ości o f water resistance

struktural­n o śc io f structure

na sucho d ry-siev ing

na m okro w et- sieving

ił;SiL , SiC SiC L , C

średn. - dia < 0 ,0 2 średn - dia < 0 ,0 0 2 C -org .

-0 ,0 4 8-0 ,3 3 4-0 ,403

-0 ,4 8 4 *-0 ,2 6 40 ,705**

-0 ,4 2 6-0 ,3 6 70 ,580**

-0 ,3 5 5-0 ,4 5 1 *0 ,330

Ił pylasty; SiL , CL, SiC L

średn. - dia < 0 ,0 2 średn - dia < 0 ,0 0 2 C -o rg

0 ,1300 ,140

-0 ,4 5 9 *

-0 ,3 4 7-0 ,1 4 20 ,142

-0 ,3 7 9-0 ,1 2 50 ,348

-0 ,4 0 3-0 ,0 8 50,251

P ył ilasty; SiL , L

średn. - dia < 0 ,0 2 średn - dia < 0 ,0 0 2 C -org .

0 ,1730 ,1670 ,230

-0 ,0 6 00,3310 ,098

0 ,2090,1410 ,437

0 ,2 6 70 ,2 0 90 ,525*

P ył zw ykły; L, SiL , SL

średn. - dia < 0 ,0 2 średn - dia < 0 ,0 0 2 C -o rg

0 ,982**0 ,597*0 ,707*

0 ,750**0 ,5160,553

0 ,927**0 ,627*0 ,644**

0 ,975**0,5510 ,714**

* k orelacja istotna przy p < 0 ,0 5 — D ifferen ces statistically significant at p < 0 .0 5 , * * k orelacja istotna przy p < 0 ,01 — D ifferen ces statistically significant at p < 0 .0 1 LW A — L iczb ow y w skaźnik agregacji — N um erica l index o f aggregation

niż w madach bardzo ciężkich i ciężkich. W poziomie ornym mad średnich końcowym produktem rozpadu agregatów po ich separacji w wodzie było 24,8% agregatów najdrobniejszych o średnicy < 0,25 mm, natomiast w poziomie podomym było ich aż 55,2%. Ilości ich w poziomie Ap mad średnich były istotnie większe niż w poziomach ornych mad bardzo ciężkich i ciężkich (tab. 4).

Największą ilość bryłek zawierały iły (80%), a najmniejszą pyły zwykłe (21,1%) (tab.5). Ich zawartość w utworach tych była statystycznie istotnie skorelowana dodatnio z ilością frakcji < 0,02 mm, a ujemnie - z zawartością węgla organicznego (tab. 6). Wraz ze spadkiem ilości frakcji < 0,02 mm w badanych utworach zmniejszała się zawartość bryłek oraz wielkość wskaźnika wodoodpomości, a zwiększała wartość wskaźnika strukturalności. W pyłach zwykłych wskaźnik strukturalności osiągał wartość 0,82 i był 2-3-krotnie większy niż w iłach pylastych i iłach (tab. 5). W grupie agregatów o średnicy poniżej 10 mm najwięcej najkorzystniejszych agregatów o średnicy 1-5 mm było w pyłach ilastych (35,9%, rys. 1), a ich ilość była istotnie skorelowana dodatnio z zawartością węgla organicznego (tab. 6). Rezultatem korzystnej struktury w pyłach ilastych była największa, spośród analizowanych utworów, wartość LWA po przesianiu na sucho (458,5) oraz w wodzie (478,2, tab. 5). Największy wpływ na zawartość agregatów o średnicy 1-5 mm i ich trwałość w wodzie miała zawartość węgla organicznego, co potwierdzają wyliczone współczynniki korelacji zawarte w tabeli 6. Również wielkości wskaźników: strukturalności, LWAs i LWAm były istotnie dodatnio skorelowane z zawartością węgla organicznego. Chudecki i Błaszczak [1980] podkreślają, że obok zawartości węgla organicznego istotny wpływ na stabilność budowy agregatowej gleb ma także skład chemiczny materii organicznej. Statystycznie istotną korelację dodatnią

Struktura i wodoodporność agregatów gleb aluwialnych w krajobrazie deltowym 97

RYSUNEK 1. Rozkład agregatów w utworach glebowych po przesianiu na sucho (s) i w wodzie (m) FIGURE 1. Distribution o f soil aggregates in soil formations dry-sieving (s) and wet-sieving (m)

stwierdzono pomiędzy wielkością LWAm a zawartością węgla organicznego w pyle zwykłym (0,714) i pyle ilastym (0,525). Domżał i Słowińska-Jurkiewicz [1988] stwierdzili, że dodatni wpływ na tworzenie się wodotrwałych agregatów daje się zauważyć w glebach o znacznej zawartości C organicznego.

Największą zdolność do zachowania trwałej budowy agregatowej o średnicy 0,25-10 mm w wodzie stwierdzono w iłach (rys. 1). W utworach tych agregaty te po przesianiu w wodzie w ilości od 13,3% w iłach do 17,8% w iłach pylastych rozpadały się do agregatów o średnicy <0,25 mm i cząstek elementarnych. W pyłach ilastych i zwykłych ilość frakcji najdrobniejszych po ich separacji w wodzie przekroczyła 30%.

98. M. Orzechowski, S. Smólczyński

WNIOSKI1. Badane gleby aluwialne (mady) charakteryzowały się zróżnicowaną zawartością agre­

gatów o średnicy >10, 7-10, 5-7, 3-5, 1-3, 0-1,0, 0,5-1, 0,25-0,5 i poniżej 0,25 mm w poziomach ornych i podomych oraz utworach glebowych. Największą ilość agregatów bryłkowych o średnicy > 1 0 mm stwierdzono w poziomach podomych mad bardzo ciężkich wytworzonych z iłów.

2. Gleby aluwialne w krajobrazie deltowym miały korzystniejszą strukturę w poziomach ornych niż podomych. W poziomach Ap mad ciężkich stwierdzono największą ilość agregatów o średnicy 1-5 mm oraz najwyższą wartość liczbowego wskaźnika po przesianiu na sucho (LWAs) i w wodzie (LWAm).

3. Największą odporność na destrukcyjne działanie wody wykazywały agregaty glebowe w madach bardzo ciężkich i ciężkich, w których wskaźnik wodoodpomości przekra­czał wartość 1.

4. Mady wytworzone z iłu wykazywały największą ilość bryłek. Wraz ze spadkiem za­wartości frakcji mniejszych od 0,02 mm zmniejszała się ilość agregatów o średnicy > 10 mm oraz wielkość wskaźnika wodoodpomości, a zwiększała wartość wskaźnika strukturalności. Najwięcej najkorzystniejszych agregatów o średnicy 1-5 mm było w pyłach ilastych, a ich ilość istotnie dodatnio korelowała z zawartością węgla organicz­nego.

5. Pomiędzy glebami aluwialnymi wytworzonymi z iłu, iłu pylastego, pyłu ilastego i zwy­kłego stwierdzono statystycznie istotne różnice pod względem ilości bryłek, wielkości wskaźnika wodoodpomości i strukturalności oraz LWAm. Tym samym uzyskane re­zultaty badań potwierdzają raz jeszcze, iż uziamienie gleby, a szczególnie zawartość frakcji koloidalnej jest czynnikiem decydującym o tworzeniu korzystnej struktury, struk­tury agregatowej.

LITERATURACHANEY K., SWIFT R. S. 1984: The influence o f organic matter on aggregation stability in some British

soils. J. Soil Sci. 35: 223-236.CHUDECKI Z., BŁASZCZYK H. 1980: Strukturotwórcza funkcja próchnicy w pyrzyckich uprawnych czar-

noziemach i czarnych ziemiach. Rocz. Glebozn. 31, 3/4: 85-91.DOBRZAŃSKI B., WALCZAK B., WALCZAK R. 1975: Soil-Aggregation and Water-Stability Index. Pol. J.

o f Soil Sci. 8/1: 3-8 .DOBRZAŃSKI B., WITKOWSKA-WALCZAK B., WALCZAK R. 1986: Wpływ agregacji czarnoziemu na

jego wodno-powietrzne charakterystyki. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 315: 63-79 .DOMŹAŁ H., SŁOWIŃSKA-JURKIEWICZ A. 1988: Wpływ składu granulometrycznego i próchnicy na ilość

agregatów glebowych i ich odporność na działanie wody. Rocz. Glebozn. 39, 3: 5-19.LE BISSONNAISE Y. 1996: Aggregate stability and assessment o f soil crustability and erodibility: I. Theory

and methodology. Europ. J. Soil Sci. 47: 425—437.LIPIEC J., DĘBICKI R. 1989: Zależność między strukturą gleb a ich właściwościami. Rocz. Glebozn. 40, 2: 5-19.OWCZARZAK W. 2002: Struktura mineralnych gleb Polski - badania modelowe. Rozpraw y Naukowe 328,

Rocz. AR w Poznaniu: 183 ss.PALUSZEK J. 2 0 0 la: Sezonowe zmiany zawartości wodoodpornych agregatów w erodowanych glebach pło­

wych wytworzonych z lessu. Acta Agrophys. 56: 219-231.PALUSZEK J. 2 0 0 lb: W łaściw ości wodno-powietrzne erodowanych gleb płowych wytworzonych z lessu.

A cta Agrophys. 56: 233-245Systematyka gleb Polski. 1989: Rocz. Glebozn. 30, 3/4: 150 ss.PTG 2009: Klasyfikacja uziamienia gleb i utworów mineralnych - PTG 2008. Rocz. Glebozn. 60, 2: 5-16.

Struktura i wodoodporność agregatów gleb aluwialnych w krajobrazie deltowym 99

RZĄSA S., OWCZARZAK W. 1992a: Compressibility o f soil aggregate structure. Zesz. Probl. P ost. Nauk. Roln. 397: 59 -64 .

RZĄSA S., OWCZARZAK W. 1992b: Resistance o f soil aggregates to dynamic and static water action in Polish soils. Zesz. Probl. Post. Nauk. Roln. 398: 131-138.

Soil Survey Staff 1999: Soil Taxonomy: A Basic System o f Soil Classification for Making and Interpreting Soil Surveys. Washington, DC: USDA: 869 ss.

TISDALL J. M., OADES J. M. 1982: Organic matter and water-stable aggregates in soils. J. Soil Sci. 33: 141-163. WALCZAK R., WITKOWSKA B. 1974: Określenie wodoodpomości różnych frakcji agregatów glebowych.

Rocz. Glebozn. 25, 2: 37 -44 .WALCZAK R , WITKOWSKA B. 1976: Metody badania i opisywania agregacji gleb. Probl. Agrofiz. 19: 52 ss.

Dr inż. Mirosław Orzechowski Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb,Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w OlsztyniePlac Łódzki 3, 10-727 OlsztynE-mail: miroslaw. orzechowski@uwm. edu.pl,