Ochrona środowiska glebowego stała się w ostatnich latach szczególnie ważnym zagadnieniem, którego znaczenie będzie systematycznie wzrastać w przyszłości [Černy 1971, Marks 1996, Marks i Buczyński 2002]. Ma ona na celu usuwanie szkodliwych następstw stosowania w rolnictwie agrochemikaliów i ciężkiego sprzętu powodującego niszczenie struktury gleby oraz pogarszanie jej właściwości. Glebie stawiane są dwa sprzeczne ze sobą wymagania: zapewnienie warunków do wzrostu i rozwoju roślin (gleba luźna, zawierająca dużo przestworów) oraz zapewnienie odpowiedniego podłoża dla ruchu pojazdów rolniczych po polu (gleba nośna, przenosząca mechaniczne obciążenia bez nadmiernych odkształceń). Większość problemów występujących w produkcji polowej wynika z potrzeby zaspokojenia obu tych wymagań. Uprawa roli jest sposobem na usuwanie zaistniałych w glebie zagęszczeń i przywraca ją do stanu wyjściowego. Uzyskane efekty uprawy będą jednak zależały od stopnia poznania potrzeb rośliny, sposobu oddziaływania narzędzia uprawowego i kół pojazdów na glebę, jak również zachowania się pod obciążeniem gleby w określonym stanie.

    Gleba, będąca agroekosystemem jest tworem żywym i podobnie jak człowiek, zwierzę czy roślina narażona jest na różnego rodzaju choroby. W profilu glebowym można wyróżnić choroby gleby powstałe wskutek niewłaściwej jej uprawy: skorupa glebowa, koleiny, zbrylenie warstwy ornej, podeszwa płużna i nadmierne zagęszczenie podglebia (tab. 1). Chorobom tym, mającym swoją etiologię, wpływającym ujemnie na kiełkowanie, wschody i wzrost roślin można zapobiegać. Burak cukrowy ma duże wymagania w stosunku do gleby i jest bardzo wrażliwy na niejednorodne środowisko glebowe [Gutmański 1991]. Dlatego gatunek ten jest bardzo dobrym wskaźnikiem zdrowej gleby.

 

           Tabela 1. Choroby gleby

Choroba	Warstwa cm	Lokalizacja	Zapobieganie
1. Skorupa glebowa	0-1	rola	Þ  unikanie nadmiernego rozpylenia Þ  unikanie uproszczeń w uprawie roli Þ  deszczowanie drobnokropliste Þ  mulczowanie Þ  utrzymywanie roli w wysokiej sprawności
2. Koleiny	0-15	rola	Þ  agregatowanie narzędzi Þ  stosowanie lekkich ciągników i maszyn Þ  stosowanie kół bliźniaczych i drabinkowych Þ  stosowanie szerokich opon
3. Zbrylenie warstwy ornej	0-30	rola	Þ  orka przy optymalnej wilgotności uprawowej
4. Podeszwa płużna	30-35	podskibie	Þ  orka na różną głębokość Þ  orka z pogłębiaczem Þ  głęboszowanie co 4-5 lat Þ  orka on-land (po caliźnie)
5. Nadmierne zagęszczenie podglebia	35-90	podglebie	Þ  głęboszowanie co 4-5 lat Þ  uprawa roślin o głębokim systemie korzeniowym

    Zaskorupienie gleby polega na wytworzeniu się zwartej skorupy wskutek wyschnięcia uwodnionej i zagęszczonej wierzchniej warstwy gleby uprawnej [Dechnik i Dębicki 1976]. Najbardziej podatne na zaskorupienie są gleby o dużej zawartości części spławialnych i małej zawartości próchnicy. Obfite, burzowe opady uwadniają nadmiernie warstwę powierzchniową, a uderzenia kropel i spływ wody niszczą gruzełkowatą strukturę i korzystną porowatość gleby. Skorupa glebowa stawia mechaniczny opór dla kiełkujących nasion [Błażowicz_Woźniak 2004], nasila parowanie wody, ogranicza wymianę gazową między glebą i atmosferą oraz sprzyja rozwojowi grzybów powodujących zgorzel siewek (rys. 1 b). Zaskorupieniu gleby można przeciwdziałać przez ulepszenie struktury gleby, tj. przez nawożenie organiczne, wapnowanie oraz uprawę roślin ochronnych (uprawa konserwująca). Struktura gruzełkowata roli odgrywa bardzo ważną rolę w kształtowaniu właściwości fizycznych, fizykochemicznych i biologicznych gleby oraz wywiera szczególnie istotny wpływ na stosunki wodno-powietrzne gleby [Estler, Knittel i Zeltner 1984, Sekera 1984]. Ponadto wpływa na aktywność mikrobiologiczną gleby, a poprzez uregulowanie stosunków wodno-powietrznych sprzyja równoległemu rozwojowi drobnoustrojów beztlenowych (wewnątrz gruzełków), jak i tlenowych (między gruzełkami). Gleba strukturalna stawia mały opór narzędziom uprawowym i korzeniom roślin. Rolę o strukturze gruzełkowatej można łatwo doprawić, przygotowując tym samym doskonałe „łoże siewne”. Trwała struktura warunkuje szybkie powstanie i utrzymanie przez odpowiednio długi okres wysokiej sprawności roli oraz zapobiega powstawaniu skorupy glebowej. Zaskorupienie gleby najlepiej niszczy za pomocą wałów zębatych (kolczastych) oraz wałów typu Cambridge i Croskill [Kostka-Gościniak 1994].

            a                        b                    c

Rys. 1. Wpływ stanu roli na wschody roślin: a - rola właściwie uprawiona, b - rola zaskorupiona, c - rola zbrylona

    W czasie prac polowych takich jak: zabiegi uprawowe, nawożenie, zabiegi ochrony roślin, pielęgnowanie, zbiór i transport ziemiopłodów powstają koleiny, czyli ślady w glebie pozostające po przejechaniu ciągników i maszyn. W wyniku tego następuje niezamierzone ugniatanie gleby. Powierzchnia ugniatana jest zawsze kilkukrotnie większa niż cała powierzchnia pola. Pełne, jednorazowe pokrycie przejazdami uzyskuje się już po wykonaniu trzech zabiegów agrotechnicznych [Černy 1971]. Powierzchnia utłaczana kołami ciągników, narzędzi i maszyn jest kilkukrotnie większa niż powierzchnia pola i zależy od gatunku uprawianej rośliny [Domżał i Horada 1990]. Łączna długość śladów pozostawionych w okresie od przygotowania roli aż do zbioru w przeliczeniu na 1 ha, wynosi: w przypadku jęczmienia jarego – 30 km, lucerny – 57 km, a buraka cukrowego - 58 km. W większości upraw po polu o powierzchni 1 ha ciągnik przejeżdża 20-100 km rocznie, stąd każdy punkt może być ugniatany nawet 10-krotnie [Byszewski i Haman 1974].

    Na spulchnionej roli, w trakcie każdego zabiegu agrotechnicznego ciągniki przyczyniają się do powstawania głębokich kolein, w których właściwości fizyczne gleby ulegają niekorzystnym zmianom. Do najważniejszych z nich należy zaliczyć: niszczenie struktury roli prowadzące do zaskorupiania się i pękania gleby [Piechnik 1998], likwidowanie porowatości niekapilarnej, zmniejszenie przepuszczalności powietrznej i wodnej gleby, a tym samym pogorszenie warunków krążenia składników pokarmowych w glebie oraz zwiększenie gęstości objętościowej gleby utrudniające wzrost i rozwój korzeni, co prowadzi do obniżki plonu i pogorszenia jego jakości (selerowatość). Stosowanie ciężkiego sprzętu kołowego powoduje również zniekształcenie powierzchni pola, które utrudnia później pracę maszyn. Po ulewnych deszczach w śladach kół zbiera się woda, a na zboczach spływ powierzchniowy daje początek erozji wodnej gleby. Koleiny ułożone zgodnie ze spadkiem terenu, nasilają erozję wodną gleby. W tych śladach wcześniej występuje spływ wody w porównaniu z powierzchnią pola obok kolein. Przeciwdziałanie polega na stosowaniu szerokich opon, kół bliźniaczych lub kół drabinkowych oraz agregatowaniu narzędzi (tab. 2). Zasadą agregatowania narzędzi uprawowych jest łączenie ich w takiej kolejności, aby najpierw pracowały narzędzia głębiej, a za nimi płycej spulchniające rolę, i wszystkie posiadały taką samą szerokość roboczą. Do likwidowania kolein stosuje się spulchniacze śladów pracujące w glebie za kołem ciągnika. Spulchnianie kolein nie należy prowadzić tylko w trakcie siewu, ale również podczas włókowania, bronowania, kultywatorowania i pielenia. Pozornie wydaje się, że spulchniające działanie brony lub kultywatora likwiduje całkowicie zagęszczone kołami pasy gleby. W rezultacie jednak podczas bronowania pola koleiny pociągnikowe w większości ulegają tylko przysypaniu, a podczas kultywatorowania na głębokości 15 cm dno kolein spulchniane jest zaledwie na głębokość kilku centymetrów. Z tego wynika, że na polu pozornie doprawionym i przygotowanym do siewu istnieje sieć ukrytych kolein, których niekorzystne działanie ujawni się w późniejszym okresie wegetacji roślin.

 

Zbrylenie warstwy ornej

    Celem uprawy roli jest doprowadzenie jej do stanu sprawności. Wysoką polową zdolność wschodów i szybki rozwój młodych roślin można uzyskać tylko wtedy, gdy zapewnione jest doprowadzenie wody do nasion z głębszych warstw gleby oraz dostęp ciepła i powietrza z góry przez spulchnioną warstwę roli (rys. 1 a). Podsiąk wody kapilarnej jest możliwy, gdy w warstwie ornej występuje brak zbrylenia, w którym znajdują się przestwory aeracyjne. Uprawa zbyt głęboka zakłóca system kapilarny i może pogorszyć polową zdolność wschodów. Niewłaściwe wykonanie orki i doprawienie roli powoduje jej zbrylenie oraz utrudnia kiełkowanie i wschody roślin (rys. 1 c). Wiosenną uprawę roli można rozpocząć dopiero wtedy, gdy po przejeździe nie zostają głębokie koleiny, wyższa jest temperatura gleby, a wilgotność i kruszenie roli są odpowiednie. Zbyt wyskibione, niewyrównane pole, ze względu na nierównomierne przesychanie można zacząć uprawiać na wiosnę później, a uprawa musi być przeprowadzona na większą głębokość.

    Byłoby ideałem, gdyby uprawa była wykonana bezpośrednio przed siewem na głębokość wysiewu nasion. Takie doprawienie roli może spełnić odpowiednio dobrany do stanu i rodzaju gleby agregat uprawowy, który może nie tylko spulchniać, ale i zagęszczać warstwę roli na poziomie głębokości siewu. Składa się on zwykle z narzędzi spulchniających biernych jak: brona zębowa czy kultywator lub narzędzi aktywnych jak: brona rotacyjna lub wahadłowa oraz narzędzi ugniatająco-kruszących. Za narzędziami spulchniającymi umieszczone są wały strunowe, których zadaniem jest podpowierzchniowe ugniecenie, pokruszenie i wyrównanie roli.

Podeszwa płużna

    Podeszwą płużną nazywamy górną część warstwy podornej (podskibia) nadmiernie zagęszczonej wskutek ugniatania zbyt wilgotnego dna bruzdy kołami ciągnika, płozami pługów itp. Na tak ubitym dnie zatrzymują się drobne cząstki glebowe, wymywane z górnej warstwy gleby przez wodę opadową, a po pewnym czasie tworzy się silnie zbita warstwa, która utrudnia krążenie wody i powietrza oraz przenikanie korzeni [rys. 2]. Można ją zlikwidować poprzez dooranie ugniecionej warstwy do warstwy ornej lub pogłębiaczem albo w sposób biologiczny, uprawiając rośliny głęboko korzeniące się, np. motylkowate lub nawozy zielone.

Rys. 2. Wpływ podeszwy płużnej na korzenienie się roślin

 

   Obecność podeszwy płużnej można stwierdzić za pomocą próby szpadlowej [Sekera 1984]. Do tego celu używa się płaskiej, prostokątnego szpadla (30 x 18 cm). Najpierw w glebie wykopuje się małą odkrywkę o pionowej ściance. Następnie ostrożnie wciska się szpadel w glebę ruchem wahadłowym tak, aby szpadel całkowicie zagłębił się w roli. Aby wydobyć próbkę gleby w stanie nienaruszonym, trzeba przyklęknąć i przechylić szpadel, jednocześnie przytrzymując próbkę ręką. Po charakterystycznym rozpadzie gleby i istniejącym stanie struktury można rozpoznać ewentualne zagęszczenia roli. Podeszwę płużną w pobranej próbce łatwo zlokalizować za pomocą wąskiego noża. Korzenie roślin powinny rozrastać się bez skrętów z góry w dół i na boki oraz równomiernie się rozgałęziać. Nie powinna występować strefowość rozgałęziania. Korzenie pozaginane wskazują często na omijanie twardych elementów gleby. W takim przypadku gleba nie jest gruzełkowata, lecz składa się z twardych elementów. W krańcowych sytuacjach może dojść do poziomego zagięcia wszystkich korzeni, co oznacza występowanie warstw nieprzepuszczalnych.

    Poruszające się po polu ciężkie maszyny i ciągniki powodują nadmierne zagęszczenie warstw głębiej leżących nawet do głębokości >0,9 m [Buchner i Köller 1990]. Z kolei stosowane przez wiele lat zabiegi uprawowe spulchniają tylko warstwę orną. Taki stan gleby wymaga zastosowania specjalnego zabiegu agromelioracyjnego - głęboszowania, który wykonuje się co kilka lat na głębokość 40-80 cm (rys. 3). Stosuje się je głównie na glebach ciężkich, wymagających spulchnienia głębszych warstw [Kaus i Pabin 1991]. Rzadziej głęboszuje się gleby lekkie o nadmiernie zbitej warstwie podornej. Głęboszowanie stosowane jest wszędzie tam, gdzie warstwa gleby w profilu glebowym ogranicza ruch wody i rozwój systemu korzeniowego. Zabieg ten przynosi następujące korzyści: zwiększa infiltrację, poprawia podsiąkanie, poprawia retencyjność gleby, zapewnia lepszy rozwój korzeni oraz wpływa na wzrost plonów. Głębokie spulchnienie zwiększa udział zarówno porów dużych, przez które woda grawitacyjna spływa do głębszych warstw, jak i mniejszych, które zatrzymują wodę dostępną dla korzeni. Poza tym, głębiej rosnące korzenie mogą pobierać wodę z głębszych warstw, co daje roślinie większe szanse na przetrzymanie okresu suszy bez strat plonu. W uprawie buraka cukrowego jest to bardzo korzystne. Poprawia się przy tym wykorzystanie składników pokarmowych. Zabieg ten przynosi pozytywne efekty w postaci większych plonów tylko tam, gdzie występowało nadmierne zagęszczenie gleby. Głęboszować należy także silnie ubite pasy pola w uprawach, w których stosowano ścieżki przejazdowe. W latach obfitujących w opady efekt głęboszowania może być minimalny lub żaden, ponieważ rośliny mają wówczas wystarczającą ilość wilgoci w warstwie ornej.

    Prawidłowo wykonane głęboszowanie musi spełniać następujące warunki: 1) zabieg powinien być wykonany podczas niskiej wilgotności gleby, aby zapewnić spękanie twardej warstwy, najlepiej tuż po zbiorze przedplonu, 2) gleba znajdująca się poniżej warstwy ubitej musi zatrzymać wodę grawitacyjną, 3) podskibie nie może być zbyt kwaśne lub zasadowe, ponieważ wzrost roślin może być zahamowany, 4) na polach zmeliorowanych głęboszowanie należy wykonać pod kątem prostym do rurociągów drenarskich, 5) na stoku głęboszowanie powinno być wykonane wzdłuż warstwic, aby zapobiec erozji i powstawaniu podmokłych miejsc u podnóża stoku.

Reasumując, należy stwierdzić, że utrzymanie wysokiej sprawności gleby pozbawionej chorób strukturalnych przy jednoczesnej ochronie środowiska glebowego zależy od eliminacji zabiegów degradujących strukturę gleby, ograniczenia ugniatania pola, erozji wodnej oraz prawidłowej techniki wykonywania zabiegów agrotechnicznych.

BŁAŻOWICZ-WOŹNIAK M.: Przyczyny słabych wschodów pietruszki i agrotechniczne metody ich poprawy. Post. Nauk Rol. 1, 2004, 81-91.

BUCHNER W., KÖLLER K.: Integrierte Bodenbearbeitung. Eugen Ulmer, Stuttgart 1990.

BYSZEWSKI W., HAMAN. J.: Gleba, maszyna, roślina. PWN, Warszawa 1974.

ČERNY V.: Wpływ nowoczesnych technologii na glebę i jej uprawę. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 112, 1971, 35-42.

DECHNIK I., DĘBICKI R.: Czynniki zaskorupiania gleb oraz metody przeciwdziałania temu zjawisku. Probl. Agrofiz. 21, 1976.

DOMŻAŁ H., HORADA J.: Intensity of soil compaction under wheeled machinery and agricultural tools in highly mechanized farm. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 388, 1990, 21-40.

ESTLER M., KNITTEL H., ZELTNER E.: Bodenbearbeitung aktuell – schlagkräftig – bodenschonend – energiesparend. DLG-Verlag, Frankfurt/Main 1984.

KAUS A., PABIN J. Technologia głęboszowania gleb ciężkich. Instrukcja wdrożeniowa 168/91. IUNG Puławy 1991.

KOSTKA-GOŚCINIAK D.: Niszczenie skorupy glebowej na plantacjach buraka cukrowego. Por. Gosp. 5, 1994, 8.

MARKS M.: Problem ugniatania gleby we współczesnym rolnictwie. Mat. z konf nauk. „Czynniki agrotechniczne w rolnictwie zrównoważonym“. Olsztyn 27-28 czerwca 1996, 86-91.

MARKS M., BUCZYŃSKI G.: Degradacja gleb spowodowana mechanizacją prac polowych oraz sposoby i możliwości jej zapobiegania. Post. Nauk Rol. 4, 2002, 27-39.

PIECHNIK L.: Rozmiar erozji wodnej na glebach lekkich oraz rola kolein i śladów po ciągnikach i maszynach rolniczych w inicjowaniu spływu wody i zmywu glebowego w urzeźbionym terenie. Rocz. AR w Poznaniu. Rozprawy Naukowe 285, 1998, 3-102.

SEKERA M.: Gesunder und kranker Boden. Leopold Stocker, Graz 1984.