The Effect of Subsoiling on Changes of Compaction and Water Permeability of Silt Loam

Borek, Ł.; Bogdał, A.; Ostrowski, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

The Effect of Subsoiling on Changes of Compaction and Water Permeability of Silt Loam

Autorzy

Borek Ł. , Bogdał A. , Ostrowski K.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Wpływ głęboszowania na zmiany zagęszczenia i przepuszczalność gleb pyłowo-ilastych

Języki publikacji

Abstrakty

Soil, as the top layer of the Earth's surface, is a natural medium for the growth of plants. It is estimated that 95% of global food comes from our soils so we depend on the soil. About 33% of global soil is moderately to highly degraded. Soil compaction, caused by the mechanization of field treatments, is one of the major problems in agriculture nowadays. Subsoiling is one of the ways to reduce soil compaction and improve the air-water properties of arable soils. An assessment of the effect of subsoiling on the degree of compaction and water permeability of silt loam is presented in this paper. Soil tests were carried out in arable land, situated in the Racibórz and Kraków districts in the south of Poland. The results of the research show positive effects of subsoiling on the air-water relationship in the soil. In the majority of profiles, an increase in the percentage of total porosity in the first and second genetic horizons of the subsoiled soil was observed. The assessment of the efficacy of the subsoiling of heavy soils indicates a statistically significant decrease in bulk density for the topsoil and subsoil and a significant increase in steady infiltration only in the topsoil. The results show that subsoiling of arable compacted soils is justified, because in the case of slight deficiencies or excess water in the soil it may be a sufficient treatment to regulate air and water relationship, without the need for costly technical drainage. In addition, increasing the porosity and water permeability of soil should reduce surface runoff and thus reduce the phenomenon of erosion.

Gleba jako naturalne środowisko rozwoju roślin w około 95% odpowiada za produkcję żywności. Około 33% światowego areału gleb jest średnio lub silnie zdegradowanych. Jedną z istotnych przyczyn degradacji gleb jest jej nadmierne zagęszczenie powodowane przez mechanizację prac polowych. Ograniczaniu zagęszczania gleb sprzyjają zabiegi agromelioracyjne – w tym głębokie spulchnianie, tzw. głęboszowanie – które wpływa na optymalizację warunków powietrzno-wodnych w glebie oraz na wzrost plonu roślin. W pracy oceniono wpływ zabiegu głęboszowania na zmiany zagęszczenia i przepuszczalności wodnej gleb pyłowo-ilastych. Badania prowadzono na gruntach ornych dwóch obiektów rolniczych położonych w powiecie raciborskim i powiecie krakowskim. W pracy wykazano, że zabieg głębokiego spulchniania spowodował statystycznie istotne zmniejszenie gęstości objętościowej (zagęszczenia) gleb zwięzłych w warstwach ornych i podornych oraz zwiększenie infiltracji ustalonej, które tylko w warstwie ornej okazało się statystycznie istotne. Uzyskane wyniki badań potwierdzają, że głęboszowanie zagęszczonych zwięzłych gleb uprawnych jest uzasadnione, ponieważ w przypadku wystąpienia niewielkich niedoborów lub nadmiarów wody w glebie może okazać się zabiegiem wystarczającym do uregulowania stosunków powietrzno-wodnych, bez konieczności wykonywania kosztownych melioracji technicznych. Ponadto, zwiększenie porowatości oraz wodoprzepuszczalności gleby powinno zmniejszać spływy powierzchniowe i tym samym ograniczyć zjawiska erozyjne.

Słowa kluczowe

soil compaction subsoiling soil water permeability

zagęszczenie gleby głęboszowanie przepuszczalność gleby

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 1

Strony

538--557

Opis fizyczny

Bibliogr. 31 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Borek Ł.

University of Agriculture in Krakow

autor

Bogdał A.

University of Agriculture in Krakow

autor

Ostrowski K.

University of Agriculture in Krakow

Bibliografia

1. Abu-Hamdeh, N.H. (2003). Compaction and subsoiling effects on corn growth and soil bulk density. Soil Science Society of America Journal, 67(4), 1213-1219.
2. Berisso, F.E., Schjønning, P., Keller, T., Lamandé, M., Etana, A., De Jonge, L.W., Iversen, B.V., Arvidsson, J., Forkman, J. (2012). Persistent effects of subsoil compaction on pore size distribution and gas transport in a loamy soil. Soil and Tillage Research, 122, 42-51.
3. Bogdał, A., Kowalik, T., Borek, Ł., Ostrowski, K. (2016). Causes of excessive soil moisture in Prusy near Krakow. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 15(3), 3-19. (in Polish).
4. Boivin, P., Schäffer, B., Temgoua, E., Gratier, M., Steinman, G. (2006). Assessment of soil compaction using soil shrinkage modelling: experimental data and perspectives. Soil and Tillage Research, 88, 65-79.
5. Borghei, A., Taghinejad, M., Minaei, J., Karimi, S., Varnamkhasti, M. (2008). Effect of subsoiling on soil bulk density, penetration resistance and cotton yield in northwest of Iran. International Journal of Agricultural Biology, 10(1), 120-123.
6. Botta, G.F., Jorajuria, D., Balbuena, R., Ressia, M., Ferrero, C., Rosatto, H., Tourn, M. (2006). Deep tillage and traffic effects on subsoil compaction and sunflower (Helianthus annus L.) yields. Soil and Tillage Research, 91(1-2), 164-172.
7. Chamen, W.C., Moxey, A.P., Towers, W., Balana, B., Hallett, P.D. (2015). Mitigating arable soil compaction: A review and analysis of available cost and benefit data. Soil and Tillage Research, 146 (A), 10-25.
8. Drewry, J.J., Lowe, J.A.H., Paton, R.J. (2000). Effect of subsoiling on soil physical properties and pasture production on a Pallic Soil in Southland, New Zealand. New Zealand Journal of Agricultural Research, 43(2), 269-277.
9. FAO (1971). Land and Water Development Division. Rome, Bull.
10. Gulliver, J.S. & Anderson, J.L. (2008). Assessment of Stormwater Best Management Practices. University of Minnesota. Available at: http://larrybakerlab.cfans.umn.edu/sites/g/files/pua2081/f/stormwaterassessment-manal.pdf
11. Hakl, J., Šantrůč, Ek J., Kocourková, D., Fuksa, P. (2007). The effect of the soil compaction on the contents of alfalfa root reserve nutrients in relation to the stand density and the amount of root biomass. Soil & Water, 2(2), 54-58.
12. Hamza, M.A., Al-Adawi, S.S., Al-Hinai, K.A. (2011). Effect of combined soil water and external load on soil compaction. Soil Research, 49(2), 135-142.
13. Hillel, D. (1998). Environmental soil physics. San Diego, USA: Academic Press, 771.
14. Hillel, D. (2007). Soil in the Environment: Crucible of Terrestrial Life. 1st Ed. Academic Press, San Diego, USA.
15. Jourgholami, M., Labelle, E.R., Feghhi J. (2017). Response of runoff and sediment on skid trails of varying gradient and traffic intensity over a two-year period. Forests, 8,(472), 1-13.
16. Krużel, J., Ziernicka-Wojtaszek, A., Borek, Ł., Ostrowski, K. (2015). The changes in the duration of the meteorological vegetation period in Poland in the years 1971-2000 and 1981-2010. Ecological Engineering, 44, 47-52. (in Polish).
17. Landon, J. R. (1991). Booker Tropical Soil Manual. A handbook for soil survey and agricultural land evaluation in the tropics and subtropics. Routledge Taylor & Francis Group New York and London.
18. Martínez, G.I., Ovalle, C., Del Pozo, A., Uribe, H., Valderrama, V.N., Prat, Ch., Sandoval, M., Fernández, F., Zagal, E. (2011). Influence of conservation tillage and soil water content on crop yield in dryland compacted Alfisol of central Chile. Chilean Journal of Agricultural Research, 71(4), 615-622.
19. Matula, S. (2003). The influence of tillage treatments on water infiltration into soil profile. Plant, Soil and Environment, 49(7), 298-306.
20. Mossadeghi-Björklunda, M., Arvidssona, J., Kellera, T., Koestela, J., Lamandéc, M., Larsboa, M., Jarvisa, N. (2016). Effects of subsoil compaction on hydraulic properties and preferential flow in a Swedish clay soil. Soil and Tillage Research, 156, 91-98.
21. Nawaz, M.F., Bourrié, G., Trolard, F. (2013). Soil compaction impact and modelling. A review. Agron. Sustain. Dev., 33, 291-309.
22. Qadir, M., Boers, Th.M., Schubert, S., Ghafoor, A., Murtaza, G. (2003). Agricultural water management in water-starved countries: challenges and opportunities. Agricultural Water Management, 62, 165-185.
23. Ragab, R. & Prudhomme, Ch. (2002). SW-Soil and Water: Climate Change and Water Resources Management in Arid and Semi-arid Regions: Prospective and Challenges for the 21st Century. Biosystems Engineering, 81(1), 3-34.
24. Ragassi, C.F., Lopes, C.A., Guedes Í.M.R. (2012). Effect of Soil Compaction Alleviation on Quality and Yield of Potato. In: He Z., Larkin R., Honeycutt W. (eds) Sustainable Potato Production: Global Case Studies. Springer, Dordrecht, 403-418.
25. Strausbaugh, C.A. & Windes, J.M. (2006). Influence of subsoiling on directseeded cereals in southeastern Idaho. Canadian Journal of Plant Pathology, 28(4), 596-608.
26. Szafrański, Cz., Stachowski, P., Kozaczyk, P. (2009). Influence of density and distribution of water precipitation on the moisture of postmining grounds. Rocznik Ochrona Środowiska, 11, 257-266. (in Polish).
27. Szymanowski, M., Wieczorek, M., Namyślak, M., Kryza, M., Migała, K. (2018). Spatio-temporal changes in atmospheric precipitation over southwestern Poland between the periods 1891-1930 and 1981-2010. Theoretical and Applied Climatology, 1-14.
28. Trnka, M., Kersebaum, K.Ch., Eitzinger, J., Hayes, M., Hlavinka, P., Svoboda, M., Dubrovský, M., Semerádová, D., Wardlow, B., Pokorný, E., Možný, M., Wilhite, D., Žalud, Z. (2013). Consequences of climate change for the soil climate in Central Europe and the central plains of the United States. Climate Change: An Interdisciplinary, International Journal Devoted to the Description, Causes and Implications of Climatic Change, 120, 405-418.
29. Wang, Q., Lu, C., Li, H., He, J., Sarker, K.K., Rasaily, R. G., Liang, Z., Qiao, X., Li, H., Mchugh, A.D.J. (2014). The effects of no-tillage with subsoiling on soil properties and maize yield: 12-Year experiment on alkaline soils of Northeast China. Soil and Tillage Research, 137, 43-49.
30. Widłak, M. (2016). The Variability of Selected Parameters of Arable Soils During the Vegetation Cycle of Plants. Rocznik Ochrona Środowiska, 18(2), 803-814. (in Polish).
31. Zhao, L., Wang, L., Liang, X., Jian Wang, J., Wu, F. (2013). Soil surface roughness effects on infiltration process of a cultivated slopes on the Loess Plateau of China. Water Resources Management, 27, 4759-4771.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-15a993ce-4645-4e09-86ea-6c18714fcced