Program monitoringu środowiska Parku Narodowego Gór Stołowych obejmuje krótko - i długoterminowe obserwacje ekosystemów górskich, uwzględniając ocenę żyzności gleb oraz stopień ich
zanieczyszczenia. Rozpoczęte badania mają na celu pokazanie obecnej różnorodności jakości środowiska oraz kierunku zmian zachodzących pod wpływem czynników naturalnych i antropogenicznych. Program monitoringu środowiska PNGS rozpoczął się w 2008 roku i obejmuje docelowo 400 stałych powierzchni obserwacyjnych. W pierwszym etapie badań analizami objęto około 240 powierzchni obserwacyjnych. Następujące parametry – wskaźniki żyzności – zostały określone w badanych glebach: uziarnienie, odczyn (pH), zawartość materii organicznej, kwasowość wymienna, kationy o charakterze zasadowym (Ca+2, Mg+2, K+, Na+) oraz formy przyswajalne fosforu, potasu i magnezu. Żyzność gleb w Górach Stołowych różnicowana jest zarówno przez czynniki naturalne, jak rodzaj skały macierzystej (geologia) i warunków wilgotnościowych (hydrologia), a także czynniki antropogeniczne – wapnowanie i nawożenie gruntów rolnych. Aktualna żyzność gleb odgrywa kluczową rolę w planowaniu odbudowy naturalnego lasu mieszanego, w miejsce obecnych czystych drzewostanów iglastych (świerkowych).
1. WSTĘP
Gleba odgrywa szczególną rolę w układzie elementów środowiska przyrodniczego. Jest źródłem składników pokarmowych i wody dla roślin, równocześnie tworzy śro-dowisko ich przetwarzania i magazynowania [2]. Naturalną zdolność gleby do zaspo-kajania potrzeb roślin nazywamy żyznością gleb. Właściwość ta warunkowana jest przez zespół morfologicznych, fizycznych, chemicznych, fizykochemicznych, bio-chemicznych i biologicznych właściwości gleby, zapewniających roślinom odpowied-nie warunki wzrostu [6].
Obszary górskie są bardzo zróżnicowanie pod względem budowy geologicznej, morfologii terenu, klimatu, warunków wodnych i innych czynników. Odznaczają się z reguły dużą zmiennością warunków ekologicznych, w tym również zmiennością pokrywy glebowej [3]. Mimo dużej różnorodności wskaźników chemicznych i fizyko-
* Inż., Studenckie Koło Naukowe przy Instytucie Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu.
chemicznych wykorzystywanych w gleboznawstwie i siedliskoznawstwie stale poszu-kuje się nowych kryteriów oceny stanu ekologicznego ekosystemów leśnych oraz efektywnych wskaźników żyzności tych siedlisk [1].
Aktualnie lasy Parku Narodowego Gór Stołowych swoim składem gatunkowym i strukturą odbiegają od pierwotnie tu występujących. W wyniku gospodarki leśnej promującej od ponad 200 lat świerka na znacznych obszarach doszło do degradacji siedlisk, na których obecnie występują głównie jednogatunkowe i jednopiętrowe bory świerkowe [4].
W niniejszej pracy podjęto próbę określenia żyzności ekosystemów Parku Narodowego Gór Stołowych na podstawie analizy właściwości fizykochemicznych gleb. Badania te będą pomocne w planowaniu odbudowy naturalnego lasu mieszanego na terenie parku.
2. OBIEKTY I METODYKA BADAŃ
Do analiz laboratoryjnych wykorzystano próbki glebowe z głębokości 0-10 cm pobrane ze stałych powierzchni obserwacyjnych monitoringu środowiska Parku Narodowego Gór Stołowych. Z ogólnej liczby 400 powierzchni monitoringowych rozmieszczonych w regularnej siatce 400 × 400 m, w pierwszym etapie badaniami objęto około 240 powierzchni. Próbki glebowe pobierano przy pomocy próbników żłobkowych o średnicy 26 lub 35 mm. Każda próbka stanowiła materiał uśredniony, pobierany w 3–5 punktach w obrębie powierzchni monitoringowej. Pobierano je do woreczków polietylenowych. Na każdej powierzchni monitoringowej sporządzano opis siedliskowy obejmujący następujące informacje: pokrycie powierzchni głazami, mikrorelief, geologia, dominujące gatunki drzew lasotwórczych, gatunki towarzy-szące, wiek drzewostanu, zwartość drzewostanu, typ runa leśnego, typ ściółki (ektohumusu) i jej miąższość, typ gleby dominującej oraz gleb towarzyszących.
W próbkach gleb (poziom 0–10 cm) oznaczono uziarnienie (metodą areometryczno-sitową), pH w 1 M KCl (metodą potencjometryczną), stratę żarową (przez spopielenie w temperaturze 550 ℃), kationy o charakterze zasadowym (Ca+2, K+, Mg+2, Na+) w wyciągu 1M octanu amonu o pH 7.0, metodą spektrofotometryczną.. Oznaczono także formy przyswajalne fosforu i potasu (metodą Egnera–Riehma) oraz magnezu (metodą Schachtschabela). Obliczenia statystyczne zostały wykonane w pro- gramie Statistica 8 (StatSoft Inc., Tulsa OK., USA). Badania prowadzone były pod kierunkiem prof. T. Chodaka oraz prof. C. Kabały przy współudziale Studenckiego Koła Naukowego Gleboznawstwa i Ochrony Środowiska. Badania współfinansowano z grantu MNiSW oraz ze środków Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.
3. WYNIKI BADAŃ
Żyzność ekosystemów Parku Narodowego Gór Stołowych zostanie omówiona na podstawie ogólnej zasobności gleb w składniki pokarmowe oraz czynników które w największym stopniu ją determinują. Gleby uwzględnione w analizie odznaczają się odczynem silnie kwaśnym i są najbardziej zasobne w magnez, którego wartość oscylowała w granicach od 1,16 do 30,21 mg/100g gleby. Zawartość form przyswa-jalnych potasu mieści się w przedziale od 0,6 do 27,59 mg/100g gleby, natomiast naj-mniej stwierdzono w glebie fosforu przyswajalnego, którego zawartość mieści się w granicach od 0,21 do 33,68 mg/100g gleby (tabela 1). Analiza składu granu- lometrycznego gleb wytworzonych z różnych skał macierzystych wykazała, że w większości są to piaski i gliny piaszczyste o czym świadczy średnia zawartości frakcji ilastej (<0,002 mm) na poziomie 6,3%. Zawartość materii organicznej kształtuje się w przedziale od 1,86 do 90,4 %, najwyższe wartości stwierdzono w glebach organicznych (torfowych). Suma kationów wymiennych o charakterze zasadowym (S) jest silnie zróżnicowana, a jej skrajne wartości tworzą przedział 0,46 do 25,5 cmol(+)/kg. Również stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego o charakterze zasadowym (V) wykazuje silne zróżnicowanie. Jego minimalna wartość wynosi 5,4 % podczas gdy maksymalna wartość kształtuje się na poziomie 98,7%.
Tabela 1. Ogólna charakterystyka właściwości badanych gleb MgO K2O P2O5 Materia
1) organiczna S2) V3) Ił 4) [mg/100 g gleby] [%] [cmol(+)/kg] [%] [%] Minimum 1,16 0,6 0,21 1,86 0,46 5,4 1 Maksimum 30,21 27,59 33,68 90,4 25,5 98,7 33 Średnia 8,12 7,89 4,51 12,17 3,45 33,4 6,3 Odch. std. 5,19 4,52 4,27 11,19 3,61 19,8 5,4 N ważnych 237 237 237 237 236 236 203 1) Materia organiczna – Organic matter,
2) Suma kationów o charakterze zasadowym – Base cation capacity,
3) Wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym – Base cation saturation, 4) Ił – Clay (< 0,002 mm)
Skała macierzysta z jakiej dana gleba została wytworzona wyraźnie wpływa na ży-zność gleb. Do najbardziej zasobnych w składniki mineralne należą gleby wytworzone z granitów i margli, natomiast najuboższe są te powstałe ze zwietrzelin piaskowców (rys. 1). Analizując poszczególne typy gleb wydzielone na obszarze Parku Narodowego Gór Stołowych stwierdzono, że najlepszymi właściwościami odznaczają się gleby płowe oraz brunatne właściwe. Gleby te są nie tylko najbardziej zasobne w składniki pokarmowe (rys. 2) ale wykazują także wysoki stopień wysycenia
kom-pleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym. Najgorszymi parametrami odznaczają się gleby torfiasto-glejowe (rys. 2). Wpływ na żyzność ekosystemów wy-wiera także roślinność dominująca. Analiza wykazała, że na terenie PNGS najżyźniej-szym naturalnym siedliskiem są mieszane lasy grądowe. W skład drzewostanu tych siedlisk wchodzą głównie jesion, jawor, klon i olsza. Gleby występujące pod tymi siedliskami odznaczają się zwięźlejszym składem granulometrycznym (udział frakcji < 0,002 mm) na poziomie 8,6 %1 oraz wysokim stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym na poziomie 70,2%1.
Rys. 1. Wpływ skały macierzystej na zasobność gleb w składniki pokarmowe
Rys. 2. Wpływ typu gleby na zasobnośc gleb w składniki pokarmow
Siedliskami o dużej zasobności w makroelementy są użytki zielone (łąki, pastwi-ska).. Jednak nie są to siedliska naturalne, gdyż występuje tu znaczny wpływ czynników antropogenicznych (nawożenie, wapnowanie), kształtujących właściwości tych gleb. Najniższą żyznością odznaczają się gleby występujące pod borem świerkowym. Są to