Glin w glebach krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM L NR 4 WARSZAWA 1999:31-45

ELŻBIETA JANOWSKA

GLIN W GLEBACH KRAJOBRAZÓW' GEOCHEMICZNYCH

KAMPINOSKIEGO PARKU NARODOWEGO*

Katedra Gleboznawstwa SGGW

WSTĘP

Zainteresowanie rolą glinu w środowisku wzrosło w ostatnim 20-leciu przede wszystkim ze względu na niekorzystny wpływ tego pierwiastka na zdrowie człowieka [Graczyk i in. 1992]. Pogłębfające się zakwaszanie gleb, głównie pod wpływem czynników antropogenicznych [Motowicka-Terelak 1975;Motowicka- Terelak, Stuczyński 1993; Ulrich i in. 1980], sprzyja przechodzeniu glinu w formy wymienne (ruchome) w glebie, wzrasta również ich zawartość w wodach. Glin wymienny w większych stężeniach oddziałuje toksycznie na rośliny, organizmy zwierzęce i ludzkie [Moskal 1955; Barszczak, Bilski 1983; Motowicka-Terelak 1980; Prusinkiewicz, Krzemień 1974; Pokojska 1989, 1994]. Należy jednak podkreślić, że w glebach leśnych, a zwłaszcza piaszczystych, zjawisko zakwasza­ nia przebiega nieco inaczej w porównaniu z glebami użytkowanymi rolniczo. Związane jest ono przede wszystkim z naturalnymi procesami wietrzenia i m ine­ ralizacji substancji organicznej oraz z rozwojem roślinności borowej z kwaśną ektopróchnicą.

W pracy rozpatrywano formy glinu rozpuszczalne w 20% HC1 analizując jego zawartość w osadach aluwialnych i eolicznych KPN zależnie od procesów glebo- twórczych oraz glin wymienny pod kątem jego toksyczności dla zbiorowisk roślinnych.

OBIEK T I M ETO D YK A BA DA Ń

Analizowano gleby w Kampinoskim Parku Narodowym wytworzone z pia­ sków eolicznych geochemicznego krajobrazu wydmowego: gleby rdzawe właści­ we (5 profili), glebę bielicowo-rdzawą (1 profil), bielicę (1 profil) oraz gleby wytworzone z piasków i z murszu na piaskach w geochemicznym krajobrazie

32

osadów aluwialnych: czarne ziemie zdegradowane facji ubogiej (5 profili), czarne ziemie murszaste facji ubogiej (3 profile), glebę murszowatą-murszastą ( 1 profil).

Glin wymienny oznaczono w 1991 i w 1994 r. Pozostałe analizy wykonano w 1994 r. Charakterystyka omawianych gleb zawarta jest w pracach Koneckiej-Bet- ley i wsp. [1994, 1996].

Zastosowano następujące metody analiz chemicznych: wodór wymienny i glin wymienny w i n KC1 metodą Sokołowa; zawartość glinu w wyciągu 20% HC1 - metodą ICP.

Pozostałe analizy metodami ogólnie przyjętymi w gleboznawstwie.

WYNIKI

Glin rozpuszczalny w 20% HC1 (rys. 1,2,3) (dalej w tekście określany jako Al w HC1) występuje w największych ilościach w glebach bielicoziemnych - w poziomach wietrzeniowych Bv, BvBfe, Bhfe oraz w poziomach próchnicznych A i organicznych O. Poziom Ol zawiera często o połowę mniej Al w HC1 w porównaniu z poziomem Oh. Zakres zawartości w poziomach sideric Bv gleb rdzawych wynosi 244^-44 mg Al w HC1/100 g gleby, najwięcej jest go w poziomie spodic Bhfe bielicy - 728 mg Al w HC1/100 g. W poziomach akumula- cyjno-próchnicznych stwierdzono 216^-08 mg Al w HC1/100 g. Poziomy skały macierzystej С gleb rdzawych wytworzonych z piasków luźnych wydmowych zawierają 92-226 mg Al w HC1/100 g, ilość ta maleje ku spągowi. Poziomy skały macierzystej bielicy zawierają więcej glinu - 200-376 mg Al w HC1/100 g.

Czarne ziemie zdegradowane facji ubogiej (rys. 2) zawierają 160-360 mg Al w HC1/100 g w poziomach próchnicznych, a w przypadku występowania poziomu Bbr ilość tego pierwiastka wzrasta do 612 mg Al w HC1/100 g. W poziomach С od głębokości 150 cm zawartość waha się od 100 do 250 mg Al/100 g. Procesy oglejenia obejmujące dolne poziomy profilów Cgg niektórych gleb od głębokości 80-100 cm wykazują również wpływ na zmienność zawartości Al w HC1, np. w Sierakowie i Rogaczu. Czarne ziemie murszaste facji ubogiej (rys. 3) zawierają w poziomach próchniczno-murszastych 204-460 mg Al w HC1/100 g, a w piasz­ czystych poziomach skał macierzystych tych gleb, wykazujących w wielu przy­ padkach oglejenie już na głębokości 50 cm, ilość glinu dochodzi nawet do 520 mg Al w HC1/100 g. Gleba murszasta (rys. 3) zawiera w poziomie murszastym 400-696 mg Al w HC1/100 g, a oddolnie oglejone piaski skały macierzystej zawierają podobne ilości glinu jak czarne ziemie zdegradowane. Ilość glinu rozpuszczalnego w 20% HC1 wzrasta w poziomie próchnicznym A wraz ze zróżnicowaniem środowiskowych warunków przemian substancji organicznej od czarnych ziem zdegradowanych ku murszastym (dział semihydrogeniczne), a następnie ku glebom murszowatym (dział hydrogeniczne).

Glin wymienny (dalej określany jako Alw) stanowi niewielki procent w sto­ sunku do zawartości drugiej badanej formy tego pierwiastka - glinu rozpuszczal­ nego w 20% HC1 (tab. 1). W poziomach mineralnych gleb bielicoziemnych glin wymienny stanowi 0,7-14,5% w stosunku do Al w HC1, a omawiana zależność

RYSUNEK 1. Zawartość Al w HC1 w glebach z rzędu bielicoziemnych FIGURE 1. Content of Al in HCl in order of podzol soils

G lin w g le b a ch kr a jo b ra zó w g e o c h e m ic zn y c h Kampinoskiego P ar ku N a ro d o w e g o

poziomy genetyczne - genetic horizons

U j -fe.

poziomy genetyczne - genetic horizons

Sieraków Ławy Rogacz Famułki

RYSUNEK 2. Zawartość Al w HCl w czarnych ziemiach zdegradowanych FIGURE 2. Content of Al in HCl in degraded black earths

E . J a n o w sk a

czarne ziemie murszaste

mucky black earths

murszowata

mucky soil

Niepust

Buda

Grabina

Myszory

RYSUNEK 3. Zawartość Al w HC1 w czarnych ziemiach murszastych i glebie murszowatej FIGURE 3. Content of Al in HCl in mucky black earth and in mucky soil

о* G lin w g le b a ch kr a jo b ra zó w g e o c h e m ic zn y c h K am pi no ski ego ^ P ar ku N a ro d o w e g o

36 E. Janowska

TABELA 1. Chemiczne właściwości gleb - TABLE 1. Chemical characteristics of soils

Profil - Profile Typ lasu Forest type Głębo­ kość Depth [cm] Poziom gene­ tyczny Genetic horizon рНкс! Kwasowość wymienna Exchangeable acidity A U _{1 ПЛ___ . i ПП}A lw 1 uu Hw+ A LW AIhci H w Alw [me./100 g gleby - of soil] [% ] [% ]

Gleby rdzawe właściwe - proper rusty soils

Lipków 0-3 O dl 4,50 4,90 0,52 9,6 2,6 LMśw 3-8 OA 3,62 0,55 1,69 75,4 4,7 8-15 A 3,61 0,29 1,96 87,1 5,1 15-25 Bv 3,73 0,25 1,65 86,8 4,2 30-40 Bv 4,27 0,13 1,03 88,8 2,1 70-80 C l 4,37 0,13 0,73 84,9 3,9 160-180 C2gg 4,40 0,11 0,58 85,3 2,6 Piaski 0-0,5 01 3,95 12,25 2,63 17,7 25,2 Duchowne 0,5-3 Ofh 3,70 5,51 4,90 47,1 14,4 Bśw 4 -1 0 A 3,78 0,27 2,21 89,1 4,6 10-20 A 5,11 0,12 1,79 93,7 1,8 25-35 Bv 4,28 0,08 0,88 92,6 1,6 50-60 BvC 4,44 0,10 0,33 76,7 1,2 60-70 C l 4,56 0,06 0,20 76,9 1,3 100-120 C2 4,64 0,10 0,18 64,3 1,1 170-180 C3 4,64 0,06 0,11 61,1 1,1 Rybitew 0 -2 O dl 4,48 2,80 2,10 42,8 6,5 Bśw(inic.) 2 -6 Od2 4,60 1,14 4,38 79,5 18,8 5-15 A 4,17 0,17 1,15 87,8 2,7 30-40 B vl 4,30 0,10 0,62 86,1 1,2 60-70 Bv2 4,48 0,08 0,29 78,4 1,0 90-100 С 4,66 0,11 0,06 35,3 0,4 170-180 С 4,55 0,10 0,13 56,5 0,8 Dąb 0-1 Ol 4,50 4,99 0,53 9,6 7,3 Kobendzy 1-2 Ofh 4,97 6,65 2,71 28,9 15,7 LMśw 5-15 A 3,40 0,32 2,90 90,1 9,1 25-35 B vl 4,20 0,10 0,85 89,5 2,0 60-70 BvC 4,33 0,06 0,53 88,3 2,3 120-130 C l 4,48 0,07 0,17 70,8 0,8 190-200 C2 4,64 0,10 0,10 52,6 0,6 Nart 2 -4 Olf 4,36 7,79 1,31 14,4 9,1 LMśw 5-10 A 2,95 0,46 3,68 88,9 14,5 15-25 B vl 3,79 0,14 1,72 92,3 4,2 35-45 Bv2 4,07 0,08 0,97 92,4 3,0 65-75 C l 4,20 0,07 0,64 90,1 2,9 110-120 C2 4,22 0,10 0,59 86,8 2,9 170-190 C3 5,39 0,06 0,11 61,1 0,6

Glin w glebach krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego

37 cd. tabeli 1 Profil - Profile Typ lasu Forest type G łębo­ kość Depth [cm] Poziom gene­ tyczny Genetic horizon рНкс! Kwasowość wymienna Exchangeable acidity ALw 1ПП Alw . i ПЛ 1UU HW + AL,V AIHCI 100 Hw A lw

[me./100 g gleby - of soil] [%] [%]

Gleba bielicowo-rdzawa -- podzolized rusty soil

Dąbrowa 0 -2 Ol 3,54 11,90 1,84 13,4 17,4 Stara 3-10 Ofh 3,35 6,56 6,56 50,0 31,2 Bśw 10-20 AEes 3,72 0,32 2,15 87,0 8,5 BM św 20-30 BvBfe 3,99 0,12 1,36 91,9 5,0 4 0-50 Bv 4,29 0,10 0,64 86,5 2,0 65-75 BvC 4,38 0,10 0,36 78,3 1,3 120-130 C l 4,53 0,06 0,18 72,0 0,7 180-200 C2 4,62 0,06 0,10 62,5 0,7 Bielica - Podzol Palmiry 0 -5 01 3,18 8,66 6,13 41,4 25,1 BM św 5-8 Ofh 2,90 6,56 16,19 71,2 53,0 8-15 AEes 2,71 0,49 2,71 84,7 13,7 15-20 Ees 3,10 0,23 1,72 88,6 13,8 20-25 Bhfe 3,66 0,21 2,70 92,8 3,3 25-30 Bh 4,07 0,16 1,06 86,7 1,4 45-55 C l 4,11 0,09 0,88 90,7 2,1 65-75 IIC1 4,28 0,06 0,43 87,7 1,9 110-115 IIC2 4,26 0,06 0,47 88,7 1,8 Czarne ziemie zdegradowane - degraded black earths

Sieraków 0-1 O dl 4,60 2,45 0,53 17,8 2,4 LM św 1-2 Od2 4,76 1,40 0,88 38,6 4,0 2-10 Aa 3,93 0,32 1,10 77,5 4,7 15-25 Aa 3,96 0,24 1,29 84,9 5,6 25-40 Bbr 4,18 0,14 1,05 88,2 4,3 65-75 C lg g 4,36 0,15 0,45 75,0 2,9 100-110 C2gg 4,79 0,11 0,02 15,4 0,7 Ławy 0-3 0 4,29 4,55 1,40 23,5 6,6 BMw 5 -10 Aa 3,92 0,22 2,31 91,3 11,5 20-30 Aa 3,95 0,19 1,77 90,3 6,1 35-45 Bbr 4,36 0,11 1,02 90,3 1,5 50-60 BbrC 4,43 0,09 0,70 88,6 1,8 90-100 _Cgg 4,58 0,07 0,32 82,0 1,6 150-160 _{Cgg . . ..} 4,18 0,11 2,18 95,6 7,9 Granica 0-3 Od 4,73 1,58 1,14 42,1 5,7 LM św 4 -1 0 Aa 3,74 0,21 1,02 82,9 5,7 20-30 Aa 3,69 0,20 1,04 83,9 4,7 45-55 ACgg 3,99 0,18 1,06 85,5 5,8 75-85 C l 4,48 0,14 0,11 44,0 0,6 145-155 C2gg . 4,51 0,14 0,10 41,7 0,6

38

pHkci Kwasowość wymienna

Exchangeable acidity

A U _{___} A lw _{. 1 (ЛГ\}

1UU

Hw+ ALn. A l НС!

H w Alw

[me./100 g gleby - of soil] [ % ] _{[% ]}

Rogacz 0 -2 О 4,67 13,04 2,10 13,9 9,9 BMw 5-15 Aa 3,55 0,35 3,28 90,3 8,7 (osusz.) 15-25 Aa 3,58 0,30 3,82 92,7 9,5 4 0-50 C l 4,14 0,05 1,39 96,5 3,4 70-80 C2ggox 3,80 0,05 2,34 97,9 3,8 90-100 C2gg 4,14 0,08 1,23 94,6 6,6 140-150 C2gg 4,54 0,08 0,15 65,2 1,3 Famułki 0-5 Aa 3,80 0,17 1,52 90,0 5,1 Brochowskie 15-25 Aa 3,82 0,15 1,51 91,5 5,1 BM św 30-40 C l 4,26 0,07 1,36 95,1 5,6 50-60 C l 4,40 0,08 0,27 77,1 1,3 110-115 C2 4,47 0,06 0,25 78,1 1,6 160-170 C2 4,75 0,05 0,09 64,3 0,6 Czarne ziemie murszaste - mucky black earths

Niepust 0-1 O dl 4,93 5,08 0,52 9,3 1,7 BMb 1-2 Od2 4,66 0,11 0,11 52,4 0,2 2 -10 Ae 4,70 0,32 0,01 3,1 0,02 25-30 Ae 5,41 0,13 0,00 0,0 0,0 30-50 C lg g 5,56 0,07 0,00 0,0 0,0 60-70 C lg g 5,43 0,08 0,00 0,0 0,0 95-100 C2gg 5,52 0,09 0,00 0,0 0,0 Buda 0-3 Od 4,89 4,20 0,18 4,1 0,7 LMw 5-15 Ae 5,12 0,18, 0,02 10,0 0,04 20-25 Ae 5,35 0,09 0,03 27,3 0,11 35-45 С 5,59 0,06 0,00 0,0 0,0 60-70 Ab 5,48 0,09 0,00 0,0 0,0 120-130 Cgg 5,67 0,07 0,00 0,0 0,0 Grabina 0-3 Od 5,56 1,66 0,00 0,0 0,0 LMw 5-10 Ai 5,96 0,21 0,06 22,2 0,2 20-30 Ai 6,43 0,10 0,02 18,2 0,06 4 0-50 AC 6,44 0,11 0,00 0,0 0,0 90-100 Dgg 6,14 0,10 0,00 0,0 0,0 Gleba murszowata - murszasta - mucky -m uckous soil

Myszory 0-3 Od 4,78 1,93 2,10 52,1 8,2 LMw 5-15 A(M)i 3,86 0,22 1,39 86,3 3,1 20-25 Ai 4,06 0,12 1,24 90,5 2,6 35^10 Ai 4,93 0,15 0,03 16,7 0,04 55-60 AC 5,05 0,09 0,00 0,0 0,0 90-100 Cgg 5,00 0,08 0,01 11,1 0,1 150-160 Cgg 5,07 0,07 0,02 22,2 0,1

Glin w glebach krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego^

39

układa się w poziomach w szeregu malejącym: poziom A > poziom В > poziom C. Poziomy organiczne tych gleb wykazują wyższy udział glinu wymiennego w porównaniu z Al w HC1 - w glebach rdzawych 2,6-31,2% , a w poziomach ektopróchnicy bielicy 25-53% . W czarnych ziemiach zdegradowanych stosunek Alw do Al w HC1 wynosi 0,6-11,5%. Większy udział glinu wymiennego wystę­ puje w poziomach darniowych lub ektopróchnicy, a następnie w poziomach próchniczno-mineralnych. W czarnych ziemiach murszastych występuje bardzo mało glinu wymiennego w porównaniu z zawartością Al rozpuszczalnego w HC1, zazwyczaj od ułamków procenta do 1,7%. W glebie murszowatej-murszastej glin wymienny pojawia się głównie w warstwie murszu do głębokości 25 cm i stanowi 2,6-8,2% Al rozpuszczalnego w HC1.

Ilościowe zawartości glinu wymiennego (tab. 1) w profilach gleb kształtują się odmiennie niż zawartości formy Al ekstrahowanej w 20% HC1.

W typie gleb rdzawych (tab. 1) najwięcej Alw występuje w podpoziomie Ofh ektopróchnicy lub w Od2, gdzie substancja organiczna podlega intensywnym przemianom - do 6,56 m.e./100 g gleby, następnie ilość zmniejsza się idąc w głąb profilu do 0,06-0,73 m.e./100 g w skale macierzystej. Podobnie w bielicy najwię­ cej glinu wymiennego otrzymano w poziomie Ofh - 16,2 m.e./100 g gleby, ilość ta maleje w poziomach głębszych z niewielkim wzrostem w poziomie Bhfe. W podpoziomie Ol, gdzie dopiero rozpoczyna się rozkład resztek organicznych, ilość glinu jest mniejsza.

W czarnych ziemiach zdegradowanych (tab. 1) stwierdzono znacznie mniej glinu wymiennego w porównaniu ż glebami bielicoziemnymi - 0,02-2,34 m.e./100 g, tylko w Rogaczu w poziomie Aa dochodzi do 3,82 m.e./100 g gleby. Wyższe zawartości glinu wymiennego występują w poziomach O i A, natomiast w skale macierzystej - najniższe. W czarnych ziemiach murszastych glin wymien­ ny pojawia się tylko w warstwie powierzchniowej do głębokości 30 cm w niewielkiej ilości - do 0,52 m.e./100 g, a w dolnych poziomach profilu nie występuje. W glebie murszowatej-murszastej w warstwie murszu do głębokości 25 cm ilość Al wymiennego jest podobna jak w czarnych ziemiach zdegradowa­ nych do 2,lm .e./100 g. Warstwa murszu wykazuje również, zbliżony do czarnych ziem, niewielki stopień wysycenia kationami zasadowymi, zaś odczyn pH w KC1 ok. 4.

Glin wymienny (tab. 1) w poziomach mineralnych badanych gleb bielicozie- mnych, czarnych ziem zdegradowanych i w poziomach murszu gleby murszowa- tej decyduje o ich kwasowości wymiennej. Przewaga zawartości Alw w stosunku do jonu Hw dochodzi nawet do 90%. Tak duży udział glinu w zakwaszaniu tych poziomów występuje w warunkach niskiego stopnia wysycenia zasadami (od kilku do kilkunastu procent) i w zakresie pH w KC1 3,4-4,5. W poziomach próchnicy nadkładowej gleb rdzawych właściwych i w poziomach darniowych czarnych ziem zdegradowanych przeważajon wodorowy. W ektopróchnicy gleby bielicowo-rdzawej i bielicy tylko w podpoziomie Ol ujawnia się w większej ilości wodór wymienny. W miarę rozkładu ściółki (poziom Ofh) uwalnia się coraz więcej glinu wymiennego. Odmiennie kształtuje się ten proces w czarnych

zie-40 E. Janowska

miach murszastych, gdzie udział glinu w całej kwasowości wymiennej wynosi tylko od kilku do 52%. Jest to związane z wyższym pH i dużym stopniem wy sycenia kationami o charakterze zasadowym (70-85% ) w porównaniu z pozo­ stałymi podtypami gleb. Odczyn wód na różnych obszarach Puszczy Kampino­ skiej jest zmienny i niektóre gleby semihydrogeniczne mogą być zasilane wodami gruntowymi zasobnymi w wapń.

DYSKUSJA

Formy glinu ekstrahowane 20% HC1 pochodzą z tej części mineralnej gleby, która jest w stadium zaawansowanego wietrzenia oraz z substancji organicznej podlegającej aktualnie rozkładowi. Jak podaje Kuźnicki i in. [1978, 1979], choć dane te są nieliczne - 20% HC1 ekstrahuje w poziomach próchnicznych i wietrze­ niowych gleby bielicowo-rdzawej 42-98% glinu, a niekiedy 21-32% Al, zaś w glebie rdzawej właściwej: ok. 36% w stosunku do ilości ogółem. Te same dane Szafranek [1998] umieszcza w przedziale 26-51% . Ta forma jest zapewne źródłem glinu, który tworzy tzw. formy wolne, a następnie wymienne, tak zwane ruchome.

Glin rozpuszczalny w 20% HC1 należy uznać w dużej mierze za formę pedogeniczną dobrze charakteryzującą procesy glebotwórcze, takie jak: rdzawie­ nie, bielicowanie. Wpływ na jego zawartość mają również zjawiska oglejenia. Ujawnienie tej formy pierwiastka w glebie jest poprzedzone wietrzeniem substratu skały macierzystej.

W badanych 2 podtypach gleb rdzawych glin rozpuszczalny w 20% HC1 przemieszcza się do poziomu Bv w warunkach odczynu silnie kwaśnego i bardzo silnie kwaśnego. Podobne obserwacje wynikają z danych Kuźnickiego i współ. [1979]. Proponowane w literaturze wskaźniki diagnostyczne dla typu gleb rdza­ wych dotyczą form wolnych żelaza [Konecka-Betley 1968], jak również form wolnych żelaza i glinu [Bednarek 1991]. Przy mniejszej kwasowości i niedostatku substancji organicznej w glebie obniża się ruchliwość trójtlenków żelaza, a przemieszcza się głównie glin [Konecka-Betley 1976; Pokojska 1976]. Powstają wtedy gleby rdzawe właściwe, bielicowo-rdzawe i brunatne kwaśne słabo zbieli- cowane. Na podstawie niniejszych badań można zaproponować jako diagnosty­ czny wskaźnik przemieszczania Al w HCl (Al w HCl poz. B, Al w HC1 poz. A), który wynosi dla typu gleb rdzawych 1,07-1,61, dla badanej bielicy 6,5.

W czarnych ziemiach większa ilość Al w HC1 występuje tylko przy zaznacza­ jącym się dodatkowo w profilu procesie brunatnienia (poziom Bbr) oraz w warstwie murszastej. Podobnie więcej Al w HC1 zawiera mursz gleby murszowa- tej.

Zawartość glinu rozpuszczalnego w HC1 zależy od procesu glebotwórczego a nie od antropogenizacji środowiska. Zdaniem Kabaty-Pendias i Pendiasa [1993] nie zachodzi obawa naruszenia geochemicznej równowagi w środowisku przy­ rodniczym z powodu antropogenicznego nagromadzenia tego pierwiastka, gdyż glin stanowi jeden z głównych składników większości skał.

Glin w glebach krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego

41

Formy glinu wymiennego (nazywanego również glinem ruchomym) przyswa­ jalne dla roślin, określają stan kompleksu sorpcyjnego, mogą przejść do roztworu

glebowego i bezpośrednio wpływają na zdrowotność roślin i produktywność siedliska. Uzyskane wyniki dotyczące zawartości glinu wymiennego korespondu­ ją z danymi z literatury [Adamczyk i in. 1968; Cieśla i in. 1993; Filipek 1989;

Kuźnicki i in. 1979; Motowicka-Terelak 1975; Motowicka-Terelak, Stuczyński 1993; Konecka-Betley K. i in. 1996; Okołowicz, Sowa 1997].

Różni autorzy podają inny poziom zawartości glinu wymiennego w glebie, który działa toksycznie na rośliny, np. Cieśla - 0,05-0,4 m.e. (t.j. 0,45-3,6 mg) Alw/100 g gleby; Prusinkiewicz - 0,9-1,1 m.e. (czyli 8,1-9,9 mg) Alw/100 g gleby. Filipek [1989] uważa, że konieczne jest wapnowanie przy zawartości 4,4 mg Alw/100 g gleby.

Do oceny badanych gleb przyjęto wskaźnik proponowany przez Prusinkiewi- cza i Krzemienia [1974].

Według przyjętego wskaźnika toksyczna zawartość Alw jest przekroczona w poziomach powierzchniowych (O, A) gleb bielicoziemnych i w niektórych pozio­ mach wietrzeniowych tych gleb do 30 cm głębokości profilu. W czarnych zie­ miach zdegradowanych również poziomy O i A do 30-40 cm głębokości zawierają toksyczne ilości glinu wymiennego. Największą kwasowość wymienną wy wołaną glinem wykazuje gleba w Rogaczu do 100 cm. Gleba murszowata również może być zagrożona nadmiarem formy wymiennej tego pierwiastka, przede wszystkim w poziomach murszastych. Zjawisko to ujawnia się wyraźniej w roku 1994 w porównaniu do badań wcześniejszych z 1991 r. Pomimo tych stwierdzeń warto przytoczyć opinię Adamczyka i in. [1968], że duże ilości glinu wymiennego występują nie tylko w środowiskach kwaśnych, mało aktywnych biologicznie, z glebami bielicowymi, ale i w mezotroficznych górskich glebach brunatnych kwaśnych o zróżnicowanych florystycznie zbiorowiskach. W skałach macierzys­ tych badanych gleb glinu wymiennego jest bardzo mało, poniżej przyjętych wskaźników szkodliwości.

Obserwacja gleb w KPN wskazuje na pewną tendencję do wzrostu zawartości form wymiennych glinu (rys. 4) w poziomach badanych profilów gleb z rzędów bielicoziemnych i czarnych ziem oraz gleby pobagiennej z wyjątkiem warstwy do 3 cm miąższości od powierzchni (są to poziomy Odl lub Ol). W glebach bielico­ ziemnych wzrost zawartości Alw w okresie od 1991 do 1994 r. pokrywa się z niewielkim spadkiem wartości pH w KC1 w tych glebach. Obliczony współczyn­ nik korelacji dla badanych gleb (-0,597) wskazuje na wysoce istotną zależność tych zmiennych. W czarnych ziemiach zdegradowanych współczynnik korelacji między pH w KC1 i Alw jest wysoce istotny i wynosi -0,607. Ze względu na krótki okres badań (3 lata) może nastąpić zmiana tego poglądu w następnym okresie badawczym.

Powszechnie uważa się [Graczyk i wsp. 1992; Motowicka-Terelak, Stuczyński 1993], że zawartość glinu wymiennego wzrasta z powodu ciągłego zakwaszania gleb przez zawarte w opadach atmosferycznych związki siarki i azotu. Zmiany kwasowości i ilości glinu wymiennego w glebach leśnych środowisk naturalnych

gleba rdzawa rusty soil

Myszory poziomy genetyczne - genetic horizons

Dąb Kobendzy Dąbrowa Stara Famułki

RYSUNEK 4. Zawartość glinu wymiennego w latach 1991 i 1994 w wybranych profilach FIGURE 3. Content of exchangeable aluminum in years 1991 and 1994 in selected profiles

bielicowo - rdzawa podzolized rusty soil

czarna ziemia murszowata

zdegradowana mucky soil

degraded black earth

В 1991 □ 1994 E . J a n o w sk a

Glin w glebach krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego

43

i zbliżonych do naturalnych w KPN mogą być przede wszystkim skutkiem dynamiki naturalnego rozkładu ciągle dostarczanej świeżej substancji organicznej

[Dziadowiec 1976; Janowska 1996], a tylko w niewielkim stopniu - wpływu zanieczyszczeń powietrza.

WNIOSKI

1. Rozmieszczenie w profilu pedogenicznej formy glinu rozpuszczalnego w 20% HC1 uściśla charakterystykę procesów glebotwóczych: bielicowania i rdzawienia. 2. Źródłem glinu wymiennego w glebach leśnych są przede wszystkim naturalne

procesy rozkładu substancji organicznej i mineralnej wspomagane przez niewielkie zakwaszenie antropogeniczne.

3. Gleby bielicoziemne i czarne ziemie zdegradowane Puszczy Kampinoskiej zawie­ rają przyjęte za toksyczne dla roślin ilości glinu wymiennego do głębokości 30-40 cm.

LITERATURA

ADAM CZYK B., FIREK S., ZASOŃSKI S. 1968: Mobile aluminium in mountain forest soils.

Pol. J. Soil Sei 1 :3 -1 0 .

BA RSZCZA K T., BILSKI J. 1983: Działanie glinu na rośliny. Post. Nauk Roi., 3: 23-30. BEDNAREK R. 1991: Wièk, geneza i stanowisko systematyczne gleb rdzawych w świetle badań

paleopedologicznych w okolicach Osia. UMK Rozprawy: 1-102.

CIEŚLA W ., M ALCZYK P ., KĘDZIA W. 1993 : Glin ruchomy w glebach leśnych okolic Zakładów Azotowych we Włocławku, (w) Chrom, nikiel i glin w środowisku, problemy ekologiczne i metodyczne. Wyd. PAN, Zesz. Nauk. 5: 187-195.

DZIADOW IEC H. 1976: Zmiany zawartości żelaza i glinu w próchnicy nadkładowej gleb bieli- cowych w procesie humifikacji. [w] Materiały II Krajowej Konferencji „Proces bielicowania”, Toruń, Wyd. PTG: 147-152.

FILIPEK T. 1989: W ystępowanie glinu ruchomego w glebie i jego oddziaływanie na rośliny. PNR 4/5/6: 3-14.

GRACZYK A., KONARSKI J., RADOM SKA K., DŁUGASZEK M. 1992: Glin nowa trucizna środowiska. Biblioteka M onitoringu Środowiska, W-wa.

JANOW SKA E. 1996: Dynamika składu chemicznego roślin Kampinoskiego Parku Narodowego, (w) Materiały VII Ogólnopolskiego Sympozjum ZMŚP - Toruń: 89-90.

KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1993: Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN. KONECKA-BETLEY K. 1968: Zagadnienie żelaza w procesie glebotwórczym. Rocz. Glebozn.

19:51-97.

KONECKA-BETLEY K. 1976: Porównawcza charakterystyka rozmieszczenia składników wol­ nych w glebach bielicowych, rdzawych i płowych, (w) Materiały II Krajowej Konferencji „Proces bielicowania” Toruń, Wyd. PTG: 41-57.

KONECKA-BETLEY K., CZĘPIŃSKA-KAM IŃSKA D., JANOW SKA E. 1994: Właściwości fizyko-chemiczne i chemiczne gleb w Kampinoskim Parku Narodowym (stan na rok 1991). (w) Prognozowanie przemian właściwości chemicznych gleb Kampinoskiego Parku Narodo­ wego na tle innych komponentów środowiska przyrodniczego. Wyd. Fundacji „Rozwój SGG W ”, W arszawa: 17-70.

KONECKA-BETLEY K., CZĘPIŃSKA-KAM IŃSKA D., JANOW SKA E. 1996: Czarne ziemie w staroiluwialnym krajobrazie Puszczy Kampinoskiej. Rocz. Glebozn. 47: 145-158.

KUŹNICKI F., BIAŁOUSZ S., KAMIŃSKA H., RUSIECKA D., SKŁODOW SKI P., ŻA KO ­ W SKA H. 1978: Kryteria typologiczne gleb wytworzonych z piasków sandrowych i zwałowych wyżej położonej części Równiny Kurpiowskiej. RNR, seria D, Monografie, 166: 17-56.

44 E. Janowska

KUŹNICKI F., BIAŁOUSZ S., SKŁODOW SKI P., SZAFRANEK A., KAMIŃSKA H., ZIEM IŃ- SKA A. 1979: W łaściwości fizykochemiczne gleb południowo-wschodniej części Niziny Mazowieckiej jako kryterium ich typologii. Rocz. Glebozn. 30: 3-25.

M OSKAL S. 1955: Glin ruchomy w glebach Polski. Rocz. Glebozn. 4.

M OTOW ICKA-TERELAK T. 1975: Zawartość i rozmieszczenie w profilu glebowym ruchomych form żelaza i glinu w zależności od odczynu i stosunków wilgotnościowych. Pcim. Put. 65: 56-88.

M OTOW ICKA-TERELAK T. 1980: Reakcje niektórych roślin uprawnych na występowanie aktywnych frakcji glinu w doświadczeniu wazonowym. Pcim. P u l 73: 151-166.

M OTOW ICKA-TERELAK T., STUCZY ŃSK IT. 1993: Wpływ zanieczyszczeń chemicznych na glin w glebach, [w] Chrom, nikiel, i glin w środowisku, problemy ekologiczne i metodyczne. Wyd. PAN, Zesz- Nauk. 5: 187-195.

OKOŁOW ICZ M., SOWA A. 1997: Gleby torfowo-murszowe rezerwatu Krzywa Góra w Kam pi­ noskim Parku Narodowym. Rocz. Glebozn. 48: 105-121.

POKOJSKA U. 1976: Geochemiczna charakterystyka pierwiastków uczestniczących w procesie bielicowania. (w) Materiały II Krajowej Konferencji „Proces bielicowania” , Toruń, Wyd. PTG: 25-40.

POKOJSKA U. 1989: Różne aspekty toksyczności glinu dla roślin. Przegl. Nauk. Lit. Roln. i Leśnej, 35: 97-104.

POKOJSKA U. 1994: Nowe poglądy na toksyczność różnych form glinu. Rocz. Glebozn. 45: 109-117.

PRUSINKIEW ICZ Z., KRZEMIEŃ K. 1974: Toksyczny wpływ wolnego glinu z orsztynowego poziomu bielicy na rozwój sadzonek sosny pospolitej Pinus silvestris L. Rocz. Glebozn. 25: 207-222.

SZAFRANEK A. 1996: Phosphate sorption in relation to extractable iron and aluminium in rusty soils. Rocz. Glebozn. 49: 61-69.

ULRICH B., MAYER R., KHANNA P.K. 1980: Chemical changes due to acid precipitation in a loess-derived soil in Central Europe. Soil Sei. 130: 193-199.

Glin w glebach krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego

45

ELŻBIETA JANOWSKA

ALUMINUM IN THE SOILS OF THE BASIC

GEOCHEMICAL LANDSCAPES

OF THE KAMPINOS NATIONAL PARK

Department of Soil Science, Warsaw Agricultural University

SUM M A RY

A lum inum - the third largest com ponent of the lithosphere, has been still more and more changing into the available forms. The concentration of aluminum has been on the increase in waters and in living organisms, in the latter including also humans, it reaches toxic concentrations. The source o f the available forms of aluminum is the soil. An attempt has been, therefore, initiated to analyze the spatial distribution of aluminum in a number of soil types. The object of the study is aluminum extracted from soil with the use of 20% HC1 as well as exchangeable aluminum determined in In KC1 with the use of the Sokolov method.

Discussed are: the soils formed from dune sands (proper rusty soils, podzolized rusty soils and podzols); the soils originated from alluvial sands (degraded black earths and mucky black earths) as well as the soils created from muck on alluvial sands (the muckous mucky soil).

The 20% HC1 extracted aluminum should be considered a pedogenic form characteristic for such soil-form ing processes like: podzolization or rustification. Also, the processes of gleying are influential in the total concentration of aluminum. The amount of this form of aluminum does not depend on the degree of the anthropogenic impact on the environment. In the podzol soils under study, the HC1 determined aluminum relocates, given the acidic soil reaction, to the sideric horizons of the rusty soils or to the spodic horizons of the podzol. In black earths, more significant amounts of HCl-determined aluminum are only met given the profound additional processes of browning along the profile: in the muck horizon or in those parts of the bedrock that are under the influence of the gleying processes.

The exchangeable aluminum is only an insignificantly small portion as compared to the HC1 determined A1 in the mineral horizons of the soils. In the organic layers, however, its portion significantly increases. That exchangeable aluminum present in the podzol soils, the degraded black earths and in the mucky soils is of a decisive meaning for the soils exchangeable acidity, the Alw advantage over the Hw reaches up to 90% in the mineral horizons. In the layers of ectohumus and sod, the hydrogen ion prevails.

Accepting the critical levels of Alw toxic concentrations as given by the relevant literature (after Cieśla or after Prusinkiewicz) it was assessed that the podzol soils and degraded black earths contain toxic concentrations of this form of the element down the depth of 30-40 cm. The bedrock contain insignificant amounts of Alw, below the critical levels of toxic concentration. In the soils o f the non-deform ed environments (and particularly so: in the forest soils) of Kampinos National Park, the observed changes in soil acidity and concentration of exchangeable aluminum are, first o f all, the result of the processes of decomposition of organic matter accumulated in the upper horizons of soil; the air pollution contributes only in a small degree to the observed changes.

Praca w płynęła do redakcji w p aździerniku 1999 r.

Dr Elżbieta Janowska

Katedra Gleboznawstwa SGGW