STANISŁAWA ELŻBIETA LICZNAR, MICHAŁ LICZNAR
ODDZIAŁYWANIE AGLOMERACJI MIEJSKIEJ
WROCŁAWIA N A POZIOMY PRÓCHNICZNE GLEB
PARKU SZCZYTNICKIEGO
WROCŁAW AGGLOMERATION IMPACT ON HUMUS
HORIZONS OF THE SZCZYTNICKI PARK'S SOIL
Instytut Gleboznawstwa i Ochrony Środowiska Rolniczego, Akademia Rolnicza we Wrocławiu
A b s tr a c t: A nalysis o f Szczytnicki Park’s humus horizons state w as the aim o f the research. Investigated horizons show grain-size com position from strong loam y sands to heavy loam s. A m ong them dominating are light and moderate soil categories and their spatial localization is facilitated by the distance to the Odra river-bed. Natural and anthropogenic group o f factors favors soil décalcification and because o f it soil reaction is strongly acid and acid. Impact o f urban agglomeration on soil environmental state manifest itself in: copper, lead, zinc and sul phur contents growth. R egions o f elevated heavy metals contents are localized along com m u nication routes. Strongly acid and acid reaction o f investigated soil favors solubility and m obi lity o f present in them heavy metals
S łow a klu czow e: Park Szczytnicki, siarka, Cu, Pb, Zn, Cd. K e y words: Szczytnicki Park, sulphur, Cu, Pb, Zn, Cd.
WSTĘP
Park Szczytnicki jest jednym z najstarszych założeń na terenie Europy, który od roku 1994 objęty jest ochroną jako zespół przyrodniczo-krajoznawczy. Położony jest we wschodniej części Wrocławia, na powierzchni 112 ha. Urządzenie, historia, unikatowe pod względem wielkości i jakości zespoły roślinne oraz sąsiedztwo Hali Ludowej i zlokalizowane na obrzeżach obiekty architektury modernistycznej sprawiają, że pełni on funkcję miejsca wypoczynku i rekreacji wielu mieszkańców miasta, a także jest atrakcyjnym obiektem turystycznym [Guziak 2002].
Prawidłowy rozwój roślinności w parkach, skwerach i lasach zależy od ukształ towania terenu, klimatu, wody, jak też od materiału macierzystego i właściwości gleby oraz stanu i skażenia środowiska. Gleby terenów miejskich ukształtowane pierwotnie w wyniku działalności naturalnych czynników glebotwórczych z upływem czasu podlegają intensywnym wpływom działalności człowieka.
Wpływ antropopresji na stan środowiska glebowego miasta Wrocławia sygnali zowany jest coraz powszechniej w wielu publikacjach [Kabała, Chodak 2002, Karczew ska i in. 2000, Meinhardt 1995]. Dotychczasowe badania uwzględniały głównie punktowe pomiary. Celem badań było rozpoznanie przestrzenne stanu poziomów próchnicznych gleb Parku Szczytnickiego.
MATERIAŁY I METODYKA BADAŃ
Położone w pobliżu Odry gleby Parku Szczytnickiego powstały z przekształcenia utworów akumulacji rzecznej i są zaliczane do rzędu gleb aluwialnych [Kabała, Chodak 2000]. Lokalnie wykazują również cechy antropopresji powstałe w wyniku likwidacji glinianek, starych zabudowań oraz nasypów podwyższających niektóre tereny. Z poziomów próchnicznych pobrano laską Egnera reprezentatywne próby średnie z głębokości 0-20 cm. Całość parku została podzielona na 50 zbliżonych powierzchnią sektorów. Przy ich wydzielaniu uwzględniono bliskość ciągów komunikacyjnych oraz wewnętrzną sieć głównych ścieżek w parku. W zebranym materiale oznaczono:
• skład granulometryczny metodą areometryczną Cassagrande a w modyfikacji Prószyńskiego,
• pH w KCl (1 mol • dm-3) potencjometrycznie,
• С organiczny przez spalanie na sucho w aparacie CS MAT 5500 [Gonet i in. 2002], • S ogółem przez spalanie na sucho w aparacie CS MAT 5500,
• N ogółem metodą Kjeldahla aparatem M BÜCHI, • przyswajalny fosfor i potas metodą Egnera-Riehma, • przyswajalny magnez metodą Schachtschabela,
• ogólną zawartość: Pb, Zn, Cu i Cd w wyciągu HC104 aparatem AAS, • rozpuszczalne formy: Pb, Zn, Cu i Cd w HCl 1 mol • dm-3 aparatem AAS.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Pod względem uziarnienia poziomy próchniczne badanych gleb wykazują występowanie: piasków gliniastych lekkich, piasków gliniastych mocnych, glin piaszczystych, glin lekkich, glin średnich i ciężkich (tab. 1). Procentowy ich udział wskazuje, że na terenie Parku Szczytnickiego dominują gleby średnie. Gleby ciężkie występują głównie we wschodniej części parku i są położone najdalej od koryta rzeki Odry. Gleby średnie zlokalizowane są w środkowej części parku, a gleby lekkie są położone najbliżej koryta Odry. Powyższa lokalizacja kategorii agronomicznych uziarnienia gleb potwierdza ich aluwialny charakter.
TABELA 1. Niektóre właściwości badanych gleb TABLE 1. Some properties o f investigated soils
Parametr - Parameter Procentowy udział prób - Percent o f samples
Grupy granulometryczne Textural classes piasek gliniasty loam sand glina - loam lekki light 14 mocny strong 20 piaszczysta sandy 18 lekka light 22 średnia medium 20 ciężka heavy 6 Kategorie agronom Agronomie category
gleby lekkie - light soils 34
gleby średnie - medium soils 40
gleby ciężkie-heavy soils 26 pHKC1 [1 mol • dm-3] <4,5 46 4,6-5,5 34 5,6- 6,5 10 6,6-7,2 8 >7,2 2 Corg. [g • kg"1] <40 8 40-60 28 60-80 44 >80 20 Nog. - Total N [ g -k g'1] < 1,0 2 1,0- 1,5 20 1,5-2,0 32 2,0- 2,5 28 2,5-3,0 12 >3,0 6 Sog. - Total S [g -k g -1] niska low 0 średnia medium 20 wysoka high 66 b. wysoka very high 14
Odczyn gleb na terenie parku jest zróżnicowany od silnie kwaśnego do zasadowego (tab. 1). Wartości pH w KCl (1 mol ■ dm-3) wahają się w przedziale 3,0-7,5. Związane to jest ze zmieniającymi się zespołami roślinnymi i obecnością domieszek antropo genicznych w glebach. Na terenie Parku Szczytnickiego dominują gleby bardzo kwaśne (46% prób) i kwaśne (34% prób). Występują one we wschodniej i centralnej części parku, a także w obrębie wydzielonej enklawy, tzw. Ogrodu Japońskiego.
W glebach Parku Szczytnickiego średnia zawartość węgla organicznego w pozio mach próchnicznych wynosi 66,1 g • kg-1, wahając się w przedziale 34-101 g • kg-1. Wśród analizowanych gleb 8% stanowią próby o zawartości С organicznego poniżej 40 g • kg-1, 28% o zawartości 40-60 g • kg-1, 44% o zawartości 60-80 g ■ kg-1 i 20% o zawartości wyższej 80 g • kg-1. Największą ilość węgla organicznego zawierają gleby położone we wschodniej i środkowej części Parku Szczytnickiego. Zlokalizowane są tam zbiorowiska leśne buków, brzóz, świerków i zabytkowych dębów. Najmniejsze ilości węgla organicznego stwierdzono w glebach słabo zadamionych przylegających do ciągów komunikacyjnych.
Zawartości azotu oznaczone w glebach Parku Szczytnickiego wahają się w zakresie 1,0-3,7 g • kg-1, a średnia jego zawartość wynosi 2,0 g • kg-1. Dominującą grupę stanowią gleby o zawartości azotu 1,5-2,0 g • kg-1 i 2,0-2,5 g • kg-1. Łączna ich ilość wynosi 60% badanych prób. Ilości azotu ogółem powyżej 2,5 g • kg-1 wykazują gleby zawierające wyższą zawartość węgla organicznego. Są to z reguły obszary pokryte roślinnością drzewiastą.
Zawartość siarki ogółem w glebach Parku Szczytnickiego kształtuje się w szerokim przedziale wartości 0,35-1,49 g ■ kg-1 gleby, a średnia jej zawartość wynosi 1,16 g * kg-1 gleby.
Uwzględniając kryteria zawartości siarki ogółem opracowane przez IUNG [Kaba ta i in. 1 993] w glebach parku największą powierzchnię(66%) zajmujągleby o wy sokiej zawartości siarki (tab.l). Występują one w zachodniej, wschodniej i połud niowej części parku. Badania wykazały ponadto, że w 14% prób zawartość siarki ogółem była podwyższona wskutek an tropopresji. Są to obszary podlegające wzmożonej antropopresji powodowanej nawożeniem (Ogród Japoński) oraz lokalnym wpływom sąsiadujących obsza rów zabudowanych. Łącznie wyżej omówione powierzchnie o wysokiej oraz podwyższonej zawartości siarki stanowiąokoło 80%, podobnie jak obszary gleb silnie kwaśnych i kwaśnych.
Analiza zawartości przyswajalnych form makroelementów (tab. 2) pozwala stwierdzić, że gleby parku wykazują
wysoką i średnią zasobność w fosfor. Do tych klas zasobności kwalifikuje się łącznie 86% prób glebowych. Zwraca uwagę niska zasobność w fosfor gleb z terenu Ogrodu Japoń skiego. Podobnie wysoką i średnią zasobnością w potas charakteryzują się badane gleby parku, które stanowią łącznie 94%. Gleby Parku Szczyt nickiego można zaliczyć do obszarów o wysokiej zasobności w magnez. Omówione powyżej zawartości fos foru, potasu i magnezu pozwalają wnioskować o wysokiej troflczności badanych gleb.
Dobrym wskaźnikiem stopnia antro- pogenizacji gleb obszarów urbano- ziemnych jest zawartość w nich metali ciężkich. W poziomach próchnicznych gleb z parku oznaczono zawartość miedzi, cynku, ołowiu i kadmu oraz
oceniono stopnie zanieczyszczenia wymienionymi metalami [Kabata i in. 1993]. Wykazano jedynie silne zanieczyszczenie gleb miedzią (tab. 4), której zawartość waha się w zakresie
TABELA 3. Zawartość form caflcowitych i rozpuszczalnych metali
TABLE 3. Content o f total and dissolved forms o f metals Pierwia stki Ele ments Formy - Forms [mg - kg-'] Cr/Cc X 100 [%] całkowite (Cc) total (Cc) rozpuszczalne (Cr) dissolved (Cr) Cu 14,5-167,0 49,17 9,2-102,6 30,00 43-96 Zn 46,0-750.0 171,06 13,8-229,2 65,61 13-94 Pb 39,5-202,0 83,83 19,9-98,7 44,38 23-90 Cd 0,2- 1,0 0,38 0,01-0,43 0,09 2-50 TABELA 2. Zasobność gleb w przyswajalne
makroelementy (% prób)
TABLE 2. Content o f available forms o f macroelements (% o f samples) Makro elementy Macro elements Stopnie zasobności Degree o f content [%] wysoki high średni medium niski Iow P 44 42 14 К 42 52 26 Mg 100 0 0
TABELA 4. Stopnie zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi TABLE 4. Degree o f soil pollution with heavy metals
Pierwiastek Element
Stopień zanieczyszczenia - Degree o f pollution
0 I II III IV V
Procentowy udział prób - Percent o f samples
Cu 4 48 36 4 8 0
Zn 4 68 26 2 0 0
Pb 4 70 24 2 0 0
Cd 86 14 0 0 0 0
0 - niezanieczyszczone, not polluted, I - zawartość podwyższona, elevated content, II - słabo zanieczyszczone, slightly content, III - średnio zanieczyszczone, medium polluted, IV - silnie zanieczyszczone, strongly polluted, V - bardzo silnie zanieczyszczone, very strongly polluted
14,5-167,0 mg • kg-1 (tab. 3). Obszary silnie zanieczyszczone położone są wzdłuż głównych tras komunikacji miejskiej przebiegającej przez teren parku. Zawartość całkowita pozostałych metali kształtuje się w następujących granicach: cynku 46,0-750,0 mg • kg-1, ołowiu 39,5-202,0 mg • kg-1 i kadmu 0,2-1,0 mg • kg-1. Badane gleby wykazują średnie zanieczyszczenie ołowiem i cynkiem, które występuje lokalnie na terenach przyległych do ciągów komunikacyjnych i terenu Ogrodu Japońskiego. W badanych poziomach próchnicznych zawartość kadmu jest jedynie podwyższona. Omówione rozmieszczenie zawartości metali ciężkich potwierdza antropogeniczny charakter zanieczyszczeń, podobnie jak na innych terenach miejskich [Czarnowska 1980, Czarnowska, Gworek 1991, Greinert 2001 ,Meinhardt 1995]. Obszarem wykazującym występowanie podwyż szonego zanieczyszczenia jest ponadto Ogród Japoński oraz okolice do niego przyległe. Zanieczyszczenie na tym terenie można tłumaczyć częściowo akumulacją metali po powodzi oraz wysokim nawożeniem podczas rekonstrukcji Ogrodu Japońskiego.
W ocenie stanu zanieczyszczenia poziomów próchnicznych gleb ważna jest nie tylko zawartość form całkowitych metali, ale również form rozpuszczalnych przyczy niających się do łatwej degradacji chemicznej gleb oraz zanieczyszczenie wód glebowo- gruntowych i powierzchniowych. Rozpuszczalne formy miedzi, cynku i ołowiu mają znaczny udział, nawet powyżej 90%, w zawartości całkowitej (tab. 3). Natomiast mniejszą rozpuszczalność wykazuje kadm. Wskazuje to, że silne zakwaszenie gleb na terenie parku zwiększa możliwość przechodzenia metali ciężkich w formy dostępne dla roślin oraz możliwość przemieszczania się ich do wód gruntowych. W związku z powyższym prowadzony monitoring głębokości zalegania wód na terenie parku powinien być poszerzony o badania ich składu chemicznego.
WNIOSKI
1. Gleby Parku Szczytnickiego charakteryzują się dużym zakwaszeniem poziomów próchnicznych. Aktualnie około 80% gleb parku wykazuje odczyn silnie kwaśny i kwaśny.
2. Poziomy próchniczne gleb parku wykazują wysoką zawartość siarki ogółem. Ob szary te stanowią około 80% gleb na terenie parku.
3. Oddziaływanie aglomeracji miejskiej na stan gleb parku przejawia się wzrostem zawartości miedzi, ołowiu i cynku. Tereny podwyższonego zanieczyszczenia stano wią niewielki obszar i zlokalizowane są wzdłuż tras komunikacyjnych.
4. Silnie kwaśny i kwaśny odczyn gleb parku sprzyja rozpuszczalności i ruchliwości metali, które mogą przyczyniać się do zanieczyszczenia wód gruntowych.
LITERATURA
CZA R N O W SK A K. 1980: Akumulacja metali ciężkich w glebach, roślinach i niektórych zw ierzę tach na terenie Warszawy. Rocz. Glebozn. 31,1: 78-1 1 3 .
CZA R N O W SK A K., GWOREK B.1991: Stan zanieczyszczenia cynkiem , ołow iem i m iedzią gleb Warszawy. Rocz. G lebozn . 42,1/2 : 4 9 -5 6 .
GONET S.S., D ĘB SK A B., PAKUŁA J. 2002: Zawartość rozpuszczalnego w ęgla organicznego w glebach i nawozach organicznych. PTSH, Wrocław: 77 ss.
GREINERT A. 2001: Soils o f Zielona Góra urban forest parks as an exam ple o f anthropogenic transformation o f natural forest soils. A cta Agroph. 51: 5 7 -6 6 .
G UZIAK A. 2002: Biosfera. W: Środowisko Wrocławia. Informator 2002. D olnośląski Fundusz Ekorozwoju: 7 4 -9 8 .
K A B A Ł A C., C HOD A K T. 2002 : Gleby. W: Środowisko Wrocławia. Informator 2002. D olnoślą ski Fundusz Ekorozwoju: 6 6 -7 3 .
KABATA-PENDIAS A ., M OTOW ICKA-TERELAK T., PIOTROW SKA M., TERELAK H., W I TEK T. 1993: Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkim i i siarką. Ramo w e w ytyczne dla rolnictwa. IUNG Puławy, P.( 53): 20 ss.
KAR CZEW SKA A , K A BA ŁA C., AVENARIUS К. 2000: M etale ciężkie w glebach na obszarze Parku Szczytnickiego w e Wrocławiu. Zesz. Probl. Post. Nauk. Roln. 471: 9 8 1 -9 8 7 . M EINH ARDT B. 1995: Stan zanieczyszczenia gleb na terenie miasta W rocławia i w ojew ództw a
w rocław skiego ( na podstawie badań własnych WIOŚ Wrocław). Zesz. Probl. Post. Nauk. Roln. 418: 2 8 5 -2 9 0 .
Praca wpłynęła do redakcji we wrześniu 2003 r
Prof. d r hab. S ta n isła w a E lżb ie ta L ic zn a r
In sty tu t G le b o zn a w stw a i O ch ro n y Ś ro d o w isk a R o ln ic ze g o AR, 5 0 -3 5 7 Wroclaw, ul. G ru n w a ld zk a 53.
