125 Zró¿nicowanie form ¿elaza i glinu w glebach pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ w Gorcach
http://www.degruyter.com/view/j/ssa (Read content)
SOIL SCIENCE ANNUAL
Vol. 66 No. 3/2015: 125–132
* Prof. dr hab. A. Miechówka, rrmiecho@cyf-kr.edu.pl
DOI: 10.1515/ssa-2015-0028
DE DE GRUYTER OPEN
WSTÊP
W reglu górnym Gorczañskiego Parku Narodowe-go, na kwaœnych ska³ach fliszowych serii magurskiej, pod œwierczyn¹ górnoreglow¹, wystêpuj¹ gleby, w których zazwyczaj zaznaczone s¹ w ró¿nym stop-niu efekty procesu bielicowania (Adamczyk 1966, Niemtur 1997). WskaŸnikiem aktualnie zachodz¹cych w tych glebach procesów glebotwórczych jest roz-mieszczenie w profilach glebowych ró¿nych form ¿elaza i glinu.
Do identyfikacji procesów bielicowania i brunat-nienia od wielu lat wykorzystywane s¹ wskaŸniki dia-gnostyczne okreœlane na podstawie zawartoœci ró¿-nych form ¿elaza, najczêœciej ekstrahowaró¿-nych piro-fosforanem sodu, cytrynianem sodu i szczawianem amonu (McKeague 1967, Konecka-Betley 1967, Bascomb 1968, Rapaport i Vasu 1972, Mokma 1983, Melke 1997, Karczewska i in. 1998, Chojnicki 2001, Kowalczyk i Miechówka 2001, Chojnicki i in. 2010, Kaba³a i in. 2010, Ró¿añski i in. 2013). By³y one miê-dzy innymi stosowane w celu porównania intensyw-noœci procesu bielicowania w glebach wytworzonych z ró¿nego materia³u macierzystego (Certini i in. 1998, Gruba 2001, D’Amico i in. 2008) i pod ró¿nymi
zbio-rowiskami roœlinnymi (Miechówka i in. 1998, Mie-chówka i in. 2006, Zanelli i in.2007). Czêsto za ich pomoc¹ identyfikowane by³y zmiany zachodz¹ce w glebach pod wp³ywem czasu (Mokma i in. 2004, Sauer i in. 2008, Dahms i in. 2012) i warunków kli-matycznych (Degórski 2007, Miechówka i in. 2006). Okaza³y siê one równie¿ przydatne dla oceny wp³y-wu tzw. bocznego bielicowania w terenach o uroz-maiconej rzeŸbie terenu (Sommer i in. 2000 i 2001, Jankowski 2014) oraz (w mniejszym stopniu) dla udo-wodnienia poligenetycznego charakteru niektórych bielic (Zagórski 2001, Waroszewski i in. 2010 i 2015). Celem pracy by³a ocena profilowego zró¿nicowa-nia zawartoœci niekrzemianowych form ¿elaza w gle-bach pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ Plagiothecio-Piceetum tatricum w Gorcach, co pozwoli³o na okre-œlenie dominuj¹cego procesu glebotwórczego, który je ukszta³towa³. Oznaczenie podstawowych w³aœci-woœci badanych gleb i zawartoœci amorficznych form ¿elaza i glinu umo¿liwi³o ustalenie ich przynale¿no-œci taksonomicznej, zgodnie z Systematyk¹ gleb Polski (Systematyka gleb Polski 2011), Klasyfikacj¹ gleb leœnych Polski (2000) i World Reference Base for Soil Resources (IUSS Working Group WRB 2015). ANNA MIECHÓWKA*, TOMASZ ZALESKI, EL¯BIETA KOWALCZYK
Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Ko³³¹taja w Krakowie, Wydzia³ Rolniczo-Ekonomiczny, Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków
Profilowe zró¿nicowanie form ¿elaza i glinu w glebach
pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ Plagiothecio-Piceetum tatricum
w Gorcach jako wskaŸnik aktualnych procesów glebotwórczych
Streszczenie: Celem pracy by³a identyfikacja procesów glebotwórczych kszta³tuj¹cych gleby wytworzone z pokryw zwietrzeli-nowych piaskowca magurskiego pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ Plagiothecio-Piceetum tatricum w Gorcach, na podstawie profilo-wego zró¿nicowania zawartoœci niekrzemianowych form ¿elaza. W poziomach genetycznych 4 profili ró¿ni¹cych siê form¹ próchni-cy i cechami morfologicznymi oznaczono zawartoœæ form pirofosforanowych, szczawianowych i ditionitowych Fe i Al. W oparciu o nie obliczone wybrane wskaŸniki pedogenezy, na podstawie których stwierdzono, ¿e w³aœciwoœci badanych gleb kszta³towane by³y przez procesy bielicowania i brunatnienia. W glebach stanowisk, na których pokrywa roœlinna charakteryzowa³a siê du¿ym udzia³em wietlicy alpejskiej Athyrium distentifolium silniej zaznaczone by³y efekty brunatnienia, a w glebach p³atów zdominowanych przez borówkê czarn¹ Vaccinium myrtillus – cechy bielicowania. Badane gleby wed³ug kryteriów Systematyki gleb Polski (2011), zaliczo-no do gleb brunatnych dystroficznych typowych, gleb brunatnych dystroficznych z cechami bielicowania oraz bielic typowych. Wed³ug World Reference Base for Soil Resources (IUSS Working Group WRB 2015) nale¿¹ one do Dystric Cambisols i Albic Podzols.
MATERIA£Y I METODYKA BADAÑ
Materia³ glebowy zosta³ pobrany z 4 profili gle-bowych ró¿ni¹cych siê form¹ próchnicy i zaawanso-waniem procesu bielicowania, ocenionym w oparciu o wystêpowanie lub brak makroskopowych efektów tego procesu. Badane profile zlokalizowane by³y na terenie Gorczañskiego Parku Narodowego, w reglu górnym, na wysokoœci 1200–1250 m n.p.m., na pro-stych, górnych odcinkach pó³nocnych lub pó³nocno-zachodnich stoków o nachyleniu 15–35°(tab. 1). Re-prezentowa³y one gleby piêtra klimatycznego ch³od-nego, w którym œrednie roczne temperatury wahaj¹ siê od +2 do +4°C, a œrednie roczne opady od 1200 do 1240 mm (Hess 1965). Gleby te powsta³y z po-kryw stokowych wytworzonych ze ska³ fliszowych serii magurskiej pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ Pla-giothecio-Piceetum tatricum. W runie gatunkami do-minuj¹cymi by³y borówka czarna Vaccinium myrtil-lus (Vacc.) i/lub wietlica alpejska Athyrium distenti-folium (Ath.). Procentowy udzia³ tych gatunków w pokrywie roœlinnej p³atów, których gleby by³y re-prezentowane przez badane profile, by³ ró¿ny (tab. 1). W glebach oznaczono: barwê próbek wilgotnych wed³ug skali barw Munsell’a (Munsell Soil Colour Charts 2000), sk³ad granulometryczny metod¹are-ometryczn¹ Cassagrande’a w modyfikacji Prószyñ-skiego (PN-R 04032 1998), pH w 1 mol⋅dm–3 KCl metod¹ potencjometryczn¹, zawartoœæ wêgla orga-nicznego metod¹ Tiurina (Oleksynowa i in. 1991), zawartoœæ azotu ogólnego metod¹ Kjeldahla, sumê zasad wymiennych przez oznaczenie poszczególnych kationów (Ca+2, Mg+2, K+, Na+) w roztworze octanu amonu o stê¿eniu 1 mol⋅dm–3, kwasowoœæ hydroli-tyczn¹ metod¹ Kappena (Lityñski i in. 1976), zawar-toœæ Fep, Alp i Cp w wyci¹gu 0,1 mol⋅dm–3 pirofosfo-ranu sodu o pH 10 po 24-godzinnej ekstrakcji (Mc Keague 1967), zawartoœæ Feox i Alox w wyci¹gu 0,2 mol⋅dm–3 szczawianu amonowego o pH 3,0 (Schwert-mann 1964), zawartoœæ Fed i Ald w wyci¹gu 0,3 mol⋅dm–3 cytrynianu sodu z ditionitem i kwaœnym wêglanem sodu wed³ug metody Mehra i Jacksona w modyfikacji Schwertmanna (1964). W wyci¹gach oznaczono zawartoœæ Fe metod¹ AAS, a zawartoœæ Al metod¹ ICP. Obliczono zawartoœæ ¿elaza amor-ficznego niezwi¹zanego z substancj¹ organiczn¹ (Feac=Feox–Fep) i ¿elaza krystalicznego (Fekr=Fed–Feox) oraz wybrane wskaŸniki uznane w literaturze glebo-znawczej za pomocne w ocenie procesów glebotwór-czych: Feo/Fed, Cp/(Fep+Alp)m i (Alox+0,5Feox) w poziomie B/(Alox+0,5Feox) w poziomie A lub E.
TABELA 1. Lokalizacja obiektu badañ i typologia gleb TABLE 1. Location of sampling sites and soils typology
r N u li f o r p e li f o r P . o N , S P G e n d ê z r ³ ó p s W . m . p . n m æ œ o k o s y w a j c y z o p s k e , . 1 . s . b n o i t a v e l e , n o i ti s o p S G P n o i ti s o p x e e p o l s a n u r æ œ o n n il œ o R 1 n o i t a t e g e V h t w o r g r e d n u 1 a m r o F y c i n h c ó r p 2 e p y t s u m u H g u ³ d e w b e l g e n z c i m o n o s k a t i k t s o n d e J o t g n i d r o c c a s ti n u c i m o n o x a t li o S % . h t A % . c c a V b e l g a k y t a m e t s y S ) 1 1 0 2 ( i k s l o P P L G K ) 0 0 0 2 ( 3 B R W ) 5 1 0 2 ( 4 1 N49°32'52"E20°7'16", N ° 5 1 , 5 0 2 1 5 9 5 Hemimoder Glebabrunatna a n z c i f o r t s y d a w o p y t a b e l G a n t a n u r b a n œ a w k c i r t s y D c i t e l e k s o d n E l o s i b m a C ) c i m u H , c i m a o L ( 2 N49°32'33"E20°8'35", N ° 5 1 , 0 0 2 1 5 8 20 Eumor Glebabrunatna a n z c i f o r t s y d i m a h c e c z a i n a w o c il e i b a b e l G a n t a n u r b a w o c il e i b c i r t s y D c i t e l e k s o d n E l o s i b m a C ) c i m u H , c i m a o L ( 3 N49°32'59"E20°09'22", W N ° 5 3 , 0 5 2 1 5 7 25 Hemimor Glebabrunatna a n z c i f o r t s y d i m a h c e c z a i n a w o c il e i b a b e l G a n t a n u r b a w o c il e i b l o s i b m a C c i r t s y D ) c i m u H , c i t l i S ( 4 N49°32'46"E20°09'06", W N N ° 5 2 , 0 3 2 1 0 95 Humimor Bieilcatypowa Gleba a w o c il e i b a c il e i b a w i c œ a ³ w c i l o F c i t e l e k S l o z d o P c i b l A ) c i n e r A (
1 Udzia³ Athyrium distentifolium (Ath.) i Vaccinium myrtillus (Vacc.) w pokrywie roœlinnej; coverage density Athyrium distentifolium (Ath.) i Vaccinium myrtillus (Vacc.)
2 Formy próchnicy okreœlono wed³ug Zanella i in. (2011); humus types according to Zanella et al. (2011) 3 Klasyfikacja gleb leœnych Polski (2000); forest soil classification of Poland (2000)
127 Zró¿nicowanie form ¿elaza i glinu w glebach pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ w Gorcach
WYNIKI BADAÑ I DYSKUSJA
Barwa badanych gleb charakteryzowa³a siê naj-czêœciej odcieniem 10YR lub 7,5YR. Barwê diagno-styczn¹ dla materia³u albic stwierdzono jedynie w poziomie AE profilu 4, a dla poziomu spodic w poziomach Bh profilu 3 i Bhs profilu 4. Pozosta³e poziomy wzbogacenia, z wyj¹tkiem poziomu Bw pro-filu 2, mia³y barwê o odcieniu 10YR oraz jasnoœci i natê¿eniu w granicach 4–6 (tab. 2). Analizowane gleby nale¿a³y do nastêpuj¹cych grup granulome-trycznych: piaski, py³y i gliny (tab. 2) (PTG 2009). Charakteryzowa³y siê bardzo silnie kwaœnym odczy-nem, znaczn¹ zawartoœci¹ wêgla organicznego, du¿¹ pojemnoœci¹ wymienn¹ kationow¹ i niskim stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasa-dowymi (tab. 2).
W poziomach genetycznych profilu 1 i 2 zawar-toœæ Feox by³a wyrównana, ale ró¿ni³y siê one sk³a-dem tej frakcji (tab. 3). W poziomie B zawartoœæ Fep by³a wiêksza, a Feac mniejsza, ni¿ w pozosta³ych ziomach. Mo¿e to œwiadczyæ o przemieszczaniu po-³¹czeñ próchniczno-¿elazistych w profilu. Rozmiesz-czenie Alox w tych profilach by³o zró¿nicowane. W profilu 1 zawartoœæ tej frakcji by³a wiêksza w po-ziomie A ni¿ w popo-ziomie B, natomiast w profilu 2 jej rozmieszczenie by³o odwrotne (tab. 3). W obydwu profilach zró¿nicowanie zawartoœci Alp w poziomach A i B by³o mniejsze ni¿ w glebach brunatnych pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ w Babiogórskim Parku Narodowym (Kowalczyk i Miechówka 2001). Otrzy-mane wyniki nie pozwalaj¹ wiêc na potwierdzenie hipotezy, ¿e pierwsz¹ faz¹ procesu bielicowania jest przemieszczanie glinu, a dopiero póŸniej uruchamia-ne jest ¿elazo (Rapaport i Vasu 1972). Na podkreœle-nie zas³uguje wyraŸpodkreœle-nie wy¿sza zawartoœæ Fed w po-ziomie B profilu 1, warunkowana obecnoœci¹ Fekr. Akumulacja Fekr jest typowa dla wiêkszoœci gleb bru-natnych eutroficznych, ale mo¿e nie nastêpowaæ w glebach wytworzonych z utworów kwaœnych (Mel-ke 1997).
W poziomach genetycznych profili 3 i 4 zawar-toœæ analizowanych form Fe i Al by³a znacznie bar-dziej zró¿nicowana ni¿ w profilach 1 i 2 (tab. 3). Za-wartoœæ Fed w poziomie B profilu 3 by³a blisko 2-krotnie, a w profilu 4 ponad 13-krotnie wiêksza w porównaniu z poziomami AE. W sk³adzie Fed prze-wa¿a³o Feox, przy czym w profilu 3 stanowi³y go g³ów-nie formy amorficzne Feac (nieorganiczne i niekry-staliczne), a w profilu 4 przewa¿nie formy organicz-ne (Fep) (tab. 3), co mo¿e œwiadczyæ o bardziej za-awansowanym procesie bielicowania w profilu 4. W profilach tych równie¿ zawartoœæ Alox by³a wy-raŸnie zró¿nicowana, przy czym najwiêksza
wystê-powa³a w poziomach g³êbiej le¿¹cych ni¿ poziomy, które charakteryzowa³y siê maksymaln¹ zawartoœci¹ Feox. Zale¿noœæ taka by³a obserwowana równie¿ w innych glebach górskich z zaawansowanym pro-cesem bielicowania (Kowalczyk i Miechówka 2001, Kaba³a i in. 2010).
Dla okreœlenia wp³ywu procesów bielicowania i brunatnienia na kszta³towanie gleb najczêœciej sto-suje siê: wskaŸnik Schwertmana, zwany inaczej wskaŸnikiem aktywnoœci ¿elaza, obliczany jako Feox/Fed, kryteria oparte o zawartoœæ w glebach Cp, Fep i Alp zdefiniowane dla poziomu spodic przez Mokmê (1983) – powszechnie w przesz³oœci stosowane w ró¿nych klasyfikacjach gleb (miêdzy innymi w Sys-tematyce gleb Polski 1989) oraz wskaŸnik iluwiacji obliczany jako stosunek zawartoœci Alox+0,5Feox w poziomie B i A lub E, wprowadzony z systemem World Reference Base for Soil Resources, a obecnie wykorzystywany w wielu klasyfikacjach gleb, w tym w Klasyfikacji gleb leœnych Polski (2000) i Systema-tyce gleb Polski (2011), dla wyodrêbnienia poziomu spodic.
Wartoœci wskaŸnika Schwertmana w poziomach mineralnych badanych gleb waha³y siê w granicach 0,58–0,94 (tab. 3). Jedynie w poziomie B profilu 1 jego wartoœæ (0,59) mieœci³a siê w granicach 0,25– 0,60 przyjêtych przez Blume i Schwertmana (1969) jako diagnostyczne dla poziomu cambic. Podobne wartoœci charakteryzowa³y te¿ poziomy BC profili 2 i 3 (odpowiednio 0,58 i 0,60). W pozosta³ych pozio-mach by³y one du¿o wy¿sze, co œwiadczy o du¿ej aktywnoœci w nich ¿elaza (tab. 3).
Zawartoœæ form pirofosforanowych Cp+Fep+Alp we wszystkich badanych poziomach by³a stosunko-wo du¿a i przekracza³a 0,5% (tab. 3). W profilu 1 zmniejsza³a siê ona wraz z g³êbokoœci¹, natomiast w profilach 2–4 osi¹ga³a maksimum w poziomach B. Najwiêksz¹ ró¿nicê pomiêdzy zawartoœci¹ kompleksów próchniczno-¿elazistych w poziomie B i AE stwier-dzono w profilu 4 (tab. 3). Stosunek molowy Cp/ Fep+Alp obliczony dla poziomów A w profilach 1 i 2 nie przekroczy³ wartoœci 25, granicznej dla gleb pod-legaj¹cych procesowi bielicowania, natomiast w profilach 3 i 4 przekroczy³ tê wartoœæ, co œwiadczy o obecnoœci ruchliwych kompleksów próchniczno-mi-neralnych (tab. 3). Wartoœæ tego wskaŸnika dla po-ziomu B w profilu 1 by³a mniejsza od 5,8 natomiast w przypadku pozosta³ych profili jego wartoœci charakteryzuj¹ce poziomy B by³y wiêksze od 5,8. Wszystkie kryteria oparte o zawartoœæ form pirofos-foranowych wêgla, ¿elaza i glinu podane dla pozio-mu spodic przez Mokmê (1983), by³y spe³nione w odniesieniu do profili 3 i 4. Gleby reprezentowane przez te profile wed³ug wczeœniejszych systematyk,
ANNA
MIECHÓWKA,
TOMASZ ZALESKI, EL¯BIET
A
KOW
ALCZYK
TABLE 2. Selected properties of the investigated soils r N u l i f o r p e l i f o r P o N m o i z o P y w o b e l g l i o S n o z i r o h æ œ o k o b ê ³ G h t p e D a w r a B 1 r o l o C 1 m m w y c i n d e r œ o i j c k a r f % m m n i r e t e m a i d h t i w n o i t c a r f % G T P g w e i n e i n r a i z U ) 9 0 0 2 ( 2 g n i d r o c c a e r u t x e T ) 9 0 0 2 ( G T P o t 2 H p KCl Corg C:N PWKpot3 C E C 3 V4 S B 4 m c >2 2–0,05 0,05–0,002 <0,002 g·kg–1 cmol(+)·kg–1 % 1 A1 2 A w B C B 5 – 1 0 2 – 5 5 4 – 0 2 4 7 – 5 4 1 / 7 , 1 R Y 5 , 7 4 / 3 R Y 0 1 4 / 4 R Y 0 1 6 / 5 R Y 0 1 0 0 0 3 5 9 – – 8 5 0 6 – – 5 3 4 3 – – 7 6 – – ) L S ( ) p g ( ) L S ( ) p g ( 4 , 3 6 , 3 9 , 3 9 , 3 5 , 0 1 1 9 , 0 3 7 , 2 1 5 , 8 8 , 6 1 7 , 7 1 4 , 2 1 8 , 9 8 5 , 3 4 7 3 , 4 1 2 7 , 7 1 2 , 7 1 , 6 1 , 8 6 , 0 1 6 , 2 1 2 Olf h O E A B w B C B 3 – 0 6 – 3 0 1 – 6 8 1 – 0 1 0 4 – 8 1 2 7 – 0 4 – 2 / 2 R Y 0 1 2 / 4 R Y 0 1 6 / 5 R Y 0 1 6 / 4 Y 5 , 2 4 / 5 Y 5 , 2 0 0 0 0 0 3 5 9 – – 0 5 4 5 5 5 9 5 – – 5 4 1 4 0 4 7 3 – – 5 5 5 4 – – ) L S ( ) p g ( ) L S ( ) p g ) L S ( ) p g ( ) L S ( ) p g ( 0 , 3 0 , 3 5 , 3 9 , 3 9 , 3 0 , 4 3 , 7 1 3 4 , 5 2 1 0 , 4 2 7 , 6 1 3 , 2 1 6 , 6 0 , 6 1 8 , 5 1 8 , 1 1 3 , 0 1 2 , 1 1 3 , 0 1 3 2 , 2 3 1 1 7 , 9 5 3 1 , 2 1 7 6 , 8 5 7 , 7 5 8 , 6 4 , 6 8 , 3 0 , 6 5 , 5 1 , 7 5 , 9 3 Oh E A h B g w B C B C 4 – 2 7 – 4 2 1 – 7 6 4 – 2 1 8 6 – 6 4 0 0 1 – 8 6 1 / 7 , 1 R Y 5 , 7 3 / 3 R Y 5 , 7 2 / 3 R Y 5 , 7 5 / 5 R Y 0 1 6 / 6 R Y 0 1 6 / 6 R Y 0 1 0 0 0 0 0 5 9 – 0 3 9 3 8 3 5 3 3 3 – 3 6 1 5 4 5 7 5 1 6 – 7 0 1 8 8 6 – ) L i S ( ) g y p ( L i S ) g y p ( L i S ) g y p ( L i S ) g y p ( L i S ) g y p ( 7 , 2 8 , 2 1 , 3 0 , 4 1 , 4 1 , 4 4 , 1 5 2 7 , 2 6 4 , 2 3 7 , 3 1 8 , 1 1 0 , 0 1 6 , 4 1 9 , 4 1 2 , 1 1 1 , 8 1 , 9 8 , 7 2 4 , 6 7 9 9 , 1 2 6 9 , 8 1 8 1 , 8 3 4 , 7 0 8 , 6 2 , 4 2 , 3 5 , 3 6 , 4 1 , 1 1 3 , 7 4 Olf h O E A s h B C 5 – 1 2 1 – 5 9 1 – 2 1 0 3 – 9 1 5 6 – 0 3 1 / 7 , 1 R Y 5 , 7 1 / 7 , 1 R Y 0 1 2 / 5 R Y 0 1 3 / 2 R Y 5 , 7 5 / 5 R Y 0 1 0 0 0 0 6 0 9 – – 7 6 2 7 7 7 – – 8 2 6 2 1 2 – – 5 2 2 – – ) S L ( ) p g ( ) L S ( ) g p ( ) L S ( ) g p ( 8 , 2 6 , 2 7 , 2 3 , 3 0 , 4 3 , 6 4 3 0 , 4 3 1 3 , 0 3 8 , 2 4 2 , 5 1 3 , 9 1 8 , 6 1 2 , 6 1 1 , 7 1 8 , 4 1 0 3 , 5 3 1 1 3 , 0 5 8 6 , 1 1 5 5 , 3 2 9 5 , 7 0 , 8 6 , 4 0 , 5 2 , 3 1 , 5 1 Wed³ug skali barw Munsella (Munsell Soil Colour Charts 2000); according to Munsell Soil Color Charts (2000).
2 Uziarnienie: gp – glina piaszczysta, pyg – py³ gliniasty, pg – piasek gliniasty; texture: SL – sandy loam, SiL – silty loam, LS – loamy sand. 3 Pojemnoœæ sorpcyjna; cation exchange capacity.
129 Zró¿nicowanie form ¿elaza i glinu w glebach pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ w Gorcach
T
ABELA
3. Zawartoœæ ró¿nych form ¿elaza i glinu i wybrane wskaŸniki pedogenezy w badanych glebach
T
ABLE 3. Content of dif
ferent forms of iron and aluminium and chosen pedogenic factors in the studied soils
ulif or p r N elif or P re b mu n m oi z o P y w o bel g lioS n ozi r oh æ œ o k o bê ³ G ht pe D Cp e F p l Ap Cp e F + p l A + p e F x o l A x o l A x o e F 5, 0 + x o e F ca e F d e F r k Cp F(/pe l A + p )m e F x o e F/ d mc % 1 1 A 2A wB CB 5 – 1 0 2 – 5 5 4 – 0 2 4 7 – 5 4 – 0 7, 1 4 5, 0 1 4, 0 – 8 2, 0 6 3, 0 3 1, 0 – 2 2, 0 4 2, 0 8 0, 0 – 0 2, 2 4 1, 1 2 6, 0 – 9 4, 0 7 4, 0 8 4, 0 – 3 4, 0 4 3, 0 2 3, 0 – 8 6, 0 8 5, 0 6 5, 0 – 1 2, 0 11,0 5 3, 0 – 7 6, 0 9 7, 0 4 6, 0 – 8 1, 0 2 3, 0 6 1, 0 – 3 7, 0 1 4 9, 2 2 5, 6 – 3 7, 0 9 5, 0 5 7, 0 2 E A B wB CB 0 1 – 6 8 1 – 0 1 0 4 – 8 1 2 7 – 0 4 0 3, 0 5 6, 0 9 5, 0 1 3, 0 9 1, 0 9 1, 0 5 2, 0 3 1, 0 1, 0 11,0 4 1, 0 9 0, 0 9 5, 0 5 9, 0 8 9, 0 3 5, 0 7 6, 0 6 6, 0 1 6, 0 4 4, 0 0 3, 0 8 3, 0 7 3, 0 9 2, 0 4 6, 0 1 7, 0 8 6, 0 1 5, 0 8 4, 0 7 4, 0 6 3, 0 1 3, 0 1 7, 0 0 8, 0 8 7, 0 6 7, 0 4 0, 0 4 1, 0 7 1, 0 2 3, 0 8 4, 3 1 3, 7 11,5 5 5, 4 4 9, 0 3 8, 0 8 7, 0 8 5, 0 3 E A hB g w B CB C 7 – 4 2 1 – 7 6 4 – 2 1 8 6 – 6 4 0 0 1 – 8 6 9 6, 1 2 3, 1 5 6, 0 3 5, 0 8 4, 0 7 1, 0 9 4, 0 0 4, 0 7 3, 0 5 2, 0 2 0, 0 11,0 0 2, 0 3 2, 0 7 1, 0 8 8, 1 2 9, 1 5 2, 1 3 1, 1 9,0 9 7, 0 2 4, 1 6 0, 1 1 0, 1 0 9, 0 2 2, 0 4 3, 0 8 4, 0 8 4, 0 9 4, 0 2 6, 0 5 0, 1 1 0, 1 9 9, 0 4 9, 0 2 6, 0 3 9, 0 6 6, 0 2 3, 0 5 6, 0 1 0, 1 0 9, 1 2 5, 1 7 6, 1 8 3, 1 2 2, 0 8 4, 0 6 4, 0 6 6, 0 8 4, 0 8 0, 7 3 0 5, 8 3 7, 3 2 9, 2 0 8, 3 8 7, 0 5 7, 0 0 7, 0 0 6, 0 5 6, 0 4 E A shB C 9 1 – 2 1 0 3 – 9 1 5 6 – 0 3 7 5, 0 6 2, 3 2 0, 1 4 0, 0 9 1, 1 7 2, 0 3 0, 0 4 3, 0 8 2, 0 4 6, 0 9 7, 4 7 5, 1 2 1, 0 7 9, 1 3 5, 0 8 0, 0 3 5, 0 4 6, 0 4 1, 0 2 5, 1 1 9, 0 8 0, 0 8 7, 0 6 2, 0 6 1, 0 5 1, 2 4 7, 0 4 0, 0 8 1, 0 1 2, 0 2 2, 6 2 6 9, 7 6 5, 5 5 7, 0 2 9, 0 2 7, 0
w tym Systematyki gleb Polski (1989), by³yby za-liczone do gleb bielicowych lub bielic. Badania przeprowadzone przez Grubê (2001) na terenie Beskidu ¯ywieckiego, pozwoli³y na zaliczenie do gleb bielicoziemnych, wed³ug wskaŸników Mok-my (1983), tylko jednego spoœród dwudziestu pro-fili gleb wytworzonych z piaskowca magurskie-go. Na tej podstawie Gruba (2001) uzna³, ¿e gle-by te s¹ „mniej podatne na bielicowanie” pod wp³ywem drzewostanów œwierkowych, w porów-naniu z glebami, których ska³¹ macierzyst¹ s¹ pia-skowce istebniañskie i godulskie.
Zawartoœæ Alox+0,5Feox we wszystkich pozio-mach mineralnych badanych gleb, z wyj¹tkiem poziomu AE profilu 4, przekracza³a wartoœæ 0,5%, uznawan¹ wspó³czeœnie za diagnostyczn¹ dla po-ziomu spodic (tab. 3). Wartoœci wskaŸnika iluwia-cji waha³y siê od 0,85 (profil 1 – brak przemiesz-czania), poprzez 1,11 (profil 2 – niewielkie prze-mieszczanie), 1,69 (profil 3 – wyraŸna iluwiacja) do 10,86 (profil 4 – bardzo silna iluwiacja cha-rakterystyczna dla bielic). Jedynie w profilu 4 zawartoœæ Alox+0,5Feox by³a ponad dwukrotnie wy¿sza w poziomie B ani¿eli w poziomie AE i tylko w tym profilu poziom B, wed³ug kryte-riów Systematyki gleb Polski (2011), mo¿e byæ uznany za poziom spodic. Nale¿y zaznaczyæ, ¿e w profilu tym nad poziomem spodic znajduje siê poziom spe³niaj¹cy kryteria poziomu albic poda-ne w Systematyce gleb Polski (2011), zarówno odnosz¹ce siê do barwy i w³aœciwoœci fizykoche-micznych, jak i zawartoœci form szczawianowych glinu i ¿elaza. Wed³ug World Reference Base for Soil Resources (IUSS Working Group WRB 2015) poziom Bhs profilu 4 równie¿ bez uwzglêdnienia wskaŸników obliczonych na podstawie zawarto-œci Feox i Alox zosta³by zakwalifikowany jako po-ziom diagnostyczny spodic, poniewa¿ wymaga-nia diagnostyczne dla tego poziomu w przypadku wystêpowanie nad nim poziomu zbudowango z materia³u albic (definiowanego tylko wed³ug barwy) nie obejmuj¹ diagnostycznej zawartoœci form szczawianowych ¿elaza i glinu.
Przemieszczanie siê kompleksów próchniczo-mineralnych nast¹pi³o równie¿ w profilach 2 i 3, dlatego gleby te zaliczono do podtypu gleby bru-natne dystroficzne z cechami bielicowania. Pro-fil 1, w którym nast¹pi³o jedynie niewielkie prze-mieszczenie Fep, sklasyfikowano jako glebê bru-natn¹ dystroficzn¹ typow¹ (tab. 1).
Adamczyk (1966) w czêœci regla górnego na-le¿¹cej do zlewni potoków Jaszcze i Jamne w Gor-cach za dominuj¹ce uzna³ gleby bielicowe, ale za-znaczy³, ¿e wœród nich wystêpuj¹ mniejsze lub
wiêksze p³aty „gleb skrytobielicowych”, które odpo-wiadaj¹ glebom „pseudobrunatnym” opisanym przez Strzemskiego (1953). Podana przez tych autorów charakterystyka gleb skrytobielicowych (pseudobru-natnych) odpowiada glebom reprezentowanym przez profile 1 i 2. Wed³ug propozycji podzia³u bielic gór-skich podanego przez Kaba³ê i wspó³pracowników (2012) nie mog¹ one byæ jednak zaliczone do podty-pu skrytobielice, poniewa¿ poziom iluwialny tych gleb nie spe³nia wszystkich kryteriów poziomu spodic (Systematyka gleb Polski 2011). Kryteriów tych nie spe³nia równie¿ poziom iluwialny profilu 3.
Zaprezentowane wyniki badañ mog¹ wskazywaæ równie¿ na znaczny wp³yw roœlinnoœci runa œwier-czyny górnoreglowej na procesy glebotwórcze. Mo¿-na przypuszczaæ, ¿e du¿y udzia³ wietlicy alpejskiej Athyrium distentifolium w pokrywie roœlinnej mo¿e powodowaæ zahamowanie procesu bielicowania. Po-dobny zwi¹zek pomiêdzy roœlinnoœci¹ a przemiesz-czaniem w glebach form pirofosforanowych Fe i Al stwierdzono w œwierczynach górnoreglowych Babio-górskiego Parku Narodowego (Miechówka i in. 1998). Przyczyn¹ inhibitowania ruchliwoœci glinu i ¿elaza, mo¿e byæ wykazany przez innych badaczy (Tùma i in. 2012, 2014), wp³yw Athyrium distentifo-lium na biologiczn¹ aktywnoœæ gleby i jej pH, w wyniku czego nastêpuje zmniejszenie mi¹¿szoœci poziomów ektopróchnicznych i powstanie materii organicznej o ni¿szym stosunku C:N, w porównaniu z glebami spod Vaccinium myrtillus (tab. 1, 2).
WNIOSKI
1. Gleby górnoreglowe Gorców charakteryzuj¹ siê znaczn¹ zawartoœci¹ i aktywnoœci¹ niekrzemiano-wych form ¿elaza i glinu, których profilowe zró¿-nicowanie jest efektem procesów bielicowania i brunatnienia.
2. Gleby pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ Plagiothecio-Piceetum tatricum w Gorcach, w oparciu o kryte-ria Systematyki gleb Polski (2011), zaliczono do gleb brunatnych dystroficznych typowych, gleb brunatnych dystroficznych z cechami bielicowa-nia i bielic typowych.
3. Rozmieszczenie form pirofosforanowych ¿elaza i glinu w profilach gleb brunatnych dystroficznych œwiadczy o mniej lub bardziej intensywnym prze-mieszczaniu rozpuszczalnych kompleksów próch-niczno-mineralnych.
4. Znaczny udzia³ wietlicy alpejskiej Athyrium disten-tifolium w runie œwierczyny górnoreglowej mo¿e byæ czynnikiem sprzyjaj¹cym wystêpowaniu gleb brunatnych w reglu górnym.
LITERATURA
Adamczyk B., 1966. Studia nad kszta³towaniem siê zwi¹zków pomiêdzy pod³o¿em skalnym a gleb¹. Cz. II. Gleby leœne wytworzone z utworów fliszowych p³aszczowiny magurskiej w Gorcach. Acta Agraria et Silvestra 6: 4–48.
Bascomb C.L., 1968. Distribution of pyrophosphate-extractable iron and organic carbon in soils of various groups. Journal of Soil Science 19(2): 251–268.
Blume H.P., Schwertmann U., 1969. Genetic evaluation of profile distribution of aluminium, iron, and manganese oxides. Soil Science Society of America Journal 33: 438–44.
Certini G., Ugolini F.C., Corti G., Agnelli A., 1998. Early stages of Podzolization under Corsican pine (Pinus nigra Arn. ssp. laurico). Geoderma 83: 103–125.
Chojnicki J., 2001. Formy ¿elaza w madach œrodkowej Doliny Wis³y. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 52(supl.): 97–107.
Chojnicki J., Brzozowska A., Hryciuk A., Marczak R., 2010. Iron, aluminum and manganese forms as indicators of selected soil-forming processes in soils of the “Rybitew” reservation in Kampinos National Park. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 61(2): 29–36.
Dahms D., Favilli F., Krebs R., Egli M., 2012. Soil weathering and accumulation rates of oxalate-extractable phases from alpine chronosequences of up to 1 Ma in age. Geomorphology 151–152: 99–113.
D’Amico M., Julitta F., Previtali F., Cantelli D., 2008. Podzoli-zation over ophiolitic materials in the western Alps (Natural Park of Mont Avic, Aosta Valley, Italy). Geoderma 146: 129– 137.
Degórski M., 2007. Spatial Variability in Podzolic Soils of Central and Northern Europe EPA/600/R–07/059: 1–175.
Gruba P., 2001. Rozmieszczenie kompleksów ¿elazisto-próch-nicznych w glebach brunatnych wytworzonych z piaskowców. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 52 (supl.): 127–133.
IUSS Working Group WRB, 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classifi-cation system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. Hess M., 1965. Piêtra klimatyczne w polskich Karpatach
Zachod-nich. Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 12. Jankowski M., 2014. The evidence of lateral podzolization in
sandy soils of Northern Poland. Catena 112: 139–147. Kaba³a C., Waroszewski J., Szopka K., Bogacz A., 2010.
Gene-za, w³aœciwoœci i rozprzestrzenienie stagnobielic w Sudetach. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 59(4): 78–92. Kaba³a C., Waroszewski J., Bogacz A., £abaz B., 2012.
O specyfice bielic górskich. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 63, 2: 55–64.
Karczewska A., Bartoszewska K., Szerszeñ L., 1998. ¯elazo w wybranych profilach gleb wytworzonych z piaskowców na terenie Parku Narodowego Gór Sto³owych. Zeszyty Proble-mowe Postêpów Nauk Rolniczych 464: 201–210.
Klasyfikacja gleb leœnych Polski, 2000. Centrum Informacyjne Lasów Pañstwowych, Warszawa: 1–123.
Kowalczyk E., Miechówka A., 2001. Klasyfikacja kwaœnych gleb Babiogórskiego Parku Narodowego na podstawie profilowe-go rozmieszczenia ró¿nych form ¿elaza. Roczniki Gleboznaw-cze – Soil Science Annual 52 (supl.): 127–133.
131 Zró¿nicowanie form ¿elaza i glinu w glebach pod œwierczyn¹ górnoreglow¹ w Gorcach
Konecka-Betley K., 1967. Zagadnienie ¿elaza w procesie glebo-twórczym. Dzia³ Wydawnictw SGGW, Warszawa: 1–69. Lityñski T., Jurkowska H., Gorlach E., 1976. Analiza
chemicz-no-rolnicza. PWN, Warszawa: 129–132.
McKeague J.A., 1967. An evaluation of 0,1 M pyrophosphate and pyrophosphate-dithionite in comparison with oxalate as extractants of the accumulation products in Podzols and some other soils. Canadian Journal of Soil Science 47: 95–99. Melke J., 1997. Niektóre prawid³owoœci w sk³adzie chemicznym
gleb brunatnych ró¿nych regionów geograficznych. Rozpra-wy habilitacyjne 56, Wydzia³ Biologii i Nauk o Ziemi, Wy-dawnictwo UMCS, Lublin: 1–121.
Miechówka A., Niemyska-£ukaszuk J., Nicia P., Kowalczyk E., 1998. Charakterystyka gleb pod zbiorowiskami: Dentario glan-dulosae-Fagetum athyrietosum alpestris i Piceetum tatricum athyrietosum alpestris w Babiogórskim Parku Narodowym. Zeszyty Problemowe Postêpów Nauk Rolniczych 464: 65– 73.
Miechówka A., Zadro¿ny P., Kowalczyk E., 2006. Podzol soils of different climatic and vegetation belts of the Babiogórski National Park. Polish Journal of Soil Science 39, 1: 73–79. Mokma D.L., 1983. New chemical criteria for defining the spodic
horizon. Soil Science Society of America Journal, 47: 972– 976.
Mokma D.L., Yli-Halla M., Lindqvist K., 2004. Podzol forma-tion in sandy soils of Finland. Geoderma 120: 259–272. Munsell soil color charts. 2000. Gretag Macbeth, New Windsor,
NY.
Niemtur S., 1997. Ska¿enie antropogeniczne ekosystemów le-œnych w Gorczañskim Parku Narodowym. Prace Instytutu Badawczego Leœnictwa ser. A 835: 1–121.
Oleksynowa K., Tokaj J., Jakubiec J., 1991. Przewodnik do æwi-czen z gleboznawstwa i geologii. Cz. II. [red.] T. Komornicki. Metody laboratoryjne analizy gleb. Skrypty AR w Krakowie: 1–134.
PN-R 04032. 1998. Gleby i utwory mineralne. Pobieranie pró-bek i oznaczanie skladu granulometrycznego. Polski Komitet Normalizacyjny; 2 stycznia 1998 r. (Uchwa³a nr 1/98–0). Polskie Towarzystwo Gleboznawcze, 2009. Klasyfikacja
uziar-nienia gleb i utworów mineralnych – PTG 2008. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 60(2): 5–16.
Rapaport K., Vasu A., 1972. Contribution to the knowledge of podzolic soils by a comparative study of acid brown, brown podzolic and brown cryptopodzolic soils of Lotru Basin (South Carpathians). First National Soil Science Congress, Sofia 1972: 441–447.
Ró¿añski S., Bartkowiak A., Jaworska H., 2013. Forms of iron as an indicator of pedogenesis in profiles of selected soil types of the northern area of kujawsko-pomorskie province, Poland. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 64(3): 98– 105.
Sauer D., Schülli-Maurer I., Sperstad R., Sorensen R., Stahr K., 2008. Podzol development with time in sandy beach deposits in southern Norway. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 171: 483–497.
Schwertmann U., 1964. Differenzierung der Eisenoxide des Bodens durch Extraktion mit Ammoniumoxalat-Lösung. Z. Pflanzenernähr. Düng. Bodenkd. 105: 194–202.
Sommer M., Halm D., Weller U., Zarei M., Stahr K., 2000. Lateral Podzolization in a granite landscape. Soil Science Society of America Journal 64: 1434–1442.
Sommer M., Halm D., Geisinger C., Andruschkewitsch I., Zarei M., Stahr K., 2001. Lateral podzolization in a sandstone catchment. Geoderma 103: 231–247.
Strzemski M., 1953. Problem typologii górskich gleb leœnych. Sylwan 97, 1: 3–11.
Systematyka gleb Polski, 1989. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 40(3–4): 1–150.
Systematyka gleb Polski, 2011. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 62(3): 1–193.
Tùma I., Fiala K., Zahora J., 2012. The role of Athyrium disten-tifolium in reduction of soil acidification and base cation losses due to acid deposition in a deforested mountain area. Plant Soil 354(1–2): 107–120.
Tùma D., Tùmova J., Zahora J., 2014. The biological activity of soil in Norway spruce forests and in fern Athyrium distentifo-lium Tausch ex Opiz stands on deforested pollutedsites in the Beskydy Mts. Beskydy 7(1): 9–20.
Waroszewski J., Kaba³a C., Turska A., 2010. Specyficzne w³a-œciwoœci gleb Kowarskiego Grzbietu w Karkonoszach. Opera Corcontica 47, Suppl. 1: 47–56.
Waroszewski J., Malkiewicz M., Mazurek R., Labaz B., Jezier-ski P., Kaba³a C., 2015. Lithological discontinuities in Podzols developed from sandstone cover beds in the Stolowe Mountains (Poland). Catena 126: 11–19.
Zagórski Z., 2001. Formy ¿elaza jako wskaŸniki procesów pedo-i lpedo-itogenezy w glebach npedo-ieca³kowpedo-itych. Rocznpedo-ikpedo-i Gleboznaw-cze – Soil Science Annual 52(2): 87–96.
Zanella A., Jabiol B., Ponge J.F., Sartori G., de Waal R., van Delft B., Graefe U., Cools N., Katzensteiner K., Hager H., Englisch M., Brethes A., Broll G., Gobat J.M., Brun J.J., Milbert G., Kolb E., Wolf U., Frizzera L., Galvan P., Kolli R., Baritz R., Kemmers R., Vacca A., Serra G., Banas D., Garlato A., Chersich S., Klimo E., Langohr R., 2011. European Humus Forms Reference Base, 56,
http://hal.archives–ouvertes.fr/docs/00/56/17/95/PDF/ Humus_Forms_ERB_31_01_2011.pdf
Zanelli R., Egli M., Mirabella A., Giaccai D., Abdelmoula M., 2007. Vegetation effects on pedogenetic forms of Fe, Al and Si and clay minerals in soils in southern Switzerland and northern Italy. Geoderma 141: 119–129.
Received: January 15, 2016 Accepted: February 25, 2016
Distribution of iron and aluminum forms as an indicator of present-day
soil-forming processes in soil profiles under wooded spruce
Plagiothecio-Piceetum tatricum in the Gorce Mts. (southern Poland)
Abstract: The aim of the study was to determine soil–forming processes in soils formed from the Magura sandstones (Carpathian flysch) under wooded spruce Plagiothecio-Piceetum tatricum in the Gorce Mts., southern Poland. The research focused on distribution of non-silicate forms of iron and aluminum in soil profiles. The content of pyrophosphate, oxalate, and dithionite phases of iron and aluminum in the genetic horizons of four soil profiles was measured and selected pedogenic factors were calculated. Based on the obtained results podzolization and brunification are dominant soil-forming processes in the studied soils. The brunification effect was more common in the soils under the large share of Athyrium distentifolium, whereas podzolization predominates in the soils where Vaccinium myrtillus prevails in forest floor. Studied soils were classified as Dystric Endoskeletic Cambisol (Loamic, Humic), Dystric Cambisol (Siltic, Humic) and Skeletic Folic Albic Podzol (Arenic).
