R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E T. X V , Z. 2, W A R S Z A W A 1964
ZBIGNIEW PRUSINKIEWICZ, ALOJZY KOWALKOWSKI
STUDIA GLEBOZNAWCZE W BIAŁOWIESKIM PARKU NARODOWYM
Katedra G leboznaw stw a oraz Katedra Uprawy i Naw ożenia Roli, WSR Poznań
WSTĘP
Do przeprowadzenia wielokierunkowych badań gleboznawczych w Bia łowieskim Parku Narodowym skłoniła autorów przede wszystkim chęć poznania gleb w olnych od skutków ludzkiego gospodarowania. Park Na rodowy w Białowieży stwarza dla tego rodzaju studiów warunki w yjątko wo korzystne, gdyż ślady ingerencji człowieka w naturalny rozwój gleb i szaty roślinnej są w rezerwacie znacznie m niejsze i mniej liczne niż w jakim kolwiek innym obiekcie leśnym naszej strefy glebowej i klim a ty czno-r oś linnej .
Celem przedstawionych w tej pracy badań nie była czysta faktografia, lecz przede wszystkim uzyskanie odpowiedzi na w iele spornych dotych czas kw estii w dziedzinie biologii oraz system atyki gleb leśnych. Praca nie jest w ięc gleboznawczą monografią Parku Narodowego. Niemniej studium to zawiera sporo wiadomości o glebach rezerwatu i zgromadzone m ateriały mogą być pomocne przy opracowywaniu takiej monografii w przyszłości. Z m yślą o tym dołączono do publikacji tabelaryczne zesta w ienie całej dokumentacji, uzyskanej w wyniku prowadzonych badań. Również kolejność rozdziałów pracy ustalono tak, by ułatwić korzysta nie z niej tym czytelnikom, których zainteresuje przede wszystkim do kum entacyjna strona tej publikacji.
Autorzy wyrażają podziękowanie Prof. Dr M. Kwinichidze, Prof. Dr T. W łoczewskiemu i Doc. Dr R. Pachlewskiem u oraz Administracji Biało w ieskiego Parku Narodowego za wszechstronną pomoc podczas prowadzo nych badań.
Prace terenowe i laboratoryjne zostały wykonane w latach 1956— 1960 w Katedrze Gleboznawstwa WSR w Poznaniu i były częściowo sub wencjonowane przez Polską Akademię Nauk.
162 M elodyka badań
METODYKA BADAN
Bezpośrednim celem b a d a ń t e r e n o w y c h było zebranie m ateria łów opisowych do charakterystyki gleb, szaty roślinnej, reliefu, stosun ków wodnych itp. oraz pobranie próbek glebowych do opracowania labo ratoryjnego. Opisy gleb wykonano w biotopach, wytypow anych na podsta w ie mapy gleb T. W l o c z e w s k i e g o [76] i mapy zbiorowisk leśnych A. i W. M a t u s z k i e w i c z ó w [35] oraz w oparciu o własne rozpozna nie terenu. Odkrywki glebowe rozmieszczono w dwu głównych liniach przekrojowych, przebiegających przez obszary rezerwatu w kierunku SW— NO oraz NW— SO (rys. 1) i w jednym przekroju szczegółowym, zlokalizowanym w oddziałach 316— 317.
W opisie profili glebowych zastosowano następującą symbolikę pozio mów i warstw:
AoL — ściółka leśna, (B) — poziom brunatny,
(.AoL) — resztki ściółki leśnej, С — skała macierzysta,
AoF — poziom butwinowy, D — podłoże,
Aof — poziom detrytusowy, g — oglejenie odpowierzchniowe, AoH — poziom hum usowy (ektohù- G — poziom glejow y,
m usowy), Gor — poziom glejow y z warunkami
AoFH — poziom butwinowohum usowy, tlenow o-redukcyjnym i,
A i — poziom darniowohumusowy, Gr — poziom glejowry z warunkam i A yt — poziom błotnoziem isty, redukcyjnym i,
A o — poziom eluw ialny Tn — poziom niskotorfow y, ( i 2) — plamy eluw ialne, Tp — poziom przejściowotorfow y, D — poziom iluw ialny, T w — poziom wysokotorfow y, Bh — poziom iluw ialnohum usow y. sT — subfosylna gleba torfowa. Bf — poziom iluw ialnożelazisty,
Z poszczególnych poziomów i warstw opisanych gleb wypreparowano próbki do laboratoryjnego oznaczenia właściwości fizycznych i chemicz nych.
Szata roślinna rozwijająca się na badanych powierzchniach została opisana metodą Braun-Blanqueta l .
P r a c e l a b o r a t o r y j n e przeprowadzono według następującej metodyki: skład m echaniczny — procentową zawartość części szkieleto wych na sitach o średnicy oczek 1 , 0 mm, analizę mechaniczną frakcji
ziem istych metodą Boüyoücosa, w m odyfikacji A. Casagrande i M. Pró szyńskiego, uziarnienie frakcji piasku — na sitach o średnicy oczek 0,1 0,
0,25 i 0,50 mm. Ciężar w łaściw y masy glebowej (D) oznaczono metodą
1 Zdjęcia fitosocjologiczne wykonała dr li. Piotrowska, adiunkt Katedry S yste m atyki i G eografii Roślin U niw ersytetu im. A. M ickiew icza w Poznaniu.
Metodyka badań 163
biuretową stosując benzen jako ciecz apolarną. Ciężar objętościowy (D v ) — w próbkach glebowych, pobranych z zachowaniem naturalnego układu do stalowych pierścieni o pojemności 100 c m l Porowatość ogólną (P) obliczono na podstawie ciężaru w łaściw ego i objętościowego. Wilgotność chwilową gleb — metodą suszarkowo-wagową. Maksymalną higroskopij- ność (MH) — zmodyfikowaną metodą A. M i t s c h e r l i c h a [40] nad przesyconym roztworem K2S 0 4. W ęgiel organiczny (C) — metodą Altena.
Ogólną ilość substancji organicznych — metodą prażenia w temperaturze 550°C. Azot ogółem (N) oznaczono metodą K jeldahla? w m odyfikacji Jodlbaura. Kwasowość gleby w w yciągu wodnym (pHHO‘) i w ln roz tworze KC1 (pHKci) — elektrom etrycznie potencjometrem Seybolda z za stosowaniem elektrody szklanej. Kwasowość hydrolityczną (Yi) — m e todą Kappena. W łaściwości sorpcyjne: sumę kationów wym iennych (S) oraz całkowitą kwasowość wym ienną (H) — metodą Kappena, pojemność sorpcyjną (T) gleb niew ęglanow ych oznaczono metodą Schollenbergera, a gleb węglanowych — metodą Pallmanna, stopień w ysycenia gleb katio-nami o charakterze zasadowym (V) obliczono według wzoru V = — *100. Skład kationów wym iennych Na* i K ’ — fotom etrem płomieniowym Zeis sa, Ca*' — manganometrycznie, Mg" — miareczkowo. Zawartość C aC 03
oznaczono metodą Scheiblera. Zasobność łatw o rozpuszczalnego fosforu i potasu — metodą Egnera.
W każdym wyciągu glebowym , przygotowanym według m etody Ge- droica [7], oznaczono: S i 0 2, R2O3, CaO i MgO — wagowo, Fe203 metodą
jodometryczną, A1203 z różnicy R203 — (P2 0 ' 5 + Fe20 3), P205 — metodą
kolorymetryczną Tischera, Na20 i K20 — fotom etrem płom ieniowym Zeis sa. Skład chem iczny gleby oznaczono w stopach z Na2C 03 oraz
CaC03 + NH4Cl; poszczególne składniki oznaczono metodami zastosowany
mi dla kwaśnego wyciągu glebowego, MnO — kolorym etrycznie metodą nadsiarczanową.
Szczegółową charakterystykę próchnicy przeprowadzono w ekstrakcie l,0n NaOH i C2H5OH, uzyskanym metodą Springera. W wyekstrahowa
nych kwasach hum inowych oznaczono również С i H za pomocą apara tury ,,Combi”. N — oznaczono metodą Kjeldahla, a tlen obliczono z różnicy. W łaściwości optyczne próchnicy oznaczono w alkalicznych w y ciągach (0,ln NaOH) za pomocą aparatu Pulfricha, z przystawką „Wepho^, z zastosowaniem filtrów S42E, S47E, S49E, S53, S57E, S61, S6 6 i S72.
Iloraz barwy ( Q 4/g) — obliczono ze współczynników ekstynkcji przy fil trach S47E i S6 6. W spółczynnik stabilizacji humusu obliczono według
Носка jako iloraz wartości ekstynkcji wyciągów w 0,5% NaOH i 1% Na2C20 4. Ilość bitumin oznaczono za pomocą ekstrakcji mieszaniną alko-
164 Środowisko glebotw órcze
ŚRODOWISKO GLEBOTWÓRCZE
1. P O Ł O Ż E N I E
Lasy Białowieskiego Parku Narodowego zajmują powierzchnię 4716 ha na odcinku W ysoczyzny Bielskiej (St. P i e t k i e w i c z [49], S. L e n - c e w i с z, J. K o n d r a c k i [31]), położonym m iędzy rzeką Narewką od zachodu i Hwoźną od północnego wschodu. Na południu granicą jest północny kraniec Polany Białowieskiej, a od wschodu — droga Borowska, przebiegająca wzdłuż granicy państwowej z ZSRR. Ogólne usytuowanie Białowieskiego Parku Narodowego przedstawia rys. 1.
Rys. 1. U sytuow anie oadanych odkrywek glebowych na terenie
Białow ieskiego Parku Narodowego
Localization of the investigated soil profiles in the Białow ieża National Park
Centralne położenie omawianego kompleksu wśród bagnistych i bez- drożnych niegdyś obszarów Puszczy oraz całkowite jego w yłączenie spod w pływ ów gospodarki człowieka przez utworzenie rezerwatu ścisłego
Położenie 165
(29..XII. 1921 r.) są głównym i przyczynami zachowania układu czynników glebotwórczych w stanie zbliżonym do naturalnego.
Poniżej jest przedstawiona krótka charakterystyka poszczególnych czynników, tworzących łącznie środowisko glebotwórcze rezerwatu.
2. W A R U N K I K L I M A T Y C Z N E
Kompleks puszczańskich lasów białowieskich znajduje się w zasięgu klim atycznej Krainy Chełmsko-Podlaskiej, odznaczającej się największym kontynentalizm em klim atu w Regionie W ielkich Dolin. O przewadze wschodniego klim atu kontynentalnego nad morskim świadczy amplituda roczna temperatury, wynosząca około 23° (Z. O b m i ń s k i [46] podaje dla Polany Białowieskiej amplitudę 22,6°) oraz rozkład temperatur w cią
gu roku (E. R o m e r [58]). Zima i lato są długie, a krótkie są tzw. „przejściowe pory roku” (przedwiośnie, wiosna i późna jesień). Niektóre ważniejsze dane klim atyczne dla obszarów Puszczy Białowieskiej zesta wiono w tab. 1 i 2.
T i b e i a 1 Niektóre wskaźniki klimatyczne die obszarów Puszczy Biał owi eskiej
Some c lim a ti c indice s for the aree of Białowieża fo re st
Średnia długość trwanie la t a (W.Wiszniewski, B.Gouiiński, L.Bartnicki 1949)
Mean duration of ausunęr 110-110 dni/dą/ ь
Liczba dni mroźnych (W.iiiieta 1950/1951)
Emu ber o f severe fr o st daje 50-60
Liczba dni z przymrozkami (Z.Pie śl ak 1951)
Humber of s l i g h t f r o s t days 130-150
brednia data os ta tn ic h przymrozków wiosennych (Z. Pie A ak 1951)
Average date of l a s t l a t e spring f r o s t e od 5 do ЮЛ
ferednie data pierwszych przymrozków jesiennych U * P ie śla k 1951)
Average date of f i r s t ea rly autumn fr o e te od 7 do 12.1
Początek okresu wegetacyjnego ( L . Bartnicki 1948)
Beginning of v e g e ta tiv e season od 5 do 10 .У
Koniec okresu wegetacyjnego ( L . Bartnicki 1948)
2nd of veg et a tiv e season od 2 5. 1 do l . U
Diugoéd trwania okresu wegetacyjnego («.Wiszniewski, H.Gumiński, L.Bartnicki 1949)
Duration of v e g e t a t iv e season 200-210 dni/days
I l o ś ć dni pochmurnych w roku (S.Stenz 1952)
Humber of cloudy days in the year Sb“ .d 180
Hatęienie promieniowania słonecznego (U.Mackiewicz 1953)
Solar r ad ia tio n i n t e n s i t y 52,5 do 55.0 Kcal/cm^
Z przedstawionych w tabeli 2 danych m eteorologicznych stacji obser wacyjnej B iałow ieża-P olana2 widać, że w tak zwanej ,,głównej porze
2 Stacja B iałow ieża-P olana położona jest poza lasem i dlatego podane liczby nię oddają w pełni warunków panujących w Parku.
r e b e l s 2 .Przebi eg warunków hydrotermicznych w Białowieży na podstawie pomiarów s t a c j i m e teo rol og ic zn ej Biał ow ież a-Polana (Z.Obmiński i 960)
Hydrotermic c o n d i t i o n s in Białowieża based on measurements of the Met eorologie S t a t i o n Białowi eż a-Pol an a (Z.Obmiriski I96C)
Miesiące - Months Rok
I II II I IV V VI VII VIII IX X XI XII Year
brednie miesięczne temperatury °C
Mean monthly temperatures in °C - 3,9 - 5 ,2 - 1,0 7,1 12,3
16,4 17,4 16,5 12,3 6,8 1,7 - 1,2 6,7
brednie temperetury minimalne °C' Mean minimum temperatures in °C
-22, 21,8 -17,1 - 5 , 1
1
-1 ,4 3,4 6,5 5,0 0,4 - 4 , 6 -10,5 -1 5 ,1
Średnie temperatury maksymelne °C
Mean maximum temperatures in °C 5,7 6,1 13,0 23,8 26,5 29,4 29,3 30,1
26,4 19,3 10,7 7,5
Maksymalne średnie miesięczne amplitudy temperatur °c
Maximum mean monthly amplitudes of temperatures in °c
28,0 27,9 30,1 28,9 27,9 26,0 22,8 25,1 26,0 23,9 21,2 22,6
brednie miesięczne sumy opadów mm Mean monthly r a i n f a l l in mL.
34,2 33,9 26,8 37,1 62,4 84,0 65,6 74,0 60,2 4 4 ,2 40,9 46,3 611,5
Przeciętna li c z b ę dni z opadami > 0 ,1 mm
Average number of days with r a in f a ll > 0 ,l m m 18 16 10 11 12 13 14 13 12 12 15 16 162
Średnie miesięczne niedosyty wilgotno ści mb
Mean monthly d e f fi c i e n c y of humidity in mb 0,6 C,6 1,4 3,1 4,5 5‘,4 5,1 4,6 3,1 1,8 0,7 0,5 2,6
brednie sumy parowanie ma
Mean evaporation in mm 9,6 10,0 22,0 41,9 63,9 71,9
68,8 6О.7 44 ,8 26,0 12,9 9,4 441,9
Wskaźnik wil go tności klimatu Kw
Warunki klim atyczne 167
rozwoju r o ś lin ’ (miesiące V, VI i VII — E. R o m e r [58]) średnie tem peratury wahają się od 12,3 do 17,4°C, a opady osiągają 34,6% sum y rocz nej. Równocześnie wielkości niedosytów wilgotności i parowania posiadają swoje największe wartości roczne. W skali rocznej z sumy 611,5 mm opadów paruje (ewaporacjaH-transpiracja) — wg Z. O b m i ń s k i e g o — 441,9 mm (72%). Około 170 mm opadów przypada więc na odpływ. Największy odpływ występuje w omawianym terenie podczas krótkiego okresu przedwiośnia (miesiąc III i początek IV), w którym topnieją duże ilości śniegu, nagromadzone zimą na powierzchni gleby. Zarówno przed wiośnie, jak też późna jesień i zima są okresami intensyw nego magazyno wania wód opadowych w glebach, o czym świadczy charakterystyczny dla tych okresów wskaźnik wilgotności klim atu — K w > 3 , l Także czyn
nik deszczowy RF R. L a n g a [29] 4, wynoszący 91,3, wskazuje na warunki klim atyczne sprzyjające tendencji powstawania przemywnego typu sto sunków wodnych.
Podczas okresu wegetacyjnego utrzymuje się natomiast względna równowaga pomiędzy parowaniem i opadami ( K w ^ 1,0), w związku z czym
tendencja do okresowego przemywania gleb może występować jedynie podczas większych opadów.
Warunki hydrotermiczne są m odyfikowane jakościowo i ilościowo w obrębie poszczególnych biotopów Białowieskiego Parku Narodowego przez lokalne układy czynników siedliska.
Zróżnicowanie hyloklim atu w poszczególnych biotopach nie przekracza jednak granic zmienności lokalnej (W. M a t u s z k i e w i c z i współpra cownicy [34]), i jak wykazał Z. O b m i ń s к i [46], koreluje z przebiegiem warunków meteorologicznych stacji podstawowej na Polanie Białowies- kiej.
3. B U D O W A G E O L O G I C Z N A I U K S Z T A Ł T O W A N I E P O W I E R Z C H N I
Skały m acierzyste gleb Białowieskiego Parku Narodowego powstały w mazowiecko-podlaskim stadium zlodowacenia środkowo-polskiego (Varsovien I — Riss) (E. R ü h l e i M. S o k o ł o w s k a [63]). Charak terystyczną cechą tych osadów jest wielowarstwowość. W ystępuje tam (Z. S z m i t [6 6]) kilka serii warstw zwałowych i wodnolodowcowych pias
ków, glin i iłów niedużej na ogół miąższości. Tworzą one łącznie pokład grubości 50— 80 m, który zalega na oligoceńskich piaskach glaukonitowych
(Z. S z m i d t [6 6].
W poziomym zróżnicowaniu skał lodowcowych nie zaznaczają sic w y-P
K w ; (P — suma opadów, V — suma parowrania w badanym okresie).
Pt
168 Środowisko glebotwórcze
Rys. 2. Przekrój niw elacyjny przez północną część Białow ieskiego Parku Narodowego
(na podstawie niektórych m ateriałów A. 3£ucharskiego 1926) Longitudenal section of the north part of the Białowieża National Park
(based on m aterials by A. Kucharski 1926)
Rys. 3. Szkic hipsom etrii Białow ieskiego Parku Narodowego Hypsom etric sketch of the Białow ieża N ational Park
Budowa geologiczna i ukształtow anie powierzchni 169
raźniejsze prawidłowości ogólne. Lokalnie jednak, np. wzdłuż linni niwe lacyjnej A. K u c h a r s k i e g o [23], biegnącej przez oddziały 344, 318, 288
i 289 od rzeki Orłówki do Hwoźny (rys. 1), osady piaszczyste głębokie po nad 2 m w ypełniają nieckowate zagłębienia w gliniastym podłożu. Tworzą one równocześnie punkty kulm inacyjne terenu, co widać na przekroju (rys. 2). Na łagodnie nachylonych zboczach oraz w terenach płaskich i obniżonych występują zazwyczaj piaski naglinowe oraz gliny i iły. Piaski wodnolodowcowe wykazują częściowo cechy zwydm ienia (np. w oddziałach 318, 319, 320).
W utworach zwałowych występują, oprócz skandynawskich kamieni i głazów różnej wielkości, również porwaki i otoczaki skal górnojurajskich (gezów), przywleczone w g Z. S z m i t a z terenów położonych bardziej na północ.
W dolinach rzecznych i lokalnych zagłębieniach terenu na plejsto- ceńskim podłożu powstały w Białowieskim Parku Narodowym organiczne, organiczno-mineralne i m ineralne osady holoceńskie, tworzące łącznie
Rys. 4. Schem at w ykrociska w rzucie pionowym (A) i poziom y (B)
1 — d o l i n k a , 2 — k o p i e c
Schem e of the pit of an uprooted tree in perpendicular (A) and in
horizontal (B) projection
ze skałami pochodzenia lodowcowego skomplikowaną mozaikę. Osady organiczne i organiczno-mineralne zajmują głównie płaskie tereny poło żone poniżej izohipsy 152,5 m wzdłuż rzeki Hwoźny i Narewki, a znaczną rolę odgrywają jeszcze do wysokości 155 m n.p.m. Powyżej izohipsy 155 m dominują plejstoceńskie skały mineralne. Mineralne osady holoceńskie występują wzdłuż rzeki Hwoźny, tworząc piaszczystą terasę rzeczną (rys. 2 — odcinek kilometra 2,6— 3,2), przykrytą częściowo osadami orga nicznymi różnej miąższości. Terasa ta łączy się z podobną terasą rzeki Narewki.
Teren Białowieskiego Parku Narodowego jest na ogół równinny. Z mapy hipsometrycznej (rys. 3) widać, że monotonię reliefu urozmaicają łagodnie wzniesione podłużne pagórki oraz płytkie i wydłużone obniżenia terenu. Wzdłuż rzeki Narewki i Hwoźny rozciągają się najniżej położone
170 Środowisko glebotwórcze
płaskie obszary rezerwatu, których wysokości nie przekraczają 155 m n.p.m. Bardziej wzniesiona — do 165— 170 m n.p.m. — i zarazem falista jest południowo-wschodnia część badanego terenu, przecięta płytką doliną rzeki Orłówki na dwa lokalne wały wododziałowe.
Ogólny spadek terenu jest bardzo m ały i wynosi zaledwie 0,3%* od najwyższych punktów w południowo-wschodniej części (170 m n.p.m.), ku obniżonym krańcom północno-zachodnim (147 m n.p.m.). Jeszcze m niejszy jest spadek płytkiego wcięcia erozyjnego rzeki Orłówki, prze
cinającego środkową część rezerwatu, który wynosi tylko 0,15%. Małe spadki są wskaźnikami płaskości powierzchni, wpływ ającej łącznie z bu dową geologiczną i przebiegiem stosunków klim atycznych decydująco na rozwój stosunków hydrologicznych.
M odyfikujące działanie na relief w yw iera szata roślinna przez w ytw o rzenie charakterystycznych fitogenicznych form m ezo- i mikroreliefu. Wyliczyć należałoby tutaj wypełnianie i wyrów nyw anie podmokłych obniżeń przez narastające torfowiska. M ikrorelief torfowisk wysokich i przejściowych składa się z niewielkich dolinek i wznoszących się do 20 cm kępek (rys. 5), których opisy znajdujem y w w ielu publikacjach. Torfowiska niskie są urozmaicone kępami o wysokości do 40—80 cm i średnicy dochodzącej do 2,5 m. Także w yw alenie drzew (szczególnie
F o t . Z. P r u s i n k i c w i c z
Rys. 5. K ępkow y m ik ro reJief to rfo w isk a w ysokiego (oddział 317) T ussock m ic ro re lie f of high m oor (section 317)
Budowa geologiczna i ukształtow anie powierzchni 171
świerka) przez wiatr jest przyczyną powstania niezliczonych „wykrocisk” — płaskich i płytkich dolinek z usypanymi przed nimi półksiężycowatymi kopcami (rys. 4).
4. S K A Ł Y M A C I E R Z Y S T E '
Skały macierzyste, z których powstały gleby Białowieskiego Parku Narodowego, charakteryzują się znaczną zmiennością przestrzenną (poziomą i pionową). Analiza granulom etryczna skał m ineralnych w y kazała występowanie na obszarze rezerwatu aż pięciu różnych typów uziarnienia skał osadowych, a mianowicie: piasków równoziarnistych, piasków różnoziarnistych, utworów pyłowych (grubopyłowych), glin oraz iłów. Ponadto lokalnie można spotkać warstw y żwirów lub utworów kam ienistych. Charakterystyczne dla każdego typu krzywe uziarnienia
przedstawione zostały na rys. 6.
Rys. 6. Typy uziarnienia plejstoceńskicli i holoceńskich osadów m ineralnych
w B iałow ieskim Parku Narodowym
a — p i a s k i r ó w n o z i a r n i s t e , b — p i a s k i r ó ż n o z i a r n i s t e , с — u t w o r y g r u b o p y ł o w e , d — g l i n y , e — i ł y
Granulom etric types of pleistocene and holocene mineral sedim ents in Białowieża National Park
a — h o m o g r a n u l a r c o a r s e s a n d s , b — h e l e r o g r a n u l a r c o a r s e s a n d s , с — f i n e s a n d s , d — l o a m s , e — c l a y s
172 Środowisko glebotw órcze
Poziome zróżnicowanie osadów w rezerwacie zilustrowane jest sche m atycznie na rys. 7, opracowanym w oparciu o m ateriały kartograficzne T. W ł о с z e w s к i e g o [75, 76].
Gliny i iły, które występują głównie w południowo-zachodniej części badanego terenu i zajmują (łącznie z glinam i powierzchniowo
spiaszczo-R.ys. 7. Poziom e zróżnicow anie sk ai m acierzy sty ch
1 — p i a s k i g ł ę b o k i e , 2 — p i a s k i n a g l i n o v / e , 3 — g l i n y s p i a s z c z o n e , 4 — g l i n y i i ły , 5 — u t w o r y o r g a n o g e n i c z n e
Horizontal differentiation of parent rocks
1 — s a n d s , 2 — s a n d s o v e r l y i n g l o a m s , 3 — s a n d y l o a m s , 4 — l o a m s a n d c l a y s , 5 — o r g a n i c d e p o s i t s
nymi) ok. 35% powierzchni, charakteryzują się najczęściej intensywną brunatnoczerwoną barwą, przechodzącą w zasięgu wód gruntowych pod wpływ em procesów glejow ych w barwę zielononiebieską. Zawartość części szkieletow ych jest w tych glinach z reguły niewielka i wynosi przeciętnie (średnia z ponad 100 oznaczeń) ok. 2,8%. Ilość części spła- wialnych waha się od 20 do ponad 50 %. Powierzchniowe warstwy glin są zawsze w pewnym stopniu spiaszczone i odwapnione. Głębokość w
y-Skały m acierzyste 173
mycia węglanów nie przekracza jednak najczęściej 2 m. Zwłaszcza na południe od Orłówki w ęglany występują m iejscami stosunkowo płytko (od 50 cm) i niekiedy w dość znacznych ilościach (ponad 20%).
U twory lżejsze — piaski głębokie i naglinowe — koncentrują się głównie w północnej i północno-wschodniej części rezerwatu zajmując prawie 40% powierzchni Parku Narodowego. Większość utworów pia szczystych na omawianym terenie cechuje się nieznaczną zawartością części szkieletowych: średnia wyliczona na podstawie 240 analiz w y nosi 3,4%. Trafiają się jednak warstwy silnie żwirowate lub kam ieniste,
w których zawartość szkieletu dochodzi niekiedy do 50%. Stwierdzono również obecność piasków bardzo dobrze wysortowanych, pozbawionych zupełnie części szkieletow ych. W niektórych przypadkach nie w ykluczo
na jest segregacja eoliczna (T. W ł о с z e w s к i [75]). Osady piaszczyste na terenie rezerwatu są przeważnie odwapnione.
T a b e l e 3 Właściwości chemiczne torfów wed ług B.Młynarczyka I960)
Chemical p ro p er tie s of peats Rafter В.Młynarczyk I960)
Od d z ia ł Sec ti o n Bodzaj torfu Części popie lne Składniki rozpuszczalne w 20% HCl Components so lu ble in 20% HCl Reezta nie hydrol izu - jąca
Kind of peat Ash
parts Na20 k20 MgO CaO F2°5 4 l 2o3 Pe203
Non hydro l i z a c i e 1 residue %
340 to r f wysoki !
ftighmoor peet Î 6,04 0 , 02i 0,033 0,19 0 ,4 2 0,0 6 0,68
Г ' 0, 21 4 ,4 3 223 to rf przejściowy transitlODal moor peat 21,15 0,034 0,061 0,28 2,53 0,73 9,21 1,66 6,65 ! 254 t orf n isk i lowmoor peat 19,28 0,042 0,068 0,42 6,01 0,08 1,84 2,58 8,24 t o r f n isk i lowmoor peat 25,70 0,031 0,045 0, 32 5,19 0,18 1,61 1,63 16,69 25? t o r f П18К1 lowmoor peat - 0,04b 0,054 0,24 8,27 0,17 l , ? 4 2,63
-Łączna powierzchnia osadów m ineralnych wynosi w rezerwacie ok. 3485 ha, to jest prawie 75% całego obszaru Parku. Pozostałe ok. 25% powierzchni zajmują utw ory organogeniczne o różnej miąższości i za wartości popiołu. Występują one w widłach rzek Hwoźny i Narewki oraz wzdłuż tych cieków, a także wzdłuż strumyka Orłówki i w licznych zagłębieniach lokalnych. W tabeli 3 zestawiono niektóre dane analityczne, charakteryzujące właściw ości tych osadów.
174 Środowisko glebotwórcze
Oprócz znacznego zróżnicowania poziomego rozpatrywane osady cechu je również duża zmienność pionowa (profilowa), przy czym wyjaśnienie genezy tej profilowej zmienności ma podstawowe znaczenie dla inter pretacji wyników badań gleboznawczych.
Chodzi przede w szystkim o rozstrzygnięcie kw estii, czy powszechne w Białowieży oraz w ielu innych okolicach kraju tzw. piaski pokrywowe, zalegające niegrubą warstwą na glinach zwałowych, należy uznać za produkt dekolmatacji tych glin w procesie pedogenezy, czy też raczej jako odrębny osad wtórnie nasunięty na gliniaste podłoże (proces litoge- nezy). W poszczególnych przypadkach rozstrzygnięcie tej kw estii może nastręczać w iele trudności, gdyż powierzchniowe w arstw y osadów plej- stoceńskich są z reguły zmienione przez procesy glebotwórcze. Dążąc do rozwiązania tego zagadnienia opracowano metodę prostych wskaźników granulometrycznych, za pomocą których udało się rozstrzygnąć w iele wątpliwości.
Zastosowana metoda opiera się na założeniu, że dekolmatacja po wierzchniowych warstw gliny nie powinna pociągać za sobą znacznych zmian we wzajemnych stosunkach ilościow ych frakcji grubszych (części szkieletowe, piasek i pył).
Osady genetycznie jednorodne, których zróżnicowanie pionowe byłoby jedynie skutkiem dekolmatacji, powinny się więc charakteryzować podo bnymi wskaźnikami granulometrycznym i w całym profilu, Natomiast osady genetycznie niejednorodne, powstałe w różnych środowiskach sedym entacyjnych, powinny m ieć w każdej warstwie inne wskaźniki.
W badaniach nad glebami Parku przydatne okazały się następujące wskaźniki (stosunki ilościowe frakcji):
a) frakcji piasku drobnego do piasku średniego ®
b) sumy piasku drobnego i pyłu do sum y frakcji piasku grubego . , , . 0 0 ,2 5 — 0,02
i średniego UD
c) sumy frakcji piasku drobnego i pyłu grubego do piasku średniego
0 0 ,2 5 0,05 (III)
0 0
,
05— 0,25d) frakcji piasku drobnego do piasku grubego 0 ^ 0 — 0 5 QV)
e) sumy frakcji piasku średniego, drobnego i pyłu grubego do frakcji
. , . 0 0 ,5 — 0,05 ( .
piasku grubego 0 0
Jednocześnie uwzględniono zawartość części szkieletow ych w poszcze gólnych próbkach. W yliczone wskaźniki zestawiono w tab. 4.
Skały m acierzyste 175
Porównując wskaźniki granulometryczne wyliczone wyżej podanymi wzorami dla próbek pobranych z różnych głębokości profili glebowych stwierdzono genetyczną niejednorodność przeważającej części skał m a
cierzystych na obszarze rezerwatu. Metodą wskaźników można było w y kazać wieloczłonowość skał często nawet wówczas gdy pierwotna odrębność w arstw została wtórnie zatarta przez nakładający się proces glebotwórczy (np. odkrywki 23, 24, 27, 29, 31, 39). Odwrotnie, w niektó
rych przypadkach (odkrywki 21, 28, 34, 40, 41) udało się wykazać pier wotną jednorodność skalnego m ateriału wyjściowego, pomimo że później sze procesy glebotwórcze doprowadziły do znacznego zróżnicowania skła du mechanicznego poszczególnych poziomów w tych profilach.
Ostatecznie więc tam, gdzie wskaźniki granulometryczne przemawiają za pierwotną jednorodnością skały m acierzystej w zasięgu całego profilu glebowego, pionowe zróżnicowanie składu mechanicznego i związanych z nim własności może być uznane za w ynik procesów pedogenetycznych. W pozostałych przypadkach, znacznie w rezerwacie liczniejszych, gdy pro fil glebowy ukształtował się z kilku warstw różnorodnych osadów, tego rodzaju prosta interpretacja nie jest możliwa.
Dla ilustracji zreferowanych wyżej tez przedstawiono graficznie profilową zmienność właściwości fizycznych w glebach ukształtowanych z osadów genetycznie jednorodnych (rys. 8) i niejednorodnych (rys. 9 a, b). Z diagramów widać wyraźnie, że gleby ukształtowane ze skał warstwo wanych (wieloczłonowych) różnią się od innych dużymi i gwałtownym i przeskokami własności fizycznych oraz brakiem kierunkowości tych zmian. Natomiast w pływ procesu glebotwórczego na własności fizyczne zaznacza się głównie tylko przy samej powierzchni i polega na zwiększe niu porowatości i pewnym zubożeniu górnych warstw gleby w cząstki spławialne. Zresztą skutki przemieszczenia frakcji najdrobniejszych re kompensowane są w pew nym stopniu zwiększoną zawartością próchnicy, jak o tym świadczą np. wartości m aksymalnej higroskopijności.
Nie tylko właściwości fizyczne wykazują wyraźną zależność od zło żenia skał m acierzystych. Bardzo jaskrawo zależność ta w ystępuje również przy rozpatrywaniu składu chemicznego gleb rezerwatu. W tabeli 5 ze stawiono w yniki całkowitej analizy (stop) występujących w rezerwacie iłów, glin zwałowych, piasków pokrywowych i piasków wodnolodowco- wych 5. Natomiast pionową zmienność zawartości niektórych składników rozpuszczalnych w 20% HC1 przedstawiono dla kilku przykładowo w y branych profili na rys. 8 i 9 a, b.
s Ze w zględu na w ielow arstw ow ość w iększości gleb rezerwatu zrezygnowano z w ykonania stoDÓw frakcji koloidalnej.
T a b e l a 4 nV/z.azniki granulomet ry czn e n ie któ ryc h gleb Bia łowieskiego Parka Narodowego
Granulometric i n d i c e s of some s o i l s in the Białowieża N at io na l Park
P r o f i l nr F rc fil- : It. Głębokość p c br an ia Drobki ca Depth С1Г. Poz icrr. Horizon Wskaźniki granulometryczne
Granu lometric in d ice s C z ąs tk i o śr e d n ic y P a r t i c l e s of diameter % î ^ - 0 .i i 0 0,0 5 -0 ,2 5 3 0 ,2 5- 0,0 2 V 1 , 0 -0 ,2 5 ł 0 ,2 5- 0, 05 0 0 , 5 - 0 , 2 5 0 0 , 2 5 - 0 , 1 0 1,0 - 0 , 5 0 1 , 0 - 0 ,5 > 1,0 ca -^ 0 , 0 2 яш 20-21; lb:g 2,1 2,3 3,5 4 ,1 9,0 ! 5,4 20,0 50-60 g U ) 2,4 3,0 3,9 4 , 0 8,1 2,8 36,0 125-130 gD 3 » 5 3,5 ! 7 Д i 5 ,2 12,1 i! 3,0 35,0 40 35-40 (L}g 1,3 8,5 i i ! 9,2 2,2 17,7 11 0,0 89,5 70-80 Г;, 0,8 5,0 ! 7’5 1,0 5,6 ! o,o 91,0 i 110-120 I 1 ,0 4 ,8 1 3 , i ! 1,6 5,8 0 ,0 89 ,0 23 10-15 : 1 /М(Ь) 1,0 2,2 I j 2,4 4 , 1 8,5 1 3,2 10,5 32-57 ! ( D)s 1,5 2 , 1 ;; 2,5 3,5 8 ,0 3,7 19,5 75-30 1,3 3,3 3,8 1 5 ,0 10,2 ; 3,5 33,5 130-155 C-D-. ' 2,8 -! 4,4 1 ; 6 ,0 5,4 3 ,6 1 36,5 24 25-27 ( W«; 1,9 2,6 ! 3 ,0 4,4 9,0
!
» 23,5 65-70 D-,g(B) 2,6 3,1 4 , 2 3,6 7,1 2,2 32,0 175-180 6D2 3,1 ^, У 5,2 11,0 21,8 1,8 i 44,5 3? 10-15 6 0,7 1,2 1,3 1,5 4 ,3 0,6 4 9 ,0 25-30 D^ Bj g 0,9 3,3 3,1 2,5 11,5 0,0 87,0 55-60 D^BJg 0,7 2,8 2,2 2,5 10,9 0,0 8 7,0 100-105 1 ,0 8,5 11,0 1,0 12,0 0 ,0 90,528 5-8 A-j+ В 0, 8 1, 1 1, 1 5,2 13,5 1,5 9 ,0 25-35 С 0 ,9 1, 1 1.4 4.4 11, 0 2,9 6,5 65-75 DGor 1,7 1,9 1,9 111,0 197,0 0 , 0 0,5 125-130 DGr 1, 6 1,8 1,B 113,0 198,0 0, 0 0, 0 34 6-14 A2 1, 2 1, 6 1,6 7,3 15, 2 3,5 я.5 40-50 Ё 1, 2 1,4 1, 6 6,1 13,5 5,0 6, 0 1 70-80 D-jGor 1,4 3,1 2,5 11,0 28,0 0, 6 31,0 110-12C D2Gr 3,1 3,7 3, 9 29,6 46,5 0, 8 3 ,0 41 10-20 A л 1,2 1,5 1, 6 6,1 13,2 З Д 8 ,5 20-25 Eh 1. 2 1, 6 1,7 5,6 12,7 2, 8 10, 0 45-55 CGor 1,3 1,7 1,8 5, 0 11,1 3 ,1 9 ,0 90-95 DGr 1,5 2, 2 2,3 7,3 16,4 1, 2 15,0 ! 27 10-15 h 2, 2 2,3 2, 8 8, 1 14,6 0,76 4 ,5 1 1 20-25 Eh 1,9 2,3 2,4 6, 6 11,7 0,90 11, 0 j 35-45 “ i 1,7 2, 1 2,5 0,3 16, 6 1, 00 9 ,0 60-70 Г, Bf, 3 ,0 3,5 3, 9 19,3 31,5 0,40 0, 0 95-100 1,4 1,4 1,8 4 , 6 8 ,9 3,00 0 ,5 31 4-5 А-j + A2 1,5 1, 2 1,9 2,3 4 , 1 8,3 6, 0 i 20-25 (В) + в 1,5 1, 2 1,9 2, 2 4 ,1 9,1 8 ,5 1 ! 45-50 Dt (в) 2, 1 1,5 2, 8 3, 0 5,4 12,4 9 , 0 65-75 d2g 11,3 13,0 12,5 53,0 11, 0 0, 6 4 , 0 1 i 110-120 D3G 14,0 14,3 15,4 169,0 197,0 0, 0 0 ,5 29 5-0 Jj 1,3 1, 2 1, 8 1,9 4 , 0 4 ,7 7,5 30-35 1, 8 1,7 2,5 3,4 6,5 5 ,5 6, 0 60-75 D 2B 1,5 1, 2 1, 8 2,5 4 .9 5,3 0,5 90-100 1,3 1. 2 1,9 2, 2 4, 7 45,8 4 . 5 140-150 D^G 1, 0 1, 2 1.5 4 ,5 11,3 4.5 C,5
178 Środowisko glebotwórcze
T a b e l a 5 Skład chemiczny ważni ej szych skal lodowcowych ^stopy)
Chemical composit i on of more i mportant g l a c i a l sedi ments ( t o t a l ) Pro f i l nr Pro f i l e Nr. Rodzaj skały Kind of sediment S i0 2 Fe20, a12°3 CaO 1 UgO 1 1
«- J KpO Na20 UnO
Cząstki P a r t i c l e s Q, QQPmm X 39 it - clay 55,43 6,05 14,03 13,35 4,11 0,153 4,36 0, 48 0,14 45,0 25 ^lina - loam 80,11 3,19 9,18 0,93 2,09 0,077 2,60 0,69 0,11 15,0 25 piasek pokrywowy-
o verl ying sond 90,13 1,09 4,9 0 0,58 0,28 0,040 1.53 0,47 0,11
i i 6 ,0 i
1
27 piesek wodnolodow- cowy - f l u v i o g l a - c i a l 6and 9 5 , ^ 4 0,5 0 2,09 0 ,56 0,26 0,013 0,98 0,31 ślady 0,5Szczególnie interesujący jest diagram, który ilustruje profilowe roz m ieszczenie składników w piaszczystej glebie, reprezentowanej odkryw ką 38. Górna część gleby, do głębokości 45 cm, jest litologicznie
jedno-Rys. 8. Typy profilow ej zm ienności fizycznych i chem icznych w łaściw ości gleb
Białow ieskiego Parku Narodowego
1 — c z ę ś c i s z k i e l e t o w e , 2 — p i a s e k , 3 — p y ł , 4 — c z ę ś c i s p ł a w i a l n e , 5 — p r z e s t r z e n i e g l e b o w e w y p e ł n i o n e p o w i e t r z e m , 6 — p r z e s t r z e n i e g l e b o w e w y p e ł n i o n e wod ćj h i g r o s k o p i j n ą
Types of profile variance in physical and chem ical features of soils in the Białow ieża National Park
1 — s t o n e s a n d g r a v e l , 2 — c o a r s e s a n d , 3 — l i n e s a n d , 4 — s i l t a n d c l a y , 5 — s o il p o r e s f i l l e d w i t h a i r , 6 — so il p o r e s f i l l e d w i t h h y g r o s c o p i c w a t e r
Skały m acierzyste 179
a
Hys. 9. Туру profilow ej zm ienności fizycznych i chem icznych w łaściw ości gleb
B iałow ieskiego Parku Narodowego
O b j a ś n i e n i a p a t r z n a r y s . 8
Types of profile variance in physical and chem ical features of soils in the Białow ieża N ational Park
180 Środowisko glebotw órcze
rodna, a widoczne na w ykresie wyraźne zróżnicowanie składu chemicz nego spowodowane jest niew ątpliw ie procesem bielicowania. Natomiast zmienność zawartości składników w głębszych warstwach profilu jest skutkiem wielowarstwowości m ateriału skalnego, tworzącego podłoże płytkiej gleby bielicow ej. Na m arginesie należy więc stwierdzić, że w warunkach Białowieży, pomimo odwiecznej leśnej szaty roślinnej i stosunkowo dużej ilości opadów, zbielicowanie gleb nie sięga głęboko nawet w przepuszczalnych, ubogich glebach piaszczystych (terestrycz- nych).
Oprócz skał m acierzystych największy w pływ na zróżnicowanie gleb mają w rezerwacie stosunki wodne, do omówienia których przechodzimy obecnie.
5. S T O S U N K I H Y D R O L O G I C Z N E I T Y P Y G O S P O D A R K I W O D N E J
Płaski na ogół relief z m ałym i spadkami, w ystępow anie trudno prze puszczalnych glin i iłów oraz opady przewyższające parowanie są przy czyną płytkiego ukształtowania się poziomu wód gruntowych i zaskórnych oraz zabagnienia znacznej części obszaru Białowieskiego Parku Narodo wego. Płaska część zachodnia oraz tereny wzdłuż rzeki Hwoźny i po obu stronach Orłówki posiadają zwierciadło wody gruntowej w przeważającej części roku na głębokości 0— 2 m, w obniżeniach terenu woda zjawia się okresowo na powierzchni (rys. 10). W centralnej części rezerwatu (oddzia ły 256, 257, 287— 289, 316— 319, 371, 372, 399— 402), bardziej sfalowanej i piaszczystej, woda gruntowa może w ystępować lokalnie głębiej niż 2 m, a wyjątkowo osiąga poziom niższy od 5 m.
W ystępowanie zwierciadła w ó d g r u n t o w y c h nie zawsze zależy w om awianym terenie od wzniesienia nad poziom morza. Wody gruntowe znajdują się na różnych głębokościach, co zależy od lokalnej zmienności układu warstw wodonośnych, od zróżnicowania reliefu oraz od sposobu uzupełniania zapasów bezpośrednio z opadów lub częściowego dopływu Dowierzchniowego i podpowierzchniowegq. Płytko występujące wody gi unto we są na obszarach wznoszących się do 125,5 m n.p.m. związane hydrostatycznie z lustrem wód w rzece Narewce i Hwoźnej, a ich wahania roczne wynoszą od 0,3 do 2,0 m.
Zasadnicze kierunki zmian lustra tych wód korelują w cyklu rocznym z przebiegiem warunków klim atycznych i posiadają charakterystyczne dla kontynentalnego typu wahań maxim um wiosenne (miesiące III i IV) oraz minimum jesienno-zim owe (miesiące X, XI i XII).
W w yżej położonych partiach wododziałowych rezerwatu powstają trw ałe lub okresowe lustra w ó d z a s k ó r n y c h , stagnujących na warstwach trudno przepuszczalnych, a zasilane jedynie z lokalnych opa dów. Wody te zanikają w okresie wegetacyjnym częściowo lub całkowicie,
S to s u n ki hydrolo giczne 181
warunkując dużą zmienność stosunków wodnych w* warstwach wodonoś nych. Pośrednim potwierdzeniem tego jest szeroko rozlewająca się wiosną rzeka Orłówka. zasilana głównie powierzchniowym i wodami roztopowymi oraz wodami zaskórnymi. Jesienią odpływają tą rzeką często tylko
nie-Fot. A. K o w a l k o w s k i Rys. 10. Rozlewiska wodne w łęgu olchow o-jesionow ym
(listopad 1961)
Flood land in alder-ash woods (November 1961)
w ielkie ilości wód, a niekiedy nawet koryto jej w ysycha w górnym i środ kowym biegu do wysokości oddziału 391, co stwierdzono np. jesienią
1961 r.
Okresowe lustra wód zaskórnych powstają w piaskach naglinowych oraz powierzchniowo spiaszczonych glinach i iłach. W niższych partiach terenu łączą się one z wodami gruntowym i (Z. O b m i ń s k i [46]). Zja wiają się często już późną jesienią, z reguły jednak podczas przedwiośnia,
182 Środowisko glebotw órcze
w krótkotrwałym okresie roztopów. Wody te utrzymują się w warstwach trudno przepuszczalnych przez czas dłuższy, ponieważ ich odpływ jest bardzo powolny wskutek ogólnej płaskości i małego nachylenia powierz chni.
Przestrzenne zróżnicowanie stosunków wodnych na terenach Biało wieskiego Parku Narodowego przedstawia rys. 11, z wydzielonym i za sięgami obszarów o jednakowym typie warunków glebowo-hydrologicz- nych 6.
Rys. 11. Szkic zm ienności stosunków w odnych w Białow ieskim Parku Narodowym
T y p y s t o s u n k ó w w o d n y c h : 1 — o k r e s o w o - p r z e m y w n y , 2 — p r z e m y w n y , 3 — s t a g n o - p r z e m y w n y , 4 — g l e j o w o - p r z e m y w n y , 5 — p r z e m y w n o - g l e -
j o w y , 6 — g l e j o w y , 7 — b a g i e n n y
Sketch of variability in w ater relations in the Białow ieża N ational Park
T y p e s o f w a t e r r e l a t i o n s : 1 — p e r i o d i c a l p e r c o l a t i o n , 2 — p e r c o l a t i o n , 3 — s t a g n o - p e r c o l a t i o n , 4 — g l e y - p e r c o l a t i o n , 5 — p e r c o l a t i o n - g l e y , 6 —
g l e y , 7 — s w a m p
6 Przy w yznaczeniu zasięgów zostały uw zględnione m ateriały opublikowane
przez T. W ł o c z e w s k i e g o [76], A. i W. M a t u s z k i e w i c z ó w [35] oraz Z. O b m i ń s k i e g o [46].
Stosunki hydrologiczne 183
Różnorodność warunków hydrologicznych na terenie rezerwatu trudno jest ująć w ramy krótkiej i wyczerpującej klasyfikacji. Niemniej jednak w yniki przeprowadzonych badań uzasadniają możliwość wyróż
niania następujących typów stosunków wodnych: 1. okresowo-przem ywny,
2. przemywny,
3. stagno-przem ywny, 4. glejow o-przem yw ny, 5. przem yw no-glejow y, 6. glejow y,
7. bagienny.
T y p o k r e s o w o - p r z e m y w n y . W ystępuje najczęściej w poło żeniach ułatwiających powierzchniowy spływ wód opadowych (wznie sienia lub teren nachylony), toteż pomimo braku warstw trudno prze puszczalnych wody grawitacyjne na ogół nie przenikają do gleb głęboko. Jedynie po długotrwałych okresach deszczowych lub po wiosennych roz topach przesiąkające wody grawitacyjne mogą osiągać głębsze poziomy gleby. Zwierciadło wody gruntowej i strefa jej kapilarnego podsiąkania
znajduje się zawsze głębiej od 2 m.
2. T y p p r z e m y w n y . Cechuje gleby o dużej przepuszczalności, umożliwiającej swobodne przesiąkanie wód opadowych. Głębszemu prze nikaniu wód grawitacyjnych sprzyja płaskość powierzchni, uniem ożliw ia jąca powierzchniowy spływ wód opadowych. Zwierciadło wody grunto wej i strefa jej kapilarnego podsiąkania znajdują się z reguły poniżej 2 m. 3. T y p s t a g n о-p r z e m y w n y . Woda gruntowa i strefa jej ka pilarnego podsiąkania znajduje się przeważnie poniżej 2 m. Przesiąkanie wód grawitacyjnych pochodzenia atm osferycznego jest hamowane w sku
tek występowania w profilu zwięzłych warstw trudno przepuszczalnych, na których stagnują trw ale lub okresowo wody opadowe. Wody okreso wo stagnujące zjawiają się w profilu podczas późnej jesieni i przedwiośnia, a sporadycznie latem po większych opadach. W lokalnych dolinkach, szczególnie w wykrociskach, tworzą się wówczas niew ielkie, efem eryczne zbiorniki wodne, tzw. „wym oki” 7. W glebach panuje duża zmienność warunków wodno-powietrznych. Nad marmurkowatą warstwą trudno przepuszczalną powstaje poziom oglejenia odpowierzchniowego 8.
7 D olinki lub w ykrociska głębokie na 2—4 dcm i o średnicy od kilku d ecy m etrów do 4 m, w ypełnione w odą stagnującą na trudno przepuszczalnym podłożu. Ich powierzchnia po w yschnięciu jest czarna, słabo pokryta porostem roślinnym .
8 T. W ł o c z e w s k i [75] w yróżnił w glebach B iałow ieskiego Parku Narodowego poziom z okresowo stagnującym i wodam i jako „lokalny glej’\ który według tego autora powstaje rów nież nad w arstw ą trudno przepuszczalnej gliny czerwonej bez śladów „m arm urkowania”.
184 Środowisko glebotw órcze
Gleby z warstwą trudno przepuszczalną na głębokości nie większej od 30 cm odznaczają się długotrwałością fazy nadmiernej wilgotności oraz krótką, lecz ostro wyrażoną fazą suchą. Przy większej głębokości warstwy wodonośnej zaznacza się zazwyczaj przewaga fazy suchej nad mokrą, a przejścia między nimi są na ogół łagodne.
4* T y p g l e j o w о-p r z e m y w n y odznacza się dużą amplitudą wahań lustra wody gruntowej w okresie rocznym (od 0,5 do 1,5 m). Lustro wody znajduje się stale w dolnej części profilu glebowego, przeważnie nie głębiej od 2 m. Kapilarne podsiąkanie wody sięga okresowo do po ziomu próchnicznego. W latach szczególnie w ilgotnych może nastąpić (głównie późną jesienią oraz podczas przedwiośnia i wiosny) okresowe podtopienie powierzchniowych poziomów gleby. Podczas okresu w egeta- cyjnego wody opadowe przemieszczają się grawitacyjnie w profilu gle
bowym po obniżeniu się lustra wody gruntowej. Górne poziomy gleb posiadają przemienne beztlenowo-tlenowe warunki, z przewagą warun ków tlenowych. Dolna część profilu znajduje się stale w warunkach bez tlenowych.
5. T y p p r z e m y w n о-g l e j o w y posiada amplitudę wahań lustra wód gruntowych nie przekraczającą na ogół 80 cm. Górne poziomy gleb, podtapiane jesienią i wiosną, znajdują się przeważnie w tych okre sach pod wpływ em wód kapilarnie podsiąkających. Podczas lata panują w poziomie próchniczym przeważnie warunki tlenowe,
6. T y p g l e j o w y charakteryzuje się występowaniem wód grun towych w zasięgu profilu glebowego. M aksymalne wahania wód grunto wych dochodzą do 60 cm. Wskutek tego w poziomie próchnicznym panują zmienne warunki natlenienia z przewagą anaerobiozy. Pod poziomem A 1 panują stale warunki beztlenowe.
7. T y p b a g i e n n y posiada lustro wody trwale bliskie powierz chni gleby. Okresowo, głównie późną jesienią, zimą i wiosną, woda grun towa lub powierzchniowa zatapia gleby. Maksymalne wahania w okresie rocznym nie przekraczają 40 cm. W glebie panują trwale warunki bez tlenow e.
Poziome zróżnicowanie stosunków wodnych przedstawiono na szkicu (rys. 11), z którego wynika, że około 35% ogólnej powierzchni rezerwatu zajmuje typ stagno-przemywny, głównie po obu stronach doliny rzeki Orłówki. Bagienne i glejow'e stosunki wodne panują w dolinach rzecz nych oraz w lokalnych obniżeniach przepływ owych i w bezodpływo wych dolinach wododziałowych na obszarze obejmującym około 32% po wierzchni. Z nimi sąsiadują tereny z przemywno-glej owymi i glejow o- -przem ywnym i stosunkami wodnymi. Na m niejszych powierzchniach
Stosunki hydrologiczne 185
(około 11%) w ystępuje przem ywny i okresowo-przem ywny typ stosunków wodnych, przeważnie na wzniesieniach terenu, zbudowanych z m ateria łów łatwo przepuszczalnych.
6. S Z A T A R O Ś L I N N A
Pomimo decydującego udziału roślinności w kształtowaniu środowis ka glebotwórczego rozdział poświęcony om ówieniu szaty roślinnej Biało wieskiego Parku Narodowego ujęto bardzo krótko 9, gdyż fitocenozy puszczy i rezerwatu zostały już szczegółowo scharakteryzowane w licz nych dawniejszych i nowszych pracach specjalnych (N. K. G e n к o [8], A. A. K r i i d e n e r [22], M. R o m a n o w [57], J. P a c z o s k i [47], J. J. K a r p i ń s k i [14], I. D. J u r k i e w i c z [13], A. N e s p i а к [44]).
Ostatnio W. M a t u s z k i e w i c z [33] wyróżnił w rezerwacie, na pod stawie kryteriów fitosocjologicznych, 12 podzespołów leśnych i zaroślo- wych, które zgrupował w 8 asocjacji (tab. 6).
Na terenie rezerwatu dominują typowe lasy liściaste (grondy), tw o rzące zwarte kom pleksy szczególnie na południe od Orłówki. N iew iele mniejszą powierzchnię zajmują bory wespół z lasami i borami m iesza nymi. Ta grupa panuje głównie w północnej części rezerwatu. Wzdłuż
cieków wodnych oraz w lokalnych obniżeniach z w głębnym i wodami prze pływ ow ym i występują olsy oraz zespoły łęgowe. Zarośla łozowe skupi ły się w rozwidleniu rzek Narewki i Hwoźny, a torfowiska wysokie zaj mują niew ielkie powierzchnie rozrzucone po całym obszarze rezerwatu. Strefy przejść pomiędzy poszczególnymi typami fitocenoz mogą być sze rokie lub wąskie, w zależności przede wszystkim od reliefu oraz charakte ru zmienności czynników edaficznych (B. K r a n k o w s k a-S z n a j d e r
[20]).
W runie leśnym borów dominują zdecydowanie cham aefity i bryocha- maefity^ a w runie grondów — chem ikryptofity i geofity.
Jednocześnie produkcja biomasy runa jest w zbiorowiskach grondo- wych 2— 3-krotnie mniejsza niż w borach, gdzie wynosi 5— 6 q/ha rocznie (M. D ą b r o w s k i [3]).
Ważnym uzupełnieniem do przytoczonych materiałów, uzyskanych przez polskich badaczy w Białowieskim Parku Narodowym, są dane U t i e n k o w e j [73] z białoruskiej części Puszczy. Z pięcioletnich badań tej autorki wynika, że średni opad ściółki wynosi w grondach 4,7 t suchej m asy na hektar, podczas gdy w borach tylko 3,6 t/ha. Natomiast zapasy ściółek leśnych wynoszą w grondach średnio 8,2— 10,0 t suchej masy na
a W yniki szczegółowych zdjęć fitosocjologicznych, w ykonanych w najbliższym otoczeniu badanych odkrywek glebow ych, zamieszczono w części dokumentacyjnej.
T a b e l a 6 Zbiorowiska leś ne Białowieskiego Parku Narodowego (według W.Matuszkiewicza 1952) Forest communities in the Białowieża Na tional Park (according to ff.Matuszkiewicz 1952)
Zbiorowiska leśne - Forest communities PowierzchniaArea
% Torfowisko wysokie typu kontynentalnego - Sphagnetum medii pinetosum Mat.1951 0 ,6
Zarośla łozowe - Salici-Franguletum (Mat.1929)Tx.1937 4 , 2
Ols typowy - Carici el on gat ae - Alnetum Koch 1926 5,4
Grond - Querco-Carpinetum medioeuropaeum Tx.l936 44,4
Lęg olchowo-jesionowy - Circaeo-Alnetum Oberd.1953 12,0
Bór mieszany - Pino-^uercetum Kozłowska 1925 20,4
Bór i g l a s t y - Peucedano-Pinetum Mat. 1962
7,7
Bór bagienny - Vaccinio uliginosi-P in etu m K l e i s t * 0 ,2
Kompleks zespołów - Iklixed stand Peucedano-Pinetum + Vaccinio u l i g i n o s i Pinetum
5 ,1 T a b e l e ''Chemiczny skład suchej masy ś c i ó łe k w niektórych biotopach leśnych Puszczy Biało wieskiej
(wg B.G.Rozanowa 1955;
Chemical composition of dry organie matter in l i t t c r - h o r i z o n s of some Białowieża f o r e s t bio topes ( a c c . t o B.G.Rozanow 1955)
Biotop N 1 A1 1 Fe 1 Ca 1 1 K I Mn 1 Si 1 3 I1 *
%
Las d^bowo-grabowy 1,20 0,23 0,17 2,24 0,25 0,21 0,37 1,06 0,0 8 0,07
Dąbrowa z runem borówko-
wo-orlicowym 1,07 0,13 0 ,12 1,53 0,25 0,2 6 0,32 1,16 0,11 0,06
Las mieszany świerkowo-
dębowy 0,91 0, 41 0,23 1,98 0,25 0,2 2 0,33 0,37 0,14 0,06 Bór mieszany dębowo- świerkowy 1,00 0,37 0,18 1,85 0,16 0,20 0,24 0,93 0,1 2 0,05 Bór i g l a s t y świerkowy 0,87 0,82 0,30 0,33 0,05 0,10 ślady 2,19 0,16 0,03 T a b e l a 8 Powierzchnie zajmowane przez niektóre zbiorowiska ro śl inne
na glebach mineralnych с różnym sk ła dzie mechanicznym (R.Antczak I960) .Areas of some plant communities on mineral s o i l s
of d iff e r e n t mecr.anical composition (R.Antczak I960)
Zbiorowiska leśne Forest communities Glin i iłów Loam and cl ay Glin i iłów powierzchniowo spi eszczonych oraz piasków naglinowych Loam and clay sandy in the surface la y er and sand overly ing loam
Piasków głębokich Deep sand Innych Others Ogółem Tota l & % /0 ha iuerco-Carpinetuu medioeuropaeum Tx. 1936 40 ,6 31/5, 15,1 12,8 100,0 1700 Pino-^uercetum Kozłowska I 925 6 ,1 39,5' 34,5 19,9 100,0 870 Peucedano-Pinetum Mat. I 962 2,7 2З/ 5 66,1 7,7 100,0 ; 320
Szata roślinna 187
hektarze, a w borach aż 34,0— 52,6 t/ha. Wynika stąd, że w grondach przetwarzanie (humifikacja i mineralizacja) resztek roślinnych musi przebiegać znacznie szybciej niż w borach. Istotnie, w żyźniejszych par tiach lasów dębowo-grabowych biomasa wyprodukowana w jednym sezo nie w egetacyjnym ulega już w następnym prawie całkowitem u
przetwo-Fot. A . K o w a l k o w s k i Rys. 12. W ielogatunkowa i w ielopiętrow a roślin
ność lasów grondowych (oddział 317) M ultispccies and m ultilayer vegetation in leafy
woods (section 317)
rżeniu. O ilościach składników mineralnych, które wraz z opadem ściółki dostają się do obiegu biologicznego, świadczyć może zestawienie (tab. 7), zaczerpnięte z pracy B. G. R o z a n o w a [59].
W szystkie przytoczone w yżej m ateriały dowodzą łącznie, że klim a tycznie uwarunkowanemu procesowi w ym ywania składników m ineral nych przeciwstawia się w glebach Białowieskiego Parku Narodowego
188 Środ ow isk o g leb o t w ó rcze
inny proces, polegający na biologicznej akumulacji elem entów pobiera nych z gleby przez system y korzeniowe drzew leśnych i roślin runa. Ten drugi proces kształtuje się w ścisłej zależności od typu fitocenozy leśnej.
Na zakończenie należy dodać, że w roku 1954 została opublikowana opracowana przez W. M a t u s z k i e w i c z a mapa zespołów roślinnych
Fo l . Z. P r u s i n k i e w i c z Rys. 13. Fizjonomia zespołu roślinnego torfowiska w yso
kiego typu kontynentalnego (oddział 317)
Picture of plant com m unity a continental-type high moor (section 317)
Białowieskiego Parku Narodowego. Mapa ta umożliwia porównanie kon turów w ydzieleń florystycznych z konturami utworów glebowych. Na łożenie mapy fitosocjologicznej na gleboznawczą mapę T. W ł o c z e w - s k i e g o [76] dało w yniki zestawione w tab. 8.
Przeprowadzone porównanie wykazało w y raźną zależność ty p u fito cenozy od c h a ra k te ru utw orów glebowych.
Siady działalności ludzkiej 189
7. Ś l a d y d z i a ł a l n o ś c i l u d z k i e j
W pływ działalności gospodarczej człowieka na rozwój biogeocenoz Białowieskiego Parku Narodowego trzeba rozpatrywać na tle historii całego m asywu leśnego Puszczy Białowieskiej.
Po najdawniejszym okresie użytkowania pierwotnej Puszczy prawie wyłącznie do celów łowieckich i bartniczych rozwija się w wieku XVI— XVIII prym itywna eksploatacja wyborowego drewna (sosnowego, dębo wego i lipowego) wzdłuż rzek spławnych, w ypalanie potażu, dziegciu, sm oły i węgla. Intensywna eksploatacja w postaci zrębów całkowitych i dewastacja lasów oraz liczne pożary dotknęły w okresie lat 1795— 1921 głównie brzeżne obszary Puszczy, nie naruszając silniej centralnej partii ostępów leśnych. Pewne zmiany w szacie roślinnej centrum Puszczy wyw ołało natomiast nadmierne rozmnożenie zwierzyny łownej w latach 1889— 1915.. W roku 1921 utworzony został w środkowej części Puszczy Białowieskiej Park Narodowy.
Ingerencja człowieka w kształtowaniu się biotopów leśnych rezerwatu była zasadniczo dwojaka: bezpośrednia i pośrednia.
Spośród śladów bezpośredniej działalności człowieka na obszarze Białowieskiego Parku Narodowego należałoby w yliczyć zręby całkowite niedużych powierzchni leśnych w oddziałach 285, 286, 287,288,318, 341, 345, 398, 400, 402, na których jednak las odnowił się w sposób naturalny z samosiewu. Znajdowano także ślady starych osiedli (np. w oddziale 314) i nowego budownictwa (oddział 255), m ielerzysk (oddziały 314, 343), a na w et orki (oddział 314) przy osiedlach i na kilkunastohektarowych tzw. ,.polanach pastew nych” w oddziałach 256, 257, 315 i 370. Na siedliskach borowych (np. oddziały 224, 254, 255) znajdowano ślady pożarów nieko niecznie związanych z działalnością człowieka 10. G łów ny m asyw pusz czański pozostał jednak nienaruszony i zachował swoją pierwotną postać. Pośrednio ingerował człowiek głównie w stosunki wodne. Nie ulega wątpliwości, że człowiek sztucznie obniżył lustro wód gruntowych w do linie rzeki Narewki i Hwoźny, w rozwidleniu których znajduje się Biało w ieski Park Narodowy. Rzeki te posiadają bardzo m ały spad i tw orzyły dawniej w iele rozlewisk i odnóg, tak że trudno było odróżnić główne ich koryta (O. H e d e m a n n [11]). W w yniku przeprowadzonych przez A. Tyzenhauza prac w odno-regulacyjnych (wiek XVIII) zostały częściowo wyprostowane biegi tych rzek, stare zakola odcięte od głównego nurtu, a wzdłuż zachodniej granicy Parku usypano nawet w ały ziemne (K. Z a r ę b a [77]). Równoczesne wyniszczanie bobrów, żyjących w licz nych żeremiach na Narewce i innych rzekach puszczańskich (O. H e d
e-10 Szczegółow e om ówienie śladów bezpośredniej działalności człow ieka na tere nach Białow ieskiego Parku Narodowego znajduje się w publikacji R. Z a r ę b y [77].