Formy żelaza w madach środkowej doliny Wisły

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LII, SUPLEMENT WARSZAWA 2001: 97-107

JÓZEF CHOJNICKI

FORMY ŻELAZA W MADACH ŚRODKOWEJ

DOLINY WISŁY

IRON FORMS IN ALLUVIAL SOILS

OF CENTRAL VISTULA VALLEY

Zakład Gleboznawstwa, Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, SGGW

Abstract: The objective of the study was to determine the occurrence of soil-forming processes in the young alluvial soils. In the oxidation-reduction horizon (Gor) of soils in which the gley soil-forming process occurs the accumulation of all the iron forms, the lowest crystalinity index and the high mobility index of iron was stated. The brown soil-forming process in the soils is manifested by morphological properties, structure and biological activity of the cambic genetic horizon in which the weathering processes are weak. The leaching soil-forming process runs in the humus horizons in some of the soils and is expressed by increase of contribution of H+ in the sorption complex.

Słowa kluczowe: formy żelaza, procesy glebotwórcze, gleby aluwialne Key words: iron forms, soil-forming processes, alluvial soils

WSTĘP

W literaturze polskiej dużo prac naukowych dotyczących gleb aluwialnych pocho­ dzi z okresu opracowywania Mapy gleb Polski w latach pięćdziesiątych i sześćdzie­ siątych. Wiele badań z tego okresu, jak i późniejszego przeprowadzono na madach doliny Wisły w okolicach Kazimierza [Strzemski 1948], Warszawy [Olszewski i in. 1966] oraz Bydgoszczy [Dąbkowska-Naskręt 1990]. Jednak dotychczasowe badania typologiczne mad środkowej doliny Wisły (od Puław do Płocka) nie uwzględniały występowania w nich różnych form żelaza. Powyższy fakt i bardzo duża rola żelaza w procesach glebotwórczych [Blume, Schwertmann 1969; Konecka-Betley 1968; Kuźnicki, Skłodowski 1970] przesądziły o wyborze obiektu i zakresu badań podjętych w tej pracy.

98 J. Chojnicki

Celem przeprowadzonych badań było określenie kierunku i stopnia zaawansowa­ nia procesów glebotwórczych we współczesnych, obecnie niezalewanych osadach aluwialnych środkowej doliny Wisły.

MATERIAŁ I METODY

Badania przeprowadzono w 8 profilach mad głębokich, uprawnych środkowej doliny Wisły (od Puław do Płocka), zlokalizowanych na współczesnych tarasach, obecnie niezalewanych (rys. 1). Badane gleby zaklasyfikowano do mad właściwych (5 profili) oraz mad brunatnych (3 profile). Prace terenowe i podstawowe analizy materiału glebowego wykonano metodami powszechnie stosowanymi w laborato­ riach gleboznawczych. W próbkach glebowych oznaczono zawartość żelaza ogółem (Fet) metodą fluorescencji rentgenowskiej, żelaza wolnego (Fed) metodą Mehra- Jacksona i amorficznego (Feo) w szczawianie amonu oraz wyliczono:

- stopień uruchomienia żelaza (Fed/Fet), - wskaźniki aktywności żelaza (Feo/Fed),

- stosunki zawartości Fed do ilości iłu koloidalnego (Fed/0,002),

- procentowy udział żelaza krzemianowego (Fekrz), krystalicznego (Fek) i amorficznego (Fea) w zawartości Fe ogółem (Fet).

Uzyskane wyniki opracowano pod względem statystycznym obliczając współ­ czynniki korelacji dla określenia związków między różnymi formami żelaza, a nie­ którymi właściwościami gleb.

WYNIKI BADAŃ

W środkowej dolinie Wisły ilościowo dominują mady właściwe i brunatne. Mady właściwe mają dobrze wykształcony, strukturalny, ciemnobrązowy poziom próchni- czny o miąższości 25-40 cm. Zalegające pod nim osady o strukturze słabo

gruzełko-RYSUNEK 1. Lokalizacja profili glebowych FIGURE 1. Locality of soil profiles

Formy żelaza w madach środkowej doliny Wisły 99

watej i barwie jasnobrązowej są morfologicznie homogeniczne, bez widocznych warstwowań. Występujące często poniżej 100 cm głębokości piaski wykazują stru­ kturę rozdzielnoziamistą oraz barwę jasno-żółtawo-brązową. W spągowych czę­ ściach niektórych profili występują konkrecje żelazisto-manganowe.

Mady brunatne charakteryzują się dobrze rozwiniętym poziomem próchnicznym o miąższości 30-40 cm i barwie ciemnobrązowej. Występujące głębiej poziomy brunatnienia charakteryzują się ciemno-żółtawo-brązową barwą, bardzo dobrze roz­ winiętą strukturą gruzełkowatą oraz dużą aktywnością biologiczną. Poziomy brunat­ nienia bywają podścielone na głębokości poniżej 100 cm piaskiem o podobnych właściwościach morfologicznych jak w madach właściwych, a w okolicach Puław - iłami, które wykazują całkowite oglejenie wodami glebowo-gruntowymi, strukturę pryzmatyczną oraz dużą zwięzłość. W madach brunatnych (prof. 7, 8) objętych procesem gruntowo-glejowym poziomy oksydacyjno-redukcyjne (Gor) wykazują oglejenie zaciekowo-plamiste, barwy szaroniebieskiej, a zalegające głębiej poziomy redukcyjne (Gr) - oglejenie całkowite. W poziomach Gor występują konkrecje żelazisto-manganowe, których ilość zależy od intensywności przebiegu tego procesu.

Większość mad środkowej doliny Wisły wykazuje - według podziału PTG [1989] -uziarnienie odpowiadające grupie granulometrycznej pyłu zwykłego i ilastego oraz glin i piasków pylastych (tab. 1). W profilu 2, 8 i 11 na głębokości poniżej 100 cm występuje piasek luźny, natomiast w okolicach Puław w części spągowej gleby brunatnej (prof. 7) stwierdzono występowanie iłu. Sporadycznie niektóre poziomy wykazują uziarnienie glin, najczęściej lekkich. Są to osady dobrze wysortowane, niezawierające części szkieletowych. Uzyskane wyniki nie wykazują zarówno wy­ raźnych różnic uziarnienia między madami właściwymi i brunatnymi, jak również zróżnicowania między profilami w każdym z podtypów. Nie stwierdzono wyższych zawartości iłu koloidalnego w poziomach brunatnienia mad brunatnych, natomiast nieznaczną jego akumulację wykazał poziom oksydacyjno-redukcyjny (Gor) w ma­ dzie brunatnej (prof. 8) objętej procesem gruntowo-glejowym.

Większość mad ma odczyn słabo kwaśny, jednak poziomy próchniczne niektórych z nich, zarówno właściwych jak i brunatnych (profil 5, 6, 7, 11, 24), charakteryzują się odczynem kwaśnym i silnie kwaśnym (tab. 1). Z odczynem związane są wartości kwasowości hydrolitycznej i stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi. Kwasowość hydrolityczna w wierzchnich poziomach profili o odczynie kwaśnym i silnie kwaśnym wynosi przeważnie 2 do 3 cmol(+)/kg gleby, przy wysyceniu kationami zasadowymi od 44 do 77%. Wartości uzyskane dla tych właści­ wości wyraźnie świadczą o zachodzeniu procesu ługowania w poziomach próchnicz- nych tych mad. Natomiast w pozostałych poziomach genetycznych kwasowość hy­ drolityczna najczęściej osiąga wartość do 1 cmol(+)/kg gleby, a stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi waha się od 85 do 95%. Zawsze nieco wyższą wartość kwasowości hydrolitycznej obserwuje się w poziomach próchnicz- nych w porównaniu z poziomami głębiej położonymi. Pojemność sorpcyjna w madach doliny środkowej Wisły waha się od 3,78 do 16,50 cmol(+)/kg gleby, natomiast najniższą pojemność sorpcyjną, poniżej 1 cmol(+)/kg gleby wykazują piaski luźne występujące w spągowych częściach niektórych profili.

Zawartość żelaza ogółem (Fet) w badanych madach waha się od 0,18 do 4,02%, wolnego (Fed) od 0,04 do 1,52%, amorficznego (Feo) zaś od 0,02 do 0,75% (tab. 2). Najniższe zawartości form żelaza stwierdzono w piasku luźnym występującym w

TABELA 1. Niektóre właściwości fizykochemiczne badanych gleb TABLE 1. Some physico-chemical properties of the investigated solis

Miejsc, nr profilu Locality profile No. Po­ ziom Hori­ zon Głębokość Depth [cm]

pH % frakcji - percent of fraction [mm] [cmol(+)/kg gleby - of soil] Vs BS С H2O KC1 1-0,1 0,1-0,02 <0,02 <0,002 S TEB Hh H Th CEC [%]

Mady właściwe - Proper alluvial soils

Kazuń A 0-25 6,3 6,1 32 40 28 14 9,83 1,31 11,14 88,24 1,13 Nowy С 25-50 6,8 6,3 37 43 20 8 7,12 1,05 8,17 87,15 0,65 k, Modli­ С 50-100 7,0 6,6 41 51 8 2 3,87 0,60 4,47 86,58 0,41 na С 100-125 7,1 6,6 35 57 8 2 4,95 0,82 5,77 85,79 0,35 1 С 135-150 6,9 6,3 62 28 10 2 3,72 0,45 4,17 89,21 0,14 Gorzew- А 0-40 7,0 6,3 25 39 36 10 13,40 0,67 14,07 95,24 1,74 nica С 40-65 7,0 6,3 16 48 36 9 13,90 0,67 14,57 95,41 0,57 2 С 65-100 7,1 6,8 33 50 17 2 9,90 0,52 10,42 95,00 1,19 и с 100-125 7,3 6,9 97 2 1 0 0,85 0,22 1,07 79,44 0,03 Wólka А 0-40 4,8 3,4 23 53 24 9 3,96 3,09 7,05 56,17 0,78 Tyszyńska С 40-72 6,1 4,9 18 65 17 7 5,17 0,66 5,83 88,68 0,11 6 с 72-94 6,8 5,9 7 61 32 8 12,21 0,45 12,66 96,44 0,22 | j с 90-140 7,0 6,0 3 62 35 11 9,00 0,52 9,52 94,54 0,06 |j Gołąb А 0-25 6,5 5,8 49 30 21 7 4,40 2,80 7,20 61,11 0,36 I! k. Puław А 25-45 6,9 6,2 40 38 22 9 5,09 0,86 5,95 85,54 0,30 24 С 45-70 7,2 6,2 18 44 38 15 9,10 0,76 9,86 92,29 0,53 С 70-100 7,3 6,3 35 32 33 15 9,15 0,92 10,07 90,86 0,50 с 110-150 7,0 6,0 29 46 25 11 5,85 1,00 6,85 85,40 0,25 Zawady А 0-30 5,8 4,6 8 43 49 21 10,17 3,60 13,77 73,86 1,81... 11 С 30-58 7,7 6,6 12 45 43 16 12,86 0,53 13,39 96,04 0,90 с 58-125 7,7 6,5 34 52 14 7 5,30 0,45 5,75 92,17 0,42 и с 130-150 7,4 6,5 97 2 1 1 0,62 0,23 0,85 72,94 0,12 10 0 J. C h o jn ic k i

TABELA 1. cd. - TABLE 1. continued Miejsc, nr profilu Locality profile No. Po­ ziom Hori­ zon Głębokość Depth [cm]

pH % frakcji - fraction [mm] [cmol(+)/kg gleby - of soil] Vs BS С H2O KC1 1-0,1 0,1-0,02 <0,02 <0,002 S TEB Hh H Th CEC [%]

jMada brunatna - Brown alluvial soil !

Przewóz A 0-33 5,7 4,5 22 49 29 10 7,60 2,25 9,85 77,16 0,70

5 ABbr 33-70 7,3 6,6 20 50 30 11 10,12 0,52 10,64 95,11 1,32

Bbr 70-90 7,4 6,8 54 32 14 7 5,34 0,45 5,79 92,22 0,20

С 90-120 7,4 6,8 59 28 13 7 3,33 0,45 3,78 88,09 0,24

С 120-150 7,2 6,3 48 32 20 9 6,08 0,45 6,53 93,11 0,77 !

Mady brunatne oddolnie oglejone - Gleyed brown alluvial soils

Borek А 0-20 4,8 3,4 57 30 13 7 2,14 2,72 4,86 44,03 0,78 ! 7 Bbr 20-60 6,1 4,9 45 45 10 7 4,02 0,72 4,74 84,81 0,11 С 60-110 6,8 5,9 23 42 35 13 9,46 0,66 10,12 93,48 0,22 Gor 110-150 7,0 6,0 23 59 18 8 5,59 0,47 6,06 92,24 0,06 IIGr 150-170 6,8 5,6 7 22 71 35 19,43 1,09 20,52 94,68 0,58 Płock А 0-30 7,0 6,4 32 43 25 12 14,60 0,67 15,27 95,61 1,11 Radziwie Bbr 30-60 7,2 6,4 30 39 31 7 14,93 0,52 15,45 96,63 0,69 8 IIC 60-90 7,1 6,1 47 19 34 16 13,60 0,75 14,35 94,77 0,58 IIGor 90-120 7,1 6,0 51 14 35 21 15,95 0,55 16,50 96,66 0,19 IIIGr 120-130 7,1 6,1 98 1 1 0 0,89 0,28 1,17 76,07 0,11 1 о F o rm y że la za w m a d a ch śro dk ow ej do lin y W is ty

102 J. Chojnicki

TABELA 2. Zawartość żelaza ogółem (Fet), wolnego (Fed) i amorficznego (Feo), wskaźniki aktywności (Feo/Fed) i stopień uruchomienia żelaza (Fed/Fet), stosunki zawartości Fed do zawar­ tości iłu koloidalnego (Fed/0,002) oraz udział form żelaza krzemianowego (Fekrz), krystalicznego (Fek) i amorficznego (Fea)

TABLE 2. Content of total (Fet), free (Fed) and amorphous iron (Feo), crystalinity index (Feo/Fed) and mobility index of iron (Fed/Fet), the ratio of Fed to the clay fraction content (Fed/0,002) and contribution of iron forms: siliceous (Fekrz), crystalline (Fek) and amorphous (Fea)

M iejsc, nr prof. L ocali­ ty pro­ file No Po­ ziom H ori­ zon G łębo­ kość Depth [cm]

Fet Fed Feo Feo/ Fed

Fed/ Fet

Fekrz Fek Fea Fed/0,002

[%] [%]

M ady w łaściw e - Proper alluvial soils

Kazim A 0-25 1,72 0,53 0,27 0,51 0,31 69,2 15,1 15,7 0,038 Nowy С 2 5 -5 0 1,38 0,44 0,21 0,48 0,32 68,1 16,7 15,2 0,055 k.M od- С 5 0 -100 1,05 0,30 0,16 0,53 0,28 71,4 13,3 15,2 0,150 lina С 100-125 1,07 0,31 0,15 0,48 0,29 71,0 15,0 14,0 0,155 1 с 135-150 0,83 0,24 0,13 0,54 0,29 71,1 13,3 15,7 0,120 Gorze- А 0 -4 0 2,93 0,96 0,56 0,58 0,33 67,2 13,7 19,1 0,096 w nica С 40-65 2,44 0,84 0,47 0,56 0,34 65,6 15,2 19,3 0,093 2 с 65-100 1,45 0,41 0,25 0,61 0,28 71,7 11,0 17,2 0,205 и с 100-125 0,18 0,04 0,02 0,50 0,22 77,8 11,1 11,1 -W ólka А 0 -4 0 1,49 0,50 0,23 0,46 0,33 66,4 18,1 15,4 0,055 Tyszy- С 4 0 -7 2 1,42 0,42 0,21 0,50 0,29 70,4 14,8 14,8 0,060 riska с 72-9 4 1,88 0.60 0,28 0,47 0,32 68,1 17,0 14,9 0,075 6 с 9 0-140 1,86 0,53 0,28 0,53 0,28 71,5 13,4 15,1 0,048 Z aw a­ А 0 -3 0 2,51 0,77 0,39 0,51 0,31 69,3 15,1 15,5 0,036 dy С 30-58 2,30 0,69 0,35 0,51 0,30 70,0 14,8 15,2 0,043 11 с 58-125 1,18 0,42 0,26 0,62 0,35 64,4 13,6 22,0 0,060 IIC 130-150 0,20 0,07 0,05 0,71 0,35 65,0 10,0 25,0 0,070 Gołąb А 0-25 1,19 0,39 0,16 0,41 0,33 67,2 19,3 13,4 0,056 к. Pu­ А 25—45 1,16 0,33 0,15 0,45 0,28 71,6 15,5 12,9 0,037 ław С 4 5 -7 0 1,88 0,58 0,30 0,52 0,31 69,1 14,9 16,0 0,039 24 С 7 0-100 1,74 0,56 0,33 0,59 0,32 67,8 13,2 19.0 0,037 с 110-150 1,46 0,45 0,21 0,47 0,31 69,2 16,4 14,4 0,041 M ada brunatna - Brown alluvial soil

Prze­ А 0-33 1,53 0,53 0,23 0,43 0,35 65,4 19,6 15,0 0,053 wóz AB Ьг 33-70 1,61 0,54 0,25 0,46 0,33 66,5 18,0 15,5 0,049 5 Bbr 70-9 0 0,96 0,32 0,23 0,72 0,33 66,7 9,4 24,0 0,046 С 9 0 -Î2 0 0,73 0,32 0,26 0,81 0,44 56,2 8,2 35,6 0,046 С 120-150 1,16 0,42 0,27 0,64 0,36 63,8 12,9 23,3 0,047 Mady brunatne oddolnie oglejone - G leyed brown alluvial soils

Borek А 0 -2 0 0,83 0,26 0,14 0,54 0,31 68,7 14,5 16,9 0,037 7 АВЬг 20-6 0 0,92 0,28 0,15 0,53 0,30 69,6 14,1 16,3 0,040 С 60-1 1 0 1,82 0,57 0,30 0,53 0,31 68.7 14,8 16,5 0,044 Gor 110-150 1,33 0,38 0,23 0,60 0,28 71,4 11,3 17,3 0,047 IIGr 150-170 3,54 1,03 0,75 0,73 0,29 70,9 7,9 21,2 0,029 Płock А 0-3 0 1,59 0,51 0,25 0,49 0,32 67,9 16,4 15,7 0,042 Radzi- Bbr 30-6 0 1,91 0,61 0,36 0,59 0,32 68,1 13,1 18,8 0,087 wie IIC 6 0 -9 0 2,55 0,95 0,49 0,51 0,37 62,7 18,0 19,2 0,059 8 IIG 90-1 2 0 4,02 1,52 0,43 0,28 0,38 62,2 27,1 10,7 0,072 or 120-130 0,25 0,06 0,03 0,50 0,24 76,0 12,0 12,0 -IIIGr

Formy żelaza w madach środkowej doliny Wisty 103

najgłębszych poziomach mad właściwych (profil 2 i 11) i madzie brunatnej (profil 8). Stopień uruchomienia żelaza (Fed/Fet) i wskaźnik jego krystaliczności (Feo/Fed) wynoszą odpowiednio: od 0,22 do 0,44 i od 0,28 do 0,81.

Proces gruntowo-glejowy zachodzący intensywnie w niektórych madach (prof. 8) wywarł wpływ na profilowe rozmieszczenie zawartości badanych form żelaza, sto­ pień jego uruchomienia (Fed/Fet) i wskaźnik aktywności (Feo/Fed). Wyraźną aku­ mulację wszystkich jego form stwierdzono w poziomie Gor mady brunatnej oddolnie oglejonej (profil 8). Jednocześnie w tym poziomie zaobserwowano duży stopień uruchomienia żelaza (0,38) oraz najniższą wartość wskaźnika jego aktywności (0,28), co świadczy o korzystnych warunkach do krystalizacji tlenków żelaza. Natomiast w poziomach redukcyjnych (Gr) profilu 7 i 8 mad brunatnych oddolnie oglejonych żelazo wykazuje najniższy stopień uruchomienia i zarazem wysokie wartości wska­ źników aktywności. W madach nieobjętych procesem gruntowo-glejowym stopień uruchomienia żelaza w układzie profilowym jest mało zróżnicowany, a wartość wskaźników jego aktywności nieznacznie wzrasta wraz z głębokością. Należy pod­ kreślić, iż nie stwierdzono wzbogacenia poziomów brunatnienia mad brunatnych w wolne żelazo oraz wyższego stopnia jego uruchomienia, jako jednego z ważniejszych kryteriów wyróżniania tego poziomu diagnostyczno-genetycznego. Natomiast wierz­ chnie poziomy mad objęte procesem ługowania (profil 5, 6, 7, 11, 24,) nie wykazują zubożenia w badane formy żelaza.

Wartości stosunków zawartości żelaza ekstrahowanego ditionitem do zawartości iłu koloidalnego (Fed/0,002) wykazują wyraźny wzrost wraz z głębokością w wię­ kszości profili badanych mad (tab. 2). Takiej tendencji brak tylko w madzie właściwej - profil 24 i brunatnej - profil 5. Nieco wyższe wartości stosunków Fed/0,002 stwierdzono w powierzchniowych poziomach próchnicznych profilu 5 i 24 oraz w poziomie brunatnienia profilu 8, co potwierdza zachodzenie procesu brunatnienia w tym profilu. Obecność procesu brunatnienia, jednak mniej wyraźną, można stwierdzić również w profilu 5 mady brunatnej, w której poziom próchniczny i przejściowy (ABbr) odznaczają się nieco wyższymi wartościami tych stosunków niż poziomy pod nimi zalegające. W madach objętych procesem gruntowo-glejowym stosunki Fed/0,002 swoje maksimum osiągają w poziomach oksydacyjno-redukcyjnych Gor (profil 7 i 8), natomiast znacznie mniejsze wielkości w poziomach redukcyjnych Gr.

Udział żelaza krzemianowego (Fekrz) w żelazie ogółem w madach środkowej Wisły wynosi od 56,2 do 77,8%, żelaza amorficznego (Fea) waha się od 10,7 do 35,6%, natomiast krystalicznego (Fek), które najczęściej ma najmniejszy udział, od 7,6 do 27,1% (tab. 2). W przekroju profili większości mad, nieobjętych intensywnie zachodzącym procesem gruntowo-glejowym, wraz ze wzrostem głębokości maleje udział procentowy żelaza krystalicznego, a wzrasta amorficznego. Natomiast w madach objętych intensywnym procesem gruntowo-glejowym (profil 8) największy udział żelaza krystalicznego w przekroju pionowym stwierdzono w poziomach oksy­ dacyjno-redukcyjnych (Gor), a najniższy - w poziomach redukcyjnych (Gr). Większy udział żelaza krystalicznego niż amorficznego w poziomie próchnicznym profilu 24 mady właściwej, w poziomie próchnicznym i przejściowym (ABbr) profilu 5 mady brunatnej oraz w poziomie bruntnienia profilu 8 mady brunatnej świadczy o korzyst­ nych warunkach do procesu krystalizacji związków tego pierwiastka w badanych glebach.

104 J Chojnicki

TABELA 3. Współczynniki korelacji między formami Fe a właściwościami mad TABLE 3. Coefficients of correlation between forms of Fe and some properties of soils

Zmienna Variable

Formy Fe - Forms of Fe

Fet Fed Feo Fekrz. Fek Fea <0,02 <0,002 C org P H KC1 Fet 0,871** 0,826** 0,363* -0,071 1,000** 0,803** 0,782** 0,334* -0,057 0,981** 0,853** 0,787** 0,387* 0,016 0,858** 0,893** 0,837** 0,373* -0,078 0,995** 0,543** 0,568** 0,196 -0,107 0,830** 0,853** 0,787** 0.387* 0,016 0,858** *, ** - istotne odpowiednio przy p = 0,05 i p = 0,01,

*, ** - significant at a level of p = 0.05 and p = 0.01 respectively.

Analiza statystyczna uzyskanych wyników (tab. 3) wykazała wysoką korelację między zawartością Fet, Fed i Feo oraz udziałem żelaza krzemianowego (Fekrz), krystalicznego (Fek) i amorficznego (Fea), a zawartością frakcji <0,02 i <0,002 oraz mniej istotną korelację z zawartością C.

DYSKUSJA

Przeprowadzone badania różnych form żelaza wykazały zachodzenie procesu glejowego, brunatnienia oraz ługowania we współczesnych, obecnie niezalewanych osadach aluwialnych środkowej doliny Wisły. Występowanie i stopień nasilenia procesów glebotwórczych jest spowodowany przede wszystkim właściwościami w różnym stopniu zmienionych pedogenicznie osadów aluwialnych, rzeźbą terenu i związanymi z nią zróżnicowanymi stosunkami wodnymi, charakterem roślinności, krótkim czasem ich rozwoju oraz działalnością człowieka.

Uzyskane wyniki i dotychczasowe liczne badania gleb aluwialnych w Polsce [Laskowski, Szozda 1985; Niedźwiecki 1971,1972] inaświecie [Auxteroet al. 1996; Diwakar Singh 1995] wskazują na znaczną powszechność występowania w nich procesu gruntowo-glejowego oraz podobne jego uwarunkowania i istotę przebiegu. Dynamicznemu uwalnianiu i przemieszczaniu w tym procesie ulega żelazo, którego wszystkie formy akumulują się na skutek wytrącania tuż nad poziomem lustra wody gruntowej w strefie areacji (w poziomach oksydacyjno-redukcyjnych Gor). W pozio­ mie tym (profil 8) stwierdzono także najniższe wartości wskaźnika aktywności żelaza (Feo/Fed), co świadczy o intensywnym procesie krystalizacji jego związków. Wydaje się, że znaczna akumulacja różnych form żelaza w tych poziomach sprzyja krystali­ zacji jego form amorficznych, pomimo występowania wielu warunków niekorzyst­ nych dla tego procesu. Czynnikami niesprzyjającymi temu procesowi - na co wskazują wyniki wcześniejszych badań - jest okresowo nadmierne uwilgotnienie mad [Stonehouse, Arnaud 1971], znaczna zawartość próchnicy w całych profilach i prze­ ważnie słabo kwaśny ich odczyn [Schwertmann 1981; 1988]. Wyraźny wzrost wartości Fed/0,002 wraz z głębokością w madach nieobjętych procesem grunto- wo-glejowym - z wyjątkiem profilu 24 i 5 - świadczy o okresowym występowaniu procesu gruntowo-glejowego w dolnych częściach profili tych gleb, którego skutkiem jest nieznaczna akumulacja wolnego żelaza. Na niską intensywność - prawdopodob­ nie okresową - tego procesu wskazuje również brak wyraźnego oglejenia spągowych

Formy żelaza

w

części profili tych gleb oraz brak w nich akumulacji form amorficznych, wolnych i żelaza ogółem. Potwierdza to słuszność uznania przez wielu gleboznawców [Blume, Schwertmann 1969; Sommer, Stahr 1996] wartości stosunków zawartości żelaza ekstrahowanych ditionitem do zawartości iłu koloidalnego za jeden z bardziej dokład­ nych wskaźników ilościowo-jakościowych w badaniu procesów glebotwórczych.

Obecność brunatnienia powszechnie występującego w madach nieco wyżej poło­ żonych stwierdzono na podstawie występowania i niektórych właściwości poziomu diagnostycznego brunatnienia. Podstawowymi cechami charakterystycznymi wy­ dzielenia poziomów brunatnienia była ich brunatna barwa, duża homogeniczność, bardzo dobrze rozwinięta struktura gruzełkowata oraz duża aktywność biologiczna wyrażająca się obecnością znacznej ilości fauny glebowej i korzeni roślin. Mimo to w poziomach tych nie stwierdzono wyższych, w porównaniu z poziomami podległy­ mi i nadległymi, zawartości ekstrahowanego ditionitem i szczawianem żelaza oraz wyższego stopnia jego uruchomienia, świadczących o charakterystycznym dla proce­ su brunatnienia intensywnym wietrzeniu minerałów pierwotnych [Chojnicki 1993; Konecka-Betley 1968; Melke 1997]. Wyjątkiem potwierdzającym przebieg procesów wietrzeniowych są nieco wyższe wartości Fed/0,002 w poziomach Bbr profilu 5 i 8 mad brunatnych, a także większy udział żelaza krystalicznego niż amorficznego w wierzchnich poziomach profilu 5. Należy podkreślić, iż poziomy brunatnienia i w konsekwencji podtyp mad brunatnych na badanym obszarze zostały wydzielone zgodnie z kryteriami Systematyki gleb Polski [1989] i systematyki gleb WRB [1994].

Proces ługowania zachodzi w madach o najgrubszym uziarnieniu, zajmujących powierzchnie nieco wyżej położone oraz wykazuje niski i zarazem zróżnicowany stopień zaawansowania. Powoduje on zmiany jakościowe w kompleksie sorpcyjnym polegające na usuwaniu z niego kationów zasadowych i wchodzeniu na ich miejsce jonów wodoru, ale występujące tylko w poziomach próchnicznych zarówno mad właściwych (profil 6, 11 i 24), jak i brunatnych (profil 5 i 7). Należy podkreślić, iż nie stwierdzono zubożenia tych poziomów w formy pedogeniczne żelaza, co potwierdza początkowe stadium procesu ługowania w tych glebach.

Przeprowadzone badania oraz wyniki analiz innych autorów [Banaszuk 1987; Laskowski 1986; Niedźwiecki 1971,1972; Adegbite, Ogunwale 1994; Chittleborough etal. 1984; Tereshinaetal. 1990] wskazują na znaczną powszechność występowania procesu ługowania w osadach rzecznych, którego intensywność przebiegu zależy przede wszystkim od uziamienia i pierwotnych właściwości aluwiów oraz czasu jego trwania.

WNIOSKI

1. Żelazo wykazuje dużą mobilność w procesie gruntowo-glejowym zachodzącym w większości badanych mad, jednak z różnym stopniem nasilenia. Proces krystalizacji form amorficznych żelaza i stopień jego uruchomienia przebiega najintensywniej w poziomach oksydacyjno-redukcyjnych (Gor), wykazujących zarazem silną aku­ mulację wszystkich form żelaza.

2. Proces brunatnienia w badanych madach wyraża się właściwościami morfologicz­ nymi poziomu brunatnienia, jego strukturalnością oraz dużą aktywnością biologi­

106

/.

czną. Natomiast procesy wietrzenia w tym poziomie są słabo zaznaczone i tylko w niektórych z nich stwierdzono wyższe wartości Fed/0,002, a także większy udział żelaza krystalicznego niż amorficznego.

3. Proces ługowania zachodzi w madach o najgrubszym uziamieniu i wyraża się zmianami jakościowymi w kompleksie sorpcyjnym. Jednak poziomy objęte tym procesem nie wykazują zubożenia w formy pedogeniczne żelaza, co potwierdza początkowe stadium jego zaawansowania w tych glebach.

LITERATURA

ADEGBITE K. A., OGUNWALE J. A. 1994: Morphological, chemical and mineralogical proper­ ties of the soils of Abugi, Nigeria, and their agricultural potential. Pertanika J. Tropical

Agricult. Sei. 17, 3: 191-196.

AUXTERO E., VAN-RANST E., SAKAGAMI K. 1996: Properties and related management implications of major soils in Bukidnon, Philippines. Soil Science 161, 1: 46-57.

BANASZUK H. 1987: Zależność układu przestrzennego, wykształcenia litologicznego i cech profilowych mad od budowy geomorfologicznej doliny zalewowej rzek niżowych na przykła­ dzie odcinka doliny Narwi. Rocz. Glebozn. 38, 3: 103-119.

BLUME P. R., SCHWERTMANN U. 1969: Genetic evaluation of profile distribution of Al, Fe, Mn oxides. Soil Sei. Soc. Am. Proc., 33: 438-444.

CHITTLEBOROUGH D., WALKER Р., O ADES J. 1984: Textural differentiation in chronose- quences from eastern Australia. I. Discriptions, chemical properties and micromorphologies of soils. Geoderma 32, 3: 181-202.

CHOJNICKI J. 1993: Gleby brunatne wytworzone z utworów pokrywowych Równiny Błońsko- Sochaczewskiej. Rocz. Glebozn. 44, 1/2: 93-22.

DĄBKOWSKA-NASKRĘT H. 1990: Skład i właściwości fizykochemiczne wybranych gleb aluwialnych Doliny Dolnej Wisły z uwzględnieniem ich cech diagnostycznych. Rozpr. Nauk.

ART Bydgoszcz: 1-117.

DIWAKAR D., SINGH R. 1995: Some Vertisols and associated soils of Bihar: mineralogy and genesis of concretions and nodules. Agropedology 5: 1-8.

KONECKA-BETLEY K. 1968: Zagadnienie żelaza w procesie glebotwórczym. Rocz. Glebozn. 19,1:51-97.

KUŹNICKI F., SKŁODOWSKI P. 1970: Zawartość w glebie wolnego żelaza, glinu i Si02 jako kryterium typologiczne. RoczGlebozn. 21, 1: 3-19.

LASKOWSKI S., SZOZDA B. 1985: Niektóre właściwości chemiczne mad odrzańskich rejonu Przychowej. Rocz. Glebozn. 34, 3: 27-40.

LASKOWSKI S. 1986: Powstawanie i rozwój oraz właściwości gleb aluwialnych Doliny Środko­ wej Odry. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, Rozprawy 56.

MELKÈ J. 1997: Niektóre prawidłowości w składzie chemicznym gleb brunatnych różnych regionów geograficznych. Rozprawy habilitacyjne. LVI. UMCS Lublin: 1-113.

NIEDŹWIECKIE. 1971 : Różnicowanie się wodnych i powietrznych właściwości mad ciężkich w dolinie rzeki Iny zależnie od sposobu ich użytkowania. Zesz. Nauk. WSR Szczecin 37: 187-206. NIEDŹWIECKI E. 1972: Wpływ sposobu użytkowania na kształtowanie się niektórych właściwo­

ści chemicznych mad ciężkich w dolinie rzeki Iny. Zesz. Nauk. WSR Szczecin 38: 277-292. OLSZEWSKI Z., BORKOWSKI T., RUSIECKA D., SKŁODOWSKI P. 1966: Mady okolic

Wilanowa. Rocz. Nauk R o l n 91-A-l: 57-95.

SCHWERTMANN U. 1981 : Ferrihydrite - a high surface area iron oxide in soils. Conf. Soils with Variable Charge. Masey Univ. Palmerston, New Zeland, 31.

SCHWERTMANN U. 1988: Occurrence and formation of iron oxides in various pedoenviron- ments. (In:) Iron in Soils and Clay Minerals: 261-301.

SOMMER M., STAHR K. 1996: The use of element : clay ratios assessing gains and losses of iron, manganese and phosphorus in soils of sedimentary rocks on a landscape scale. Geoderma 71, 3-4: 173-200.

Formy żelaza w madach środkowej doliny Wisły 107

SPAARGAREN O. C. (Comp., ed.) 1994: World Reference Bases for Soil Resources (WRB) (Draft). ISSS, ISRIC, FAO. Wageningen-Rome.

STONEHOUSE H.B, ARNAUD R.1. 1971 : Distribution of iron clay and extractable aluminium in some Saskatchewan soils. Can. J. Soil Sei. 51: 283-292.

STRZEMSKIM. 1948: Gleby doliny Wisły. П. Odcinek Kamień - Kazimierz Dolny. Ann. UMCS

Lublin, 3-E, 7: 155-172.

SYSTEMATYKA GLEB POLSKI, 1989 (wyd. IV). Rocz. Glebozn. 40, 3/4: 1-150.

TERESHINA T., BALABKO P., VOSTOKOVA L., PASTUSHENKO N. 1990: Genesis of floodplain soils with a light-colored horizon. Pochvovedeniye 12: 24-34.

D r J ó ze f Chojnicki Zakład Gleboznawstwa,

Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, SG G W 02-528 Warszawa, ul. Rakowiecka 26/30 E-mail: chojnicki @ delta. sggw. waw.pl