R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X V , Z. 3, W A R S Z A W A 1974
Z B I G N I E W P R U S IN K IE W IC Z , K A Z I M I E R Z K R Z E M I E Ń
TO K SYC ZN Y W P Ł Y W WOLNEGO GLINU
Z ORSZTYNOWEGO POZIOMU BIELICY N A ROZWÓJ SADZONEK SOSNY POSPOLITEJ P IN U S S ILVESTR IS L.
Z ak ład G lebozn aw stw a U niw ersytetu M. K opernika w Toruniu
W S T Ę P
Powierzchnię orsztynisk, które występują na terenach administrowa nych przez resort leśnictwa, ocenia się w Polsce na 70-100 tys. ha. Z tego względu uproduktywnienie tych obszarów stanowi dość poważny problem gospodarczy. Mimo wielu prac poświęconych specjalnie problematyce orsztynu [6, 13] mechanizm jego ujemnego działania na rośliny nie jest jeszcze całkowicie poznany. Zły rozwój upraw i drzewostanów sosnowych na orsztyniskach praktyka leśna wiąże często z mechaniczną przeszkodą, jaką warstwa orsztynu stwarza dla wzrostu korzeni. Wyrazicielem tego poglądu jest między innymi U g g 1 a [14], który stwierdza, że „powstanie orsztynów jest zjawiskiem szkodliwym z punktu widzenia hodowli lasu, ponieważ korzenie młodych drzew nie są w stanie przebić tych warstw, wskutek czego usychają” . Mniej znaczenia przypisywano natomiast to ksycznej roli wolnego glinu nagromadzonego w iluwialnych poziomach bielic, choć niekorzystny dla sosny wpływ tego składnika był sygnalizo«- wany już od dość dawna [5, 15]. Wyjaśnienie tej kwestii musi rzutować na proponowane sposoby melioracji orsztynisk.
C E L P R A C Y I Z A Ł O Ż E N I A M E T O D Y C Z N E
W celu uzyskania dalszych informacji o mechanizmie ujemnego dzia łania orsztynu oraz celowości metod stosowanych w melioracji orszty nisk wykonano proste doświadczenie wegetacyjne, w którym obserwowa no rozwój sadzonek sosnowych na materiale glebowym pochodzącym z poszczególnych genetycznych poziomów bielicy 1. Po likwidacji
doświad-1 P race w ykonan e są częściowo w ram ach bad ań w ęzłow ych (problem nr 09.2.1 i 09.1.7.3).
208 Z. Prusinkiewicz, K. Krzemień
czenia terenowego wykonano pomiary biometryczne i oznaczono skład chemiczny poszczególnych sadzonek, a uzyskane wyniki opracowano sta tystycznie i przedyskutowano w świetle literatury.
T E R E N B A D A Ń
Prace terenowe przeprowadzono w nadleśnictwie Nowa Wieś, w po wiecie lubelskim (Okręgowy Zarząd Lasów Państwowych w Zielonej Gó rze). Według M r o c z k i e w i c z a [9] obszar ten leży na pograniczu lu buskiej i dolnośląskiej dzielnicy przyrodniczo-śląskiej. Z glacifluwialnych piasków luźnych Pradoliny Zasiecko-Nowosolskiej [4] ukształtowały się tam bielice żelazisto-glinowo-humusowe z twardym poziomem orszty- wym.
Morfologia charakterystycznego profilu glebowego przedstawia się na stępująco:
6-0 cm — A 0 — próchnica nadkładowa, charakterystyczna dla typu mor;
0-30 cm — A eh — górą ciemnopopielaty, ku dołowi jaśniejący aż do brudnobiałego poziom eluwialny z wmytym humusem: przejście ostre, faliste;
30-32 cm — Bsh — ciemnobrunatny, górna część twardego, zorszty- nizowanego poziomu iluwialnego wzbogaconego w związki humusowe przebiega w profilu fali sto, tworząc głębokie zacieki; przejście dość ostre ;
32-75 cm — Bhs — rdzawy, zorsztynizowany poziom iluwialny, see- mentowanie związkami glinu i żelaza w górnej części silniejsze, ku dołowi słabnące; przejście niewyraźne, zaciekowe;
75-110 cm — В/С — jasnordzawy poziom przejściowy;
od 110 cm — С — jasnożółty warstwowany piasek luźny z rdza wymi poziomymi wstęgami iluwialnymi.
Uziamienie gleby analizowano metodą sitową i areometryczną Bouyou- cosa w modyfikacji Casagrande i Prószyńskiego, odczyn — elektrome- trycznie z zastosowaniem elektrody szklanej, С organiczny — metodą nadmanganianową, azot — metodą Kjeldahala, wolne formy Si02 i A120 3 — w wyciągu 0,5n NaOH według Fastera, wolne formy Fe20 3 i P 20 5 — w wyciągu dithionitowym według Mehr a-Jacksona, łatwo przyswajalne formy fosforu i potasu — metodą Egnera-Riehma, łatwo przyswajalny magnez — metodą Schachtschabela, sumę zasorbowanych kationów za sadowych S — według Kappena (tab. 1,2).
Toksyczny w p ły w glinu na sadzonki sosny 20 9
U ziarnienie charakterystycznego p r o filu b ie lic y w nadleśnictwie Nowa ï.'ies
P a rtic le size d is t rib u tio n of c h a ra c te ris tic podzol p r o f ile in the fo re s t d is t r ic t ITowa '.Vies
1
Poziom ij Głębokość Części i1 Procer towa zawartcś ć części ziemistych ' Horizon ! cm 1 j Depth J 1 cm ! ! i i i sz k ie - i letcT.-e j ! Skeleton i i i p a r tic le s |
1er ce nt of earthy p a rtic le s
i i i 1 L J ! 20-1 mm j i i t I 1-0,5 mm j I 0,5-0,25 mn i 0,25-0,1 ! 0,1-0,05 !} mm { mm j 0,03- 0 ,02rmn < 0 ,0 2 EE г 4 i “ T " Aeh j 21-26 j i 3(23 i 23,75 i 49,17 j 24,87 j 0 j 0 2 Esh I 30-32 I 5,95 j 22,92 j 43,22 ! 27,40 ! 1 ! 1 i i 2 L Ehs j 52-40 1,01 I 24,65 54,80 ! 18,27 j 0,5 j 0 0,5 B/C j 88-92 1,61 I 22,78 I 59,32 1 j 15,20 1 j 0 1J 0 1 ; С j 122-127 1,60 j 22,23 ! 57,50 j 19,57 I С j 0 0 1.
Drzewostany sosnowe porastające te gleby odznaczają się bardzo złą jakością (tzw. negatywy). Typ siedliskowy lasu stanowi przejście od boru suchego do świeżego.
D O Ś W I A D C Z E N I A T E R E N O W E
W dniu 14.IV.1969 r. wykopano na świeżo zalesionym zrębie obszerny, głęboki na 0,5 m rów, po czym metrowe jego odcinki wypełniono mate riałem glebowym pochodzącym z poszczególnych genetycznych poziomów
opisanej bielicy (A eht Bsh + hs i C). Jako powierzchnię kontrolną (K) po traktowano przyległy pas gleby o naturalnym układzie poziomów (z w y jątkiem próchnicy nadkładowej A 0 usuniętej przed zalesieniem zrębu). Na powstałych w ten sposób czterech poletkach zasadzono po 20 sztuk dwuletnich sadzonek sosnowych otrzymanych ze szkółki administracji leśnej. Materiał sadzeniowy był dorodny i wyrównany. Hodowlę prowa
dzono przez dwa sezony wegetacyjne (1969 i 1970), w ciągu których w y konywano jedynie obserwacje i pomiary biometryczne.
W Y N I K I A N A L I Z B I O M E T R Y C Z N Y C H
Już pod koniec pierwszego okresu wegetacyjnego okazało się, że naj niższe były sadzonki rosnące na materiale orsztynowym (wariant B). Igły tych roślin były rzadkie, krótkie, żywozielone, lecz na końcach zaczer wienione. Najwyższe były sadzonki rosnące na substracie ze skały
t г; с i. w o-'c i с i. с i с i : e c h n ra k tor.vr,'; у cr.ntv.o Г v n f i ] v. b i e l i c y
•.V г. a ù 1 e : ■ n i с 1 v; i о 1 : owa V/ i e r
' c l I ' r c p c r L i f c s o f c h a r a c t e r i s t i c p o d z o l p r o f i l e i n the J' oreut iM s t r i c t î'owa ’.Vier
T a b e l j Poziom j Horizon i i i i 1 i Głębokość cm Depth cm pH h2o 1 ---{ KC1 i i i i i c — i I i 1 S i i i 1 П { Wyciąg Postera I Poster's i i i J extract i i (--- ...j Wyciąg Jacksona* Jackson's I extract Składniki łatwo przyswajalne mg/100 g gleby Available elements in mg/100 g of soil 'm.ef/100 gleby S m.e./100j of soil i i !- ... L ---i i i i -j--i i i i -f.___________ I Si02 j a i2o3 J I * 1 4 1 ro 1 v-P ! 1 О VJ l P2°5 K2° "lMgO i i 1 Ao i i 3-1 3,90 i ! 2,90 i ! 40,06 1,123 j 35,7 """I--- 1---i 1 i - j - _ S Aeh } 21-26 4,50 j 3,90 ! 0,24 0,010 j 24,0 J 0,215 i 0,028 0,042 0,004 1,0 2,0 0,50 0,13 1 Bsh i 30-32 4,25 i 3,65 1 1 0,78 1 0,048 ! 16,3 } 0,290 j 0,325 0,435 0,138 1.0 0,5 0,50 5,16 j Bhs 32-40 4,80 ! 4,52 i 1 0,09 1 0,007 ! 12,9 j 0,680 ! 1,175 0,368 0,024 0,0 1.0 1,16 1.53 j в / с 1 88-92 5,15 ! 4,60 1 1 1 - } - I 0,230 } 0,115 0,034 0,004 - _ « 0,10 i С 122-127 5,50 j 5,00 J__ -1 1 - .-L_____ _ - I -I j 0,245 j 0,115 I i 0,038 0,003 0,0 1,0 0,50 0,08
T o k s y c z n y w p ł y w g lin u n a s ad z o n k i sosny 2 1 1
cierzystej C, choć i one miały igły stosunkowo rzadkie. Najlepszy rozwój aparatu asymilacyjnego zaobserwowano na materiale z poziomu A eh oraz na glebie kontrolnej (K).
Różnice rozwojowe zauważone w pierwszym sezonie wegetacyjnym pogłębiły się w roku następnym z tym jednak, że przyrosty sadzonek z poziomu A eh przewyższyły wszystkie pozostałe. Przy likwidacji doświad czenia stwierdzono także, że korzenie sadzonek wariantu B, mimo, że znacznie silniej od normalnych rozgałęzione, były wyraźnie krótsze (rys. 1).
Aeh В С И
Pok rój czteroletnich sadzonek sosnowych w yhodow anych na m ateriale glebow ym z różnych genetycznych poziomów bielicy
H a b it of fo u r-y e a r old pine seedlings cultivated on soil m aterial from different genetic horizons od podzol
Zamykając doświadczenie pod koniec okresu wegetacyjnego roku 1970, zanotowano liczbę żywych sadzonek, zważono je w stanie świeżym oraz pomierzono całe rośliny i poszczególne ich części (tab. 3).
Wszystkie bez wyjątku dane biometryczne dowodzą niezbicie, że ma teriał glebowy z poziomu В wpłynął w sposób zdecydowanie niekorzystny na wzrost i rozwój sadzonek sosnowych, pomimo 'zniszczenia
agregato-T a b e l a 3 Cechy biometryczne charakteryzująoe wzrost i rozwój czteroletnich
sadzonek sosnowych na materiale glebowym z różnych poziomów b ie lic y /wartości średnie/
Biometric features characterizing growth and development of fou r-ye ar old pine seedlings cultivated on s o il a a t e r ia l from d iffe re n t podzol horizons
/mean values/ --- и Wariant Variant ‘ Wypady 1 P a l l- j of f в % - — n ! Długość ! c a łe j 1 ro ślin y Length of whole plant cm j r ---Ma за c ałe j roślin y Mass cf whole plant g ---- — — Zasięg systemu korzeń* Root system reach cm Maaa systemu korzeń« Root system maae e Wysokość części Nadziem nej Height of above, ground part om Masa części nadziem nej Mass of above ground part S Przyrost na długość w cm Length inc remont
em Średnica pędu w szyjce ko rzeniowej w mm Shoot diameter in hypocotyl mm Liczba pędów bocznych Number of la t e r a l shoote Długość i g i e ł Needlo length cm Suoha masa Jednej ig ły Dry matter o f one 1969 1970 1969 1970 needle mg Aeh 10 55,65 11,53 35 >50 2*47 20,06 9,11 3,89 10,27 2,14 3,82 10,1 4,19 5,2 D 40 32,87 3,31 19,25 0,90 13,62 2,41 4,60 3,70 2,07 2, 44 4,8 2,56 2,9 С 0 47,81 5,39 3C.65 1,13 17,16 4,25 5,60 6,18 2,04 2,59 7,5 2,89 5,1 Kontrola Control 10 47,83 10,61 30,23 1,64 17,55 8,77 4,64 9,92 1,91 ! I c- i СЛ 1 1 i I i 10,3 3,66 5,0 i
Toksyczny w pływ glinu na sadzonki sosny 213
wej, scementowanej struktury orsztynu — a więc całkowitego zlikwido wania przeszkody mechanicznej, stwarzanej normalnie przez orsztyn. Nie ulega więc żadnej wątpliwości, że przyczyn tego ujemnego działania na leży upatrywać nie tylko w fizycznych, lecz także w chemicznych właś ciwościach substratu glebowego 2.
W Y N I K I A N A L I Z C H E M IC Z N Y C H
Z analiz zestawionych w tab. 2 wynika, że materiał z poziomu orszty- nowego nie jest wśród porównywanych substratów najuboższy w skład niki odżywcze. Stąd wniosek, że przy poszukiwaniu czynników hamują cych wzrost sosny na działce В należy brać pod uwagę możliwość działa nia substancji toksycznych. Dla wyjaśnienia tej kwestii wykonano ozna czenia składu chemicznego wszystkich roślin zebranych z poszczególnych działek. Każdą roślinę dzielono na korzenie, pędy oraz igły i osobno ana lizowano. Po wysuszeniu w temperaturze 65°C materiał roślinny mielono i mineralizowano na mokro metodą Schillaka, zalecaną przez IMUZ [3]. Poszczególne składniki oznaczano również metodami podanymi w wymie nionym źródle (tab. 4).
Biorąc pod uwagę wartości graniczne (tab. 5), podane przez В a u 1 e’ a i F r i c k e r a [1] za Ingestadem, stwierdzić można ogólnie, że zaopatrze nie sadzonek sosny w najważniejsze biogeny było na wszystkich porów nywanych substratach znacznie niższe od optymalnego. Sadzonki rozwi jające się na materiale orsztynowym różnią się od innych zdecydowanie większymi średnimi zawartościami glinu i żelaza we wszystkich porów nywanych częściach roślin. Ponadto w korzeniach tych sadzonek stwier dzono kilkakrotnie większą zawartość magnezu. Ilość wszystkich pozo stałych składników jest w sadzonkach wariantu orsztynowego mniej lub więcej zredukowana, i to nie tylko w porównaniu z wariantem kontrol nym, lecz najczęściej także w stosunku do dwóch pozostałych kombinacji. Najdrastyczniejsza, bo mniej więcej dwukrotna, jest redukcja zawartości azotu w aparacie asymilacyjnym sadzonek z orsztynu.
A N A L I Z A K O R E L A C J I
Lepszy wgląd w istniejące zależności umożliwia badanie korelacji między określonymi cechami biometrycznymi, przyjętymi za kryteria wzrostu i rozwoju sadzonek, a składem chemicznym materiału roślinnego. Ponieważ, jak to wynika z porównania tabel 4 i 5, ilości składników
po-2 N a m arginesie należy dodać, że pom iary wilgotności i tem peratury gleby kilkakrotnie przeprow adzone w czasie trw ania doświadczenia, nie w y k azały istot nych różnic m iędzy poszczególnymi poletkami.
Średni skład chemiczny / % s.m./ korzeni, pędów i igieł czteroletnich T a b e l a A sadzonek sosnowych wyhodowanych na materiale glebowym z poszczególnych
poziomów geometrycznych bielicy
Average chemical composition /in % of d.m./ of roots, shoots and needles of four-year old pine seedlings cultivated on soil material from different genetic horizons of podzol
« J '.Variant j J Variant {Pierwiastek j ïilement j Aeh В с — t---i i i i " I j 1 i Kontrola Control 1 2 3 1 i ! 2 ! i J 3 1 I , ! , i I 3
!
2 i 3 ! i к 0,508 0,798 1,246 0,522 i i i 1 Г -1 2 ! о j 0,635 0,550 i— T j 0,554 j 1,083 i i 0,614 i j 0,897 1,203 J ! г • 0,069 0,132 0,133 0,069 j 0,103 0,103 0,084 ! 0,113 ! 0,123 1 j i 0,089 j 0,135 0,139 i 1к 0,228 0,411 0,397 0,221 j 0,295 0,282 0,244 j 0,322 j 0,344 j 0,223 ! 0,305 0,335 j i Ca 0,160 0,286 0,194 0,120 j 0,227 0,176 0,331 j 0,294 j 0,248 I 0,135 i 0,204 0,299 I j Mg 0,067 0,165 0,033 0,276 •J 0,077 0,052 0,044 ! 0,109 J 0,098 } 0,122 J 0,119 0,094 j ! a i 0,172 . 0,066 0,018 0,495 j 0,088 0,052 0,472 j 0,062 j 0,014 j 0,191 ! 0,064 0,026 J j Fe ! 0,0150 0,0073 0,0036 0,0292 j 0,0115 0,0055 0,0203 0,0082 I 0,0029 ! 0,0154 I 0,0094 0,0038 ! ! IIa 0,040 0,019 0,022 0,038 j 0,021 0,012 0,034 0,022 J 0,021 j 0,062 j 0,020 0,031 j L ____ ___J 1 _______J iJ
... i 1 - korzenie-roots 2 - pędy - shoots 3 - igły - needlesToksyczny w p ły w glinu na sadzonki sosny 215
T a b e l a t>
Optymalna zawartość składników pokarmowych w igłach siewek sosny /w c/> s.m./ według Ingestada
Dane z kultur wodnych
Optimal content of nutrients in needles of pine seedlings /in Г5 o f d.m./ a ft e r Ingestad
Data from hydroponic cultures
1 Składnik 1 ! J N i i J Г 1 iJ К Ca i1 Mg 1 1 i Element __! --- 1 î Optimum j 2,4 - 3,0 j 0,15 - 0,4 j 0,9 - 1,6 0,04 - 0,3 ! 0,12 - 0,13 * Optimum i i i i i i i i i i i i 1 J 1 ii i i
bieranych przez sadzonki były znacznie niższe od optimum, można było poprzestać na wyliczeniach współczynników korelacji zakładających za leżności liniowe między badanymi cechami a składem chemicznym roślin. Współczynniki korelacji wyliczono dla azotu, fosforu, potasu, wapnia, magnezu, glinu, żelaza i sumy półtoratlenków oraz następujących cech biometrycznych: przyrost długości pędu w 1970 r., całkowita długość pędu, średnica pędu w szyi korzeniowej, masa pędu, liczba pędów bocznych, długość igieł, sucha masa igieł (tab. 6).
Analiza współczynników korelacji ujawnia następujące fakty: wskaź niki rozwoju sadzonek są wysoko dodatnio skorelowane z zawartością azotu, potasu i fosforu w igłach oraz magnezu w pędach sosny; wpływ wapnia zaznaczył się na ogół słabo i nie był wyraźnie określony; zawar tość półtoratlenków w sadzonkach, a zwłaszcza glinu zakumulowanego w korzeniach, wykazała natomiast wysoką ujemną korelację ze wszystki mi badanymi wskaźnikami wzrostu. Wyraźnie ujemna korelacja zazna czyła się także między rozwojem sadzonek a zawartością magnezu w ko rzeniach; współczynniki korelacji dla magnezu zawartego w szpilkach były bliskie wartościom zerowym.
P O D S U M O W A N I E W Y N I K Ó W
Badania ostatnich lat wyjaśniły wiele spornych do niedawna kwestii dotyczących genezy, składu chemicznego i właściwości orsztynu, a także geografii orsztynisk w Polsce [10, 11, 12]. Stwierdzono między innymi, że w typowym orsztynie jest znacznie więcej związków glinu niż żelaza, choć dawniej sądzono, iż jest odwrotnie.
Zagadnieniem glinu „ruchomego” 3 w glebach i toksycznym wpływem 3 W term inologii S. M o s k a l a [7. 8] — zw iązki glinu rozpuszczalnego w roz tworze KC1.
2 1 6 Z. Prusinkiewicz, K. Krzemień
Tabe l a- .
Współczynniki k o re la c ji między zawartością poszczególnych
pierwiastków w korzeniach, pędach oraz ig łac h sedzonek sosnowych a cechami biometrycznymi charakteryzującymi rozwój sadzonek
C oe ffic ie n t of c o rre latio n between content o f p a rtic u la r elements in ro ots, shoots and needles o f pine s s e ć łin£3 and bic a s trie features ch aracterizing development o f the seedlings
1---Î P ie r - ! w ia s- j tk i 1 Element î Г--- 1 Częci ro ś lin : Plant i parts ---Przyrost długości p?du w r.1970 Shoot length in cre ment in 1970 __—j Całkowita I długość ! pędu j « Total j shoot j length j i ! 1 _____ ... l ---Г Średnica { pędu w { szyjce ko-{ rzeniowej j Shoot 1 diameter- j in hypo- j coty l 1 rr rrr -J-i --- 1 1 :..asa i pędu Shoot mass r — --- j t Liczba pędów bocznych ïïumber o f la t e r a l shoo fcs Długość i g i e ł Needle length + 0,049 1 1 1 1 1 J i , 1 i 4 -1 Sucha masa i g i e ł Dry matter of needles \---1 _______ 1 + 0,267 + Oj 026 сł + 0,235 ! + 0,261 + 0,359 + 0,272 i л 2 + 0,657 + 0,272 111 + 0,943 ; + 0,704 + 0,605 + 0,680 ! 1 +0 ,1 6 7 ! 3 + 0t 928 + 0,915 11 + 0,807 1 + 0,812 + 0,933 + 0,845 «1 -i 1 j + 0,973 1 + 0,306 + 0,182 1 1 1 + 0,658 1 + 0,269 + 0,449 + 0,024 + 0,557 ! ? 2 + 0,983 + 0,738 11I + 0,999 j + 0,593 + 0,946 + 0,940 1 + 0,683 3 + 0,962 + 0,831 1 1 + 0,897 ! + 0,943 + 0,969 + 0,849 I1 + 0,898 1 - 0,047 + 0,301 ~ 11« - 0,286 \ - 0,163 -s- 0,045 - 0,090 1•1 + 0,530 ! к 2 + 0,608 + 0,787 11 + 0,582 I + 0,602 -r 0,544 + 0,782 1« + 0,518 3 + 0,807 + 0,943 i — + + 0,706 j + 0,801 + 0,773 + 0,863 11 1 I + 0,841 1 - 0,148 + 0,167 s1 - 0,335 j - 0,219 j - 0,048 - 0,026 + 0,449 ! Ca 2 + 0,010 + 0,456 11 -0 ,1 2 3 ! - 0,005 ! + 0,048 + 0,144 1 + 0,4261 3 + 0,475 + 0,277 «1 — +*+ 0,367 j - C',451. + 0,595 + 0,203 1 J + 0,546 1 - 0,652 - 0,831 «11 - 0,439 j - 0,597 - 0,710 - 0,573 111 - 0,946 i -5 2 + 0,874 + 0,928 »1 + 0,809 i + 0,363 + 0,839 ■ + 0,948 11 + 0,605 3 - 0,043 - 0,098 1r - 0,152 j - 0,085 + 0,084 - 0,322 11 H + 0,261 1 - 0,965 - 0,757 11 1 - 0,999 j - 0,530 - 0,395 - 0,961 1 I -0 ,6 3 1 i Al 2 - 0,727 - 0,704 11 - 0,535 ! - 0,671 - 0,787 - 0,579 11 - 0,902 3 - 0,631 - 0,827 11 1 - 1-- 0,450 j - 0,596 - 0,633 - 0,559 11 H - 0,962 1 - 0,709 - 0,189 II + 0,304 I + 0,235 + 0,279 - 0,024 1 1 - 0,093 ! Fe 2 - 0,661 - 0,909 II - 0,555 j- 0,669 - 0,692 - 0,726 1 j - 0,902 ■ł - 0,562 - 0,734 tI 1- 0,402 j - 0,350 - 0,619 - 0,437 1( - 0,937 1 - 0,661 - 0,919 111 - 0,553 « - 0,635 - 0,587 - 0,770 11 - 0,717 ? -‘’‘2C3 2 - 0,743 - 0,389 1 1 - 0,633 ! - 0,699 - 0,769 - 0,682 1 - 0,872 i i J i 3 - 0S024 I - 0,793 L _ ___ 1 1 1 1 - 0,478 j- 0,5 r-5 - 0,674 - 0,525 1 1 1 - 0,959 _ J ' Q Zj ~' 2- - Ł ::o o t3 3 - i g ł y • -r.eedleo
tego składnika na rośliny uprawne pierwszy w Polsce zajął się M o s k a l [7, 8]. Inicjatorem analogicznych badań na glebach leśnych był K r ó l i k o w s k i [5]. Pierwszy z wymienionych autorów na podstawie przeglądu
obszernej literatury doszedł do wniosku, że ..szkodliwe działanie glinu ruchomego na rośliny wywołane jest głównie przez wytrącanie A1P04 w korzeniach roślin, o czym świadczą: wysoka zawartość glinu w korze
Toksyczny w pływ glinu na sadzonki sosny 217
niach roślin pochodzących ze środowiska zawierającego glin rozpuszczal ny i równolegle wysoka zawartość fosforu. Poza tym przy wysokiej za wartości glinu w roztworze uszkadzane są korzenie roślin” . Oznaczałoby to, że zły rozwój roślin jest wynikiem przede wszystkim antagonisty cz- nego działania glinu i fosforu oraz specyficznego głodowania fosforowego.
Rezultaty naszych badań zdają się sugerować, że w odniesieniu do sadzonek sosny rosnących na materiale z poziomu orsztynowego mecha nizm ujemnego działania glinu jest inny. Nie stwierdziliśmy bowiem w y bitnego nagromadzenia fosforu w korzeniach ani innych przejawów szczególnego upośledzenia gospodarki fosforowej młodych sosenek. Na tomiast obok objawów głodowania ogólnego, spowodowanego zapewne wyraźnym zahamowaniem rozwoju korzeni (rys. 1), zauważono zaburze nia gospodarki azotem (silny spadek zawartości azotu w igłach) oraz magnezem (nagromadzenie Mg w korzeniach, przy jednoczesnym znacz nym spadku zawartości w pędach). Z przedstawionymi tu wynikami ko responduje doniesienie B o r k e n h a g e n a oraz I y e r a [2], którzy za stosowali ostatnio nawożenie siarczanem glinu w celu zmniejszenia nad miernego pobierania azotu przez siewki Pinus resinosa w szkółkach trak towanych niektórymi pestycydami.
Interesująca jest również sprawa ewentualnego toksycznego wpływu wolnego żelaza, na który w naszym doświadczeniu zdają się wskazywać dość wysokie ujemne współczynniki korelacji między zawartością tego pierwiastka w pędach oraz igłach a poszczególnymi cechami biometrycz nymi. R u d n i c k i i S t r z e l e c k i [13] przypuszczają, że toksycznie mogą działać na sosnę związki żelaza dwu wartościowego. Nie wydaje się jednak, aby w naszym doświadczeniu ta forma żelaza mogła odgrywać poważniejszą rolę.
Potwierdzenie wszystkich tych spostrzeżeń oraz ich pełne naświetlenia od strony fizjologicznej wymagać będzie kolejnych, bardziej szczegóło wych badań. Dalsze doświadczenia potrzebne też będą do opracowania optymalnego sposobu zwalczania toksyczności glinu na orsztyniskach. Obecnie proponowane metody melioracji orsztynisk [13, 5] opierają bo wiem unieszkodliwienie glinu głównie na zmianie odczynu gleby przez wapnowanie. Nie jest to, być może. sposób na uprawach sosnowych naj właściwszy, jeśli się zważy, że sosna źle znosi całkowite odkwaszenie gleby, oraz że wapń wykazuje antagonistyczne właściwości względem potasu. Wapń wpływa też na uwstecznianie fosforu w jeszcze większym bodaj stopniu niż glin.
Skuteczniejsze mogłoby się więc okazać nawożenie np. superfosfatem, który według P i e r r e i S t u a r t a (cyt. za Moskalem [8]) poważnie re dukuje ilości glinu w roztworze, nie powodując przy tym zmian pH. Wobec znacznych zdolności związków humusowych do wiązania dużych
2 1 8 Z. Prusinkiewicz, K. Krzemień
ilości glinu w trwałe, nierozpuszczalne kompleksy, godne sprawdzenia może być też zastosowanie nawożenia orsztynisk kompostem lub torfem. Warto nadmienić, że kompostowanie i nawożenie fosforowe należy do często stosowanych zabiegów melioracyjnych na orsztyniskach w Holandii [13].
Osobnych studiów wymagałaby sprawa nawożenia magnezowego jako ewentualnego środka przeciwdziałającego ujemnym skutkom zatrucia roś lin glinem.
W N I O S K I
Podsumowując całość wyników tej pracy można sformułować nastę pujące wnioski:
1. Ujemny wpływ orsztynu na wzrost i rozwój upraw sosnowych po lega nie tylko na stwarzaniu mechanicznej przeszkody dla korzeni, lecz przede wszystkim na toksycznym działaniu zawartych w orsztynie skład ników chemicznych.
2. Wysoce toksyczne działanie na sadzonki sosny pospolitej mają związki glinu w stężeniach spotykanych w orsztynowych poziomach bielic.
3. Szkodliwość działania wolnego glinu na sosnę polega przede wszyst kim na porażeniu systemu korzeniowego. Konsekwencją zmniejszonego przyrostu korzeni jest ogólne głodowanie całej rośliny. Zauważono także poważne zakłócenia w gospodarce azotowej i magnezowej sadzonek sosny. Nie zanotowano natomiast opisywanego w literaturze rolniczej nadmier nego wiązania fosforu w korzeniach.
4. Dalszych badań wymaga zauważony w opisanych doświadczeniach ujemny wpływ wysokich stężeń wolnego żelaza na rozwój sadzonek sosny.
5. Konieczne są dalsze badania do wyjaśnienia biochemicznej strony szkodliwego działania związków zawartych w orsztynie.
6. Melioracja orsztynisk musi uwzględniać zwalczanie toksyczności wolnych form glinu. Wgłębne kruszenie orsztynu, stosowane często jako zabieg melioracyjny na powierzchniach przygotowywanych pod uprawy sosnowe, usuwa jedynie przeszkodę mechaniczną, lecz nie likwiduje to ksycznego wpływu półtoratlenków zawartych w iluwialnym poziomie bielic.
7. Wątpliwa wydaje się skuteczność i celowość stosowania w upra wach sosnowych wapnowania, zalecanego często jako zabieg przeciwdzia łający toksyczności glinu. Sprawdzenia pod tym względem w naszych warunkach siedliskowych wymaga natomiast nawożenie superfosfatem i nawozami organicznymi (torfem, kompostem).
8. Analiza składu chemicznego aparatu asymilacyjnego umożliwiła ocenę zaopatrzenia sadzonek sosnowych w azot, potas i fosfor. O zaopa trzeniu w równie niezbędny magnez lepiej informował skład chemiczny pędów.
Toksyczny w pływ glinu na sadzonki sosny 21 9
9. Nadmiar toksycznego glinu dawał się również wykazać chemiczną
analizą igieł. Jako wartość, powyżej której obserwowano wyraźne pora żenie systemu korzeniowego sadzonek sosny pospolitej, można orienta cyjnie przyjąć 0,02% A l w suchej masie igieł.
L I T E R A T U R A
[1] В a u l e H., F r i c k e r C.: N aw ożenie drzew leśnych. W a rs z a w a 1971, P W R iL . [2] B o r k e n h a g e n J. E., I y e r J. G.: A lu m in ium sulfate as a stabilizer of
nursery stock developm en t Jour, of Forestry, 70, 1972, 1, 33-34.
[3] Instytut M elio racji i U żytk ów Zielonych: M etody analizy chemicznej gleb organicznych i m ateriałó w roślinnych. Falenty 1967.
[4] K o n d r a c k i J . : G eo grafia fizyczna Polski. W a rs z a w a 1967, P W N .
[5] K r ó l i k o w s k i L., С i о к В.: G lin w ym ienny ham uje rozwój i w zrost siew ek sosnowych. Prace I B L 365, 1968, 13-19.
[6] K u ź n i a r K.: Tw orzenie się rudawTca w glebach leśnych. S y lw an 2-4, 1948, 1-10.
[7] M o s k a l S.: G lin ruchomy w glebach kwaśnych i metody jego oznaczania. Rocz. glebozn. 3, 1954, 154-174.
[8] M o s k a l S.: G lin ruchomy w glebach Polski. Rocz. glebozn. 4, 1955, 149-179. [9] M r o c z k i e w i c z L . : Podział Polski na krainy i dzielnice przyrodniczo-leśne.
P race I B L 80, 1952.
[10] P r u s i n k i e w i c z Z.: Z agadnienia leśno-gleboznaw cze na obszarze w y d m nadm orskich B r a m y Świny. Badania fizjograficzne nad Polską Zachodnią. P T P N , 7, 1961, 25-127.
[11] P r u s i n k i e w i c z Z.: G leby w y dm śródlądow ych w Polsce. Prace geo gra ficzne nr 75, Instytut G eo grafii P A N , 1970, 117-144.
[12] P r u s i n k i e w i c z Z.: W ażniejsze kwestie sporne w problem atyce bielic. K on feren cja poświęcona genezie i właściwościom bielic przybałtyckich (Ś w in o ujście— Łeba, 5-8.VI.1972), P T G , 1972, 1-7.
[13] R u d n i c k i J., S t r z e l e c k i W .: Z asady m elioracji i u p ra w y gleby pod zalesienia grun tów z ru daw cam i i ru dą darniową. P race IB L , 308-310, 1966, 3-21.
[14] U g g l a H.: G leboznaw stw o leśne szczegółowe. W a rs z a w a 1965, P W R iL . [15] W i l d e S. A .: Forest soils. N e w Y o rk 1958. 3. П Р У С И Н К Е В И Ч , К. К Р Ж Е М Е Н Ь Т О К С И Ч Е С К О Е В Л И Я Н И Е С В О Б О Д Н О Г О А Л Ю М И Н И Я И З О Р Т Ш Т Е Й Н О В О Г О Г О Р И З О Н Т А П О Д З О Л О В Н А Р А З В И Т И Е С А Ж Е Н Ц О В С О С Н Ы О Б Ы К Н О В Е Н Н О Й СP I N U S S I L V E S T R I S L.) Лаборатория почвоведения Y m iB e p c ^ e T a им. Н. Коперника в Торуни Р е з ю м е Статья содержит опись предварительных полевы х опытов и лабораторны х анализов проводимых по оценке токсичности свободного алюминия усваивае мого саженцами сосны обыкновенной из ортштейнового горизонта подзолов.
220 Z. Prusinkiewicz, K. Krzemień Выяснение названного вопроса поможет принять решение о выборе наиболее рационального способа мелиорации ортштейновых подзолов. П олевой опыт состоял в выращивании саженцов сосны на почвенном материале отобранном из отдельных генетических горизонтов железисто-алюминиево-гумусового под зола. Таким субстратом наполнялась траншея вырытая на свеже насажденной вырубке. Результаты анализов почвы употребленной в опыте показаны в табл. X и 2. Н а каждом из так подготовленных субстратов и на почве с естествен ным сложением горизонтов (контроль) бы ла проведена посадка по 20 д в у х летних саженцев, которые затем вы ращ ивались в течение двух вегетационных сезонов (1969-1970). П осле завершения полевого опыта проводились биометри ческим измерения (табл. 3) и определялся химический состав саженцев (от дельно корней, побегов и хвои) (табл. 4). П олученные результаты подвергались статистической обработке для вскрытия корреляции между биометрическими показателями роста и развития саженцев а содержанием отдельных химических элементов в различны х частях растения (табл. 6). В итоге проведенных исследований сформулированы следующие выводы: 1. Отрицательное влияние ортштейна на рост и развитие сосновых к у л ь тур заключается не только в образовании механического препятствия для корней, но прежде всего в токсическом воздействии содержащ ихся в орт- штейне химических элементов. 2. Весьма токсическое действие на саженцы сосны обыкновенной оказы вают соединения алюминия при концентрациях находимых в ортштейновом горизонте подзолов. 3. Пагубность действия свободного алюминия на сосну состоит в первую очередь в повреждении корневой системы. Последствием угнетенного роста корней является голодание всего растения. Отмечены тоже серьезные н ар у шения в азотном и магниевом питании саженцов сссны. Н е отмечено однако описываемого в агрохимической литератзфе избыточного накопления ф осф ора в корнях. 4. В дальнейш их исследованиях нуждается отмеченное в опытах отрица тельное влияние высоких концентраций свободного ж елеза на развитие са ж енцев сосны. 5. Необходимы дальнейш ие исследования по выяснению биохимической стороны вредного действия соединений содержащ ихся в ортштейне. 6. М елиорация ортштейновых подзолов долж на учитывать борьбу с то ксичностью свободных форм алюминия. Подпочвенное размельчивание орт штейна, применяемое часто в качестве мелиоративного приема на площ адях готовленных под сосновые культуры, устраняет единственно механическое п р е- пяствие, но оно не ликвидирует токсического влияния полуторных окислов содержащ ихся в иллю виальном горизонте подзолов. 7. Сомнительной кажется эффективность и целесообразность применения в сосновых к ульт урах известкования, рекомендованного неоднократно в к а честве приема противодействующего токсичности алюминия. Возможно, что в этом отношении лучш е было бы употребление суперф осф ата и огранических удобрений (торф, компост и т.п.). Это предложение требует однако испытания в наш их экологических условиях. 8. А н а л и з химического состава ассимиляционного аппарата (хвои) р азр е ш а л вполне удовлетворительно оценивать обеспеченность сосновых саженцев азотом, калием и фосфором. О обеспеченности в равной степени необходимым магнием лучш е инф орм ировал химический состав побегов.
Toksyczny w p ły w glinu na sadzonki sosny 221 9. Избыток токсического алюминия тоже можно обнаруживать путем х и мического анализа хвои. В качестве предельной величины, выше которой н а блюдалось отчетливое повреждение корневой системы саженцев сосны обык новенной, ориентировочно можно принять 0,02% А1 в сухом веществе хвои. Z. P R U S IN K IE W IC Z , К. K R Z E M IE Ń T O X IC E F F E C T O F F R E E A L U M I N I U M F R O M T H E O R T S T E IN H O R IZ O N O F P O D Z O L O N G R O W T H O F S C O T S P I N E ( P I N U S S I L V E S T R I S L). S E E D L IN G S
Departm ent of Soil Science, N. Copernicus U niversity in Toruń
S u mma r y
In this short report prelim inary area experim ents and laboratory analyses on estimation of toxicity of alum inium and also other elements, if any, taken up by the Scots Pine seedlings from ortstein horizon of podzols, are described. The e x planation of this question w ill facilitate taking decision concerning most reasonable reclamation system of the areas having ortstein in soil profile. The area experim ent consisted in cultivation of pine seedlings on the soil m aterial originating from particular genetic horizons of podzol w ith hard, ferro-alu m o-h u m o u s ortstein h o rizon. W ith this m aterial subsequent sectors of a long ditch executed on a recently afforested clearing w e re filled up. The analyses of soil used for the experim ent are presented in T ables 1 and 2. On each of the substrates prepared in such a w a y and on soil w ith natural arrangem ent of horizons (control), by 20 tw o -ye ar old sedlings w ere planted, which w e re cultivated for two grow ing seasons (1969-1970). A fte r liquidation of the area experiment, biom etrical measurements w ere carried out (T able 3) and chemical composition of seedlings (separately fo r roots, shoots and needles) w as determined (T able 4). The results obtained have been w ork ed out statistically, at determining correlation between biometric indices of grow th and developm ent of seeds and content of elements in particular plant organs (T able 6).
On the basis of the investigation results the fo llo w in g conclutions have been d raw n :
1. The negative effect of ortstein on growth and developm ent of pine cultures consists not only in mechanical obstacle fo r roots, but, first of all, in toxic effect of chemical compounds contained in ortstein.
2. A very toxic effect on Scots Pine seedlings exert alum inium compounds in concentrations occurring in the ortstein horizon of podzols.
3. H a rm fu l effect of free alum inium on pine consists, first of all, in infestation of root system. W e a k developm ent of roots results in total starvation of the w hole plant. A lso considerable disturbances in nitrogen and m agnesium economy of pine seedlings w ere observed. On the other hand, there w as not found any excessive binding of phosphorus in roots, described in the agricultural professional literature.
4. Further investigations are required fo r determ ining effects, observed in the investigations, of high free iron concentrations on grow th of pine seedlings.
5. Further investigations are also necessary to explain biochemical side of h arm fu l effect of the compounds contained in ortstein.
222 Z. Prusinkiewicz, K. Krzemień
6. The reclam ation of areas w ith ortstein in soil profile should take into consideration the toxicity control of free alum inium forms. U n dergrou nd crushing of ortstein, applied often as a reclam ation m easure on the areas prepared fo r pine cultures, removes only m echanical obstacle, but does not liquidate at all toxic effect of sesquioxides contained in the illu vial horizon of podzols.
7. D oubtful seems the effectiveness and purposefulness of lim ing pine cultures, often recommended as a m easure counteracting the alum inium toxicity. On the other hand, in our habitat conditions there is necessary to v erify the fertilization effectiveness w ith superphosphate and organic fertilizers (peat, compost, etc.).
8. The analysis of chemical composition of assimilation apparatus enables a good estimation of supplying pine seedlings w ith nitrogen, potassium and p h o sphorus. A bo u t the supply w ith equally indispensable m agnesium better inform ation gives chemical composition of shoots.
9. A n excess of toxic alum inium can be proved also by chemical analysis of needles. A s a boundary value, above w hich a distinct root system infestation of Scots Pine seedlings is observed, 0.02% A1 in dry m atter of needles can be assumed.
Prof. dr Zbigniew Prusinkiewicz Zakład Gleboznaw stwa U M K Toru ń , ul. Sienkiewicza 30
