ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIII, NR 1/2 WARSZAWA 2002: 13-26
ADAM BOGACZ
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE GLEB ORGANICZNYCH
PARKU NARODOWEGO GÓR STOŁOWYCH
CHEMICAL PROPERTIES OF ORGANIC SOILS
OF THE STOŁOWE MOUNTAINS NATIONAL PARK
Instytut Gleboznawstwa i Ochrony Środowiska Rolniczego, AR W rocław
A b str a c t. T his w ork describes the p h ysical-ch em ical and ch em ical properties o f the so ils
d ev elo p ed in different w ater-site con d ition s w ithin the S to ło w e M ountains N ational Park. 9 p rofiles w ere analysed w h ich m ineral ground base w ere the sandstone and m arlstone. T he selected profiles represented peat so ils, m uck so ils, mud so ils w ith different le v e ls o f organic m ater d eco m p o sitio n . The num ber o f so il properties w as analysed in the p rofiles, for exam p le pH, A l, and H exch an geab le, cation exch an ge capacity and its fraction in the sorption co m p lex , the am ount o f K, M g, P, C, N , S. A d d ition ally, one perform ed the ch em ical an alysis o f w ater from the exam in ed area and the analysis o f non d ecom p osed plant material in peat. The acidity
o f organic horizon range from strongly acid - pH 2.8 in H2O and 2.3 in 1 m ol KC1 • dm-3 to
w eek ly acid - pH 6 .6 in H2O and 6.0 in 1 m ol KC1 • dm-3 . The am ount o f A l and H
ex ch a n g ea b le in the so ils indicates that the acidity o f the soil caused m ainly by the A l exch an geab le. Total С in organic horizons ranged from 15.45 to 51.42% w h ile total N ranged from 0 .5 0 to 2.23% . S o il sorption co m p lex characteristics sh o w s that the ex ch a n g e cation capacity ranges from 7 .6 to 121 cm o l(+ > kg-1 o f soil. The lev els o f basic cations w ith sorption co m p lex ranged from 5.97% to over 90% . A number o f ch em ical analyses sh ow ed differed nutrient status o f the organic so ils in the Park. T h ose so ils represent m any types o f sites: o lig o -, m eso - and eutrofic. A ny future activity concerned w ith the protection and restoration o f w etlan d s sites should take into consideration very differed properties o f th ese so ils.
WSTĘP
Powstające w obszarach górskich gleby organiczne kształtowane są przez specy ficzny układ warunków klimatycznych, litologicznych, hydrologicznych oraz fizjo graficznych. Warunki te doprowadziły do tworzenia się różnych typów gleb orga nicznych, aktualnie w dużym stopniu zmienionych w wyniku działalności człowieka [Heathwhite i in. 1993].
14 A,. Bogacz
Rozwój torfowisk na obszarze Gór Stołowych rozpoczął się około 10 000 lat temu. Gleby torfowe powstawały tu w wyniku zabagnienia podłoża mineralnego, o czym świadczy brak osadów jeziornych w poziomach zalegających bezpośrednio na spągu. Tworzące się zbiorowiska bagienne wykazywały cechy zbiorowisk eutroficznych, a w dalszych etapach rozwoju mezo- i oligotroficznych [Stark 1936; M arek 1998].
Zmiany warunków hydrologicznych na obszarach górskich, wynikające głównie z wykonywanych zabiegów osuszających, prowadzą do rozwoju procesu murszowego i degradacji istniejących gleb. Problemy związane z osuszeniem obszarów mokradło- wych w górach dotyczą również wielu istniejących parków i rezerwatów [Coper i in. 1998]. Poszukiwanie terenów pod zalesienia i nowe użytki rolne było związane z przeprowadzanymi od końca XIX wieku na obecnym obszarze Parku Narodowego Gór Stołowych zabiegami częściowego osuszania wielu mokradeł [Stark 1936]. W ykonany sztuczny układ rowów przecinających obszary podmokłe oraz rowów przydrożnych powoduje obniżanie się poziomu wód gruntowych i zakłócanie natu ralnego obiegu wody w mokradłach [Woronko 1998]. Zasoby wód podziemnych są stale zubażane poprzez istniejący system ujęć wody [Nowicka 1998].
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie właściwości chemicznych gleb organi cznych wytworzonych w różnych warunkach wodnosiedliskowych na terenie Parku.
OBIEKT BADAŃ
Badaniami objęto gleby organiczne (9 profilów) charakteryzujące się różnym stopniem rozkładu materii organicznej, powstałe na zwietrzelinach piaskowców oraz margli. Część wytypowanych do badań gleb zajmuje położenia stosunkowo płaskich powierzchni zrównań, na których słabo przepuszczalne podłoże oraz niewielkie spadki terenu wytworzyły warunki do rozwoju tych gleb (Długie Mokradło, W ielkie Torfowisko Batorowskie) [Woronko 1998]. Obszary te zasilane są głównie wodami opadowymi, a także, w przypadku Torfowiska Batorowskiego, wodami napływają cymi z innych obszarów Parku [Marek 1998]. Część analizowanych gleb zajmuje położenie w dolnej części stoków (Masyw Skalniaka), występując na powierzchniach niewielkich młak tworzących powierzchnie źródliskowe. W tych przypadkach mamy do czynienia głównie z soligenicznym typem ich zasilania.
Wydzielone obszary badawcze były usytuowane na wysokościach od 500 do 900 m n.p.m. Analizowane gleby zaklasyfikowano do typów gleb torfowych torfowisk przejściowych, niskich lub wysokich oraz do gleb murszowych i mułowych. Rozmie szczenie punktów badawczych na terenie Parku przedstawiono na rysunku 1. Poziomy organiczne tych gleb wykazują różną miąższość mieszczącą się w granicach od 30 do ponad 300 cm. W większości analizowanych gleb proces torfotwórczy został prze rwany, a na ich powierzchni wytworzył się poziom ściółki leśnej często dość dużej miąższości [Kaszubkiewicz i in. 1996; Bogacz 2000].
METODYKA BADAŃ
Z wytypowanych 9 profilów glebowych pobrano za pomocą świdra torfowego typu Instorf łącznie 40 próbek glebowych. Na podstawie wykonanych wierceń opisa no cechy morfologiczne gleb, wydzielając w nich występujące poziomy genetyczne.
W łaściwości chemiczne gleb organicznych
Parku N arodow ego Gór Stołow ych 15
R Y SU N E K 1. Lokalizacja profili glebow ych
FIGURE 1. Location o f soil profiles
Z każdego z nich pobrano reprezentacyjną próbkę gleby. Głębokość pobrania próbek podano w tabeli 2.
W materiale glebowym oznaczono: - pH w H20 i w l mol KC1 • dm“3,
- glin i wodór wymienny metodą Sokołowa, - kwasowość wymienną metodą Kappena,
- С ogółem oraz S ogółem przy użyciu aparatu CS-MAT 5500, - N ogółem metodą Kjeldahla,
- kationy wymienne o charakterze zasadowym Ca2+, Mg2+, K+, Na+ w octanie amonu o pH 7,0,
- na podstawie ilości kationów o charakterze zasadowym oraz kwasowości wymiennej (Hw+Alw) została obliczona pojemność kompleksu sorpcyjnego (CEC) oraz stopień wysycenia kompleksu kationami o charakterze zasado wym (BS),
- zasobność poziomów gleb organicznych w przyswajalny Mg, К , P określono
na podstawie oznaczeń w wyciągach glebowych w 0,5 mol HC1 • dm-3, Wykonano również jednorazowo oznaczenia zawartości poszczególnych składni ków w próbkach wody pobranej z odwiertów, w których oznaczono:
- pH - potencjometrycznie,
- zawartość niektórych składników, takich jak: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, СГ, SO42-, P 0 43-.
Badania uzupełniono o analizę makroszczątków zachowanych w torfach. Na podstawie tej analizy podjęto próbę określenia typu oraz rodzaju torfu.
16 A. Bogacz
WYNIKI BADAŃ
A n aliza g eo b o tan iczn a torfu
Wykonane w wydzielonych poziomach torfowych analizy geobotaniczne torfów wskazują na duży udział zachowanych szczątków Carex sp., oraz stosunkowo nie wielki udział szczątków Bryales sp. oraz Sphagnum sp. (tab. 1). Na powierzchniach usytuowanych w dolnej części stoków - profile 1, 3 w poziomach torfów stwierdzono obecność szczątków drewna, kory oraz igieł świerka, a także zachowanych fragmen tów Equisetum sp. Analiza geobotaniczna wykazała również, że badane gleby wy tworzone są głównie z torfów przejściowych zaliczanych do rodzajów mszamy przejściowy i brzezinowy lub torfów niskich z rodzaju mechowo-turzycowiskowego. Określenie na podstawie polskiej normy [PN-76/G-02501 1977] rodzaju torfu było bardzo utrudnione, a niekiedy niemożliwe ze względu na duży stopień rozkładu torfu oraz niedoskonałość normy. Stopień rozkładu niektórych analizowanych utworów organicznych przekraczał nawet 80%.
W łaściw o ści ch em iczne gleb
Odczyn gleb organicznych jest podstawowym wskaźnikiem ich troficzności [Sjors 1950]. Wartości tego parametru mogą wskazywać również na intensywną m inerali zację torfu w poziomach powierzchniowych torfowisk osuszanych [Piaścik 1977]. Odczyn analizowanych poziomów glebowych wahał się od pH 2,8 w H20 i 2,3 w 1 mol KC1 • dm“3 w poziomach murszowych profilu 9 do pH 6,6 w H20 i 6,0 w lm ol KC1 • dm-3 w poziomie torfu silnie zam ulonego-profil 3 (tab. 2). Najwyższe wartości pH stwierdzono w gliniastym poziomie podścielającym profilu 1, gdzie wartość pH w H20 osiągnęła 7,4. Na podstawie wartości odczynu można stwierdzić, że poziomy torfowe gleb zajmujących położenia w dolnej części stoków, wykazywały odczyn lekko kwaśny, natomiast ukształtowane na płaskich powierzchniach zrównań - od czyn kwaśny bądź silnie kwaśny. W większości gleb obserwowano tendencję wzrostu wartości odczynu wraz z głębokością (tab. 2).
Analiza zawartości wodom i glinu wymiennego gleb obszaru Parku wskazuje na dominującą rolę glinu wymiennego w ich kwasowości. Zawartość tego składnika w niektórych silnie kwaśnych poziomach torfowych wynosi nawet ponad 30 cmol(+) • kg-1 gleby. Nagromadzenie form Alw jest wyraźnie widoczne w poziomach powie rzchniowych ściółek leśnych oraz poziomie murszowym (tab. 2). Różna zawartość węgla ogółem w poziomach organicznych wynika z odmiennego składu botanicznego tworzących go szczątków roślinnych, występujących często procesów namulania i murszenia torfu [Okołowicz, Sowa 1995]. Na badanych obiektach Parku zawartość С ogółem kształtowała się w zakresie od 15,45% С w silnie zamulonym poziomie Otni 1 profilu 8 do 51,42% С w słabo rozłożonym poziomie torfu przejściowego gleby murszowej profilu 9 (tab. 2).
Poziomy organiczne gleb torfowych charakteryzują się zwykle wysokimi warto- ściam fN ogółem [Pacarinen i in. 1977]. Torfy wysokie i przejściowe wykazują niższą zawartość N niż poziomy torfów niskich [Jungerius, Pons 1961]. Zawartości
TABELA 1. Stopień rozkładu oraz skład gatunkowy torfów z terenu Parku Narodowego Gór Stołowych TABLE 1. Humification degree and composition o f peat plants fragments in Stołowe Mountains National Park
Profil Pro file Głębo kość Depth [cm] Stopień rozkładu Humifi cation degree [%]
Procent nierozłożonych szczątków roślinnych - plant fragments
% of not humificated Pozycja systematyczna torfu
Systematic peat position drewno i kora wood and bark liście leafs krze winki hather Sphag num Bryci-les turzyce sedge w eł ni an ki Erio- pho- rum inne other nieroz pozna n e- not iden- tificated typ type rodzaj genus
I 0 -1 0 62 15 20św 5 + + 15 E15 30 niski - low mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge 10-35 >90 - _ - - - - - - - humotorfdecomposed
-35-50 80 60 5św + + + ЕЮ 25 niski - low
-II 0 -1 0 27 1 1 8św + 75 1 + 1 5 wysoki - hight mszamy wysoki - hight moss 1 0 ^ 0 65 7 + 70 + 8 15 wysoki - hight
III 10-30 78 30 30św + 5 E5 30 niski - low -3 0-80 >90 - - - - - - - - - humotorf decomp.
-80-110 88 45 20św E5 30 niski - low
-IV 15-23 28 5 30 55 2 8 przej ści о wy-m edi ate mszamy przejściowy - mediate moss 23^42 17 + lśw 98 + 1 przej ś ci о wy-m edi ate
42-64 48 8 7św + 50 30 + 5 przejściowy-mediate
Skróty nazw gatunków: św - świerk pospolity, E - skrzyp, C al.- trzcinnik, (brz) - brzoza, J - sit cienki,
Shorted species names: św - Picea sp., E - Equisetum sp., Cal. - Calamagrostis sp., (brz)— Betula sp., J - Juncus filiformis
VI W ła śc iw o śc i c h e m ic zn e gle b o rg a n ic zn y c h P a rk u N a ro d o w e g o G ór S to ło w y c h
TABELA 1 cd. - TABLE 1 continued Oo Profil Pro file Głębo kość Depth [cm] Stopień rozkładu Humifi cation degree [%]
Procent nierozłożonych szczątków roślinnych - % o f not humificated plant fragments
Pozycja systematyczna torfu Systematic peat position drewno i kora wood and bark liście leafs krze winki hather Sphag num Brya-les turzyce sedge weł-nianki Erio- pho-rum inne other nieroz poznane not iden- tificated typ type rodzaj genus V 15-50 5 0-70 18 60 85 20 12 + 10 15 58 przejściowy-mediate przejściowy-mediate
mszamy przejściowy - mediate moss VI 18-70 70-110 110-150 52 47 43 12 2 4 1 5 * 5św lśw + + 10 + 5 8 5 15 15 20 5 + 48 30 65 przejściowy-mediate przejściowy-mediate niski - low brzezinowy - birch brzezinowy - birch mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge VII 0 -1 5 46 (brzl) + 7 Cal. 80
12 niski - low mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge VIII 0 -1 0 10-35 3 5 -5 0 5 0 -7 0 34 52 57 64 + 2 1 (brz40) (brz5) 2św + 10 1 + 30 25 + 3 + 15 10 90 90 J15 12 34 9 9 przejściowy-mediate przejściowy-mediate niski - Iow niski - Iow brzezinowy - birch brzezinowy - birch mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge IX 15-23 2 3 -8 0 8 0-100 39 46 50 3 2 5 + 75 2 1 5 10 10 15 10 84 78 przejściowy-mediate niski - Iow niski - Iow
mszamy przejściowy - mediate moss mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge mechowo-turzycowiskowy - moss-sedge . B o g a c z
TABELA 2. W łaściw ości fizykochem iczne gleb organicznych Parku Narodowego Gór Stołowych TABLE 2. Physicochem ical properties o f organic soils in Stołowe Mountains National Park
Nr pro filu Pro file No Poziom genet. Genetic horizon Głębokość-Depth [cm]
pH Hw Alw Hw +A lw С N S C/N Formy rozpuszczalne w
extractable forms in 0,5 mol HCl- dm"3 [mg • 100 g"1 gleby - o f soil] poziomu of ho rizon pobrania of sam ples
H 20 KCl [cmol(+) • kg"1 gleby - of soil] [%] К Mg P
I Otnil 0 -1 0 0 -1 0 6,3 5,8 0,08 0,40 0,48 33,36 2,22 0,203 15,0 60,5 61,6 13,9 Otni2 10-35 10-20 5,8 5,4 0,16 0,32 0,48 32,86 1,98 0,241 16,6 17,6 57,2 7,7 Otni3 3 5-50 35-45 6,2 5,6 0,12 0,36 0,48 18,28 1,25 0,152 14,6 26,1 39,6 6,9 D 5 0-70 5 0-60 6,9 5,6 0 0,32 0,32 0,27 0,10 0,005 - 26,5 26,4 3,5 IID >70 70 -8 0 7,4 5,7 0 0,16 0,16 0,31 0,07 0,006 - 61,2 33,6 3,3 II Otwyl 0 -1 0 0 -10 3,5 2,7 3,68 11,04 14,72 23,22 0,90 0,129 25,8 29,6 18,0 7,4 Otwy2 10-40 10-20 3,5 2,8 4,00 17,92 21,92 36,60 1,65 0,120 22,2 40,2 4,4 10,5 D >40 4 0 -5 0 4,5 3,8 0,08 0,72 0,80 0,39 0,08 0,006 - 4,7 1,4 4,3 III Otnil 0 -1 0 0-1 0 6,5 6,0 0,12 0,68 0,80 34,47 1,85 0,250 18,6 216,8 67,6 41,5 Otni2 10-30 10-20 6,5 5,9 0,08 0,40 0,48 31,53 1,89 0,218 16,7 35,1 62,4 36,1 Otni3 3 0-80 3 0-40 6,6 6,0 0,04 0,28 0,32 30,19 1,79 0,311 16,9 27,7 57,2 92,6 Otni4 80-110 8 0-90 6,3 5,8 0,04 0,44 0,48 31,54 1,51 0,432 20,9 20,7 60,8 26,1 IV Olfh 0-15 0 -10 3,5 3,0 2,72 25,76 28,48 36,65 1,59 0,208 23,1 71,4 4,0 12,7 Otprl 15-23 15-23 3,4 3,0 2,56 27,84 30,40 38,28 1,14 0,246 33,6 16,8 2,8 39,9 Otpr2 2 3-42 25-35 3,6 3,1 1,56 30,28 31,84 36,11 0,50 0,248 72,2 39,4 16,0 18,9 Otpr3 42 -6 4 4 5-55 3,6 3,1 0,80 7,04 7,84 10,50 0,52 0,061 20,2 3,9 1,1 19,9 D >64 65-75 4,0 3,2 0,16 0,80 0,96 0,60 0,06 0,006 - 3,9 2,0 0,9 V Olfh 0-15 0 -1 0 3,5 2,8 3,04 20,32 23,36 33,13 1,74 0,151 19,0 84,6 6,5 11,6 Otprl 15-50 15-25 3,3 2,8 3,68 17,92 21,60 39,27 1,13 0,280 34,8 14,0 5,3 7,8 Otpr2 5 0-70 5 0-60 3,8 3,3 1,44 12,64 14,08 24,87 1,34 0,112 18,6 17,2 3,0 30,6 Om 7 0 -8 0 7 0 -8 0 4,1 3,5 0,48 8,32 8,80 6,94 0,41 0,035 16,9 11,7 11,6 6,8 Om/D 80-110 80-90 3,9 3,3 0,40 6,32 6,72 4,51 0,28 0,030 16,1 10,1 1,8 4,5 VI Olfh 0-18 0 -1 0 3,4 2,5 6,72 11,04 17,76 43,41 1,70 0,194 25,5 28,5 28,0 5,8 Otprl 18-70 2 0-30 4,1 3,1 2,80 2,32 5,12 45,16 2,10 0,247 21,5 29,6 30,4 2,1 Otpr2 70-110 7 0-80 4,3 3,3 1,92 1,76 3,68 46,66 1,92 0,190 24,3 28,5 22,8 2,4 Otni 110-150 110-120 4,4 3,5 1,36 0,88 2,24 46,91 1,91 0,144 24,6 39,0 35,2 0,4 Objaśnienia: Hw - wodór wymienny, A lw - glin wymienny; Explanation: Hw - exchangable, Alw - exchangable
W ła śc iw o śc i ch e m ic zne gle b o rg a n ic zn y c h P a rk u N a ro d o w e g o G ór S to ło w y c h
TABELA 2. cd. - TABLE 2 continued ю о Nr pro filu Pro file No Poziom genet. Genetic horizon Głębokość-Depth [cm]
pH Hw A lw Hw+Alw С N S C/N Formy rozpuszczalne w extractable forms in 0,5 mol HCl dm '3 [mg • 100 g-1 gleby - of soil] poziomu of ho rizon pobrania of sam ples
H2O KCl [cmol(+) • kg” 1 gleby - of soil] [%] К Mg P
VII Otnil 0-15 0 -1 0 4,4 3,6 3,20 10,56 13,76 32,64 2,09 0,248 15,6 65,5 23,2 45,6 Otni2 15-38 15-25 4,3 3,7 0,80 7,04 7,84 11,76 1,08 0,098 10,9 41,3 18,0 35,9 Om 38-63 40 -5 0 5,5 4,3 0,08 2,96 3,04 6,83 0,25 0,037 27,3 25,0 9,2 69,6 D >73 75-85 5,3 4,3 0,08 0,40 0,48 0,97 0,09 0,011 10,8 19,9 15,6 6,2 VIII Otprl 0-10 0 -1 0 3,8 3,3 1,28 12,96 14,24 47,87 1,74 0,474 27,5 92,4 27,6 11,6 Otpr2 10-35 10-20 4,2 3,4 1,12 9,28 10,40 43,83 2,23 0,502 19,7 118,6 25,6 35,0 Otnil 35-50 35-45 4,3 3,7 0,96 6,72 7,68 29,52 1,93 0,197 15,3 89,7 25,6 48,3 Otni2 50-70 5 0-60 4,6 3,7 0,40 8,08 8,48 15,45 1,05 0,092 14,7 46,4 12,4 14,4 D >70 7 0-80 5,0 3,7 0,16 5,44 5,60 3,21 0,20 0,022 16,1 20,3 13,2 4,0 IX Olfh 0-3 0 -3 3,2 2,5 7,76 7,60 15,36 48,96 1,97 0,228 24,9 166,2 24,0 9,2 Mtprl 3-15 3-15 3,0 2,3 10,88 10,72 21,60 49,47 1,60 0,129 30,9 34,3 18,4 1,9 Mtpr2 15-23 15-23 2,8 2,3 10,72 7,84 18,56 50,28 1,15 0,125 43,7 12,1 24,8 0,8 Otnil 23-80 25-35 2,8 2,4 8,32 6,08 14,40 51,42 1,17 0,138 43,9 12,1 24,4 0,3 Otni2 80-110 80-90 3,7 3,1 0,32 5,76 6,08 16,25 0,72 0,056 22,6 18,3 20,0 1,4 . B o g a c z
W łaściwości chemiczne gleb organicznych
Parku N arodow ego G ór Stołow ych 21
N ogółem, w przypadku poziomów analizowanych gleb z terenu Parku Narodowego Gór Stołowych, mieszczą się w przedziale od 0,50% N w słabo rozłożonym poziomie torfowym z dużym udziałem Sphagnum sp. - profil 4 do 2,23% N w poziomie torfowym Otpr2 profilu 8. Poziomy mineralne podścielające zawierały znacznie mniejsze ilości azotu, które wynosiły od 0,41 do 0,06% (tab. 2).
Relacja C/N jest wskaźnikiem zawartości organicznego azotu, który może być mineralizowany w glebach torfowych podczas trwania sezonu wegetacyjnego [Kau- nisto, Aro 1996]. Poziomy gleb torfowych wykazują zwykle wysokie wartości sto sunku C/N mieszczące się najczęściej w przedziale od 25 do 70 [Crum 1988]. Obserwowane relacje C/N, w zależności od występujących na terenie Parku utworów organicznych i ich składu botanicznego, mieściły się w zakresie od 10,9 w poziomie torfu zamulonego profilu 7 do 72,2 w słabo rozłożonym torfie przejściowym z dużym udziałem Sphagnum sp. - profil 4. Intensywna mineralizacja materii organicznej w niektórych poziomach gleb organicznych mogła przyczynić się do zawężenia relacji C/N często poniżej 20. Wartości tego wskaźnika występujące w poziomach powierz chniowych badanych gleb świadczą w wielu przypadkach o ich przesuszeniu, wyso kim stopniu humifikacji torfów oraz o rozwijającym się procesie murszowym. Za wartość siarki ogółem w glebach organicznych jest często zróżnicowana i zależna od składu gatunkowego szczątków roślinnych budujących masę torfową [Konecka-Bet- ley i in. 1994]. Może być ona również wskaźnikiem występujących w glebach warunków hydroekologicznych [Altschuler 1983]. W analizowanych poziomach zawartości siarki mieściły się w przedziale od 0,035% S w poziomie mułowym profilu 5 do 0,502% S w poziomie Otpr2 profilu 8 (tab. 2). Na podstawie liczb granicznych przyjętych przez IUNG [1995] dla powierzchniowych poziomów gleb organicznych, zaklasyfikowano je głównie jako nisko, niekiedy średnio i wysoko zasobne w ten składnik (tab. 2).
Pojemność kompleksu sorpcyjnego (CEC) poziomów organicznych nierzadko przekracza 100 cmol(+) • kg" 1 gleby i jest w dużym stopniu zależna od rodzaju torfu i stopnia jego rozkładu [Thorpe 1973]. W badanych poziomach pojemność ta kształ towała się w przedziale od 7,62 cmol(+) • kg-1 gleby w silnie zamulonym poziomie Otni2 profilu 9 do 121,11 cmol(+) • kg-1 gleby w silnie rozłożonym poziomie Otni2 profilu 3 (tab. 3).
Zawartość kationów Ca+2 jest bardzo wyraźnie zróżnicowana w poszczególnych poziomach analizowanych gleb i wynosi od 1,26 cmol(+) • kg-1 gleby w poziomie Otpr2 profilu 4 do aż 1 17,00 cmol(+) • kg-1 gleby w bardzo silnie rozłożonym poziomie Otni2 profilu 1. Ilości magnezu mieszczą się w przedziale od 0,35 cmol(+) • kg-1 w poziomie torfowym Otwy2 profilu 2 do 4,15 cmol(+) • kg-1 w silnie rozłożonym poziomie Otnil profilu 3.
Na podstawie wcześniej prowadzonych badań gleb organicznych wynika, że potas zajmuje zwykle dalsze miejsce, jeśli chodzi o jego ilość w kompleksie sorpcyjnym [Piaścik 1977]. W glebach organicznych Parku Narodowego Gór Stołowych jego zawartości mieszczą się w przedziale od 0,11 cmol(+) • kg-1 w poziomie Otpr2 profilu 4 do 1,99 cmol(+) • kg-1 w powierzchniowym poziomie torfowym Otnil profilu 7 (tab. 3).
2 2 Л. Bogacz
T A B E LA 3. W łaściw ości sorpcyjne gleb organicznych Parku N arodow ego Gór Stołow ych TA B L E 3. Sorption properties o f organic soil in Stołow e Mountains National Park
Nr pro filu Pro file N o Poziom genet. Genetic horizon Głębokość Depth [cm]
Ca2+ M g2+ K+ Na+ Hw+Alw S CEC BS
[%] poziom u о f ho- ri zon pobrania o f sam ples [cm ol(+> kg l ] I Otnil Otni2 Otni3 D IID 0-10 10-35 35-50 50-70 >70 0-10 10-20 35-45 50-60 70-80 98.8 117,2 71,2 5,9 20.8 3,78 3,62 2,32 0,33 0,95 0,39 0,12 0,16 0,10 0,33 0,17 0,17 0,15 0,09 0,13 0,48 0,48 0,48 0,32 0,16 103,14 121,11 73,83 6,42 22,20 103,62 121,59 74,30 6,74 122,37 99,54 99,61 98,37 95,25 99,28 II Otwyl Otwy2 D 0-10 10-40 >40 0-10 10-20 40-50 1,98 1,39 0,97 0,43 0,35 0,12 0,22 0,28 0,03 0,13 0,14 0,12 14,72 21,92 0,80 2,76 2,16 1,24 17,48 24,08 2,04 15,79 8,97 60,78 III Otnil Otni2 Otni3 Otni4 0-10 10-30 30-80 80-110 0-10 10-20 30-40 80-90 86,4 103,6 106.4 108.4 4,15 3,57 3,80 3,93 1,21 0,25 0,19 0,14 0,14 0,13 0,14 0,14 0,80 0,48 0,32 0,48 91,90 107,55 110,53 112,61 92,70 108,03 110,85 113,09 99,14 99,56 99,71 99,58 IV Olfh Otprl Otpr2 Otpr3 D 0-15 15-23 23-42 42-64 >64 0-10 15-23 25-35 45-55 65-75 1,45 1,80 1,26 0,87 0,87 0,48 0,40 0,47 0,16 0,18 0,40 0,14 0,11 0,05 0,02 0,14 0,16 0,18 0,08 0,07 28,48 30,40 31,84 7,84 0,96 2,47 2,50 2,02 1,16 1,14 30,95 32,90 33,86 9,00 2,10 7,98 7,60 5,97 12,89 54,29 V Olfh Otprl Otpr2 Om Om/D 0-15 15-50 50-70 70-80 80-110 0-10 15-25 50-60 70-80 80-90 1,99 1,95 1,28 0,89 0,84 0,60 0,50 0,55 0,21 0,22 0,64 0,11 0,14 0,11 0,08 0,19 0,12 0,11 0,08 0,08 23,36 21,60 14,08 8,80 6,72 3,42 2,68 2,08 1,29 1,22 26,78 24,28 16,16 10,09 7,94 12.77 11,04 12,87 12.78 15,37 VI Olfh Otprl Otpr2 Otni 0-18 18-70 70-10 110-150 0-10 20-30 70-80 110-120 9,8 22,8 19,6 31,2 1,39 1,82 1,55 2,00 0,21 0,23 0,17 0,16 0,15 0,19 0,16 0,24 17,76 5,12 3,68 2,24 11.59 25,04 21,48 33.60 29,35 30.16 25.16 35,84 39,49 83,02 85,37 93,35 VII Otnil Otni2 Om D 0-15 15-38 38-63 >73 0-10 15-25 40-50 75-85 7,54 5,40 16,80 5,56 1,39 0,60 0,58 0,35 1,99 0,27 0,16 0,12 0,29 0,14 0,12 0,07 13,76 7,84 3,04 0,48 11,21 6,41 17,66 6,10 24,97 14,25 20,70 6,58 44,89 44,98 85,31 92,71 VIII Otprl Otpr2 Otnil Otni2 D 0-10 10-35 35-50 50-70 >70 0-10 10-20 35-45 50-60 70-80 17,60 11,00 6,90 6,62 4,64 1,67 1,45 1,01 0,71 0,47 0,67 0,73 0,64 0,31 0,14 0,33 0,24 0,19 0,15 0,14 14,24 10,40 7,68 8,48 5,60 20,27 13,42 8,74 7,79 5,39 34,51 23,82 16,42 16,27 10,99 58,74 56,34 53,23 47,88 49,04 IX Olfh Mtprl Mtpr2 Otnil Otni2 0-3 3-15 15-23 23-80 80-110 0-3 3-15 15-23 25-35 80-90 3,44 4,18 5,16 4,54 1,10 1,19 0,89 1,23 1,18 0,21 1,03 0,27 0,12 0,09 0,13 0,13 0,13 0,17 0,20 0,10 15,36 21,60 18,56 14,40 6,08 5,79 5,47 6,69 6,01 1,54 21,15 27,07 25,25 20,41 7,62 27,38 20,21 26,50 29,45 20,21 Objaśnienia: S - suma kationów zasadowych, CEC - pojem ność kompleksu sorpcyjnego, BS - stopień w ysycenia kompleksu sorpcyjnego. Explanation: S - sum o f base cations, CEC - cation exchange capacity, BS - base saturation
W łaściwości chemiczne gleb organicznych Parku N arodow ego Gór Stołow ych
23
Zawartość kationów Na+ waha się w zakresie od 0,11 cmol(+) • kg-1 gleby w poziomie Otpr2 profilu 5 do 0,33 cmol(+) • kg-1 gleby w poziomie powierzchniowym O tprl profilu 8 (tab. 3).
Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (BS) może być niekiedy również wskaźnikiem zasobności gleb. W glebach oligotro- ficznych siedlisk wierzchowiny Skalniaka - profile 2, 4, 5 wartości tego wskaźnika nie przekraczały zwykle 15%, natomiast w eutroficznych glebach siedlisk dolnej części stoków - profile 1,3 obserwowane wartości (BS) przekraczały nawet 90%.
Na podstawie zawartości składników rozpuszczalnych w 0,5 mol HC1 • dm-3 oraz norm przyjętych przez IUNG [1995], określono zasobność analizowanych gleb (tab. 2). Zawartość magnezu w poziomach organicznych mieści się w przedziale od 2,8 mg • 100 g“1 gleby w poziomie Otprl profilu 4 do 67,6 mg • 100 g“1 gleby w powierzchniowym poziomie O tnil profilu 3. W profilach obserwowano na ogół obniżanie zawartości tego składnika wraz ze wzrostem głębokości i wartości te oceniono według norm IUNG jako niskie, a niekiedy średnie.
Zawartości mineralnego potasu wahały się w przedziale od 12,1 mg • 100 g_1 gleby w poziomie Otprl oraz Mtpr2 w profilu 9 do 216,8 mg • 100 g_1 gleby w poziomie Otnil profilu 3 (tab. 2). Największą koncentrację tego składnika obserwowano ge neralnie w powierzchniowych poziomach ściółek i torfów obszarów leśnych. Podobną tendencję zaobserwowano na drenowanych torfowiskach leśnych Finlandii [Kaoni- sto, Pavilainen 1988]. Zawartości potasu w warstwach powierzchniowych określono na podstawie liczb granicznych jako średnie lub wysokie, niekiedy bardzo wysokie. W pozostałych poziomach są one niskie bądź bardzo niskie.
Fosfor jest pierwiastkiem mogącym występować w poziomach gleb torfowych w znacznych ilościach. Jest on pobierany przez rośliny i sorbowany, toteż dzięki temu słabo przemieszcza się w głąb profilu glebowego [Wondraush 1969]. Zmierzone zawartości tego składnika w glebach organicznych Parku mieszczą się w zakresie od 0,3 mg • 100 g-1 gleby gleby w poziomie Otnil profilu 9 do 92,6 mg • 100g_1 gleby w poziomie torfu niskiego Otni3 profilu 3. (tab.2). W analizowanych glebach zawar tości fosforu oceniono jako bardzo niskie i niskie - profile 1, 2, 4, 5, 6, 9, średnie - profil 8. Tylko w poziomach profili 3 i 7 zawartości fosforu oceniono jako wysokie i bardzo wysokie. We wszystkich badanych glebach obserwowano tendencję spadku zawartości fosforu wraz ze wzrostem głębokości w profilu.
ANALIZA WODY GLEBOWO-GRUNTOWEJ
Skład chemiczny wód na obszarach torfowiskowych ulega ciągłym sezonowym zmianom [Bragazza i in. 1998]. Pojedyncza analiza wody na poszczególnych powie rzchniach może jedynie w przybliżeniu charakteryzować dane siedlisko. Przeanalizo wano 9 próbek wody glebowo-gruntowej z poszczególnych odkrywek. Wyniki oz naczeń pH wskazują na bardzo silnie zróżnicowaną troficzność poszczególnych obiektów (tab. 4). Odczyn wód wahał się od silnie kwaśnego (pH 3,30) w próbce z profilu 6 z obszaru Wielkiego Torfowiska Batorowskiego do zasadowego (pH 7,3 5 - 7,54) w próbkach wody z profili 1, 3 z obszarów zatorfień w dolnej części stoków, gdzie w podłożu występował margiel. Analizowane wody wykazywały największe
24 A. Bogacz
T A B E LA 4. Skład chem iczny wody glebowo-gruntowej gleb organicznych Parku N arodow ego Gór Stołow ych
TABLE 4. Chemical com position o f soil-ground water in Stołow e Mountains National Park •
Nr profilu Profile N o pH Fe Ca К Na M g S 0 42 - P 0 4- СГ [mg • dm -3] 1 7,54 1,45 32,86 1,76 3,04 2,11 10,3 <0,5 1,57 2 5,53 1,05 9,89 1,28 1,55 0,76 15,3 <0,5 2,53 3 7,35 1,00 32,50 1,13 1,32 2,01 24,7 <0,5 1,64 4 4,19 1,10 6,00 0,90 1,41 1,01 17,9 <0,5 2,10 5 4,69 1,30 5,00 0,99 1,42 1,24 11,8 <0,5 2,32 6 3,30 1,85 3,00 0,80 1,10 0,64 10,0 <0,5 2,13 7 4,20 1,44 5,00 3,20 1,82 0,97 20,3 <0,5 3,44 8 5,83 1,95 1,45 0,37 0,51 1,12 13,8 <0,5 7,61 9 4,80 1,31 1,50 0,04 0,20 0,88 14,5 <0,5 3,15
zróżnicowanie, jeśli chodzi o zawartość wapnia. Ilość tego składnika mieściła się w przedziale od 1,45 mg Ca2+ • dm-3 w wodzie z profilu 8 do 32,86 mg Ca2+ • d irf3 w wodzie z odkrywki 1. Zawartość magnezu oscyluje w przedziale od 0,88 mg M g2+ • dm-3 w przypadku odkrywki 9 do 2,11 mg Mg2+- dm~3 w wodzie z profilu 1. Obecność potasu podobnie jak innych składników była znowu najmniejsza w próbce wody z profilu 9 i wynosiła 0,04 mg K+ • dm-3. Ilości sodu w analizowanych wodach były zwykle większe od zawartości potasu i wynosiły od 0,20 mg Na+ • dm-3 w próbce z profilu 9 do 3,04 mg Na+ • dm-3 w próbce z profilu 1. Wszystkie analizowane próbki zawierały zawartości żelaza mieszczące się w granicach od 1,00 do 1,95 mg Fe2+ • dm“3 oraz nieznaczne ilości fosforu poniżej 0,5 mg P 0 43_ • dm-3. Niski był również poziom chlorków i wynosił od 1,64 do 7,61 mg СГ • dm-3. Duże zróżnico wanie zawartości jonów S 0 42- obserwowano w poszczególnych próbkach wody. Zmierzone ilości S 0 42- mieściły się w przedziale od 10,0 do 24,7 mg S 0 42“ • dm-3 (tab. 4).
WNIOSKI
1. W glebach organicznych Parku Narodowego Gór Stołowych, charakteryzujących się odczynem silnie kwaśnym, kwaśnym i lekko kwaśnym, dominującą rolę w kształtowaniu odczynu odgrywa glin wymienny. Wartości pH wzrastają wraz z głębokością w profilu.
2. Pojemność kompleksu sorpcyjnego (CEC) w poziomach torfów silnie rozłożonych jest znacznie większa niż w torfach słabo rozłożonych, z dużym udziałem szcząt
ków Sphagnum sp. i przekracza niekiedy 100cmol(+) • kg-1 gleby.
3. W poziomach powierzchniowych (ściółki, mursze oraz torfy), w porównaniu z poziomami głębiej leżącymi, stwierdzono wzrost zawartości fosforu, magnezu i potasu.
W łaściwości chemiczne gleb organicznych
Parku N arodow ego Gór Stołow ych 25
4. Niskie wartości relacji C/N występujące w poziomach powierzchniowych większo ści analizowanych profili mogą wskazywać na intensywną mineralizację materii organicznej, związaną z przesuszaniem tych gleb.
5. Wody glebowo-gruntowe z poszczególnych obszarów badawczych charakteryzuje zróżnicowanie zawartości jonów Ca2+.
6 . W yniki analiz fizykochemicznych i chemicznych gleb oraz wód wskazują dobitnie na dużą różnorodność troficzną siedlisk bagiennych i pobagiennych Parku. W ystę pują tam gleby siedlisk mezotroficznych, eutroficznych oraz oligotroficznych. 7. Wszelkie planowane tu w przyszłości zabiegi związane z ochroną i renaturyzacją
siedlisk podmokłych w Parku, powinny uwzględniać różnice w ich troficzności.
P o d zięko w an ie
Autor dziękuje Dyrekcji Parku Narodowego Gór Stołowych za pomoc w prowa dzeniu badań na terenie Parku oraz dr. inż. Tadeuszowi Stepie z Instytutu Botaniki i Fizjologii Roślin Akademii Rolniczej we Wrocławiu za wykonanie mikroskopowej analizy geobotanicznej torfów w zebranych próbkach.
LITERATURA
ALTSC H ULER Z.S., SCHNEPFE M.M ., SILBER C.C., SIM ON F.O. 1983: Sulfur diagenesis in Everglades peat and origin o f pirite in coal. Science 221:4607, 2 2 1 -2 2 7
BO G A C Z A. 2000: Physical properties o f organic soil in Stołow e Mountains National Park (Poland). Proceedings o f the International Peat Sym posium on Chemical, Physical and B io lo gical Processes in Peat Soil, Jokioinen, Finland. Suo 51, 3: 105-113.
B R A G A Z ZA L., A LBER R., GERDOL R. 1998: Sesonaly chemistry o f pore water in humm ocks and hollow s in a poor mire in southern A lps (Italy). W etlands 18, 3: 3 2 0 -3 2 8 .
COOPER D.J., LEE H., M AC D O N A LD L.H., W AGNER S.K., W OODS S.W . 1998: H ydrologie restoration on a fen in Rocky Mountain National Park, Colorado, U SA . W etlands 18: 3, 3 3 5 -3 4 5 .
HEATHW HITE A.L., GÖTTLICH K., EGG ELSM A NN R. 1993: Ecohydrology, mires drainage and mire conservation, 4 1 7 -4 8 4 In: Mires Process, Exploination and Conservation. John V iley & Sons, N ew York N .Y. U SA
IUNG 1985 : Liczby graniczne do w yceny zawartości w glebie makro- i mikroelem entów. Zalecenia naw ozow e cz. I, Puławy
JONGERIUS A., PONS L. J. 1962: Soil genesis in organie soils. Communication o f the Netherlands Soil Survey Institute: 154-156.
KASZUBKIEW ICZ J., BOG ACZ A., GAŁKA В. 1996: Gleby organiczne Parku N arodow ego Gór Stołowych. Szczeliniec 1: 9 1 -9 4 .
KA U NISTO S., ARO L. 1996: Forestry use o f cut-away peatlands. In: Vasander H .(ed.). Peatlands in Finland. Finish Peat Society, Helsinki: 130-134.
KA U NISTO S., PA A VILA IN EN E. 1988: Nutrient stores in the old drainage areas and growth o f stands. Commun. Inst. For. Fenn. 145:1-39.
K O NEC KA -BETLEY K., C ZĘPIŃ SK A -K A M IŃ SK A D., JA NO W SKA E. 1994: W łaściw ości fizykochem iczne i chem iczne gleb w Kampinoskim Parku Narodowym (stan na r. 1991) [w] Prognozowanie przemian w łaściw ości chem icznych gleb Kam pinoskiego Parku N arodow ego na tle innych komponentów środowiska przyrodniczego. Wyd. Fundacja SGGW: 17-71. M A REK S. 1998: Rozwój W ielkiego Torfowiska Batorowskiego w św ietle badań biostratygrafi-
26 A. Bogacz
M OTO W ICK A-TERELAK, TERELAK H., W IT E K T. 1993: Liczby graniczne do w yceny zawar tości siarki w glebach i roślinach. IUNG, Puławy: 15-19.
N O W IC KA B. 1998: System y krążenia wody w Parku Narodowym Gór Stołow ych. Szczeliniec 2:
42^7.
OKOŁOW ICZ M ., SO W A A. 1997: Gleby torfowo-m urszowe rezerwatu Krzywa Góra w Kampi noskim Parku Narodowym. R ocz. Glebozn. 48, 3/4: 105-121.
PA C A R IN EN P., TOLONEN K. 1977: Vertical distribution o f N, К, Zn and P in Sphagnum peat.
Suo 28, 4 -5 : 9 5 -1 0 2 .
PIAŚCIK H 1977: Przeobrażenie gleb torfowo-m urszowych ze szczególnym uw zględnieniem zmian w zawartości wapnia, żelaza i glinu. Zesz. Nauk. A R T O lsztyn 176, 23: 3 -5 3 .
PO LSK A N O R M A P N -76/G -02501. 1977: O znaczenie gatunku i rodzaju oraz typu torfu. Polski Komitet Normalizacji: 1-11.
SJORS H. 1950: On the relation between vegetation and electrolites in north Sw edish mires. O ikos 2: 2 4 3 -2 5 8 .
STAR K L. 1936: Zur G eschichte der Moore und Wälder Schlesiens in postglazialer Zeit. B otani
sche Jahrbücher, LXVII, 5.
THORPE V. A. 1973: Collaborative study o f the cation exchange capacity o f peat material. J A O AC. 56, 1: 174-156.
W O N D R A U SH J. 1969: Phosphorus sorption in mucky-peat soils. Polish J. Soil Sei. 2, 2: 9 7 -1 0 6 . W ORONKO D. 1998: Warunki w ystępow ania i funkcjonowania obszarów podm okłych w Parku
N arodowym Gór Stołow ych. Szczeliniec 2: 2 3 -2 9 .
Praca w płynęła do redakcji w listopadzie 2001 r.
Dr inż. Adam Bogacz
Instytut Gleboznawstwa i Ochrony Środowiska Rolniczego, Akademia Rolnicza,
