THE PR O PE R T IE S OF SO ILS OF ERODED M ORAIN AREAS W ITH PA R TIC U LA R ALLOW ANCE FO R QU ALITA TIV E
CO M PO SITIO N OF ORGANIC M ATTER
Departm ent of Soil Science, Agricultural College, Olsztyn. Head — prof. Dr. H. U ggla
Biological, physical, and chem ical p ro p ertie s of soils on w hich th e yield of p lan ts depends, re fle c t a com plicated and causally connected soil form ing processes. The role of h u m u s in th e fo rm atio n of th e m en tio ned above p ro p ertie s is v e ry im p o rta n t and com m only know n. N ev er theless th is p ro b lem is m u ch m ore com plicated in h illy areas w h e re “soil fo rm in g processes” and “soil processes” are affected b y erosion. The n u m ero u s d ata a re qu o ted in th e w o rld an d n ativ e lite ra tu re w hich prove th a t th e re is a g re a t d iffe re n tia tio n in th e thickn ess of hum u s lay ers and c o n te n t of h u m u s in th e soils of d iffe re n t p a rts of slope. In g en eral th e re a re no publicatio n s on th e changes of p ro p ertie s an d com position of h u m us, caused by erosion. In P olish soil science lite ra tu re on ly tw o positions in d icate th a t th ese differen ces occur [1, 4]. In connection w ith th is it w as decided to ta k e th is prob lem u n d e r in vestig ation s w hich are c a rrie d o u t on M asu rian L ak elan d by th e w o rk ers of th e Soil Science D e p a rtm e n t of th e College of A g ric u ltu re in O lsztyn.
METHODS
F o u r soil cross-sections of m any p erfo rm ed in M asurian M iddle L ak e lan d w ere chosen to d etail investigations. T hey w ere: Zaw idy, W ilkowo, Jezio ran y , Orłowo (d istricts K ę trz y n and Reszel). O n each slope th e sam ples w ere ta k e n fro m all genetic horizons and, in th e case of deluv ial soils, fro m e v ery lay e r. The ditches for sam pling w ere m ade in each ch a ra c te ristic p a rt of slope.
T he sam ples w ere analyzed on: m echanical com position, chem ical pro p erties, exchange capacity. T he q u a lita tiv e analysis of organic m a tte r was carried o u t b y T iu rin m eth o d [2, 3]. Besides in th e hum ic acids of
278 Z. M irowski
I group (ex trac tab le by In NaOH) th e flocculation according to K ono- n o w a’s m etho d [2] and th e o ptical d en sity w ith sp ectro p h o to m eter w ere d eterm in ed .
RESULTS
T he soils of in v estig ated slopes belong to d iffe re n t types, developed o n m o ra in loam s. On to ph ills a n d eroded p a rts of slopes th e b row n and b ro w n leached soils occur. O n low er p a rts of slopes and in basins th e delu vial soils of d iffe re n t ty p es are found.
The m orphological d iffe re n tia tio n of soil lay e rs caused by erosion occurs o n each p a rtic u la r p a rt of slope. T h e soils d iffe r w ith m echanical an d chem ical com position, cation ex change capacity as w ith q u a n tity of ex changeable bases.
The w ashed deposits (déluvial sed im ents on low er p a rts of slopes) contain 7— 35 per cen t m ore sand and 1— 31 p e r cent less clay (particles sm aller th a n 0 ,0 2 m m.) to com pare w ith soils of h ig h er p a rts of slopes. In stead th e deluv ial deposits in v alley w ith re s tric te d o u tflo w an d in basins contain 6— 30 per cen t less sand a n d 12— 50 p e r cen t m ore clay resp ectively .
In resp e c t to th e co n ten ts of F e20 3, CaO, MgO, P205 th e deposits of low er p a rts of slopes a re th e poorest, slig h tly ric h e r a re soils on slope a n d th e ric h e st sed im en ts in v alley s and basins. The la tte r contain from 1.5 up to 3 tim es m o re of th ese com ponents, to com pare w ith soils on th e slope. T he changes of chem ical p ro p ertie s m ay be also deduced from th e ra tio of S i 02 to R2O3. This ratio in sedim en ts of basins is 2.27— 3.25, in soils on slopes and to p h ills is la rg e r 5.86— 9.25 th e la rg e s t is in th e w ashed sedim ents on slope 11.37— 13.19.
It w as confirm ed th a t exchange capacity as w ell as q u a n tity and q u a lity of ex ch an g eable cations a re in s tric t co rrelatio n w ith m echanical com position, co n ten t of h u m us an d a re changed by soil erosion processes. S ed im ents in basins and in v alley s w ith re s tric te d o u tflo w have 2.5 tim es h ig h er exchange capacity (in u p p e r horizon 0— 25 cm. Eh = 14.69— 37.11 m e/100 g. of soil), in d e e p er lay ers Eh = 16.02— 70.82 m e/1 0 0 g. of soil, th a n in eroded soils on slope (in horizon A x Eh = 6.18— 18.62, deeper 7.14— 26.82).
To com pare w ith w ashed deposits th e exchange capacity of sedim ents in th e v a lle y w as 4 tim es hig h er. T he sedim ents in basins and in v alleys w ith re s tric te d ou tflo w alw ays show o u t a v e ry high degree of sa tu ra tio n w ith basic cations w ith reg a rd le ss of th e acidity of th e soils of th e h ig h er p a rts of slopes.
S o i l s : W — s o i l s o n h i l l t o p , Z — s o i l s d e n u n d e d b y e r o s i o n , D — d e l u v i a l s o i l s s l o p e , I, I I, I II ... — N r . o f p r o f i l e s
280 Z. M irowski
The c a rrie d -o u t in v estig atio ns indicate, th a t th e co n ten t of h um us and its com position v a ry u n d e r in flu en ce of erosion. It m ay be seen in Fig. 1 in w hich th e to ta l c o n te n t of С (in tons/ha) into th e w hole h u m u s horizon is p rese n ted as a diagram , as w ell as th e p a rticip a tio n of С of in d ividual fra c tio n of h u m u s in to ta l carb on content.
In b o th ty p es of soils situ a te d on slopes, because of erosion and leach ing of m ore m obile com ponents of h um us, th e re la tiv e c o n ten t of b itu m in s (w hich are m ore stab le form s) increases.
The co n te n t of hum ic acids of I group ex p ressed as p e r cent of to ta l С of organic m a tte r was: from 10.25 p e r cent up to 17.87 p e r cen t in th e soils of to p h ills and eroded slopes and, in th e deluvial deposits fro m 12.5
p e r cent up to 45.8 p e r cent.
The proof of d iffe re n t course of h u m u s form ing processes on h illy areas is th e ratio of С hum ic acids (Ch) to С of fulvic acids (Cf). This ratio (Ch:Cf) in soils on to ph ills is from 0.62 up to 0.91, in soils on eroded slopes from 0.41 up to 0.63 b u t in delu vial soils it e x ten d s v e ry o fte n ov er 1. It show s th a t in eroded soils th e hu m u s is “y o u n g e r'’ th a n on tophills and in deluvial sedim ents.
D eterm in atio n s of optical d en sity (Fig. 2) and flocculation of th e hum ic acids of I group confirm ed correctness of o u r supposition of th e possibilities of q u a n tita tiv e d iffe re n tia tio n of hu m us in rolling areas. H um ic acids e x tra c te d from eroded soils in gen eral show ed o u t th e low est optical den sity w h a t indicate th e y have less com plicated stru c tu re . Those from deluvial soils a p p e ard to be th e “rip e s t” form s — th e m ost polim e- rized. In deluvial soils th e “rip e n e ss” (degree of polim erization) of hum ic acids increases w ith depth .
The su scep tib ility of h um ic acids to flocculation also confirm ed th a t above holds tru e . The hum ic acids of I group from soils on tophills coagulated at 30— 40 m e of CaCl2 p er lite r of hum ic acids solution du rin g 2 ho u rs since coag ulato r w as added. (The co n cen tratio n of hum ic acids w as 100 mg. C/1, of solution). A t th is q u a n titie s of CaCl2 th e coa g u latio n in m ost cases w as not com plete. T he hum ic acids from eroded soils w ere th e m ost stab le ag ain st coagulation. T hey did not coagulate even a t 40 m e of CaC l2 (except one case). O n th e o th e r h an d th e hum ic acids from deluvial soils coagulated easily an v e ry easily a t 2— 15 m e of CaCl2. V ery o fte n th e coagulation was ob served ju st a fte r addin g of coagulator. O nly hum ic acids e x tra te d from too m oist delu vial soils w e re m ore stable on coagulation th a n those from deluv ial soils of h ig h er p a rts of slopes, b u t in e v e ry case th e y coagulated m ore easily th a n hum ic acids from eroded soils.
Fig. 2. Optical density of hum ic acids of I group
а — f r o m s o i l s o f d i f f e r e n t p a r t s o f s l o p e ( h o r i z o n A i ) , b — f r o m d e l u v i a l s o i l s ; 1—7 — N r . o f
p r o f i l e , ---h u m i c a c i d s f r o m d e l u v i a l s o i l s , --- h u m i c a c i d s f r o m o t h e r s o i l s o n t h e s l o p e
The re s u lts of our inv estig atio ns allow to m ake th e follow ing conclu sions.
1. As a re s u lt of soil erosion processes in M asurian M iddle L ak elan d th e d iffe re n tia tio n of soils w ith re g a rd to m echanical and chem ical com position, exchange capacity, c o n ten t and c h a ra c te r of h u m u s tak e place. 2. The p oorest soils in h u m u s are those eroded on slopes, slig h tly ric h e r — on to p hills and th e ric h e st d eluvial soils in basins and valleys w ith re s tric te d outflow .
282 Z. M irowski
3. W ith an increase of th e co n te n t of h um u s an increase of th e abso lu te co n te n t of hum ic acids w as alw ays observed.
4. T he hum ic acids from eroded soils on slopes show th e low est degree of polim erization. It m ay be deduced from : th e ratio of Ch:Cf, th e optical d e n sity of hum ic acids of th e I group as also fro m th e resistan ce to coagulation w ith CaCl2. H um ic acids fro m deluvial soils show ed o u t th e h ig h est degree of polim erization am ongst those u n d e r investigations.
REFERENCES
[1] M i r o w s k i Z., L e w i c k a M. — K ształtow anie się niektórych w łaściw ości próchnicy w terenie urzeźbionym (na przykładzie dwóch przekrojów n iw ela- cyjno-glebow ych). Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Rolniczej w Olsztynie, t. 12, Nr 152, 1962.
[2] К o n o n o w а М. M. — Zagadnienie próchnicy glebowej. PWRiL, Warszawa 1954.
[3] T i u r i n I. W. — К m etodikie analiza dla srawnitielnogo izuczenija sostaw a poczwiennogo pieriegnoja. Izd. AN SSSR, t. X X X V III, M oskwa 1954.
[4] T u r s k i R. — Badania próchnicy w erodowanych glebach Płaskow yżu N a łęczowskiego. Annales UMCS, s. E, vol. XVI, 3, Lublin 1961.
Z . M I R O W S K I
DIE EIGENSCHAFTEN DER BÖDEN IN ERODIERTEN MORÄNENGEBIETEN, MIT BESONDERER BERÜCKSICHTIGUNG
DER ZUSAMENSETZUNG DES BODENHUMUS
I n s t i t u t f ü r B o d e n k u n d e ä n d e r L a n d w i r t s c h a f t l i c h e n H o c h s c h ü l e in O l s z t y n
Z u s a m m e n f a s s u n g
Die quantitativen und qualitativen Verhältnisse, die im Bodenhumus — unter dem Einfluss der W assererosion gestaltet werden — sind bis jetzt noch kaum er forscht worden. D ieses Problem zu klären, w enn auch nur teilw eise, war das Ziel einer Arbeit, die im hügeligen, m ittleren Teil des M asurischen Seengebietes durch geführt wurde. Der Verfasser prüfte die chem ische Zusam mensetzung des Humus und auch dessen Sorptionsverm ögen sow ohl der Boden auf den H ügelkuppen- und Hängen, als auch derjenigen, die sich am Fusse der Hänge als Deluvial(C ol- luvial)-B öden abgelagert haben. Er stellte fest, dass zw ischen den Eigenschaften dieser Böden bem erkensw erte U nterschiede auftreten ins besondere im Sorptions verm ögen und der Zusam m enzetzung des Humus. D ie D eluvial-Böden, die in Tälern m it schw achem W asserabfluss (oder sogar ohne Abfluss) abgelagert wurden, haben sich als die nährstoffsreichsten erw iesen. Es zeichnet sie, unabhängig vom Che m ism us der Böden an den Hängen und auf den Kuppen, ein hoher Sättigungsgrad aus. Dagegen die, an den unteren Hängen abgesetzten Böden sind die ärmsten. A uf Grund des allgem einen Gehaltes an Huminsäuren, des Verhältnisses Ch : Cf, des D urchsichtigkeitsgrades dieser Säuren und deren K oagulationsschw elle konnte fe s t gestellt werden, dass die Hum insäuren der D eluvialböden den höchsten, die erodierten Böden der Hänge, den niedrigsten Polym erisationsgrad aufw eisen. D ie Polym erisation der Hum insäuren w ächst in c’en D eluvialböden im allgem einen m it der Tiefe an
Z . M I R O W S K I
LES PROPRIÉTÉS DES SOLS DANS LES TERRAINS MONTEUX DE MORAINE, AVEC MISE EN ÉVIDENCE PARTICULIÈRE DE LA COMPOSITION D ’HUMUS
I n s t i t u t d e P e d o l o g i e d e l ’E c o l e S u p é r i e u r s A g r i c u l t u r e à O l s z t y n
R é s u m é
Les changem ents quantitatifs et qualitatifs de l’humus, qui ont lieu sous l ’in fluence de l ’érosion pluviale ne sont jusqu’à m aintenant qu’insuffisam m ent étudiées. Résoudre ce problème, au m oins partiellem ent, était le but d’un travail réalisé dans la partie centrale de la Masourie en Pologne. L’auteur a déterm iné la com position chim ique de l’humus et son pouvoir absorbant dans les sols des sommets,
des pentes et des pieds des collines. Les sols colluviaux, dans de petits vallons, avec l’écoulem ent faible d’eau, sont les plus riches en elem ents m inéraux. Ils se caractérisent par un taux de saturation élevé indépendamm ent des propriétés chim iques des sols des pentes et des sommets. Les sols sedim entés aux pieds des pentes sont au contraire les plus pauvres en élém ents nutritifs. La déterm ination de la teneur totale en acides humiques, de leur densité optiques et de leur seuil de floculation ainsi que du rapport Ch : Cf a perm is de conclure que le degré de po lym érisation des acides hum iques dans les sols colluviaux est le plus élevé, tandis que celui des sols sur les pentes est le plus bas. La polym érisation des acides hu m iques dans les sols colluviaux augm ente avec la profondeur.
Z . M I R O W S K I
WŁAŚCIWOŚCI GLEB TERENÓW MORENOWYCH ERODOWANYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM SKŁADU
JAKOŚCIOWEGO PRÓCHNICY
K a t e d r a G l e b o z n a w s t w a W S R O l s z t y n
S t r e s z c z e n i e
Z uw agi na brak opracowań odnośnie w pływ u erozji na ilościow e i jakościowe zm iany próchnicy glebowej w terenach urzeźbionych w K atedrze G leboznawstwa WSR w O lsztynie postanowiono zbadać to zagadnienie na obszarach m orenowych Pojezierza Środkowo M azurskiego. Badano skład chem iczny gleb, w łasności sorp cyjne oraz skład próchnicy glebowej. Na podstaw ie uzyskanych danych stw ierdzo no, że gleby poszczególnych elem entów stoku różnią się pod względem wyżej w y m ienionych w łaściw ości. Szczególnie duże różnice w ystępują w pojem ności kom pleksu sorpcyjnego, stopniu nasycenia zasadami i składzie próchnicy. N ajzasob niejsze w składniki okazały się gleby deluw ialne kotlin i dolin o utrudnionym od pływ ie. W ykazują one zawsze bardzo w ysoki stopień nasycenia kationam i zasado w ym i bez względu na chemizm gleb w yższych partii stoku. Najuboższe były gleby deluw ialne położone w dolnych partiach stoku. Na podstaw ie zawartości kw asów hum inowych, stosunku Ch : Cf, gęstości optycznej i progu koagulacji stwierdzono, że najw yższy stopień polim eryzacji posiadają kwasy hum inowe z gleb deluw ialnych, najniższe — z gleb podlegających erozji na zboczu. W glebach deluw ialnych sto pień polim eryzacji kw asów hum inowych na ogół wzrasta wraz z głębokością.
284 Z. M irowski з. М И Р О В С К И СВОЙСТВА ПОЧВ МОРЕННЫХ ЭРОДИРОВАННЫХ РАЙОНОВ С ОСОБЕННЫМ УЧЁТОМ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПЕРЕГНОЯ К а ф е д р а П о ч в о в е д е н и я О л ь ш т ы н с к о й С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й А к а д е м и и Р е з ю м е В виду недостатка работ по влиянию эрозии на качественные и количествен ные изменения почвенного перегноя в районах с изрезанним рельефом, при водили исследования по этому вопросу на моренной территории С редне-М азур- ского Приозерья. Определяли химический состав почв, сорбционные свойства и состав почвенного перегноя. На основании полученных данны х установлено, что почвы отдельных элементов склона различаются по выше перечисленным свойствам. Особенно больше различия наблюдаются в ёмкости сорбционного ком плекса, степеня насыщенности основаниями и в составе перегноя. Наиболее бо гаты компонентами оказались делювиальные почвы котловин и долин с за - трудненым оттоком. Эти почвы обладали вседга высокой степенью насыщ ен ности основаниями независимо от химизма почв более высокой части склона. Наиболее бедными были делювиальные почвы, лежащ ие в нижней части склона. На основании содержания гуминовых кислот, отношения Сгум.: Сфульв опти ческой плотности и предела коагуляции установлено, что наиболее высокой степенью полимеризации обладают гуминовые кислоты делювиальных почв, наиболее низкой — подверженные эрозии почвы на склоне. В делювиальных почвах степень полимеризации гуминовых кислот увеличивается совместно в глубиной.
