ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXI NR 2 WARSZAWA 2010: 15-20
ADAM BOGACZ, MARTA ROSZKOWICZ
WPŁYW UŻYTKOWANIA LEŚNEGO
N A ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI GLEB ORGANICZNYCH
W BRZEGOWEJ CZĘŚCI KRĄGŁEGO MOKRADŁA
(PARK NARODOW Y GÓR STOŁOWYCH)
INFLUENCE OF FOREST MANAGEMENT
ON THE CHANGES OF ORGANIC SOIL PROPERTIES
IN THE MARGINAL PART OF THE KRĄGŁE MOKRADŁO
PEATLANDS (STOŁOWE MOUNTAINS NATIONAL PARK)
Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska UP we WrocławiuAbstract: The aim of this research was to determine the properties of organic soils modified by human
activity, rain-washing, aeolian, and fluvial process. The peat horizons were analyzed and classified into peat types and species. Three profiles of shallow peat and peaty gley soils were identified. The investigations showed that organic soils were developed on a sandy weathered sandstone base in an oligotrophic habitat. The organic horizons were often mixed with sand and separated by sand beds. The soils were classified as Sapric Histosols Dystric or Sapric Gleysols Dystric (WRB 2006). The trophism of the organic soil in the studied objects resulted both from natural factors and anthropogenic pedogenic processes.
Słowa kluczowe: użytkowanie leśne, gleby organiczne, torf, piaszczysta zwietrzelina piaskowca. Key words: forest management, organic soil, peat, sandy weathered sandstone.
WSTĘP
Znaczne obszary Parku Narodowego Gór Stołowych były w przeszłości użytkowane leśnie. Wiele torfow isk na terenie Parku zostało przesuszonych, a pierw sze próby odwodniania tych siedlisk podejmowano pod koniec XIX wieku [Stark 1936]. Mokradła poprzecinano g ęstą siecią rowów oraz stworzono system dróg leśnych, odsłaniając zalegające pod torfem podłoże piaskowcowe. Torfowisko Krągłe M okradło zajmuje położenie wierzchowinowe w Masywie Skalnika na wysokości 830-832 m n.p.m. Obiekt ten przecina również sieć rowów odwadniających [Woronko 1998]. Rowy te są obecnie blokowane w celu ponownego zabagnienia siedliska. Kilka dróg leśnych przebiega w bliskim sąsiedztwie Krągłego Mokradła. W brzegowej części tego obiektu występuje sztucznie wprowadzony świerk w wieku 60-80 lat, narażony na często występujące w tym rejonie wiatrołomy. Spotykamy tu płytkie gleby torfowe wytworzone na piaszczystym
I Ł A. Bogacz, M. Roszkowicz
podłożu. Wcześniej prowadzone badania na terenie Parku wskazały na obecność w glebach organicznych warstw mineralnych o miąższości kilku centymetrów [Bogacz 2000]. Warstwy te były wytworzone ze zwietrzeliny piaskowcowej transportowanej przez wiatr i wodę.
Celem prowadzonych badań było określenie stopnia przeobrażenia gleb organicznych na podstawie ich cech morfologicznych, fizycznych i chemicznych.
MATERIAŁY I METODY
Opisano trzy profile gleb torfowych (18 próbek) zlokalizowanych w różnej odległości od brzegu torfowiska. Próbki torfowe wraz z przewarstwieniami piaszczystymi pobierano z powierzchni badawczej przy użyciu próbnika typu Instorf [Horawski 1987]. Poziomy torfow e wydzielano na podstawie barwy, stopnia rozkładu materii organicznej oraz obecności zachowanych szczątków roślinnych. Profile glebowe pobierano wraz z podłożem m ineralnym . W m ateriale glebow ym określono szereg w łaściw ości fizycznych i chemicznych oraz dodatkowo skład zachowanych w torfie szczątków. N a podstawie składu botanicznego analizow anego m etodą m ikroskopow ą klasyfikow ano to rf do odpowiednich typów i gatunków [Oznaczenie gatunku... 1977]. Stopień rozkładu torfu określono przy użyciu dwóch metod: SPEC oraz metody półstrzykawki [Lynn i in. 1974], popielność - przez spalanie torfu w piecu muflowym w 550°C przez 4 godziny, skład granulom etryczny poziom ów m ineralnych - m etodą areom etryczną Bouyoucosa w m odyfikacji Prószyńskiego [Gee, B auder 1986]. G ęstość w łaściw a (p w) i gęstość objętościowa (po) poziomów organicznych były kalkulowane na podstawie formuł:
p w = 0,11A + 1,451, gdzie 1,451 określa gęstość w łaściw ą humusu; p o = 0,004A+0,0913,
RYSUNEK 1. Schematy profilów gleb organicznych obszaru badawczego FIGURE 1. Schematic presentation of organic soils from study area
TABELA 1. Skład resztek roślinnych w poziomach organicznych Krągłego Mokradła TABLE 1. Composition o f plant fragments in organic horizons in Kragle Mokradło Peatland Nr No Poziom pobrania Depth o f sampling [cm] Materiał glebowy Soil material
Procent nie rozłożonych resztek roślinnych Percent o f not humificated plant fragments
Pozycja systematyczna torfii Systematic peat position PN -76/G -02501 korzenie i szczątki traw roots and debris o f grasses korzenie drzew trees roots igły i kora needle and bark S p h a g n u m B r y a le s E r i o p h o ru m other inne nieziden tyfikowane not identi - ficated typ type gatunek species
1 0-5 fibric 60 15 lOi 2 13 N trawy z drewnem
8-20 sapric 55 30 5i + 10 N trawy z drewnem
28-40 sapric 65 25 10 P sphagneti & bryales
2 0-6 fibric 25 lOi 65 10 P trawy & S p h a g n u m sp.
16-24 hemic 40 40i 15 2 3 P trawy z drewnem
33-48 sapric 15 15 70 P Bryaleti
48-68 hemic 25 75 P Bryaleti
68-80 sapric 20 75 5d P Bryaleti silnie zamulone
3 0-4 hemic 90 +i 10 + N trawy
15-25 sapric 30 25 5 40 5 N trawy & B r y a le s sp.
25-40 hemic 40 20 2 35 3 N trawy & B r y a le s sp.
40-50 hemic 75 252) P E r io p h o r o - S p h a g n e t i
Objaśnienia:2) - E r io p h o r u m sp., i - P in u s sp. igły, d - drewno, N - niski, P - przejściowy; Explanation:2) - E r io p h o r u m sp., i - P in u s sp. needle, d - wood, N - low, P - mediate; grasses with wood - trawy z drewnem; silnie zamulone - strongly mudded
W pły w u ży tk o w a n ia le śn eg o na właśc iwoś ci gle b o rg a n ic zn y c h .. .
IŁ
A. Bogacz, M. Roszkowiczgdzie A jest zaw artością popiołu, 0,0913 reprezentuje gęstość objętościową humusu [Zawadzki 1970]. Analizowano następujące właściwości chemiczne gleb organicznych: zawartość w ęgla - przy użyciu analizatora firmy Bushi, zaw artość azotu - m etodą Kjeldahla, pH w H?0 i 1 mol • d m '3 KC1 w relacji gleba : roztwór 1:2,5, zawartość kationów o charakterze zasadowym - w 1 mol • dm-3 CH3COONH4 o pH 7,0. Stopień w ysycenia kom pleksu sorpcyjnego kationam i o charakterze zasadowym (BS) oraz pojemność kompleksu (CECe) wyliczono na podstawie kwasowości wymiennej. Pozwoliło to na zaliczenie gleby do odpowiednich grup referencyjnych systemu WRB [WRB 2006].
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Badane profile reprezentują płytkie gleby torfowe o średnim (Ptll) lub silnym (PtUI) stopniu zabagnienia. Gleby powstały przy dominującym ombrogenicznym typie zasilania w wodę i reprezentują siedliska oligotroficzne. Aktualnie powierzchnia mokradła znajduje się także pod wpływem fluwiogenicznego typu zasilania w wodę. Podłożem mineralnym gleb organicznych Krągłego Mokradła sązwietrzeliny piaskowcowe. Miąższość poziomów organicznych zawiera się w przedziale od 40 do 80 cm. Poziomy organiczne gleb są
TABELA 2 Właściwości fizyczne gleb organicznych Krągłego Mokradła TABLE 2 Physical properties o f organic soils in Kragle Mokradło Peatland Nr profilu Profile No Poziom glebowy Soil horizon Głębok. pobrania Depth o f sampling [cm] SPEC PI Zawartość popiołu Ash content [% d.m.] Pw |Po Pc [%] Włókno przecierane Fiber rubbed A [%] WTłókno nie przecier. Fiber unrubbed B [%] [g • cm"3] 1 Otnil 0-5 10YR 8/3 5 46,65 1,96 0,28 85,7 - -OmD 5-8 10YR 7/3 4 77,96 2.30 0,41 82,6 57 29 Otni2 8-20 10YR 6/4 2 55,65 2,06 0,31 84,9 43 14 D1 20-28 - - 97,25 - - - - -Otpr 28-40 10YR 6/4 2 55,95 2.06 0,31 84,9 66 3 D2 40-50 - - 98,16 - - - - -2 Otprl- 0-6 10YR 8/3 5 11,74 1,58 0,14 91,1 76 68 D1 6-16 - - 98,04 - - - - -Otpr2 16-24 10YR 7/3 4 72,37 2,25 0,38 83,1 70 26 D2 24-33 - - 96,98 — - - - — Otpr3 33-48 10YR 6/4 2 50,78 2,00 0,29 85,5 70 31 Otpr4 48-68 10YR 7/3 4 24,98 1,72 0,19 88,9 76 38 O/D 68-80 10YR 4/3 1 81,24 2,34 0.42 82,0 42 1 3 Otnil 0-4 10YR 7/3 4 49,86 1,99 0,29 85,4 69 50 D1 4-15 - - 98.80 - - - - — Otni2 15-25 10YR 6/4 2 69,28 2,21 0,37 83,2 53 17 Otni3 25-40 10YR 6/2 4 55,65 2,06 0,31 84,9 45 18 Otpr 40-50 10YR 7/3 4 13,67 1,60 0,14 91,2 95 56 D2 50-60 - - - - - - -
-Objaśnienia: SPEC - kolor glebowych wyciągów pirofosforanowych, PI - indeks piro- fosforanowy, Pc — porowatość całkowita, p — gęstość właściwa, p — gęstość objętościowa, - nie określono; Explanation: SPEC - soil pyrophosphate extract color, PI - pyrophosphate index, Pc - total porosity, p w - specific gravity, p - bulk density, - not determined
Wpływ użytkowania leśnego na właściwości gleb organicznych.. 19
przew arstw ione lub przem ieszane z poziom am i piaszczystym i. Proces w ietrzenia piaskowców i gospodarka leśna zmieniła znacznie cechy morfologiczne gleb. Schematy profilów gleb torfowych przedstawiono na rysunku 1. Badane gleby obszarów bagiennych zajmowały formacje trawiaste z udziałem Sphagnum sp. Geobotaniczna analiza poziomów torfowych wskazuje na znaczny udział w torfie fragmentów korzeni traw, Sphagnum sp. oraz Bryales sp. (tab. 1). Udział zachowanych szczątków klasyfikuje materiał organiczny jako torf niski lub przejściowy, a zawartość włókna oraz wyliczony indeks pirofosforanowy (PI) pozw ala na zaliczenie torfów do rodzajów hem ie bądź sapric. Podstaw ow e właściwości opisywanych gleb umieszczono w tabeli 2. Ze względu na proces namulania, torfy zaliczano najczęściej do wysoko i bardzo wysoko popielnych. Wyliczone na podstawie popiołu gęstości właściwa i objętościowa mieściły się w szerokich granicach. Porowatość całkow ita przyjm owała wartości typowe dla torfów niskich i przejściowych, rzadko przekraczając 90% objętości gleby. W poziom ach organicznych w zrosła wyraźnie koncentracja frakcji piaszczystej i pyłowej [Polskie Towarzystwo Gleboznawcze 2008]. Było to powodowane procesami namulania materiału przez spływ powierzchniowy i procesem eolicznym, a także m ineralizacją materii organicznej. Podobne zjaw isko w zbogacenia poziom ów organicznych w zw ietrzelinę obserw ow ał w Karkonoszach Klementowski [1979]. Taka sytuacja miała wpływ na status troficzny gleb organicznych w w ielu regionach Sudetów [Bogacz 2005]. Odczyn poziom ów piaszczystych oraz poziomów torfowych w brzegowej części Krągłego Mokradła był silnie kwaśny: pH w
TABELA 3. Właściwości chemiczne gleb organicznych Krągłego Mokradła TABLE 3. Chemical properties of organie soils in Kragle Mokradło Peatland Nr profilu Profile No Poziom glebowy Soil horizon
pH C N C/N Ca2+ Mg2+ K+ Na+ S CECe BS
%
H2° KC1 g • kg'1 cmol(+) * kg 1 ;gleby - o f soil
1 Otnil 3,5 2,7 304 10,6 28,7 11,5 3,82 7,65 1,09 24,06 33,43 72 OmD 3,5 2,8 112 6,7 16,7 6,61 0,52 0,71 0,35 8,19 16,44 49 Otni2 2.9 2,4 235 5,8 40,5 1,71 0,53 0,61 0,23 3,08 35,33 9 D1 3,2 2,7 151 1,4 10,8 0,81 0,21 0,11 0,09 1,22 3,84 32 Otpr 3,0 2,5 192 14,0 13,7 3,25 0,97 0,64 0,65 5,51 31,76 17 D2 3,4 3,0 102 1,4 7,2 0,61 0,18 0,05 0,09 0,93 3,18 29 2 Otprl 3,4 2,8 410 19,0 21,6 2,01 1.23 2,41 0,74 6,39 24,39 26 D1 3,4 3,2 10 1,9 5,3 0,61 0,21 0,05 0,09 0,96 3,96 24 Otpr2 3,3 3,1 131 5,9 22,2 1,31 0,57 0,15 0,14 2,17 15,67 14 D2 3,3 3,2 17 2,2 7,6 0,61 0,22 0,05 0,12 1,00 2,50 40 Otpr3 3,2 2,9 252 7,0 35.9 4.25 1,64 0,51 0,65 7,05 35,55 19 Otpr 4 3,0 2,9 359 10,6 33,9 2,76 0,91 0,25 0,35 4,27 40,64 10 O/D 3,2 2,9 101 5,8 17,4 1,26 0.31 0,36 0,17 2,10 25,72 8 3 Otnil 3,5 3,0 219 21.0 10.4 2,01 0,99 1,91 0,43 5,34 17,34 31 D1 3,4 3,2 6,5 1,1 5,9 0,61 0,16 0,05 0,17 0,99 2,49 39 Otni2 3,2 3,0 167 7,0 23,9 1,31 0,51 0,21 0,19 2,22 22,84 9 Otni3 3,0 2,7 220 5,8 37,9 1,71 0,66 0,25 0,26 2^88 32,13 9 Otpr 3,5 2,8 401 8,6 46,6 2,01 0,94 0,18 0,26 3,39 51,01 7
Objaśnienia: S - suma kationów o charakterze zasadowym. CECe - efektywna pojemność kompleksu sorpcyjnego, BS - stopień wysycenia kompleksu kationami zasadowymi;
Explanation: S - sum o f alkaline cations, CECe - effective cation exchange capacity, BS - base saturation
2£L A. Bogacz, M. Roszkowicz
H20 2,9-3,5, pH w KC1 2,4-3,1. W poziomach powierzchniowych stwierdzano wyższe wartości pH niż w poziomach głębiej leżących. Relacja C/N w poziomach organicznych mieściła się w przedziale od 10:1 do 40:1. Niższe wartości tego wskaźnika w wielu poziomach powierzchniowych wskazująna silnąmineralizację materii organicznej. Silnie kwaśne poziomy glebowe wykazywały zazwyczaj wysoką efektywną pojemność jonow ą (CECe). Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (BS) nie przekraczał 50%. Organiczne poziomy powierzchniowe wykazywały wyższą zawartość potasu, wapnia, magnezu oraz sodu niż poziomy głębiej leżące. Właściwości chemiczne gleb przedstawiono w tabeli 3. N a ich podstawie gleby brzegowej części Krągłego Mokradła zaklasyfikowano do Sapric Histosols Dystric lub Sapric Gleysols Dystric [WRB 2006].
WNIOSKI
1. Wprowadzenie monokultur świerkowych oraz proces wietrzenia piaskowców spo wodowały wyraźną zmianę budowy profilów gleb organicznych brzegowej części Krągłego Mokradła. Przejawem tych zmian, było występowanie przewarstwień mi neralnych oraz poziomów mieszanych (piasek z torfem).
2. Przesuszenie gleby torfowej przyczyniło się do intensywnego rozwoju roślinności trawiastej, a w wierzchnich, słabiej rozłożonych torfach, zachowania licznych szczątków roślinnych. 3. Proces namulania gleb organicznych spowodował wzrost ich troficzności. Przejawem tego
zjawiska było wzbogacenie poziomów wierzchnich gleb w wapń, magnez, sód oraz potas.
LITERATURA
BOGACZ A. 2000: Physical properties o f organie soil in Stołow e Mountains National Park (Poland). Suo 51,3: 1 0 5 -1 1 3 .
BOGACZ A. 2005: W łaściwości i stan przeobrażenia wybranych gleb organicznych Sudetów. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu. R ozpraw y CCXXVI 507: 1-147.
GEE, G.W., BAU DER, J.W. 1986. Particłe-size analysis. W: Kłute, A.(ed.) Methods o f Soil Analysis Part I. Agronom y series No. 9. Am. Soc. A gronom y S o il Sci. Am, Inc., Publ., M adison, WI: 3 8 3 -4 1 1 . HORAWSKI M. 1987: Torfoznawstwo dla meliorantów. Pojęcia podstawowe. Wvdawn. AR w Krakowie: 37 -3 9 . KLEMENTOWSKI J. 1979: Procesy geom orfologiczne na torfowiskach subalpejskich na Równi pod Śnieżką.
Probl. Z agosp. Ziem G órskich. 20: 1 4 1 -162.
LYNN W.C., MC KINZIE W.E., G R O SSM AN R.B. 1974: Field Laboratory Test for characterization o f H istosols. W: H istosols, their characteristics, classification and use. Stellv M. (ed.) SsA Spec. Pub. 6, M edison, Wl.: 11 -2 0 .
O znaczanie gatunku, rodzaju i typu torfu. 1977: Polska norma P N -76/G -02501: 1-11.
STARK L. 1936: Zur Geschichte der Moore und Walder Schlesiens in Postglaziałer Zeit. Botanische Jahrbu- cher 67: 4 9 4 -6 4 0 .
POLSKIE TOWARZYSTWO GLEBOZNAWCZE 2009: Klasyfikacja uziam ienia gleb i utworów mineralnych - PTG 2008. Rocz. G lebozn. 60. 2: 5 -1 6 .
WORLD REFERENCE BASE FOR SOIL RESOURCES 2006: World Soil Resources Report, 84. FAO-ISRIC- ISSS, Rome: 1-88.
WORONKO D. 1998: Warunki występowania i funkcjonowania obszarów podmokłych w Parku Narodowym Gór Stołowych. Szczeliniec 2: 2 3 -2 9 .
ZAWADZKI S. 1970: Relationship between the content o f organic matter and physical properties o f hydro- genic soils. Pol. J. Soil Science 3: 3 -9 .
Dr hab. A. Bogacz, prof. nadzw.
Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul. Grunwaldzka 53, 50-357 Wrocław,
