Rekultywacja rolnicza składowisk odpadów paleniskowych (popiołów) z węgla brunatnego i kamiennego. Część III. Przebieg procesów glebotwórczych na składowiskach popiołu pod wpływem roślinności trawiastej i motylkowej

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X V II. N r 4, W A R SZ A W A 197G F R A N C IS Z E K M A C IA K , S T E F A N L IW S K I, E L Ż B I E T A B I E R N A C K A R E K U L T Y W A C J A R O L N IC Z A S K Ł A D O W IS K O D PAD Ó W P A L E N IS K O W Y C H (P O P IO Ł Ó W ) Z W Ę G L A B R U N A T N E G O I K A M IE N N E G O C Z Ę Ś Ć III. P R Z E B IE G P R O C E S Ó W G L E B O T W Ó R C Z Y C H N A S K Ł A D O W I S K A C H P O P I O Ł U P O D W P Ł Y W E M R O Ś L I N N O Ś C I T R A W I A S T E J I M O T Y L K O W E J

Instytut Przyrodniczych Pod staw M elio racji A kad em ii Rolniczej w W a rsza w ie

Istotnym momentem w pływ ającym na wzrost roślin uprawnych na ‘ składowiskach popiołu są właściwości chemiczne i fizyczne popiołów. Są one uzależnione od sposobów składowania odpadów paleniskowych. Trans­ port popiołów z elektrowni na składowisko może się odbywać na ,,sucho” za pomocą taśmociągów, kolejek i samochodów bądź na „m okro” syste­ mem hydraulicznym. Ten ostatni sposób jako najbardziej ekonomiczny jest w coraz większym stopniu wprowadzany we wszystkich elektrowniach cieplnych opalanych w ęglem brunatnym i kamiennnym. P rzy metodzie składowania mokrego popiół przetłaczany jest hydraulicznie w postaci pulpy. Przepom powuje się ją rurami z elektrowni na wcześniej uform o­ wane składowisko obwałowane materiałem ziemnym często wzmocnione betonowymi płytami. Popiołowa pulpa osadza się na składowisku, a nad­ miar wody wsiąka w głąb lub spływa odpowiednim systemem drenów do okalającego rowu; spływająca woda wykorzystywana jest ponownie do przenoszenia popiołu. Rury z pompowaną pulpą co pewien czas przesu­ wane są w różne punkty składowiska. Mimo to osadzanie się drobnych i grubszych części popiołu i żużla nie jest równomierne, gdyż przy w ylocie rur znajdują się części najgrubsze (żużel), utw ory zaś pyłow e i ilaste gro­ madzą się dalej w różnych punktach składowiska. T w orzy się więc obszar z materiałem bardzo zróżnicowanym pod względem składu mechanicznego. Miejscami powierzchnię zajmują utw ory grube, skaliste, o charakterze gruzu cementowego, w innym ziemiste lub pyłowe albo bardzo drobne o 0 < 0,06 mm, tworząc scementowane warstwy. Ukształtowane w ten sposób przewarstwienia mają później w yraźny w p ływ na układ stosunków wodnych i wzrost roślin, a co za tym idzie, na przebieg procesów glebo- twórczych [4, 5, 9, 10].

190 F. M aciak, S. L iw ski, E. Biernacka

O ile składowiska mokre mają wysokość od 5 do 8 m, to suche składo­ wiska popiołu sięgają często kilkudziesięciu metrów i nie potrzebują spe­ cjalnych obwałowań. Składowiska suche z reguły odznaczają się bardzo pofałdowaną powierzchnią i przed rozpoczęciem rekultyw acji wym agają równania.

Sposoby układania popiołu na składowiskach mają duże znaczenie w późniejszym procesie ich zagospodarowania. P rzy hydraulicznym trans­ porcie popiołów następuje pod wpływ em działania wody całkowicie „rozla- sowanie” się tlenków i przejście ich w wodorotlenki. Wskutek tego nie ma późniejszego „ zagrzewania’5 się górnych warstw hałdy popiołu, co w y ­ stępuje czasem przy suchym składowaniu, gdzie opady powodują plaso­ wanie’’ popiołu. W zrost temperatury może również nastąpić wskutek utle­ niania nie spalonego węgla w popiele, co obserwowano w Adam owie [6]. Uwolnione ciepło hamuje lub wręcz uniemożliwia wzrost roślin. Podnie­ siona temperatura popiołu może się utrzym ywać dłuższy czas.

Niezależnie od sposobu składowania popioły wykazują również w y ­ raźne różnice w zależności od tego, czy pochodzą z węgla brunatnego, czy z kamiennego [4].

Na hałdy popiołu naturalna roślinność wchodzi bardzo opornie. A czk ol­ wiek niektórzy autorzy [2, 7] wskazują na możliwość zasiedlania się tam takich roślin, jak trzcinnik piaskowy, mietlica pospolita, rajgras włoski, szczotlicha siwa. krwawnik itp., to jednak z reguły bez ingerencji czło­ wieka hałdy popiołu samorzutnie nie zostają pokryte roślinnością przez w iele dziesiątków lat. Istotnym momentem rekultyw acji hałd popiołu jest zainicjowanie tam procesów glebotwórczych, których głównym stymulato­ rem jest roślinność. S k a w i n a [9] wiąże rozw ój procesów glebotw ór­ czych z rodzajem materiału i wiekiem zwału, z jego kształtem oraz nasi­ leniem procesów erozyjnych, z wietrzeniem, właściwościami wodnymi itp., a także z rodzajem populacji roślinnej na przyległych terenach.

W badaniach nad przebiegiem procesów glebotwórczych na badanych składowiskach popiołów za wskaźnik zmian spowodowanych zabiegami agrotechnicznymi i uprawą roślin przyjęto: zmiany morfologiczne w pro­ filach składowisk, intensywność rozkładu roślinnej masy organicznej i jej zawartość, zmianę odczynu itp.

M A T E R I A Ł I M E T O D Y K A B A D A Ń

Materiał do badań stanowiły rekultywowane składowiska popiołu z węgla brunatnego elektrowni Konin i Adam ów oraz składowiska popiołu z węgla kamiennego elektrowni Siekierki i Skawina. Na wymienionych składowiskach prowadzono od kilku lat rekultyw ację przez uprawę róż­ nych roślin, stosując intensywne nawożenie mineralne oraz dodatek torfu i węgla brunatnego [4, 5, 6].

R ek u lty w acja składow isk p opiołów w ęglo w y ch 191

W popiele składowisk, z warstw y korzeniowej roślin oraz z warstw głębszych oznaczono:

— suchą masę przez suszenie materiałów w temperaturze 105°C do stałej wagi,

— pH (w H 20 ) potencjometrycznie przy użyciu elektrody szklanej, — skład mechaniczny metodą areometryczną Bouyoucosa w m odyfi­ kacji Casagrande i Pruszyńskiego,

— zawartość węgla organicznego i próchnicy metodą Tiurina, — węglany (C aC 03) metodą gazometryczną,

— zawartość masy korzeniowej roślin w warstwie uprawnej składo­ wiska przez w ym ycie na sitach w yciętej z korzeniami darni o powierzchni 0,5 m2 i wysuszenie. Do masy korzeniowej roślin zaliczono również 1-cen­ tym etrową warstwę nadziemną (ścierń).

Prócz tego zbadano:

— intensywność wydzielania się C 0 2 z popiołów przy różnej ilości substancji organicznej (1 g s.m. korzeni traw lub 1 g siana traw na 100 g s.m. popiołu) przez inkubację w temperaturze 32°C w termostacie. W cza­ sie inkubacji popiołów w ydzielający się C 0 2 sorbowany był w zamkniętych słojach przez 0,5n NaOH, który następnie strącano BaCl2 i miareczkowano 0,ln HC1. Z ilości zużytego HC1 wyliczano ilość w ydzielonego C 0 2. W il­ gotność materiałów w czasie doświadczenia wynosiła 70% H 20. Doświad­ czenia prowadzono w ciągu 6 miesięcy;

— intensywność rozkładu błonnika.

Do naczyń o pojemności 0.5 1 napełnionych popiołem (200 g s.m.) pobra­ nym z odpowiedniej warstwy profilu składowiska wprowadzano 1,4 g błon­ nika, którego rozkład określano na podstawie wyglądu zewnętrznego oraz ubytku ciężaru. Rozkład błonnika prowadzono w ciągu 6 miesięcy w tem­ peraturze 22°C przy wilgotności około 70%.

W Y N I K I B A D A Ń

Z M IA N Y M O RFO LO G ICZNE W P R O F IL A C H S K Ł A D O W IS K P O P IO Ł U

W początkowym stadium tworzenia się gleby z utworów hałdowych procesy glebotwórcze zachodzą wyraźnie, biegną jednak coraz wolniej w miarę kształtowania się gleby. Początkowy okres 2— 5-letnich zabiegów agrotechnicznych na hałdach popiołu z uprawą szczególnie roślin trawia­ stych i m otylkowych w ykazuje widoczne dla oka zmiany w profilu. E fek­ tem zmian mogą być kształtujące się zróżnicowania w poziomach poszcze­ gólnych profilów. Zróżnicowania te są jednak trudne do uchwycenia z uwagi na to, że utw ory te nie składają się z jednolitego materiału. Do­ tyczy to szczególnie hałd popiołu składowanego na mokro (Konin, Skawi­ na). Charakterystykę kilku wybranych odkrywek „glebow ych ” zamie­ szczono w tab. 1 i 2.

1 9 2 F. M aciak, S. Liw ski, E. Biernacka

C h a rak tery sty k a b io lo g ic z n o -c h e m ic z n a utworów z odkrywek sk ła d o w isk p o p io łu B i o lo g ic o -c h e m lc a l c h a r a c t e r i s t i c s o f fo rm a tio n s from ash dump o u tcro p s

Nr p ró b­ k i Out­ crop Ho. G łę b o ­ kość p o b ra ­ n i a p ró b k i Sam­ p l i n g depth

S kład ow isko i sposób użytkowania Dump and i s t u t i l i z a t i o n kind pH C a C 0 3 С ogółem T o t a l С С w p r z e ­ l i c z e ­ n iu na próch ­ n ic ę С i n conver­ s io n t o humus Sucha masa k o rz e n i r o é l i n t/ h a Dry m atter o f p la n t r o o t s i n t/ h a R ozkład b ło n n ik a w % w p o sz ­ c z e g ó l­ nych warstwach C e l lu lo s e decomposi­ t i o n i n p a r t i c u l a r l a y e r s , i n % w % s.m i n % o f d,.HU 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0-1 0 > 1 0 K onin, część n ie r e k u lt y ­ wowana K onin, n o n -r e c u l t i v a t e d p a r t 1 1,6 12,0 15,0 4 ,0 0,52 0,5 6 0 ,9 0 0,97 -10,12 7 ,2 0 2 0-10 10-18 > 18 K onin, do św iad cz en ie z t r a ­ wami, IV ro k ,k o m b in a c ja NPK K onin, the experim ent w ith c u l t i v a t i o n o f g r a s s e s , 17th y e a r , treatm ent o f NPK 8 ,5 9 ,7 12,0 3 8 ,0 21,0 16,0 2,82 4,11 5,02 4,9 6 7,0 8 8,6 5 27,0 68,67 56,79 10,42 3 0-13 13-20

Konin, do św iad czen ie z t r a ­ wami, IV r o k , k om binacja NPK + t o r f 8 ,5 12,3 3 4,0 15,5 5 ,70 1,55 9,83 2 ,33 3 5 ,2 6 4,04 60,17 1 > 2 0

Konin, the experim ent w ith g r a s s e s , IV t h y e a r , treatm ent o f NPK + peat 12,3 12,0 1,35 2,33 - 2,4 4 4 0 -10 10-20 Konin, do św iad cz en ie z t r a ­ wami, IV r o k , k om binacja NPK + w ę g ie l brunatny 8 ,6 12,3 31,5 14,0 4,07 2,80. 7 ,12 4 ,8 3 20,06 37,64 2,17

> 2 0 Konin, the experim ent w ith

g r a s s e s , IV t h y e a r , treatm ent o f NPK + brown c o a l

12,3 12,0 1,28 2,2 1 ” 0,0 0

5 0-10

10-20

Konin, do św iad czen ie z t r a ­ wami, IV r o k , k om bin acja NPK + s ia r k a 8 ,6 12,3 4 2.0 2 0.0 2,29 0,78 3 ,9 5 1,35 30,0 53,93 26,73

> 2 0 Konin, the experim ent w ith

g r a s s e s , IV t h y e a r , treatm ent r f UPK + su lp h u r

12,4 17,0 1,68 2,83 - 0 ,0 0

6 0 -12

12-20

Konin, do św iad czen ie z t r a ­ wami, IV r o k , kom binacja NPK + t o r f + s i a r k a 8 ,5 11,6 32,0 9 ,5 5,59 2,50 9 ,6 4 ^ ,3 1 4 2,0 69,34 8 ,9 6

> 2 0 Konin, the experim ent w ith

g r a s s e s , IV t h y e a r , treatm ent o f NPK + p e a t + su lp h u r 10,9 6 ,0 0,8 2 1,41 1 ,0 0 7 0-10 10-20 Konin, do św iad cz en ie z p s z e ­ n ic ą , I I I ro k ,k o m b in a c ja NPK 8 .3 8 .3 16,0 12,0 1,82 1,68 3 ,1 4 2,9 0 4 ,0 60,43 46,60

> 2 0 Konin, the experim ent - _{w ith wheat, I l l r d y e a r ,}

treatm ent o f NPK

R ek u lty w acja składow isk popiołów w ęglow ych 1,93 c .d . t a b e l i 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 0 -15 15-20 > 2 0

K onin, do św iad czen ie z p s z e ­ n ic ą , I I I ro k , kom binacja NPK + t o r f

Konin, the experim ent w ith wheat, I l l r d y e a r, treatm ent

o f NPK p eat 8 ,2 8 .4 8 .5 12,0 6 ,0 5 ,0 1,01 0,79 0,99 1 ,7 4 1,36 1,71 6 ,0 78,56 70,97 55,72 9 0 -8 8-18 > 1 8

K onin, do św iad czen ie produk­ cy jn e z n ostrzyk iem i traw a­ m i, I I I r o k , na o rce K onin, the p ro d u c tio n experim ent w ith w hite m e lilo t and g r a s s e s , I l l r d y e a r , on p lou gh ed a re a 8 ,8 8 ,3 1 0,9 2 8,0 3 2.0 2 0.0 1,92 1,77 1,81 3,31 3,05 3,1 2 1 0,1 42,09 45,80 17,66 11 0 -8 8 -12 > 1 2

K onin, do św iad czen ie produk­ cy jn e z n ostrzyk iem i traw a­ m i, IV r o k , na zryw aćzu K onin, the p ro d u c tio n experim ent w ith w hite m e li lo t and g r a s s e s , IV t h y e a r, on s c a r i f i e d a re a 8 ,4 12,7 1 1,6 5 6,0 24,0 1 3,5 1,99 1,23 2,02 3,43 2,12 3,48 3 1,2 41,32 2 ,06 5 ,2 6 16 0-10 > 1 0

Adamów, część n ie rek u lty w o ­ wana Adamów, n o n -r e c u lt iv a t e d p a r t 8 ,4 9 ,0 6 ,0 6 ,0 4 ,31 2,2 4 7,43 3,8 6 -16,32 17 0 -8 8-12 > 1 2

Adamów, do św iad czen ie z t r a ­

wami, I I ro k .k o m b in a c ja NPK

Adamów, the experim ent w ith g r a s s e s , U n d y e a r , treatm ent o f NPK 8 ,1 8 ,1 8 ,1 14,0 8 ,0 7 ,0 5,21 5,58 5 ,80 8,96 9,62 10,00 16,0 53,90 31,80 39,33 18 0-10 10-15 > 1 5 Adamów, d o św iad cz en ie z t r a ­ wami, I I ro k , k om binacja NPK + t o r f

Adamów, the experim ent w ith g r a s s e s , U n d y e a r , treatm ent o f NPK + peat 8 ,0 8 .3 8 .4 1 5.0 16.0 1 4,0 7 ,32 4,85 4 ,31 12,60 8,36 7,43 3 1,2 60,59 37,50 30,77 19 0 -8 8 -18 > 1 8

Adamów, do św iad czen ie produk­ c yjn e z n ostrzyk iem i trawami I I r o k , na orce

Adamów, the p r o d u c t io n expe­ rim ent w ith m e li lo t and g r a s ­ s e , U n d y e a r , on plou gh ed a re a 8 ,0 8 ,0 7 ,9 1 2,0 3 ,5 5 ,0 3 ,6 1 3 ,33 3 ,96 6,22 5,74 6,83 1 7,8 39,14 23,64 40,23 20 0 -8 8 -15 > 1 5

Adamów, do św iad cz en ie produk­ c y jn e z nostrzyk iem i trawami, I I r o k , na orce

Adamów, the p r o d u c t io n expe­ rim ent w ith w h ite m e li lo t and g r a s s e s , U n d y e a r , on p lo u ­ ghed a re a 7 ,9 8 ,2 9 ,0 14.0 12.0 6 ,0 3 ,5 1 3,33 2,24 6,05 5,79 3,86 1 3 ,c 74,23 34,46 28,20 21 0 -10 > 1 0

Skaw ina, część n ie rek u lty w o ­ wana Skaw ina, n o n -r e c u l t iv a t e d p a r t 8 ,2 9 ,1 1 ,0 0 ,8 1,72 1,70 2 ,98 2 ,90 -39,50 21,09 22 0-1 0 10-14 > 1 4

Skaw ina, do św iad czen ie produk­ c y jn e z n ostrzykiem i trawam i, I I ro k , z p e łn ą masą z ie lo n ą S kaw ina, the p r o d u c t io n expe­ rim ent w ith w h ite m e li lo t and g r a s s e s , U n d y e a r , w ith f u l l g re e n co ver 8 ,0 8 ,6 8 ,9 2 ,0 0 ,8 1 ,0 1,75 1,42 2,06 3,02 2,45 3,55 24,2 33,80 22,82 15,04 13 — Roczniki Gleboznawcze

194 F. M aciak, S. Liw ski, E. Biernacka c . d . t a b e l i 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 23 0-12 12-17 > 1 7

Skaw ina, do św iad czen ie z nos­ trzyk iem i traw am i, I I ro k , u su n ię to z ie lo n ą masę Skawina, the p ro d u c tio n expe­ rim ent w ith w hite m e lilo t and g r a s s e s , U n d y e a r , a f t e r rem oval o f green cover

8 ,2 9 .0 9 .1 1 .5 2 ,0 1 ,0 1,78 1,76 1,71 3,07 3,03 2,95 34,4 73,19 43,86 21,74 26 0-7 7-12 > 1 2

Skawina, do św iad czen ie produk­ cy jn e z trawami z naw iezieniem warstwy mady

Skaw ina, the p ro d u c tio n expe­ rim ent w ith g r a s s e s , a t b r i n ­ g in g the a l l u v i a l s o i l la y e r onto s u rfa c e 5 ,8 5,2 8 ,4 0 ,0 0 ,0 1 ,5 1,73 1,50 0,81 2,98 2,59 1,40 15,2 78,29 60,10 19,60 30 0-10 S i e k i e r k i , część n ie rek u lty w o ­ wana 9 ,2 2 ,6 - - - 14,00 > 1 0 _{S i e k i e r k i , n o n -r e c u lt iv a t e d} p a r t 9 ,3 2 ,1 7 ,2 0 31 0-10 S i e k i e r k i , do św iad cz en ie p r o ­

dukcyjne z traw am i, IV rok 8 ,7 2 ,9 -

-25,0 79,40

10-15 _{S i e k i e r k i , the p ro d u c tio n}

experim ent w ith g r a s s e s , IV t h y e a r

9 ,2 2 ,1 - - - 13,60

> ! 5 9 ,3 2 ,0 - - - 7 ,0 0

Na składowiskach popiołu, na których uprawiano wieloletnie trawy z domieszką roślin m otylkowych oraz inne rośliny, wzrost korzeni nastę­ puje tylko do głębokości 0— 12 cm (tab. 1). Korzenie roślin w postaci pilśni oplatają gęsto drobne i grubsze części utworów popielnych. Często po oder­ waniu darni widoczne są mocno trzym ające się korzeni roślin twarde utwory popielne w form ie zeskalonych płytek, blaszek bądź gruzu ce­ mentowego. Darń wraz z masą popielną łatwo oddziela się od podłoża. Natomiast oddzielenie popiołu od korzeni ze składowisk form owanych na mokro jest trudne i można dokonać tego dopiero przez intensywne prze­ mywanie materiału wilgotnego wodą na sitach. Inaczej jest na składo­ wiskach suchych (Adam ów i Siekierki), gdzie popiół oddziela się łatwo od korzeni roślin przez wytrząsanie. Jak w ynika z opisu odkrywek, inten­ sywne nawożenie roślin, a także dodatek masy organicznej na składowisko sprzyjały zwiększeniu miąższości darni roślin. Warstwa darniowa roślin trawiastych na składowisku popiołu, zw ykle od 0 do 5 centymetrów, jest gęsta i zbita, głębiej zaś (5— 10 lub 5— 15 cm) jest luźniejsza, ze zw i­ sającymi korzonkami roślin. Jest ona barw y szarej, ciemniejszej od w a r­ stwy poddarniowej i dalszych poziomów. Warstwa poddarniowa na skła­ dowisku popiołu mokrego jest przeważnie płytka, o kilkucentym etrowej miąższości, a różni się od głębszych poziomów nieco większym rozdrobnie­ niem i ewentualną zawartością drobnych części korzeni roślin.

Na składowiskach suchych warstwa poddarniowa różni się od dalszych poziomów często zawartością szczątków korzeni roślin, natomiast pod względem rozdrobnienia między poziomami nie ma wielkich różnic. P ra ­ w ie cały profil jest jednakowo luźny. Wykonane odkrywki na świeżo

prze-Skład mechaniczny popiołów ze składowisk elektrowni Konin, Adamów, Skawina i S ie k ie rk i Mechanical composition of ashes from dumps o f the Konin, Adamów, Skawina and S ie k ie rk i power plan ts

T a b e l a 2 Hr od­ kryw­ k i Out­ crop No. Głębokość pobrania próbki cm Sampling place and depth in te r­ v a ls in cm Części sz k ie le ­ towych S k eletal p a r tic le s / > 1 mm / % Części ziemistych Earthy p a r tic le s /<С1 mm / %

Zawartość procentowa poszczególnych f r a k c ji mechanicznych o średnicy w mm Percentual content o f p a r tic u la r mechanical fra c tio n s o f d ia in mm

Uwagi Remarks 1 -0,5 0 ,5 -0,25 0,25-0,1 0 ,1 -0,05 0,05-0,02 ./0,02 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Konin część nie rekultywowana Konin, n on -recultivated part

1 0-10 32,5 67,5 12,8 30,6 34,6 10,0 2,0 10,0 piasek słabo g lin ia s t y - weakly loamy sand > 1 0 25,0 '75,0 5,5 30,1 43,4 9,0 2,0 10,0 piasek słabo g lin ia s t y - weakly loamy sand

Konin, doświadczenie z trawami, IV rok, kombinacja NPK Konin, the experiment with grasse s, IVth year, treatment o f NPK

3 0-10 60,0 40,0 23,7 17,0 24,3 5,0 10,0 20,0 piasek g lin ia s t y - loamy sand

10-18 60,0 40,0 35,0 20,0 15,0 10,0 8,0 12,0 piasek g lin ia s t y lek ki - lig h t loamy sand > 1 8 84,0 16,0 12,0 25,0 17,0 16,0 10,0 20,0 piasek p ylasty - s i lt y sand

Konin, doświadczenie 5h trawami, IV rok, kombinacja NPK + t o r f Konin, the experiment with grasses , IVth year, treatment o f NPK + peat 4 0-13 55,0 45,0 17,7 18,2 14,1 12,0 18,0 20,0 piasek p yla sty - s i lt y sand

1 3 -2 0 80,0 20,0 24,8 14,5 25,7 5,0 21,0 9,0 piasek słabo g lin ia s t y - weakly loamy sand > 2 0 80,0 20,0 35,2 15,2 10,6 9,0 20,0 10,0 piasek słabo g lin ia s t y - weakly loamy sand

Adamów, część nie rekultywowana Adamów, non -recultivated part

16 0-10 15,0 85,0 15,0 12,7 15,8 22,0 1 3 ,0 12,0 piasek pylasty - s i lt y sand > 1 0 11,0 81,0 17,7 16,0 16,3 23,0 12,0 15,0 piasek pylasty - s i l t y sand

R e k u lt y w a c ja skł adowisk p o p io łó w w ęg lo w y c h 1 9 5

c .d . t a b e l i 2 1 _ , . 2 » 4 5 . b 7 8 9 10 11

Adamów, do svàad czen ie z traw am i, I I ro k , kom binacja NPK Adamów, the experim ent w ith g r a s s e s , U n d y e a r, treatm ent o f NPK

17 0 -8 29,0 71,0 11,5 1 4,0 19,5 25,0 15,0 15,0 p ia s e k p y la s t y - s i l t y sand

8-12 33,5 66,5 12,2 13,5 17,3 26,0 14,0 17,0 p ia se k p y la s t y - s i l t y sand

> 1 2 47,0 53,0 11,5 14,5 16,0 26,0 14,0 13,0 p ia s e k p y la s t y - s i l t y sand

Skawina, część n ie reku.ltyv?o?/ana Skawina, non-■re c u lt ii/atсà p a rt

21 0-10 20,0 80,0 1 ,8 2 ,8 15,4 15,0 21,0 44,0 g l i n a p y la s t a - s i l t y loam

> 1 0 27,8 32,2 1 ,3 3 ,0 30,7 20,0 3C,0 35 »0 ut’.vor pyłowy zwykły - common s i l t y fo rm atio n

Skawina , do św iadczen ie z nostrzykiem i. traw am i, I I rok, z pełn ą z ie lo n ą masą

Skawina, the experim ent w ith white m e lilo t and g r a s s e s , ±In d уезл*, w ith f u l l green cober

22 0-10 38,0 62,0 ‘ 1 ,0 1 ,7 12,3 8 ,0 32,0 4 5,0 u twór pyłowy i l a s t y - c l a y e y - s i l t y fo rm atio n

10-14 27,0 72,8 * , 3 2 ,3 20,4 46,0 17,0 10,0 p ia s e k p y la s t y - s i l t y sand

> 1 * * 3 ,5 56,5 0 ,7 3 ,5 10,8 13,0 30,0 42,0 utwór pyłowy i l a s t y - c l a y e y - s i l t y fo rm atio n

S kawina, do św iad czenie z tra w o m , z nawożeniem warstwą mady

Skawina, the experim ent w ith g ra s s e s , at b r in g in g a l l u v i a l s o i l la y e r onto su rfa c e

26 0 -7 72,5 . 27,5 1 ,3 13,5 10,2 11,0 27,0 37,0 g li n a py.la3ta - s i l t y loam

7-12 74,6 25,4 * , 5 15,7 16,8 10,0 13,0 35j0 g l i n a p y la s t a - s i l t y loam

> 1 2 60,0 40,0 3 ,3 3 ,0 8,7 10,0 23,0 52,0 g l i n a c ię ż k a - heavy loam

S i e k i e r k i , część n io rekultywowana S ie k i e r k i , non.-re c u l t i v â t cd p a rt

30 0 -10 34,0 66,0 12,22 20,60 35,18 16 9 7 p ia so k s ła b o g l i n i a s t y - weakly loamy sand

S i e k i e r k i , do św iad czen ie z trawami., IV rok S i e k i e r k i , the experim ent w ith g r a s s e s , IV th year

31 0-10 37,10 62,90 5,8 2 1 4,16 36,02 18 14 IP. p ia se k g l i n i a s t y le k k i - l i g h t loamy sand

10-15 31,00 69,00 5 ,7 0 13,50 36,80 15 14 15 p ia s e k g l i n i a s t y le k k i - l i g h t loamy sand

> 1 5 30,40 69,60 5 ,2 5 14,30 * 2 ,4 5 16 12 11 p ia s e k s ła b o g l i n i a s t y - w eakly loamy sand

19 6 F . M a c ia k , S . L iw s k i, E . B ie r n a c k a

R ek u lty w acja składow isk p op :ołów w ęglow ych 197

oranych odcinkach składowisk popiołu (Konin, Skawina wykazują tylko mechaniczne przemieszanie w arstw y darniowej z głębszymi poziomami składowiska. Bardziej natomiast widoczne zmiany morfologiczne występu­ ją na składowisku elektrowni Konin, tam gdzie w ciągu 2 lat uprawiano nostrzyk biały, a następnie przez 1 rok pszenicę. Zarówno barwa, zawar­ tość masy organicznej jak i stopień rozdrobnienia utworów wskazują na to, że proces glebotwórczy przebiegał tam znacznie intensywniej niż w in­ nych miejscach składowiska.

S K Ł A D M E C H A N IC Z N Y P O PIO ŁÓ W

Składowiska popiołu mają silnie zróżnicowany skład mechaniczny (tab. 2). W yp ływ a to z faktu, że utwory te zostały sztucznie usypane (składowi­ ska suche), a często dodatkowo i nierównomiernie posegregowane (składo­ wiska mokre).

Badane utwory swym składem mechanicznym podobne są do glin ciężkich, glin pylastych, piasków gliniastych bądź utworów pyłowych i piasków. Stosunkowo najwięcej części szkieletowych ( > 1 mm) zawierają popioły ze składowisk mokrych, szczególnie dotyczy to składowiska popiołu mokrego z Konina. Pod w pływ em stosowania zabiegów agrotechnicznych i roślinności procentowa zawartość części szkieletowych ulega zmniejsze­ niu. Składowisko popiołu suchego (Adam ów ) odznacza się natomiast w ięk ­ szą ilością części ziemistych od składowisk popiołu mokrego (Konin). Do­ tyczy to głównie utworów o średnicy 0,1— 0,02 mm.

Z uwagi na to, że część składowiska mokrego elektrowni Skawina po­ kryta była w celach rekultyw acyjnych warstwą gleby mineralnej (mada), nie wszystkie profile pobrane stamtąd można porównywać z profilami składowisk popiołu elektrowni Konin i Adam ów. Porów nywane wartości liczbowe dotyczące tylko utworów popielnych (tab. 2) wskazują jednak na tendencje zwiększania się części najdrobniejszych o średnicy 0,1— 0,002 mm i mniejszych od 0,02 mm w warstwach wierzchnich składowisk po­ piołu. Należy sądzić, że na zwiększenie się części najdrobniejszych miała w p ływ zarówno uprawiana roślinność, jak i stosowane zabiegi agrotech­ niczne.

Z A W A R T O Ś Ć SU B ST A N C JI O R G AN IC ZN E J W R O ŻN YC H P O ZIO M A C H S K Ł A D O W IS K P O P IO Ł U

Pod w pływ em stosowanych upraw rolniczych w wierzchnich w ar­ stwach badanych składowisk nastąpiła kumulacja masy korzeniowej roślin. Na składowisku popiołu elektrowni Konin największą ilość masy korzeniowej roślin stwierdza się tam, gdzie stosowano dodatek torfu. Ilość masy korzeniowej w warstwie wierzchniej waha się w granicach 35,2— — 42,0 t/ha. W ydaje się jednak, że część masy organicznej pochodzić może z dodanego do warstwy wierzchniej torfu, którego oddzielenie od korzeni

198 F. M aciak, S. L iw sk i, E. B iernacka

było bardzo trudne. W doświadczeniach, gdzie stosowano tylko nawożenie N P K , zawartość masy korzeniowej roślin w warstwie wierzchniej jest nieco mniejsza i waha się od 20,6 do 30,0 t/ha. Na założonych obok polet­ kach produkcyjnych składowiska elektrowni Konin zawartość masy ko­ rzeniowej roślin trawiastych wynosiła od 10,1 do 42,0 t/ha. Z uzyskanych danych wynika zatem, że kumulację masy korzeniowej roślin trawiastych na składowisku elektrowni Konin można przyjąć średnio na około 28,0 t/ha. Oczywiście odnosi się to do mieszanek trawiastych intensywnie na­ wożonych i po 3— 4-letniej uprawie. Natomiast niewielkie nagromadzenie korzeni roślin (4 do 6 t/ha) zanotowano w warstwie ornej składowiska elektrowni Konin po uprawie przez 2 lata nostrzyku białego, a po nostrzy­ ku pszenicy. Spowodowane to zostało prawdopodobnie intensywnym roz­ kładem, przyspieszonym głęboką orką i dobrymi warunkami tlenowymi. Korzenie nostrzyku uległy zmineralizowaniu, pszenica zaś nie pozostawiła zbyt dużej ilości resztek, które również uległy częściowemu zmineralizo­ waniu.

Mniejszą ilość masy korzeniowej roślin trawiastych znaleziono w w ierz­ chniej warstwie składowiska popiołu suchego elektrowni Adam ów (tab. 1), przeważnie ilość tej masy waha się w granicach 13,0— 17,8 t/ha, średnio 15,5 t/ha. Jedynie na części składowiska, gdzie zastosowano prócz nawoże­ nia N P K również torf, zawartość masy korzeniowej roślin wynosi 31,2 t/ha. Należy podkreślić, że opisywana masa korzeniowa Adam owa pochodzi z roś­ lin uprawianych tylko w ciągu 2 lat w odróżnieniu od składowiska popiołu elektrowni Konin i Siekierki, na którym wzrost roślin trw ał 3 bądź 4 lata. Na składowisku elektrowni Skawina ilość masy korzeniowej 1-rocznych lub 2-letnich traw i roślin m otylkowych wynosi 15,2— 34,4 t/ha, średnio 25,1 t/ha.

Po oddzieleniu masy korzeniowej roślin w poszczególnych poziomach profilów składowisk oznaczono zawartość węgla ogółem i próchnicy. N a­ leżałoby sądzić, że powinno być ich najwięcej w warstwie wierzchniej profilu, dokąd sięgają korzenie roślin, z uwagi na gromadzenie się tam substancji organicznej roślin. Jednak taka zależność w poszczególnych pro­ filach składowisk występuje nie wszędzie. Spowodowane jest to znaczną

i nierównomierną domieszką w popiele nie spalonego węgla.

Jeśli przyjąć warstwę uprawną składowisk o miąższości 20 cm na ± ± 2 min kg/ha, to ilość substancji organicznej (poza masą korzeni) można szacować na 20 do 200 t/ha. Tego typu substancja organiczna z uwagi na słabą aktywność biologiczną nie będzie miała jednak prawdopodobnie większego wpływ u na przyspieszenie procesów glebotwórczych.

IN TE N SYW N O ŚĆ R O Z K Ł A D U M A S Y O R G AN IC ZN E J W P O P IO Ł A C H P R Z Y R Ó ŻN YC H Z A B IE G A C H A G R O T E C H N IC Z N Y C H

W przeprowadzonych doświadczeniach chodziło o wyjaśnienie odpor­ ności na rozkład roślin pochodzących ze składowisk popiołu i wykazanie

R ek u lty w acja składow isk popiołów w ęglo w y ch 199

ewentualnych właściwości antyseptycznych lub toksycznych samych po­ piołów.

N ajw iększy rozkład masy korzeniowej i części nadziemnych siana traw w glebie mineralnej występuje w okresie do około 10 tygodni (rys. 1). D o­ datek roślin do gleby wpłynął na zwiększenie prawie dwukrotne w ydzie­ lania C 0 2. M iędzy rozkładem części nadziemnych a części korzeniowych nie widać dużych różnic.

Rys. 1. Intensywność w ydzielania się C 0 2 w glebie m ineralnej

1 — gleba m ineralna, 2 — gleba m ineralna h korzenie traw, 3 — gleba m ineralna + siano traw

C 0 2 secretion intensity in m ineral soil

1 — m ineral soil, 2 — m in eral soil + grass roots, 3 — m ineral soil + hay

W ydzielanie się C 0 2 z gleby mineralnej (nie zawierającej masy orga­ nicznej) przebiegało mniej więcej jak w popiele nie rekultyw owanej części składowiska elektrowni Adam ów (rys. 2). W minimalnym stopniu nato­ miast rozkład masy organicznej odbywał się w popiele z nie reku ltyw o­ wanych części składowisk Konin i Skawina.

Po dodaniu masy organicznej roślin intensywność rozkładu wzrosła

Rys. 2. Intensywność w ydzielania się C 0 2 w popiołach ze składow isk elektrow ni Konin, A d a m ó w i S k aw in a

4 — pop iół e lek trow n i K onin, 7 — popiół elek trow n i Adam ów , 10 — popiół e lek trow n i Skawina C 0 2 secretion intensity in ashes from the dumps of the Konin, A d a m ó w and S k aw in a

pow er plants

4 — ash o f the K on in p ow er plant, 7 — ash of the A d am ów p ow er plant, 10 — ash o f the Ska­ wina p ow er plant

200 F. M aciak, S. L iw ski, E. Biernacka

Tygodnie — Weeks

Rys. 3. Intensywność w ydzielania się C O 2 w popiołach z dodatkiem masy organicznej 5 — popiół z K onina + korzenie traw, 6 — popiół z K onina + siano traw, 8 — popiół z A d am o­ wa + k orzenie traw , 9 — popiół z A dam ow a + siano traw , 11 — popiół ze Skaw iny + korzenie

traw , 12 — popiół ze Skaw in y + siano traw

C 0 2 secretion intensity in ashes with an addition of organic mater

5 — ash of the K onin p ow er plant г grass roots, 6 — ash of the K onin p ow er plant : nay 8 — ash of the Ad am ów p ow er plant 4 grass roots, 9 — ash of the A d am ów pow er plant 4- hay 11 — ash of the Skawina p ow er plant 4- grass root, 12 — ash of the Skawina pow er plant + hay

Rys. 4. Intensywność w ydzielania się CO., w popiołach ze zrekultyw ow anych składow isk

13 — popiół z K onina (p oletk o 2), kom binacja N P K , 16 — popiół z Adam ow a (poi. 4), kom bina­ cja N P K , 19 — popiół ze Skaw iny (poi. 1), kom binacja N P K

C 0 2 secretion intensity in ashes from the recultivated ash dumps

13 — ash o f the K onin p ow er plant (p lot 2), treatm ent of N P K , 16 — ash of the A d am ów p ow er plant (plot 4), treatm ent of N P K , 19 — ash o f the Skawina p ow er plant (plot 1), treatm ent

o f N P K

we wszystkich trzech popiołach. Jednakże największy rozkład odbywał się w popiele ze składowiska elektrowni Adam ów (rys. 3). Porównując intensywność wydzielania się C 0 2 z warstwy uprawnej rekultywowanych (rys. 4, 5, 6) i nie rekultywowanych (rys. 2) części składowisk należy pod­ kreślić niezwykle pozytyw ny w p ływ zabiegów agrotechnicznych i upra­ wianej roślinności. Ilość wydzielonego C 0 2 z popiołu warstwy w ierzch­ niej składowiska rekultywowanego jest kilkadziesiąt razy większa niż z nie rekultywowanego. W ydzielanie się C 0 2 uzależnione jest od zabie­ gów agrotechnicznych stosowanych przy rekultywacji, przy czym było

R ek u lty w acja składow isk popiołów w ęglo w y ch 201

znacznie wyższe z poletek nawożonych corocznie N P K z dodatkiem torfu niż z poletek nawożonych tylko N P K (rys. 5). Dodatek masy organicznej (korzeni i masy nadziemnej traw ) do popiołów pobranych ze zrekultyw o­ wanych składowisk wpłynął również na zwiększenie wydzielania się C 0 2.

W ciągu sześciomiesięcznego okresu inkubacji popiołów największe ilości C 0 2 (rys. 8) w yd zieliły się kolejno we wszystkich kombinacjach

po-Ty godnie — Weeks

Rys. 5. Intensywność w ydzielania się C 0 2 w popiołach ze zreku ltyw ow anego sk ła­ dow iska elektrow ni Konin

13 — p opiół z K onina (poi. 2), N P K , 22 — popiół z K onina (poi. 3), N P K + torf, 23 — popiół z K onina (poi. 4), N P K + w ę g ie l brunatny, 24 — p opiół z K onina (poi. 5), N P K + S, 25 — popiół

z K onina (poi. 6), N P K + to rf + S

C 0 2 secretion intensity is ashes from the recultivated dump of the Konim pow er plant

13 — ash from K on in (p lot 2), N P K , 22 — ash from K on in (p lot 3), N P K + peat, 23 — ash from K on in (p lot 4), N P K + brow n coal, 24 — ash from K on in (p lot 5), N P K + S, 25 — ash from

K on in (p lot 6), N P K + peat + S

Rys. 6. Intensywność w ydzielania się C 0 2 w popiołach ze zrekultyw ow anych sk ła­ dowisk elektrow ni Konin, A d a m ó w i Sk aw in a

26 — popiół z K onina (poi. 2), N P K po pszenicy, 27 — popiół z Konina (poi. 3), N P K + torf, 28 _ p opiół z K on in a (pole prod. 2) na zryw aczu (1970 r.), 29 — popiół z A dam ow a (pole prod. 2) z siewu w 1972 r. na orce, 30 — popiół ze Skaw iny (pole prod. 3), zaorany nostrzyk z tra­

w am i z siewu w 1971 r. z pełną masą zieloną

C 0 2 secretion intensity in ashes from the recultivated dumps of Konin, A d a m ó w and Skawina, p ow er plants

26 — ash from Konin (plot 2) N P K after wheat, 27 — ash from Konin (plot 3). N P K 4- peat. 2H — ash from K on in (produ ction fie ld 2) on scarified area (1970), 29 — ash from A d am ów (produ c­ tion field 2), sow ing in 1972 on ploughed area, 30 — ash from Skawina (production field 3),

202 F. M aciak, S. L iw sk i, E. Biernacka

piołów składowiska elektrowni Adamów, następnie elektrowni Konin, naj­ mniej zaś w kombinacjach popiołów ze składowiska elektrowni Skawina. Ilość wydzielonego dwutlenku węgla w ciągu 6 miesięcy z gleby mine­ ralnej (bez dodatku masy organicznej) jest kilkakrotnie większa niż z nie rekultywowanych składowisk popiołu elektrowni Konin i Skawina, nato­ miast mniejsza niż z popiołu elektrowni Adamów. M niejsze jest również wydzielanie się C 0 2 z gleby mineralnej niż z popiołu elektrowni Adam ów przy zastosowaniu w obu przypadkach masy organicznej, natomiast nieco większe w glebie mineralnej w porównaniu do nie rekultywowanych po­ piołów elektrowni Konin i Skawina.

Ч 10 15 2 0

Tygodnie— W e e k s

Rys. 7. Intensywność w ydzielania się C 0 2 w popiołach ze zreku ltyw ow anych sk ła­ dowisk z dodatkiem masy organicznej

14 — popiół z Konina, N P K + k orzenie traw, 15 — popiół z Konina, N P K + siano traw, 17 — popiół z Adam ow a, N P K + k orzenie traw, 18 — popiół z Adam ow a, N P K + siano traw, 20 —

popiół ze Skaw iny, N P K + k orzenie traw, 21 — popiół ze Skawiny, N P K + siano traw C 0 2 secretion intensity in ashes from the recultivated dumps with added organic

matter

14 — ash from K onin, N P K + grass roots, 15 — ash from Konin, N P K + hay, 17 — ash frcm Adam ów , N P K + grass roots, 18 — ash from Adam ów , N P K + hay, 20 — ash from Skawina.

N P K + grass roots, 21 — ash from Skawina, N P K + hay

IN TE N SYW N O ŚĆ R O Z K ŁA D U B Ł O N N IK A W P O P IO Ł A C H P R Z Y R Ó ŻN YC H Z A B IE G A C H A G R O T E C H N IC Z N Y C H

W ciągu 6 miesięcy inkubacji w temperaturze 22°C najintensywniej­ szy rozkład błonnika występował w warstwach wierzchnich popiołów po­ chodzących spod korzeni roślin, wolniejszy w popiele z warstwy podkc- rzeniowej (poddarniowej), najsłabszy zaś był w poziomie trzecim stano­ wiącym utwór nie będący w zasięgu korzeni roślin i upraw rolnych (tab. 1). Jeśli przyjąć porównawczo rozkład błonnika mierzony w glebie mine­ ralnej (mada próchniczna) za 78,29% to dla wierzchnich warstw popiołu składowiska elektrowni Konin wynosił on 37,64 do 78,56%, a dla składo­ wiska popiołu elektrowni Skawina (pomijając „p ro file ” z dodatkiem gleby mineralnej) znajdował się w granicach 33,80— 74,52%. Rozkład błonnika w popiołach warstw wierzchnich elektrowni Adam ów wahał się od 35,96 do 74,23%, zaś elektrowni Siekierki wynosił 79,40%.

R ek u lty w acja składow isk popiołów w ęglow ych 203 800 Г ë S <

<■ a

s t

С?1

too

t L

Rys. 8. Sum a wydzielonego C 0 2 w ciągu 6 miesięcy inkubacji popiołów w tem peraturze 32°C

1 — gleba m ineralna, 2 — gleba m ineralna + k orzenie traw, 3 — gleba m ineralna + siano traw ; p opiół z elek trow n i: 4 — K onin, 7 — A dam ów , 10 — Skawina; popiół z elek trow n i: 5 — K o ­ nin + k orzenie traw , 6 — K on in + siano traw, 8 — A d am ów + korzenie traw , 9 — A d am ów + + siano traw , 11 — Skawina + korzenie traw, 12 — Skawina + siano traw, 13 — K onin (p o­ letko 2), N P K , 16 — A d am ów (poi. 4), N P K , 19 — Skawina (poi. 1), N P K , 14 — Konin, N P K +

+ korzenie traw, 15 — Konin, N P K + siano traw, n — Adam ów , N P K + korzenie traw, 18 — Adam ów , N P K + siano traw , 20 — Skawina, N P K + korzenie traw , 21 — Skawina, N P K + siano traw , 13 — K on in (poi. 2), N P K , 22 — K on in (poi. 3), N P K + torf, 23 — K on in (poi. 4), N P K + + w ę g ie l brunatny, 24 — K on in (poi. 5), N P K + S, 25 — K on in (poi. 6), N P K + to rf + S, 26 — K on in (poi. 2), N P K po pszenicy, 27 — K on in (poi. 3), N P K + torf, 28 — K on in (poi. prod. 2) na zryw aczu , 1970, 29 — A d a m ów (poi. prod. 2) z siewu 1972 r. na orce, 30 — Skawina (poi.

prod. 3), zaorany nostrzyk z trawam i z siewu 1971 z pełną masą zieloną

Sum of C 0 2 secreted during 6 months incubation of ashes at the tem perature of 32°C

1 — m in eral soil, 2 — m ineral soil + grass roots, 3 — m ineral soil + grass hay; ash o f the p ow er plant from : 4 — K onin, 7 — Adam ów , 10 Skawina; ash o f the p ow er plant from : 5 — K on in + grass roots, 6 — K on in + grass hay, 8 — A d am ów + grass roots, 9 — A d am ów + grass hay, 11 — Skawina + grass roots, 12 — Skawina + grass hay, 13 — K on in (fie ld 2), N P K , 16 — A d a m ów (fie ld 4), N P K , 19 — Skawiina (fie ld 1), N P K , 14 — K on in , N P K + grass roots, 15 — K onin, N P K + grass hay, 17 — A dam ów , N P K + grass roots, 18 — Adam ów , N P K + grass hay, 20 — Skawina, N P K + grass roots, 21 — Skawina, N P K + grass hay, 13 — K on in (fie ld 2), N P K , 22 — K on in (fie ld 3), N P K + peat, 23 — K on in (fie ld 4), N P K + b row n coal, 24 — K on in (fie ld 5), N P K + S, 25 — K on in (fie ld 6), N P K + peat + S, 26 — K on in (fie ld 2), N P K a fte r wheat, 27 — K on in (fie ld 3), N P K + peat, 28 — K on in (prod, fie ld 2) scarified area in 1970, 29 — A d am ów (prod, field 2) sowing in 1972 on ploughed area, 30 — Skawina (prod, field 3), ploughed

up white m elilot with grasses, sow ing in 1971 with fu ll green cover

Jak już podkreślono, największy rozkład błonnika wystąpił w popiele w rekultywowanych za pomocą roślinności trawiastej warstwach wierzch­ nich, natomiast znacznie gorzej w popiele z warstw głębszych, gdzie w p ływ zabiegów agrotechnicznych i roślinności na aktywność biologiczną popiołu był niewielki bądź żaden. Na tym tle nieco inaczej wygląda rozkład błon­ nika w popiołach z warstw głębszych po dwuletniej uprawie nostrzyku białego i jednorocznej uprawie pszenicy ozimej.

Wskutek działania głębokiego systemu korzeniowego roślin (nostrzyk biały) oraz głębokiej mechanicznej uprawy i nawożenia nastąpiło uaktyw­ nienie biologiczne warstw głębszych, czego przykładem jest duży rozkład błonnika wynoszący na poletkach z nawożeniem N P K 46,60— 60,43%, na­ tomiast na kombinacji z nawożeniem N P K i dodatkiem torfu 55,72— — 78,56%. Barwa, stopień rozdrobnienia, zmiany w odczynie oraz w yd zie­ lanie się C 0 2 z w arstw y uprawnej wskazują na intensywnie przebiegające tam procesy glebotwórcze.

204 F. M aciak. S. L iw sk i, E. Biernacka

Rozkład błonnika w popiołach z wierzchnich warstw składowisk po k il­ kuletniej uprawie roślin jest często tylko nieco mniejszy niż na żyznej ma­ dzie. Świadczyłoby to, że warstwa wierzchnia składowiska popiołu pod w pływ em zabiegów agrotechnicznych i roślinności dość szybko zmienia się w odpowiednie środowisko dla m ikroflory i mezofauny glebowej.

O D CZYN (pH) W PO SZ C ZE G Ó LN YH P O ZIO M A C H PR O F ILÓ W S K Ł A D O W IS K PO PIO ŁU

Pod w pływ em zabiegów uprawowych oraz roślinności trawiastej od­ czyn warstwy uprawnej na wszystkich składowiskach uległ wyraźnemu zmniejszeniu. Odnosi się to jednak głównie do warstw popiołu, które znaj­ dowały się w zasięgu korzeni roślin, tj. 0— 5 i 10— 15 cm. Natomiast pH głębszych warstw przeważnie nie ulegało większym zmianom (tab. 1). Zmniejszenie alkaliczności głębszych warstw składowiska elektrowni K o ­ nin występuje jedynie na stanowisku, gdzie w ciągu 2 lat uprawiany był nostrzyk biały, a następnie przez 1 rok pszenica ozima.

Na stanowisku popiołu elektrowni Adam ów pod w pływ em zabiegów agrotechnicznych i wzrostu roślinności trawiastej alkaliczność warstw wierzchnich uległa zmniejszeniu tylko w niewielkim stopniu. Większe na­ tomiast obniżenie alkaliczności warstw wierzchnich wystąpiło na rekul­ tywowanych składowiskach popiołu elektrowni Skawina. D otyczy to części składowiska nie nawiezionego warstwą mineralnej gleby uprawnej. Część składowiska z glebą mineralną ma pH nawiezionej gleby.

W p ływ zabiegów agrotechnicznych oraz roślinności na zmiany pH po­ piołów uwidacznia się bardziej w popiołach spod kupkówki, w prowadzo­ nych przez okres 5 i 3 lat doświadczeniach wazonowych (rys. 9, tab. 3, 4).

Rys. 9. Zm iany p H w popiele elektrow ni K onin (doświadczenie w azon ow e)

a — w arstw a 0—5 cm, b — w arstw a 10—15 cm; 1 — N P K 4- m ik roelem enty, 2 — N P K 4- m ik ro ­ elem en ty t H 2S 0 4, 3 — N P K -f m ik roelem en ty 4- torf, 4 — N P K 4- m ik roelem en ty 4- w arstw a

gleb y

Changes of p H in ash of the K onin p ow er plant (pot experim ent)

a — la y er o f 0—5 cm, b — la y er o f 10—15 cm; l — N P K + trace elem ents, 2 — N P K 4- trace elem ents 4- H 2S 0 4, 3 — N P K 4- trace elem ents 4- peat, 4 — N P K 4- trace elem ents 4- soil la y er

R ek u lty w acja składow isk popiołów w ęglow ych 205

T a b e l a 3 Zmiany płi w v a r s t w ie w ie r z c h n ie j /0 -5 cm/ p o p io łó w po o k r e s ie 3 - l e t n i e j uprawy kupkówki

/ d o św ia d cz e n ia wazonowe/

C harges o f pH i n the upper la y e r / 0 -5 cm/ o f ash dump a f t e r the 3 -y e a r c u l t i v a t i o n o f c o c k s fo o t /pot experim ent/

Eombinacje nawozowe Elektrownia Konin Konin power plant Elektrownia Adamów Adamów pov/er plant E le k tro w n ia S i e k i e r k i S i e k i e r k i power p la n t E le k t ro w n ia Skawina Skawina power p la n t F e r t iliz a t io n 'creatnents ofi >ï _a л d г o t* pi M_{O li <}ч₀ A 3 и O rH I s S А_О

_и

KPK + t o r f - + pei'.t 10,6 0,2 7,9 9,1 8,1 7,9 9,2 8,7 7,8 9,0 8,7 7,8 IvPK + ailcroelcacnty

EPE + traco elements 10,6 8,2 8 ,2 9,1 8,2 7,9 9,2 8,6 7,7 9,0 9,0 8,3 ivrIL ■+• z aszczep io n y wy-

cLąglzm gleby KPK + ino cul 81 ion w± th

s o i l extract i11!

- 9 ,1 8 ,4 7,8 9 ,2 8,7 6,2 9 ,0 8,8 7,9

T a b e l a 4

Zmiany pH w w a rstw ie g ł ę b s z e j /10-15 cm/ p o p io łó w po o k r e s ie 3 - l e t n i e j uprawy kupkówki /d o św iad czen ie wazonowe/

Changes o f pH i n d eep er l a y e r /10-15 cm/ o f ash dump a f t e r the 3 -y e a r c u l t i v a t i o n o f c o c k s fo o t /pot experim ent/

Kom binacja nawozowa E le k tro w n ia Konin Konin power . p la n t E le k t ro w n ia Adamów Adamów power p la n t E le k t ro w n ia S i e k i e r k i S i e k i e r k i power p la n t E le k t ro w n ia Skawina Skawina power p la n t F e r t i l i z a t i o n t reatm en ts p o c z ą t­ kowo po 3 la t a c h p o cz ą t­ kowo po 3 la t a c h p o c z ą t­ kowo po 3 la t a c h p o cz ą t­ kowo po 3 l a t a c h i n i t i a l ^ l y a f t e r 3 y e a rs i n i t i a l -l y a f t e r 3 y e a rs i n i t i a l ­ l y a f t e r 3 y e a rs i n i t i a l ­ l y a f t e r 3 y e a rs H 10,6 8,5 - - - - - -NP 10,6 8,4 9,1 8,1 9,2 8,3 9,0 8,3 Ж 10,6 8,8 9,1 8,6 9,2 8,2 9,0 8,6 HPK 10,6 8,4 9,1 8,2 9,2 8,2 9,0 8,2 N + t o r f - N + p eat 10,6 8,5 - - - - - -HP + t o r f - -HP + p e a t 10,6 8,3 - - - - - -HK + t o r f - NK + p e a t 10,6 8,8 - - - - - -NPK + t o r f - HPK + p e a t 10,6 8,2 9,1 8,1 9,2 8,3 9,0 8,5 HPK + mikroelementy HPK + trace elements 10,6 8,3 9,1 8,1 9,2 8,0 9,0 8,5 HPK + zaszczepiony wyciągiem gleby NPK + in oculation with s o i l extract 9,1 8,2 9, 8,4 9,0 8,4

206 F. M aciak, S. L iw sk i, E. B iernacka

W ciągu 5 lat prowadzonych doświadczeń wazonowych z kupkówką na popiele elektrowni Konin obniżyło się pH w warstwie wierzchniej (0— 5 cm) do ok. 7,5— 7,8, przy czym obniżenie to wystąpiło już po pierwszym roku doświadczeń (rys. 9a). Znacznie wolniej natomiast zmienia się pH w warstwie głębszej popiołów (10— 15 cm), niemniej jednak i tam alka­ liczność popiołu ulega pewnemu zmniejszeniu pod w p ływ em uprawianej roślinności. Na zmniejszenie alkaliczności, szczególnie głębszych warstw popiołów", miał w p ływ dodatek torfu.

Już po 1 roku nawożenia i uprawiania roślin następuje znaczne obni­ żenie alkaliczności popiołów będących w zasięgu korzeni roślin. Po trzecim roku uprawy dalsze obniżenie pH jest już niew ielkie (tab. 3 i 4). Spośród badanych popiołów największe zmiany pH obserwuje się w popiele składo­ wiska elektrowni Konin. Odczyn w arstw y wierzchniej pozostałych popio­ łów (z elektrowni Adamów, Siekierki, Skawina) przy pH początkowym około 9,2 uległ obniżeniu nawet do wartości 7,7. W arstw y głębsze tych popiołów z pH 9,2 po 3 latach upraw osiągnęły pH w granicach 8,6— 8,0.

Z M IA N Y S K Ł A D U CHEM ICZNEGO P O PIO ŁÓ W W W A R S T W IE U P R A W N E J

Zabiegi rekultyw acyjne na składowiskach popiołu prowadzą do zmiany ich właściwości chemicznych. Szczególnie wyraźnie zmienia się zawartość węglanów. Pod w pływ em działania czynników atmosferycznych i zabie­ gów rekultyw acyjnych zachodzi sorpcja anionu kwasu węglow ego przez wym ienne jony Ca2*1- i M g2+ znajdujące się w nadmiernych ilościach w popiołach. Tworzą się wówczas nierozpuszczalne węglany wapnia i mag­ nezu. Tempo ich powstawania zależy od zawartości wody, temperatury i od ilości dwutlenku węgla, który dostarczają korzenie roślin, rozkładająca się masa roślin i atmosfera. Św ieży popiół z elektrowni zawiera tlenki wap­ nia i magnezu pochodzące z rozkładu węglanów w czasie spalania węgla. Z tlenku wapnia pod w pływ em w ody powstaje wodorotlenek wapnia, a alkaliczność środowiska silnie wzrasta (p H = ± 12,5). W sprzyjających warunkach nastąpi pochłanianie C 0 2 przez wodorotlenek wapnia, pow ­ stawanie nierozpuszczalnego węglanu i stopniowe zmniejszanie alkalicz­ ności.

Spadkowi ilości wodorotlenków, a zwiększaniu węglanów wapnia i magnezu towarzyszy zmniejszanie alkaliczności środowiska popiołowego. P rzy dużych ilościach CaO i MgO w popiele proces ten będzie w yraźn iej­ szy. Stąd też składowisko popiołu elektrowni Konin, najbogatsze ze wszyst­ kich składowisk w wapń i magnez [2], ma w rekultywowanych warstwach wierzchnich największe ilości węglanów, jak również odznacza się naj­ większym obniżeniem alkaliczności (tab. 1, 3, 4). Na składowisku tym pod w pływ em zabiegów agrotechnicznych i roślinności ilość węglanów w w ar­ stwie uprawnej uległa 2- lub 3-krotnemu zwiększeniu w porównaniu do warstw głębszych.

R ek u lty w acja składow isk popiołów w ęglo w y ch 207

Aczkolw iek nie w tak wysokim stopniu, jak na składowisku Konin, na­ stąpiło zwiększenie w ęglanów w warstwie uprawnej składowiska popiołu elektrowni Adamów. N ie obserwuje się tego na składowisku elektrowni Skawina i Siekierki, gdzie ilość węglanów jest w e wszystkich badanych poziomach niewielka, bo i małe są ilości wapnia i magnezu w popiele [4, 5, 6]. Z powyższego wTynika, że o szybkości zmian wywołanych procesami glebotwórczym i na składowiskach zasobnych w wapń i magnez można sądzić również na podstawie zwiększania się ilości węglanów w profilu. Spadek alkaliczności w wierzchnich warstwach popiołu może być również w pewnej mierze wynikiem przemieszczania przez wody opadowe sodu w głębsze warstwy profilu składowiska. Popioły bowiem zawierają sód w znacznych ilościach, a on łatwo ulega wypłukaniu. Na składowiskach mokrych już w czasie układania popiołu sód może ulec prawie natychmia­ stowemu wypłukaniu, zaś na składowiskach suchych przy małych opadach proces wym ywania sodu może być niewielki. Dlatego obniżenie alkalicz­ nego odczynu na składowiskach popiołu raczej nie będzie powodowane wym yw aniem sodu, lecz przechodzeniem wodorotlenków wapnia i magne­ zu w węglany, w czym przyspieszającą rolę odgrywają zabiegi agrotech­ niczne i uprawa roślin z dużą masą części korzeniowych.

W N I O S K I

W wyniku zabiegów agrotechnicznych oraz uprawy roślin trawiastych i m otylkowych rozpoczęły się na składowiskach popiołu procesy glebo- tvvôrcze, wywołując:

— zmianę barwy uprawnej w arstw y popiołu z jasnej na ciemnoszarą, podobną do uprawnej gleby mineralnej,

— zmniejszenie w warstwach wierzchnich składowisk części szkiele­ towych, a zwiększenie części najdrobniejszych o średnicy < 0 ,1 mm,

— kumulację w warstwie uprawnej (0— 15 cm) substancji organicznej, — aktywację rozkładu masy organicznej i nadziemnych części roślin w wierzchniej warstwie uprawnej składowisk popiołu,

— aktywację biologiczną poziomów uprawnych składowisk odznacza­ jących się zwiększonym rozkładem błonnika,

— zmianę odczynu z alkalicznego na słabo alkaliczny lub obojętny w warstwie uprawnej składowisk popiołu,

— zwiększenie ilości węglanów w warstwie wierzchniej składowisk popiołu, szczególnie bogatych w wapń i magnez.

W ymienione zmiany dotyczą płytkich (0— 10 cm lub 0— (15 cm) warstw powierzchniowych składowisk popiołu będących w zasięgu korzeni roślin.

L I T E R A T U R A

[1] D a v i s o n A., J e f e r i e s В. J.: Some experim ents on the nutrition of plants grow ing on coal mine w aste heaps. N atu re 210, 1966, 649— 650.

20В F. M aciak, S. Liw ski. E. Biernacka

[2] G r e s z t a J., M o r a w s k i S.: R ek u ltyw acja nieużytków poprzemy.-1 ) -.vych. P W R iL , W a rs z a w a 1972.

[3] L o r e n z W. D., W ü n s c h e М., К o p p D.: Die M ethode der K lassifizierung von Standorten au f K ip p en und H alden des B ran nkohlenbergba ues. Arch. Forstwessen 12, 1970, 1295— 1309.

[4] M a c i a k F., L i w s k i S., B i e r n a c k a E.: W łaściw ości fizykochemiczne i biochemiczne składow isk popiołu po w ęglu brunatnym i kamiennym. Rocz. glebozn. 25, 1974, 3, 191.

[5] M a c i a k F., L i w s к i S., P r o ń c z u к J. : Rekultyw acja rolnicza składow isk odpadów paleniskowych (popiołów) z w ęgla brunatnego i kamiennego. Cz. I. W zrost roślinności na składowiskach popiołu w zależności od zabiegów ag ro ­ technicznych i nawożenia. Rocz. glebozn., w tym zeszycie, s. 149.

[6] M а с i а к F., L i w s к i S. i inni: Sp raw ozdania z badań nad rek u lty w acją sk ła­ dowisk popiołu po w ęglu brunatnym i kam iennym za lata 1969, 1970, 1971, 1972, 1973: Maszynopisy, Centralne B iu ro Studiów i P ro jek tó w W odnych M elioracji, W arsza w a.

[7J M o r l e y D a v i e s W .: Bringin g back the acres: pulverised ash. Agriculture 71, 1964, 34— 87.

[8] P a t e j d l S., S k o p k o v a М .: Prukopnicke rostliny pro rekultivaci ploch devastovanych terbou uhli. Vedecke Prace 1965, 7, 83— 96.

[9] S k a w i n a T.: P rzebieg ro zw oju procesów glebotwórczych na zwałach k o p a l­ nictwa w ęglow ego. Rocz. glebozn. 1958, 149— 162.

[10] T a r c z e w s k i W. W. , H a m i d u l i n a M. W .: Opyt oblesienia promy.szlen- nych otw ałow . Kes. choz. 12, 1966, 28— 30.

[11] Ż e r b i e b c o w W. G., P i e t r i e n k o W. A .: Rost driewiesnych i ku starni- kowych porod na ziemiach, wyszedszich iz pod górnych rozrabotek. Les. żurnał 2, 1972, 29— 33. Ф . М А Ц И А К , С. Л И В С К И , Э. Б Е Р Н А Ц К А О З Е Л Е Н Е Н И Е (З Е М Л Е Д Е Л Ь Ч Е С К О Е О С В О Е Н И Е ) О Т В А Л О В Т О П О Ч Н Ы Х О Т Б Р О С О В (З О Л ) Б У Р О Г О И К А М Е Н Н О Г О У Г Л Я Ч А С Т Ь З-Я. ХОД П О Ч В О О Б Р А З О В А Т Е Л Ь Н Ы Х ПРО ЦЕССО В Н А З О Л Ь Н Ы Х О Т В А Л А Х ПОД В Л И Я Н И Е М Т Р А В Я Н И С Т О Й И БО БОВОЙ Р А С Т И Т Е Л Ь Н О С Т И Институт природных основ мелиорации, Сельскохозяйственная академия в Варш аве Р е з ю м е Испытывались ф изико-химические и биохимические свойства золы, ото­ бранной с разной глубины зольны х отвалов бурого и каменного угля. Целью исследования было уточнение хода почвообразовательных процессов на зо л ь ­ ных отвалах в последствии применения агротехнических мероприятий и про­ должающ егося несколько лет возделывания трав и бобовых растений. В опре­ делениях учитывались изменения в отношении механического состава обраба­ тываемого слоя отвалов, содержания органического вещества, интенсивности р азлож ения органической массы растений и р азлож ения целлю лозы , а также сдвига реакции (pH ) и модификации химического состава. В результате агротехнических мероприятий и продолжающ егося несколько