W O JC IEC H C IE Ś LA , H A L I N A D Ą B K O W S K A -N A S K R Ę T
W Ł A Ś C IW O Ś C I Z A S O L O N Y C H G L E B W S Ą S IE D Z T W IE J A N IK O W S K IC H Z A K Ł A D Ó W S O D O W Y C H N A K U J A W A C H
Zakład Gleboznawstwa Instytutu Rolniczego Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy
W ystępowanie złóż soli kamiennej na Kujawach było przyczyną usytuowania tu zakładów produkujących sodę. Są to : Inowrocławskie Zakłady Chemiczne w M ątw ach oraz Janikowskie Zakłady Sodowe. Niestety, zakłady te charakteryzuje dość duża uciążliwość dla otaczającego środowiska, zwłaszcza że w ok ół zakładów występują gleby o dużej wartości i przydatności rolniczej.
Szlam odpadowy, powstający w procesie produkcji sody, zbierany jest do osad ników, które przy Janikowskich Zakładach Sodowych zajmują znaczną powierzch nię (o k oło 100 ha). Dna tych osadników nie są właściwie uszczelnione, co jest przy czyną przesiąkania zasolonych w ód o zawartości soli wynoszącej kilkanaście tysięcy mg/dm3 (głów nie C a C l2 i N a C l). Zasolona woda przenika do gleby, przez którą infiltruje do w ód wgłębnych, powodując ich zasolenie. D odatkow ym źródłem za nieczyszczeń gleby w omawianym regionie jest nieszczelność i częste awarie ruro ciągów solankowych. Skutkiem tego postępuje zasolenie terenów przyległych oraz poszerza się zasięg obszarów zdewastowanych.
Jak wynika z opracowania A R T w Olsztynie [11J, obszar gleb zasolonych w re jo n ie Janikowa osiągnął powierzchnię około 100 ha. Stwierdzono przy tym, że poza zupełnym zniszczeniem gleb uprawnych następuje także spadek wartości rolniczo użytkowanych żyznych z natury czarnoziem ów kujawskich o dwie i więcej klas bonitacyjnych [11].
Jest oczywiste, że w warunkach klimatycznych K ujaw , odznaczających się niskim rocznym opadem [2], naturalne przemywanie gleb jest w znacznym stopniu ograniczone, czemu ponadto sprzyja stan fizyczny masy glebowej, charakteryzujący się często nadmiernym zagęszczeniem [4].
C E L I Z A K R E S B A D A Ń
Celem podjętych badań jest poznanie właściwości chemicznych zasolonych gleb występujących w otoczeniu zakładów sodowych w Janikowie, podobnie jak to uczyniono dla gleb przyległych do Inowrocławskich Zakładów Sodowych w M
ąt-wach [5]. W przeprowadzonych badaniach uwzględniono głównie skład chemiczny roztworu glebow ego oraz udział kationów wymiennych w kompleksie sorpcyjnym.
Badaniom poddano gleby zróżnicowane zarówno pod względem materiału skał macierzystych, jak i położenia ich w stosunku do źródeł zasolenia. Miejsca pobrania próbek (rye. 1) wyznaczono od północnej i zachodniej strony osadników, gdzie zaoDserwowano wyraźniejsze zmiany m orfologiczne gleb oraz składu występujących tu zespołów roślinnych.
Rye. 1. Schemat rozmieszczenia punktów poboru próbek glebowych
I - V J I — punkty pobrania próbek, O s— osadnik, К — Kanał Notecki, P— pastwisko, D — teren zdewastowany
Scheme o f distribution o f soil sampling points
I - V I I — soil samplingts poin,. O s — sedimentation tanks, К— Noteć channel, P — pasture. D — destroyed groud
W iadom o, że zasolenie gleb m oże ulegać wahaniom pow odow anym nie tylko działalnością przemysłu, ale i przebiegiem warunków klimatycznych. D latego bada nia przeprowadzono w roku 1979, a następnie pow tórzono je w roku 1980, kiedy to w czerwcu i lipcu m iały miejsce bardzo intensywne opady deszczu. Celem tych badań było stwierdzenie, czy zaistniałe warunki klimatyczne m iały wpływ na kształ towanie się chemicznych właściwości gleb.
W celu uzyskania bliższych danych co do m ożliw ości pozbycia się nadmiernego zasolenia założono doświadczenie m odelowe, w którym poddawano przemyciu kolumny glebowe. Chodziło o to, by uzyskać dane, na podstawie których m ożna wnioskować o możliwościach odsalania gleb.
M E T O D Y B A D A Ń
Punkty poboru gleby przedstawiono na sćhemacie 1. Punkt / wybrano w rejonie występowania soliróda zielnego — Salicornia herbacea L na skraju zagłębienia terenowego, punkt V I — na pastwisku, punkt V — w miejscu całkowitego zde wastowania terenu przez zasolenie, natomiast odkrywki I I, I I I , IV , V I I — na polach uprawnych z widocznym i oznakami zasolenia gleb.
A n alizy wykonano następującymi m etodam i:
— p H gleby w H 20 i 1 N KC1 elektrodą kombinowaną i pH-m etrem PH M -84, — przewodność elektryczną właściwą przy użyciu konduktometru produkcji węgierskiej OK-102/1, zachowując stosunek gleba : woda jak 1: 5,
— stężenie soli rozpuszczalnych w wodzie oznaczono w .wodnych ekstraktach glebowych 1: 5,
— kationy wymienne m etodą Pallmana w glebach, z których uprzednio odm yto kationy rozpuszczalne w wodzie,
— zawartość C a 2 + , K + , N a + m etodą emisyjnej fotom etrii płom ieniowej apa ratem Flapho-4, Carl Zeiss, Jena,
— Zawartość M g 2+ metodą atom owej spektroskopii absorbcyjnej aparatem SP-2900 firmy Pye Unicam.
Próby odsalania gleb bądź przemywanie kolumn glebowych przeprowadzono w rurach P C W o wewnętrznej średnicy wynoszącej 7,5 cm, i wysokości 50 cm, przy zagęszczeniu gleby około 1,3 g/cm3. G lebę do tego celu pobrano z miejsc o najwyższej koncentracji soli, wyznaczonych w oparciu o pom iary przewodności właściwej.
K olu m n y glebowe, ustawione w statywach na lejkach Büchnera, przemywano w odą destylowaną przy użyciu dawek wody, które odpowiadały 3-krotnej (kolumny oznaczone indeksem a) i 4-krotnej (kolum ny z indeksem b) polow ej pojemności wodnej. W od ę do kolumn wprowadzano stopniowo, tak aby nie stagnowała na powierzchni: przed parowaniem zabezpieczono glebę warstwą waty szklanej. P o 14 dniach od zakończenia przemywania każdą kolumnę pocięto na 10 równych frag mentów, z których pobrano próbki gleb do analiz.
W Y N I K I B A D A Ń
P o d s t a w o w e c e c h y b a d a n y c h g l e b z a s o l o n y c h . Gleby przyległe do osadników Inowrocławskich Zakładów Sodowych zakwalifikowano do typu czarno- ziem ów leśno-łąkowych właściwych (punkt I, I V , V ) lub zbrunatniałych (punkt II, I I I , V I, V II). W punktach najsilniej zasolonych obserwowano zniekształcenie natu ralnych poziom ów genetycznych, a nawet ich zanik. D latego do głębokości 40-50 cm próbki glebowe pobrano co 10 cm.
Badano gleby, które w ytw orzyły się z różnych skał macierzystych: glin zw ało wych (punkty I, I I , I I I ) , piasków lekkich i słabo gliniastych na podłożach pyłu zw ykłego ( I V ) , piasku słabo gliniastego (V , V I) oraz piasku luźnego ( V I I ) .
Zawartość substancji organicznej w poziom ach wierzchnich wahała się od 1,17 do 3,24%. Odczyn próbek glebowych, mierzony w wodzie, wynosił 6,9-7,6 p H oraz 6,5-7,2 p H w 1 N KC1.
C h a r a k t e r i s t o p i e ń z a s o l e n i a . W celu określenia stopnia zasolenia gleby przeprowadzono pom iary przewodności właściwej wyciągów glebowych. Najw iększą koncentrację soli stwierdzono w punktach /, V, VI, gdzie przewodność dochodziła do 14mS/cm, co według skali J a c k s o n a [8] kwalifikuje te gleby do bardzo silnie zasolonych. Z pozostałych punktów badawczych przewodność tylko w punkcie I I nieznacznie przekroczyła wartość 1 mS/cm.
W śród kationów rozpuszczalnych w w odzie dominuje sód, którego ilość w naj bardziej narażonym na infiltrację zanieczyszczeń punkcie V wynosiła 348 mg/100 g
T a b e l a 1
Kwasowość o r a z przewodność e l e k t r y c z n a w ł a ś c i w a wodnych e k s t r a kt ó w gl ebowych A c i d i t y and e l e c t r i c c o n d u c t i v i t y o f w a t e r e x t r a c t s o f s o i l s Nr pimktu P oi n t No Gł ębokość p o b r an i a Sampling depth
СШ
pH Przewodność w ł a ś c i w a S p e c i f i c c o n d u c t i v i t y mS/cm H 2° 1 N■ KCl 1979 1980 1979 1930 1979 1980 I 0 -10 7 ,0 7,1 7,1 7 ,0 5, 0 3, 2 10-20 7, 0 7 ,0 7,1 6 ,9 4, 6 3 ,2 20-30 7,1 7 ,0 7, 0 6,9 4,1 2, 5 30-40 7, 5 7 ,0 7, 0 6, 7 3,8 5, 5 I I 0-10 7,1 8 , 3 6,9 7 ,5 1,6 0 , 4 10-20 7,1 8 , 3 6, 9 7 , 3 1,6 0 , 9 20-30 7,0 8 , 3 6,5 7,1 1,5 0 , 9 30-40 7 ,2 8 ,1 6,8 7,1 1,4 1,6 I I I 0 -10 7,5 7, 9 7,2 7 , 3 0 ,4 0 , 3 10-20 7,5 7,8 7, 2 7 ,2 o , 3 0 , 4 20-30 7 ,4 7, 8 7, 2 6,6 0 ,2 0 , 3 30-40 7,6 7 ,7 7,0 7, 0 0 ,1 0 , 4 I V 0-10 7,4 7,6 7, 2 7, 2 0 , 5 0 , 5 10-20 7 , 3 7 , 7 7,1 7 , 3 0 , 5 0 , 4 20-30 7 ,0 7 ,9 6,9 7,1 0,6 0 , 5 30-40 7,0 8,0 6,9 7,2 0,6 0 , 4 40-50 7,1 8,0 6,9 7,5 0 , 7 0 , 5 V0-10
7 , 3 7 ,4 6, 9 7 , 3 14,0 13, 3 10-20 7 , 3 7, 3 6, 9 7 ,2 13,0 6 ,9 20-30 7 ,2 7 , 3 6,8 7 ,2 11 ,0 5 , 7 30-40 7,1 7 , 5 6 , 7 7,4 6 ,2 4, 5 VI 0 -10 o , 9 7 , 3 6, 7 7 ,2 3,5 6 . 4 10-20 7, 0 7 ,2 6,3 7 , 2 3,9 9,1 20-30 6 ,9 7 , 3 6,3 7, 2 4,1 2, 5 30-40 6, 9 7,4 G, 7 7 , 3 3,0 2 , 3 V I I 0-10 7, 5 7 , 7 7,1 7, 5 € ,2 0 , 5 10-20 7 ,5 7,6 7,1 7,4 0 , 3 0 , 5 20-30 7 ,5 7,9 7, 2 7 ,7 0 , 3 . 0 , 5 30-40 7,6 7,9 7 , 3 7,5 0 , 3 ~ 0 , 4 40-50 7,6 7, 3 7,3 7,5 0 , 4 0 , 5Tutaj też i w odkrywce I wystąpił najwyższy współczynnik adsorpcji sodu (S A R ), będący miarą stopnia zasolenia (tab. 2). Obserwowano rów nież wysoki’e stężenia pozostałych kationów, tzn. wapnia i magnezu, a w nieco mniejszym stopniu potasu
(punkty /, V, V I). t
W śród kationów wymiennych przeważały jo n y sodu, których ilość dochodzi do 7,5 me na 100 g gleby (tab. 3). Szczególnie wysokie zawartości sodu wymiennego stwierdzono w punkcie /, gdzie procentowy jeg o udział wahał się w granicach 47,7- 58,6%. W zrost udziału sodu w sumie kationów wymiennych obserwowano również w pozostałych punktach badawczych.
T a b e l a 2
Z aw ar t oś ć kati onów r oz pu sz c z a l n y c h o ra z w s p ó łc z yn n ik a d s o r p c j i sodu /SAR/ w g l e b a c h
Wat er s o l u b l e c a t i o n s and sodium a d s o r p t i o n r a t i o /SAR/ i n s o i l s
V i punktu P o i n t No G ł ęb ok oś ć p o b r a n i a Sampl ing depth cm 1979 1980 C a2+ K+ Na+ SAR C a?+ Mg2+ K* Na+ SAR mg/ 100 e mg/100 g I 0 -10 8 6, 4 24,4 6 ,1 82,1 11 ,0 92,5 10,7 3 ,5 8 1,0 1 1 ,2 10-20 8 6, 4 25,0 5 , 3 77,1 10, 3 95,0 9, 9 4, 0 8 0 ,0 11 ,0 20-30 8 1 ,5 24,0 5, 0 72,0 9,9 95,0 9, 5 3,8 84 ,5 11, 7 30-40 77,6 22,5 4 ,7 74,0 14,8 94,5 12,7 2,5 8 6 , 5 18,8 I I - 0-10 54, 0 13,0 4 , 2 43,8 7, 6 60,0 0,8 6 , 3 54,0 2 ,2 10-20 53,5 13,5 3, 0 44,0 5 ,3 30,0 0 , 7 5, 0 30, 0 7 , 7 20-30 54,0 7 , 4 3,0 45, 3 8 ,2 30,0 0,6 4 , 3 24, 0 6,2 30-40 43, 8 7, 0 2,8 46,0 9,1 55, 0 0 , 7 2,5 20,0 3,8 I l l 0 -10 19,2 6,2 3,5 11,5 3,2 12,0 1,5 2 ,1 5, 8 2 ,2 10-20 17,0 6,0 3,6 11 ,0 3,2 7 ,5 1,5 5 ,5 11,5 5 ,5 20-30 12,8 4,5 3,5 7,0 2,4 9, 5 1,0 1,7 5 ,0 2 ,2 30-40 6, 5 , 2, 7 4,1 2, 7 2,6 14,0 1,3 1,4 6 , 3 2 ,2 I V 0-10 19,0 1,5 8 , 3 20,0 6 ,2 22, 5 1,7 3,5 4 ,8 1,4 10-20 19,5 1,0 8,0 20,5 6, 4 20,0 1,5 2, 5 7 ,0 2 ,1 20-30 20,0 0,8 7, 8 22,4 6 , 9 17,5 2, 4 1 , 1 6,0 1,9 30-40 23,0 0 ,7 b, 6 23,0 6 , 7 21,5 2 ,1 1,4 7, 5 2 ,2 40-50 24,3 0,6 5, 2 24,0 6, 7 20,0 1,6 1,0 8,0 2, 4 V 0-10 210,0 * 1 , 3 8,8 348,0 33,1 300,0 9,7 15,5 9 0, 0 7 , 3 10-20 229,0 10,0 8 , 5 330,0 30,2 255,0 5, 5 10,3 91, 0 , 8,0 20-30 212,5 8 , 5 8,0 1 :'0, 5 18 ,1 250,0 4,1 9, 3 86,0 7,6 30-40 204,8 6 ,1 4 , 7 58, 3 5, 7 210,0 3, 5 7, 8 8 2 , 5 8,0 V I 0-10 150,0 11,0 2,8 57,5 6, 4 200,0 5, 7 ; i ,0 90, 0 8 , 9 10-20 152,0 10,5 2, 9 59,0 6, 5 185,0 2, 5 9, 3 7 9, 5 8 ,2 20-30 175,5 9,6 3, 2 60,2 6 ,2 120,0 2, 4 7, 5 7 5, 0 9, 6 30-40 204,0 5,0 3,1 45,0 4,4 95,0 2, 4 5,8 67, 5 9,8 V I I 0 -10 8,0 1 ,2 4, 8 2,2 1,0 30, о 4, 9 1,8 22, 5 5 , 3 10-20 7 , 5 1, 3 4 , В 2, 1 1,0 3t),0 4, 6 1,5 19,0 4, 5 20-30 1 2 ,1 1,5 4, 6 2, 1 0,8 21,5 3, 2 1 ,2 8 , 5 2, 4 30-40 7 , 6 1,6 4, 5 0 ,4 0,2 15,0 2, 5 1 ,2 7 , 3 2, 5 40-50 5 ,5 1,9 4, 0 0,2 0 ,1 17,0 2,6 1, 3 8 , 3 2 , 7
X a b 9 1 a 3
K a t i o n y wymienne /me/ЮО g g l e b y / i i c h procentowy u d z i a ł - ---w kompleksie sorpcyjnym
C ont en t o f e xc ha ng e ab l e c at i on s. /me /1 00 g o f s o i l / and t h e i r p e r ce n ta g e i n the s o r p t i o n complex
Nr p r o f i l u P r o f i l e No Gł ęb okoś ć p o b r an i a Sampl ing depth cm С а 2+ I £го + 1
.
к+ Na+ С а 2+ Mg2+ Я* Na+ С а 2+ + tte2+К+ + Na+ т е/100 g % I 0-10 4 , 9 2,3 0 , 5 7 ,5 31,2 17,3 3,1 47, 7 0,96 10-20 2,0 2 , 3 0 ,2 5,3 19,4 2 2 ,3 1,9 56 ,3 0,71 20-30 2 , 7 2с 7 0 , 3 6 , 4 2 2, 3 22,3 2,5 58,6 0, 84 30-40 3,6 3,2 0 , 4 7,1 25,1 22, 3 2,8 49,6 0, 90 I I 0 -10 4 , 2 М 0 , 3 1,в 5Л, 5 13,2 3,9 23,3 2,66 10-20 4 , 2 1,6 0 , 3 2,0 .. 51,8 19,7 3 ,7 24,6 2,57 20-30 4, 6 1,7 0 , 3 2 ,2 5 2,3 19,3 3,4 25,0 2,52 30-40 5, 5 2,8 0 , 3 3,0 47, 4 24,1 2,6 25,8 2,51 I I I 0 -10 8 , 5 3,1 0 , 4 0 , 9 65,9 24,0 3,1 6 ,9 8 , 92 10-20 8 ,0 3,0 0 , 4 0 ,3 68,6 24,6 3 , 3 6, 5 9,16 20-30 7 ,2 2, 4 0 , 3 . 0,6 68,6 22,3 4, 3 5 ,7 10,67 30-40 5,2 1,9 0 , 3 0,6 65,8 22,8 3,8 7,6 7, 77 I V 0 -10 3,1 0 , 4 0 , 3 0 , 4 73,3 9,5 7,1 9/3 5,00 10-20 3,0 С, 4 0 , 3 0 ,4 73,2 9,7 7 , 3 9 ,7 4,36 20-30 2 , 7 0 , 3 0 ,2 0 . 5 73,0 0 ,1 5,4 13,5 4,28 30-40 2 ,1 0 ,1 0 ,1 0,6 72,4 3,4 3,4 20,7 3,14 0 1 о 1. 3 0 ,1 С, 1 0,6 61,9 4,8 4, 8 28,6 2,00 V 0-10 4 , 4 0,8 о , 3 2 ,2 51, 7 10, 4 3,9 28,6 2,08 10-20 4 ,2 0 , 4 0 , 3 3,0 53,2 -; ,1 3,3 37, 9 1,39 20-30 4,0 С , 2 0 ,2 3,1 53, 3 2 .7 2 , 7 41, 3 1,27 30-40 4 , 0 0 ,1 0 ,2 3,3 52,6 1,3 2,6 43, 4 1,17 V I 0 -10 6,8 0,8 0 ,2 2,6 6 5, 4 7 ,7 1,9 25,0 2,71 10-20 6,6 0 , 7 0 ,2 2, 4 66,7 7,1 2,0 24, 2 2,00 20-30 5, 7 0 , 4 0 ,1 2,6 64, 3 4,5 1 , 1 29,5 2,26 30-40 4,5 1,7 0 ,1 4 , с 41,3 15,6 0 , 9 42,2 1,32 V I I 0 -10 5, 8 0,8 0 ,2 0 ,3 76, 3 10,5 2,6 10,5 6,60 10-20 5, 6 С, 3 0 ,1 0 , 7 77, 8 1 1 , 1 1,4 9, 7 8,00 20-30 5 , 3 0, 04 0 ,2 0, 5 8 7 , 7 0 , 7 3, 3 3 , 2 7, 6 3 30-40 5,1 - 0 ,2 0 ,1 0, 3 3 2 , 2 ' 3 , 2 1,6 12,9 5, 89 40-50 4 , 3 0 ,1 0 ,1 0 , 7 8 2 , 7 1,9 1, 9 13,5 5,50
Badani« przeprowadzono dwukrotnie: w latach 1979 i 1980, uwzględniając fakt, że zawartość kationów rozpuszczalnych może wahać się w zależności od przebiegu pogody. W roku 1980 wystąpiły intensywne opady deszczu, co stworzyło okazję określenia ewentualnego wpływu nadmiernych opadów na charakter i stopień zasolenia. W yniki wskazują, że nie zaszły w zasadzie większe zmiany w zakresie odczynu gleby (tab. 1). W punktach I i V wystąpił pewien spadek przewodności właściwej, chociaż w punkcie V I zaobserwowano wyraźny wzrost przewodności gleby pobranej z warstwy powierzchniowej, co m ożna wyjaśnić — ze względu na położenie punktu — nagromadzeniem w nim soli wym ytych z terenów przyległych.
Skład kationów rozpuszczalnych, mierzonych po intensywnych opadach, w istocie nie odbiegał od ich zawartości w roku 1979; jedynie w punktach I I I , IV , V zaobser w ow ano mniejsze zawartości sodu. Odzwierciedleniem tych zmian są mniejsze wartości współczynnika S A R (tab. 2).
W y n i k i o d s a l a n i a g l e b w k o n t r o l o w a n y c h w a r u n k a c h l a b o r a t o r y j n y c h . Jak wynika z oznaczeń stanu zasolenia gleb przy przeciętnej ilości opadów w roku 1979 (średnia roczna opadów — 466 mm, w tym w miesiącach V I - V I I I 127 m m )1 i przy wystąpieniu nadzwyczaj dużej ilości opadów w roku 1980 (średnia roczna opadów 785 mm, w tym w miesiącach V I - V I I 422 m m )1, przy średniej w ielo letniej wynoszącej 474 mm [12], badane gleby m ogły być odsalane przez w ody opadowe. W ynikła stąd potrzeba prześledzenia procesu odsalania gleb w warun kach kontrolowanych. D o tego celu pobrano próbki z miejsc o najwyższym za soleniu. I tak gleba z punktu / w ykazywała przewodność 5,0 mS/cm, z punktu V — przewodność 6,2 mS/cm, a z punktu V I — przewodność 9,5 mS/cm (tab. 4).
T a U » 1 Ü 4>
Przewodność e l e k t r y c z n a w ł a ś c i w a , z a wa r to ść kationów r o z p u sz c za l n yc h or az kationów wymiennych przed przemywaniem g l e b
S p e c i f i c e l e c t r i c c o n d u c t i v i t y , con te nt o f w a t e r - s o l u b l e and excha ng e ab l e c a t i o n s b e f o r e l e a c h i n g o f s o i l s M i e j s c e p o b r a n i a próby g l e b o w e j S o i l a ampling l o c a l i t y Przewodność e l e k t r y c z n a w ł a ś c i wa S p e c i f i c c o n d u c t i v i t y mS/cn Kati ony r oz pu s z c z a l n e W a t e r - s o l u b l e c a t i o n s rag/ 100 g
Kati ony wymienne :v:o.hangeable c a t i o n s
me/ЮО g
C a2+ Mg2+ ¥? Na+ C a2+ K+ Na+ Ca2+ + K*2+
K+ + Na+
I 5,0 90 15,0 3,3 8 0, 0 4,3 0,6 0 ,2 0,8 5,4
V 6 ,2 300 10,0 7, 2 35,0 7.3 0 , 3 0 ,2 1 , 1 6.2
VI 9,5 300 5,5 5, 7 90,0 9,4 0 , 5 0 ,2 2,4 3,8
G leby przemywano dawkami w ody odpowiadającymi 3- i 4-krotnej polow ej pojemności wodnej. W wyniku przemywania nastąpiło obniżenie stężenia soli rozpuszczalnych i zmniejszenie przewodności właściwej ekstraktów do poziom u 0,13-0,36 mS/cm.
Ilości wymytych jonów , mierzone w W'odzie zebranej po przesiąknięciu przez kolumnę, były dość znaczne (tab. 6). W największym stopniu wymyciu uległ kation sodu, a następnie wapnia i magnezu.
Celem stwierdzenia efektu przemywania kolumn glebowych zostały one pocięte na segmenty 10-centymetrowe, w których badano zawartość rozpuszczalnych soli. Różnice wystąpiły w stężeniach soli w kolumnach przemywanych dawką 3- i 4-krotną (ryc. 2-4). Różnice te uwidoczniają się przesunięciem maksimów zawartości kationów rozpuszczalnych, a zwłaszcza sodu.
D la kolumny /, przy dawce odpowiadającej 3-krotnej polowej pojemności w od nej, maksimum wystąpiło na głębokości 20-30 i 30-40 cm, natomiast przy dawce
1 Dane liczbowe na podstawie [1].
T a b e l a 5
Prr.owodr.ośJ e lo i.t ry r.r.na w ł a ś c i w a o ń:;tr:>i.tu <:lv howc^o po przemywaniu kolumn gle bowych /m3/cm/
S p e c i f i c e l e c t r i c cor.-.ïactiv.i ty o f s o i l e x t r a c t a f t e r l o a c h i n g o f s o i l columns /п:>/cm/
Głębokość p o b ra ni a
g l e b y z kolumny r.olumny Columns
S o i l s ampl ing dept:: from column c-m ib Va Vb Via VIb 0- 5 0, 12 " . 1 '3 0,10 0, 16 0,31 0, 29 5-10 ■ , 1 :з o, 14 0, 17 0,17 0, 32 0 ,30 10-15 - , 14 15 V.3 0,18 0, 36 0, 03 15-20 15 0, 17 0 ,17 0, 18 0, 39 0 ,35 20-25 С, 14 14 0, 16 0,20 0, 39 0 ,3 7 25-.50 0,15 0 , 13 0, 1fl 0,20 0 ,39 0 ,35 30-35 0, 17 -' ,13 0, 18 0,20 0,35 0, 35 35-40 0, 17 0,13 0,18 0, 17 0 , 37 0 , 3 3 40-45 0,14 w, 13 0,19 0, 18 0,38 0, 34 45-50 0, 15 0, 19 0 ,21 0,20 0, 39 0, 36 a - à ал к a wody r ó .viter dooe o';
-.va.; i-krotn«?.j u al to 3 - f o l d p o l o /.-ej poje .vator Mr.oJci -.vo'Inoj Cm ’) i C i t y b - d v.'if.:> wody ró •.v.; t er с: о ne eq л-na u a l to 4- f . ) l « m.l o-.ve.i oo.iu. f i . * l à .vator mności wodnoj cap;-.ci ty T a b e l a в Zawartość kationów w przesączu po przemyciu kolumn /ng/1/
Co nt ent o f c a t i o n s i n f i l t r a t e a f t e r l e a c h i n g o f columns /mg/1/ Kolumna Column Ca2+ Mg2+ K+ :ia+ I l o ś ć wody u ż y t e j do przemywania Q u a nt i ty o f wa t er used f o r l e a c h i n g ml O b j ę t o ś ć p rz e są c zu Volume o f f i l t r a t e ml la 6590 1087 60 58 40 1528 365 I b 3871 1080 50 3490 2036 622 Va 12130 585 340 5340 1470 434 Vb 7770 320 190 2910 1960 800 Via 11620 500 460 9165 1290 255 VIb 5490 200 170 3570 1720 630
a - dawka wody równa wa t e r dose e q u a l 3
- k r o t n e j t o 3- f o l d
p ol owe j pojemności wodnej f i e l d w a t e r c a p a c i t y b - dawka wody równa
w a t e r dose e q u al
4-k r ot n e, j to 4- f o l d
p ol ow ej poj emności wodnej f i e l d w a t e r c a p - c i t y
odpowiadającej 4-krotnej polow ej pojemności wodnej (kolumna Ib ) stwierdzono jeg o przesunięcie do ostatniego segmentu.
W kolumnie V maksimum zawartości soli rozpuszczalnej stwierdzono na głę bokości 30-40 cm, a przy zwiększeniu dawki w ody zauważa się zanik maksimów, czyli stosunkowo wyraźne odsolenie gleby do głębokości 50 cm.
W kolumnie V I, gdzie zawartość soli rozpuszczalnych była największa (przew od ność 9,5 mS/cm) maksimum wystąpiło na głębokości 20-30 cm dla dawki w ody odpowiadającej 3krotnej polow ej pojemności wodnej i było najwyższe w porów
-Rye. 2. Zawartość kationów rozpuszczalnych w wodzie w poszczególnych segmentach kolumny I po przemywaniu
a dawką wody odpowiadaiącą 3-krotnej polowej pojemności wodnej, b — dawką wody odpowiadającą 4-krotn polowej pojemności wodnej
Content o f water-soluble cations in each part o f column I after leaching a — water rate equal to 3-fold capacity, b — water rate equal to 4-fold capacity
Ryc. 3. Zawartość kationów rozpuszczalnych w wodzie w poszczególnych segmentach iolumny V po przemywaniu
a — dawką wody odpowiadającą 3-krotnej polowej pojemności wodnej, b — dawką wody odpowiadającą 4-krotnie polowej pojemności wodnej f
Content o f water-soluble cations in each part o f column V after leaching a — water rate equal to 3-fold capacity, b — water rate equal to f4-fold capacity
naniu do pozostałych gleb. Zwiększona dawka w ody w tej glebie (kolumna V Ib ) spow odow ała dalsze wymycie soli, które grom adziły się w ostatnim segmencie kolumny.
Podobny rozkład stężeń soli rozpuszczalnych w przemywanych glebach zaso lonych zaobserwował K e l l e r [9].
D Y S K U S J A
Uzyskane wyniki wskazują na znaczne zmiany zaszłe w glebach przyległych do Janikowskich Zakładów Sodowych. Kw asowości czynna i wymienna, mierzone zarówno w pierwszym terminie, jak i po intensywnych opadach deszczu, wskazują
Ryc. 4. Zawartość kationów rozpuszczalnych w wodzie w poszczególnych segmentach kolumny V I po przemywaniu
a — dawką wody odpowiadającą 3-krotnej polowej pojemności wodnej, b — dawką wody odpowiadającą 4-krotnej polowej pojemności wodnej
Content o f water-soluble cations in each part o f column V I after leaching a — water rate equal to 3-fold capacity, b — water rate equal to 4-fold capacity
na pewne tendencje do alkalizacji gleb pod wpływem odpadów posodowych. Z ja wisku temu towarzyszy wysokie stężenie soli w roztw orze glebowym , przekraczające niekiedy klikunastokrotnie ilości występujące w nie zasolonych glebach uprawnych.
Procesy zasolenia badanych gleb objęły nie tylko roztw ór glebow y, ale również kompleks sorpcyjny (tab. 3). D otyczy to zwłaszcza punktów /, //, V 9 VI. Ilość sodu wymiennego przekraczała kilkakrotnie zawartość tego kationu w nie zasolonych czarnoziemach kujawskich [3].
Zjawisko to jest związane ze względnym wzrostem stężenia wolnych jo n ó w N a + w roztw orze glebow ym w stosunku do pozostałych kation ów ; jak bowiem w ykazały badania D a r a b a i współpracow ników [6, 7], kationy występujące w ro z tworach glebow ych sołończaków i sołońców tw orzą pary jon ow e w następujących ilościach: 15-75% M g, 15-65% Ca i tylko 1-6% N a . Fakt niejednakowego uczest niczenia w tworzeniu par jonow ych pow oduje przesunięcie równowagi wymiany z fazą stałą gleby na korzyść sodu, który dominuje w kompleksie sorpcyjnym gleb. Jednocześnie zmniejszanie zawartości M g wym iennego w stosunku do gleb nie zasolonych [3] jest spowodowane wypieraniem jon ów magnezu przez sód [10]. M ia rą niekorzystnych zmian, które zaszły w obrębie kompleksu sorpcyjnego, jest wąski stosunek sumy stężenia jo n ó w wapnia i magnezu do analogicznej sumy jo n ó w sodu i potasu (tab. 3).
Obfite opady atmosferyczne w czerwcu i lipcu 1980 roku (w czerwcu spadło na Kujawach 292 mm, a w lipcu 130 mm deszczu )1 spow odow ały niewielkie obni żenie przewodności właściwej w odnego ekstraktu glebowego. Największemu wymyciu uległy jo n y sodu nagromadzone w najbardziej zasolonych punktach: I V i V (tab. 2). Jednakże nie zaobserwowano jednoznacznego wpływu naturalnego przemywania na stan roztworu zasolonych gleb. Fakt ten należy tłumaczyć wpływem szeregu
innych parametrów, m.in. struktury użytkowanych gruntów, składu mechanicznego, szaty roślinnej, poziom u w ody gruntowej, a przede wszystkim ciągłego oddziały wania ścieków z odstojników sodowych na zawartość zw iązków rozpuszczalnych. D latego naturalne przemywanie gleby nie spow odow ało wyraźnego odmycia nad miaru soli, a zawartość składników łatwo rozpuszczalnych jest nadal wysoka i kwa lifikuje te gleby do gleb zasolonych.
W wyniku przeprowadzonego przemywania gleb z najbardziej zasolonych punktów /, V, V I w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych stwierdzono, że zastosowanie dawki w ody odpowiadającej 4-krotnej polow ej pojemności wodnej daje wystarczające odmycie nadmiaru soli. D aw ka w od y odpowiadająca 3-krotnej pojemności wodnej spowodowała wprawdzie znaczne obniżenie ogólnego stężenia soli rozpuszczalnych (obniżenie przewodności właściwej roztw oru ), ale pozostałe na głębokości 20-40 cm ilości sodu m ogą być toksyczne dla roślin. D latego w ydaje się właściwe zastosowanie dawek w od y odpowiadających 4-krotnej pojemności wodnej.
N ależy zauważyć, że już przy użytych ilościach w ody zaszło wyraźne odsolenie, co przemawia za możliwością przywrócenia zdewastowanym glebom ich przydat ności do celów rolniczych. Jest oczywiste, że przebieg odsalania gleb w warunkach naturalnych przebiegać będzie w sposób odmienny niż w próbach laboratoryjnych Jak wynika z obserwacji nad wpływem ilości opadów atmosferycznych, zależeć on będzie od usytuowania tych gleb i warunków drenażowych obszaru.
W N IO S K I
1. Badania gleb położonych w sąsiedztwie Zakładów Sodowych w Janikowie wskazują na znaczny stopień ich zasolenia, który przejawia się zmianami w składzie roztw orów glebowych oraz kompleksu sorpcyjnego.
2. Naturalne przemywanie przez opady atmosferyczne latem roku 1980 spo w odow ało nieznaczne obniżenie przewodności właściwej wodnych ekstraktów gle bowych, przy czym wyniki uzależnione były od położenia punktu badawczego. 3. Laboratoryjne próby odsalania gleb w warunkach kontrolowanych wykazały, że wystarczające odmycie nadmiaru soli następuje przy zastosowaniu dawki w ody odpowiadającej 4-krotnej polow ej pojemności wodnej.
4. N a przebieg odsalania gleb w warunkach naturalnych będzie miało wpływ usytuowanie tych gleb oraz warunki drenażowe
5. Charakter i stopień zmian, które zaszły w glebach przyległych do Zakładów Sodowych w Janikowie, są podobne do tych, jakie stwierdzono w otoczeniu In o wrocławskich Zakładów Sodowych w Mątwach.
L I T E R A T U R A
[1] Biuletyn Agrometeorologiczny nr 36(817-48(837), 1979 i nr 16(833)—20(837), 1980. Inst. Meteor, i Gosp. Wod.
[3] C ie ś la W .: Właściwości chemiczne czarnych ziem kujawskich na tle środowiska geogra ficznego, Poznań, wyd. A R , 1961.
[4] C ie ś la W .: Zagadnienia gęstości gleb. Post. Nauk roi. 1, 1975, 11-24.
[5] C ie ś la W ., D ą b k o w s k a - N a s k r ę t H., S iu d a W .: Stan zasolenia gleb w okolicy Inow ro cławskich Zakładów Sodowych w Mątwach. Rocz. glebozn. 32, 1981, 2, 104-113.
[6] D a r a b K ., C s ila g J., P in t e r I.: Studies on the ion composition on salt solution extracts o f salt-affected soils. Geoderma 23, 1980, 2, 95-111.
[7] D a r a b K .: The role o f sodium compounds in the formation and properties o f salt affected soils. Agrokem ia es Talajtan 30 (Suppl.) 1981, 105-121.
[8] J a c k s o n M . L .: Soil chemical analysis. Constable Ltd., London 1958.
[9] K e l l e r J., A l f a r o I. F .: Effect o f water application rate on leaching. Soil Sei. 102, 1966, 2 [10] Modelirowanije procesow zasolenia u osołoncewanija poczw. Pod red. W . A . K ow d y i I. Sza-
bolcs, Izd. Nauka, Moskwa 1980.
[11] Skutki degradacji gleb skażonych solanką z awarii rurociągu w Dziarnowie i wału osadnika w Węgiercach k. Janikowa. Opracowanie Zespołu Ochrony Gleb Inst. Glebozn. i Melioracji A R T , Olsztyn 1980.
[12] W is z n ie w s k i W .: Atlas opadów atmosferycznych w Polsce. Warszawa 1953.
в. Ц Е С Л Я , r. д о м б к о в с к а - h a c k p e n t С В О Й С Т В А З А С О Л Е Н Н Ы Х П О Ч В ВБЛИ ЗИ С О Д О В О ГО З А В О Д А В Я Н И К О В Е В Р А Й О Н Е К У Я В Кафедра почвоведения Агрономического Института Сельскохозяйственно-технической академии в Быдгоще Р е з ю м е Исследовали химические свойства засоленных почв смежных с содовым заводом в Яни- кове. Установлено засоление жидкой фазы почвы, а также выявлены неблагоприятные из менения в сорбционном комплексе выражающиеся в излишке катионов натрия по отно шению к бивалентным катионам и калию. Естественная промывка водой атмосферных осадков приводила к незначительному снижению удельной элелтропроводимости водных вытяжек почвы. Промывка почвенных колонн дозой воды отвечающей 4-кратной полевой влагоемкости давала удовлетворительное удаление излишек соли. W . C IE Ś L A , Н. D Ą B K O W S K A -N A S K R Ę T P R O P E R T IE S O F S A L T A F F E C T E D S O IL S I N T H E V I C I N I T Y O F J A N I K O W O S O D A W O R K S I N T H E K U J A W Y R E G I O N
Chair o f Soil Science. Departm ent o f Agriculture, Technical and A gricu ltu ral U niversity at B yd goszcz S u m m a r y
Solinization o f soil solution and unfavourable changes in the s o rp tio n com plex by an excess o f sodium ions in relation to bivalent cations and potassium have been proved. N a tu ra l leaching by intensive rainfalls caused an insignificant low ering o f specifict c on d u c tiv ity o f water soil ex tracts. H o w e ve r leaching o f soil columns under laboratory conditions indicated that responding with 4-fold field capacity resulted in a satisfactory rem oval o f the salt excess.
P r o f. dr W o jc ie c h C ie ś la
A k a d e m ici T e c h n ic z n o -R o ln ic z a
