RO C ZNIK I G L E B O Z N A W C Z E TO M LV N R 1 W ARSZAW A 2004: 2 0 9 - 2 1 4
ADAM SAMMEL
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE I CHEMICZNE GLEB
MURSZASTYCH STREFY BRZEGOWEJ JEZIORA DĄBIE
PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES
OF MUCKOÜS SOILS WITHIN LITTORAL ZONE
OF DĄBIE LAKE
Katedra Gleboznawstwa, Akademia Rolnicza w Szczecinie
A bstract: M uckous soils, due to relatively favourable moisture conditions, a substantial am o
unt o f organic matter, and thus higher crop productivity, deserve special attention. Within the Odra River-Flooded Plain, these soils may be found directly in the vicinity o f Dąbie Lake, used as arable land, grassland or more and more often as lying fallow. The aim o f the studies was to determine the physical and chemical properties o f muckous soils used as arable land and their contamination by heavy metals. The obtained results confirm that muckous soils due to their properties, should be mostly used for vegetable cultivation, in which high yields can be obta ined by watering or other ways o f regulating the water-air conditions.
Słowa kluczowe: gleby hydrogeniczne, Równina Odrzańsko-Zalewowa, makro- i m ikroelem en
ty.
Key words: hydrogenic soils, the Odra River-Flooded Plain, macro- and microelements.
WSTĘP
Spośród gleb piaszczystych utwory murszaste zasługują na szczególną uwagę ze względu na zwykle stosunkowo korzystne warunki wilgotnościowe, znaczną zawartość materii organicznej, a tym samym wyższąplonotwórczość . Występują one powszechnie w zastoiskach, na piaszczystych terasach rzek, wokół torfowisk i jezior. W północno- zachodniej Polsce gleby te można spotkać w obrębie Równiny Odrzańsko-Zalewowej, a w szczególności na jej najniższym IV poziomie (0,5-2,0 m n.p.m.) [Karczewski 1968]. Jest to obszar znajdujący się w bezpośrednim sąsiedztwie Jeziora Dąbie, gdzie gleby te są użytkowane jako grunty orne, użytki zielone oraz coraz częściej pozostają odłogowane.
Celem przeprowadzonych badań było określenie właściwości fizycznych i chemi cznych gleb murszastych użytkowanych jako grunty orne.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
W strefie brzegowej jeziora Dąbie wykonano 8 profili gleb murszastych na gruntach ornych, z których pobrano 37 próbek materiału glebowego z wyodrębnionych poziomów genetycznych.
Analizy laboratoryjne wykonano następującymi metodami:
• skład granulometryczny - metodą areometryczną Casagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego;
• gęstość właściwą - m etodą piknometryczną;
e gęstość objętościową - metodą suszarkową przy użyciu pierścieni K opecky’ego; e pH w H0O i w 1 mol KC1 • dm 3 - potencjometrycznie, w celu obliczenia średniej
arytmetycznej zmierzone wartości pH zamieniono na stężenie jonów wodorowych, a następnie uzyskane wyniki ponownie przeliczono na wartość pH;
• kwasowość hydrolityczną i sumę kationów o charakterze zasadowym - metodami Kappena;
• straty przy prażeniu w temperaturze 550°C - przyjęto je za zawartość materii orga nicznej;
• węgiel organiczny - metodą Tiurina; • azot ogólny - metodą Kjeldahla;
• przyswajalny P i К - metodą Egnera-Riehma; • przyswajalny Mg - metodą Schachtschabela;
• składniki ogólne w mieszaninie stężonych kwasów H N 0 3+HC104 w stosunku 1 :1 -K, Mg, Ca, Na, Pb, Zn, Cu, Ni, Mn, Fe przy użyciu spektofotometru absorpcji ato mowej typu UNICAM -SOLAR 929, natomiast P oznaczono kolorymetrycznie.
Wyliczono również porowatość ogólną oraz stosunek C:N.
Uzyskane wyniki przedstawiono w ujęciu tabelarycznym w postaci średnich. Wyliczono również błąd standardowy (SE) oraz współczynnik zmienności (CV) i korelacji.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Profil gleb murszastych budują piaski luźne, w których dominuje frakcja piasku średniego i drobnego (tab. 1). Cechą charaktery styczną jest brak frakcji szkieletowych. Taki skład granulometryczny sprawia, iż skała macierzysta jest uboga w składniki pokarmowe, w związku z tym o przydatności rolniczej tych gleb decyduje przede wszystkim poziom murszasty (Aip). Poziomem diagnostycznym omawianych gleb jest poziom melanic, w którym ze względu na małą zawartość frakcji ilastej, próchnica nie tw orzy połączeń ilasto-próchnicznych [System atyka gleb Polski 1989, Piaścik, G otkiew icz 1997]. Ograniczone możliwości powstawania połączeń organiczno- mineralnych sprzyjają wywiewaniu cząsteczek organicznych. Zjawisko to nasila się szczególnie w*okresach zimowych przy braku pokrywy śnieżnej [Niedźwiecki 1987, Łachacz 1993].
Właściwości fizyczne i chemiczne gleb murszastych strefy brzegowej... 211
TABELA 1. Skład granulometryczny gleb murszastych strefy brzegowej jeziora Dąbie TABLE 1. Mechanical composition of muckous soils within littoral zone of Dąbie Lake Średnica cząstek
Particles in
Procentowa zawartość frakcji - Procentage of soil fraction
diameter [mm]
poziom murszasty - mucous horizon skala macierzysta - parent material
średnia - mean (min.- max)* średnia - mean (min.-max)*
1,0-0,5 15,4 4,0-36,0 9,0 0,0-23,0 0,5-0,25 51,5 40,0-63,0 56,2 35,0-73,0 0,25-0,1 16,5 5,0-36,0 27,1 4,0-51,0 1,0-0 , 1 82,9 79,0-88,0 92,4 82,0-97,0 0,1-0,05 6 , 1 3,0-8,0 2,9 0,0-13,0 0,05-0,02 3,4 2,0-6 , 0 1 , 1 1,0-2 , 0 0,1-0 , 0 2 9,5 5,0-13,0 4,0 1,0-14,0 0,02-0,006 1,4 1,0-3,0 0 , 8 0,0-1 , 0 0,006-0,002 1,9 1,0-3,0 0 , 8 0,0-3,0 <0 , 0 0 2 4,4 3,0-6,0 2 , 1 1,0-3,0 <0 , 0 2 7,6 6,0-9,0 3,6 2,0-6 , 0
*Zakres zmienności - Interval of variability
Miąższość poziomu murszastego jest zmienna i waha się od 18 do 38 cm, со uwarunkowane jest zabiegami agrotechnicznymi. Świadczy o tym ostre i równe przejście do głębiej położonych poziomów. Potwierdzają to również spotykane w poziomie powierzchniowym wstawki piasku pochodzącego z poziomów podpowierzchniowych. Zwiększanie miąższości poziomu Aip jest zabiegiem wskazanym, lecz jedynie w przypadku równoczesnego stosowania nawożenia organicznego, które pozwoli na utrzymanie korzystnej zawartości materii organicznej.
Oznaczone właściwości fizyczne gleb murszastych wykazują małą zmienność, o czym świadczą niskie wartości współczynników zmienności zarówno w poziomach powierzchniowych, jak i w skale macierzystej (tab. 2). Najniższe wartości gęstości właściwej odnotowano w utworach murszastych i wzrasta ona w głąb profilu. Podobna zależność jest widoczna w przypadku gęstości objętościowej, natomiast porowatości ogólna maleje wraz głębokością. Zależności te związane są ze znaczną zawartością materii organicznej w poziomie powierzchniowym, której ilość waha się w przedziale od 3,08 do 9,90%. Fakt ten potwierdzają także liczne prace m.in. Rząsy [1963], Piaścika i Łachacza [1990], Piaścika i in. [1997] oraz Szymanowskiego [1993].
Odczyn badanych gleb najczęściej waha się od silnie kwaśnego w poziom ie murszastym do lekko kwaśnego w skale macierzystej. Natomiast ich właściwości sorpcyjne w znacznym stopniu uzależnione są od ilości materii organicznej. W utworach murszastych odnotowano 3,6-krotnie większą pojemność sorpcyjną w porównaniu ze skałą macierzystą. Natomiast stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym jest niższy w poziomie omo-próchnicznym (średnio 55,2%) niż w poziomach podpowierzchniowych (średnio 70,0%). Taki stan rzeczy można tłumaczyć wynoszeniem składników pokarmowych wraz z plonem oraz wymywaniem
TABELa 2.Właściwości fizyczne i chemiczne gleb murszastych strefy brzegowej jeziora Dąbie TABLE 2. Physical and chemical properties of muckous soils within littoral zone of Dąbie Lake Właściwości
Properties
Poziom murszasty Muckous horizon
Poziom skały macierzystej Parent material W * SE CV W * SE CV Gęstość właściwa Mg • m3 2,55±0,04 0 , 0 2 1,91 2,64±0,01 0,004 0,54 Specific density Gęstość obj. Mg • m3 1,23±0,08 0,03 7,69 1,58±0,04 0,019 4,08 Bluk density Porowatość ogólna % 51,6±5,83 1,06 5,83 40,ldbl,53 0,69 5,99 Total porosity pH H20 7 = 5 ,3 7 7 = 6,46 KC1 F = 4,45 x~= 5,74 Hh mmol^-kg-1 64,0±4,86 2,35 18,0 12,1±1,61 0,73 2 0 , 8 S mmol(+)-kg' 88,2±17,9 8,70 48,3 30,2±7,47 3,39 38,9 T mmol^-kg-1 151,7±21,6 10,4 33,7 42,5±7,43 3,38 27,5 V % 55,2±4,39 2,13 18,9 70,0±5,34 2,43 1 2 , 0 Materia organiczna % 6,09±1,0 0,48 38,9 0,54±0,19 0,09 56,5 Organic matter Węgiel organiczny % 3,11±0,59 0,28 44,6 Organic carbon N ogólny % 0,30±0,04 0 , 0 2 36,1 Total N С : N 10,3±0,76 0,37 17,4 Przyswajalny: P mg • kg' 1 95,2±12,97 6,23 32,1 24,6±5,54 2,52 35,5 Available: К 0,8=t= 15,25 7,36 51,0 20,8±3,23 1,47 24,4 Mg 9,4±8,87 4,29 35,4 21,4±6,77 3,08 49,7 Ogólna zawartość makro elementów -- Total content macroelements
P g- kg- 1 0,79±0,12 0,06 36,1 0,163±0,017 0,008 16,7 К 0,54±0,06 0,03 26,3 0,425±0,061 0,028 22,5 Mg 0,40±0,05 0 , 0 2 26,8 0,294±0,048 0 , 0 2 2 25,8
Ca 2,24±0,40 0,19 42,4 0,898±0,120 0,055 2 1 , 1
Na 0,06±0,004 0 , 0 0 2 17,6 0,043±0,005 0 , 0 0 2 16,6
Ogólna zawartość mikroelementów - Total content microelements
Pb mg - k g1 16,5±1,81 0,87 25,9 5,15±1,10 0,50 33,7 Zn 20,5±2,58 1,25 29,8 3,89±0,84 0,38 34,2 Cu 5,38±0,62 0,30 27,2 1,51±0,10 0,05 10,4 Ni 2,29±0,40 0,19 41,5 1,43±0,68 0,31 55,0 Mn 120,1 ± 15,7 7,58 30,9 20,2±7,31 3,32 57,0 Fe 4785±640,2 309,5 31,7 1282±282 129 34,7
Właściwości fizyczne i chemiczne gleb murszastych strefy brzegowej... 213
tych składników w głąb gleby. Uzyskane wyniki nie odbiegają od tych, jakie przedstawiali inni autorzy badający analogiczne gleby [Niedźwiecki 1987, Piaścik 1969, Sapek 1987, Łachacz 1995].
Zawartość węgla organicznego jest zróżnicowana, co wynika ze zmiennej ilości materii organicznej. Średnia jego zawartość w glebach murszastych strefy brzegowej jeziora Dąbie wynosi 3,11% i jest wysoce istotnie skorelowana z zawartością materii organicznej (r=0,980). Podobną zależność jak węgiel wykazuje azot, z którego ilością występują również silne związki korelacyjne (r=0,959). Przemiany materii organicznej w glebach pobagiennych, w tym również murszastych następują z różną intensywnością, czego wyrazem jest również stosunek C:N [Drozd i in. 1987]. Proces murszenia prowadzi do stopniowego obniżania się stosunku C:N. W omawianych glebach stosunek ten wynosi średnio 10,3. Jak podaje Łachacz [2001], gdy intensywność procesu mineralizacji materii organicznej jest wyższa od dopływu .świeżej masy organicznej, stosunek C:N ulega zmniejszeniu. Przyjmuje się, iż stosunek C:N poniżej 5 charakteryzuje „gleby wyczerpane”. Należy jednak podkreślić, że takiej wartości nie odnotowano w analizowanych glebach.
Zasobność w przyswajalny fosfor, potas i magnez mieści się, według IUNG [ 1990], w granicach od średniej do bardzo wysokiej dla gleb lekkich. Uzyskane wyniki odbiegają nieco od tych, jakie uzyskali w swych pracach Łachacz [1998], Piaścik i in. [1997] i Giedrojc [1985].
Koncentracja makro- i mikroelementów w glebach murszastych znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie jeziora Dąbie jest największa w poziomie powierzch niowym, co jest związane z dużymi zdolnościami sorpcyjnymi materii organicznej. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, iż ich zawartość mieści się w granicach średnich naturalnych zasobności ustalonych dla gleb lekkich przez Kabatę-Pendias i Pendiasa [1999] i Terelaka i in. [2000]. Dlatego też gleby te należy traktować jako niezanie- czyszczone. Spełniają one także surowe normy opracowane dla gleb wykorzystywanych w tzw. rolnictwie ekologicznym, które zawarte są w Dz. U. nr 37, poz. 344 [2002].
WNIOSKI
Przeprowadzone obserwacje terenowe oraz uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, iż gleby murszaste:
1. Są okresowo nadmiernie uwilgotnione w okresie wczesnej wiosny i późnej jesieni, natomiast w porze letniej - przy nierównomiernym rozkładzie opadów - okresowo suche. Przyczyną tego jest ich lekki skład mechaniczny i znaczne wahania poziomu wody gruntowej.
2. W ykazują średnią do wysokiej zasobności w składniki przyswajalne dla roślin, któ rych dostępność może być jednak ograniczona ze względu na niskie pH.
3. Koncentracja pierwiastków śladowych jest najwyższa w powierzchniowym pozio mie murszastym, aczkolwiek uzyskane ilości uznać należy za naturalne dla gleb lekkich.
4. Nie powinny być wyłączane z rolniczego użytkowania, lecz wykorzystywane np. do uprawy warzyw, gdzie stosowanie nawadniania byłoby ekonomicznie uzasadnione.
LITERATURA
DROZD J„ KOWALIŃSKI S., LICZNAR M., LICZNAR S. 1987: M ikromorfologiczna interpreta cja procesów fizykochemicznych w glebach pobagiennych. Rocz. Glebozn. 38, 3: 121-137. DZIENNIK USTAW NR 37, POZ. 344, 2002: Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi
w sprawie dopuszczalnych stężeń metali ciężkich zanieczyszczających glebę.
GIEDROJĆ B. 1985: Właściwości chemiczne i fizyczne niektórych gleb organicznych w dolinie rzeki Średzianki na Dolnym Śląsku. Rocz. Glebozn. 36, 3: 51-65.
INSTYTUT UPRAWY NAWOŻENIA I GLEBOZNAWSTWA 1990: Zalecenia nawozowe. Cz.I. Liczby graniczne do wyceny zawartości w glebach makro- i mikroelementów. Wyd. II, seria P.(44).
KARCZEW SKI A. 1968: Wpływ recesji lobu Odry na powstanie i rozwój sieci dolinnej Pojezierza M yśliborskiego i Niziny Szczecińskiej. Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk. Wydział
M atematyczno-Przyrodniczy, t.8, z.3.
KOMISJA V GENEZY, KLASYFIKACJI I KARTOGRAFII GLEB PTG 1989: Systematyka gleb Polski. Rocz. Glebozn. 40.
LA CH ACZ A. 1990: Gleby zajmujące miejsca między mineralnymi i organicznym w systematyce gleb Polski i literaturze gleboznawczej. Zesz. Nauk. ART. Olsztyn, Rolnictwo 20: 67-77. LA C H A C Z A. 1993: Rozpoznaw anie gleb należących do typu m urszow atych na podstaw ie
barwy. Rocz. Glebozn. 44, 1/2: 107-118.
LACHACZ A. 1995: W łaściwości sorpcyjne gleb pobagiennych wykształconych na piaszczy stym podłożu. Mat. Sem. IM U Z, 34: 163-167.
LACHACZ A. 1998: Gleby pobagienne użytkowane łąkowo na Sandrze Piskim. Cz. II. W łaściwo ści chemiczne i trofizm gleb. Zesz. Nauk. ART. Olsztyn, Rolnictwo, 65: 42-59.
LA CHACZ A. 2001: Geneza i właściwości płytkich gleb organogenicznych na Sandrze Mazur- sko-Kurpiowskim. Wyd. UW-М, Olsztyn - rozprawa habilitacyjna.
NIEDŹW IECKI E. 1987: W łaściwości fizyczne i chemiczne piaszczystych gleb murszowatych w obrębie Doliny Dolnej Odry i Równiny Goleniowskiej. Rocz. Glebozn. 38, 2: 185-193. PIAŚCIK H. 1969: Gleby murszowe i murszowate Równiny Kurpiowskiej, Cz. II. Fizyczne i m or
fologiczne właściwości gleb. Zesz. Nauk. WSR w Olsztynie, 25, nr 704: 629-649.
PIAŚCIK H., GOTKIEW ICZ J. 1997: Gleby hydrogeniczne sandru m azursko-kurpiowskiego i za sady ich użytkowania M ateriały konferencyjne; Białystok'. 66-76.
PIAŚCIK H., GOTKIEW ICZ J., SMOLUCHA J. 1997: Gleby hydrogeniczne Kotliny Kurpiow skiej oraz ich właściwości. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 435: 27-48.
PIAŚCIK H., LACHACZ A. 1990: W łaściwości fizyczno-retencyjne gleb mineralno-murszowych, m urszow atych i murszastych sandru mazursko-kurpiowskiego. Acta Acad. Agricult. Tech.
Olsz., Geoid. Rur is Régulât. 20: 79-88.
RZĄSA S. 1963: Geneza i ewolucja mineralnych gleb murszowych na terenie odwadnianym.
Rocz. WSR w Poznaniu 18: 151-223.
SAPEK B., 1987: Wpływ sposobu użytkowania gleb torfowo-murszowych na ich właściwości sorpcyjne. Wiad. IMUZ, 6 8: 141-153.
SZYM ANOW SKI M. 1993: Określenie podstawowych własności fizyczno-wodnych oraz plo now ania w ażniejszych roślin na glebach przytorfowych o podglebiu piaszczystym . Wiad.
IMUZ, 17,3: 107-124.
TERELAK H., M OTOW ICKA-TERELAK M., STUCZYŃSKI T., PIETRUCH CZ. 2000: Pier wiastki śladowe (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) w glebach użytków rolnych Polski. I. O. Ś.
d r inż. A dam S am m el K atedra G leboznaw stw a A R
ul. J. Słow ackiego 17; 71-434 Szczecin e-m ail: a.sam m el@ lycos.com
