JERZY PRACZ, WOJCIECH KWASOWSKI
WŁAŚCIWOŚCI GLEB SIARCZKOWYCH
WYSTĘPUJĄCYCH W REJONIE MRZEŻYNA
Zakład Gleboznawstwa Katedry Nauk o Środowisku Glebowym, SGGW w Warszawie
WSTĘP
Gleby wytworzone z osadów morskich lub bagiennych ukształtowanych przy udziale zasobnych w siarczany wód gruntowych lub powierzchniowych, związa nych zwykle z morzem lub źródłami słonymi, charakteryzują się dużą zawartością siarki ogółem [Bloomfield, Coulter 1973; Hill 1982; Pons, van Breemen 1982, Pracz 1989]. W jej skład wchodzi znaczna ilość frakcji siarki mineralnej, wystę pującej w formie siarczkowej, głównie pod postacią pirytu. Zawartość pirytu jest miarą potencjalnego zakwaszenia gleb, które może wystąpić po odwodnieniu, a więc natlenieniu osadu [Pons, van Breemen 1982]. Chemiczno-mikrobiologiczne utlenianie pirytu prowadzi do silnego zakwaszenia gleb wówczas, gdy zdolność neutralizująca osadu, mierzona zawartością węglanów i łatwo wietrzejących krzemianów oraz ilością kationów wymiennych o charakterze zasadowym, jest zbyt mała. Zdarza się to często w przypadku dużej akumulacji siarczków, gdyż np. 1% siarki pirytowej jest neutralizowany w glebie dopiero przez 3% CaCÓ3 [Bloomfield, Coulter 1973].
Gleby siarczkowe (sulphic soils), zwane też potencjalnie kwaśnymi glebami siarczanowymi (potential acid sulphate soils) występują zwykle w kompleksach z kwaśnymi glebami siarczanowymi. Różnią się od nich najczęściej tylko sto pniem odwodnienia i intensywnością utleniania siarczków, a więc także zakwa szeniem [Bloomfield, Coulter 1973; Mackney 1981]. Nie zawierają one, tak jak kwaśne gleby siarczanowe, poziomu diagnostycznego sulfuric, w którym pH w H20 (1:1) jest niższe niż 3,5, natomiast mają w profilu warstwy siarczkowe z zawartością minimum 0,75% siarki ogółem i co najmniej trzy razy mniejszą ilością węglanów [Soil Taxonomy 1975]. Z tego względu po utlenieniu gleby te stają się ekstremalnie kwaśne i są zaliczane do kwaśnych gleb siarczanowych. Ocena stopnia zakwaszenia tych gleb po utlenieniu dokonywana jest w laboratoriach [Bloomfield, Coulter 1973; Mackney 1981].
Celem badań była charakterystyka gleb siarczkowych występujących w rejonie Mrzeżyna na Wybrzeżu Trzebiatowskim. Szczególną uwagę zwrócono na ocenę stopnia ich zasiarczenia i zasolenia, określenie podstawowych właściwości che
micznych i fizykochemicznych oraz analizę przestrzennego rozmieszczenia tych gleb.
Charakterystykę terenu badań przedstawiono w pracy Pracz i Kwasowski
[2001].
METODYKA BADAŃ
Badania terenowe przeprowadzono latem 1993 r. Opisano i pobierano próbki z 7 profili glebowych rozmieszczonych na obszarze od rzeki Regi po Jezioro Resko i od Mrzeżyna po miejscowość Roby. Próbki gleb przewieziono do labo ratorium w szczelnie zamkniętych pojemnikach. Zakres i sposób wykonania analiz glebowych w laboratorium był identyczny jak w przypadku gleb kwaśnych siarczanowych pochodzących z tego terenu, a opisanych wcześniej [Pracz, Kwa sowski 2001].
WYNIKI BADAŃ
Gleby siarczkowe na torfowisku w rejonie Mrzeżyna występowały w otoczeniu kwaśnych gleb siarczanowych, a od strony jeziora Resko Przymorskie sąsiadowa ły z glebami słonymi. Poziom wód gruntowych w czasie prowadzenia badań występował w tych glebach na głębokości od 80 do 120 cm. Profil 1 reprezentował glebę, która w aktualnej systematyce gleb określana jest jako torfowo-mułowa. Wierzchni poziom tej gleby był namulony piaskiem. W profilu 2 występowała gleba namurszowa, której warstwę wierzchnią stanowił piasek luźny z niewielką domieszką storfiałej substancji organicznej. Głębiej, na 80-120 cm torf był także namulony w znacznym stopniu piaskiem. Pozostałe profile 3-7 reprezentowały gleby torfowo-murszowe wytworzone na torfach głębokich, przy czym gleby w profilach 4-6 odznaczały się średnim stopniem zmurszenia, a w pozostałych profilach były słabo zmurszałe. Wyraźne namulenie piaskiem stwierdzono tu tylko w profilu 6 na głębokości poniżej 50 cm. Torf charakteryzował się zróżnicowanym stopniem rozkładu zarówno w obrębie profilu, jak i między profilami. Duże różnice dotyczyły także zawartości substancji organicznej i węgla organicznego w badanych glebach (tab. 1).
Niektóre gleby siarczkowe wykazywały duże wahania odczynu w zależności od głębokości w profilu. Np. wskaźnik pH mierzony w świeżej masie glebowej z profilu 7 mieścił się w granicach 3,8-7,0 (tab. 2). Najniższe wartości pH w poszczególnych profilach, w granicach 3,8^1,6, występowały w natlenionych (nad poziomem wody gruntowej) warstwach podpowierzchniowych. Jednocześnie większość warstw wykazujących najniższe pH zawierała najwięcej siarki ogółem (tab. 3). W warstwach położonych najgłębiej, pod poziomem lustra wody grunto wej stwierdzono mniejsze zakwaszenie, wahające się zależnie od profilu w granicach 4,9-7,0.
Znaczne obniżenie pH odnotowano w glebach po ponad trzymiesięcznym przetrzymywaniu próbek w stanie świeżym przy swobodnym dostępie powietrza. Na skutek chemicznego i mikrobiologicznego utlenienia siarki siarczkowej war tość рНн o we wszystkich próbkach zmniejszyła się. Proces ten najsłabiej zazna czył się w warstwach wierzchnich, o najmniejszej zawartości siarki ogółem. Natomiast największe obniżenie pH po powolnym suszeniu wykazywały poziomy o wysokim nagromadzeniu siarki ogółem, z czego dużą część stanowiła siarka
TABELA 1. Ogólne właściwości gleb siarczkowych w rejonie Mrzeżyna TABLE 1. General properties o f sulphide soils in the Mrzeżyno zone
Nr profilu Profile No Nazwa gleby Soils name Poziom Horizon Głębo kość Depth [cm] Poziom wody grunt. Ground water depth [cm] Substa ncja organ. Orga nic matter №1 Stopień rozkła du torfu Degree o f peat decom posi tion [%1 Corg. Orga nic carbon [%] 1 Gleba mułowa siarczkowa,
słabo zasolona, Mud sulphide, slightly saline soil
POtn Otm 01tni,s 02tni,s 03tni,s 04tni,s 4 -23 23-40 40-55 55-80 80-120 120-150 120 14.20 59,80 74.21 79,09 84,11 74.21 <40 <30 <30 <30 6,6 27,8 34.5 38.5 42,2 37.6 1 Gleba murszowa siarczkowa, średnio zasolona
Muck sulphide, moderately saline soil AO Mt 01tni,s 02tni,s Otni 03tni,s 3-2 2 22-35 35-60 6 0-80 80-120 120-150 90 2,40 30,80 59,71 58,42 22,11 59,12 <60 <40 <30 <30 1Л 13,9 28,6 27,8 10,1 25,7 3 Gleba murszowa siarczkowa,
średnio zasolona
Muck sulphide, moderately saline soil Mt 01tni,s 02tni,s 03tni,s 04tni,s 5-2 0 20-50 50-80 80-120 120-150 110 58,1 90.13 81.14 68,74 46,23 >60 <50 <50 <40 26,4 40,9 38,6 34.1 20.1 4 Gleba murszowa siarczkowa,
średnio zasolona
Muck sulphide, moderately saline soil Mtl Mt2 01tni,s 02tni,s 03tni,s 04tni,s 5-16 16-30 30-55 55-80 80-120 120-150 100 54,24 63.82 85,71 81,12 57,91 49.82 >60 <50 <40 <40 23.6 29.7 40.1 36.2 24.1 20.1 5 Gleba murszowa siarczkowa,
średnio zasolona
Muck sulphide, moderately saline soil Mtl Mt2 01tni,s 02tni,s 03tni,s 8-2 0 20-38 38-80 80-120 120-150 120 51.81 50,19 71,24 65,12 43.81 > 6 0 < 5 0 <50 22.7 21.8 34,3 32,5 20,2 6 Gleba murszowa siarczkowa,
słabo zasolona Muck sulphide, slightly saline soil Mtl Mt2 01tni,s 02tni,s 03tni,s 04tni,s 4 -1 2 12-22 22-50 50-80 80-120 120-150 80 46,12 35,70 79,10 30,72 25,25 20,82 >60 <50 <50 <40 20.9 17,0 34.4 13.9 11.5 9,6 7 Gleba murszowa siarczkowa,
średnio zasolona
Muck sulphide, moderately saline soil Mt,s 01tni,s 02tni,s 03tni,s 04tni,s 3-2 0 20-60 60-120 120-180 180-250 120 56.9 51.9 43,3 48.8 62.9 <60 <50 <40 <40 24.4 23.5 22,7 23.1 25.2
TABELA 2. pH i zasolenie gleb siarczkowych TABLE 2. pH and the salinity of the sulphide soils
Nr profilu Profile No Poziom Horizon Głębo kość Depth [cm]
pH gleby - pH of soil Ogółem sole Salts total [%] ECe 25 °C [dS/m] świeżej fresh H20 suchej - dry H20 KC1 1 POtn 4-23 5,0 4,2 4,0 0,07 0,58 Otm 23-40 5,5 4,1 3,8 0,12 0,65 01tni,s 40-55 4,9 4,0 3,5 1,03 1,28 02tni,s 55-80 4,6 3,1 2,9 2,60 6,53 03tni,s 80-120 5,1 3,9 3,6 2,33 6,12 04tni,s 120-150 4,9 4,1 3,8 2,37 6,07 2 AO 3-2 2 4,9 4,2 4,2 0,04 0,34 Mt 22-35 5,3 4,4 4,3 0,34 0,62 01tni,s 35-60 5,0 3,8 3,6 1,93 1,43 02tni,s 60-80 4,6 3,3 3,1 2,69 10,12 Otni 80-120 5,9 4,1 4,0 0,92 1,91 03tni,s 120-150 6,1 4,3 4,1 1,77 4,12 3 Mt 5-2 0 4,7 4,0 4,0 0,68 1,11 01tni,s 20-50 4,8 4,0 3,9 1,79 1,92 02tni,s 50-80 4,5 3,2 3,0 4,42 8,42 03tni,s 80-120 5,1 3,5 3,3 3,00 5,11 04tni,s 120-150 6,1 4,1 4,0 2,51 7,98 4 Mtl 5-1 6 4,9 4,5 4,5 0,54 1,20 Mt2 16-30 4,7 4,4 4,3 0,79 1,43 01tni,s 30-55 4,0 3,3 3,1 1,89 2,04 02tni,s 55-80 3,9 3,0 2,7 4,17 9,72 03tni,s 80-120 4,9 3,9 3,7 3,50 9,91 04tni,s 120-150 5,1 3,9 3,7 2,05 10,12 5 Mtl 8-20 4,8 4,4 4,4 0,47 0,69 Mt2 20-38 5,2 4,1 4,0 0,53 0,92 01tni,s 38-80 4,1 3,3 3,1 2,24 5,92 02tni,s 80-120 5,0 3,2 3,1 2,97 8,01 03tni,s 120-150 6,1 3,9 3,8 1,91 8,12 6 M tl 4 -1 2 5,0 4,2 4,1 0,29 0,71 Mt2 12-22 4,4 3,9 3,9 0,22 0,63 01tni,s 22-50 4,2 3,3 3,2 2,41 5,28 02tni,s 50-80 4,8 3,5 3,4 2,10 4,18 03tni,s 80-120 4,7 3,9 3,9 1,42 3,23 04tni,s 120-150 5,6 4,1 3,9 2,03 8,52 7 Mt,s 3-2 0 4,8 4,6 4,3 2,06 3,85 01tni,s 20-60 3,8 3,5 3,4 4,36 8,14 02tni,s 60-120 4,2 2,3 2,2 5,14 7,06 03tni,s 120-180 6,8 4,2 4,1 3,64 26,70 04tni,s 180-250 7,0 4,5 4,3 2,27 27,26
mineralna. Najniższą wartość zarówno pHH2o, jak i pHKC1 po wysuszeniu gleby odnotowano w prof. 7, w poziomie na głębokości 60-120 cm. pH było tu równe 2,3 w H20 i 2,2 w KC1. Poziom ten zawierał także najwięcej siarki ogółem z wszystkich badanych profili, bo aż 5,55%. W pozostałych profilach pH zmniej szyło się do 3,0-3,3 w H20 i 2,7-3,2 w KC1. Dotyczyło to poziomów o najwię kszych zawartościach siarki ogółem w obrębie profilu, sięgających 1,86-3,61% (tab. 2 i 3). Według opracowań amerykańskich [Soil Taxonomy 1975] osady siarczkowe zawierają minimum 0,75% siarki ogółem. Dlatego poziomy o takiej zawartości siarki ogółem oznaczono w tabelach dodatkowo małą literą s.
Najwięcej siarki ogółem znajdowało się w środkowych partiach profili. Stwier dzono tu też najwęższy stosunek węgla organicznego do siarki ogółem, który wahał się w granicach 4-18. Natomiast w poziomach powierzchniowych siarki ogółem było od 0,02 do 1,93%, także najwięcej w profilu 7. Stosunek Corg do S0gótem w górnej części profili wynosił 13-56 i był największy w poziomie o najmniejszej ilości siarki ogółem (tab. 3). W glebach organicznych stosunek C:S w substancji organicznej oscyluje najczęściej wokół 100:1 [Bloomfield et al. 1970; Buckmann, Brady 1971].
W celu wyliczenia przybliżonej zawartości siarki organicznej w badanych glebach przyjęto za Reimmanem i in. [1968] stosunek 70:1. W ten sposób wyliczona ilość siarki organicznej w badanych glebach była zgodna z ilościami siarki organicznej w glebach bagiennych podawanymi przez innych autorów [Rejman 1965; Skłodowski 1968]. W poziomach powierzchniowych siarka orga niczna stanowiła tu 18-100% siarki ogółem, natomiast głębiej jej udział znacznie zmniejszał się, wykazując minimum na głębokościach, gdzie było najwięcej siarki ogółem (tab. 3).
Wąski stosunek C:S oraz duża zawartość siarki ogółem oznaczają wysoką koncentrację siarki mineralnej w tych glebach. Potwierdza to także znaczna zawartość siarczanów w wodnych wyciągach z gleb. Największą ich ilość 3553 mg w 100 g gleby odnotowano w profilu 7 na głębokości 60-120 cm, gdzie było też najwięcej siarki ogółem - 5,55%. Siarka siarczanowa w tym poziomie stano wiła ponad 21 % siarki ogółem (tab. 3). W warstwach powierzchniowych siarczany występowały w ilości od 27 do 1337 mg/100 g gleby, a siarka siarczanowa stanowiła od 3 do 23% siarki ogółem. Maksymalne ilości siarczanów w profilach dotyczyły poziomów o największej ilości siarki ogółem, występujących aktualnie powyżej poziomów wody gruntowej.
Zbyt mała buforowość gleb spowodowała, iż powstający w czasie wietrzenia siarczków kwas siarkowy nie został w pełni zneutralizowany i pojawił się w wolnej postaci w niektórych poziomach glebowych. W największych ilościach kwas ten występował w roztworach glebowych poziomów o dużej ilości siarki ogółem. Maksymalną ilość H2S 0 4 stwierdzono w profilu 3 w warstwie 50-80 cm, 2,41 cmol/kg gleby, czyli 246 mg/kg gleby (tab. 3).
Ogólna zawartość żelaza w glebach siarczkowych była zgodna z ilością siarki ogółem, co potwierdza występowanie w tych glebach siarczków żelaza. Nagro madzenie żelaza było procentowo zbliżone do ilości siarki ogółem. Najwięcej żelaza ogółem - 6,58% stwierdzono w profilu 7 w warstwie 60-120 cm, gdzie było też najwięcej siarki ogółem. W całym profilu 7 zawartość żelaza wahała się od 1,38 do 6,58%, przy ilości siarki w przedziale 1,93-5,55%. Gleby siarczkowe z innych profili, zawierające mniej siarki ogółem, wykazywały także mniejsze
TABELA 3. Siarka i żelazo w glebach siarczkowych TABLE 3. Sulphur and iron in the sulphide soils
Nr profilu Profile No Poziom Horizon Głębo kość Depth [cm] Fe-ogó-łem Fe-total
[%]
S[%1 C-org./ S-og. C-org./ S-total so42-[mg/100 g gleby - of soil]H2so4
[cmol/ kg gle b y - o f soil] ogółem total organi czna organic siarcz kowa sulphi des 1 POtn 4-23 0,41 0,26 0,09 0,16 25 27 Otm 2 3 ^ 0 1,21 0,66 0,40 0,25 42 40 -01tni,s 40-55 2,43 1,38 0,49 0,67 25 662 -02tni,s 55-80 4,29 3,61 0,55 2,50 11 1668 0,19 03tni,s 80-120 4,18 3,20 0,60 2,13 13 1423 -04tni,s 120-150 4,17 3,26 0,54 2,21 12 1539 — ; 2 AO 3-22 0,10 0,02 0,02 0,00 56 12 — Mt 22-35 0,63 0,38 0,20 0,11 37 219 -01tni,s 35-60 2,74 1,83 0,41 1,03 16 1169 — 02tni,s 60-80 2,51 2,10 0,40 1,14 13 1676 0,55 Otni 80-120 0,88 0,59 0,14 0,36 17 280 - ; 03tni,s 120-150 1,26 1,65 0,37 1,01 16 817 — 3 Mt 5 -20 0,99 0,71 0,38 0,20 37 395 _ 01tni,s 20-50 1,98 1,23 0,58 0,26 33 1169 -02tni,s 50-80 3,65 3,19 0,55 1,72 12 2770 2,41 03tni,s 80-120 1,74 1,51 0,49 0,42 23 1788 0,62 04tni,s 120-150 1,02 1,22 0,29 0,50 16 1277 -4 Mtl 5-16 0,95 0,51 0,34 0,06 46 340 _ Mt2 16-30 1,10 0,66 0,42 0,10 45 426 -01tni,s 30-55 2,79 1,92 0,57 0,97 21 1141 0,63 02tni,s 55-80 3,53 2,99 0,52 1,57 12 2690 1,94 : 03tni,s 80-120 2,11 2,09 0,34 1,03 12 2158 04tni,s 120-150 1,20 1,43 0,29 0,83 14 923 : 5 Mtl 8 -20 0,99 0,52 0,32 0,10 44 285 Ï Mt2 20-38 0,98 0,55 0,31 0,16 40 246 ! 01tni,s 38-80 2,58 1,39 0,49 0,45 25 1355 1,23 02tni,s 80-120 2,21 2,03 0,46 0,97 16 1790 1,46 03tni,s 120-150 1,02 1,15 0,29 0,49 18 1114 -6 Mtl 4 -1 2 0,46 0,39 0,30 0,04 54 158 _ Mt2 12-22 0,45 0,33 0,24 0,05 52 133 -01tni,s 22-50 2,49 1,86 0,49 0,90 18 1424 0,90 02tni,s 50-80 2,11 1,65 0,20 1,05 8 1197 0,20 03tni,s 80-120 0,71 0,80 0,16 0,42 14 663 -04tni,s 120-150 0,65 0,88 0,14 0,51 11 675 - 1 7 Mt,s 3-20 1,38 1,93 0,35 1,13 13 1337 0,10 01tni,s 20-60 3,05 3,01 0,34 1,69 8 2928 0,15 02tni,s 60-120 6,58 5,55 0,32 4,05 4 3553 0,35 03tni,s 120-180 4,15 3,90 0,33 2,81 6 2291 — 04tni,s 180-250 4,58 4,35 0,36 3,64 6 1055-ilości żelaza, maksymalnie od 2,58 do 4,29%. Zawartość żelaza była zwykle nieco większa niż siarki ogółem, jedynie w najgłębszych partiach większości gleb stwierdzono zależność odwrotną. W porównaniu z żelazem zawartość glinu ogółem znacznie mniej zmieniała się w profilu wraz z głębokością i wiązała się głównie z procesem namulania gleb (rys. 1). Ogólna zawartość glinu w omawia nych glebach mieściła się w zakresie 0,11-1,10% [Kwasowski 1999].
Gleby siarczkowe występujące na badanym torfowisku były do głębokości 100 cm średnio (5 profili) lub słabo (2 profile) zasolone. Najwyższe wartości przewod ności elektrycznej w warstwie gleb do głębokości 100 cm wykazywały zwykle poziomy o największej ilości siarki ogółem. Wartości ECe tych poziomów mie ściły się w zakresie 4,18-10,12 dS/m. Głębiej w części profili zasolenie wzrastało, dochodząc maksymalnie do około 27 dS/m w profilu 7 na głębokości poniżej 120 cm. Największe ilości soli ogółem odnotowano także w poziomach o największej
Głębokość - Depth [cm]
Głębokość - Depth [cm]
S Fe Al
RYSUNEK 1. Ogólna zawartość składników w glebach siarczkowych FIGURE 1. Total element contents in the sulphide soils
TABELA 4. Kationy wymienne i SAR w glebach siarczkowych TABLE 4. Exchangeable cations and SAR in the sulphide soils
Nr profilu Profile No Poziom Horizon Głębo kość Depth [cm] PWK -CE C S-TEB
Udział w PWK - Share in CEC [%] SAR
[cmol(+)/kg] H A1 Ca Mg К Na 1 POtn 4-23 14.9 14,0 4,5 0,9 59,8 30,9 0,2 3,7 0,5 Otm 23-40 43,5 39,0 8,6 1,8 67,1 20,1 0,2 2,2 1,0 01tni,s 40-55 84,9 69,6 14,4 3,6 65,3 13,3 0,2 3,3 1,1 02tni,s 55-80 103,5 63,2 20,1 17,8 41,1 10,8 0,3 9,9 3,4 03tni,s 80-120 106,4 71,1 18,9 14,2 44,8 17,8 0,3 4,0 0,8 04tni,s 120-150 115,4 88,9 13,9 9,1 57,7 16,2 0,3 2,7 0,7 2 AO 3-22 5,7 5,3 4,7 1,9 70,2 21,1 0,2 1,9 0,2 Mt 22-35 31,5 28,7 5,9 2,8 69,8 16,9 0,3 4,3 0,2 01tni,s 35-60 55,6 47,1 10,3 4,9 63,4 16,8 0,1 4,5 1,1 02tni,s 60-80 124,5 88,0 17,1 12,2 58,1 7,1 0,1 5,1 1,8 Otni 80-120 36,7 32,8 5,8 4,6 49,4 26,8 0,2 13,2 4,6 03tni,s 120-150 102,3 94,6 5,7 1,8 58,9 23,1 0,3 10,2 3,3 3 Mt 5-20 59,8 58,1 1,9 0,9 75,6 19,6 0,2 1,8 0,4 01tni,s 20-50 121,5 110,5 6,1 2,9 66,9 21,5 0,2 2,4 0,8 02tni,s 50-80 142,6 99,9 18,7 11,2 54,8 9,6 0,5 5,2 1,7 03tni,s 80-120 131,6 105,8 10,9 8,7 51,3 22,4 0,5 6,2 2,3 04tni,s 120-150 119,7 111,9 4,2 2,3 55,7 29,8 0,4 7,6 2,7 4 Mtl 5-16 62,7 61,2 1,6 0,7 79,1 16,6 0,1 1,9 0,3 Mt2 16-30 87,5 83,3 2,8 1,9 68,5 23,5 0,4 2,9 1,1 01tni,s 30-55 103,4 87,8 8,6 6,5 67,5 14,5 0,2 2,7 1,6 02tni,s 55-80 136,7 99,5 14,3 12,9 54,4 15,4 0,2 2,8 1,8 03tni,s 80-120 115,2 103,3 6,2 4,1 65,2 20,3 0,2 4,0 2,5 04tni,s 120-150 73,4 66,9 5,5 3,4 69,8 18,1 0,3 2,9 1,7 5 Mtl 8-20 45,7 44,7 1,3 0,8 78,5 17,9 0,3 1,2 0,4 Mt2 20-38 89,9 83,6 4,7 2,3 72,3 18,5 0,2 2,0 1,4 01tni,s 38-80 117,9 90,3 13,5 9,9 51,1 21,4 0,3 3,8 2,1 02tni,s 80-120 114,9 97,2 10,1 5,3 60,8 20,8 0,2 2,8 2,1 03tni,s 120-150 103,8 95,5 5,4 2,6 66,3 22,5 0,2 3,0 2,0 6 Mtl 4-1 2 49,9 47,6 3,9 0,6 72,2 18,9 0,4 4,0 0,6 Mt2 12-22 54,6 50,6 5,5 1,7 74,4 16,3 0,2 1,9 0,3 01tni,s 22-50 113,6 90,0 10,9 9,8 54.1 19,8 0,2 5,2 1,7 02tni,s 50-80 111,7 105,5 8,9 6,6 58,1 20,1 0,8 5,5 2,1 03tni,s 80-120 36,8 34,1 4,4 2,8 55,8 29,8 0,6 6,6 3,8 04tni,s 120-150 39,8 37,9 2,9 1,9 52,5 32,1 0,5 10,1 3,9 7 Mt,s 3-20 67,1 65,1 1,7 1,3 69,3 16,2 0,5 11,0 2,5 01tni,s 20-60 96,9 82,8 1,8 12,7 57,6 16,7 0,4 10,8 2,6 02tni,s 60-120 134,6 99,4 4,8 21,3 58,6 7,6 0,2 7,5 2,6 03tni,s 120-180 148,0 139,2 1,9 4,0 78,6 7,4 0,3 7,8 2,6 04tni,s 180-250 98,9 94,3 1,5 3,2 65,6 14,9 0,4 14,2 4,3
ilości siarki ogółem. Było tam maksymalnie od 2,41 do 5,14% soli, zależnie od profilu (tab. 2).
Zasolenie gleb wiąże się także z wysyceniem kompleksu sorpcyjnego sodem. Na badanym terenie większość profili (pięć) gleb siarczkowych reprezentowało gleby z ponad 5% udziałem sodu w pojemności wymiennej w stosunku do kationów (PWK) kompleksu sorpcyjnego, w warstwie do głębokości 100 cm. Najwięcej sodu w kompleksie sorpcyjnym stwierdzono w profilu 2 na głębokości 80-120 cm, 13,2% PWK. Natomiast w warstwie powierzchniowej najwięcej sodu,
11% PWK, było w profilu 7 (tab. 4).
W kompleksie sorpcyjnym badanych gleb wśród kationów zdecydowanie dominowały jony wapnia. Największe ilości tych jonów zawierały się w przedzia le 67,1-79,1 % PWK, a najmniejsze 41,1-57,6% PWK, zależnie od profilu. Drugie miejsce wśród kationów wysycających kompleks sorpcyjny zajmował magnez, następne wodór, glin, sód i potas. Najwięcej łącznie wodoru i glinu stwierdzono w poziomach glebowych najbardziej zasiarczonych, od 19,3 do 37,8% PWK (tab. 4).
DYSKUSJA I PODSUMOWANIE
Gleby siarczkowe w rejonie Mrzeżyna występowały w otoczeniu gleb kwaś nych siarczanowych, które zajmowały centralną, najgłębszą część torfowiska. Od strony jeziora Resko Przymorskie gleby siarczkowe graniczyły z glebami słonymi [Kwasowski 1999]. Badane gleby siarczkowe, zwane są też potencjalnie kwaśny mi glebami siarczanowymi. Występują one najczęściej łącznie z glebami kwaś nymi siarczanowymi, w tych samych kompleksach i na tych samych obszarach, a różnią się zwykle tylko stopniem odwodnienia i związanego z tym utlenienia, a więc i zakwaszenia [Bloomfield, Coulter 1973, Mackney 1981].
Gleby siarczkowe na badanym terenie wytworzone były z zasiarczonych torfów głębokich, występujących w większości w fazie decesji spowodowanej odwodnieniem. W czasie prowadzenia badań terenowych woda gruntowa zalegała tu na głębokości 80-120 cm.
W profilach gleb siarczkowych stwierdzono maksymalnie 1,86-5,55% siarki, podczas gdy kwaśne gleby siarczanowe tego terenu miały przeciętnie większe maksymalne ilości siarki, 3,11-7,04% [Pracz, Kwasowski 2001]. W skład siarki ogółem wchodziła duża ilość siarki mineralnej, o czym świadczy wąski stosunek węgla organicznego do siarki ogółem oraz bardzo duża ilość tworzących się siarczanów i kwasu siarkowego w czasie utleniania siarczków. Gleby siarczkowe według systematyki amerykańskiej [Soil Taxonomy 1975] tworzą się z mineral nych lub organicznych osadów siarczkowych, zawierających 0,75 lub więcej procent siarki w suchej masie osadu, głównie w postaci siarczków oraz zawiera jących mniej niż 3 razy tyle węglanów (CaC03) co siarki. Z tego względu po
utlenieniu gleby te stają się ekstremalnie kwaśne. Mają poziomy diagnostyczne siarczanowe (sulfuric) i zaliczane są do kwaśnych gleb siarczanowych.
Warunkiem powstania osadów organicznych siarczkowych jest stały lub okre sowy dopływ wód z dużą ilością soli siarczanowych. Na badanym terenie woda morska wlewa się w koryto i dolinę rzeki Regi oraz w misę jeziora Resko Przymorskie, o czym świadczą warstewki piaszczystych namułów w osadzie torfowym [Schoeneich 1965].
Siarka w glebach siarczkowych występowała głównie w połączeniach z żela zem, co potwierdza zbliżona zawartości żelaza i siarki w poszczególnych pozio mach. Jest to zgodne z doniesieniami takich autorów, jak: Connell i Patrick [1969] oraz Harmsen i van Breemen [1975]. Odwodnienie i natlenienie osadów siarcz kowych skutkowało tworzeniem się dużej ilości siarczanów, a w niektórych poziomach także wolnego kwasu siarkowego, który utrzymywał się w roztworach glebowych ze względu na niedostateczną zdolność buforową gleby. Obecność wolnego kwasu siarkowego stwierdzono we wszystkich profilach gleb siarczko wych, jednak w znacznie mniejszej ilości niż w kwaśnych glebach siarczanowych z tego samego terenu [Pracz, Kwasowski 2001]. Również zawartość siarczanów w tych glebach była mniejsza, a mianowicie 1,4-3,6 g S 0 4-2/100 g gleby, niż w glebach kwaśnych siarczanowych, które zawierały do 2,9-8,7 g S 0 4-2/100 g gleby.
Tworzący się kwas siarkowy na skutek utleniania siarczków wpływał na zakwaszenie gleb. Odczyn wierzchnich warstw gleb w stanie świeżym był kwaś ny, pH 4,7-5,0. W poziomach głębszych, o większej ilości siarki, a jednocześnie natlenionych, najniższe wartości pH zawierały się w przedziale 3,8^4-,6. Były więc to wartości wyższe niż w kwaśnych glebach siarczanowych, gdzie w poziomach sulfuric pHHp ma wartość niższą niż 3,5 [Soil Taxonomy 1975]. W laboratorium, po okresie powolnego natleniania i suszenia pH warstw wierzchnich zmniejszyło się do 4,0-4,6 w zawiesinie H20 , a natlenionych warstw głębszych - do 2,3-3,3, czyli poniżej wartości granicznej pH 3,5 przyjętej przez van der Kevie w między narodowej klasyfikacji kwaśnych gleb siarczanowych [Bloomfield, Coulter
1973].
Gleby siarczkowe były przeciętnie słabiej zasolone niż kwaśne gleby siarcza nowe. Maksymalne wartości przewodności elektrycznej stwierdzone w profilach tych gleb do głębokości 100 cm zawierały się w zakresie 4,18-10,12 dS/m, podczas gdy w kwaśnych glebach siarczanowych najwyższe wartości ECe w tej strefie mieściły się w przedziale od 9,89 do 18,24 dS/m. Ogólna ilość soli rozpuszczalnych w glebach siarczkowych była także przeciętnie mniejsza niż w kwaśnych glebach siarczanowych. W warstwie do 100 cm gleb siarczkowych znaleziono maksymalnie 2,41-5,14% soli, podczas gdy w kwaśnych glebach siarczanowych było soli ogółem maksymalnie 4,71-12,59%, zależnie od profilu [Pracz, Kwasowski 2001].
W kompleksie sorpcyjnym gleb siarczkowych wśród kationów zdecydowanie dominowały jony wapnia. Drugie miejsce zajmowały jony magnezu, następnie wodoru, glinu, sodu i potasu. Największe łączne ilości wodoru i glinu w tych glebach występowały w poziomach najbardziej zasiarczonych. Mieściły się one w przedziale 19,3-37,8% PWK. Były to wartości znacznie mniejsze niż w kwaś nych glebach siarczanowych, gdzie sumaryczny udział H i Al w PWK sięgał maksymalnie 56,6-68,1%. Podobne wyniki podają Bloomfield i Coulter [1973], van Breemen [1973] oraz Hartikainen [1985].
Gleby siarczkowe nie są wyróżnione w systematyce gleb Polski. W nawiązaniu do tej systematyki i wyników niniejszego opracowania proponuje się umieścić je w randze podtypów w glebach mułowych (siarczkowo-mułowe) i murszowych (siarczkowo-murszowe). Ponieważ gleby siarczkowe występują na torfowiskach, nie tylko w fazie decesji (jak torfowisko w rejonie Mrzeżyna) należy uwzględnić
w systematyce także gleby siarczkowe jako podtyp gleb torfowych (siarczkowo-torfowe).
WNIOSKI
1. Gleby siarczkowe występują w kompleksach z kwaśnymi glebami siarczanowymi, zajmując zwykle płytsze części torfowiska.
2. Zawartość siarki ogółem w glebach siarczkowych jest najczęściej mniejsza niż w kwaśnych siarczanowych, co powoduje mniejszy spadek wartości pH w tych glebach po odwodnieniu niż w towarzyszących im kwaśnych glebach siarczano wych
3. Siarka w glebach siarczkowych, podobnie jak w kwaśnych siarczanowych wystę puje głównie w związkach z żelazem.
4. Utlenianie siarki powoduje pojawianie się w wodnych wyciągach z gleb dużych ilości siarczanów, a w poziomach z dużą ilością siarki, także wolnego kwasu siarkowego.
5. Kompleksy sorpcyjne gleb siarczkowych wy sycone są głównie wapniem i magne zem, natomiast wodór i glin występują w nich w ilościach znacznie mniejszych niż w kwaśnych glebach siarczanowych.
6. Badane gleby siarczkowe były średnio bądź słabo zasolone.
LITERATURA
BLOOMFIELD C., BROWN G., CATT J.A. 1970: The distribution of sulphur in the mud of Lake Victoria. Plant and Soil, 33: 479-481.
BLOOMFIELD C., COULTER J.K. 1973: Genesis and management of acid sulfate soils. Adv. in
Agronomy, 25: 265-326.
BREEMEN N. van 1973: Dissolved aluminum in acid sulfate soils and in acid mine waters. Soil
Sc. Soc. Am. Proc., 37: 694-697.
BUCKMAN H.C., BRADY N.C. 1971: Gleba i jej właściwości. PWRiL Warszawa.
CONNELL W.E., PATRICK W.H. (Jr) 1969: Reduction of sulfate to sulfide in waterlogged soil.
Soil Sc. Soc. Am. Proc., 33: 711-715.
DOBRACKA E. 1992: Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski. PIG, Warszawa. HARMSEN K., van BREEMEN N. 1975: Translocation of iron in acid sulfate soils: II. Production
and diffusion of dissolved ferrous iron. Soil Sc. Soc. Am. Proc., 39: 1148-1153.
HARTIKAINEN H. 1985: Response of acid sulphate soils to different liming treatmens. II. Exchangeability of soil cations. Z. Pflanzenernähr. Bodenkd., 148, 5: 519-526.
HILL D.E. 1982: Soils in tidal marshes of the Northeast. Soil Sc., 133: 298-304.
KWASOWSKI W. 1999: Charakterystyka gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych rejonu Zatoki Puckiej i okolic Mrzeżyna. Katedra Gleboznawstwa SGGW, maszynopis pracy doktor skiej: 109.
MACKNEY D. 1981: Acid sulphate soils in the Broads area. Soil Survey of England and Wales.
Ann. Report: 10-12.
PONS L.J., van BREEMEN N. 1982: Factors influencing the formation of potential acidity in tidal swamps. ILRJ. Proc. of the Bangkok symposium on acid sulphate soils. Public., 31: 37-51. PRACZ J. 1989: Właściwości gleb tworzących się przy udziale słonej wody gruntowej w polskiej
strefie przybałtyckiej. Rozprawy naukowe i monografie. SGGW Warszawa: 92.
PRACZ J., KWASOWSKI W. 2001: Charakterystyka kwaśnych gleb siarczanowych występują cych w rejonie Mrzeżyna. Rocz. Glebozn., 52,1/2: 23-37.
REIMANN B., MICHAJLUK L., BOROWIN A. 1968: Szkodliwy wpływ niektórych form siarki na gleby terenów przyfabrycznych przy Poznańskich Zakładach Przemysłu Chemicznego w Poznaniu-Zegrzu. Rocz. Glebozn., 18, 2: 537-549.
REJMAN M. 1965: Zagadnienie siarki w światowej literaturze rolniczej. I. Siarka w roślinach i w glebie. Post. Nauk R oi, 12,5: 59-70.
SCHOENEICH K. 1965: O genezie polskiego brzegu Bałtyku. Przegl. Geol., 13, 5: 196-198. SKŁODOWSKI P. 1968: Rozmieszczenie siarki w profilach glebowych niektórych typów gleb
Polski. Rocz. Glebozn.y 19, 1: 99-119.
SOIL TAXONOMY 1975: Agriculture Handbook, 436. US Dep. of Agric. Soil Conserv. Service. Washington.
JERZY PRACZ, WOJCIECH KWASOWSKI
PROPERTIES OF SULPHIDE SOILS
IN THE MRZEŻYNO ZONE
Department of Soil Environment Sciences, Division of Soil Science, Warsaw Agricultural University
SUMMARY
The study was conducted on drained peat land. That peat land was situated in Rega River valley, near the Baltic coast. The studied area was periodically flooded by sea waters from Rega River and Resko Przymorskie Lake.
Properties of sulphide soils existed close to acid sulphate soils and saline soils were described. In the peat deposit the high content of sulphide sulphur was observed. The amount of total sulphur in sulphide soils was usually lower than in the acid sulphate soils. In surface layers of sulphide soils pH (in H20 ) in fresh soil samples was from 4.7 to 5.0, while in layers rich in sulphur pH (in H20 ) varied from 3.8 to 4.6. During slow drying and oxidation pH of layers rich in sulphur was reduced from 2.3 to 3.3 units. In the oxidized layers high content of sulphate was found. In soil solution the free sulphuric acid was observed. In sorption complex of sulphide soils as compare with acid sulphate soils ions Ca and Mg were dominated in all horizons. The tested sulphide soils were classified as moderately and slightly saline.
Praca wpłynęła do redakcji w styczniu 2001 r. Adres autora: drhab. J. Pracz, prof. SGGW
Z akład G leb o zn a w stw a , K atedra Nauk o Środowisku G lebowym , S G G W 0 2-528 W arszawa, ul. Rakowiecka 26/30
