ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LII, SUPLEMENT WARSZAWA 2001: 127-133
ELŻBIETA KOWALCZYK, ANNA MIECHÓWKA
KLASYFIKACJA KWAŚNYCH GLEB
BABIOGÓRSKIEGO PARKU NARODOWEGO
NA PODSTAWIE PROFILOWEGO ROZMIESZCZENIA
RÓŻNYCH FORM ŻELAZA
T H E C L A SS IFIC A T IO N O F A C ID SO ILS
F R O M T H E B A B IA G Ó R A N A T IO N A L PA R K
O N T H E B A SIS O F V E R T IC A L D IS T R IB U T IO N
O F D IF FE R E N T IR O N FO R M S
Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Akademia Rolnicza w Krakowie
A bstract: The aim of the study was to determine the distribution of different forms of iron and
aluminium in soil profiles of the forest zone of Babia Góra moutain and to ascertain if the genetic horizons in these soils fulfill diagnostic criteria for spodic horizons accepted by the most important international classifications of soils. The investigation which were carried out have ascertained the occurrence of podzols and acid brown soils in the forest floors of the Babia Góra National Park. Illuvial horizons of podzols and podzol soil (profiles 3, 4) fulfilled criteria given for spodic horizons by soil classifications FAO (1997), FAO-ISRIC and ISSS (1998) and Soil Taxonomy USDA (1998).
Słowa kluczowe: gleby górskie, bielice, gleby brunatne, żelazo, profilowe rozmieszczenie,
Babiogórski Park Narodowy
Key w ords: mountain soils, Podzols, brown soils, iron, vertical distribution, the Babia Góra
National Park
WSTĘP
Gleby Babiej Góry wytworzone z piaskowców magurskich kształtowane są głów nie przez dwa procesy glebotwórcze: brunatnienie i bielicowanie. W wyniku tych procesów tworzą się gleby brunatne kwaśne określane przez niektórych autorów również jako skrytobielicowe [Adamczyk 1957,1966] lubpseudobrunatne [Strzemski 1953] oraz bielice [Niemyska-Łukaszuk 1992]. W reglu górnym występują gleby brunatne odgórnie oglejone lub bielicowane, w których znajdują się poziomy
128 E
.
Kowalczyk, A.
Miechówkawyraźnie rozjaśnione, pod którymi brak jest poziomów spełniających kryteria diag nostyczne podane przez Systematykę gleb Polski [1989] dla poziomu spodic [Mie chówka i in. 1998].
Celem pracy było określenie rozmieszczenia poszczególnych form żelaza i glinu w profilach kwaśnych gleb Babiogórskiego Parku Narodowego oraz stwierdzenie, czy w glebach tych istnieją poziomy genetyczne spełniające kryteria diagnostyczne przy jęte dla poziomu spodic przez międzynarodowe systematyki: FAO [1997], World
Reference Base for Soil Resources FAO, ISSS [1998] i Soil Taxonomy [1998].
MATERIAŁ I METODY
Materiał glebowy został pobrany z czterech profili gleb wytworzonych ze zwie- trzeliny piaskowca magurskiego, położonych na północnych stokach Małej Babiej Góry i Babiej Góry w reglu górnym i w górnej części regla dolnego (1090-1370 m n.p.m.). Odkrywki glebowe umiejscowione były w piętrze klimatycznym chłodnym, w którym średnie roczne temperatury wahają się od -t-2 do +4°Ć, a suma rocznych opadów wynosi 1400-1600 mm [Hess 1965].
Dwie odkrywki znajdowały się w borze wysokogórskim: jedna w płacie z przewagą wietlicy alpejskiej w runie (profil 1), druga w zbiorowisku z przewagą borówki czarnej w runie (profil 3), natomiast pozostałe dwie w borze mieszanym górskim - również jedna w płacie z przewagą wietlicy alpejskiej (profil 2), druga w płacie z dominacją borówki czarnej (profil 4). Badane gleby wytworzone wzbio- rowiskach z wietlicą alpejską (profile 1 i 2) zaliczono do gleb brunatnych kwaśnych typowych (FAO 1997: Dystric Cambisols), natomiast występujące pod zbiorowiska mi z borówką czarną (profile 3 i 4) do gleb bielicoziemnych (bielica i gleba bielicowa) [FAO 1997: Haplic Podzols}.
W badanych glebach oznaczono: skład granulometryczny metodą areometryczną Cassagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego, pH w 1 mol • dm~3 K Q metodą potenciometryczną, zawartość węgla organicznego metodą Tiurma, zawartość azotu ogólnego metodą Kjeldahla, sumę zasad wymiennych przez oznaczenie poszczegól nych kationów (Ca+2, Mg+Z, K+, Na+) w roztworze octanu amonu o stężeniu 1 mol • dm-3, kwasowość hydrolityczną metodą Kappena, zawartość Fep, Alp i Cp w wyciągu 0,1 mol • d irf3 pirofosforanu sodu o pH 10 po 24-godzinnej ekstrakcji [Mc Keague 1967], zawartość Feox i Alox w wyciągu 0,2 mol • dm“3 szczawianu amonowego o pH 3,0 [Schwertmann 1964], zawartość Fed i Ald w wyciągu 0,3 mol • dm-3 cytrynianu sodu z ditionitem i kwaśnym węglanem sodu wg metody Mehra i Jacksona [1960] w modyfikacji Schwertmanna [1964], zawartość Fet i Alt metodą ICP po uprzednim roztworzeniu gleby w mieszaninie kwasów azotowego i nadchlorowego. Obli czono zawartość żelaza amorficznego niezwiązanego z substancją organiczną (Feac = Feox - Fep), krystalicznego (Fekr = Fed - Feox) i związanego w krzemianach (Fegk = Fet - Fed).
WYNIKI I DYSKUSJA
Badane gleby charakteryzowały się znaczną szkieletowością oraz silnie kwaśnym odczynem i bardzo niskim stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi. Gleby brunatne kwaśne (profile 1 i 2) w porównaniu z glebami
bielico-Klasyfikacja kwaśnych gleb Babiogórskiego PN na podstawie profilowego rozmieszczenia różnych form żelaza
ziemnymi (profile 3 i 4) zawierały w częściach ziemistych więcej iłu koloidalnego i charakteryzowały się wyższą zawartością zasadowych kationów wymiennych (tab.
1).
Profilowy rozkład zawartości oznaczonych form żelaza w glebach brunatnych kwaśnych (profile 1 i 2) wykazywał cechy charakterystyczne dla procesu brunatnie nia. Zawartość poszczególnych form żelaza w niewielkim stopniu zmieniała się w obrębie profili glebowych, z tendencją do wzrostu zawartości wraz z ich głębokością. W porównaniu z nimi gleby bielicoziemne (profile 3 i 4) charakteryzowały się znacznie większą zmiennością zawartości badanych form żelaza w obrębie profili glebowych. Stwierdzono w nich typowy dla gleb ukształtowanych pod wpływem procesu bielicowania profilowy rozkład zawartości form żelaza - najmniej żelaza zawierały poziomy eluwialne, a najwięcej iluwialne (rys. 1, tab. 2).
W glebach brunatnych kwaśnych (profile 1 i 2) najwyższa zawartość żelaza wolnego (Fed) występowała w poziomach brunatnienia. W glebach tych największą część żelaza wolnego stanowiło żelazo krystaliczne (Fekr), którego zawartość równo miernie wzrastała w głąb profili (rys. 1 ). W bielicy (profil 3) i glebie bielicowej (profil 4) najwyższe nagromadzenie Fed stwierdzono w poziomach iluwialnych, w których największą część żelaza wolnego stanowiło żelazo połączone z substancją organiczną gleby (Fep) (rys. 1). Poziomy iluwialne tych gleb nie spełniły jednak wszystkich kryteriów, jakie stawia poziomowi diagnostycznemu spodic Systematyka gleb Polski [1989], ponieważ wartość wskaźnika Cp/(Alp +Fep) była w nich niższa od wartości granicznej 5,8.
Podobne rozmieszczenie poszczególnych form żelaza w glebach bielicowych i w glebach brunatnych kwaśnych przedstawiali inni autorzy m.in.: Schwertmann U. [1964], Mc Keague [1967] oraz Karczewska i in. [1998].
Profilowe rozmieszczenie różnych form glinu zarówno w glebach brunatnych, jak i bielicoziemnych przedstawiało się podobnie jak rozmieszczenie żelaza w tych glebach (tab. 2). Jedynie w profilu 1 (gleba brunatna) dało się zauważyć zwiększoną zawartość glinu ekstrahowanego pirofosforanem sodu w poziomie brunatnienia, co może świadczyć o początkowym stadium procesu bielicowania. Na fakt, że pierwszą fazą procesu bielicowania jest przemieszczanie glinu, a dopiero później zostaje uruchomione żelazo, zwracali uwagę m.in. Rapaport i Vasu [1972]. W profilu 1 nie występuje jednak poziom, który spełniałby którekolwiek z kryteriów podanych dla poziomu spodic przez systematyki FAO [1997], World Reference Base for Soil Resources FAO, ISSS [1998] i Soil Taxonomy [Keys to Soil Taxonomy 1998].
Kryteria podane dla poziomu spodic przez wymienione klasyfikacje spełniały natomiast poziomy iluwialne bielicy i gleby bielicowej (profile 3 i 4). Obliczona suma zawartości Fep i Alp podzielona przez zawartość iłu koloidalnego była w nich większa od 0,2, suma zawartości Alp i Fep większa od połowy sumy wolnego żelaza (Fed) i glinu (Ald) oraz suma Alox i połowy Feox większa od 0,5% (równocześnie ta sama suma była ponad dwukrotnie wyższa aniżeli w poziomach AEes).
WNIOSKI
1. Kryteria ilościowe wyliczone na podstawie zawartości form żelaza i glinu ekstra howanych w wyciągach pirofosforanu sodu, szczawianu amonu oraz cytrynianu
130 E. Kowalczyk, A. Miechówka
RYSUNEK 1, Zawartość różnych form żelaza w badanych glebach Białogórskiego Parku Narodo wego
FIGURE Î. Level of different forms of iron in the examined soils from the Babia Mountain National Park
sodu umożliwiają jednoznaczne odróżnienie badanych gleb brunatnych od bieli- cowych. Pozwalają również na stwierdzenie początkowej fazy procesu bielicowa- nia w glebach brunatnych kwaśnych.
2. Przeprowadzone badania potwierdziły występowanie w piętrach reglowych Babiej Góry gleb bielicowych, bielic i gleb brunatnych kwaśnych.
3. Poziomy iluwialne gleb bielicoziemnych spełniały kryteria podane dla poziomu spodic przez klasyfikację FAO [1997], World Reference Base for Soil Resources FAO, ISSS [1998] i Soil Taxonomy USDA [1998]. Poziomy te nie spełniały natomiast kryteriów dla poziomów spodic obowiązujących w Systematyce gleb Polski [1989].
LITERATURA
ADAMCZYK В . 1957: Piaskowiec magurski jako skała macierzysta niektórych gleb w Karpatach.
Zesz. Nauk. WSR w Krakowie 4, 3: 147-172.
ADAMCZYK B. 1966: Studia nad kształtowaniem się związków pomiędzy podłożem skalnym a glebą. Cz. II. Gleby leśne wytworzone z utworów fliszowych płaszczowiny magurskiej w Gorcach. Acîa Agr. eî Silv. 6: 4-48.
FAO-Unesco 1997: Soil Map of the World. ISRIC, Wageningen.
TABELA 1. Skład granulometryczny i podstawowe właściwości badanych gleb TABLE 1. Soil texture and basic properties of the investigated soils
Nr profilu Profi le No. Głębokość Depth [cm] Poziom Horizon
% zawartości frakcji o średnicy w mm % of fraction with a dia in mm
pHkci С org. Org. С N og. Tot. N S* ВС т** CEC у*** BS [%] >2,0 2,0-0,1 0,1-0,02 <0,02 <0,002 [g • kg"1] [mmol (+) • k g '1] 1 2-7 Oh 0 _ _ _ _ _ 194,5 15,8 19,9 888,5 2,24 7-14 Ag 10 28 27 45 17 2,9 42,3 3,7 14,3 314,5 4,55 14-27 Blbr 30 34 12 54 16 3,8 22,2 2,2 16,0 198,4 8,06 21-Л2 B2br 40 25 19 56 16 3,7 15,6 1,8 20,7 157,1 6,76 42-100 BbrC 80 39 17 44 13 3,7 6,3 1,1 9,0 163,8 5,49 2 2-5 Oh 0 _ _ - _ 2,6 174,6 11,0 34,6 656,0 5,55 5-10 Ag 5 38 32 30 11 2,8 45,8 2,9 8,4 263,0 3,19 10-23 Bbrg 40 33 36 31 9 3,3 28,6 1,9 12,7 182,5 6,96 23-70 BbrCl 80 30 32 38 14 3,8 19,0 1,2 15,4 153,1 10,06 70-90 BbrC2 90 40 32 28 8 4,0 12,3 0,9 4,0 114,8 3,48 3 3-15 Oh 20 - - - - 2,3 258,7 14,5 27,7 993,1 2,79 15-21 AEes 40 31 48 21 7 2,7 42,5 2,7 4,2 175,9 2,39 21-25 BhC 85 33 44 23 12 3,1 55,5 4,1 3,8 383,1 0,99 25-34 BfeCl 80 40 42 18 4 4,0 40,3 2,7 2,8 271,0 1,03 34-78 BfeC2 95 42 40 18 4 4,2 18,8 1,8 6,4 144,2 4,44 4 2,5-5 Oh 0 - - - 303,3 17,6 27,6 916,1 3,01 5-10 AE 30 47 32 21 10 2,8 51,2 4,4 5,7 265,6 2,15 10-21 AEg 30 46 34 20 7 3,1 43,5 2,5 2,9 257,2 1,13 21-35 ABC 80 57 32 21 6 3,8 27,9 1,7 1,4 154,4 0,91 35-53 IIABC 80 55 33 12 3 4,1 34,8 1,7 2,2 161,6 1,36 53-102 IIIABC 95 71 26 13 1 4,3 42,0 2,7 6,7 188,2 3,56
*Suma kationów wymiennych (Ca+2, Mg+2, K+, Na+) - summ of exchangeable cations (Ca+2, Mg+2, K+, Na+); pojemność sorpcyjna - exchange capacity;
***stopieii wysycenia kompleksu sorpcyjnego przez zasady - degree of base saturation.
Kla syf ika cja kw a śn yc h gle b Bab io gó rsk ie go PN na p o d st a w ie pr ofilowego roz mi eszczenia ró żn yc h fo rm że la za
TABELA 2. Zawartość różnych form żelazai glinu
TABLE 2. Content of different forms of iron and aluminium Nr profilu Profile No. Głębokość Depth [cm] Poziom Horizon
Fep Feox Fed Fet Alp 1 Alox Aid Alt Co Cp/(Alp+Fep)
[g • k2"1] 1 7-14 Ag 4,75 9,53 16,41 21,80 1,10 4,62 2,30 26,75 16,10 10,63 14-27 Blbr 7,45 9,51 18,69 25,95 13,95 8,51 5,55 32,05 11,70 1,50 27-42 B2br 5,30 7,91 17,15 24,35 4,10 7,32 5,15 35,90 7,45 2,51 42-100 BbrC 2,40 4,90 17,47 31,70 4,25 6,76 4,35 48,25 4,15 3,96 2 5-10 Ag 3,95 8,75 13,80 14,75 0,85 3,38 1,55 15,20 20,95 17,10 10-23 Bbrg 4,70 7,27 14,39 16,00 2,30 4,33 3,07 19,30 9,25 4,56 23-70 BbrCl 4,55. 5,88 11,54 17,60 3,45 6,14 4,02 23,40 7,70 3,07 70-90 BbrC2 3,95 4,75 13,27 21,70 4,20 6,48 4,60 25,70 4,90 1,80 3 15-21 AEes 0,45 0,48 2,01 2,68 0,45 2,06 0,64 16,88 9,10 30,56 21-25 BhC 3,60 5,71 11,06 12,95 2,05 5,02 3,35 13,30 8,20 4,88 25-34 BfeCl 12,15 13,81 21,44 26,05 7,45 13,14 10,30 28,10 31,45 5,31 34-78 BfeC2 6,80 7,25 16,16 23,95 6,60 9,42 6,60 25,00 13,20 2,99 4 5-10 AE 0,50 0,53 1,24 3,88 0,20 1,90 1,13 14,28 6,65 33,99 10-21 AEg 4,90 7,58 9,64 15,86 1,45 3,41 1,80 18,13 16,85 9,90 21-35 ABC 8,40 9,86 14,29 15,35 3,70 6,23 3,92 17,05 12,60 3,65 35-53 IIABC 15,45 20,31 28,28 28,45 10,60 15,52 12,42 25,25 26,10 3,24 53-102 IIIABC 6,20 16,34 21,07 27,36 5,90 24,53 15,12 36,08 26,00 6,56 13 2 E . K ow a lc zy k , A . M ie c h ó w k a
Klasyfikacja kwaśnych gleb Babiogórskiego PN na podstawie
profilowego rozmieszczenia różnych form żelaza 133
KARCZEWSKA A., BARTOSZEWSKA K., SZERSZEŃ L. 1998: Żelazo w wybranych profilach gleb wytworzonych z piaskowców na terenie Parku Narodowego Gór Stołowych. Zesz. Probl.
Post. Nauk. Roln. 464: 201-210.
Keys to Soil Taxonomy. 1998: Soil Survey Staff, United States Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service (USDA).
McKEAGUE J.A. 1967: An evaluation of 0,1 M pyrophosphate and pyrophosphate-dithionite in comparison with oxalate as extractants of the accumulation products in Podzols and some other soils. Can. J. Soil Sei. 47: 95-99.
MEHRA O.P., JACKSON M.L. 1960: Iron oxide removal from soils and clays by a dithionite-ci- trate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and Clay Minerals, 5: 317-327. MIECHÓWKA A., NIEMYSKA-ŁUKASZUK J., NICIA P., KOWALCZYK E. 1998: Charakte
rystyka gleb pod zbiorowiskami: Dentario glandulosae-Fagetum athyrietosum alpestris i
Piceetum tatricum athyrietosum alpestris w Babiogórskim Parku Narodowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 464: 65-73.
NIEMYSKA-ŁUKASZUK J. 1992: Skład frakcyjny próchnicy i zawartość metali ciężkich w górnoreglowych bielicach boru świerkowego Babiej Góry. Acta Agr. et Silv. Ser. Silv. 30: 53-61.
RAP APORT K., VASU AL. 1972: Contribution to the knowledge of podzolic soils by a compara tive study of acid brown, brown podzolic and brown cryptopodzolic soils of Lotru Basin (South Carpathians). First National Soil Science Congress, Sofia 1972: 441-447.
SCHWERTMANN U. 1964: Differenzierung der Eisenoxide des Bodens durch Extraktion mit Ammoniumoxalat-Lösung. Z. Pflanzenernähr. Düng. Bodenkd., 105: 194-202.
Systematyka gleb Polski. 1989. Rocz. Glebozn. 40, 3/4: 1-150.
STRZEMSKI M. 1953: Problem typologii górskich gleb leśnych. Sylwan, 97, 3: 3-11.
World reference base for soil resources. 1998: 84 World Soil Resources Raports. FAO-ISRIC and ISSS, Rome.
M gr int. Elżbieta Kowalczyk
Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb AR Al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków
