R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X X X I I , N R 1, W A R S Z A W A 1981
, A L O JZ Y K O W A LK O W SK I, ZD Z ISŁ A W SZ C Z U B IA Ł K A
ZW IĄ Z K I M IĘD ZY STĘŻEN IEM Mn, Cu, P b i Z n W IGŁA CH SO SN Y Z W Y C ZA JN EJ P I N U S S I L V E S T R I S L. A ICH ZAW A RTO ŚCIĄ
W PO ZIOM ACH PR Ó CH N ICZN Y C H GLEB SK AŻO NY CH E M ISJĄ P R Z E M Y S Ł O W Ą1
Z akład G leb o zn a w stw a i N a w o żen ia In sty tu tu B a d a w czeg o L eśn ictw a , W sTrszaw a-Sękocin
W STĘP
D otąd stoisun'kowo m ało uw agi pośw ięcono zw iązkom m ik ro sk ła d n i- ków w o rg an ach a sy m ila c y jn y c h d rzew leśn y ch oraz w ściółce i b u t w i n ie leśn ej. O statnio je d n a k docenia się rolę n a d k ła d u organicznego w k sz ta łto w an iu w łaściw ości gleb leśn y ch [6, 8, 1 0], szczególnie n a obsza rac h z n a jd u jąc y c h się pod w pływ em em isji p rzem ysłow ych [8, 12]. P rz e waża na ogół pogląd, że m ak sy m aln a a k u m u la cja pierw iastk ó w ślado w ych w y stę p u je w poziom ach organiczn y ch gleb leśnych. N ag ro m ad za n ie się je d n a k ty ch p ierw ia stk ó w nie je s t jed n ak o w e i zależy od ró żn y ch ze w n ę trz n y ch i w ew n ętrzn y c h czy nn ik ów glebow ych [2, 4, 6, 8, 11, 13]. C elem p o d jęty c h b ad ań je s t poznanie zw iązków m iędzy stężen iem w y b ra n y c h m eta li ciężkich w igłach sosny zw yczajnej, zn ajd u jącej się pod w p ły w em em isji przem ysłow ej, a ich zaw artością w poziom ach a k u m u lac y jn y ch gleb w w y b ra n y c h obszarach G órnośląskiego O kręgu P rz e m ysłow ego (Św ierklaniec) i K rakow skiego O kręgu Przem ysłow ego (Bo lesław ).
O PIS SIE D L ISK
B ad an e p o w ierzchnie w S w ie rk ła ń c u leż ą około 800 m N W (pow ierz ch n ia 1) i około 2 0 0 m NE (pow ierzchnia 2) od C zarnej H u ty , n a w yso kości 285-290 m n.p.m . w dolinie M ajeł P anw i. Ma ona m onotonną p łask ą rzeźbę z polam i w ydm ow ym i, m isam i d e fla c y jn y m i i p o jed y n czy m i p a rabo liczn y m i w ydm am i. W y tw o rzyły się w n iej gleb y bielicow e g ru n to - w oglejow e z wodą g ru n to w ą na głębokości 90-200 cm . G leby te m ają skład m ech a n ic z n y piasków lu źn y c h i słabo g lin iasty ch z niew ielk ą
do-1 P raca oparta n a m a teria ła ch b ad a w czy ch w tem a cie N o PO 55332 zlec o n y m p rzez U .S . D ep a rtm en t of A g ricu ltu re {7, 17].
C harak terystyka n ie k tó r y c h w ła ś c iw o ś c i badanych g leb C h a r a c t e r is t ic s o f some p r o p e r tie s o f the s o i l s t e s te d
T a b e l a 1 СЛ 05 Obszar badań O b jects under study Pow ierz ch n ia nr Poziom gene - tyczn y G en etic h o rizo n
Głębokość Barwa F rakcje m echaniczne M echanical fr a c t io n s- %
С org a n iczn y N ogółem % T o ta l N % T m e /100 g g le b y me/100 g o f s o i l Area
No. Depthcm Colour > 1 ,0 mm 1 ,0 -0 ,1 mm 0,1 -0,02 /СО, 02 /0 Organie С % CiN pH KCl Ś w ie r k la n iec 1 01 0-2 10YB 2 /2 - - - - 4 6 ,4 7 '1,304 35,6 4 ,5 56 ,8 5 Ofh 2-7 7,5YB 2 /2 - - - - 29,61 1 ,0 6 4 2 7 ,8 3 ,7 5 8 ,7 8 АБ 12-18 2.5YR 6 /1 1,6 88,6 6 ,9 2 ,9 1 ,0 7 0,050 2 1 ,4 4 ,2 5 ,8 0 Ih 20-30 5YB 3 /4 2,0 88,2 6 ,9 2 ,9 1,26 0 ,0 5 0 2 5 ,2 4 ,6 5 ,9 8 I f e 35-40 10YB 5 /6 3 ,8 86,6 7 ,7 1 ,9 0 ,3 7 0 ,0 2 9 12 ,7 6 ,5 2 ,7 2 Cgg 85-95 10YB 7 /4 0,8 9 7 ,2 2,0 1,0 0,03 0 ,0 0 8 3,1 6 ,4 1 ,9 0 2 01 0 -4 10YB 2 /1 - - - - 3 4 ,2 3 1 ,2 0 4 2 7 ,6 5 ,5 25,26 AE 5-10 10YB 3/1 3 l . 8 0 ,0 16,0 4 ,0 6 ,4 3 0,308 20,8 4 ,6 2 0 ,6 4 AE 10-15 10YB 7 /1 3 ,6 78 ,1 10,6 7 ,7 3,6 9 0 ,1 5 9 2 3 ,2 3 ,9 10,71 E 30-35 10YB 7/1 4 ,5 8 7 ,9 3 ,8 3 ,8 1,06 о,озь 2 9 ,4 4 ,0 4 ,1 9 Ih 35-40 35YB 2 /3 5 ,2 8 2 ,4 5 ,7 6,6 1 ,8 7 0 ,0 8 0 2 3 ,4 4 ,3 10,36 C g g 105-110 10YB 7 /3 0 ,9 92,1 4 ,0 4 ,0 0 ,0 7 0,011 5 ,9 6 ,3 1,5 6 B olesław 3 01 0 - 0 ,5 10YB 2 /1 - - - - 5 0 ,3 3 0 ,9 5 2 53,1 5 ,3 53,41 A 0 ,5 - 5 ,0 10YB 3/1 2 0 ,3 7 4 ,5 4 ,0 0,8 1,3 9 0 ,0 3 3 42,1 6 ,3 1 ,6 9 /АЕ/С 10-15 10YB 7 /2 0 ,3 9 5 ,7 3,0 1,0 0 ,0 8 0 ,0 0 8 10,0 6 ,4 1,16 /1 /С 30-35 10YB 7 /2 0,2 9 8,8 1,0 0 0 ,0 5 0 ,0 0 7 7,1 6,8 1 ,1 4 С 90-93 10YB 8 /2 0,2 98,8 1,0 0 0 ,0 5 0 ,0 0 8 é,2 6 ,5 1 ,2 9 4 A 0-5 lOYB 2/1 - - 7 -, 18 0 ,5 3 2 14,6 6 ,4 15,34 /I / 15-20 I0YB 5 /8 0,1 9 2 ,9 5 ,0 2,0 0,18 0 ,0 1 9 9 ,5 6 ,4 1,88 С 90-95 2,5Y 7 /2 1,2 9 7 ,8 1,0 0 0 ,0 7 0 ,0 0 8 8 ,7 6,8 1,3 8 A . K o w a lk o w s k i, Z . S z c z u b ia łk a
Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie
57
m ieszką części szkieletow ych, lokalnie z w kładkam i gliny i iłów. Mimo że są o n e bogate w próchnicę o profilow ym układzie, typo w ym dla gleb bielicow ych, zaw artość azotu je st m ała, a odczyn je st silnie k w aśny lub k w aśn y (tab. 1).
Pod w pływ em em isji p rzem ysłow ej na ty ch glebach w y tw o rzyły się roślin n e zbiorow iska z Deschampsia flexuosa na suchszych oligotroficz- n ych piaskach, z Calamagrostis epigeios na m ezotroficznych piaskach- z glin am i i iłam i w podłożu, z Calamagrostis villosa na siedliskach w il gotnych, to rfiasty ch . Sosna zw yczajna u zy sku je tu pokrój krzaczasty,, często przechodzi w fo rm y płożące [15].
W okolicach O lkusza b adan o pow ierzchnie B olesław w odległości około 1200 m NE (pow ierzchnia 3) i około 400 m E (pow ierzchnia 4) od H u ty Bolesław na wysokości 280-290 m n.p.m. W chodzą one w skład W ielkiej P u sty n i B łędow skiej. W ystęp ujące tu gleby początkow ego sta dium rozw ojow ego m ają cechy bielicow ania. W oda g ru n to w a zazwyczaj, z n a jd u je się (poniżej 6 - 8 m. S kałam i m acierzy sty m i są wodnolodow cow e piaski lu źn e eolicznie przek ształco ne, ze śladam i części spław ialn ych i szkieletow y ch (tab. 1). G leby te isą ubogie w próchnicę, m a ją niską pojem ność so rp c y jn ą i odczyn zm ienny: słabo k w aśn y lub obojętny.
Uboga, aczkolw iek zróżnicow ana p o k ry w a ro ślinna c h a ra k te ry z u je zbiorowisko k lasy Nardo-Callunetea oligotroficznych suchych siedlisk piaskow ych [15]. Sosna zw yczajna na ogół w y k azu je słaby rozw ój, m a pokrój k rza c z asty lub płożący w sk u tek długotrw ałego działania em isji przem ysłow ej [16].
M A TER IA ŁY I M ETODY B A D A Ń
Półroczne i p ó łto ra ro c z n e igły sosny zw yczajnej pobrano w listo p a dzie 1974 r. (7], osobno z w ierzchołkow ych oraz płożących się pędów 10 drzew na każdej pow ierzchni. W ysuszono je w tem p e ra tu rz e 80°C i po zm ieleniu spopielono w p a ro w n ic y k w arcow ej w tem jperaturze 450°C w ciągu 8 godzin. Popiół rozpuszczono w 2 N HC1 s p e k tra ln ie czystym . W uzyskanym roztw orze oznaczono zaw artość Mn, Zn, Pb i Cu m etodą ASA na ap a ra c ie EEL-240.
W ty m sam ym okresie pobrano p ró b k i z poszczególnych w a rstw i po ziomów glebow ych w jed n y m p ro filu n a każdej pow ierzchni. P o b rano także p ró b k i pow ierzchniow e m ieszane sk ład ające się z 20-25 p ró b ek in dy w id u aln y ch z poziom ów ściółki Ol, bu tw inow ego O f h, a k u m u la c y jn e go A i ak u m u lacyjn o -elu w ialn ego A E na pow ierzchni zajm ow anej przez bad an ą sosnę. W p ró b k ach glebow ych oznaczono zaw artość Mn, Zn, P b i Cu w w yciągu kw asu solnego (c-w. 1,10) w edług van B em m elena-H is- sinka za pom ocą ASA. M iedź i ołów k o ncentrow ano chem icznie za po m ocą odczyn nik a c h e latu jąceg o (APDC) i ekstrah o w an o do faz y o rg a nicznej (MIBK), k tó rą w prow adzono do k o m o ry ro zp y lającej ASA. O d
-58 A. K ow alkow ski, Z. Szczubiałka
czyn oznaczono p o ten cjo m etry czn ie p rzy stosow aniu e le k tro d y szklanej z zachow aniem sto su n k u gleby do ro ztw o ru 1 : 1 0 dla poziom ów orga nicznych, a 1:4 dla poziom ów m in e raln y c h . S kład m echaniczny oznaczo no m etodą are o m etry cz n ą Bouyoucosa w m o d y fik a cji Prószyńskiego dla fra k c ji < 0 , 1 0 m m oraz m etodą sit dla fra k c ji w iększych. W ęgiel ogółem •oznaczono m eto d ą T iu rin a, N — m eto dą K je ld a h la, pojem ność so rp cy jn ą na p o d staw ie sk ładu k ation ó w w y m ien n y ch w e lu acie obojętnego 1 N C O O N H4 i kw asow ości h y d ro lity c z n e j w w yciągu 1 N o cta n u sodu.
W Y N IK I B A D A Ń I D Y S K U S J A
Z aw artość m ikroiskładników w glebach b ad a n y ch obszarów je s t b a r dzo w ysoka, m im o że sk ały m ac ierz y ste są ubogie w p o ró w n a n iu do k la r-
ków sk o ru py ziem skiej (tab. 2). W skazuje to n a znaczną ich a k u m u lację z em isji przem ysłow ej ([1, 7, 8, 12]L N ajw iększe ilości b ad any ch sk ład n i ków w y stę p u ją w w arstw ie ściółki O l i w poziom ie b u tw ino w y m O fh . W m ia rę ja k ze w zrastającą głębokością zaw artość p ró ch n icy w pozio m a c h m in e raln y c h m ale je , spada rów nież szybko ilość m ikro składn ik ów . P raw idłow ość ta je s t p o tw ierd zo n a d an ym i d la poszczególnych bad an y ch profilów glebow ych (tab. 3). Z p o ró w n an ia d a n y c h w tab e li 2 i 3 w ynika je d n a k , że w obrębach b a d a n y ch p o w ierzch ni istn ieje duża zm ienność :zaw artości m ikrosk ładnik ó w w poziom ach Ol, O f h, A E i A .
Z aw artość m an g a n u w b a d an y ch glebach je s t nisika w poró w n aniu d o gleb G O.P. [18]. S k ładnik te n odznacza się je d n a k w ysokim stopniem k o n cen tracji, śred n io od 324 do 242 p p m w poziom ach O l, O f h i A E , p rzy zaw artości w skale m acierzy stej średnio od 23 do 36 ppm , a tak że w po ró w n a n iu do odpow iednich poziom ów gleb n ie p odlegających szkodli
w ym im isjom [1 1].
Z aw arto ść c y n k u w poziom ach organicznych gleb w ytw orzonych z piasków w aha się od 50 do 175 .ppm [11], w b a d a n y ch g lebach n a to m iast jego zaw artość w ynosi śred n io od 915 do 3950 ppm . Szczególnie d u ż ą a k u m u la cją Zn odzn aczają się g leb y na p o w ierzchniach 3 i 4 (Bo
lesław ), znacznie w yższą od p o d aw anej d la G.O.P. [3, 8].
Podobnie w ysoka jest ak u m u lacja ołow iu w poziom ach O l i O f h
w sz y stk ic h pow ierzchni z zaw artością średnio od 930 do 1625 ppm , a szczególnie w glebach pow ierzchni 3 i 4 (Bolesław ). M aksym aln e za
w arto ści tego sk ła d n ik a n ie są jed n a k w iększe od stw ierd zo n y ch w G .O .P .
Rów nież zaw artość m iedzi śred n io od 85 do 705 ppm je s t b ardzo w y soka w poziom ach o rg an iczn y ch gleb p o w ierzch n i 1 i 2 (Ś w ierklaniec) i znacznie p rzek racza m ak sy m aln e ilości stw ierd zo n e w G.O.P. N ato m ia st w glebach p o w ierzch n i 3 i 4 (Bolesław) stężenie m iedzi n ie p rze kracza n o rm a ln ie sp o ty k an y ch w poziom ach O f h , a w ynoszących 13-33 p p m [6, 1 1]. Nie w yklucza to je d n a k m ożliw ości niew ielkiej im isji tego
Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie
59
T a b e l a 2
Z aw artości m ikroskładników w poziomach organ iczn ych , próchnicznych oraz sk a ła ch m a cierzy sty ch g le b po szczeg ó ln y ch obszarów Content o f tra ce elem en ts in o rgan ic and humus h o r iz o n s a s w e ll as
in parent m atter o f s o i l s o f p a r tic u la r o b j e c ts
Obszar Poziom gene - tyczn y Liczba о - znaczeń Numbeг o f Mn Zn Pb Cu O bject G enetic
h o rizo n determ in a tio n s ppm
Św ierk la n iec 01 4 max 400 2850 1300 1080
min 176 740 515 210 X 324 1835 1083 705 O fh 2 max 450 1000 975 395 mi n 100 830 930 85. X 275 915 952 240 AE 6 max 75 450 280 8 5 ,0 min 24 25 ' 65 1 ,8 X 45 213 169 22,1 С 4 max 55 1 6 3 1,6 min 24 20 7 2 ,1 X 36 ' 18 5 1 ,9 i B o lesła w 01 3 max 395 i 4300 2000 27 min 150 3300 950 18 X 242 3950 1625 24 А max 175 3970- 700 13 min 50 500 .52 3 X 123 1779 304 8 АЕ 3 max 44 2100 63 1»5 min 20 55 5 0 ,7 X 31 742 48 1 ,2 С 10 max 50 28 7 1 ,5 min 5 1 6 2 0 ,7 X 23 22 3 ,5 1*1
Skorupa ziemska [ÎÂJ Klar k i E a rth 's c r u st C la r is
1000 8 3 1 6 47
skład n ik a wo'bec jego bard zo n isk iej zaw artości w skale m ac ierz y ste j. W uszerego w aniu ilościow ym b a d a n y ch sk ład nik ów istn ie ją różnice m iędzy skałam i m acierzy sty m i a poziom am i za w iera ją c y m i su b sta n c ję organiczną, a m ianow icie:
Poziom y: С M n > Z n > P b > C u ,
A E Z n > P b > M n > C u ,
O l (Św ierklaniec) Z n > P b > C u > M n , O l (Bolesław) Z n > P b > M n > C u .
60 A. Kowalkowski, Z. Szczubiałka
T a b e l a 3
Z aw artości mikroskładników w p ro fila c h glebowych Content o f tra ce elements in s o i l p r o f i le s
ОЬзгаГ Object Pow ierzchnia nr Area Ko. Poziom gene - tyczny G enetic horizon Głębokość cm Depth cm Mn Zn Pb [...i Cu i ppm Św ierk la n iec 1 Ob 0 -2 375 1650 1020 iI 510 Cf h 2-7 100 1000 930 ! 35 AE 12-18 24 25 65 ii 1,8 Ih 25-30 30 27 3° I 1,8 I f e 35-40 24 23 4 :! 1 ,8 ic g s 50-55 23 18 3 :! 2 »1 Cgg 85-95 24 18 3 1 ,8 2 01 0 -4 400 2850 1300 1020 AE 5-10 75 450 175 85 AE 10-15 35 180 110 9 E 30-35 24 20 17 1,1 Ih 35-40 24 33 18 1 ,5 I f e 55-60 35 27 3 ii 1’ 5 egg 105-110 24 15 2 ji 1 ,0 3 o le sła w 3 01 0 - 0 ,5 180 4300 1925 jI 2 7 ,0 2 1-5 100 875 240 jj 6 ,0 /АЕ/С 10-15 30 55 5 0 ,7 /I /O 30-35 35 43 4 0 ,9 С 90-95 30 23 3 0 ,9 4 А 0 -5 175 2100 700 13,0 / I / 15-20 10 312 12 10 ,0 С 90-95 10 28 7 0 ,9
Z p rzed staw ion ych układów w ynika, że w poziom ach O l i A E b ad a nych gleb nastąp iła a k u m u lacja Zn i Pb -pochodzących spoza środow iska glebow ego. D odatkow o w ty ch poziom ach na obszarze Ś w ierk laniec n a stę p u je a k u m u lacja Cu, a na obszarze Bolesław — Mn.
W zm ienionych im isją przem ysłow ą środow iskach zaznacza się w starszy ch igłach sosny zw yczajnej zw iązany z ich w iekiem w zrost stę żenia b a d an y ch m ik roskładn ik ów (tab. 4, rys. 1). W badanych obszarach są je d n a k znacznie przekroczone w igłach m łodych i starszy ch n o rm aln e zaw arto ści Zn i P b [11]. N atom iast zaw artość Mn je s t niska, szczególnie
na po w ierzchn iach 3 i 4 (Bolesław). Podw yższona je s t zaw artość Cu na
obszarze Ś w ierklaniec, a na obszarze B olesław przybliżona do n o rm alnej. W uszeregow an iu ilościow ym stężenie b a d a n y ch składników w igłach so sny p rze d staw ia się następująco:
Ś w ierklaniec 1 M n > Z n > P b > C u , Ś w ierklaniec 2 Z n > P b > M n > C u , Bolesław 3 + 4 Z n > P b > M n > C u .
Je d y n ie na p o w ierzchn i Ś w ierklan iec 1 zaznaczają się zw iązki ze sk a łą m acierzy stą. Na (pow ierzchniach 2, 3 i 4 uszeregow anie ilościow e s tę żeń b ad an y ch p ierw iastk ó w w igłach w y k azu je bezpośrednie zwiążki z poziom am i organicznym i gleb. W ynika to z m ałej ruchliw ości b a d a
-Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie 61
T a b e l a 4 S tę ż e n ie badanych mi kro składników w ig ła c h sosny zw yczajnej
C on centration o f tr a c e elem ents te s te d in common pine n e e d le s
ОЬссчг ЬлсаЛ ) b i 0 t Powierzchnia nr Area No. .Vieк i g i e ł w la ta c h Needle age in years bin Zu Pb Cu ppm 3.vie rkl--:niec 1 0 ,5 200 160 51 12 1,5 270 225 88 16 2 0 ,5 152 69 121 32 1,5 210 624 280 64 . -c l: siaw 3 0 ,5 152 474 240 5 1,5 196 550 280 6 4 0 ,5 36 624 320 5 1 ,5 40 754 400 7
H ys. 1. Z ależn ość m ięd zy za w a rto ścią m e ta li cięż k ich w ig ła ch p ółroczn ych i p ó ł toraroczn ych so sn y z w y cza jn ej p ob ran ych z w ie r z c h o łk o w y c h i p łożących się p ę
d ó w
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e co n ten t of h e a v y m eta ls in 0,5- and 1,5 -y ea r com m on p in e n e e d le s ta k en from a p ica l and p rostrate shoots
62 A. K ow alkow ski, Z. Szczubiałka
nyich m ikro sk ładn ikó w z c h a ra k te ry sty c z n y m dla nich «pozytywnym bi lansem w e jście -w y jśc ie w poziom ach a k u m u la cy jn y c h gleb [4]. P ro blem te n ro zp atrzy m y na ipodstawie iporównania zaw artości b a d an y ch m ik ro składników w igłach pó l- i p ó łto raro czn y ch o raz śred n ich ich zaw artości
w poziom ach O l i A E , oznaczonych w p róbkach pow ierzchniow ych m ie
szanych.
W ilościow ych stosun k ach Mn w poziom ach O l {rys. 2) i A E (rys. 3) a zaw arto ścią w igłach 0 ,5 - i 1,5-letnich nie w y stęp u ją bezpośrednie związki. S tw ierdzono n a to m ia st p ro stą u jem n ą zależność m iędzy o d kw
a-R ys. 2. Z ależn ość m ięd zy za w a rto ścią m an gan u w poziom ie Ol i jego pH a stę żen iem tego sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie r z c h o łk o w y c h p ęd ó w sosn y zw y cza jn ej
1 — ig ły p ó łr o c z n e , 2 — ig ły p ó łt o r a l e t n ie , 3 — PHKC1
R ela tio n sh ip b etw een th e m a n g a n ese co n ten t in th e O l horizon and its pH and
th e con cen tra tio n of th is e lem en t in com m on p in e n e e d le s of ap ical sh o o ts 1 — 0 ,5 -y e a r n e e d l e s , 2 — 1 ,5 -y ea r n e e d le s , 3 — p H jr Q
Rys. 3. Z ależn ość m ięd zy za w a rto ścią m an gan u w p oziom ie A E i jego pH a stężen iem tego sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie rzch o łk o w y ch p ęd ó w so sn y zw y cza jn ej
« o zn a czen ia j a k w r y s. 2
R ela tio n sh ip b etw een th e m a n g a n ese con ten t in th e A E horizon and its pH and
th e co n cen tra tio n of th is e lem en t in com m on p in e n e e d le s of a p ica l sh o o ts
e x p la n a t io n s — as in F ig . 2
szeniem gleb przez im isję przem ysłow ą a p o b ran y m przez sosnę i za k u m u lo w an y m m angan em w igłach. Zaznacza isię to szczególnie na po w ierzchni 4 (Bolesław ) z dużą im isją m anganu, słabo alkaliczn ym od czynem gleby i niskim stężeniem tego sk ład n ik a w igłach. Spow odow ana przez p rzem y sł alk alizacja lub zakw aszenie glebow ych środow isk m oże powodow ać u nieru ch am ian ie lub u ru ch am ian ie m an g an u pochodzącego z g leby i im isji, co istotnie w pływ a na m etaboliczne procesy w rośli nach.
C ynk łatw o m ig ru ją c y w k w a śn y c h środowislkach, szczególnie we w zbogaconych w siarkę, w y k azu je stw ierd zo ną rów nież przez S w i e
-Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie 63
b o d ę [12] iprostą w spółzależność d o d atn ią m iędzy igłam i sosny i pozio m em O l ( r y s . 4), odzw ierciedloną tak że w ipoziomie A E {rys. 5). Z m a lejącą kw asow ością ty c h poziom ów w zrasta zaw artość Zn w ich m asie oraz w m asie igieł sosny n iezależnie od ich w ieku. W ystępu jące n a
po-R ys. 4. Z ależn ość m ięd zy z a w a rto ścią cyn k u w 'poziom ie O l i jego pH a s tę żen iem teg o sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie r z c h o łk o w y c h p ęd ó w so sn y z w y cza jn ej
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s . 2
R ela tio n sh ip b etw een th e zin c co n ten t in th e O l horizon and its pH and t h e con cen tra tio n of th is ele m e n t in com m on p in e n eed les of a p ica l sh oots
e x p la n a t io n s — a s in F ig . 2
R ys. 5. Z ależn ość m ięd zy za w a rto ścią cyn k u w p o zio m ie A E i jego pH a s tę ż e n ie m tego sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie r z c h o łk o w y c h p ęd ó w so sn y zw y cza jn ej
o b j a ś n i e n ia ja k w r y s . 2
R ela tio n sh ip b e tw e e n th e zinc co n ten t in th e A E h orizon and its pH and th e . con cen tra tio n of th is ele m e n t in com m on p in e n e e d le s of a p ica l sh oots
64 A. K ow alkow ski, Z. Szczubiałka
R ys. 6. Z ależność m ięd zy za w a rto ścią o ło w iu w poziom ie O l i jego pH a s tę ż e niem tego sk ład n ik a w igłach z w ie rzch o łk o w y ch pęd ów sosn y zw y cza jn ej
o b j a ś n i e n ia ja k w r y s. 2
R ela tio n sh ip b etw een the lead co n ten t in th e O l horizon and its pH and th e con cen tration of th is ele m e n t in com m on p in e n eed les of ap ica l shoots
e x p la n a t io n s — as in F ig . 2
R ys. 7. Z ależność m ięd zy za w a rto ścią o ło w iu w p oziom ie A E i jego pH a s t ę żen iem tego sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie rzch o łk o w y ch p ęd ó w sosn y zw y cza jn ej
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s . 2
R ela tio n sh ip b etw een th e lead co n ten t in th e A E horizon and its pH and th e con cen tra tio n of th is ele m e n t in com m on p in e n eed les of a p ica l sh oots
e x p la n a t io n s — a s in F ig . 2
w ierzchni 2 (Św ierklaniec) zakłócenia w skazują, że z rosnącą im isją a k u m u lu ją c y się na n ad ziem n y ch częściach organizm ów ro ślin n y ch Zn może p rzen ik ać bezpośrednio do ich tk an e k ; stw ie rd z ają to tak że H e i n r i c h s i M a y e r [4].
Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie 65
R y s. 8. Z ależn ość m ię d z y z a w a rto ścią m ied zi w p o zio m ie O l i jeg o pH a s t ę ż e n ie m teg o sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie r z c h o łk o w y c h p ę d ó w so sn y z w y cza jn ej
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s . 2
R e la tio n sh ip b e tw e e n th e copper co n ten t in th e O l h orizon and its pH and th e c o n cen tra tio n of th is e le m e n t in com m on p in e n e e d le s of a p ica l sh oots
e x p la n a t io n s — a s i n F ig . 2
R y s. 9. Z ależn ość m ię d z y za w a rto ścią m ied zi w p o zio m ie A E i jeg o p H a s tę ż e n ie m teg o sk ła d n ik a w ig ła ch z w ie r z c h o łk o w y c h p ęd ó w so s n y z w y cza jn ej
o b j a ś n i e n ia j a k w r y s . 2
R e la tio n sh ip b e tw e e n th e copper co n ten t in th e A E h orizon and its pH and th e c o n cen tra tio n of th is e le m e n t in com m on p in e n e e d le s of a p ic a l sh oots
e x p la n a t io n — a s i n F ig . 2
T ru d n ie j rozpuszczaln y ołów, słab o m ig ru ją c y w środo w isku h i- perg eniczn ym i łatw o u w steczn ian y przez tk a n k i żelaza i m an g an u , w y k azu je w b a d a n y ch poziom ach słab e zw iązki ilościow e z igłam i so sn y (rys. 6), stw ie rd z o n e tak ż e przez S w i e b o d ę [12]. A k u m u lac ja tego p ie rw ia stk a w igłach zależy od n a tę ż e n ia em isji i odległości od
je j źródła. Z jaw isko to zaznacza się w poziom ie A E (rys. 7) pow ierz
chni 4 (Bolesław ). Z ależność m iędzy kw asow ością g leb y a w z ra sta ją c ą
66 A. K ow alkow ski, Z. Szczubiałka
zaw arto ścią w niej P b n a le ż y ro zp atry w ać jako w ynik e m isji p rze m y słow ej.
Ł atw o m ig ru ją c a i siln ie toksyczna m iedź w y k azu je w y raźn ą za leżność m iędzy jej zaw arto ścią w poziom ach glebow ych i w igłach so sn y (rys. 8 i 9). N a ogół ze w zrostem tego sk ła d n ik a w poziom ach O l i A E zw iększa się jego a k u m u la cja w igłach, pro p o rcjo n aln ie w ię cej w igłach 1,5-letnich niż w 0,5-rocznych. C zy nn ikiem s ty m u lu ją cym u ru ch a m ia n ie i p o b iera n ie tego sk ład nika je st niew ątp liw ie k w a sowość gleb.
W A ŻN IE JSZ E W N IO SK I
1. D łu g o trw ała e m isja p rzem ysłow a spow odow ała zw iększenie h e - tero tro ficzn o ści b a d a n y ch gleb i sied lisk leśnych, uzależnionej od od ległości od em iteró w , d y n a m ik i a k u m u la cji m e ta li ciężkich i zm ian kw asow ości środow iska glebow ego.
2. N ajw iększe ilości zak u m u low an y ch z im isji m an g an u , cynku, ołow iu i m iedzi z n a jd u ją się w w a rstw ie ściółki O l i w poziom ie b u t-
w inow ym O fh . W m in e ra ln y c h poziom ach glebow ych zaw artość m e
ta li je s t zw iązana głów nie z obecnością próchnicy.
3. W poziom ach O l, O f h i A E gleb w b a d a n y ch o b szarach n a s tą p iła ak u m u la cja pochodzących z e m isji Zn i Pb oraz dodatkow o C u n a obszarze Ś w ierk lan iec i M n n a obszarze Bolesław.
4. W igłach so sn y zw yczajnej stw ierdzono zw iązany z ich w iekiem w zro st stężenia b a d a n y ch m ikroskład n ikó w . Z nacznie przekroczone są je d n a k w b a d an y ch o bszarach n o rm a ln e zaw artości Z n i P b w igłach 0,5- i 1,5-letnich, a w obszarze Ś w ierk lan iec w y stę p u je podw yższona z aw arto ść Cu.
5. Ilościow e sto su n k i b a d a n y ch m ik ro sk ład n ik ó w w igłach sosny zw y czajn ej w y k azu ją zw iązek ze sk ałą m ac ierz y stą gleb je d y n ie n a p o w ierzch n i 1. N a p o w ierzch n iach 2, 3 i 4 ilościow e sto sunki w igłach są analogiczne do w y stę p u ją c y ch w poziom ach organicznych O l i O f h , a więc są k ształto w an e przez cz y n n ik i pozaglebow e.
6. M iędzy ilością M n w poziom ach O l i A E o raz w 0,5- i 1,5-let n ich igłach so sn y zw yczajnej n ie m a b ezp o śred nich związków . Istn ie ją o n e w p rzy p a d k u Zn i Cu. S tężen ie P b w igłach w y k a z u je zw iązki z odległością od źródła em isji, słab e są n a to m ia st zw iązki z poziom am i O l i A E .
7. O dczyn gleb k sz ta łto w an y em isją p rzem y sło w ą jest, obok im isji badany ch m eta li ciężkich, jed n y m z głów nych czynników k sz ta łtu ją« cych poziom ich stężeń w igłach so sn y zw yczajnej.
Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie 67
L IT E R A T U R A
[1] E l s a k k a r y I. H., L a g J.: D istrib u tio n of d iffe r e n t fra ctio n s of Cd, Pb, Zn and Cu in in d u str ia lly p o llu ted and n o n p o llu ted so ils of Odda R egion . N o rw a y . A cta A g ricu ltu ra S ca n d in a v ica 28, 1978, 262-268.
[2] F i e d l e r H. J., R o t s c h e J.: B in d u n g sfo rm und V erteilu n g v o n S p u ren ele m e n te n in W aldböden über B u n tsa n d stein . C hem . E rde. 36, 1977, 190-208. [3] G r e s z t a J., G o d z i k S.: W p ływ h u tn ic tw a cyn k u na g leb y . R ocz.
gleb ozn . 20, 1969, 1, 195-215.
[4] H e i n r i c h s H., M a y e r R.: D istrib u tio n and cy clin g of m aior and tra ce ele m e n ts in tw o C en tral E u ropean fo rest e co sy stem s. J. E n viron . Q ual, V, 6, 1977, 4, 402-407.
[5] K e l l e r T.: W in tertim e atm osp h eric p o llu ta n ts — do th e y a ffe c t th e p erform an ce of d ecid u ou s trees in th e en su rin g g ro w in g season? E nviron. P o llu t. 1978, 16, 243-247.
[6] K o w a l k o w s k i A. , N o w a k G.: O gólne zasob y m an gan u w n iek tó ry ch g leb a ch leśn y ch i u p ra w n y ch . R ocz. W SR Pozn. 29, 1965, 141-149.
[7] K o w a l k o w s k i A., P a c e w i c z T., S z c z u b i a ł k a Z.: P h y sic a l, ch em ica l and b io lo g ica l so il p rop erties v ersu s ch em ica l co n ten t of certain p la n ts w ith in th e im p act of in d u stria l em issio n s. R ela tio n sh ip b e tw e e n in crea se in air p o llu tio n to x ic ity and e le v a tio n ab ove ground. For. R es. In st. W arszaw a 1977.
[8] M u c h a W.: M ik ro elem en ty w su b sta n cji organ iczn ej g leb leśn y ch . P ró ch n ica g leb leśn y ch . M at. K onf. Cz. 1. PTG V /37, W a rsza w a -T o ru ń 1979, 13-20.
[9] N e i l R. V.: E co sy stem p e rsisten ce and h eterotrop h ic regu lation . E cology 1976, 57, 1244-1253.
flO] P r u s i n k i e w i c z Z.: Ś c ió łk i i p ró ch n ice g leb leśn y ch jako ob iek t z a in tereso w a ń le śn ic tw a , g le b o z n a w stw a i ek o lo g ii. M at. K onf. Cz. 1. PT G V /37, W a rsza w a -T o ru ń 1979, 7-12.
[11] S z c z u b i a ł k a Z.: B a d an ia nad ro zm ieszczen iem A l, Fe, Mn, Zn i Cu w gleb a ch leśn y ch pod d rzew o sta n a m i so sn o w y m i. R ocz. gleb ozn . 29, 1978, 3. [12] Ś w i e b o d а M.: Z aw artość siarki, cyn k u i o ło w iu w g leb ie oraz w ig liw iu d r zew o sta n ó w so sn y zw y cza jn ej ( P in u s s i l v e s t r i s L.), zn a jd u ją cy ch się w za sięg u o d d zia ły w a n ia e m isji H uty B o le sła w k oło O lkusza. A cta A graria et S ilv e str ia 17, 1977, 137-151.
.[13] U l r i c h B., M a y e r R., К h a n n a P. K. , S e e k a m p G., F a s s b e n d e r H. W.: Input, output und in tern er U m satz von ch em isch en E lem en ten b ei ein em B u ch en - und ein em F ic h ten b esta n d . V erh. d. G es. f. Ö k ologie 1976, 17-28.
[14] V i n o g r a d o v A . P.: T he a v era g e con ten ts of th e ch em ica l ele m e n ts in th e m a in ty p es of eru p tiv e rocks. G eok h im ya 1962.
[15] W o l a k J., H a r a s y m o w i c z M. , S i e n k i e w i c z J.: P la n t so cio lo g ica l stu d ies. R ela tio n sh ip b etw een in crea se in a ir -p o llu tio n to x ic ity and e le v a tio n ab ove ground. IB L, W arszaw a 1977, 12-28.
[16] W o l a k J.: M o d ifica tio n s in p in e ( P in u s s i l v e s t r i s) under th e im p act o f in d u str ia l air p o llu tio n . S y lw a n 1970, 2.
[17] W o l a k J.: R ela tio n sh ip b e tw e e n in crea se in a ir -p o llu tio n to x ic ity and elev a tio n ab ove ground. IB L , W arszaw a 1977.
68 A. K ow alkow ski, Z. Szczubiałka A . К О В А Л Ь К О В С К И , 3 . Щ У Б Я Л К А С ВЯ ЗЬ М Е Ж Д У К О Н Ц Е Н Т Р А Ц И Е Й Mn, Cu, P b И Zn В Х В О Е СОСНЫ О БЫ К Н О В Е Н Н О Й (P 1 N U S S I L V E S T R I S L.) И И Х С О Д Е РЖ А Н И Е М В ПЕРЕГН ОЙ НО М ГО РИ ЗО Н Т Е П О ЧВ ЗА Г Р Я З Н Ё Н Н Ы Х П РО М Ы Ш Л ЕН Н О Й ЭМ ИССИ И О тделение почвоведени я и удобрения, И ссл едов ател ь ск и й институт лесоводства В арш ава-С ен к оц и н Р е з ю м е В 1974 году проводились испы тания по вы явлению свя зей м е ж д у к о н центрацией марганца, меди, свинца и цинка в 0,5 и 1,5-летней хв ои сосны обы кновенной н аходя щ ей ся п од неблагоприятны м влиянием пром ы ш ленной эмиссии и содер ж ан и ем назв ан н ы х м еталлов в ак к ум ул яц и он н ы х гор и зон тах O l , O f h и А Е. И спы ты вались п одзол и сты е почвы на территории м естности С верк- ланец (пощ адь 1 и 2) л еж а щ ей вбли зи зав ода „Чарна Х у т а “ в пром ы ш ленном округе В ер х н ей С илезии, а т а к ж е почвы слабо разв иты е на территории м. Б о леслав (площ адь 3 и 4) вблизи зав ода „Х ута Болеслав" в ок р естн остях г. О лькуш на территории К раковского пром ы ш ленного ок руга (табл. 1 и 2). У становлено, что самы е вы сокие абсолю тны е количества и ссл едуем ы х т я ж ё лы х м еталлов н аходя тся в слое подстилки O l , а м еньш е в сл ое грубого гум уса O f h (тапл. 2 и 3).В м инеральны х гор и зон тах испы танны х почв со д ер ж а н и е т я ж ёл ы х м еталлов свя зано главны м образом с присутствием перегноя. В гори зон т ах O l , O f h и А Е почвы иссл едован н ы х п лощ адей наступила ак к ум ул я ц и я эмиттированны х Zn, P b и дополнительно Си на территории С веркланца, М п на територии Б олеслав. В х в о е сосны обы кновенной отм ечается связан н ое с в о зрастом повы ш ение концентрации и ссл едован н ы х м икроэлем ентов (табл. 4, рис. 1). О днако на и ссл едован н ы х терри тори ях н ай ден н ы е количества Zn и P b з н а чительно превы ш аю т со д ер ж а н и е обы чно отм еченное, повы ш енны м т а к ж е является со д ер ж а н и е Си на п л ощ адах 1 и 2 (С веркланец). К оли чествен н ы й ряд сод ер ж а н и я в х в ое и ссл едован н ы х элем ентов M n > Zn > Рв > Си вы являет связи с м атеринской п ородой лиш ь на площ ади С веркланец 1. Н а п л о щ а д я х 2, 3 и 4 количествен ны е соотнош ения м икроэлем ентов в х в о е аналогичны как и в органически х гор и зон тах O l и O f h почв, следовательно на и х ф орм ировани и ск азы вается вн епочвенны е ф акторы . М еж д у количеством Мп в гор и хон тах O l и А Е почвы и в х в о е 0,5 и 1,5-летнего возраста нет неп оср едствен н ы х свя зей рис. 2 и 3). С ущ ествую т они однако в сл у ч а е цинка (рис. 4 и 5) и меди (рис. 8, 9). К онцен траци я в хв о е свинца пок азы вает свя зи с отдален ностью от источника эмиссии. Слабо в ы раж ен ы однако эти свя зи с сод ер ж а н и ем названного элем ента в горизонте O l и А Е почвы (рис. 6 и 7). Р еак ц и я почв ф орм и рован н ая пром ы ш ленной эмиссии, н ар я ду с эм иссией т я ж ё л ы х металлов, я вл яется одним из главны х ф ак тор ов обуславлив аю щ их уровен ь конц ентрац ии металлов в хв ое сосны обы кновенной.
Mn, Cu i Zn w igłach sosny i w skażonej glebie 69
A L O J Z Y K O W A L K O W S K I, ZOiZISŁAlW S Z C Z U B IA Ł K A
R E L A T IO N S H IP S BETW EEN THE Mn, Cu, P b and Zn C O N C E N T R A T IO N IN COM M ON P IN E ( P I N U S S I L V E S T R I S L.) N EE D LE S A N D THE C O N TEN T OF TH E SE ELEM EN TS IN H U M U S H O R IZO N S OF SO IL S C O N TA M IN A T E D W ITH
IN D U S T R Y E M ISSIO N
D ep a rtm en t of S o il S c ie n c e and F ertiliza tio n , F o restry R esea rch In stitu te , W a r sz a w a -S ę k o c in
S u m m a r y
In 1974 in v e s tig a tio n s w e r e carried out, th e aim of w h ich w a s to d eterm in e r ela tio n sh ip s b e tw e e n th e m a n g a n ese, copper, lead and zin c co n cen tra tio n in 0.5- and 1.5 -y ea r old com m on p in e n e e d le s b ein g u n der th e in flu e n c e of a h a rm fu l in d u stry e m issio n and th e con ten t of th e ab o v e m eta ls in a ccu m u la tio n h orizon s of O l, O f h and A E . T h e in v e s tig a tio n s com p rised p od zolic so ils a t Ś w ie r k la n ie c (areas 1 and 2) in th e v ic in ity of „C zarna H u ta ” (B lack W ork) in th e U pper S ile sia n In d u stria l D istrict as w e ll as w e a k ly form ed soils at B o le sła w (areas 3 and 4) in th e v ic in it y of B o le sła w W ork n ear O lkusz in th e G racow In d u stria l D istrict (T ab les 1 and 2).
It h as b een fou n d th a t th e h ig h e st a b so lu te am ou n ts of th e h e a v y m e ta ls u n d er stu d y are con tain ed in th e O l litte r layer, less a m ou n ts — in th e O f h (raw h um us) la y er (T ab les 2 and 3). In m in era l horizon s of th e so ils tested th e c o n ten t of h e a v y m e ta ls is co n n ected m a in ly w ith th e h u m u s occu rren ce. In th e O l , O f h and A E h orizon s o f so ils o f th e areas und er stu d y th e Zn and P b a ccu m u la tio n and a d d itio n a l Cu at Ś w ie r k la n ie c and M n at B o le sła w took p lace. In com m on p in e n e e d le s an in c r e a se o f th e trace ele m e n ts tested d ep en d in g on th eir age (T able 4, F ig. 1), a t a co n sid era b le e x c e ss of th e Zn and P b co n ten t as com pared to n o rm a l one and a n in crea sed Cu co n ten t on th e areas 1 and 2 (Ś w ierk la n iec), w a s ob served . T h e q u a n tita tiv e su ccessio n of th e ele m e n ts tested in p in e n eed les: M n > Z n > P b > C u , p roved a rela tio n sh ip w ith th e p aren t m atter o n ly on th e area 1 at Ś w ie r k la n ie c . On th e a reas 2, 3 and 4 th e q u a n tita tiv e rela tio n s of trace e le m e n ts in n e e d le s w e r e a n a lo g ic to organic O l and O f h horizons, and th u s form ed by n o n -p ed o g en ic factors. T h ere w ere no d irect r ela tio n sh ip s b e tw e e n th e M n co n ten t in O l and A E horizon s and in 0.5- and 1.5-year old n e e d le s (F igs 2 and 3). Su ch rela tio n sh ip s occurred in case of Zn (F igs 4 and 5) and Cu (F igs 8 and 9). T he lead co n cen tra tio n in n e e d le s w a s con n ected w ith th e d ista n ce from th e em issio n source, w h e r e a s th e rela tio n sh ip s w ith th e con ten t of th is ele m e n t in O l and A E horizons w e r e w ea k (F igs 6 and 7). T h e a c id ity of so ils b ein g u n d er in flu e n c e of th e in d u stry e m issio n s w as, b esid e im m issio n of th e h e a v y m eta ls tested , one of th e m a in fa cto rs a ffe c tin g th eir co n cen tra tio n in com m on p in e n eed les.
D o c . d r h a b . A l o j z y K o w a l k o w s k i
I n s t y t u t B a d a w c z y L e ś n i c t w a w S ą k o c i n i e
