R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T O M L X N R 2 W A R S Z A W A 2 0 0 9 : 6 7 -7 2
ANNA MIECHÓWKA, MICHAŁ GĄSIOREK, AGNIESZKA JÓZEFOWSKA
WPŁYW SPOSOBU UŻYTKOWANIA
N A ZASOBY WĘGLA ORGANICZNEGO W GLEBACH
POGÓRZA ŚLĄSKIEGO
INFLUENCE OF LAND USE ON THE ORGANIC CARBON
CONTENT IN SOILS OF THE SILESIAN FOOTHILL
Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
A b str a c t: The goal o f this research w as to a sse ss the in flu en ce o f land use on the carbon
content in so ils o f the S ilesian F oothill. The soil organic carbon content w ere determ ined (including soil skeleton) in 1 n r to 0.3 m, 0.6 m depth and in the w hole pedons o f adjacent arable soils and grassland soils (in 3 pairs o f pedons, which differed in type o f land use and fertilization o f the grasslands). Organic carbon content were higher in grassland soils that in arable land soils, but only in the farm with fertilization used.
S ło w a klu czo w e: zasoby w ęgla organicznego, gleby górskie, sposób użytkow ania. K ey w ords: organie carbon stocks, mountain soils, land use.
WSTĘP
Wyniki badań z ostatnich lat wskazują na wzrost całkowitej ilości Corg. zmagazynowanego w glebach europejskich. Wzrost ten jest uwarunkowany zwiększającą się lesistością natomiast w wielu glebach uprawnych zmniejszają się zasoby materii organicznej [Rees i in. 2005].
Sposób użytkowania rolniczego gruntów w dużej mierze wpływa na zasoby węgla organicznego w glebach. Przyjmuje się, że akumulacja węgla w glebach gruntów ornych jest dużo mniejsza niż w glebach użytków zielonych [Freibauer i in. 2004; Leifeld i in. 2002]. Związane jest to z większą m ineralizacją w nich próchnicy, a tym samym uwalnianiem zawartego w niej węgla do atmosfery'.
Akumulacja węgla w glebach użytkowanych rolniczo zależy również od ich nawożenia zarówno organicznego, jak i mineralnego. Nawożenie podnosząc plony powoduje także wzrost masy korzeniowej i resztek pożniwnych [Andrzejewski 1993; Mercik i in. 2005], Celem pracy było określenie wpływu sposobu użytkowania rolniczego na zasoby węgla organicznego w glebach Pogórza Śląskiego.
*Badania wykonano w ramach projektu badawczego nr N N 310 312434 Wpływ sposobu użytkowania na zasoby węgla organicznego, azotu i siarki w glebach górskich zagospodarowanych rolniczo”.
68 A. Miechówka, M. Gąsiorek A. Józefowska
MATERIAŁ I METODY
W pracy wykorzystano materiał glebowy pobrany z 6 profili gleb wytworzonych ze zwietrzeliny skał jednostki śląskiej fliszu karpackiego na terenie Ustronia. Odkrywki glebowe dobrano parami na gruntach ornych (IR , 2R, 3R) i użytkach zielonych (IZ, 2Z, 3Z) sąsiadujących ze sobą, tak, aby przy porównywaniu badanych właściwości wykluczyć wpływ innych czynników glebotwórczych niż sposób użytkowania i związane z nim nawożenie.
Informacje na temat użytkowania gleb uzyskano od gospodarujących na nich rolników. Gleby użytków' 1 i 2 były uprawiane podobnie. Na gruntach ornych w zmianowaniu uprawiano: ziemniaki, pszenicę i mieszankę zbóż (pszenica, jęczmień, owies). Odkryw'ka 1R była wykonana na ściernisku po mieszance zbóż. a 2R po pszenicy (3 lata wcześniej był to użytek zielony). Na polach tych stosowano nawożenie mineralne: N 168 kg. P 42 kg, K 80 kg na ha oraz 5 ton obornika owczego pod ziemniaki. Pastwiska (IZ i 2Z) od dawna nie były nawożone i wypasano na nich owce. Odkrywka 3R reprezentowała pole orne, na którym uprawiano na zmianę owies i mieszankę zbóż oraz stosowano nawożenie mineralne N 96 kg, P 16 kg, K 30 kg oraz 10 ton obornika bydlęcego co drugi rok. Odkrywka 3Z znajdowała się na lace świeżej corocznie nawożonej obornikiem.
W badanych glebach oznaczono: skład granulometryczny metodąareometryczno-sitową zgodnie z PN-R-04032. gęstość gleby (p) metodą Kopecky'ego, pH w' I I0O i KC1 metodą potencjometryczną, zawartość węgla organicznego przy użyciu aparatu TOC-TN 1200 firmy Euro Thennoglas, zawartość azotu ogólnego metodą Kjeldahla aparatem firmy Kieltec, sumę zasad wymiennych (S) przez oznaczenie poszczególnych kationów' po ich ekstrakcji z gleby CH.COONH 1 (Ca2 , K \ Na oznaczono metodą fotometrii płomieniowej, a Mg2* metodą ASA), kw-asowość potencjalną (H ^ ) metodą Kappena, zawartość przyswajalnego fosforu i potasu metodą Egnera-Rienma i zawartość przyswajalnego magnezu metodąSchachtschabela. Obliczono zasoby węgla organicznego (uwzględniając zawartość szkieletu) w 1 m2 gleby do głębokości 0,3 i 0,6 m oraz w całych pedonach.
WYNIKI I DYSKUSJA
Badane gleby, według Systematyki gleb Polski [1989] i Word Reference Base for Soil Resources [IUSS Working Group WRB 2007], należą do gleb brunatnych właściwych Haplic Cambisols (Orthieutric) (IR i IZ) i gleb opadowo-gl ej owych właściwych Ilaplic Stagnosol (Epieutric) (2R, 2Z, 3R i 3Z). Uziarnienie części ziemistych pozwoliło zaliczyć je, według nomenklatury podanej w PN-R-04033, do gatunku pył piaszczysty na glinie pylastej oraz (w' parze 1R, 1 Z) na glinie lekkiej i piaszczystej (rys. 1). Zawartość szkieletu była w odpowiadających sobie parach gleb zbliżona (tab. 1).
Gęstość w poziomach powierzchniowych badanych gleb wahała się od 1,14 do 1,39 Mg • m ° i była wyższa w poziomach ornych (Ap), gdzie przyjmow ała wartości 1.29-1,39 Mg * m"°, aniżeli w poziomach darniowych (Alh) - 1,14-1,28 Mg • m \ W poziomach głębiej leżących wahała się od 1,29 do 1,75 Mg • m \ przy’ czym wyraźnie niższa była w poziomach, w- których widoczne były' ślady obecności fauny glebowej (tab. 1).
Analizowane gleby charakteryzowały się odczynem kwaśnym lub silnie kwaśnym (pH w KC1 3.5-5,1). Gleby gruntów ornych i użytków zielonych par 1 i 2 różniły się między sobą stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi (V%). który wynosił odpowiednio 64,0 i 58,1 % i był wyraźnie wyższy w wierzchnich poziomach profili na gruntach ornych niż w' analogicznych częściach profili pod użytkami zielonymi
Wpływ sposobu użytkowania gleb na zasoby w nich węgla organicznego... 69
RYSUNEK 1. Skład granulometryczny badanych gleb FIGURE 1. Soil texture o f investigated soils
(tab. 1), gdzie kształtował się na poziomie 45,5 i 33,0%. Zasobność w przyswajalny potas - w profilach 1R i 2R (według klasyfikacji IUNG) była bardzo wysoka, a w 1Z i 2Z - bardzo niska (tab. 2).
Porównywane gleby gruntów ornych charakteryzowały' się również wyższą zawartością przyswajalnych form fosforu i magnezu aniżeli ich odpowiedniki na użytkach zielonych. Gleby 3 pary były bardziej zbliżone pod względem właściwości sorpcyjnych i zasobności w składniki pokarmowe. W poziomach powierzchniowych profili 3R i 3Z stopień wysycenia zasadami (V) wynosił około 60%, a zasobność w przyswajalne formy potasu i magnezu była bardzo wysoka (tab. 1, 2). Poziomy te różniły się zasobnością w przyswajalny fosfor - w 3R była ona średnia, a w' 3Z bardzo niska. Różnice właściwości chemicznych porównywanych gleb wynikały z różnego sposobu nawożenia gruntów ornych i użytków zielonych i miały one niewątpliwie wpływ na zasoby węgla w badanych glebach.
W badanych glebach zasoby Corg. w 1 m2 gleby wahały się do głębokości 0,3 m w granicach 5,90-7,83 kg, do głębokości 0,6 m - od 7,12 do 13,21 kg, a w całych pedonach - od 7,36 do 13,20 kg. Większość Corg. występowała w stropowej części pedonów (do 0,3 m). Zasoby Corg. w całych pedonach w niewielkim stopniu zależały od zawartości
70 A. Miechówka, M Gąsiorek, A. Józefowska
TABELA 1. Wybrane właściwości badanych gleb TABLE 1. Some properties o f investigated soils Pro fil Pro file Poziom genet. Genetic horizon Głębokość Depth Cz. szkielet. Soil skeleton P ] pH S2 H 5 pot V4 Corg. C:N cm % Mg m ? H 20 KC1 mmol(+)*kg 1 % g • kg 1 IR Ap 0 - 2 2 1 0 1.30 6 , 2 5,0 95,4 53,7 64,0 21.24 9.6 Ah 22-35 15 1.36 6,3 5,1 98.9 50.8 6 6 . 1 21,17 1 1 . 0 BbrlC 35-45 5 1.46 6.3 4.9 71,7 41.8 63.2 8,94 10,7 Bbr2C 45-61 60 1.46 6 , 1 4,7 71.1 35,8 66,5 7.70 8 . 2 IIBbrC 50-75 90 - 5.8 4.5 50,1 34,3 59,3 3.02 7.2 I Z A l h 0 - 1 0 1 1 . 2 1 5,5 4,4 62.2 74.6 45.5 25.52 1 1 . 6 A2h 1 0 - 2 2 2 1.39 6 . 0 4,7 72.3 50.8 58,8 17,49 1 0 . 6 Blbr 22-40 2 0 1.35 6 , 1 4.6 69.3 44.8 60,7 7.93 10.9 B2br 40-57 40 1,35 5.9 4.4 56.1 44,8 55.6 7,49 8.4 IIBbrC 57-87 90 - 5.9 4.7 47.1 35.8 56.8 3.54 4.5 2R Ap 0-25 1 1.29 5.7 4.3 78.6 56.7 58.1 19.08 1 1 . 0 A/Gg 25-44 0 1.55 4,9 4.0 67,0 38.8 63.3 3.74 5.8 G ig 44-62 0 1.58 4.7 3.8 61,4 58,2 51,3 2 . 0 2 4.2 G2g 62-87 1 1.65 5,8 4.5 44.9 77.6 36.6 1.89 4.8 2Z A1 h 0 - 8 0 1.14 5.5 4.3 43.4 8 8 , 1 33.0 24.17 1 1 , 8 A2h 8-25 0 1.29 5,3 3.9 53.6 65.7 45.0 17.16 9.9 I Ol g 25-58 1 1.73 5,1 3,7 66.5 56.7 54.0 1,87 9.7 |G2g 58-84 2 1,74 5.2 3.6 50.3 71,6 41,2 1.40 4.3 G3g 84-125 5 1.75 5.1 3.7 60,7 65,7 48.0 1 . 1 1 5.6 3R Ap 0 - 2 0 1 1,39 5.6 4.2 89.0 58.2 60.5 19.75 9.9 G ig 20-41 1 0 1.54 5,3 4,0 51.1 38.8 56.8 4.20 6 . 6 G2g 41-62 5 1.64 5,0 3,7 68.3 53,7 56.0 2.28 7.0 C lg 62-80 30 1.72 4.9 3,5 69.0 71.6 49.1 1,97 4.3 C2g 80-100 90 - 5.6 4.6 77,9 92.5 45,7 2 . 6 6 5.0 3 Z A lh 0 - 8 1 0 1.28 5.6 4.2 98.6 65.7 60,0 26.03 9.1 A2h 8-32 1 1.35 5.6 4.1 74,7 71,6 51.1 18.49 9.1 A2h/Gg 32-55 5 1.44 5.7 4.2 74.3 62.7 54.2 7.79 7.7 Gg 55-69 2 1.31 5,2 3.8 65.8 59,7 52,4 8.77 8 , 0 C lg 69-95 2 - 5.2 3,8 63.7 59.7 51,6 2,44 6 . 0 C -g 95-105 95 - 5.1 4.1 89.6 56.7 61.2 2,61 5.4 ’Gęstość - Bulk density; 2 Suma zasad wymiennych - - Sum o f basic exchangeable cations:
? Kwasowość potencjalna — Potential acidity; 4 Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami
zasadowymi - Base saturation
węgla organicznego na głębokości poniżej 0.6 m. co zw iązane było z niew ielką zawartością tego składnika w częściach ziemistych (1 J 1-3,54 g • kg"1) i dużym udziałem (z wyjątkiem 2R i 2Z) szkieletu w spągowych częściach pedonów (rys. 2).
Zasoby węgla organicznego w pedonie 1R na gruntach ornych, na których stosowano nawożenie mineralne i organiczne, byty wyraźnie wyższe niż w pedonie 1Z na pastwisku od dawna nienawożonym, na którym wypasano owce. W pedonach 2R i 2Z zasoby Corg. byty zbliżone. Pedon 2R reprezentował gleby użytkowane jako orne i nawożone od 3 lat, które wcześniej (podobnie jak obecnie gleby reprezentowane przez pedon 3Z) były nienawożonymi pastwiskami, na których wypasano owce. O korzystnym wpływie
Wpływ sposobu użytkowania gleb na zasoby w nich węgla organicznego.. 71
RYSUNEK 2. Zasoby węgla organicznego w l m2 gleby do głębokości 0.3 m. 0.6 m i w całych pedonach FIGURE 2. The soil organie carbon content in I m2 to 0.3 m. 0.6 m depth and in the whole pedons
TABELA 2. Zawartość przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu [mg-kg ’] w poziomach powierzchniowych badanych gleb
TABLE 2. Content o f available forms o f phosphorus, potassium and magnesium [mg-kg_l] in surface horizons o f investigated soils
Pierwiastek - Element !Profil - Profile
IR IZ 2R 2Z 3R 3Z P 84.74 śl.-trace 40.01 ; 0,48 47.93 15,61 K 472.83 61,95 412.41 61,95 400,33 557,43
Mg |100.01 57.82 93.11 66,24 115,56 156.76
użytkowania łąkowego na gromadzenie Corg. mogą świadczyć wyraźnie wyższe zasoby tego składnika (rys. 2) w pedonie 3Z (na łące 2-kośnej regularnie nawożonej obornikiem) niż w pedonie 3R (na gruncie ornym też regularnie nawożonym).
WNIOSKI
1. Zasoby węgla organicznego w glebie użytku zielonego nawożonego obornikiem były wyższe niż w glebach gruntów7 ornych występujących w porównywalnych warun kach i charakteryzujących się zbliżonymi właściwościami chemicznymi.
2. W glebach gruntów ornych nawożonych, które charakteryzowały się większą zawar tością składników' pokarmowych i wyższym stopniem wysycenia kompleksu sorpcyj nego kationami zasadowymi, zasoby w-'ęgla organicznego byty większe niż w glebach użytków zielonych nienawożonych.
3. Zasoby węgla organicznego w całych pedonach badanych gleb w niewielkim stopniu zależały od jego zawartości na głębokości poniżej 0,6 m.
72 A. Miechówka, M. Gąsiorek, A. Józefów ska
LITERATURA
ANDRZEJEWSKI M. 1993: Znaczenie próchnicy dla żyzności gleb. 'lesz. Probl. Post. Nauk Roi. 411:
11-22.
FREIBAUER A.. ROUNSEVELL M., SMITH P.. VE RH AG EN J. 2004: Carbon sequestration in the agricultural soils o f Europe. Geoderma 122: 1-23.
LEIFELD J., BASSIN S., FUHRER .1. 2002: Soil carbon stocks and sequestration potentials in Swiss agriculture. W: Soil organic carbon and agriculture developing indicators for Policy analyses. Canada OECD Expert Meeting on Soil Organic Carbon Indicators, 15-18 October. Ottawa 2002: 1-6. MERC IK S., STĘPIEŃ M.. STĘPIENW., MOSULSKI T. 2005: Dynamics o f organic carbon content in
soil depending on long-term fertilization and crop rotation. Rocz. Glebozn. 56. 3-4: 53-59.
REES R.M.. BINGHAM I.J.. BADDELEY J.A.. WATSON C.A. 2005: The role o f plants and land management in sequestering soil carbon in temperate arable and grassland ecosystems. Geoderma
1 2 8 .1 -2 :1 3 0 -1 5 4 .
SYSTEMATYKA GLEB POLSKI. 1989: Rocz. Glebozn. 40, 3/4: 150.
IUSS WORKING GROUP WRB. 2007: World Reference Base for Soil Resources 2006. first update 2007. World Soil Resources Reports "No. 103. FAO. Rome.
Prof. dr hah. Anna Kliechówka
Uniwersytet Rolnicz\\ Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb Aleje Mickiewicza 21, 30-120 Kraków
