R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E , T . X X X I , N R 3/4, W A R S Z A W A 1980
M O D E S T M IS Z T A L , H A L I N A S M A L
S K Ł A D C H E M IC Z N Y W Ó D G R U N T O W Y C H I W Y C IĄ G Ó W G L E B O W Y C H W T E R E N A C H R Ó Ż N IE U Ż Y T K O W A N Y C H
Zakład Ochrony Środowiska E daficznego Instytutu Gleboznaw stw a i Chem ii R olnej A R w Lu b lin ie
W S T Ę P
M orfologia Pojezierza Łączyńsko-W łodawskiego wykształciła się głównie wskutek procesów akumulacji wód wolno płynących lub stag- nujących. Przew ażają tutaj piaszczyste równiny i torfowiska, które po wstały w wyniku akumulacji wodnej w pleistocenie i organicznej w ho- locenie. Teren w związku z tym jest słabo urzeźbiony, a występujące nachylenia są bardzo małe.
Część terenu pokryta jest lasami, na ogół sztucznie nasadzonymi,, część użytkowana jest jako grunty orne, a część przeznaczona na użytki zielone. Stosunkowo najlepsze, nie zalesione połacie piasków znajdują się w uprawie polowej, łąki i pastwiska zlokalizowano zaś na aktualnie- zm eliorowanych torfowiskach. Gospodarkę na łąkach i pastwiskach,, głównie dzięki m elioracji, można uznać za dosyć nowoczesną. Natomiast gospodarka rolna stoi na bardzo niskim poziomie, co wynika ze słabej; jakości gleb, która nie zachęca do inwestowania. W pływ a na to specy ficzna sytuacja demograficzna wsi, którą zamieszkują obecnie przeważ nie ludzie w podeszłym wieku. W tej sytuacji intensyfikacja rolnictwa ogranicza się do stosowania większych dawek nawozów, często zresztą nie uzasadnionych.
Cały obszar Pojezierza jest w ostatnich latach coraz intensywniej, eksploatowany turystycznie. Proces ten nasila się z roku na rok, powsta ją coraz liczniejsze letnie ośrodki wypoczynkowe. Stwarza to zagrożenie dla ekosystemów jezior przez odprowadzanie ścieków do gruntu, w y deptywanie brzegów, zanieczyszczanie i zaśmiecanie terenu.
Zarówno wzrost dawek nawozów mineralnych w rolnictwie, jak i roz w ój eksploatacji turystyczno-rekreacyjnej terenu prowadzi do wzrostu żyzności zlewni i w ten sposób przyczynia się do intensyfikacji proce sów eutrofizacji jezior. Ułatw ia to płytkie zaleganie pierwszego pozio mu wód gruntowych oraz słabe zdolności filtracyjn e gleb piaszczystych.
M. Misztal, Н. Smal
Głównym przedmiotem naszych badań b yły jeziora Piaseczno i B iał ka, których położenie i właściwości można uznać za charakterystyczne dla obszaru Pojezierza.
Dotychczas prowadzone badania składu chemicznego wód jezior [2] nie w ykazały większych różnic w zawartości podstawowych m akroele- m entów w porównaniu do innych jezior Polski. Jedynie zawartość że laza była znacznie wyższa. Skład chemiczny wód gruntowych P o je zie rza nie był badany. Natomiast prowadzono badania składu chemicznego płytkich wód podziemnych w zlewni jeziora Piaseczno [1]. A n alizy pró bek wód pobieranych ze studni gospodarczych w skazyw ały na okresowe bardzo wysokie koncentracje pierwiastków, przewyższające dziesięcio krotnie stężenia notowane w tym samym czasie w jeziorze.
M E T O D Y
Każda ze zlewni obu jezior dzieli się dość wyraźnie na trzy różnie użytkowane sektory. Nad jeziorem Piaseczno wyodrębnia się to rfo w i ska (sektor I), często zalewane wodą lub silnie podmokłe, rzadko tylko będące miejscem wypasu bydła, uprawy rolnicze (sektor II) z pewną ilością letnich domków campingowych oraz lasy (sektor III) z wybudo wanym i ośrodkami rekreacyjnym i. W zlewni jeziora Białka wyróżniono sektory: łąkow y (sektor I) z ośrodkami rekreacyjnym i, rolniczy (sektor II) i sektor zalesiony (sektor III ) z zabudową rekreacyjną. Granice sek torów rozchodzą się promieniście od w yb rzeży do granic zlewni. K a ż demu sektorowi podporządkowano odpowiedni odcinek wybrzeża i lito- ralu.
W poszczególnych sektorach wykonano podstawowe badania glebo znawcze, a także osadów przybrzeżnych. Ponadto w okresie sezonów w e getacyjnych 1977 i 1978 w odstępach miesięcznych pobierano próbki z
wierzchnich warstw gleby (0 - 1 0 cm i 1 0 - 2 0 cm) i osadów przybrzeżnych (0-5 cm), w których oznaczono: jony K, Na, Ca, M g i P203 z rozpuszczal nych w wodzie soli, przyswajalne form y K 20 i P20 5, ogólną zawartość azotu, w ęgiel organiczny i pH. W yciągi wodne sporządzono metodą Arinuszkiny przy stosunku suchej próbki do wody 1 : 5, przyswajalne form y potasu i fosforu oznaczono metodą Egnera-Rhiema, azot — me
todą K jeldahla, w ęgiel — metodą Tiurina w m odyfikacji Simakowa, pH — elektrometrycznie.
K ażd y sektor obu zlewni wyposażono w studzienki do poboru próbek wód gruntowych. W ykonano je z rur plastykowych o średnicy 1 0 0 mm, perforowanych w dolnej części. W każdym sektorze zainstalowano po dwie studzienki, jedną w odległości 1-3 m od linii brzegowej jeziora, drugą w odległości 50-100 m. W sektorze I nad jeziorem Białka do po boru próbek wody wykorzystywano gospodarczą studnię wykopaną na te renie ośrodka wypoczynkowego, odległą od brzegu jeziora o około 1 0 0 m.
Chemia gleby 273
T a b e l a 1 Podstawowe cechy g le b z le w n i i osadów p r z y b rz e ż n y c h ^ je z io ra P iaseczn o
B asic fe a t u r e s o f s o i l s o f the catchment a re a and o ffs h o r e sediments o f the P ia se c zn o lake S ek tor S ec to r Poziom w odkrywce Outcrop h o rizo n S kład mechaniczny M echanical com position
Pojemność so rp c y jn a wg M elich a S o rp tio n c a p a c it y a f t e r M e lic h me/100 g H ogólny T o t a l N % С o rga n iczn y O rganic С % p H 1 -0 , 1 0 ,1 --0 ,02 mm < 0 ,0 2 mm н 2о KCl G leby S o i l s I A 1 Tn 0-30 cm T o r f P eat 131,67 1,834 37,26 5,5 4 ,3 х Tn 30-60 cm 158,00 2,268 40,05 5 ,5 4,2х I I Ар 0-30 cm 72 16 8 6,28 0 ,093 1,28 5,8 5,0 Ag 30-60 cm 88 10 2 1 »54 0,008 0,20 5 ,6 4,8 В 60-75 cm 82 15 3 2,65 0,011 0,17 5 ,4 5 ,0 С 75 cm 78 20 2 2,31 0,006 0,1 4 5 ,7 4 ,7 I I I A 1 0-20 cm 50 31 19 6,00 0,046 0,75 5 ,0 4,4 В 20-40 cm 60 24 16 3,87 0,021 0,20 5,1 5 ,7 С 40 cm 80 17 3 1,84 0,004 0,02 5,8 5,1
Osady p rzybrzeżn e - O ffsh o re sedim ents
I 0 - 5 cm 89 9 2 1.95 0,015 0,20 6 ,8 6,4
I I 0 - 5 cm 89 8 3 1,54 0,090 0,18 6 ,9 6 ,3
I I I 0 - 5 cm 86 12 2 1,95 0,029 0,04 7,1 6 ,4
x Oznaczono w 1 N BaClg Determ ined in 1 N B a C l2
Studzienki położone w pobliżu badanych jezior m iały głębokość do 1,5 m, natomiast bardziej od nich oddalone 2-3 m.
W sezonie w egetacyjnym 1978 r. równocześnie z pobieraniem próbek glebow ych i próbek osadów przybrzeżnych pobierano próbki w ody z przybrzeżnych części jeziora i ze studzienek poszczególnych sektorów zlewni. W próbkach w ody oznaczono azot ogółem, azot amonowy kolo rym etrycznie z odczynnikiem Nesslera, a azot azotanowy z kwasem fe- nolodwusulfonowym, fosforany ogółem i rozpuszczalne w wodzie — ko lorym etrycznie, sód, wapń, potas — metodą fotometryczną, oraz magnez — kolorym etrycznie z użyciem żółcieni tytanowej.
W dotychczas przeprowadzonych badaniach uzyskano dużą liczbę w y ników, jednak nie dość liczną do opracowania statystycznego. W zw iąz ku z tym dla gleb obliczono średni poziom badanych cech z dwóch sezo nów wegetacyjnych (1977, 1978), obliczając równocześnie średnie w y
-274
T a b e l a 2 Podstawowe cechy g le b z le w n i i osadów przybrzeżn ych J e z io ra B ia łk a
E a sic f e a t u r e s o f s o i l s o f the catchment a re a and o ffs h o r e sedim ents o f tho B ia łk a la k e
Poziom
S kład msciianlczny % M ech anical com position
Pojemność so rp c y jn a wg Me li c h a S o rp tio n ca p a c i t y a f t e r M elich me/100 g m ogólny T o t a l N % С o rg a n iczn y O rganie С % pH S ek tor S ec to r w odkrywce Outcrop h o riz o n 1-0,1 mn 0 , 1 -0,02 mm < 0 ,0 2 im H20 KCl G leby S o i l s I Nasypana warstw a piask u 0 - 5 cm Poured la y e r o f sand 69 27 5 6,27 0,068 0,95 5,6 4,8 A 1 5-45 cm 61 25 14 10,40 0,206 3,72 5 ,3 4 ,6 С 45 cm 81 12 <7 3,97 0,012 0 ,2 3 5/7 4 ,9 I I Ap 0 -20 cm 78 17 5 8 ,5 7 0,098 1,39 6,3 6,1 A2 20-30 cm so 7 3 2,01 0,010 0,14 6,7 5,9 В 30-50 cm 73 13 9 3,00 0,043 0 , - 4 r>,6 5,6 С 50 cm 35 37 28 7,90 0,032 о ,з о 6 ,2 5 ,3 I I I A 1 0 -20 cm 71 21 3 7,71 0,067 1,35 4 ,8 4 ,2 в 20-30 cm 85 9 6 5,30 0,032 0,45 5 ,0 4 ,4 E/C 30-50 cm 87 9 4 3,60 0,018 0,26 5,2 4,6
Osady prz ybrzeżne O ffs h o re sedim ents
I 0 -5 cm 91 6 3 2,52 0,01б 0 ,3 3 7,1 6,6
I I 0 -5 ca 9 I 7 2 1,67 0,012 0 ,16 7,6 8 ,0
I I I 0 -5 cm 95 3 2 0,92 0,011 0,15 7,6 7,8
niki analiz próbek pobranych z głębokości 0-10 i 10-20 cm. W ten spo sób prezentowane w yniki określają średni poziom pierwiastków w sezo nach wegetacyjnych 1977 i 1978 w wierzchniej warstwie gleby grubości 20 cm (tab. 3). Odpowiednie liczby dla osadów przybrzeżnych wskazują średni poziom pierwiastków w tym samym okresie dla wierzchniej w ar stw y osadów grubości 5 cm. Obliczono także średnie w yniki analiz wód gruntowych dla całych sezonów w egetacyjnych i całych sektorów, nie uwzględniając odległości studzienek od jezior (tab. 4).
Chemia gleby 275
T a b e l a 3 S kład chemiczny wyciągów wodnych o raz s k ła d n ik i p rz y sw a ja ln e wg Egnera-Riehma
w g le b a c h i osadach przybrzeżnych j e z i o r B ia łk a i P iaseczn o /śre d n ie d l a sezonów w egetacyjnych 1978/79/
Chemical com position o f w ater e x t r a c t s and a v a il a b l e elem ents a f t e r Egner-Riehm in s o i l s and o ffs h o r e sedim ents o f the B ia łk a and P iaseczn o la k e e
/mean f o r gro w ing seasons o f 1978/79/
S ek tor S ec to r
Zaw artość w wyciągach wodnych Content in w ater e x t r a c t s
. mg/100 g
S k ła d n ik i przyew ajaln e A v a ila b le elem ents.
mg/100 g N ogólny T o t a l N % С o rg a n iczn y O rganic С $ j>H H20 KC1 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ P'2°5 t к2о P 2°S B ia łk a G leby S o i l s I 0 ,34 0,66 0 ,0 3 0,17 0,40 4,65 3,35 0,06 1,80 4 ,6 3,8 I I 0 ,35 1,83 0,21 0,21 0,40 8,58 7,78 0,05 I 1,27 5 ,9 5,0 I I I 0 ,55 0,55 0,38 0,24 0 ,19 2,33 3,40 0,06 j 1,71 4 ,7 4 ,0
Osady przybrzeżne
—
iO ffsh ore sedimentsI 0,40 0,56 0 ,9 7 0,30 0,25 0 ,8 3 2,17 0,015 0,18 7 ,25 6,97 I I 0,17 0 ,4 3 0,51 0,24 0 ,2 0 1,47 1,87 0,009 0,20 7,25 6,90 I I I 0,37 0 ,5 3 0 ,66 0 ,35 0,21 1,55 1,85 0 ,013 0,07 7,25 6,87 P iaseczn o G leby - S o i l s I 2,56 2,91 2,43 1,04 1.39 22,93 7,41 ' 1,000 29,49 4,6 3 ,3 I I 0,12 0,66 0,0 4 0,15 0,21 3,78 4,99 0,055 0,95 4,9 4,1 I I I 0,22 0,67 0,0 7 0,21 0 ,2 2 3,76 2,62 0 ,053 0 ,92 4 ,3 3,5
Osady p rzybrzeżn e - O ffsh o re sedim ents
I 0,14 0,36 0,53 0,19 o, :o 1,59 1,74 0,012 0,22 6 ,4 5,7 I I 0,12 0,25 0,15 0 ,16 0,20 1,50 1,40 0,007 0,15 6 ,3 5,6 I I I 0,11 0,29 0,25 0,18 0,19 1,56 1,36 0,010 0,09 6 ,3
_____
i 5,7 L W Y N I K IPodstawowe badania gleboznawcze (tab. 1, 2) pozw oliły ustalić, że gleby obu zlew ni należą do klasy gleb bielicoziemnych, z w yjątkiem sektora I nad jeziorem Piaseczno, gdzie zalegają torfy. Nad jeziorem tym w sektorach użytkowanych przez rolnictwo profile ukształtowane w naturalnych procesach glebotwórczych zostały zniszczone i aktualnie w arstw y orne zalegają bezpośrednio na poziomach iluwialnych, które nie wykazują większej zwięzłości niż w arstw y orne. Tak więc penetracja i odpływ wód nie są hamowane. G leby w sektorze II i I II wykazują skład granulom etryczny piasków ze znaczną domieszką części pyłowych. W sektorze I zalegają gleby torfow e powstające z torfowiska niskiego. Skutkiem częstej nadmiernej wilgotności są one ciągle jeszcze w trakcie procesu glebotwórczego. Oczywiście torfowisko w stosunku do gleb
piasz-276
T a b e l a 4 Podstawowy sk ła d chemiczny wód j e z i o r i wód gruntowych z le w n i j e z i o r 3 ia łk a i P iaseczn o
/ ś r e d n i poziom d la sezonu w egetacyjn ego w 1978 r . /
B asic chem ical com position o f lak e w ater and ground w a te rs o f catchment a re a s o f the B ia łk a and P ia se c zn o la k e s
/mean l e v e l fc-r the grow ing season o f 1978/
S ek tor S ec to r M iejsce po bran ia próby Sampling po int N ogólny T o t a l N N azotanowy N i t r a t e s N N amono wy Ammo - nium N F o s fo r a ny ogólne T o t a l phos phates P°4 F o s fo r a ny r o z p u s z c z a l ne w H20 Phos phates s o lu b le in H90 К4 Na+ Ce2+ Mg2+ 1 i O mg/dm B ia łk a I I I I I I je z io r o lak e 1,50 1,60 1,52 0,06 0,09 0,05 0,14 0,39 0,18 0,20 0,19 0,2 4 0,12 0,11 0,11 8,10 2,52 2,45 4,77 5,54 4,89 26,17 26,13 26,54 6,40 5,20 6,90 I I I I I I stu d zie n k i w e ll s 1,72 2,06 3,45 1,25 1,07 7,37 0,29 0,94 1,56 0 ,2 3 0,39 0,55 0,11 0,28 0,56 8,04 6,65 6,15 5,79 5,51 14,53 15,43 16,76 18,62 2,85 4,80 8,1 0 P iaseczn o I I I I I I je z io r o lake 1.59 1.59 1,70 0,03 0,05 0,04 0,25 0,17 0,22 0 ,3 3 0,14 0,15 0,09 0,09 0,11 8,21 8,28 8,21 1,99 2,14 2,68 6,06 5,96 7 ,1 3 1.70 1.70 1,60 I I I I I I s t u d z ie n -k i w e ll s 3,40 2,74 3,31 0,62 2,40 0 ,1 3 1,70 0,65 2,34 0,71 0,67 0,99 0,46 0,31 0,52 6,54 23,75 8,31 3,92 10,75 6,13 5,66 25,93 12,11 1,75 7,60 3,10
czystych jest środowiskiem bardzo żyznym, dlatego też pojemność kom pleksu sorpcyjnego gleb mineralnych sektora II i III b yły prawie dwu dziestokrotnie mniejsze niż w sektorze I.
Nad jeziorem Białka w w ydzielonych sektorach zlew ni nie obserwo wano takiego zróżnicowania gleb. Zalegają tam wszędzie gleby bardzo lekkie o składzie granulom etrycznym piasków luźnych i bardzo słabym kompleksie sorpcyjnym w całym profilu.
Gleby obu zlewni są silnie zakwaszone i ubogie w sole rozpuszczalne w wodzie. W sektorach użytkowanych przez rolników pH jest nieco wyższe dzięki wapnowaniu. Zawartość azotu i węgla organicznego, z w y jątkiem gleb torfowych, jest również mała (tab. 1, 2).
Osady przybrzeżne obu jezior we wszystkich sektorach wykazują skład granulom etryczny piasków luźnych i są bardzo ubogie w sub stancje organiczne oraz w rozpuszczalne substancje mineralne (tab. 1,
Chemia gleby 277
Dzięki takim warunkom penetracja wód opadowych przez gleby w omawianych zlewniach nie jest hamowana, a słabe kompleksy sorpcyjne nie stanowią filtru, który m ógłby zatrzymać sole mineralne niesione przez przesiąkające wody. Um ożliwia to również swobodny przepływ wód m iędzy jeziorem a gruntem.
W glebach zlew ni jeziora Białka najw yższy poziom rozpuszczalnych i przyswajalnych dla roślin form potasu i fosforu znaleziono w sektorze II w ykorzystyw anym przez rolnictwo (tab. 3). Natomiast najw ięcej roz puszczalnych soli sodu i wapnia stwierdzono w sektorze III, zalesionym, z zabudową, rekreacyjną i polem namiotowym. W zlewni jeziora P ia seczno, zgodnie z przewidywaniam i, najżyźniejszym środowiskiem było torfowisko, którego w p ływ był widoczny również w zasobności p rzy ległych osadów przybrzeżnych. Dwa pozostałe sektory znacznie różniły się jedynie zasobnością w przyswajalny potas, którego było więcej na polach uprawnych.
W zlewni jeziora Białka najżyźniejsze b yły w ody gruntowe w sek torze III. Zanotowano tam najw yższy poziom wszystkich form azotu, fosforu, sodu, wapnia i magnezu. Jedynie stężenie potasu było niższe niż w wodach sektora II. Skład chemiczny wód jeziora był wyrównany i nie obserwowano zmienności związanej z działalnością określonego sektora zlewni. W zlewni jeziora Piaseczno najbogatsze w azot azota nowy i wszystkie kationy b yły w ody gruntowe sektora II w ykorzysty wanego przez rolnictwo. Natomiast skład chemiczny wody jeziora, po dobnie jak w jeziorze Białka nie ulegał zmianom pod w pływ em poszcze gólnych sektorów.
Sumując można stwierdzić, że rolnictwo najintensywniej wzbogaca gleby w składniki pokarmowe. Jest to skutek nawożenia mineralnego, organicznego oraz rozkładu resztek pożniwnych. W obu zlewniach losy tych substancji są jednak różne. W zlewni jeziora Piaseczno są one w dużej części przenoszone do wód gruntowych czyniąc z tego sektora obszar najgroźniejszy dla ekosystemu jeziora. W zlewni jeziora Białka (ogólnie żyźniejszej) koncentracja substancji biogennych w wodach gruntowych sektora wykorzystanego przez rolnictwo jest niższa. W zle w ni tej najżyźniejsze wody gruntowe w ystępowały w sektorze III zale sionym, z zabudową rekreacyjną. Szczególnie obficie w stosunku do in nych sektorów w ystępow ały tam azotany i sód. Tak więc w przypadku jeziora Białka najgroźniejszym sektorem dla jego wód był sektor III. N ależy przy tym zwrócić uwagę, że fosforany uznawane za wskaźnik eutrofizacji w obu zlewniach występowały najobficiej w wodach grun tow ych terenów zalesionych.
N ie zaobserwowano zależności m iędzy żyznością gleb w różnie w y korzystywanych sektorach a stężeniem soli mineralnych w wodach grun towych.
278
L IT E R A T U R A
[1] M i s z t a l M.: Porów n an ie składu chem icznego jeziora i płytkich wód pod ziem nych w jego zlew ni. A cta H ydrob. (w druku).
[2] R a d w a n S., P o d g ó r s k i W., K o w a l c z y k Cz. M a teria ły do hydro- chem ii P o jezierza Łęczyńsko-W łodaw skiego. Cz. I. Stosunki mineralne. Ann. UMCS. Sec. C, 1971, 155-168. М. М И Ш Т А Л Ь , Г. С М А Л Ь Х И М И Ч Е С К И Й С О С Т А В Г Р У Н Т О В Ы Х ВОД И П О Ч В Е Н Н Ы Х В Ы Т Я Ж Е К Н А П О Р А З Н О М У И С П О Л Ь З У Е М Ы Х Т Е Р Р И Т О Р И Я Х Лаборатория защ иты эдафической среды, Институт почвоведения и агрохимии, Сельскохозяйственная академия в Л ю бли н е Р е з ю м е В почвенны х водных вы тяж ках, а такж е в неглубоки х грунтовы х водах по разному исп ользуем ы х территорий водосборных бассейнов двух озер (обрабаты ваемое поле, лесная площ адь, безлесье, торф яник) определено содержание основны х макроэлементов. Установлено, что зем ледели е наиболее интенсивно обогащ ает почвы с о л я ми. Н е обнаруж ено простой зависимости меж ду потенциальным плодородием почв в различно использованны х секторах и концентрацией солей в грунтовы х ьодах. Самые высокие количества фосфатов бы ли найдены в грунтовы х водах облесённы х територий обоих бассейнов. Зависимость меж ду концентрацией остальны х элементов в грунтовы х водах и типом использования территории представляю тся по-иному в двух исследованных водосборных бассейнах. М . M I S Z T A L , H . S M A L C H E M IC A L C O M P O S IT IO N O F G R O U N D W A T E R S A N D S O IL E X T R A C T S O N D IF F E R E N T L Y U T IL IZ E D A R E A S
L a b o ra to ry o f Edaphic M edium Protection, Departm ent o f Soil Sceince and A gricu ltu ral Chem istry,
A gricu ltu ral U n iversity of Lublin
S u m m a r y
In w ater soil extracts and in shallow ground w ater taken from d iffe re n tly utilized catchment areas of tw o lakes (arable lands, forest recreation, woodless areas, peatland) the content of main m acroelem ents was determ ined.
It has been found that agriculture enriches soils most in tensively in nutrients. N o distinct relationship was observed betw een the potential soil fe r tility in d iffe ren tly utilized sectors and the concentration of salts in ground waters. The highest amounts of phospates w ere found in ground waters from afforested areas
Chemia gleby 279
of both catchment areas. Relationships between the concentration of remaining elements in ground waters and the soil utilization kind are different in the catchment areas under study.
D oc. d r hab. M od est M isztal In sty tu t G lebozn a w stw a t C h em ii R o ln e j A R L u b lin , iii. Leszczyń skiego 7
