WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE POBAGIENNYCH GLEB Z POZIOMEM RUDY DARNIOWEJ STAREGO BAG NA55 W DOLINIE RZEKI KARPINY

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXI NR 4 WARSZAWA 2010: EDWARD MELLER, RYSZARD MALINOWSKI WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE POBAGIENNYCH GLEB Z POZIOMEM RUDY DARNIOWEJ STAREGO BAG NA55 W DOLINIE RZEKI KARPINY CHEMICAL PROPERTIES OF POST-BOG SOILS WITH BOG IRON ORE OF STARE BAGNO LOCATED IN THE KARPINA RIVER VALLEY Zakład Gleboznawstwa, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Abstract: This paper presents the chemical properties of ferritic-muck soils of mid-forest depression called Stare Bagno located in northern part of Puszcza Wkrzańska forest. These soils can be classified as organic soils since they contain over 20% of organic matter. Another characteristic feature is a considerable amount of total iron, on average: in horizon -19.1%, %, and in peat (Otni) %. Due to a high content of organic carbon they are characterized by a considerable sorptivity. The base saturation of the surface muck layers is high - generally above 70% and the soils have an acid reaction. The resources of available phosphorus, potassium and magnesium are generally very low or low. Only peat has medium resources of phosphorus and sporadically magnesium. The content of available copper should be considered as low and zinc - from low to high. The heavy metal content is maintained at the level appropriate for uncontaminated soils. Słowa kluczowe: gleby murszowo-żelazowe, ruda darniowa, właściwości chemiczne gleb. Key words: ferritic-muck soils, bog iron ore, chemical properties of soils. WSTĘP W północno-wschodniej części Puszczy Wkrzańskiej, na zachód od miejscowości Drogoradz, znajduje się śródleśne obniżenie terenowe w dolinie rzeki Karpiny. Na mapach topograficzno-turystycznych obszar ten nosi nazwę Stare Bagno. W obniżeniu tym, w okresie holoceńskim wykształciło się złoże utworów organicznych (gytii oraz torfów). Wykazuje ono stosunkowo znaczną miąższość, miejscami do 500 cm. Niedźwiecki i in. [2006] stwierdzili, że zwykle do głębokości cm od powierzchni złoże buduje mursz oraz torf niski. W części obniżenia przyległej do koiyta rzeki, torf podściela gytia wapienno-detrytusowa. W celu gospodarczego wykorzystania tego obszaru teren zmeliorowano rowami otwartymi. Osuszenie złoża organicznego przyczyniło się do mineralizacji powierzchniowych warstw torfu. Proces ten przyczynił się do wytworzenia pobagiennych gleb torfowo-murszowych. Decyduje on również o uruchomieniu znacznych ilości żelaza [Piaścik 1996; Nadany, Sapek

2 160 E. Meller, R. Malinowski 2002; Meller 2006]. Wspomniane obniżenie terenu otaczają gleby mineralne wytworzone ze zwydmionych piasków lodowcowych. Zalicza się je do bielicowych i rdzawych. Gleby mineralne, zwłaszcza bielicoziemne sąrównież źródłem związków żelaza. Uwolnione w procesie murszenia oraz pochodzące z terenu gleb mineralnych związki żelaza przyczyniły się do powstania warstw rudy darniowej w brzeżnych częściach Starego Bagna. Gleby takie Czerwiński i Kaczorek [1996], Czerwiński [200la] oraz Pracz i Pastuszko [2001] określają mianem murszowo-żelazowych. Celem opracowania jest określenie niektórych właściwości chemicznych pobagiennych gleb murszowo-żelazowych. METODYKA BADAŃ Badano obniżenie terenowe, które od strony wschodniej za Drogoradzem otacza śródleśny pas mineralnych użytków rolnych, zaś od południa, zachodu i północy świeży bór Puszczy Wkrzańskiej. Przez wymieniony obszar przepływa rzeka Karpina odprowadzająca wody do Roztoki Odrzańskiej. Teren ten zwany Starym Bagnem stanowią użytki zielone klasy bonitacyjnej IV, czasami V, typowe dla obszarów pobagiennych. W obrębie badanego obszaru, w miejscach występowania gleb pobagiennych z warstwami rudy darniowej wykonano dwie odkrywki glebowe. W pobranych z nich próbkach glebowych oznaczono: straty na żarzeniu - poprzez spalenie materiału w piecu muflowym w temperaturze 550 C; zawartość węgla organicznego - metodą Tiurina; zawartość azotu ogólnego - metodą Kiejdahla; ph w wodzie i w KC1 o stężeniu 1 mol-dnt3 - potencjometrycznie; kwasowość hydrolityczną (Hh) oraz sumę zasad wymiennych (S) - metodą Kappena. Obliczono: pełną pojemność sorpcyjną (T) według wzoru T=Hh+S oraz stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami (V), według wzoru V=(S/T)-100). Określono zawartość makro- i mikroskładników rozpuszczalnych w HC1 o stężeniu 0,5 mol-dm"3, jak i w mieszaninie stężonych kwasów HN03 + HCIO - metodą absorpcji atomowej (spektrofotometr Unicam Solaar 929). Fosfor oznaczono kolorymetrycznie. WYNIKI W strefie brzegowej Starego Bagna", przede wszystkim w silnie uwilgotnionych, lokalnych obniżeniach terenowych stwierdzono występowanie gleb murszowo-żelazowych wytworzonych z torfów niskich. Specyficzną cechąbadanych gleb jest obecność w poziomie murszowym podpoziomu wzbogaconego w związki żelaza (), zalegającego na głębokości TABELA 1. Straty na żarzeniu, ph oraz zawartość węgla organicznego, azotu ogólnego i siarki ogólnej TABLE 1. Losses at ignition, ph, content o f organic carbon, total nitrogen and total sulphur istraty na żarzeniu ph Corg. Nog - NtotjS C:N Depth [cm] jlosses at ignition [%] H 0 KC1 g'kg ,25 5,68 4,95 216,9 18,0 1,80 12, ,03 6,19 5,31 94,4 6,1 0,60 15,5 Otnil ,68 5,76 5,07 374,4 22,2 4,60 16,9 Otni ,07 5,61 4,97 410,9 25,7 5,30 16, ,66 5,76 5,02 187,5 [15,6 1,60 12, ,10 5,97 5,00 74,2 4,7 0,60 15,8 Otni ,88 5,75 5,14 382,6!22,8 5,50 16,8

3 Właściwości chemiczne pobagiennych gleb z poziomem rudy darniowej TABELA 2. Właściwości sorpcyjne gleb murszowo-żelazowych TABLE 2. Sorption properties o f ferritic-muck soils Hh S - TEB T - CEC V - B S Depth [cm] cmol (+)*kg 1 % ,3 49,3 68,6 71, ,7 49,7 61,4 80,9 Otnil ,9 49,6 89,5 55,4 Otni ,3 49,5 73,8 67, ,9 49,2 71,1 69, ,9 49,5 72,4 68,3 Otni ,8 49,5 75,3 65,7 od 10 (15) cm do 20 (25) cm. W podpoziomie tym stwierdzono obecność porowatych konkrecji żelaza o wielkości od 2 do 40 mm oraz zwartych poziomów rudy darniowej. Ze względu na znaczną ilość żelaza utwór występujący w podpoziomie o^ określono jako rudę darniową W poziomach powierzchniowych () badanych gleb zawartość żelaza wynosi 16,4% w profilu 2 i 21,8% w profilu 1. W poziomach murszowych zalegających głębiej () zawartości te kształtują się następująco: profil 1-33,9%, profil 2-34,6%. W torfach średnia zawartość żelaza wynosi 5,12% (tab. 5). Podobny układ stwierdzili Kalembasa i in. [2001] w glebach doliny górnego biegu rzeki Liwiec. W podpoziomach murszowych () badane gleby zawierają od 187,5 do 216,9 g-kg"1węgla organicznego i od 15,6 do 18,0 g*kg 1azotu ogółem (tab. 1). W podpoziomach zawartości węgla organicznego i azotu ogólnego maleją, największe ich ilości stwierdzono w głębiej zalegającym torfie niskim. Gleby murszowo-żelazowe okolic Drogoradza mają odczyn kwaśny (tab. 1). Odznaczają się dużą pojemnością sorpcyjną oraz znacznym stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi (tab. 2). Zasobność poziomów powierzchniowych ( i ) badanych gleb w przyswajalny fosfor, według liczb granicznych opracowanych przez IUNG [1990], jest bardzo niska lub niska, zaś w poziomie Otni wysoka (tab. 4). Wykazują one bardzo niską zawartość TABELA 3. Zawartość makro składników rozpuszczalnych w stężonych kwasach H N O, + HC1C> 3 4 TABLE 3. Content o f macroelements soluble in concentrated acids HNO + HC104 Depth [cm] P K Ca Mg Na g-kg_1 s.m. -- d.m ,96 0,15 20,50 0,39 0, ,97 0,03 19,40 0,21 0,09 Otnil ,34 0,10 28,90 0,41 0,06 Otni ,60 0,05 31,90 0, ,12 0,20 18,30 0, ,88 0,05 17,70 0,41 0,11 Otni ,64 0,11 29,90 0,66

4 162 E. Meller, K Malinowski TABELA 4. Zawartość makro składników rozpuszczalnych w 0.5 mol HCl-dm 3 TABLE 4. Content o f macroelements soluble in HC1 of concentration 0,5 mol-dm-3 Depth [cm] P K Ca Mg Na g'kg-1 s.m. -- d.m ,20 0,10 16,90 0,17 0, ,12 0,01 16,70 0,15 0,09 Otnil ,23 0,02 23,90 0,21 0,06 Otni ,46 0,02 28,90 0,25 0, ,20 0,15 17,90 0, ,26 0,02 16,80 0,32 0,10 Otni ,41 0,02 25,40 0,46 przyswajalnego potasu, zaś ilość przyswajalnego magnezu jest znacznie zróżnicowana od bardzo niskiej do średniej. Zasobność w przyswajalne dla roślin formy miedzi należy ocenić jako niską, zaś zasobność w cynk jest zróżnicowana od niskiej do wysokiej (tab. 6). Uzyskane wyniki badań (tab. 5) wskazują, że procesowi tworzenia się rudy darniowej towarzyszy akumulacja manganu i kobaltu. Podobne wyniki w glebach z poziomami żelazistymi w dolinie rzeki Liwiec na Wysoczyźnie Siedleckiej uzyskali także Kalembasa i in. [2001]. Czerwiński [2001b] wskazuje, że poziomy rudy darniowej zawierają znaczne ilości pierwiastków śladowych, zwłaszcza manganu, niklu i kobaltu oraz kadmu i ołowiu często przewyższające tło geochemiczne. WNIOSKI 1. Na obszarze Starego Bagna w pobliżu Drogoradzu stwierdzono obecność gleb murszowo-żelazowych wytworzonych z torfów niskich. Występują one między glebami organicznymi a mineralnymi. 2. Badane gleby murszowo-żelazowe zawierają powyżej 20% materii organicznej, co pozwala zaliczyć je do gleb organicznych. Mają one znaczne ilości ogólnego żelaza, średnio: w poziomie - 19,1%, - 34,2%, a w torfie (Otni) - 5,12%. TABELA 5. Zawartość mikroskładników rozpuszczalnych w stężonych kwasach HNO, + HC104 TABLE 5. Content o f microelements soluble in concentrated acids HNO^ ^ + HCIQ^ Fe Mn Zn Cu Pb Co Ni Cd Depth[cm] Profil 1 - Profile 1 Otnil Otni Profil 2 - Profile 2 Otni mg-kg 1 s.m - d. m ,62 18,07 18,64 17,46 63,67 120,78 24,91 8,45 2,01 10,32 8,49 10,19 3,07 21,29 42,75 1,36 1,35 0,30 34,57 0,78 1,24 1,74 1,98 2,89 1,85 1,75 2,20 1,95 3,13 1,27 6,45 6,16 4,14 1,76 9,06 0,45 0,10 0,44 0,06 0,06

5 Właściwości chemiczne pobagiennych gleb z poziomem rudy darniowej TABELA 6. Zawartość mikro składników rozpuszczalnych w 0,5 mol HCl-dm 3 TABLE 6. Content of microelements soluble in HC1 of concentration 0,5 mol-dm"3 Depthfcm] Profil 1 - Profile 1 Otnil Otni Profil 2 - Profile 2 Otni Fe Mn Zn Cu Pb Co Ni Cd mg-kg 1 s.m. - d. m ,13 13,90 11,27 16,76 49,19 60,39 23, ,07 2,41 1,48 11,13 0,97 0,74 0,14 5,06 10,84 1,55 10,42 3,87! 0,98 0,82 0,95 1,45 1,16 0,71 0,81 0,88 2,28 1,07 4,02 2,83 2,52 1,17 4,99 0,36 0,07 0,03 3. Gleby murszowo-żelazowe charakteryzują się znaczną pojemnością sorpcyjną. y murszowe cechuje wysoki (na ogół powyżej 70%) stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami i odczyn kwaśny. 4. Zasobność poziomów murszowych w przyswajalne formy fosforu, potasu i magnezu jest bardzo niska lub niska, miedzi niska, zaś cynku zróżnicowana od niskiej do wysokiej. 5. W badanych glebach procesowi tworzenia się rudy darniowej towarzyszy akumulacja manganu i kobaltu, ale zawartość metali ciężkich utrzymuje się na poziomie charakterystycznym dla gleb niezanieczyszczonych. 0,40 0,03 0,01 LITERATURA CZERWIŃSKI Z la: W łaściwości i systematyka gleb żelazowych. Rocz. Glebozn. 52, Suplement: CZERWIŃSKI Z lb: Pierwiastki śladowe w glebach żelazowych. Rocz. Glebozn. 52, Suplement: CZERWIŃSKI Z., KACZOREK D. 1996: Właściwości i typologia gleb wytworzonych z rudy darniowej. Rocz. Glebozn. 47: INSTYTUT UPRAWY NAWOŻENIA I GLEBOZNAWSTWA 1990: Zalecenia nawozowe cz. I. Liczby graniczne do wyceny zawartości w glebach makro- i mikroskładników. Seria P(44), Puławy: 26 ss. KALEMBASA D., BECHER M., PAKUŁA K. 2001: Gleby z poziomami żelazistymi w dolinie rzeki Liwiec. Rocz. Glebozn., 52, Suplement: MELLER E. 2006: Płytkie gleby organogeniczno-węglanowe na kredzie jeziornej oraz ich przeobrażenia w wyniku uprawy. AR, Szczecin, Rozpr., 233: NADANY P., SAPEK A. 2002: Zależność między stężeniem żelaza a absorbancją w wodach gruntowych i powierzchniowych z obiektów gleb torfowych. Rocz. Glebozn. 53, 3-4: NIEDŹWIECKI E., WOJCIESZCZUK T., MELLER E., MALINOWSKI R., SAMMEL A. 2006: Chemical properties o f peat-muck soils put into the willow bioenergy crop in the vicinity of Szczecin. W: Chemistry and biochem istry in the agricultural production, environment protection, human and animal health. Henryk Górecki, Zbigniew Dobrzański, Paweł Kafarski (red.) Prague; Brussels: Czech-Pol-Trade, Chemistry fo r Agriculture 7: PIAŚCIK H. 1996: Zmiany zawartości wapnia i żelaza w glebach torfowo-murszowych Pojezierza Mazurskiego. Rocz. Glebozn. 47: PRACZ J., PASTUSZKO A. 2001: Właściwości gleb wytworzonych z rudy darniowej w rejonie Legnicy. Rocz. Glebozn. 52, Suplement: Dr hab. Edward Meller, prof. ZUT Zakład Gleboznawstwa, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny ul. Słowackiego 17, Szczecin