WPŁYW UŻYTKOWANIA LEŚNEGO NA ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI GLEB ORGANICZNYCH W BRZEGOWEJ CZĘŚCI KRĄGŁEGO MOKRADŁA (PARK NARODOW Y GÓR STOŁOWYCH)

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LXI NR 2 WARSZAWA 2010: ADAM BOGACZ, MARTA ROSZKOWICZ WPŁYW UŻYTKOWANIA LEŚNEGO NA ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI GLEB ORGANICZNYCH W BRZEGOWEJ CZĘŚCI KRĄGŁEGO MOKRADŁA (PARK NARODOW Y GÓR STOŁOWYCH) INFLUENCE OF FOREST MANAGEMENT ON THE CHANGES OF ORGANIC SOIL PROPERTIES IN THE MARGINAL PART OF THE KRĄGŁE MOKRADŁO PEATLANDS (STOŁOWE MOUNTAINS NATIONAL PARK) Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska UP we Wrocławiu Abstract: The aim of this research was to determine the properties of organic soils modified by human activity, rain-washing, aeolian, and fluvial process. The peat horizons were analyzed and classified into peat types and species. Three profiles of shallow peat and peaty gley soils were identified. The investigations showed that organic soils were developed on a sandy weathered sandstone base in an oligotrophic habitat. The organic horizons were often mixed with sand and separated by sand beds. The soils were classified as Sapric Histosols Dystric or Sapric Gleysols Dystric (WRB 2006). The trophism of the organic soil in the studied objects resulted both from natural factors and anthropogenic pedogenic processes. Słowa kluczowe: użytkowanie leśne, gleby organiczne, torf, piaszczysta zwietrzelina piaskowca. Key words: forest management, organic soil, peat, sandy weathered sandstone. WSTĘP Znaczne obszary Parku Narodowego Gór Stołowych były w przeszłości użytkowane leśnie. Wiele torfowisk na terenie Parku zostało przesuszonych, a pierwsze próby odwodniania tych siedlisk podejmowano pod koniec XIX wieku [Stark 1936]. Mokradła poprzecinano gęstą siecią rowów oraz stworzono system dróg leśnych, odsłaniając zalegające pod torfem podłoże piaskowcowe. Torfowisko Krągłe Mokradło zajmuje położenie wierzchowinowe w Masywie Skalnika na wysokości m n.p.m. Obiekt ten przecina również sieć rowów odwadniających [Woronko 1998]. Rowy te są obecnie blokowane w celu ponownego zabagnienia siedliska. Kilka dróg leśnych przebiega w bliskim sąsiedztwie Krągłego Mokradła. W brzegowej części tego obiektu występuje sztucznie wprowadzony świerk w wieku lat, narażony na często występujące w tym rejonie wiatrołomy. Spotykamy tu płytkie gleby torfowe wytworzone na piaszczystym

2 I Ł A. Bogacz, M. Roszkowicz podłożu. Wcześniej prowadzone badania na terenie Parku wskazały na obecność w glebach organicznych warstw mineralnych o miąższości kilku centymetrów [Bogacz 2000]. Warstwy te były wytworzone ze zwietrzeliny piaskowcowej transportowanej przez wiatr i wodę. Celem prowadzonych badań było określenie stopnia przeobrażenia gleb organicznych na podstawie ich cech morfologicznych, fizycznych i chemicznych. MATERIAŁY I METODY Opisano trzy profile gleb torfowych (18 próbek) zlokalizowanych w różnej odległości od brzegu torfowiska. Próbki torfowe wraz z przewarstwieniami piaszczystymi pobierano z powierzchni badawczej przy użyciu próbnika typu Instorf [Horawski 1987]. Poziomy torfowe wydzielano na podstawie barwy, stopnia rozkładu materii organicznej oraz obecności zachowanych szczątków roślinnych. Profile glebowe pobierano wraz z podłożem mineralnym. W m ateriale glebowym określono szereg właściwości fizycznych i chemicznych oraz dodatkowo skład zachowanych w torfie szczątków. Na podstawie składu botanicznego analizowanego m etodą m ikroskopową klasyfikowano torf do odpowiednich typów i gatunków [Oznaczenie gatunku ]. Stopień rozkładu torfu określono przy użyciu dwóch metod: SPEC oraz metody półstrzykawki [Lynn i in. 1974], popielność - przez spalanie torfu w piecu muflowym w 550 C przez 4 godziny, skład granulometryczny poziomów mineralnych - m etodą areometryczną Bouyoucosa w modyfikacji Prószyńskiego [Gee, Bauder 1986]. Gęstość właściwa (pw) i gęstość objętościowa (po) poziomów organicznych były kalkulowane na podstawie formuł: p w= 0,11A + 1,451, gdzie 1,451 określa gęstość właściwą humusu; p o = 0,004A+0,0913, RYSUNEK 1. Schematy profilów gleb organicznych obszaru badawczego FIGURE 1. Schematic presentation of organic soils from study area

3 TABELA 1. Skład resztek roślinnych w poziomach organicznych Krągłego Mokradła TABLE 1. Composition of plant fragments in organic horizons in Kragle Mokradło Peatland Nr No Poziom pobrania Depth of sampling [cm] Materiał glebowy Soil material Procent nie rozłożonych resztek roślinnych Percent o f not humificated plant fragments korzenie i korzenie szczątki traw drzew roots and trees debris of roots grasses igły i kora needle and bark S p h a g n u m B rya le s E r io p h o rum other inne niezidentyfikowane type typ not identi - ficated Pozycja systematyczna torfii Systematic peat position PN-76/G gatunek species fibric loi 2 13 N trawy z drewnem 8-20 sapric i + 10 N trawy z drewnem sapric P sphagneti & bryales fibric 25 loi P trawy & Sph agn um sp hemic 40 40i P trawy z drewnem sapric P Bryaleti hemic P Bryaleti sapric d P Bryaleti silnie zamulone hemic 90 +i 10 + N trawy sapric N trawy & B ryales sp hemic N trawy & B ryales sp hemic ) P E r io p h o ro -S p h a g n e t i Objaśnienia:2) - E rio p h o ru m sp., i - P in u s sp. igły, d - drewno, N - niski, P - przejściowy; Explanation:2) - E rio p h o ru m sp., i - P in u s sp. needle, d - wood, N - low, P - mediate; grasses with wood - trawy z drewnem; silnie zamulone - strongly mudded Wpływ użytkowania leśnego na właściwości gleb organicznych...

4 IŁ A. Bogacz, M. Roszkowicz gdzie A jest zawartością popiołu, 0,0913 reprezentuje gęstość objętościową humusu [Zawadzki 1970]. Analizowano następujące właściwości chemiczne gleb organicznych: zawartość węgla - przy użyciu analizatora firmy Bushi, zawartość azotu - m etodą Kjeldahla, ph w H?0 i 1 mol dm '3 KC1 w relacji gleba : roztwór 1:2,5, zawartość kationów o charakterze zasadowym - w 1 mol dm-3 CH3COONH4 o ph 7,0. Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (BS) oraz pojemność kompleksu (CECe) wyliczono na podstawie kwasowości wymiennej. Pozwoliło to na zaliczenie gleby do odpowiednich grup referencyjnych systemu WRB [WRB 2006]. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Badane profile reprezentują płytkie gleby torfowe o średnim (Ptll) lub silnym (PtUI) stopniu zabagnienia. Gleby powstały przy dominującym ombrogenicznym typie zasilania w wodę i reprezentują siedliska oligotroficzne. Aktualnie powierzchnia mokradła znajduje się także pod wpływem fluwiogenicznego typu zasilania w wodę. Podłożem mineralnym gleb organicznych Krągłego Mokradła sązwietrzeliny piaskowcowe. Miąższość poziomów organicznych zawiera się w przedziale od 40 do 80 cm. Poziomy organiczne gleb są TABELA 2 Właściwości fizyczne gleb organicznych Krągłego Mokradła TABLE 2 Physical properties of organic soils in Kragle Mokradło Peatland Nr Poziom Głębok. SPEC profilu glebowy Profile Soil pobrania Depth of No horizon sampling [cm] PI Zawartość popiołu Ash content [% d.m.] Pw Po Pc [g cm"3] [%] Włókno WTłókno przecierane nie przecier. Fiber Fiber rubbed unrubbed A B [%] [%] 1 Otnil YR 8/3 5 46,65 1,96 0,28 85,7 - - OmD YR 7/3 4 77, ,41 82, Otni YR 6/4 2 55,65 2,06 0,31 84, D , Otpr YR 6/4 2 55, ,31 84, D , Otprl YR 8/3 5 11,74 1,58 0,14 91, D , Otpr YR 7/3 4 72,37 2,25 0,38 83, D , Otpr YR 6/4 2 50,78 2,00 0,29 85, Otpr YR 7/3 4 24,98 1,72 0,19 88, O/D YR 4/3 1 81,24 2, , Otnil YR 7/3 4 49,86 1,99 0,29 85, D Otni YR 6/4 2 69,28 2,21 0,37 83, Otni YR 6/2 4 55,65 2,06 0,31 84, Otpr YR 7/3 4 13,67 1,60 0,14 91, D Objaśnienia: SPEC - kolor glebowych wyciągów pirofosforanowych, PI - indeks pirofosforanowy, Pc porowatość całkowita, p gęstość właściwa, p gęstość objętościowa, - nie określono; Explanation: SPEC - soil pyrophosphate extract color, PI - pyrophosphate index, Pc - total porosity, p w - specific gravity, p - bulk density, - not determined

5 Wpływ użytkowania leśnego na właściwości gleb organicznych.. 19 przewarstwione lub przemieszane z poziomami piaszczystymi. Proces wietrzenia piaskowców i gospodarka leśna zmieniła znacznie cechy morfologiczne gleb. Schematy profilów gleb torfowych przedstawiono na rysunku 1. Badane gleby obszarów bagiennych zajmowały formacje trawiaste z udziałem Sphagnum sp. Geobotaniczna analiza poziomów torfowych wskazuje na znaczny udział w torfie fragmentów korzeni traw, Sphagnum sp. oraz Bryales sp. (tab. 1). Udział zachowanych szczątków klasyfikuje materiał organiczny jako torf niski lub przejściowy, a zawartość włókna oraz wyliczony indeks pirofosforanowy (PI) pozwala na zaliczenie torfów do rodzajów hemie bądź sapric. Podstawowe właściwości opisywanych gleb umieszczono w tabeli 2. Ze względu na proces namulania, torfy zaliczano najczęściej do wysoko i bardzo wysoko popielnych. Wyliczone na podstawie popiołu gęstości właściwa i objętościowa mieściły się w szerokich granicach. Porowatość całkowita przyjmowała wartości typowe dla torfów niskich i przejściowych, rzadko przekraczając 90% objętości gleby. W poziomach organicznych wzrosła wyraźnie koncentracja frakcji piaszczystej i pyłowej [Polskie Towarzystwo Gleboznawcze 2008]. Było to powodowane procesami namulania materiału przez spływ powierzchniowy i procesem eolicznym, a także mineralizacją materii organicznej. Podobne zjawisko wzbogacenia poziomów organicznych w zwietrzelinę obserwował w Karkonoszach Klementowski [1979]. Taka sytuacja miała wpływ na status troficzny gleb organicznych w wielu regionach Sudetów [Bogacz 2005]. Odczyn poziomów piaszczystych oraz poziomów torfowych w brzegowej części Krągłego Mokradła był silnie kwaśny: ph w TABELA 3. Właściwości chemiczne gleb organicznych Krągłego Mokradła TABLE 3. Chemical properties of organie soils in Kragle Mokradło Peatland Nr profilu Profile No Poziom glebowy Soil horizon ph C N C/N Ca2+ Mg2+ K+ Na+ S CECe BS % H2 KC1 g kg'1 cmol(+) *kg 1;gleby - of soil 1 Otnil 3,5 2, ,6 28,7 11,5 3,82 7,65 1,09 24,06 33,43 72 OmD 3,5 2, ,7 16,7 6,61 0,52 0,71 0,35 8,19 16,44 49 Otni , ,8 40,5 1,71 0,53 0,61 0,23 3,08 35,33 9 D1 3,2 2, ,4 10,8 0,81 0,21 0,11 0,09 1,22 3,84 32 Otpr 3,0 2, ,0 13,7 3,25 0,97 0,64 0,65 5,51 31,76 17 D2 3,4 3, ,4 7,2 0,61 0,18 0,05 0,09 0,93 3, Otprl 3,4 2, ,0 21,6 2, ,41 0,74 6,39 24,39 26 D1 3,4 3,2 10 1,9 5,3 0,61 0,21 0,05 0,09 0,96 3,96 24 Otpr2 3,3 3, ,9 22,2 1,31 0,57 0,15 0,14 2,17 15,67 14 D2 3,3 3,2 17 2,2 7,6 0,61 0,22 0,05 0,12 1,00 2,50 40 Otpr3 3,2 2, , ,64 0,51 0,65 7,05 35,55 19 Otpr 4 3,0 2, ,6 33,9 2,76 0,91 0,25 0,35 4,27 40,64 10 O/D 3,2 2, ,8 17,4 1, ,36 0,17 2,10 25, Otnil 3,5 3, ,01 0,99 1,91 0,43 5,34 17,34 31 D1 3,4 3,2 6,5 1,1 5,9 0,61 0,16 0,05 0,17 0,99 2,49 39 Otni2 3,2 3, ,0 23,9 1,31 0,51 0,21 0,19 2,22 22,84 9 Otni3 3,0 2, ,8 37,9 1,71 0,66 0,25 0,26 2^88 32,13 9 Otpr 3,5 2, ,6 46,6 2,01 0,94 0,18 0,26 3,39 51,01 7 Objaśnienia: S - suma kationów o charakterze zasadowym. CECe - efektywna pojemność kompleksu sorpcyjnego, BS - stopień wysycenia kompleksu kationami zasadowymi; Explanation: S - sum of alkaline cations, CECe - effective cation exchange capacity, BS - base saturation

6 2 L A. Bogacz, M. Roszkowicz H20 2,9-3,5, ph w KC1 2,4-3,1. W poziomach powierzchniowych stwierdzano wyższe wartości ph niż w poziomach głębiej leżących. Relacja C/N w poziomach organicznych mieściła się w przedziale od 10:1 do 40:1. Niższe wartości tego wskaźnika w wielu poziomach powierzchniowych wskazująna silnąmineralizację materii organicznej. Silnie kwaśne poziomy glebowe wykazywały zazwyczaj wysoką efektywną pojemność jonową (CECe). Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (BS) nie przekraczał 50%. Organiczne poziomy powierzchniowe wykazywały wyższą zawartość potasu, wapnia, magnezu oraz sodu niż poziomy głębiej leżące. Właściwości chemiczne gleb przedstawiono w tabeli 3. Na ich podstawie gleby brzegowej części Krągłego Mokradła zaklasyfikowano do Sapric Histosols Dystric lub Sapric Gleysols Dystric [WRB 2006]. WNIOSKI 1. Wprowadzenie monokultur świerkowych oraz proces wietrzenia piaskowców spowodowały wyraźną zmianę budowy profilów gleb organicznych brzegowej części Krągłego Mokradła. Przejawem tych zmian, było występowanie przewarstwień mineralnych oraz poziomów mieszanych (piasek z torfem). 2. Przesuszenie gleby torfowej przyczyniło się do intensywnego rozwoju roślinności trawiastej, a w wierzchnich, słabiej rozłożonych torfach, zachowania licznych szczątków roślinnych. 3. Proces namulania gleb organicznych spowodował wzrost ich troficzności. Przejawem tego zjawiska było wzbogacenie poziomów wierzchnich gleb w wapń, magnez, sód oraz potas. LITERATURA BOGACZ A. 2000: Physical properties o f organie soil in Stołowe Mountains National Park (Poland). Suo 51,3: BOGACZ A. 2005: Właściwości i stan przeobrażenia wybranych gleb organicznych Sudetów. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu. Rozprawy CCXXVI 507: GEE, G.W., BAUDER, J.W Particłe-size analysis. W: Kłute, A.(ed.) Methods o f Soil Analysis Part I. Agronomy series No. 9. Am. Soc. Agronomy Soil Sci. Am, Inc., Publ., Madison, WI: HORAWSKI M. 1987: Torfoznawstwo dla meliorantów. Pojęcia podstawowe. Wvdawn. AR w Krakowie: KLEMENTOWSKI J. 1979: Procesy geomorfologiczne na torfowiskach subalpejskich na Równi pod Śnieżką. Probl. Zagosp. Ziem Górskich. 20: LYNN W.C., MC KINZIE W.E., GROSSMAN R.B. 1974: Field Laboratory Test for characterization o f Histosols. W: Histosols, their characteristics, classification and use. Stellv M. (ed.) SsA Spec. Pub. 6, Medison, Wl.: Oznaczanie gatunku, rodzaju i typu torfu. 1977: Polska norma PN-76/G : STARK L. 1936: Zur Geschichte der Moore und Walder Schlesiens in Postglaziałer Zeit. Botanische Jahrbucher 67: POLSKIE TOWARZYSTWO GLEBOZNAWCZE 2009: Klasyfikacja uziamienia gleb i utworów mineralnych - PTG Rocz. Glebozn : WORLD REFERENCE BASE FOR SOIL RESOURCES 2006: World Soil Resources Report, 84. FAO-ISRIC- ISSS, Rome: WORONKO D. 1998: Warunki występowania i funkcjonowania obszarów podmokłych w Parku Narodowym Gór Stołowych. Szczeliniec 2: ZAWADZKI S. 1970: Relationship between the content o f organic matter and physical properties o f hydrogenic soils. Pol. J. Soil Science 3: 3-9. Dr hab. A. Bogacz, prof. nadzw. Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul. Grunwaldzka 53, Wrocław, adam. bogacz@up. wroc.pl