ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LXI NR 1 WARSZAWA 2010: ADAM BOGACZ, BEATA ŁAB AZ, EMILIA WŁODARCZYK

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LXI NR 1 WARSZAWA 2010: ADAM BOGACZ, BEATA ŁAB AZ, EMILIA WŁODARCZYK W P Ł Y W S P O S O B U U Ż Y T K O W A N I A N A W Ł A Ś C I W O Ś C I F I Z Y C Z N E I F I Z Y K O C H E M I C Z N E C Z A R N Y C H Z I E M O K O L I C M I L I C Z A IN F L U E N C E O F L A N D U S E O N P H Y S IC A L A N D P H Y S IC O C H E M IC A L P R O P E R T IE S O N U M B R I S O L S A N D G L E Y S O L S IN T H E M IL IC Z R E G IO N Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Abstract: The aim o f the research was the characteristics and comparison o f the physical and physicochemical properties o f sandy Umbrisols and Gleysols from the M ilicz region, utilized as arable and meadow soils. The analyzed soils were represented by 5 profiles (29 soil samples). Two profiles represented arable soils and three profiles were meadow soils. The texture, bulk density, specific gravity. pf up to 4.2, ph in I-I^O and Imol KC1 dm-3, plant-available forms o f P. K, Mg, C-total, N-total, and CaCO, were analyzed" in the samples. The soils represented Umbrisols and G leysols (WRB 2006 M ollic Um&risols Arenie and M ollic Gleysols Arenie). The grain size is dominated by the sandy fraction with a small admixture o f the clay fraction. The specific gravity was within g-crrf3, the bulk density was at g -cn f3, and the total porosity was within %. The effective useful retention in the humic horizons varied within % o f the soil volume. The content o f C ac 03 was sometimes high, reaching 200 g*kg_1 soil and the soil reaction ranged from weakly acidic to neutral (ph ). The content o f plant-available forms o f phosphorus was very high in the arable soils. Meadow cultivation influenced the high total-c and total-n content in the humic horizons. Słowa kluczowe', właściwości fizyczne, właściwości fizykochemiczne, zasobność, użytkowanie. Key w ords: physical properties, physicochemical properties, land use. WSTĘP Rodzaj użytkowania gleby w znacznym stopniu modyfikuje budowę oraz jej właściwości [Uggla, Witek 1958; Chojnicki 1994; Mazurek, Niemyska-Łukaszuk]. Istotną role odgrywa tutaj również intensywność użytkowania [Kowaliński 1952] i zmieniające się warunki wilgotnościowe [Drozd, Licznar 1996; Klimowicz 1980]. Czarne ziemie użytkowane są najczęściej jako grunty orne lub trwałe użytki zielone. Celem pracy było porównanie właściwości fizycznych i fizykochemicznych wybranych profilów czarnych ziem okolic Milicza znajdujących się aktualnie pod użytkowaniem ornym oraz łąkowym.

2 IŁ A. Bogacz, B. Łabaz, E. Włodarczyk OBIEKT I METODY BADAŃ B adania prow adzono w 2008 roku na czarnych ziem iach zdegradow anych [Systematyka gleb Polski 1989] okolic Milicza. Do badań wytypowano 5 profilów w miejscowościach Szkaradowo (profile nr 1 i 2 - grunty orne, pole kukurydzy) oraz Piotrkosice (profile nr 3,4,5 - użytki zielone, łąka kośna). Wytypowane profile znajdowały się na obszarze obniżenia Milicko-Głogowskiego. Intensywne użytkowanie rolnicze terenów pierwotnie podmokłych, doprowadziło do wytworzenia się gleb różnie zagospodarowanych. W zebranym materiale glebowym, określono następujące właściwości fizyczne i fizykochemiczne: skład granulometryczny metodą Bouyoucosa w modyfikacji Casagranda'e i Prószyńskiego, gęstość fazy stałej gleb metodą piknometryczną, gęstość gleby suchej przy użyciu cylinderków Kopeckiego, zdolności retencyjne gleb w zakresie pf 0-2,7 przy użyciu bloków piaskowych i piaskowo-kaolinowych firmy Eijkelkamp, maksymalną higroskopową pojemność wodną - metodą Nikołajewa, ph w H?0 i 1 mol* dm_? KC1 potencjometrycznie, zawartość węgla organicznego (Corg) przy użyciu aparatu CS-MAT 5500, zawartość azotu ogółem (Nog) - metodą Kjeldahla na analizatorze firmy Buchi, CaCCX- metodąscheiblera, zawartość form przyswajalnych fosforu i potasu - metodą Egnera-Riehma, zawartość magnezu - metodą Schachtschabela. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Badane profile czarnych ziem widnieją na mapie glebowo-rolniczej jako czarne ziemie zdegradowane. Według podziału WRB [2006] należałoby zaliczyć opisywane gleby do Mollic Umbrisols Arenie (profile nr 1,2,3) lub Mollic Gleysols Arenie (profile nr 4 i 5). W glebach łąkowych wydzielono poziomy próchniczne o miąższości od 25 do 46 cm. Poziomy akumulacyjne w glebach ornych miały większą miąższość, nawet do 58 cm. Cechy oglejenia były silnie związane z głębokością zalegania zwierciadła wody glebo wogruntowej, który w okresie pomiaru wahał się w przedziale cm p.p.t. Obiekty badawcze znajdowały się poza obszarami wcześniej użytkowanymi jako stawy rybne [Ranoszek, Ranoszek 2004]. W piaszczystych czarnych ziemiach skład granulometryczny, oprócz zawartości materii organicznej [Miechówka i in. 2009], silnie determinuje szereg właściwości fizycznych i fizykochemicznych [Drozd, Licznar 1996]. W częściach ziemistych wyraźnie dominuje frakcja piasku (2-0,05 mm), której udział kształtuje się na poziomie od ponad 60% do 95%. Udział tej frakcji, na ogół, wyraźnie wzrasta wraz z głębokością profilów glebowych. Zawartość frakcji pyłowej (0,05-0,002 mm) jest znacznie mniejsza i nie przekracza na ogół 10%. W badanych glebach stwierdzono bardzo niewielki udział frakcji ilastej (<0,002 mm) (tab.l). Gleby te wykazywały zatem skład granulometryczny piasków słabogliniastych, gliniastych i niekiedy luźnych [PTG 2009]. Gęstość fazy stałej badanych czarnych ziem kształtowała się w przedziale od 2,43 do 2,68 g cm"3. Gęstość gleby suchej była silnie związana z rodzajem użytkowania, kształtując się w zakresie od 0,81 do 1,83 g cm J. Porowatość ogólna wyraźnie zmniejszała się wraz z głębokością i była większa w poziomach darniowych niż poziomach ornych. Wskaźnik potencjalnej retencji użytecznej (PRU) określający ilość wody dostępnej dla roślin w zakresie pf 2,0-4,2, kształtował się w przedziale od około 10 do ponad 40% objętości gleby. Ilość wody łatwo dostępnej dla roślin opisywana wskaźnikiem efektywnej retencji użytecznej (ERU) stanowiła zaledwie połowę wody dostępnej dla roślin w poziomach próchnicznych (tab. 2). Na właściwości retencyjne poziomów czarnych ziem znaczący wpływ wywiera

3 TABELA 1. Skład granulo metryczny gleb okolic Milicza Nr profilu Profile N o Poziom genet. Genetic horizon G łębokość pobrania Depth o f sampling Mollic Umbrisols Arenie TABLE 1. Texture ot soil m Milicz region % zawartości frakcji o 0 % content o f fraction with 0 [mm] Grupy > ,5 0,5-0,25 0,2 5-0,10 0,1 0-0,05 0,05-0,02 0,02-0,006 0, ,002 < 0,0 0 2 granulo metryczne wg PTG [2009] Texture C lasses acc. to Polish Soil Society (2009) I A l piasek gliniasty loamy sand Szkara A piasek gliniasty loamy sand dow o A/C piasek gliniasty loamy sand A/C piasek gliniasty loamy sand HCgg glina piaszczysta sandy loam II A l piasek slabogliniasty sand Szkara- A piasek slabogliniasty sand dow o A piasek slabogliniasty sand A/C piasek słabogliniasly sand HCgg piasek gliniasty loamy sand III A l piasek gliniasty loamy sand Piotr- A piasek slabogliniasty sand kosice C piasek slabogliniasty sand IIC glina piaszczysto-ilasta sandy clay loam m c piasek slabogliniasty sand IVC piasek slabogliniasty sand VC piasek gliniasty loamy sand G piasek słabogliniasty sand Mo llic Gleysols Arenie IV A l piasek gliniasty loamy sand Piotr- A piasek słabogliniasty sand kosice A 3gg piasek slabogliniasty sand C lg g piasek luźny sand C 2gg piasek luźny sand G piasek slabogliniasty sand V A l piasek gliniasty loamy sand Piotr- A piasek słabogliniasty sand kosice A/C piasek gliniasty loamy sand C lg g piasek słabogliniasty sand C 2gg piasek słabogliniasty sand Wpływ sposobu użytkowania na właściwości...czarnych ziem

4 JA A. Bogacz, B. Łabaz, E. Włodarczyk TABELA 2. W łaściw ości fizykochemiczne i chemiczne gleb TABLE 2. Physico-chem ical and chemical properties o f soils Nr profilu Profile N o Poziom genet. Genetic horizon G łębokość pobrania Depth o f sampling Mollic Umbrisols Arenie ph C a C 0 3 C N C/N P: s K,0 i MgO H,0 KC1 g k g '1 gleby -- o f soil mg 100 g 1 glebv - o f soil I A l , ,4 16,7 1,75 9,6 30,1 29,4 10,2 A , ,9 1,61 9, ,5 8,7 A/C ,5 7, ,19 0,42-1,4 5,4 3,4 A/C ,7 7, , ,3 1,2 2,7 HCgg , , ,0 II A l ,6 7,4 1,8 29,5 2,59 11,4 31,2 2,9 4.2 A ,6 7,3 1, ,66 8,5 14,3 1,9 3,1 A ,7 7,5 0,7 15,3 1,61 9,5 3,9 1,4 2,3 A/C ,9 7,5 0, ,2 5,2 1,6 HCgg ,9 7,6 0, ,5 0,9 1,6 III A l ,4 5,9 2,0 37,8 3,57 10,6 2,60 6,3 2,6 A ,3 5,7 0,8 23,3 1, ,3 0,5 0.7 C ,8 6, ,1 1,5 1.3 IIC ,6 5, ,4 12,6 6.6 m c ,1 6,7 0, ,1 1, ^ IVC ,0 6,2 1, ,4 : 4,5 v c , , ,1 2,9 i 3.5 G ,4 6,9 0, ,2 3,4 12,7 Mollic Gleysols Arenie IV A l ,3 5,8 0,8 36,6 4,20 8,7 7,7 4,0! 3,7 A ,3 5,8 0,8 36,1 ;3,64 9,9 4.7 I 0,9! 2.5 A 3gg ,8 6,5 1, ,7! 0,1 1.2 C lg g j- - 0,1 10,1 0,8 C 2 g g ,3 2,4-0,1! 0,5 1,0 G ,8 7,2 0, ,4 4,0 2,8 V A l ,4 6,0 1,6 50,1 6,37 7,9 4,6 4,2 8,8 A ,5 6,1 1,2 27,7 2,94 9,4 1,2! o.i 5,0 A/C ,0 6,6 1,2 2,36-0,8 I 0.4 4,0 C lg g , j- - 0,6 0,4 1.9 C2gg ,0 7,1 0,4 - j ,1 1,3 zawartość próchnicy [Bogacz i in. 2008], stopień jej hydrofobowości oraz połączenie materii organicznej z mineralną częścią gleby [Walczak i in. 2002]. Wyliczone zapasy wody, jakie mogą zgromadzić gleby w 50 cm powierzchniowej warstwie, wskazują na wyższe zdolności retencyjne gleb ornych niż łąkowych, co w dużej mierze powodowane jest większą miąższością poziomów próchnicznych gleb znajdujących się pod uprawą płużną (tab. 2). Analizowane gleby charakteryzuje zróżnicowany odczyn kształtujący się od ph 5,61 do 7,62 w ł mol KC1 dm~3. We wszystkich profilach obserwowano wzrost wartości ph wraz z głębokością. Taka zależność związana jest z obecnością CaCO w całych profilach, a szczególnie w poziomach skały macierzystej. Czarne ziemie były zasobne w próchnicę, zwłaszcza te użytkowane jako łąki. Wpływ rodzaju użytkowania na zawartość węgla podkreślają także w swoich badaniach Freibauer i in. [2004]. Mniejsza zawartość

5 Wpływ sposobu użytkowania na właściwości...czarnych ziem 17 TABELA 3. Wybrane w łaściw ości fizyczne gleb TABLE 3. Selected physical properties o f soils Nr profilu Profile N o Poziom genet. Genetic horizon G łębokość pobrania Depth o f sampling Mollic Umbrisols Arenie Pw 9 o Reserve o f water in top soil 50 cm Pc PRU IERU Zapas w ody w warstwie 50 cm g cm 3 % %v/v mm I A l ,61 1,57 39,8 28, A ,52 41,5 26, A/C ,65 1,73 34,7 17,4 9,3 A/C ,65 1,74 34,3 18,7 8,9 HCgg , ,2 14,4 8,4 II A l ,32 48,6 31,7 14,9 261,6 A ,56 1,43 44,1 27,7 19,4 A ,31 49,8 35, A/C ,82 31,3 22, HCgg , III A l , ,6 35,6 12,3 207,6 A ,56 1,43 44,1 34,4 12,7 C ,64 1,82 31, ,0 IIC , m c ,67 - -!- IVC , v c j- G Mollic Gleysols Arenie IV A l , ,5 32,0 16,4 167,5 A ,57 1,08 58,0 33,5 15,1 A3 gg ,64 1,43 45,8 14,0 8,4 C lg g ,68 1,69 36,9 10,3 6,8 C2gg , G , V A l ,43 0,81 6 6,7 47,2 5, A , ,2 31,3 13,9 A/C ,65 1,49 43,8 14,3 10,1 C lg g ,67 1,67 37,4 13,2 9,3 C2gg , Objaśnienia: Pc - porowatość całkowita, p - gęstość fazy stałej gleby, P 0 ~ gęstość gleby suchej, - nie oznaczono, PRU - potencjalna retencja użyteczna, ERU - efektywna retencja użyteczna; Explanation: Pc - total porosity, p - specific gravity, p o - bulk density;- not determined, PRU - potencial useful retension, ERU - effective useful retension C-ogółem w poziomach powierzchniowych gruntów ornych jest, zdaniem tych autorów, powodowana w iększą mineralizacją próchnicy i uwalnianiem węgla do atmosfery. Zawartość C-ogółem przekraczała tu w poziomach próchnicznych 30 gramów w jednym kilogramie gleby. Użytkowanie łąkowe sprzyjało także gromadzenie się wyższych zawartości azotu ogólnego niż w poziomach powierzchniowych gleb użytkowanych jako

6 IŁ A. Bogacz, B. Łabaz, E. Włodarczyk grunty orne. Ma to związek z powszechnym stosowaniem na użytkach zielonych gnojowicy - nawozu szczególnie bogatego w azot [Dębska2004]. Gleby obydwu sposobów użytkowania cechował typowy dla czarnych ziem wąski stosunek C/N mieszczący się w zakresie 7,9-11,4 (tab. 2). Zasobność gleb w składniki przyswajalne dla roślin wskazuje, że czarne ziemie na gruntach ornych były bardzo zasobne w fosfor. Zasobność w potas i magnez okazała się mocno zróżnicowana w obydwu wariantach zagospodarowania czarnych ziem wytworzonych z piasków (tab. 2). PODSUMOWANIE I WNIOSKI 1. Wysoka zawartość węgla ogólnego w poziomach próchnicznych oraz ich miąższość w znaczący sposób wpływa na zdolności retencyjne badanych gleb. Czarne ziemie użytkowane ornie są w stanie retencjonować większe ilości wody niż czarne ziemie na trwałych użytkach zielonych. 2. Właściwości fizyczne i fizykochemiczne analizowanych gleb kształtowane są przede wszystkim przez zawartość dominującej frakcji piasku oraz węgla ogółem w poszczególnych poziomach genetycznych. 3. Czarne ziemie użytkowane płużnie wykazywały wyższy stopień zasobności w makroskładniki niezbędne dla roślin. LITERATURA BOGACZ A., ŁA BA Z B., DĄBROW SKI P. 2008: Wybrane w łaściw ości fizyczne i fizykochem iczne czarnych ziem w Parku Krajobrazowym D olina Baryczy". Rocz. G lebozn. 59, 1: CHOJNICKI J. 1994: Czarne ziem ie R ów niny B łońsko-sochaczew skiej w ytworzone z pokrywowych utworów pyłow ych. Rocz. G lebozn. 45, 3/4: D Ę BSK A B. 2004: W łaściw ości substancji hum usowej nawożonej gnojowicą. A kadem ia T echniczno-r olnicza w B ydgoszczy, R ozpraw y HO : 112 ss. DROZD J.. LICZNAR M. 1996: Wpływ stosunków wodnych na urodzajność czarnych ziem. Rocz. Glebozn. 47, 3/4: FREIBAUER A., ROUNSEVELL M., SMITH P., VERHAGEN j. 2004: Carbon sequestration in the agricultural soil o f Europe. G eoderm a 122: KLIMOWICZ Z. 1980: Czarne ziem ie Równiny Tarnobrzeskiej na tle zmian stosunków wodnych tego obszaru. Rocz. G lebozn. 31, 1: KOWALIŃSKI S. 1952: Czarne ziem ie wrocławskie. Rocz. G lebozn. 2: M AZUREK R., N IEM YSK A-LUKASZUK J. 2003: Zawartość i skład frakcyjny różnie użytkowanych czarnych ziem Płaskowyżu Proszowickiego i Wyżyny M iechowskiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roi. 493: MIECHÓWKA A., GĄSIOREK M., JÓZEFOWSKA A. 2009: W pływ sposobu użytkowania na zasoby w;ęgla organicznego w glebach Pogórza Śląskiego. Rocz. G lebozn. 60, 2: POLSKIE TO W ARZYSTW O GLEBOZNAW CZE 2009: Klasyfikacja uziam ienia gleb i utworów mineralnych - PTG Rocz. G lebozn. 60, 2: RANOSZEK E., RANOSZEK W. 2004: Park Krajobrazowy D oliny Baryczy. Przewodnik przyrodniczy. Wyd. Gottwald: 192 ss. SYSTEM ATYKA GLEB POLSKI 1989: Rocz. G leboznao, 3/4: UGGLA H., WITEK T. 1958: Czarne ziem ie kętrzyńskie. Z.esz. Nauk. WSR w O lsztynie 3: WALCZAK R.. OSTROW SK I J., W itkowska-w alczak B.. Sław iński C. 2002: H ydrofizyczne charakterystyki m ineralnych gleb ornych Polski. A cta A groph ysica 79: W ORLD REFERENCE BASE FOR SOIL RESOURCES 2006: Food and Agriculture Organization o f the United N ations, Rome. Dr hab. inż. Adam Bogacz Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Wrocław; ul. Grunwaldzka 53 adam. bogacz%up. wroc.pl