W P Ł Y W U D E P T Y W A N IA N A W ŁAŚCIW O ŚCI GLEB LE ŚN YC H

Transkrypt

1 R O C Z N IK 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 Z B IG N IE W RÓG, H J A L M A R U G G LA, Z O F IA U G G L A W P Ł Y W U D E P T Y W A N IA N A W ŁAŚCIW O ŚCI GLEB LE ŚN YC H Instytut Gleboznawstwa i M elioracji A R T w Olsztynie W STĘ P Wzrastający ruch turystyczny prowadzi do daleko idących zmian -nie tylko pokrywy roślinnej i fauny glebowej, ale także właściwości samej gleby. Zjawisko to znane jest od dawna, a pierwsze prace dotyczące rozmieszczenia poszczególnych gatunków roślin -na terenach o różnym natężeniu ruchu turystycznego pochodzą z roku 1917 (Jeffreys, Shantz [4]). Prace te miały jednak charakter jakościowy. Bardziej szczegółowe badania wpływu człowieka na siedlisko leśne prowadzone były przez Lutza [5] i La Page [3]. Ekologiczny w pływ człowieka przedstawiony jest również w pracy Liddle a»[4], która jednak nie była prowadzona na terenach leśnych. W pływ udeptywania na zmiany sikładu gatunkowego fauny glebowej omawia również D u f f e у [1]. Przedstawiona praca dotyczy tylko zmian zachodzących w glebach leśnych, ze szczególnym uwzględnieniem badań mikromorfologicznych próchnicy 1. Próchnica leśna odgrywa doniosłą rolę w ekosystemach leśnych i bez jej uwzględnienia trudno byłoby zrozumieć i wyjaśnić funkcjonowanie tych ekosystemów [6]. Jest ona nie tylko magazynem składników pokarmowych dla roślin (w niej rozwija się przeważająca część korzeni runa), ale również dla różnorodnej mezofauny glebowej. Nadto stanowi cna źródło energii dla m ikroflory glebowej i zawiera niezbędne dla różnych organizmów substancje fizjologicznie czynne. Próchnica glebowa jest regulatorem odczynu i ma silne zdolności sorpcyjne, a także w p ływa na (kształtowanie się stosunków wodno-powietrznych gleby, którą też chroni przed procesami erozji wodnej i eolicznej. 1 Doświadczenie zostało złożone w 1976 r. i jest prowadzone przez Pracow nią Ochrony Przyrody IB L w Białowieży; kierownik prof, dr hab. A. W. Sokołowski, kierownik tematu dr M. Kawecka. Badania gleboznawcze prowadzone są przez Zespół Genezy i System atyki Gleb Instytutu Gleboznawstwa i M elioracji A R T w Olsztynie.

2 142 Z. Róg i in. Ponieważ w wyniku deptania ulegają uszkodzeniu zarówno rośliny, jak i wierzchnia część gleby, przeprowadzono badania, których celem jest obserwacja zmian zachodzących głównie w ektopróchnicy, najbardziej w rażliw ej na deptanie części gleby. W badaniach tych uwzględniono intensywność i charakter deptania (codzienne deptanie przez zmienną ilość osób oraz bardzo intensywne deptanie z przerwami tygodniowym i). Uzyskane w tych doświadczeniach dane mogą być pomocne przy ustalaniu szkód wyw oływ anych w lesie przez coraz bardziej rozw ijający się masowy ruch turystyczny. M IEJSCE I M E T O D Y K A B A D A Ń Badania nad udeptywaniem gleby zostały przeprowadzone na terenie rezerwatu Park Krajobrazow y w Puszczy Białowieskiej pod borem mieszanym świeżym, o glebie brunatnej wyługowanej (na przejściu do gleby rdzawej) wytw orzonej z piasku słabo gliniastego na piasku luźnym, zawierającym fibry żelaziste. W glebach tych przeważa próchnica typu moder. Doświadczenie obejmuje ogółem 60 powierzchni, z których każda zajmuje 25 m2. Powierzchnie o różnych kombinacjach deptania zostały rozmieszczone losowo. Badania gleboznawcze objęły następujące kombinacje: I kontrolna, II powierzchnie deptane przez 1 osobę w ciągu 7 godzin dziennie, III powierzchnie deptane przez 5 osób w ciągu 7 godzin dziennie, IV powierzchnie deptane przez 10 osób w ciągu 7 godzin dziennie, V powierzchnie deptane przez 70 osób 1 raz w tygodniu, V I powierzchnie deptane przez 210 osób 1 raz w tygodniu. Liczbę depczących osób podano w przeliczeniu na 1 ha. Deptanie było prowadzone w ciągu trzech miesięcy letnich. K ażdy sposób deptania powtarzał się trzykrotnie, stąd badania gleboznawcze przeprowadzono na 18 powierzchniach doświadczalnych. W badaniach laboratoryjnych oznaczono: przepuszczalność metodą Kaczyńskiego, pojemność wodną (kapilarną i maksymalną) metodą suszarkową-cylinderkową, gęstość objętościową za pomocą cylinderków pojemności 100 cm3, ciężar właściwy piknometrycznie z zastosowaniem kolb miarowych, odczyn potencjometrycznie. Szlify glebowe wykonano z monolicików długości 8 cm, obejmujących ektopróchnicę 0 i poziom A h, a w niektórych przypadkach także górną część poziomu В * metodą Altem üllera-kubieny, w m odyfikacji Kowalińskiego i Bogdy [2]. 2 Ektopróchnica O = A 0, poziom A ł l := A li poziom B = (B). W ektopr:chnicy w y różniono poziom y L, F i H.

3 Fizyka gleby 143 W Y N IK I B A D A Ń Przepuszczalność wodna. Przepuszczalność wodna wykazuje dużą zależność od czasu udeptywania, czy czym w porównaniu z innymi właściwościami zależność ta jest najbardziej wyraźna (rys. 1). P rzy najsłabszym deptaniu (1 osoba na hektar) zmniejsza się przepuszczalność sześciokrotnie, natomiast przy deptaniu przez 210 osób raz w tygodniu aż trzydzieści sześć razy w porównaniu z poletkami kontrolnymi. Rys. 1. Przepuszczalność wodna badanych gleb Q przep u szczaln ość w o d y w cm/s,1 - VI k o m b in a cje d eptan ia W ater perm eability o f soils under study Q w a te r p e rm e a b ility, cm/s, I - V I tra m p lin g co m b in ation s Rys. 2. Pojemność wodna poziomów A h P w pojem n ość w odna w procen ta ch ob jęto śc io w y c h, 1 k a p ita rn a pojem n ość w odna, 2 p o łow a p o jem n ość w odna W ater perm eability of the A h horizon Pw w a te r ca p a city in v o l. %, 1 c a p illa ry w a te r ca p a city, 2 fie ld w a te r ca p a city Pojemność wodna. W pływ poziomu udeptywania na pojemność wodną zaznacza się najbardziej w poziomach próchnicznych. P o jemność wodna poziomów O wykazuje duże wahania, być może nie związane z czasem udeptywania. W górnej części poziomów В występuje natomiast niewielki wzrost kapilarnej pojemności wodnej na poletkach udeptywanych, niezależnie od intensywności deptania. Polowa pojemność wodna w poziomie A h wykazuje zależność od czasu deptania (rys. 2). Obserwuje się tu w yraźny wzrost polo we j pojemności wodnej wraz ze wzrostem udeptywania. Polowa pojemność wodna poziomów A h na powierzchniach deptanych przez 210 osób raz w tygodniu (kombinacja V I) jest prawie dwa razy większa niż na powierzchniach kontrolnych. W przypadku kapilarnej pojemności wodnej poziomów A h obserwuje się nieco inną zależność. Zauważa się tu początkowo silny wzrost pojemności wodnej przy niskich poziomach deptania, a spadek przy w y ż-

4 144 Z. Róg i in. szych. Powierzchnie depta-ne jednak mają zawsze wyższą kapilarną pojemność wodną niż powierzchnie kontrolne (rys. 2). Gęstość. Zależność gęstości od kombinacji udeptywania widoczna jest tylko w poziomach A h (rys. 3). Najniższe gęstości występują na powierzchniach kontrolnych oraz na powierzchniach słabo deptanych i deptanych przez 210 osób jeden raz w tygodniu. Mała gęstość na powierzchniach kontrolnych i słabo deptanych (1 osoba w ciągu dnia) wiąże się z dużym przerośnięciem ektopróchnicy przez korzenie roślin runa. P rzy silniejszym udeptywaniu następuje Rys. 3. Gęstość poziom ów A h S gęstość w g/cm3, I - VI k o m p in a cje d eptan ia Density of A h horizons S d en sity in g/cm8, I - VI tra m p lin g com binations Rys. 4. Porowatość poziom ów A h P p o ro w a to ść w e/o, I -V I k o m b in a cje deptan ia Porosity of A h horizons P p o ro sity in %, I -V I tra m p lin g com binations Rys. 5. Odczyn gleb I - VI k o m b in a cje deptan ia Soil reaction I - V I tra m p lin g com b in ation s

5 Fizyka gleby 145 Rys. 6. Budowa wierzchnich poziom ów wybranych gleb I - V I k o m b in a cje d eptan ia Structure of upper horizons of chosen soils I - VI tra m p lin g com bination s zniszczenie roślin i sprasowanie ektopróchnicy, co zwiększa gęstość. Silne deptanie (210 osób raz w tygodniu) prowadzi do rozrywania poziomu ekstopróchnicy, jej rozluźnienia i mieszania, co obniża gęstość. Porowatość. Obliczono ją na podstawie ciężaru objętościowego i właściwego. W ykazuje -ona odwrotną niż gęstość zależność od intensywności deptania (rys. 4). Odczyn. W poziomach A h odczyn gleby na powierzchniach udeptywanych jest zawsze niższy niż na powierzchniach kontrolnych. W y raźnych jednak zależności w tym względzie nie stwierdzono (rys. 5). Właściwości mikromorf ologiczne. Najniższą miąższość poziomu ektopróchnicy typu moder stwierdzono na powierzchniach kontrolnych, gdzie wynosiła ona około 1 cm (rys. 6). Udeptywanie słabe (kombinacja I 1 osoba codziennie) spowodowało prawie trzykrotny wzrost miąższości poziomu O. Najwyższą miąższość poziomu O stwierdzono na poletkach deptanych przez 10 osób co dzień (kombinacja IV). P rzy tej kombinacji deptania ektopróchnica nabrała już charakteru zbliżonego do typu mor. Na powierzchniach deptanych przez 70 i 210 osób raz w tygodniu nastąpiło zmniejszenie się miąższości poziomu ektopróchnicy, która jednak nadal ma charakter próchnicy mor. Poziom y O na poletkach kontrolnych mają najprostszą budowę, ponieważ składają się tylko z bardzo cienkiego poziomu L i poziomu F H (rys. 6). W miarę wzrostu intensywności deptania ilość poziomów ektopróchnicy wzrasta. Poziom y L mają najmniejszą miąższość na powierzchniach kontrolnych i w miarę udeptywania miąższość ich wzrasta do kombinacji deptania przez 10 osób na hektar, a następnie nieco maleje. Mikrobudowa poziomów L deptanych przez 1 osobę na hektar w y kazuje (sądząc z ilości odchodów mezofauny glebow ej) najwyższą aktyw-

6 146 Z. Róg i in. ność biologiczną oraz największe rozdrobnienie fragmentów roślinnych. Duża ilość koprolitów pochodzi od grup wyżej rozwiniętych zwierząt, jak D ip lo p od a, Iso p o d a, D ip te r a, A c a rin a i L im b ric id a e. Substancja roślinna składa się głównie z fragmentów igieł i liści z przylegającym i do nich odchodami E n c h y tra e id a e lub C o llem b o la. W poziomach tych występuje również duża ilość żywych mchów i korzonków roślin. W miarę wzrostu intensywności deptania zwiększa się udział igieł kosztem innych fragmentów roślinnych. Począwszy od kombinacji udeptywania III (5 osób na hektar) w poziomach L pojawia się układ kierunkowy (w arstwowy) jako wynik silnego sprasowania ektopróchnicy i osłabienia działalności mezofauny glebowej. Niższa aktywność mezofauny wiąże się z zahamowaniem działalności niektórych grup zwierząt. Wśród resztek roślinnych spotyka się tylko odchody E n c h y tra e id a e lub C o llem b o la. Miąższość pozostałych poziomów (F, F H i H ) wykazuje najczęściej początkowa wzrost w miarę udeptywania, przy silnym jednak deptaniu raz w tygodniu (przez 70 i 210 osób) miąższość tych poziomów spada. Poziom y F H na powierzchniach kontrolnych i słabo udeptywanych ^1 osoba na hektar) zbudowane są z drobnych fragmentów roślinnych silnie wymieszanych z odchodami mezofauny. Podobnie jak w poziomach L odchody te wskazują na obecność znacznej ilości grup zw ierząt. W wyniku udeptywania omawiane poziomy ulegają również sprasowaniu, a ilość grup zwierząt ulega redukcji. Poziom y H występują tylko w powierzchniach silnie deptanych, jednak nie są one spotykane na powierzchniach deptanych przez 210 osób raz w tygodniu. Poziom y te zbudowane są najczęściej z odchodów E n c h y tra e id a e lub C o lle m b o la, tworzących warstwę na granicy dolnej poziomu A h. В rak fragm entów roślinnych oraz występowanie w ym ienionej warstwy nad bardziej zwartym poziomem A h wskazuje na możliwość przemycia tych odchodów z górnej części ektopróchnicy. Cechą charakterystyczną silnie udeptywanych ektopróchnic jest w y stępowanie wśród poziomów organicznych gniazd złożonych z części mineralnych pochodzących z poziomów A h lub B. Takie przemieszczenie części mineralnych wiąże się już z daleko posuniętym procesem niszczenia poziomu O. W gniazdach tych brak jest akumulacji próchnicy, co wskazuje na pewne ich wyługowanie. Intensywność udeptywania wpływa również na charakter przejścia między poziomami O i A h. Na powierzchniach kontrolnych i bardzo słabo deptanych obserwuje się silną penetrację organizmów glebowych do poziomu A hy co zaciera granice między ektopróchnicą i poziomem A h. W przypadku poletek silnie deptanych granica ta jest ostra, a górna część pioziomu A h nie jest wzbogacana w próchnicę i odchody mezofauny.

7 Fizyka gleby 147 W N IO S K I 1. Udeptywanie gleby leśnej wpływa w istotny sposób na zmiany niektórych właściwości, zwłaszcza w poziomach O i A h. P rzy długim okresie udeptywania zmiany te zaznaczają się prawdopodobnie również w poziomie B. 2. Udeptywanie wpływa na zmianę przepuszczalności wodnej i pojemności wodnej polowej i kapilarnej, a także gęstości i porowatości: powierzchnie deptane co dzień przez 1 osobę mają przepuszczalność sześć razy a deptane przez 210 osób raz w tygodniu trzydzieści sześć razy niższą niż kontrolne, pojemność wodna poziomów A h wykazuje większe wartości na powierzchniach deptanych, gęstość zwiększa się ze wzrostem intensywności deptania. 3. W wyniku udeptywania zmienia się miąższość poszczególnych poziomów, ich ilość i budowa. Udeptywanie prowadzi również do zm niejszenia aktywność fauny i redukcji ilości gatunków zwierząt. 4. Najbardziej szkodliwe jest bardzo silne deptanie prowadzone raz w tygodniu. Pow yższe wnioski oparte są tylko na jednorazowych badaniach przeprowadzonych na terenie Puszczy Białowieskiej i nie mogą być na _ razie uogólniane. L IT E R A T U R A [1] Duffey E.: The effects of human tram pling on the fauna of grassland litter. Biol. Conserv. 7, 1975, [2] Kowaliński S., Bogda A.: Przydatność polskich żyw ic syntetycznych do sporządzania mikroskopowych szlifów gleb. Rocz. glebozn. 16, 1966, [3] La Page W. F.: Recreation and the forest site. J. For. 60, 1962, [4] L i d d i e M. J.: Selective reviev of the ecological effects of human tram pling on natural ecosystems. Biol. Conserv. 7, 1975, [5] Lutz H. J.: Soil condition of picnic grounds. J. For. 43, 1945, [6] P r u s i n к i e w i с z Z.: Ściółki i próchnice gleb leśnych jako obiekt zainte* resowań leśnictwa, gleboznawstwa i ekologii. Próchnica gleb leśnych. M ateriały konferencyjne, Toruń maj W arszawa Toruń РОГ, X. У ГГЛ Я, 3. У Г Г Л Я В ЛИ Я Н И Е У М И Н А Н И Я Н А С В О Й С ТВ А Л Е С Н Ы Х ПОЧВ Институт почвоведения и мелиорации, сельскохозяйственно-техническая академия в Ольштыне Резюме Проводились испытания некоторых физических, физико-химических и микроморфологических свойств на делянках с различным уровнем уминания

8 148 Z. Róg i in. (утаптывания). Делянки были заложены в Беловежской пуще филиалом Н аучно-исследовательского института в Беловежи. На исследованной площади вы ступают почвы бурые выщелоченные, образованные из слабоглинистой супеси залегающей на ры хлы х песках. Лесным биотопом был смешанный бор. Результаты анализов показывают значительное влияние интенсивности уминания на свойства лесных почв, а особенно эктогумуса и горизонта A h. Под влиянием уминания изменяется водопроводимость, водоемкость: полевая и капиллярная, плотность почвы, ее пористость реакция и микроморфологическое строение. БОаиболее существенными микроморфологическими изменениями являются изменения в строении и мощности отдельны х горизонтов эктоперегноя, а также различия в деятельности почвенной фауны. Z. R Ô G, H. U G G L A, Z. U G G L A E FFECT OF T R A M P L IN G O N P R O PE R TIE S OF FO REST SO ILS Department of Soil Science and Land Reclamation Agricultural U niversity of Olsztyn Summary Some physical, physico-chemical and microm orphological properties on plots with different tram pling level were determined. The plots have been established in the Białowieska Prim aeval Forest by the Forestry Research Institute, Branch Division at Białowieża. On the areas covered w ith the investigations leached brown soils, developed from w eakly loam y sand on loose sand, occured. The ecologic forest type was m ixed coniferous forest. Results of the analyses prove astrong effect of tram pling intensity on properties of forest soils, particularly of ecto-humus and A h horizon. The tram pling effect manifests itself in changes of water perm eability, field and capilary water capacity, density, porosity, reaction and m icrom orphological structure of soil. The most significant microm orphological changes are those of structure and thickness of particular ecto-humus horizons and differences in the soil fauna activity. Dr Zbigniew Róg Instytut Gleboznawstwa i Melioracji ART Olsztyn-Kor towo