EWOLUCJA RĘDZIN PO JEZIORNYCH W KRAJOBRAZIE POJEZIERZA MAZURSKIEGO

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LIX NR 1 WARSZAWA 2008: BOŻENA ŁEMKOWSKA, PAWEŁ SOWIŃSKI EWOLUCJA RĘDZIN PO JEZIORNYCH W KRAJOBRAZIE POJEZIERZA MAZURSKIEGO EVOLUTION OF POST-LAKE RENDZINAS IN THE LANDSCAPE OF THE M AZURIAN LAKELAND Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb; Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Abstract: One o f the peculiarities o f the young glacial lacustrine landscape are gyttja deposits areas, formed as a result o f lake draining. The soils formed on calcareous gyttja Uggla [1976] called post-lake rendzinas, or quaternary rendzinas. The study was conducted in Olsztyn Lakeland, in the m oraine landscape o f the Pomeranian phase o f Vistulian glaciation. The study site (Pęglity) is situated in a form er glacial lake, whose water runs o ff into the G iław a River. Catenal examination shows that the soil sequence and its evolution is tightly linked to its relief. In the centre o f the depression there are post-lake rendzinas, which have been modified by deluvial processes, leading to an increase in the thickness o f the humus horizon, until there the deluvial soil is formed on gyttja. Słowa kluczow e: Pojezierze M azurskie, rędziny pojeziorne, krajobraz m łodoglacjalny, denudacja antropogeniczna. K ey w ords. M asurian Lakeland, post-lake rendzinas, young glacial landscape, anthropogenic denudation. WSTĘP Na przełomie XIX i XX wieku w celu zwiększenia powierzchni użytków zielonych na Pojezierzu Mazurskim spuszczano wody z płytkich jezior. Dzięki zakrojonym na dużą skalę zabiegom hydrotechnicznym, dawne dna jezior przeobraziły się w gytiowiska, a osady denne w postaci gytii stały się skałami macierzystymi dla nowo powstających gleb. Należy do nich gytia wapienna zawierająca według różnych autorów [Unicki 1979; Markowski 1980; Uggla 1976] 40-50% węglanu wapnia. Specyficznym jej rodzajem jest kreda jeziorna, która zawiera ponad 80% CaCOv Powstawanie gytii wapiennej związane jest z biochemicznym wytrącaniem węglanów w zbiorniku wodnym w wyniku pobierania przez rośliny COr Według Bukowskiej-Jani Л003] i Janca [ i 98c>/ 1990] redepozycja CaCO^ m ogła 6yć zw iązana procosaitb kriochcm iczne[vo

2 E w olucja rędzin p o jezio rn ych P ojezierza M azurskiego 135 wymrażania węglanów. Proces ten rozpoczął się u schyłku glacjału i osiągnął maksimum w starszym holocenie [Bukowska-Jania 2003]. Dużą rolę w procesie denudacji chemicznej odegrało mieszanie się wód zawierających te same jony oraz fizyczne przesycenie roztworu w wyniku odparowania wody. Obniżanie się zawartości C 0 2, uważane za główny czynnik depozycji [Petelski, Sadurski 1987; Sadurski 1990; Stasiak 1963; Więckowski 1966], Janiec [1989/1990, 1990] traktuje jako element jedynie wspomagający ten proces. Szybkość sedymentacji gytii węglanowej ocenia się na 0,4-2,0 mm rocznie [Stasiak 1963, 1965, 1971]. Głębokie złoża gytii węglanowych występują z reguły w obrębie jezior wypełniających rynny glacjalne [Petelski, Sadurski 1987] lub obniżenia bezodpływowe konserwowane martwym lodem [Goździk, Konecka-Betley 1992]. Według Nowaczyka i Tobolskiego [1980] najczęściej spotykane są w zlewni z przewagą glin morenowych, zaś według Petelskiego i Sadurskiego [1987] oraz Bukowskiej-Jani [2003] - w krajobrazie sandrowym, co autorzy ci wiążą z podatnością gruboziarnistych osadów na przemywanie. Położenie zbiornika w pobliżu regionalnej bazy drenażu zapewniającej dopływ wód podziemnych gwarantowało dostawę dużego ładunku węglanów. Na rolę zlewni w tym procesie wskazują Gąsiorowski [2001], Uggla [1964] i Damiez [1995]. Rozmieszczenie złóż gytti węglanowych (kredy jeziornej) na terenie Polski północnowschodniej rozpatrywano z reguły pod kątem jej eksploatacji na potrzeby nawozowe [Szczepkowski 1965]. Badaniem gleb powstających na tym utworze zajmował się Uggla [1976], który nazywał je rędzinami pojeziomymi lub czwartorzędowymi. Dotychczasowy stan wiedzy na ich temat ogranicza się głównie do gleb organogenicznowęglanowych [Krzywonos 1993; Meller 2003a i b, 2006; Zawadzki 1957]. Autorzy w swych opracowaniach skupiają się na właściwościach gleb torfowo-murszowych podścielonych gytią węglanową, natomiast opracowania dotyczące rędzin pojeziornych bez nadkładu murszowego należą do rzadkości [Konecka-Betley, Stefaniak 1983; Prusinkiewicz, Noryśkiewicz 1975; Uggla 1976] i wskazują na potrzebę poszerzenia wiedzy z tego zakresu. Celem prowadzonych badań jest wstępna analiza usytuowania rędzin pojeziornych w krajobrazie młodoglacjalnym i ich modyfikacji przez procesy denudacji antropogenicznej. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Badania prowadzono w katenie glebowej Pęglity na Pojezierzu Olsztyńskim w krajobrazie morenowym fazy pomorskiej zlodowacenia Wisły. Obiekt badań położony jest w obrębie dawnego jeziora rynnowego łączącego jezioro Wulpińskie z jeziorem Giłwa. Akwen ten został odwodniony w ramach prac hydrotechnicznych prowadzonych w XIX w. Obecnie jego część wschodnia znajduje się pod wodą, a zachodnia jest użytkowana rolniczo. Obiekt jest odwadniany przez rzekę Giławkę płynącą na dnie rynny. W wyniku spuszczenia wody osady jeziorne znalazły się na powierzchni i zmieniły swój charakter z subhydrycznych na subaeralne. W centralnej części rynny występuje na powierzchni gytia węglanowa stanowiąca główny substrat badanych gleb. Gleby dawnego dna jeziora użytkowane są jako gleby orne lub podlegają trwałemu zadamieniu. Na mapach gleboworolniczych przedstawiane są jako mady lub czarne ziemie. Badania terenowe prowadzono w katenie glebowej Pęglity, gdzie wykonano 4 odkrywki oraz wiercenia w celu pobrania materiału glebowego. W pobranym materiale oznaczono: - skład granulometryczny metodą Bouyoucosa w modyfikacji Cassagrande a i Prószyńskiego,

3 136 В. Ł em kow ska, Р. Sow iński - straty przy wyżarzaniu w piecu muflowym w temperaturze 550 C, - zawartość węglanu wapnia metodą Scheiblera, - odczyn metodą potencjometryczną w 1 mol KC1 oraz w H90, - węgiel organiczny metodą Kurmiesa, - gęstość właściwą, objętościową według powszechnie stosowanych metod w gleboznawstwie, - na podstawie popielności (a) i zawartości węglanu wapnia (b) obliczono zawartość mineralnych frakcji niewęglanowych с = a-b. WYNIKI I DYSKUSJA W katenie Pęglity stwierdzono następującą sekwencję gleb: pararędzina właściwa» gleba deluwialna właściwa» rędzina pojezioma > rędzina pojezioma inicjalna. W centrum obniżenia, na dnie rynny występują rędziny pojeziome o budowie profilu (A)Cgyca-Cgyca. Charakteryzują się one małą zawartością węgla organicznego (0,7%) w poziomie próchnicznym, co sprawia, iż mają one charakter inicjalny. Zawartość węglanu wapnia przekraczająca w poziomie powierzchniowym 73% (tab.l) nadaje im charakterystyczną szarobiałą barwę i wpływa na wysokie ph. Zmiana zawartości C ac 03 w profilu odzwierciedla warunki sedymentacji panujące w dawnym jeziorze i wskazuje na intensywny proces wytrącania węglanów przed odwodnieniem akwenu. Gytia wapienna jest specyficzną skałą macierzystą wykazującą w badanej katenie uziamienie glin ciężkich pylastych (tab. 2). W stanie przesuszonym w poziomie powierzchniowym ma strukturę gruzełkową, natomiast wraz ze wzrostem wilgotności staje się bardziej mazista i pasto wata. Badane gleby przez znaczną część roku podlegają oddziaływaniu wód gruntowych, które w okresie jesienno-zimowym i na przedwiośniu obejmują cały profil (kwiecień cm). Ma to swoje odzwierciedlenie w wilgotności dochodzącej do 80-95% wagowych, co wpływa na stosunki powietrzno-wodne i termiczne. Odróżnia to rędziny pojeziome od rędzin wytworzonych z litych skał wapiennych, które są glebami ciepłymi, przepuszczalnymi i suchymi [Kuźnicki 1976]. Stwarza to odmienne warunki dla rozwoju roślin, a tym samym akumulacji materii organicznej, ewolucji tych gleb, jak też ich rolniczego wykorzystania. W trakcie prowadzonych badań terenowych stwierdzano słabe zwarcie runi z placami pozbawionymi roślinności, o czym donosił w swych pracach Olkowski [1971]. Wraz z oddalaniem się od centrum obniżenia powiększa się miąższość poziomu próchnicznego i wzrasta zawartość węgla organicznego, a peryferyjnie położone osady jeziorne podlegają modyfikacji przez procesy denudacji antropogenicznej, co inicjuje rozwój gleb deluwialnych na gytii węglanowej. W poziomie powierzchniowym rędziny pojeziornej o sekwencji poziomów Aeca-Cgyca-Cgyica stwierdzono 9,4% węgla oraz 4-krotny wzrost zawartość części mineralnych niewęglanowych w porównaniu z poziomem próchnicznym rędziny inicjalnej. Zaobserwowano również spadek zawartości węglanów w całym profilu (tab.l). Taka sekwencja stanowi specyfikę osadów jeziornych wykazujących niekiedy duże zróżnicowanie w obrębie zbiornika wywołane położeniem, warunkami sedymentacji i dopływem materiału allochtonicznego. Rędzina (profil 2) w badanej katenie pełni rolę przejściowego ogniwa w rozwoju gleb pojeziornych. Duża zawartość materii organicznej akumulowanej w warunkach hydromorficznych sprawia, że gleby te w Systematyce gleb Polski [1989] są zaliczane

4 E w olucja,,rędzin p o jezio rn ych P ojezierza M azurskiego 137 TABELA 1. Wybrane właściwości gleb kateny Pęglity TABLE 1. Some properties of soils in Pęglity catena Poziom genet. Genetic Horizon Głębok. Depth [cm] Popie ln. Ash Content (a) C ac 0 3 (b) Miner, frakcje niewęglanowe Noncarbonates fractions (с) С ph Gęstość właściwa Specyfic density Gęstość objęt. Bulk density % н 2о KCl Mg m 3 % Rędzina pojezioma inicjalna; Initial Post-lake rendzina Porowatość Porosity (A) ,0 73,4 15,5 0,74 7,6 7,1 2,3 0,8 67,0 Cgyca ,5 59,3 33,2 8,1 7,3 2,2 0,7 69,3 Cgyca Rędzina pojezioma; Post-lake rendzina Aeca ,1 19,4 61,7 9,4 7,7 7,2 2,2 0,7 68,6 Cgyca ,2 48,6 37,6 8,0 7,4 2,4 0,7 70,4 Cgyica ,6 20,0 54,6 7,8 7,3 2,3 0,4 84,0 Gleba dehiwialna właściwa; Eutric Fluvisols Ap ,6 1,2 86,4 3,71 7,7 7,1 2,5 1,3 47,3 Aeca ,6 9,9 75,8 5,59 7,8 7,3 2,3 1,1 52,5 Cgyca ,2 48,6 37,6 8,0 7,4 2,4 0,7 70,4 Cgyica ,6 20,3 54,3 7,8 7,3 2,3 0,4 84,0 Pararędzina właściwa; Calcaric Regosol Ap ,1 1,0 94,1 1,32 7,8 6,9 2,4 1,4 40,1 ACca ,1 1,1 87,0 0,69 8,2 7,0 2,5 1,4 42,9 Ccal ,3 15,0 84,4 8,3 7,1 2,6 1,5 41,0 Cca ,1 14,0 83,1 8,3 7,1 2,4 1,4 38,9 do czarnych ziem murszastych, przy czym pomija się tu znaczący wpływ gytti węglanowej na ich właściwości. Kolejnym etapem w ich ewolucji jest tworzenie się gleb deluwialnych o budowie profilu Ap-Aeca-Cgyca-Cgyica. Ukształtowanie terenu wskazuje, że nadkład mineralny przykrywający osady jeziorne został przemieszczony z przylegającego stoku w wyniku procesów denudacji antropogenicznej. Jest to zjawisko powszechne w krajobrazie morenowym [Bieniek 1997; Piaścik, Sowiński 2002]. Dwudzielny charakter poziomu próchnicznego jest efektem nakładania się osadów deluwialnych o mniejszej zawartości próchnicy na poziom próchniczny hydromorficzny. Na wierzchowinie stoku podlegającego procesom denudacji antropogenicznej znajdują się pararędziny właściwe wytworzone z iłów (tab. 2) o sekwencji poziomów Ap-ACca- Ccal-Cca2. W yróżniają się one wysoką zawartością węglanu wapnia (11-15% ), nierównomiernie rozłożonego w profilu. Przemieszczanie tego składnika w głębszych poziomach profilu jest znikome, co należy wiązać z małą przepuszczalnością i słabą podatnością na przemywanie iłu [Wyrwicki 1970]. Z badań Bukowskiej-Jani i Puliny [1999] wynika, iż zawartość CaCO^ w iłach może mieć charakter pierwotny. Migracja węglanów w badanej glebie odbywa się głównie szczelinami, o czym świadczy obecność nalotu węglanowego w poziomie Ccal. Wyraźne zubożenie w węglany obserwuje się natomiast w poziomie próchnicznym Ap, co może być związane z nierównomiernym

5 138 В. Łem kow ska, Р. Sow iński TABELA 2. Skład granulo metryczny gleb kateny Pęglity TABLE 2. Textural groups of soils in Pęglity catena Nr profilu Profile No Poziom genet. Genetic horizon Głębokość Depth [cm] Grupa granulometrycz. Soil texture Zawartość [%] frakcji о 0 w mm Content [%] fractions with 0 in mm 1,0-0,1 0,1-0,02 <0,02 <0,002 Rędzina pojezioma inicjalna; Initial Post-lake rendzin 1 (A) Cgyca 0-35 gc Cgyca gcp Rędzina pojezioma; Post-lake rendzina 2 Aeca 0-25 gc Cgyca gcp Cgyica Gleba deluwialna właściwa; Eutric Fluvisos 3 Ap 0-32 gc Aeca gs Cgyca gcp Cgyica Pararędzina właściwa; Calcaric Regosol 4 Ap 0-25 i ACca i Ccal i Cca i rozmieszczeniem węglanów w osadach zastoiskowych lub powierzchniowym przemyciem stymulowanym uprawą i oddziaływaniem wód opadowych wzbogaconych w C 0 9. Wyrwicki [1970] wskazuje, że miąższość strefy odwapnienia w utworach zwięzłych zależy od intensywności infiltracji wód zawierających C 0 9 i jest dodatnio skorelowana z zawartością iłu. Głębokość tej strefy może osiągać od kilku cm do 4 m. W omawianym profilu wyraźnie pokrywa się z głębokością uprawy, a mała zawartość węglanów wskazuje na powierzchniową dekalcytację, o czym świadczy brak strefy wtórnej koncentracji CaCO^ [Wyrwicki 1970] Należy przypuszczać, że wypłukane węglany zasiliły osady jeziorne sąsiedniego zbiornika. WNIOSKI 1. W katenie Pęglity stwierdzono występowanie specyficznych rędzin pojeziomych oraz gleb deluwialnych. W otoczeniu natomiast występują pararędziny. 2. Ewolucja rędzin pojeziornych związana jest z procesami denudacji antropogeniczr nej i prowadzi do powstania w katenie charakterystycznej sekwencji pedonów: rędzina pojezioma inicjalna - rędzina pojezioma - gleba deluwialna właściwa. 3. Rędziny pojeziorne są glebami młodymi, występują lokalnie w obrębie gytiowisk lub w strefie przyjeziornej i z reguły mają charakter antropogeniczny.

6 E w olucja rędzin p o jezio rn ych P ojezierza M azurskiego 139 LITERATURA BIENIEK B. 1997: W łaściwości i rozwój gleb deluwialnych Pojezierza M azurskiego. Acta Acad. Agricult. Tech. Olsz. 64. Suppl. B: BUKOW SK A-JA NIA E. 2003: Rola systemu lodowcowego w obiegu w ęglanu wapnia w środowisku przyrodniczym. Wyd. Uniwer. Śląskiego, Katowice. BUKOW SK A-JA NIA E., PULINA M. 1999: Calcium carbonate in deposits o f the last Scandinavian glaciation and contem porary chemical denudation in west Pomeranian - NW Poland, in the light o f m odern processes in Spitsbergen. Z. G eomorph. N.F. Suppl G ebrüder Bomtraeger, Berlin, Stuttgart: FAO-ISSS-ISRIC 1998: Wodd Reference Base for Soil Resources. World Soil Resources Report 84. FAO, Rome. GĄSIOROW SKI M : Lacustrine chalk deposition in Lake Kruklin (NE Poland) as a résultat décalcification o f the lake catchement. Studia Quaternaria 18: GOŹDZIK J., K ON ECK A-BETLEY K. 1992: Późnovistuliańskie utwory węglanow e w zagłębieniach bezodpływ ow ych rejonu kopalni Bełchatów, cz. 1. G eneza i stratygrafia, cz. 2. Skład chem iczny i m ineralogiczny. Rocz. Glebozn. 43(3/4): DAM ICZ J.1995: Związek wieku osadów pojeziornych z ich typem litologicznym na Warmii i Mazurach. Przegl. Geol. 43(1): ILNICKI P. 1979: Zasady określania złóż gytii wapiennej do produkcji naw ozów wapniowych. Konf. Nauk-tech. K reda jeziorna i gytie. PTPNoZ, Oddz. Zielona Góra: JANIEC B. 1989/1990: Układy węglanowe a depozycja C ac 0 3 w wodach naturalnych Roztocza Zachodniego (SE Polska). Ann. UMCS Lublin - Polonia 44/45(8) B: JANIEC B. 1990: W sprawie w ęglanowego systemu wód podziem nych i warunków potencjalnych depozycji kredy jeziornej. P rzegl Geol. 3: KONECKA-BETLEY K., STEFANIAK P. 1983: Geneza i typologia gleb wytworzonych z kredy jeziornej południowego pasa bagien w Puszczy Kampinowskiej. W: Wpływ działalności człowieka na środowisko glebowe w Kampinowskim Parku Narodowym. Wyd. SGGW, Warszawa: KRZY W ON OS K. 1993: Fizyczna i wodna charakterystyka gleb m ineralno-w ęglanow ych na kredzie jeziornej. Wiad 1MUZ 17(3): KRZYW ONOS K. 1992: Organogeniczne gleby węglanowe na kredzie jeziornej - charakterystyka i klasyfikacja. W iadlm U Z 17(3): KUŹNICKI F. 1976: Rędziny w ytw orzone ze skał węglanowych różnych formacji geologicznych na obszarze G ór Św iętokrzyskich i ich obrzeżenia. Rocz. Glebozn. 27 (2). M ARKOW SKI S. 1980: Struktura i właściwości podtorfowych osadów jeziornych rozprzestrzenionych na Pom orzu Zachodnim jako podstawa ich rozpoznania i klasyfikacji. Mater. Konf. Kreda jeziorna i gytie. T. 2. PTPNoZ, Oddz. G orzów-zielona Góra: M ELLER E. 2003a: W łaściwości fizyczne gleb gytiowo-m urszowych w zależności od różnego sposobu ich rolniczego użytkowania. Zesz. Probl. Post. Nauk R o i 493: M ELLER E. 2003b: Niektóre właściwości chemiczne różnie użytkow anych gleb gytiowo-m urszowych w pobliżu Jeziora Miedwie. Rocz. Glebozn. 55(3): M ELLER E. 2006: Płytkie gleby organogeniczno-w ęglanow e na kredzie jeziornej i ich przeobrażenia w wyniku uprawy. AR w Szczecinie. Rozprawy 233. M UCHOW SKA F., M U CHOW SKI J. 1991: W ykształcenie i sposób w ystępow ania późnoglacjalnych osadów jeziornych w północno-zachodniej części Krainy W ielkich Jezior M azurskich. W: A. Kostrzcwski (red.) Geneza litologia i stratygrafia utworów czwartorzędowych. Geografia, Wyd. Naukowe U AM, Poznań 50: NOW ACZYK B., TOBO LSK I K. 1980: W sprawie późnoglacjalnych osadów wapiennych akumulowanych w środowisku wodnym. Bad. Fizjogr. nad Polską Zach. 33(A): O LK OW SK l M. 1967: Niektóre właściwości fizyczne i chemiczne gytii osuszonych jezior m azurskich. Zesz. Nauk. WSR Olszl. 23 (566): O LKOW SKl M. 1971: Charakterystyka warunków siedliskowych i roślinności gyliowisk Pojezierza M azurskiego oraz możliw ości ich wykorzystania jako obiektów lekarskich. Zesz. P robl Post. Nauk R oi 107:

7 140 В. Ł em kow ska, Р. Sow iński PIAŚCIK H., SOW IŃSKI P. 2002: W pływ denudacji antropogenicznej na rozwój gleb obniżeń śródm orenow ych w krajobrazie Pojezierza M azurskiego. Zesz. Probl. Post. N auk Roln. 487: PETELSKI K., SADURSKI A. 1987: Kreda jeziorna wskaźnikiem holoceńskiej wym iany wód podziem nych. Przegl. Geol. 3: PRUSINKIEW ICZ Z., N ORYŚKIEW ICZ B. 1975: Geochem iczne i paleopedologiczne aspekty genezy kredy jeziornej jako skały macierzystej północnopolskich rędzin. Acta Univer. Nicol. Coper. G eogr 11(35): SADURSKI A. 1990: Dyskusja o związkach złóż kredy jeziornej z w ęglanow ym system em wód podziem nych. Przegl. Geol. 7-8: STASIAK J. 1963: H istoria jeziora Kruklin w świetle osadów strefy litoralnej. Wyd. Geol. Warszawa, Prac. Geogr. Nr 42. STASIAK J. 1965: G ytie wapienne w Polsce północnej. Wiad. Melior. 4: STASIAK J. 1971: Szybkość sedym entacji złóż gytii wapiennej. Zesz. Probl. Post. N auk Roi. 107: SYSTEM ATYKA GLEB POLSKI 1989: Rocz. Glebozn. 40 (3/4). SZCZEPKOW SKI B. 1965: Stan rozpoznania złóż kredy jeziornej w woj. olsztyńskim. Przegl. Geol. 11: UGGLA H. 1964: W pływ zlewni na powstawanie i niektóre właściwości osadów jeziorow ych. Zesz. Nauk. WSR Olszt. 17 (355): UGGLA H. 1976: R ędziny Pojezierza M azurskiego. Rocz. Glebozn. 27(2): W IĘCKOW SKI K. 1966: Osady denne jeziora M ikołajskiego. IG PAN Pr. Geogr. 57, PWN Warszawa. W YRW ICKI R. 1970: W tórna koncentracja węglanu wapnia w utw orach ilastych. Kwart. Geol. 16: ZAWADZKI S. 1957: Badania genezy i ewolucji gleb błotnych węglanow ych Lubelszczyzny. Ann. UMCS, Sectio E 12(1): D r B ożena Łem kow ska, blem uw m.edu.pl; D r P a w eł Sow iński p a w els@ u w m.ed u.p l UWM; K atedra G leboznaw stw a i O chrony Gleb; P I Ł ódzki 3, O lsztyn