CHARAKTERYSTYKA ZASOLENIA GLEB SIARCZKOWYCH I KWAŚNYCH SIARCZANOWYCH W REJONIE MRZEŻYNA

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LII, NR 3/4 W ARSZAW A 2001: JERZY PRACZ, WOJCIECH KWASOWSKI CHARAKTERYSTYKA ZASOLENIA GLEB SIARCZKOWYCH I KWAŚNYCH SIARCZANOWYCH W REJONIE MRZEŻYNA SALINITY OF SULPHIDE SOILS AND SULPHATE SOILS IN THE MRZEŻYNO ZONE Zakład Gleboznawstwa, Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, SGGW w Warszawie A b stra ct: The sulphide soils and sulphate soils o f peat land near M rzeżyno were classified as slightly, m edium and highly saline. Oxidation o f sulphides was mainly due to appearance o f large amount o f sulphates, m ostly aluminium and iron sulphates in soils. Iron sulphates am ong soluble salts dominated in deeper layers o f acid sulphate soils, calcium sulphates - in other layers o f that soil and sulphides soils. M ost o f investigated soils contained increased content o f sodium in their sorption com plex. The underground and surface waters connected with sulphides soils and sulphate soils were highly saline and had high SA R index values. In opposition to the soil solutions, the underground and surface waters were sodium -chloride chem ical type. Słow a kluczowe: zasolenie gleb, gleby siarczkowe, kwaśne gleby siarczanowe. K ey words,: salinity o f soils, sulphide soils, acid sulphate soils. WSTĘP Proces tworzenia osadów siarczkowych, najczęściej w postaci pirytu, zachodzi w glebach hydromorficznych przy udziale zasobnych w siarczany wód gruntowych lub powierzchniowych, związanych zwykle z morzem albo słonymi źródłami [Bloomfield, Coulter 1973 ; Hill 1982; Pons, van Breemen 1982]. Gleby wytworzone z osadów siarczkowych o odpowiednio dużych zawartościach siarczków zaliczane są do gleb siarczkowych, a po odwodnieniu i natlenieniu mogą tworzyć kwaśne gleby siarczanowe [Avery 1973; Bloomfield, Coulter 1973; Soil Taxonomy 1975;Mackney 1981]. W ystępowanie gleb siarczkowych 1 kwaśnych siarczanowych stwierdzono na torfowisku w pobliżu Mrzeżyna [Pracz 1989; Pracz, Kwasowski 2001]. Dopływające

2 18 J. Pracz, W. Kwasowski okresowo do tego torfowiska wody morskie wpływają na zasolenie gleb oraz wód gruntowych i powierzchniowych. Jednocześnie w czasie utleniania siarczków tworzy się bardzo dużo różnych siarczanów, oddziałujących także na zasolenie gleb oraz wód. Celem badań była charakterystyka zasolenia wód gruntowych i powierzchniowych oraz gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych występujących na badanym terenie. CHARAKTERYSTYKA TERENU BADAŃ Teren badań w okolicy Mrzeżyna jest płaską (0,5-1,0 m n.p.m.) przymorską doliną rzeki Regi, zalewaną okresowo jej wodami. Część doliny zajmuje płytka (głębokość do 2,5 m) misa jeziora Resko Przymorskie oddzielona od morza wąską mierzeją z płaskim wałem wydmowym. Jezioro połączone jest z morzem sztucznym kanałem [Dobracka 1992; Dobracki 1995]. Holoceńskie osady doliny Regi to głównie piaski rzeczne z domieszką mułków, na których u schyłku okresu subborealnego rozpoczął się proces torfotwórczy [Dobracka 1992]. Obecnie dno doliny wyściela zmeliorowana równina torfowa. Są to torfy szuwarowe i turzycowe o maksymalnej miąższości do 7 m. Miejscowo pod warstwą torfów, głównie na obrzeżu jeziora Resko, występują gytie. Od południa dolina przymorska ograniczona jest wysoczyzną nadbudowaną pasmem wzgórz akumulacyjnych. Wody morskie przy wysokich stanach wlewają się w koryto rzeki i do jeziora, zalewając nisko położone tereny bagienne [Schoeneich 1965]. Świadczą o tym warstewki piaszczystych namułów spotykane w różnych partiach profili glebowych. Pewną rolę w tworzeniu się osadu siarczkowego mogły odegrać także podziemne wody słone wydostające się na powierzchnię lub w jej pobliże w tym rejonie [Pietrenko 1961]. Teren badań usytuowany był na zmeliorowanych łąkach organicznych, bardzo zaniedbanych, gdyż wśród roślinności dominowały turzyce, skrzypy, sity i trzcina pospolita. Wody gruntowe w wykopanych profilach glebowych stwierdzono na głębokości cm. MATERIAŁ I METODY Badania terenowe przeprowadzono latem 1993 r. Opisano i pobrano próbki z 12 profili glebowych rozmieszczonych na obszarze od rzeki Regi po jezioro Resko i od Mrzeżyna po miejscowość Roby. Pobrano próbki wód gruntowych z profili i wód powierzchniowych z otoczenia profili. Próbki gleb i wód przewieziono do laboratorium w szczelnie zamkniętych pojemnikach. W glebach oznaczono przewodnictwo elektryczne - konduktometrycznie. Wyciągi wodne z gleb wykonano przy stosunku suchej masy gleby do wody jak 1:10. W wyciągach tych oznaczono jony soli rozpuszczalnych: K, Na - fotometrycznie, Ca, Mg, Al, Fe - metodą AAS, chlorki - argentometrycznie, siarczany - nefelometrycznie, wodorowęglany - acidometrycznie i jony wodoru - basimetrycznie. W wyciągach wodnych wyliczono także SAR według Jacksona [1958]. Ogólną ilość soli rozpuszczalnych obliczono przez zsumowanie ilości poszczególnych jonów zawartych w wyciągu wodnym. W glebach oznaczono także udział sodu w kationowej pojemności wymiennej, ekstrahując glebę octanem amonu, po uprzednim odmyciu soli rozpuszczalnych alkoholem etylowym. W pobra

3 Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna nych próbkach wód oznaczono skład jonowy soli rozpuszczalnych tymi samymi metodami jak w wyciągach wodnych z gleb. Na podstawie proporcji jonów określono typ chemiczny wód i roztworów glebowych. WYNIKI Powierzchniowe poziomy badanych gleb w większości profili nie były zasolone, gdyż wykazywały przewodnictwo elektryczne niższe niż 2 ds/m. Jedynie w dwóch profilach (4 i 12) w warstwie 3-20 cm wartość ECe była równa 3,62 i 3,85 ds/m, co oznacza bardzo słabe zasolenie gleby [Jackson 1958]. Natomiast głębiej zasolenie gleb wzrastało. W warstwie do głębokości 100 cm największe wartości przewodnictwa elektrycznego w kwaśnych glebach siarczanowych zawierały się w granicach od 9,89 do 18,24 ds/m, a w glebach siarczkowych od 5,28 do 10,12 ds/m. Na tej podstawie wydzielono gleby słabo, średnio i silnie zasolone. Gleby kwaśne siarczanowe w warstwie do głębokości 100 cm były przeciętnie znacznie silniej zasolone niż gleby siarczkowe. W obu grupach gleb największe wartości ECe w obrębie tej warstwy występowały w poziomach o największej akumulacji siarki ogółem. Warstwy leżące głębiej niż 100 cm wykazywały wyższe wartości ECe jedynie w części profili (jeden profil kwaśnych gleb siarczanowych i cztery gleb siarczkowych). W profilu 4 kwaśnych gleb siarczanowych na głębokości większej niż 100 cm przewodnictwo elektryczne wynosiło ponad 23 ds/m, a w prof. 12 gleb siarczkowych na głębokości ponad 120 cm wartość ECc była równa około 27 ds/m (tab. 1 i 2). Zróżnicowanie wartości ECe w profilach glebowych miało związek z zawartością i składem soli rozpuszczalnych oraz z pojemnością wodną gleb w stanie pełnego nasycenia. Ogólna ilość soli w warstwach powierzchniowych kwaśnych gleb siarczanowych zawierała się w granicach od 0,05 do 0,45%, a w glebach siarczkowych od 0,04 do 2,06%. Natomiast w warstwie do głębokości 100 cm stwierdzono w glebach kwaśnych siarczanowych maksymalną ilość soli w zakresie od 4,71 do 12,59%, zależnie od profilu, a w glebach siarczkowych od 2,41 do 5,14%. We wszystkich przypadkach największe zasolenie stwierdzono w poziomach zawierających najwięcej siarki ogółem [Pracz, Kwasowski 2001]. Głębiej w profilach, poniżej 100 cm, maksymalna ilość soli była mniejsza, co w przypadku wyższych wartości ECe oznacza zwykle większy udział soli chlorkowych (tab. 1 i 2). W składzie jonowym soli łatwo rozpuszczalnych badanych gleb zdecydowanie dominowały sole siarczanowe. Dotyczyło to wszystkich profili i poziomów glebowych. Jedynie w profilu 7 gleby siarczkowej, na głębokości cm więcej było soli chlorkowych niż siarczanowych i wodorowęglanowych. Duży udział soli chlorkowych w ogólnym składzie soli, ale mniejszy niż soli siarczanowych określono także w niektórych warstwach profili 1, 5-7 i 11 (tab. 3 i 4). Zawartość soli chlorkowych, szczególnie chlorków sodu lepiej koresponduje z wartością przewodnictwa elektrycznego niż ogólna ilość soli łatwo rozpuszczalnych. Szczególnie dużo chlorków sodu, ponad 1%, stwierdzono w profilu 4, na głębokości ponad 100 cm. W pozostałych profilach maksymalna ilość chlorków zawierała się w granicach od 0,26 do 0,61 % i była największa w dolnych partiach profili, pozostających w kontakcie z zasoloną wodą gruntową (tab. 1 i 2). W kwaśnych glebach siarczanowych wśród anionów soli rozpuszczalnych we wszystkich profilach dominowały jony siarczanowe. Maksymalne ilości tych jonów

4 20 J. Pracz, W. Kwasowski TABELA 1. Zasolenie gleb kwaśnych siarczanowych w rejonie Mrzeżyna TABLE 1. Salinity of acid sulphate soils in the Mrzeżyno zone Nr prof. Profile No Nazwa gleby Soil name Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Ogółem sole Salts total [%] NaCl [%] ECe 25 C rds/m l Na CEC 1. Gleba kwaśna siar Mt ,05 0,01 0,51 1,5 0,2 czanowa, organicz AM ,07 0,01 0,49 1,3 0,3 na, silnie zasolona Mts* ,69 0,05 0,92 3,2 0,6 Acid sulphate, O ltnis ,99 0,21 1,03 3,2 2,6 organie, strongly Osu** ,93 0,26 18,24 1,3 1,7 saline soil 02tnissa 03tnissa ,97 1,88 0,24 0,25 12,81 13,71 2. Gleba kwaśna siar M it ,11 0,02 0,90 2,0 0,5 czanowa, organicz M2t ,09 0,01 0,81 1,3 0,3 na, średnio zasolona O ltnis ,71 0,04 1,12 1,1 0,3 Acid sulphate, orga O lsu ,04 0,30 4,89 4,1 1,5 nie, moderately sa 02su ,36 0,31 10,29 4,4 1,9 line soil 02tnissa ,30 0,35 7,79 3,3 2,3 3. Gleba kwaśna siar Mt ,13 0,02 0,72 2,6 0,3 czanowa, organicz Otni ,21 0,05 0,89 2,0 0,8 na, średnio zasolona O ltnis ,54 0,14 1,57 3,1 1,0 Acid sulphate, orga Osu ,18 0,43 10,11 3,4 1,5 nie, moderately sa 02tnissa ,38 0,34 8,59 4,0 1,5 line soil 03tnissa ,73 0,46 8,23 4,6 2,3 4. Gleba kwaśna siar Mtssa ,45 0,09 3,62 6,7 1,6 czanowa, organicz O ltnissa ,24 0,41 9,74 7,6 2,8 na, silnie zasolona Osu ,59 0,47 16,69 7,0 3,4 Acid sulphate, orga 02tnissa ,83 1,04 23,23 15,9 4,8 nie, strongly saline soil 03tnissa ,67 1,05 23,69 14,2 4,0 5. Gleba kwaśna siar A IM ,07 0,01 0,49 2,6 0,3 czanowa, organicz A2M ,10 0,01 0,56 2,0 0,3 na, średnio zasolona Otni ,93 0,35 1,62 6,5 3,1 Acid sulphate, orga Osu ,71 0,61 9,89 8,4 3,8 nie, moderately saline soil Otnissa ,00 0,48 6,21 6,8 2,7 s* - poziom z akumulacją dużej ilości siarki - horizon with high quantity of sulphur Osu** - organiczny poziom kwaśny siarczanowy - sulfuric r%i 4,1 1,7 SAR 2,2 1,7 w poszczególnych profilach zawierały się w przedziale cmol(-) na kg gleby, czyli od 2,9 do 8,1% (tab. 3). Najwięcej siarczanów znaleziono w profilu 4 na głębokości cm. Natomiast maksymalne ilości jonów chlorkowych mieściły się w granicach od 4,4 do 18,0 cmol(-)/kg, czyli od 0,16 do 0,64%. Najwięcej chlorków było także w profilu 4. Jednak jedynie w niektórych poziomach profili 1 i 5 zawartość chlorków w proporcji do ilości siarczanów była na tyle duża, że miała odbicie w typie

5 Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna 2 1 TABELA 2. Zasolenie gleb siarczkowych w rejonie Mrzeżyna TABLE 2. Salinity of sulphide soils in the Mrzeżyno zone Nr prof. Profile No Nazwa gleby Soil name Poziom Horizon Głębokość Depth Ogółem sole Salts total NaCl ECe 25 C Na CEC [cm] m [%] TdS/ml [%] 6. Gleba mułowa POtn ,07 0,02 0,58-3,7 0,5 siarczkowa, Otm ,12 0,04 0,65 2,2 1,0 słabo zasolona O ltnis* ,03 0,08 1,28 3,3 1,1 Mud sulphide, 02tnissa ,60 0,29 6,53 9,9 3,4 slightly saline soil 03tnissa ,33 0,18 6,12 4,0 0,8 04tnissa ,37 0,14 6,07 2,7 0,7 7. Gleba murszowa A ,04 0,01 0,34 1,9 0,2 siarczkowa, średnio Mt ,34 0,02 0,62 4,3 0,2 zasolona Oltnis ,93 0,24 1,43 4,5 1,1 Muck sulphide, 02tnissa ,69 0,38 10,12 5,1 1,8 moderately Otni ,92 0,48 1,91 13,2 4,6 saline soil 03tnissa ,77 0,56 4,12 10,2 3,3 8. Gleba murszowa Mt ,68 0,05 1,11 1,8 0,4 siarczkowa, średnio O ltnis ,79 0,12 1,92 2,4 0,8 zasolona 02tnissa ,42 0,49 8,42 5,2 1,7 Muck sulphide, mo 03tnissa ,00 0,52 5,11 6,2 2,3 derately saline soil 04tnissa ,51 0,57 7,98 7,6 2,7 9. Gleba murszowa M it ,54 0,03 1,20 1,9 0,3 siarczkowa, średnio M2t ,79 0,15 1,43 2,9 1,1 zasolona O ltnis ,89 0,28 2,04 2,7 1,6 Muck sulphide, 02tnissa ,17 0,39 9,72 2,8 1,8 moderately saline 03tnissa ,50 0,55 9,91 4,0 2,5 soil 04tnissa ,05 0,36 10,12 2,9 1,7 10. Gleba murszowa M it ,47 0,04 0,69 1,2 0,4 siarczkowa, średnio M2t ,53 0,12 0,92 2,0 1,4 zasolona Oltnissa ,24 0,40 5,92 3,8 2,1 Muck sulphide, mo 02tnissa ,97 0,46 8,01 2,8 2,1 derately saline soil 03tnissa ,91 0,39 8,12 3,0 2,0 11. Gleba murszowa M it ,29 0,04 0,71 4,0 0,6 siarczkowa, słabo M2t ,22 0,02 0,63 1,9 0,3 zasolona O ltnissa ,41 0,32 5,28 5,2 1,7 Muck sulphide, 02tnissa ,10 0,37 4,18 5,5 2,1 slightly saline soil Otnis ,42 0,53 3,23 6,6 3,8 03tnissa ,03 0,55 8,52 10,1 3,9 12. Gleba murszowa Mts ,06 0,20 3,85 11,0 2,5 siarczkowa, średnio Oltnissa ,36 0,35 8,14 10,8 2,6 zasolona 02tnis$a ,14 0,34 7,06 7,5 2,6 Muck sulphide, mo 03tnissa ,64 0,39 26,70 7,8 2,6 derately saline soil 04tnissa ,27 0,57 27,26 14,2 4,3 s* - poziom z akumulacją dużej ilości siarki - horizon with high quantity of sulphur SAR

6 TABELA 3. Charakterystyka zasolenia gleb kwaśnych siarczanowych - TABLE 3. Description of the salinity of the acid sulphate soils bo ю Nr profilu Profile No Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Jony soli rozpuszczalnych - Soluble salt ions Typ chem iczny [cmol(+)/kg [cmol(-)/kg] roztworów Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Fe2+ A l3+ c r НСОз- s o 42- Chemical type of solutions 1. Mt ,48 0,07 0,01 0, ,34 0,16 0,35 Ca - S 0 4, Cl AM ,71 0,14 0,01 0, ,36 0,11 0,56 Ca - SO 4, Cl Mts* ,89 1,00 0,01 1,11 2,12-0,92-9,18 Ca - SO 4 O ltnis ,21 0,47 0,04 5,03 2,58-3,66-10,88 Na, Ca - SO4 Osu** ,36 9,61 0,09 5,99 39,07 9,19 4,37-83,65 Fe - SO 4 02tnissa ,39 5,96 0,06 5,23 9,99 3,04 4,01-25,4 Fe - SO 4 03tnissa ,40 4,84 0,06 4,34 8,51 0,25 4,20-23,67 Ca, Fe - SO 4 2. M it , ,01 0, ,53 0,13 1,07 Ca - SO4 M2t ,63 0,26 0,01 0, ,38 0,10 0,90 Ca - SO 4 O ltnis ,72 0,90 0,05 0,61 2,95 1,14 0,77-10,11 Ca - SO 4 O lsu ,95 7,35 0,10 5,15 35,(Ю 9,70 6,61-66,39 Fe - SO4 02su ,44 6,68 0,12 5,33 82,12 15,16 6,53-110,84 Fe - S tnissa ,23 6,3 0,17 5,91 35,15 7,92 6,75-55,0 Fe - S Mt ,30 0,52 0,01 0, ,60 0,34 1,11 Mg, Ca - S 0 4 Otni ,40 1,00 0,02 0, ,03 0,40 1,79 Mg, Ca - SO 4 O ltnis ,27 4,38 0,11 2,43 6,96 1,05 2,64-20,40 Fe, Ca - S 0 4 Osu ,79 22,98 0,14 7,41 71,42 17,73 8,30-140,39 Fe - SO 4 02tnissa ,30 8,38 0,16 5,75 42,87 13,97 6,21-87,64 Fe - SO 4 03tnissa ,54 9,34 0,17 8,25 45,53 14,58 7,89-91,86 Fe - SO4 J. Pracz,, W. Kwasowski 4. Mtssa ,02 3,31 0,11 3,15 1,11 0,49 1,56 0,15 9,58 Mg, Ca - SO 4 Oltnissa ,93 12,07 0,12 11,39 32,82 17,47 6,99 90,88 Fe - S 0 4 Osu ,17 16,77 0,55 13,84 86,78 37,91 7,98 168,87 Fe - S tnissa ,06 32,75 0,30 26,26 8,78 5,74 17,83 89,61 Ca, Mg - S tnissa ,93 26,34 0,06 18,52 27,36 22,73 18,01 100,73 Mg, Fe - S AIM ,71 0,1 0,09 0, ,27 0,07 0,69 Ca - SO 4 A2M ,88 0,44 0,03 0, ,22 0,15 1,15 Mg, Ca - SO 4 Otni ,39 0,89 0,03 5,99 0,12-6,22-7,59 Mg, Ca - SO 4 Osu ,91 6,17 0,32 11,45 29,98 7,47 10,42-59,46 Na, Ca - S 0 4, Cl Otnissa ,41 8,49 0,33 8,19 26,92-8,78-50,49 Fe - S 0 4 s* - poziom z akumulacją dużej ilości siarki - horizon with high quantity of sulphur Osu** - organiczny poziom kwaśny siarczanowy - sulfuric

7 Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna chemicznym roztworów glebowych. Jony wodorowęglanowe w kwaśnych glebach siarczanowych stwierdzono tylko w poziomach wierzchnich, do głębokości cm. Głębiej ph gleb było tak niskie, że wodorowęglany uległy rozkładowi (tab. 3). W glebach siarczkowych jony siarczanowe występowały w ilościach przeciętnie mniejszych niż w kwaśnych siarczanowych. Maksymalna ich zawartość w profilach była w granicach od 29,7 do 70,3 cmol(-)/kg, czyli od 1,4 do 3,4%. Natomiast stężenia chlorków w glebach siarczkowych były podobne jak w kwaśnych glebach siarczanowych, gdyż największe wartości z profili mieściły się w przedziale od 5,0 do 10,2 cmol(-)/kg, czyli od 0,18 do 0,36%. Podobnie jak w kwaśnych glebach siarczanowych także w glebach siarczkowych jedynie w niektórych poziomach profili 6, 7 i 11 zawartość chlorków w proporcji do ilości siarczanów była na tyle duża, że miała odbicie w typie chemicznym roztworów glebowych. Wyższe ph gleb siarczkowych niż kwaśnych siarczanowych zaznaczyło się także w większej zawartości w nich jonów HCO3- (tab. 4). Wśród kationów soli rozpuszczalnych w kwaśnych glebach siarczanowych dominowały jony wapnia, ale tylko w górnych poziomach profili, do głębokości najczęściej cm, a w profilu 4 tylko do 20 cm. Głębiej ilość jonów wapnia była większa, ale dominowały tu jony żelaza, których maksymalne zawartości w profilach były w granicach od 30,0 do 86,8 cmol(+)/kg, czyli od 0,8 do 2,43%. Obok jonów żelaza w bardzo kwaśnym środowisku tych gleb stwierdzono duże ilości jonów glinu. Najwięcej tych jonów było w profilu 4 na głębokości cm, 37,9 cmol(+)/kg, czyli 0,34%. W glebach kwaśnych siarczanowych wśród kationów soli rozpuszczalnych występowało także dużo jonów sodu. Maksymalne w profilach ilości Na+ zawierały się w przedziale 5,9-26,3 cmol(+)/kg, czyli 0,14-0,60%, przy czym w profilach 1 i 5 proporcje sodu do innych kationów w niektórych poziomach były na tyle duże, że znalazło to odbicie w nazwie typu chemicznego roztworów glebowych. Obserwowane duże zawartości jonów magnezu w proporcji do jonów wapnia wiążą się z morskim charakterem wód zasalających gleby (tab. 3). W glebach siarczkowych wśród kationów soli rozpuszczalnych prawie we wszystkich poziomach dominowały jony wapnia. Jedynie w profilu 7 na głębokości cm oraz w profilu 11 na cm najwięcej było jonów sodu, a w profilu 8 na głębokości cm jonów magnezu. Jony sodowe i magnezowe miały także duży udział, obok jonów wapnia, w składzie soli rozpuszczalnych w części pozostałych profili gleb siarczkowych. W glebach siarczkowych obserwowano także obecność zarówno jonów żelaza, jak i glinu w składzie soli rozpuszczalnych. Jednak zawartości tych jonów były tu znacznie mniejsze niż w kwaśnych glebach siarczanowych. Największe ilości jonów żelaza w profilach, w przeliczeniu na Fe2+ mieściły się w przedziale 1,1-15,9 cmol(+)/kg, czyli od 0,03 do 0,44%, a jonów glinu do 3,2 cmol(+)/kg. W niektórych poziomach profili 9 i 11 zawartość jonów żelaza w proporcji do pozostałych jonów była na tyle duża, że znalazło to potwierdzenie w typie chemicznym roztworów glebowych (tab. 4). Duże zasolenie gleb i skład soli rozpuszczalnych wpływają na przechodzenie kationów sodu do kompleksu sorpcyjnego gleb. Największy udział Na+ w kationowej pojemności sorpcyjnej, ponad 15%, stwierdzono w profilu 4 na głębokości cm. Ten poziom gleby charakteryzował się także najwyższą wartością współczynnika SAR roztworu glebowego 4,8. Ponad 10 % sodu w kationowej pojemności wymiennej

8 TABELA 4. Charakterystyka zasolenia gleb siarczkowych - TABLE 4. Description of the salinity of the sulphide soils bo Nr Poziom Głębokość Jony soli rozpuszczalnych - Soluble salt ions Typ chem iczprofilu Horizon Depth [cmol(+)/kg] [cm ol(-)/kg] ny roztworów Profile No [cm] Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Fe2+ A l3+ СГ НСОз S 0 42" Chemical type o f solutions 6. POtn ,41 0,28 0,01 0, ,35 0,16 0,57 Mg, Ca - S 0 4, Cl Otm 2 3 ^ 0 0,63 0,22 0,01 0, ,73 0,36 0,85 Na, Ca - SO 4, Cl O ltnis* ,48 3,88 0,03 2, ,41 0,70 14,11 Ca - SO 4 02tn issa ,24 11,89 0,08 5,18 1,11 0,92 5,01-35,54 Mg, Ca - SO 4 03tn issa ,14 13,15 0,08 3,15 0,60-3,85 2,50 30,31 Mg, Ca - SO 4 04tn issa ,54 15,04 0,14 2, ,40 0,89 32,71 Mg, Ca - SO 4 7. A ,23 0,11 0,01 0, ,24 0,11 0,25 Ca - S 0 4, Cl Mt ,23 0,38 0,01 0, ,38 0,17 4,57 Ca - S 0 4 O ltnis ,32 7,54 0,08 4, ,17 0,73 22,36 Mg, Ca - SO 4 02tn issa ,97 10,22 0,16 6,82 4,04-6,57 34,91 Mg, Ca - SO 4 Otni ,84 2,63 0,06 8, ,73 0,44 5,83 Ca, Na - Cl, SO4 03tnissa ,37 5,03 0,16 9, ,22 0,81 17,03 Na, Ca - S 0 4, Cl 8. Mt ,03 0,73 0,02 0, ,85 0,65 8,22 Ca - SO 4 O ltnis ,67 10,31 0,04 2,67 2,01-1,97 0,80 24,36 Mg, Ca - SO 4 02tn issa , ,25 8,34 10,69 1,70 8,93-57,71 Mg, Ca - SO 4 03tn issa ,83 13,86 0,24 8,89 6,55 1,16 9,46-37,24 Mg, Ca - S tn issa ,43 13,46 0,42 9,77 2,65-9,99 2,51 26,60 Ca, Mg - S M it ,08 0,35 0,01 0, ,72 0,33 7,08 Ca - SO 4 M2t ,38 1,98 0,02 2, ,07 0,34 8,87 Ca - SO4 O ltnis ,21 4,46 0,06 4,79 4,07-5,17-23,77 Ca - SO4 02tn issa ,15 14,97 0,35 7,39 15,85 3,24 6,59-56,04 Fe, Ca - SO 4 03tnissa ,17 11,30 0,06 9,60 15,09-9,40 0,20 44,96 Fe, Ca - S tn issa ,04 11,55 0,19 6,35 14,01-6,18 0,28 19,24 Fe, Ca - SO 4 J. Pracz, W. Kwasowski 10. M it ,80 0,44 0,01 0, ,75 0,39 5,94 Ca - SO 4 M2t ,28 1,13 0,05 2, ,97 1,01 5,13 Na, Ca - SO 4 O ltnissa ,13 10,76 0,07 7,10 3,89-6,83-28,23 Mg, Ca - SO4 02tn issa ,66 8,98 0,11 8,03 7,42-7,85-37,28 Ca - SO 4 03tn issa ,45 9,25 0,05 6,76 0,88-6,66 0,26 23,20 Mg, Ca - S 0 4 s* - poziom z akumulacją dużej ilości siarki - horizon with high quantity of sulphur

9 TABELA4. c d.-t A B L E 4. Nr profilu Profile No Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Jony soli rozpuszczalnych - Soluble salt ions Typ chem iczny roztworów [cmol(+)/kg [cmol(-)/kg] Chemical type Ca2+ M g2+ K+ Na+ Fe2+ Al3+ СГ НСОз" so42' of solutions 11. M it ,42 0,27 0,04 0, ,69 0,21 3,30 Ca - SO 4 M2t ,66 0,14 0,01 0, ,38 0,11 2,81 Ca - SO4 O ltnissa ,80 7,41 0,06 5,42 10,03 0,50 6,88-29,70 Fe, Ca - SO 4 02tnissa ,42 8,02 0,12 6,28 7,61-6,68-24,89 Ca - SO4 Otnis ,95 4,60 0,09 9,21 0,82-9,02 0,12 13,80 Ca, Na - SO 4, Cl 03tnissa ,60 4,74 0,09 9,80 0,99-9,38 0,50 14,09 Ca, Na - S 0 4, Cl 12. Mts ,88 6,30 0,19 7,60 3,19 0,14 3,36 _ 27,64 Ca - SO4 O ltnissa ,03 15,60 0,24 13,07 0,29 1,51 6,01-60,66 Ca - SO4 02tnissa ,38 14,90 0,14 12,82 11,81 1,90 5,79-70,27 Ca - SO4 03tnissa ,83 9,23 0,13 11,42 3,68-6,62 0,16 47,71 Ca - SO4 04tnissa ,24 4,23 0,24 13,87 0,05-9,80 2,67 21,96 Na, Ca - SO 4 Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna

10 TABELA 5. Siarka i żelazo w glebach słonych TABLE 5. Sulphur and iron in the saline soils bo O n Nr profilu Profile No Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Fe-ogółem Fe-total [%] Siarka - Sulphur [%] ogółem total organiczna organic siarczanowa sulphate siarczkowa sulphide 1 POtnina ,50 0,29 0,21 0,02 0,07 51 Oltnisana ,42 0,61 0,37 0,05 0, tnisana ,27 0,66 0,27 0,11 0, tnisana ,62 0,44 0,16 0,08 0, A ,12 0,03 0,02 0,01 0,00 45 Otnisana ,36 0,63 0,26 0,10 0,27 29 DGsana ,18 0,07 0,04 0,01 0, POtnina ,48 0,22 0,18 0,02 0,02 57 O ltnisana ,29 0,65 0,36 0,08 0, tnisana ,32 0,68 0,38 0,11 0, tnisana ,44 0,51 0,26 0,10 0,15 35 C-org./S-ogółem C-org./S-total J. Pracz, W. Kwasowski

11 TABELA 6. Chemiczne właściwości wód powierzchniowych terenu badań TABLE 6. Chemical properties of surface waters on the investigation area Lokalizacja Location ph Sole ogółem Salts total [g/dm3] NaCl [g/dm3] EC 25 C [ds/m] SAR Jony soli rozpuszczalnych - Soluble salt ions Typ chemiczny [m mol(+)/dm3] [m mol(-)/dm3] wody Chemical Ca2+ M g2+ K+ Na+ СГ S 0 42 HCO 3- type o f water Rzeka Rega - Rega river 7,1 0,5 0,11 0,81 1,2 3,4 1,5 0,1 1,9 2,6 1,4 3,2 Na, Ca - HCO3, Cl Rzeka Stara Rega - Stara Rega river Kanał Rega - jezioro Resko przy prof. 2 - Rega canal - Resko lake near profile No 2 Rów melioracyjny przy prof. 7 Drainage ditch near profile No 7 Rów melioracyjny przy prof. 10 Drainage ditch near profile No 10 7,2 0,5 0,12 1,21 1,3 3,7 1,3 0,6 2,1 3,0 1,2 3,6 Na, Ca - HCO3, Cl 7,0 3,0 2,32 5,89 19,6 3,6 4,6 0,8 39,7 40,3 4,7 4,6 Na - Cl 7,1 2,0 1,33 4,36 10,7 3,9 5,1 0,6 22,8 24,0 4,1 5,1 Na - Cl 7,3 1,3 0,70 4,01 6,5 3,5 3,3 0,6 11,9 12,7 4,3 3,1 Na - Cl Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna t4) XI

12 28 J. Pracz, W. Kwasowski (T) było także w dolnych poziomach profili 7, 11 i 12 oraz w górnych poziomach profilu 12 (tab. 1 i 2). Zasolenie gleb na badanym terenie wiąże się z zasoleniem wód gruntowych i powierzchniowych. Wody gruntowe kwaśnych gleb siarczanowych zawierały od 3,1 do 3,7 g soli ogółem w 1 dm3, w większości były to chlorki sodu (2,06-2,39 g/dm3). Przewodnictwo elektryczne wykazywały w granicach od 5,17 do 6,17 ds/m (tab. 5). Parametry te, według kryterium oceny przydatności wody w rolnictwie [FAO/UNE SCO 1967] określają wody gruntowe kwaśnych gleb siarczanowych jako bardzo zasolone (wody z profili 1-3) lub nadmiernie zasolone (wody z profili 4 i 5). Natomiast przeciętny stopień zasolenia wód gruntowych gleb siarczkowych był tylko nieco mniejszy. Zawierały one soli ogółem od 2,3 do 3,7 g/dm3, w tym od 1,04 do 2,40 g/dm3 chlorków sodu. Wartość przewodnictwa elektrycznego wód gruntowych mieściła się w zakresie 3,68-5,89 ds/m. Wody te można więc określić jako bardzo zasolone (profile 6-8 ill) oraz zasolone (profile 9,10 i 12). Wszystkie wody gruntowe kwaśnych gleb siarczanowych miały bardzo wysokie współczynniki SAR ( 12,5 13,9). Natomiast w wodach gruntowych gleb siarczkowych współczynniki SAR określone zostały jako bardzo wysokie (12,0-14,4, profile 6-8 ill), wysokie (8,5 i 10,5, profile 9 i 12) oraz średnie (6,3-profil 10). Wśród kationów soli rozpuszczalnych wód gruntowych ze wszystkich profili dominowały zdecydowanie jony sodu, a wśród anionów jony chlorkowe. Dlatego typem chemicznym wszystkich wód gruntowych kwaśnych gleb siarczanowych był typ sodowo-chlorkowy, częściowo zmieniony w profilu 9 i 10 dużym udziałem jonów wapniowych na typ Ca, Na - Cl, a w profilu 12 dużym udziałem jonów wodorowęglanowych na typ N a-c l, H C 03. Wody gruntowe gleb siarczkowych zawierały przeciętnie o połowę mniej jonów siarczanowych niż kwaśne gleby siarczanowe (tab. 5). Wody powierzchniowe występujące na terenie badań były także zasolone, jednak zawartości soli były w nich znacznie bardziej zróżnicowane niż w wodach gruntowych. Najmniejszą ilość soli rozpuszczalnych stwierdzono w wodzie rzeki Regi - 0,5 g/dm3, w tym 0,11 g/dm3 chlorku sodu, a największą w wodzie pobranej z kanału łączącego Regę i jezioro Resko Przymorskie - 3,0 g/dm3, w tym aż 2,32 g/dm3 chlorku sodu (tab. 6). Duże ilości soli znaleziono również w wodach rowów melioracyjnych (1,3 i 2,0 g/dm3, w tym 0,70 i 1,33 g/dm3 NaCl). Przewodnictwo elektryczne wód powierzchniowych zawierało się w granicach od 0,81 do 5,89 ds/m. Na podstawie wartości EC badane wody powierzchniowe należy określić jako średnio zasolone (wody Regi i Starej Regi) bądź bardzo zasolone (pozostałe wody powierzchniowe). Ryzyko sodowe określone współczynnikiem SAR miały te wody niskie (wody rzek), średnie lub wysokie (wody rowów) albo bardzo wysokie (woda kanału). W wodzie obu rzek dominowały jony wapniowe i wodorowęglanowe, jednak duża ilość jonów sodu i chloru miała odbicie w typie chemicznym wód, były to wody typu Na, C a -H C 0 3, Cl (tab. 6). W wodzie rowów i kanału zdecydowanie dominowały chlorki sodu. Potwierdzeniem tego był sodowo-chlorkowy typ chemiczny tych wód. Zawartość jonów siarczanowych w wodach rowów melioracyjnych i kanału R ega-jezioro Resko była zbliżona do ilości siarczanów w wodach gruntowych gleb siarczkowych i znacznie mniejsza niż w wodach gruntowych kwaśnych gleb siarczanowych (tab. 6).

13 Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna 29 DYSKUSJA Silnie zasolone wody gruntowe i powierzchniowe wpływają na akumulację w glebach łatwo rozpuszczalnych soli oraz na wy sycenie sodem kompleksu sorpcyjnego gleb [Pracz 1989]. Także odwodnienie i natlenienie osadów zawierających siarczki skutkuje powstawaniem dużych ilości rozpuszczalnych soli siarczanowych [Postma 1983]. Badania potwierdziły, że procesy takie zachodzą w torfowisku koło Mrzeżyna. Doprowadziły one do bardzo dużego nagromadzenia soli łatwo rozpuszczalnych w glebach. Do głębokości 100 cm w kwaśnych glebach siarczanowych znaleziono do 12,59% soli ogółem i do 0,6% NaCl, a w glebach siarczkowych do 5,14% soli ogółem i do 0,52% NaCl. We wszystkich profilach największe zasolenie dotyczyło poziomów zawierających najwięcej siarki ogółem [Pracz, Kwasowski 2001]. Bardzo duża ilość soli rozpuszczalnych spowodowała, że przewodnictwo elektryczne kwaśnych gleb siarczanowych do głębokości 100 cm sięgało 18,24 ds/m, a gleb siarczkowych -10,12 ds/m. Ogólna zawartość soli nie może być jednak podstawą do określania stopnia zasolenia gleb organicznych według kryteriów przyjętych dla gleb mineralnych, głównie ze względu na znacznie większą pojemność wodną tych gleb w stanie pełnego nasycenia [Pracz 1989]. Dlatego stopień zasolenia gleb organicznych najlepiej oceniać na podstawie wartości wskaźnika ECe. Na tej podstawie wydzielono słabo i średnio zasolone gleby siarczkowe oraz średnio i silnie zasolone kwaśne gleby siarczanowe. W składzie jonowym soli łatwo rozpuszczalnych w badanych glebach zdecydowanie dominowały sole siarczanowe, przy czym w kwaśnych glebach siarczanowych, w poziomach z dużą ilością utlenianych siarczków najwięcej było siarczanów żelaza, a w pozostałych poziomach - siarczanów wapnia. Silne zakwaszenie tych gleb spowodowało pojawienie się w nich także dużych ilości siarczanów glinu. O tworzeniu się siarczanów glinu w procesie utleniania siarczków i dużej zawartości tych soli w kwaśnych glebach siarczanowych donosi między innymi van Breemen [1973]. Natomiast w większości badanych gleb siarczkowych dominowały siarczany wapnia. Jedynie w nielicznych poziomach przeważały siarczany magnezu albo siarczany sodu, lub także chlorki sodu. Siarczany żelaza i glinu pojawiały się tu w znacznie mniejszych ilościach niż w kwaśnych glebach siarczanowych. Podobne wyniki z innych terenów strefy przybałtyckiej podaje Pracz [1989]. Zasolenie gleb na badanym terenie wiązało się z zasoleniem wód gruntowych i powierzchniowych. Wody gruntowe kwaśnych gleb siarczanowych, według kryterium oceny przydatności wody w rolnictwie [FAO/UNESCO 1967], określono jako bardzo bądź nadmiernie zasolone (3,1-3,7 g/dm3 soli ogółem i ECc 5,17-6,17 ds/m), a wody gleb siarczkowych jako zasolone lub nadmiernie zasolone (2,3-3,7 g/dm3 soli ogółem i ECe 3,68-5,89 ds/m). Wody powierzchniowe występujące w rowach melioracyjnych w otoczeniu profili oraz w kanale Rega-jezioro Resko były także bardzo zasolone (1,3-3,0 g/dm3 soli ogółem i ECc 4,01-5,89 ds/m), jedynie wody rzek Rega i Stara Rega wykazywały średnie zasolenie. Zarówno wszystkie wody gruntowe, jak i powierzchniowe z rowów i kanału miały typ chemiczny sodowo-chlorkowy, czyli zawierały najwięcej chlorków sodu spośród soli rozpuszczalnych. Miało to odbicie w wartościach współczynnika SAR (6,3-14,6

14 30 J. Pracz, W. Kwasowski w wodach gruntowych i 6,5-19,6 w powierzchniowych). Wartości SAR określono jako średnie, wysokie lub bardzo wysokie. Ze względu na tworzenie się dużych ilości soli siarczanowych w glebach, w tym siarczanów wapnia i magnezu, współczynnik SAR roztworów glebowych był znacznie niższy niż wód gruntowych bądź powierzchniowych. Pomimo to w niektórych poziomach glebowych obserwowano znaczny udział sodu w kationowej pojemności wymiennej. Kwaśne gleby siarczanowe zawierają poziom diagnostyczny siarczanowy - s u lfu ric [Avery 1973; Bloomfield, Coulter 1973; Soil Taxonomy 1975; Mackney 1981]. Poziom ten w glebach organicznych proponuje się zapisywać jako Osu. Natomiast poziomy o zawartości ponad 0,75% siarki ogółem, ale nie mające cech poziomu sulfuric określane są jako siarczkowe [Soil Taxonomy 1975]. W opisie profili proponuje się oznaczać je małą literą s [Pracz, Kwasowski 2001]. Takie znakowanie poziomów zastosowano w tabelach w niniejszym opracowaniu. WNIOSKI 1. Utlenianie siarki powoduje, że pojawiają się w wodnych wyciągach z gleb bardzo duże ilości siarczanów, w tym siarczanów glinu i żelaza. Te ostatnie często dominują wśród soli rozpuszczalnych w głębszych poziomach kwaśnych gleb siarczanowych. 2. Zasolenie kwaśnych gleb siarczanowych i gleb siarczkowych mierzone wartością przewodnictwa elektrycznego wiąże się głównie z zawartością w nich chlorków sodu. Siarczany powstające na skutek utleniania siarczków wpływają znacznie słabiej na wartość ECc. 3. Aktualny stopień zasolenia mierzony wartością ECe dla kwaśnych gleb siarczanowych na badanym terenie jest przeciętnie większy (gleby średnio i silnie zasolone) niż dla gleb siarczkowych (gleby słabo i średnio zasolone). 4. Część kwaśnych gleb siarczanowych i siarczkowych ma podwyższoną ilość sodu w kompleksie sorpcyjnym, warunkowaną wysokością wskaźnika SAR roztworów glebowych. 5. Wody gruntowe i powierzchniowe obszaru występowania gleb siarczkowych i kwaśnych gleb siarczanowych są silnie zasolone, mają sodowo-chlorkowy typ chemiczny i wysoki wskaźnik SAR. LITERATURA AVERY B.W. 1973: Soil classification in the soil survey of England and Vales. J. Soil Sc., 24; BLOOMFIELD C., COULTER J.K. 1973: Genesis and management of acid sulfate soils. Adv. in Agronomy, 25: BREEMEN N. van 1973: Dissolved aluminum in acid sulfate soils and in acid mine waters. Soil Sc. Soc. Am. Proc., 37: DOBRACKA E. 1992: Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski. PIG, Warszawa. DOBRACKI R. 1995: Realizacja mapy geodynamicznej polskiego wybrzeża Bałtyku - odcinek Niechorze-Kołobrzeg. Post. Naukowe PIG, 51(3): FAO/UNESCO 1967: International source-book on irrigation and drainage of arid lands in relation to salinity and alkalinity. Rome, Paris. HILL D.E. 1982: Soils in tidal marshes of the Northeast. Soil Sc., 133:

15 Zasolenie gleb siarczkowych i kwaśnych siarczanowych w rejonie M rzeżyna 3] JACKSON M.L. 1958: Soil chemical analysis. Constable and Co., Ltd., London. M ACKNEY D. 1981: Acid sulphate soils in the Broads area. Soil Survey of England and Wales. Ann. R eport: PIETRENKO W : Kształtowanie się wału Kujawsko-Pomorskiego. Z badań struktur podłoża. Biul. Inst. Geolog., 7: PONS L.J., van BREEMEN N. 1982: Factors influencing the formation of potential acidity in tidal swamps. ILRJ. Proc. of the Bangkok symposium on acid sulphate soils. Public., 31: POSTMA D. 1983: Pirite and siderite oxidation in swamp sediments. J. Soil Sc., 34: PRACZ J. 1989: W łaściwości gleb tworzących się przy udziale słonej wody gruntowej w polskiej strefie przybałtyckiej. Rozprawy naukowe i monografie. SGGW Warszawa: 92 PRACZ J., KWASOWSKI W. 2001: Charakterystyka gleb kwaśnych siarczanowych występujących w rejonie Mrzeżyna. Rocz. Glebozn., 52, 1/2: SCHOENEICH K. 1965: O genezie polskiego brzegu Bałtyku. Prz. Geolog., 13, 5: SOIL TAXONOM Y 1975: Agriculture Handbook, 436. US Dep. of Agric. Soil Conserv. Service. Washington. Praca wpłynęła do redakcji w marcu 2001 r. A dres autora: d r hab. Jerzy P racz - p r o f SGGW, Z akład G leboznaw stw a, K atedra Nauk o Środow isku G lebow ym SG G W ul. R akow iecka 26/30, W arszawa E -m ail rol_kg@ delta.sggw. w aw.pl

16