O NIEKTÓRYCH W ŁAŚCIW OŚCIACH FIZYCZNYCH AGREGATÓW GLEB GÓ RSK ICH

Transkrypt

1 R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X, Z. 2, W a r s z a w a 1961 JÓZEF TOKAJ O NIEKTÓRYCH W ŁAŚCIW OŚCIACH FIZYCZNYCH AGREGATÓW GLEB GÓ RSK ICH Katedra Gleboznawstwa WSR Kraków. Kierownik doc. dr T. Komornicki W naturalnych w arunkach przyrodniczych każda gleba charakteryzuje się oprócz innych właściwości specyficznym stopniem agregacji. Agregacja m aterii glebowej następuje w pewnych w arunkach, przede w szystkim pod w pływ em koloidów glebowych, organicznych i m in eralnych oraz działalności m ikroflory glebow ej. Pod w pływ em tych czynników tworzą się wtedy z elem entarnych cząstek glebowych takiego lub innego rodzaju skupienia, zwane agregatam i lub gruzełkam i. Zdolność m aterii glebowej do agregacji jest podstaw ową cechą s tru k tu ry roli. J a kościowy i ilościowy stopień zgruźlenia gleby zależny jest przede w szystkim od jej składu m ineralnego, chemicznego i aktyw ności biologicznej. W edług Świętochowskiego [1 Ob] w glebie tworzą się m ikroagregaty, czyli skupienia I rzędu o średnicy 0 0,25 m m i m akroagregaty 0 średnicy 0,25 10 mm. Charakterystyczną cechą m ikroagregatów jest ich wielkość, prosta budowa i silne scem entow anie przez lepiszcze. M akroagregaty różnią się od m ikroagregatów nie tylko wielkością, ale także właściwościami fizycznymi i chemicznymi oraz tym, że są m niej odporne na rozm ywające działanie wody. Od ilościowych stosunków między agregatam i różnych wielkości i ich rozmieszczenia w poziomie akum ulacyjnym gleby zależy stru k tu ra roli. Je st ona jednym z n a j w ażniejszych w skaźników urodzajności gleby. R eguluje ona k lim at glebowy, od którego zależy czynność biologiczna gleby, efektyw na żyzność 1 w rezultacie plon roślin. Bliższe poznanie właściwości tych agregatów pozwala dokładniej ocenić stopień przydatności gleby do produkcji roślinnej. Jedną z najw ażniejszych cech fizycznych agregatów glebowych jest ich wodoodporność, a więc opór, jaki staw iają przeciw destrukcyjnem u działaniu wody. Je st to cecha szczególnie ważna dla gleb w ystępujących

2 J. Tokaj w terenach górzystych, k tóre najbardziej są narażone na erozję. W o statnich czasach zagadnienie wodoodporności agregatów glebow ych zainteresowało kilku polskich gleboznawców, erozjologów i uprawowców\ Dobrzański, Malicki i Ziemni с ki [4] zwracają uwagę, że w polskiej lite ra tu rz e rolniczej jest za m ało danych liczbowych, pozwalających powiązać trwałość agregatów stru k tu r rolnych z podatnością na erozję. B adanie wodoodporności agregatów glebow ych może być przeprow a dzone m etodam i jakościow ym i i ilościowymi, za pomocą których w m ożliwie dokładny sposób charak tery zu jem y ich fizyczne właściwości. P ra k tyczny i prosty sposób podaje w swojej pracy Sekera [10а], który odróżnia sześć stopni rozkładu, począwszy od rozpadu na większe odłam ki, a skończywszy na całkowitym rozluźnieniu gruzełka. Wysoki stopień wodoodporności agregatów glebowych przeciwdziała nie tylko erozji gleb, ale również postępującem u zanikaniu stru k tu ry roli. Proces zanikania struktury roli jest powodowany m ikroerozją w ew nętrzną agregatów, która zależy od rodzaju substancji cem entujących te agregaty i ty m silniej zachodzi, im słabiej są one sklejone. Zjaw isko to prow adzi do zagęszczenia układu m aterii glebow ej przez niszczenie agregatów, wyw o łując tym sam ym objaw y chorobowe gleby. Proces niszczenia agregatów glebowych pociąga za sobą m akroerozję i zmianę całego układu czynników edaficznych w siedlisku roślin, prow adząc tym sam ym nieuchronnie do obniżenia zdolności produkcyjnej gleby. Podjęto zatem próbę zbadania niektórych cech fizycznych agregatów gleb górskich. M etodyka przeprowadzonych badań i otrzym ane wyniki podane są poniżej. METODYKA BADAŃ LABORATORYJNYCH Skład m echaniczny oznaczono m etodą Bouyoucos-C asagrande w modyfikacji Prószyńskiego [7]. Skład m ineralny*oznaczono m etodą te rm ic z ną Tokarskiego [12, 13]. Wodoodporność agregatów oznaczono m e todą frakcjonow aną Biekariewicza, Krieczuna i Sotnikowej [3]. Metoda frakcjonow ana polega na przesiewaniu agregatów w wodzie na zestawie sit, ruchem pionowym. Badane agregaty glebowe nasyca się uprzednio m aksym alnie wodą przez powolne podsiąkanie. Zabieg ten ma na celu usunięcie znajdującego się w m ikroporach powietrza, k tóre sprężone podczas kąpania w wodzie może m echanicznie od wew nątrz rozrywać gruzełki. Po kilku m inutach nasiąkania zalewano wodą destylowaną bardzo ostrożnie po ściance zlewki i moczono w ciągu jednej godziny. Po upływie godziny moczenia przenoszono pod wodą agregaty na przygotow any zestaw sit i przesiew ano ruchem pionowym przez pod

3 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich 437 noszenie i opuszczanie 15 razy bez w ynurzania na powietrze. Metoda ta jest prosta w użyciu. W ydaje się przy tym, że dość dobrze c h a ra k te ry zuje ona wodoodporność różnych frakcji gruzelèk glebowych* Dzięki tem u, charak tery zu jąc dokładniej każdą badaną frakcję agregatów, poznaje się tym sam ym i sta n wodoodporności w szystkich agregatów poziomu akum ulacyjnego gleby. OGÓLNA KRÓTKA CHARAKTERYSTYKA TERENU I GLEB Przeprowadzono badania nad wodoodpornością agregatów gleb z dwóch gromad (Sieniawa, Jaworki) położonych w K arpatach oraz gleb z Tatr. Gromada Sieniawa leży m n. p. m., a gromada Jaw orki od 660 do 940 m. Gleby z Tatr położone są na wysokości powyżej 1200 m n. p. m. Rzeźba teren u grom ady Sieniawa jest bardzo urozm aicona. Nachylenia zboczy dochodzą do około 45, a około 50% powierzchni posiada spadki do [1]. Stwarza to oczywiście korzystne w arunki dla erozji, co znajduje wyraz w m ałej miąższości w ystępujących tu gleb. Teren Jaw orek ma na ogół podobne ukształtow anie powierzchni. Jest on poprzerzynany głębokim i jaram i od 3 do 12 m o strom ych zboczach [6]. W edług klasyfikacji Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego gleby gromady Sieniawa należą do typu gleb brunatnych kwaśnych. Gleby te w ytworzyły się z piaskowca m agurskiego [1] o strukturze psamitowej, z przewagą frakcji pyłowej. Miąższość pokrywy glebowej waha się w granicach cm, najczęściej spotykana jest w granicach cm. Poziom akum ulacyjny ma miąższość 8 28 cm. Odczyn waha się w granicach ph 4,5 5,6. Gleby Jaw orek należą do gleb brunatnych kwaśnych i skrytobielicowyeh [6]. W ytworzyły się one z utworów fliszu karpackiego, a więc z piaskowców, łupków ilastych czerwonych i czarnych oraz jurajskich w apieni. Są to gleby płytkie, średnio głębokie i głębokie. W powierzchniowych poziomach w ykazują spiaszczenie, a w głębszych oglejenie w różnym stopniu. Poziom próchniczny tych gleb ma miąższość cm, dochodząc tylko niekiedy do 26 cm. Odczyn w aha się w g ranicach ph 4,7 6,2. Gleby Doliny Małej Łąki położonej w Tatrach w ytw orzyły się ze skał górskiej m oreny dennej i należą do średnio głębokich. Ze wzrostem głębokości zaw artość fra k c ji szkieletow ych rośnie. Szkielet ten stanowią m niej lub więcej zwietrzałe łupki ilaste, wapienie dolomityczne lub kw arcyty oraz rzadziej skały m agnow e głębinowe. Poziom ak um ulacyjny o szarobrązow ym zabarw ieniu jest słabo w ykształcony i w ystępuje

4 438 J. Tokaj tylko w zasięgu system u korzeniowego traw. Odczyn waha się przeciętnie około ph 5,0. W edług ilościowej klasyfikacji Tokarskiego [14] zbadane gleby należą do serii gleb piaszczysto-ilastych. Seria ta dzieli się na trzy naturalne grupy: piaszczystą, gliniastą i ilastą, które z kolei zostały podzielone na dalsze jednostki odpowiadające naturalnej system atyce gleb. Skład m ineralny próbek z poziomu akum ulacyjnego obrazują odpowiednie symbole. W tablicy 2 podana jest dla zbadanych gleb klasyfikacja w edług Polskiego Tow arzystw a Gleboznawczego i w e dług Tokarskiego. Gleby Sieniawy użytkow ane są jako orne i z tego powodu są bardziej podatne na erozję, natom iast gleby z Jaw orek i T a tr jako łąki i pastw i ska i dlatego m niej ulegają erozji. WYNIKI BADAŃ Badania agregatów pochodzących z gleb trzech opisanych m iejscowości ograniczono do poziomu próchnicznego, najbardziej narażonego na rozm ywające działanie wody opadowej. Do analiz wzięto 22 próbki: 7 próbek z Sieniawy, 11 z Jaw orek i 4 z T atr (Dolina Małej Łąki). P róbki pobrano w różnych punktach terenu, na różnych wysokościach n.p.m. P rzy glebach z Jaw orek uw zględniono także skałę m acierzystą. O trzym ane w yniki analiz zestawiono w tablicach 1 5. Ja k to w ynika z d a nych liczbowych w tabl. 1, gleby sieniawskie należą do gatunku glin lekkich pylastych. Zawartość pyłu wynosi 28 34%, a części spławialnych od 20 do 33%. Gleby Jaw orek należą do gatunku glin pylastych średnich i ciężkich. W ystępuje tu większe zróżnicowanie składu niż w glebach sieniawskich. Zróżnicowanie to jest w ynikiem różnorodności skał m acierzystych, z których się te gleby w ytw orzyły. Szczególnie w y stępują te różnice w zawartości frakcji spław ialnych (19 69%). Bardziej zróżnicowany skład m echaniczny w glebach z Jaw orek wykazują profile 14, 16 i 52. Gleba profilu 52 w ytw orzyła się z w apienia skrzemieniałego, a więc tru d n o ulegającego procesom w ietrzenia. G leby Doliny M ałej Ł ąki w ykazują różnorodność składu m echanicznego. Na ogół pod względem zawartości frakcji 0,02 0,006 m m gleby sieniawskie podobne są do gleb tatrzańskich, a gleby z Jaw orek m ają większą zawartość tej frakcji. Analogicznie przedstaw iają się stosunki we frakcji od 0,006 do 0,002 mm. Zawartość iłu koloidalnego w glebach sieniawskich jest bardziej wyrównana niż w glebach jaworczańskich i tatrzańskich, w których waha się od 9 do 35%. Frakcje te wpływają w glebie na sposób tworzenia się przestrzeni kapilarnych i niekapilarnych oraz w pew nym stopniu na zgruźlenie m aterii glebowej [8].

5 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich 439 Tablica 2 podaje stadia ew olucyjne gleb i g atu n k i gleb w edług k la syfikacji Polskiego Tow arzystw a Gleboznawczego oraz ilościową k lasy fikację Tokarskiego. Ta ostatnia charakteryzuje glebę pod względem zawartości pięciu najw ażniejszych składników glebowych, a mianowicie m inerałów ilastych m ontm orylonitu Mt, kaolinitu Kn, próchnicy H, węglanów Kc, piasku Ps, czyli reszty term icznie nieczynnej. Ilościowe uchw ycenie tych składników w glebie pozwala głębiej w niknąć w n a tu ralne zdolności produkcyjne samej m aterii glebowej. Przeprowadzone przez Tokarskiego badania idące w tym kierunku m ają na celu nie tylko klasyfikację gleb, ale przede w szystkim aspekt p raktyczny [14]. Jak wynika z tabl. 3, w glebach sieniawskich kaolinit przeważa nad m ontm orylonitem z w yjątkiem jednego profilu; w glebach jaworczańskich przeważa z w yjątkiem trzech profilów, a w glebach tatrzańskich zachowuje się podobnie jak w glebach z Sieniawy. Ogólnie biorąc, skład m ineralny badanych gleb nie jest jednolity naw et w jednej m iejscow o ści. Nie we w szystkich profilach przew aża kaolinit nad m ontm orylonitem, czego można by spodziewać się w glebach kwaśnych. Różnice te mogą pochodzić nie tylko od podłoża skalnego, ale również i od klim atu. Ogólnie zawartość m ontm orylonitu, kaolinitu i próchnicy jest większa w glebach z Jaw orek niż w glebach z Sieniaw y i T atr, z tym że w glebach z T atr jest najm niej próchnicy. Jak podaje Tokarski, proces hydrolizy glinokrzem ianów [15] i jego w yniki zależą od m ikro- i m akroklim atu. Odnosi się to nie tylko do ilości powstających pochodnych, ale również do ich jakości. Należy dodać, że odgrywa tu niewątpliwie rolę m ikro- i m akroklim at glebowy, położenie odkryw ki, kwasowość środowiska, nachylenie, wystawa itp. Zawartość węglanów we wszystkich glebach (próbkach) jest bardzo m ała i rzadko przekracza 1%. Tablica 4 zaw iera w yniki oznaczeń w odoodpornych agregatów zbadanych fra k c ji gleb z w ym ienionych wyżej trzech obiektów. Z otrzym a nych wyników frakcjonow anej m etody uderza fakt dużej wodoodporności agregatów. Najwięcej trw ałych agregatów pozostawało na sicie 2 mm we w szystkich glebach (najw ięcej w glebach z Jaw orek) w pew nej zależności także od wielkości w yjściow ej agregatów. W próbkach z profilów 4, 5 i 9 z Sieniaw y oraz 153 z D oliny Małej Łąki duży procent agregatów pozostawał na sicie 1 i 0,5 mm. N ajm niej agregatów pozostawało na sicie 0,5 m m w glebach tatrzańskich, poniew aż większość ich pozostawała na sicie 2 mm. Podobnie jest w niektórych próbkach z Jaworek; i tak w próbkach z 4 profilów w porównaniu do pozostałych stosunkowo dużo pozostawało trw ałych agregatów na sicie 1 mm we frakcji 2 3 mm i w jednej tylko próbce we frakcji 3 5 mm. Zatrzym anie trw ałych agregatów na sicie 1 i 0,5 mm jest natom iast bardziej zróżnicowane w glebach sieniaw skich i częściowo tatrzańskich niż w jaw orczańskich.

6 440 «T a b l i c e! Skład mechaniczny poziomów akumulacyjnych w procentach wagowych Uecheńical composition of the top-soil in percent by weight Miejscowość Locality Br profilu Profile Br. Głębokość Depth cm 1-0,1 0, 1-0,05 0,05-0,02 àrednica cząstek - Particle diameter 0,02-0,006 0,006-0,002 < 0,002 0, 1-0,02 < 0,02 Sieniawa Ib bl lb Jaworki bl lb i o 19 Tatry II.Łąka 143 0, U / U Obj. do tabl. 2 * N - plebe - soil. h - substancja organiczna - humu^, Ut Kn - montmorylonit - montmorillonite, - keolicil - kaolinite. Kc - węglany - carbonates, Ps - reszta termicznie nieczynna - inactive rest,

7 Stadia ewolucyjne gleb - typy glebowe - Soil evolution stages and soil types T e b 1 i с в 2 Nr profilu Profile Nr. Głębokość Depth сш Klasyfikacja wg Polskiego Tow. Gleboznawczego Classification after Polish Soil Science Society gatunek gleby soil species (mechanical composition) Klesyfikacia ilościowe wg J. Tokarskiego Quantitative sjipbol efter Symbol * ogólny Generel symbol H Ps Knut Kc Typ gleby Soil type SIENIAWA Brunatna kwaśna - Brown acid soil glina lekka słabo spieszczona - pylasta light slightly sandy loaru (^igc^sang 4 p Pc " 4 p It Pc 1 p piasek mocno gliniasty - pylasty atrongly loamy fine sand (over 40% 0 0,1-0,02 mm) glina lekka siln ie spieszczona - pylasta light strongly sandy loam Uver 40% 0 0,1-0»02 ram) 6 P* c él 5 F. 85 loj ii 5 Pi clina lekka słabo spieszczona - pylasta light slightly sandy loam U^er 4Q% 0 0,1-0,02 mm) JAWORKI 1 p, Skrytobielicowa - Crypto-podsolic soil piesek ciężki neavy sana " it " piasek lekki light sand " glina średnia - pylasta medium loem (over 40% 0 0,1-0,02 mm) 21э G1 7? glina ciężka neavy loam 148 g1 70 glina lekka light loan " glina ciężka - pylasta Heavy loam (40% over 0 0, 1-0,02 mm) ? 0-22 glina lekka słabo spieszczona - pylasta light slightly sandy loam (over 40% 0 0,1-0,02 mm) 2o79 gi 7l 12 r ér.0 glina średnio medium loam 4 i ч " glina średnie medium loam glina lekka light loam Brunatne kwaśna - Brown acid soil glina średnia - pylaste medium loam (over 40% 0 0,1-0,02 om) о 2 piesek ciężki heavy sand Skrytobielicowa - Crypto-podsolic soil glina średnia - pylaste medium loam (over 40% 0 0,1-0,02 mm) glina ciężka heavy loam glina średnia - pylasta medium loam (over 40% 0 0,1-0,02 mm) 7 f 67 24g ér.2 6 г 71 22e Cl i 6 г Cśr.sl. glina lekka light loem glina średnia medium'loem glinę lekka light loam glina średnia medium loam Będzina górska - U o un t ha in rendzina TATRY - U.IMA piasek gliniasty mocny - pylasty strongly loamy fine sand (over 40% 0 0,1-0,02 mm) glina ciężka - pylasta Heavy loaa (over 40% 0 0,1-0,02 mm) &28 1 Brunatna kwaśna - Brown acid soil rędzina próchniczna humus rendzina glina ciężka neavy loam 143 0, gl?na średnia - pylasta иeciiurn loan (over 40% 0 0,1-0,02 mm) glina lekka silnie spieszczona - pylasta light strongly sandy loam (over 40% 0 0,1-0,02 mm) " 2 60 З825 ir.o 1 г 73 26g G I 0 glina średnia medium loam glina lekka light loam piasek ilasty heavy sand

8 442 J. Tokaj Tablica 3 Term oanaliza próbek poziomów akumulacyjnych R e su lts o f therm al a n a l i s i s o f t o p - s o i l sam ples Miejscowość Locality Nr profilu Profile Nr. Głębokość Depth cm Skład mineralny w procentach wagowych Mineral composition in percent by weight Mt Kn Ü Kc Рз Suma Total Mt i Kn Sieniawa , , ,7 4, , , ,2 0,9 84, ,1 6,5 6, ,8 10, , , , , , , , ,4 3,7 Jaworki , , ,4 21, , ,5 0,0 78,2 13, ,8 11, , ,2 0, , ,3 0, w - l ,0 8,3 1,6 80, ,0 6,2 8, ,1 14, ,4 18,1 6, ,1 24, ,1 14,2 5, , , ,4 0,2 60,7 32, ,0 9,7 40, ,7 37,7 Tatry , ,0 50, li. Łąka 143 0, , ,0 0,0 60,0 38, , ,0 72,5 26, ,0 40, lit - montmorylonit - montmorillonite Kn - kaolinit - kaolinite H - substancja organiczna - humus Kc - węglany - carbonates Pa - Reszta termicznie nieczynna - inactive rast

9 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich Wodoodporność agregatów poziomów akumulacyjnych Weter stability of aggregates from top-soil samples T a b l i c e 4 Hiej6cowość Locality Nr profilu Profile Nr. Głębokość Depth cm Sieniawa Frakcja Fraction mm ? 1: : Trwałe agregaty przesiewane w wodzie Stable aggregates sieved in water % 2 mm 1 mm 0,5 пш> U l 80,0 Ш i l 1 : 1 1: : Jaworki b 42, » 8 k i 16, ,0 13*2 76,0 m 16,0 :1 p :e 50,4 8 :8 58,0 87,2 84,0 74,8 17,6 10,0 8,0 H to 6d 4,8 3 : l m S:ï U Suma trwałych agregatów Total stable aggregates fo.e 12,0 10,0 10,0 ш 12,8 14,0 0,8 ё 5, S i 8,4 8,8 8,0 l i! 1»? 2*,0 i l i o 4,0 Ш H m : \ 8:3 5,0 3, o \ : \ ,0 88,9 86, *5 3 : \ kl ,0 88, ,0 94,4 11,0 4,8 з2:4о S,7 2,2 3,0 M 2,6 1,9 m \ : \ ы Ы 3?:5 12,0 4,5 \'X Ч-3 1: ,2 80,0 6,0 13,7 kl 81,2 85,0 Vo W 89,4 92,7 H \\\ 94,4 95,7 98,2 98,4 Tatry U.Łąka ,5-16 \~ \ \ : \ ,4 94,1 94,0 86,0 92,0 60,9 72,8 56,0 84,8 3,2 2,4 2,0 6,0 0,2 16,0 14,0 2,4 2,1 0,8 0,8 1,2 6,0 0,2 2,1 6,0 4,4 0,2 98,0 92,4 79,0 92,8 62,8 87,1

10 444 J. Tokaj Biorąc pod uw agę zależność m iędzy wodoodpornością a wielkością fra k cji, można zbadane agregaty tych gleb podzielić na dwie grupy. Suma w szystkich w odoodpornych agregatów m aleje z ich wielkością w sześciu profilach gleb sieniąwskich 1, 5, 8, 9, 12 i 15, pięciu profilach gleb z Jaw orek 1, 4, 13, 29 i 37 i w jednym profilu 143 z T atr. P ro file te zaliczono do gru p y pierw szej. W pozostałych profilach, zaliczonych do g rupy drugiej, wodoodporność rośnie z wielkością frakcji. W y daje się, że w tym układzie w stopniu wodoodporności może odgrywać pewną rolę zawartość frakcji iłu pyłowego grubego, która w grupie pierwszej jest bardziej w yrów nana i wykazuje mniejsze w ahania niż w grupie drugiej. Zawartość iłu pyłowego drobnego i iłu koloidalnego w grupie pierwszej jest tak samo bardziej wyrównana aniżeli w grupie drugiej. Uważne obserw acje m akroskopow e zbadanych agregatów w y kazują, że m ają one wyraźną teksturę zbitą, przy czym poszczególne cząsteczki glebowe ściśle przylegają do siebie zarówno przed, jak i po kąpieli w wodzie. Zauważono również w trzech próbkach: 4, 16, 17 gleb z Jaw orek i w czterech próbkach z T atr: 143, 157, 100 i 106 zróżnicow anie agregatów pod względem zabarwienia na ciemne i jasne, niezależnie od podłoża skalnego. Zjawisko to już poprzednio obserwował Tokaj [11]. Profile 100 i 106 należą do gleb leśnych nie opisywanych w niniejszej pracy. Oprócz tego obserwacje agregatów pod lupą pozwoliły zauważyć oprócz kwarcu tkwiące w nich bardzo drobne blaszki muskowitu. A n t i- pow-karata jew [2] przypisuje ogromną rolę szkieletowi agregatów oraz morfologii tego szkieletu, przede wszystkim ziarnom skaleni i łyszczyków. Gleby sieniawskie zaw ierają znaczny procent skaleni i m uskowitu [1]. Gleby z Jaw orek i T atr nie były badane na zawartość tych składników. Jak wiadomo, skalenie ulegają procesom w ietrzenia chemicznego, przy czym tworzy się chropowata powierzchnia, na której gromadząca się substancja ilasta lub próchniczna spaja ze sobą ziarna glebowe. M uskowit rozdrobniony m echanicznie na blaszki różnej w ielkości może um acniać tworzącą się substancję ilastą, cem entującą cząstki gleby w agregaty w form ie szkieletu siateczkowego lub sam może być oblepiony substancją ilastą, koloidalną krzem ionką albo w odorotlenkam i Fe i Al. Te ostatnie samodzielnie lub w postaci żeli m ieszanych [8] mogą także cem entow ać ziarna w agregaty lub też je utrw alać. K oloidalna krzem ionka jak to wynika z wstępnych badań Oleksynowej [10] oraz autora ma wyraźną zdolność zgruźlania gleby, a w pewnych w arunkach przechodząc w żele może utrw alać agregaty glebowe. Skoro teraz weźmiemy pod uwagę jakość tych substancji cem entujących, to staje się jasne ich odporne zachow anie się wobec rozm yw ającego działania wody. W iem y także, że gleby te są kw aśne, a więc stw arzają

11 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich 445 dogodne w arunki dla rozwoju grzybów, które jak to wykazał К i- s i e 1 e w [5] w początkowym stadium rozwoju mogą swoją grzybnią pokryw ać agregaty i ty m sam ym zwiększać ich wodoodporność. Specjalne prace nad biologicznym utrw alaniem gruzełków glebowych nie tylko przez grzyby, ale i bakterie przeprowadził Müller [9], który w ykazał różną zdolność tw orzenia trw ałych gruzełków przez m ikroorganizm y glebowe. Zanurzone w wodzie agregaty badanych gleb nie rozpadały się nawet po kilku dniach w przeciw ieństw ie do agregatów z gleb terenów rów ninnych, które już po kilkunastu m inutach w tych samych w arunkach pękały i rozpadały się na różnej wielkości części. W ynika z tego, że w glebach górskich jest bardzo mało koloidów pęczniejących, które nie pow odują dużego rozpadu agregatów i stąd ich tak wysoka w odoodporność. Dla lepszego zobrazowania znaczenia substancji cem entujących ziarna glebowe w agregaty przeliczono sumę m ontm orylonitu, kaolinitu i próchnicy (substancji organicznej) na 100%. O trzym ane liczby zestawiono w tabl. 5. Obok podano zaw artość piasku i pyłu oraz średnią wodoodporność. Z liczb w tabl. 5 można obok wym ienionych poprzednio dwóch grup gruzełek glebowych wyróżnić trzy typy agregatów pod względem ich substancji cem entujących: kaolinitow o-próchniczny, w k tó ry m główną rolę cem entacji odgryw a kaolinit i próchnica (profile 4, 5, 37, 9, 12, 27), kaolinitowo-m ontm orylonitow y o przewadze kaolinitu nad m ontm orylonitem w cem entacji (profile 1, 13, 14, 17, 40, 46, 153 i 157), próchniczno-m ontm orylonitow y, w którym substancją wiążącą częściej jest próchnica niż m ontm orylonit (profile 16, 29, 52 i 1). W yjątek stanowią profile 8 i 15 z Sieniawy oraz profil 143 z Małej Łąki. W profilu 8 przeważa próchnica nad kaolinitem, a w profilach 15 i 143 m ontm orylonit nad kaolinitem. Stopień trw ałości w obrębie ty p u pierwszego w ykazuje w iększe w a hania niż w typie drugim i trzecim. Stopień ten jest na ogół n a jm n ie j szy w typie pierwszym, większy w typie drugim i największy w trzecim. Średnia wodoodporność w aha się w granicach od 71,4 do 98,3%. Z aw artość węglanów jest wszędzie mała i nie może być brana pod uwagę przy rozpatryw aniu wodoodporności gleb. Zaw artość piasku waha się w g ra nicach 12 52%, zaw artość pyłu w ynosi 18 40%. Jak widać z tablicy, frak cje grubsze nie w ykazują specjalnego związku ze stopniem wodoodporności zbadanych agregatów. Z powyższego omówienia wynika, że główną rolę w stopniu wodoodporności odgrywa obok szkieletu jakość substancji cem entującej elem entarne cząstki w agregaty, która dość odpornie zachow uje się w stosunku do d e stru k- R R o c z n ik i G le b o z n a w c z e t. X, z. 2.

12 446 J. Tokaj T a b l i c a 5 Porównanie zawartości montmorylonitu, kaolinitu i próchnicy (ich suma przeliczona na 100 oraz zawartości pyłu, piasku i średniej wodoodporności agregatów Comparison of content of clay and humus (their sum taken ae 100) with the content of and sand and the mean water stabiter stab ility of aggregates s ilt Miejscowość Locality Nr profilu Profile Nr. Głębokość Depth cm kit» Kn Ü Pył s u t % Piasek Sand % Średnia wodoodpornoóć Uean water stab ility of aggregates Sieniawa Jaworki Tatry U. łąka 143 0, Ut - montmorylonit - montmorillonite, Kn - kaolinit - kaolinite, fl - substancja org. - humus.

13 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich 447 cy jnego działania wody, szczególnie w agregatach gleb górskich niezależnie od składu mechanicznego, rodzaju, gatunku i typu glebowego. Jak w skazują wyniki liczbowe, badane gleby są dość odporne na erozję. Dodajmy, że naturalne zadarnienie gleb z Jaw orek i Doliny Małej Łąki podnosi znacznie wodoodporność agregatów, co może być wskazówką dla kierunku gospodarki na glebach sieniawskich. W yniki te potwierdzają słuszność postulatu postawionego przez Tokarskiego, że gleba m u si być w szczegółach rozpoznaw ana analitycznie. Tego rodzaju podejście do badań naukow ych m aterii glebow ej pozwoli w yjaśnić niew ątpliwie wiele złożonych procesów przyrodniczych, zachodzących w glebie i decydujących o jej potencjalnej żyzności. Z otrzym anych wyników pierwszych badań laboratoryjnych nad agrofizycznym i właściwościam i agregatów gleb górskich m ożna w ysnuć n a stępujące ogólne wnioski: 1. Agregaty gleb badanych gromad wykazują stosunkowo wysoką odporność na rozm ywające działanie wody, przede wszystkim z powodu swej zbitej tekstury (układu) i m ałej zawartości koloidów pęczniejących, które trw ale cem entują cząstki glebowe. 2. Na tle wyników analitycznych wyróżniono dwie grupy agregatów wykazujące współzależność prostą lub odwrotną między wodoodpornością a wielkością agregatów. W grupie pierwszej wodoodporność m aleje z wielkością agregatów, a w grupie drugiej rośnie. 3. Wysoki stopień wodoodporności agregatów gleb górskich ogranicza procesy erozyjne, wpływające na miąższość tych gleb. Wodoodporność ta zależy nie tylko od zawartości koloidów trw ale cem entujących cząstki glebowe, ale także od sposobu użytkow ania tych gleb. Może to w skazywać potrzebę ograniczenia użytków rolnych w terenach górskich. 4. B adanie agregatów w celu poznania ich agrofizycznych w łaściwości powinno być przeprow adzane przede w szystkim m etodam i ilościowymi, c h a rak tery zu jący m i dostatecznie skład m aterii glebowej. * P raca niniejsza została w ykonana w K atedrze Gleboznaw stw a W yższej Szkoły Rolniczej w K rakow ie. P an u Docentowi D r T. K om ornickiem u dziękuję za cenne uw agi i życzliwe przedyskutow anie m aszynopisu. STRESZCZENIE 1. W niniejszej pracy przedstaw iono w yniki pierw szych badań laboratoryjnych nad agrofizycznym i właściwościami gruzełek glebowych z trzech grom ad położonych w teren ach górzystych. 2. Badania dotyczyły różnych fra k c ji agregatów z poziomu akum u-

14 448 J. Tokaj lacyjnego, który jest najbardziej narażony na rozm ywające działanie wody opadowej. Zbadano niektóre frakcje agregatów na skład m ineralny, m echaniczny i wodoodporność. Zastosowano w tych badaniach m etody ilościowe; w yniki zestawiono i podano w tabl A gregaty pobrano z gleb zaliczonych do stadiów ewolucyjnych gleb brunatnych kwaśnych upraw nych oraz gleb skrytobielicow ych i brunatnych kwaśnych pastwiskowo-łąkowych. Gleby te wytw orzyły się ze skał fliszu karpackiego i skał dennej m oreny górskiej. Należą do glin lekkich pylastych, silnie i słabo spiaszczonych oraz glin pylastych śred nich i ciężkich. Zastosowano także ilościową klasyfikację Tokarskiego w oparciu o skład m ineralny. 4. W odporności agregatów na niszczące działanie wody n ajw ażn iejszą rolę odgrywa jakość koloidów glebowych, trw ale cem entujących cząstki m aterii glebow ej. Należą do nich m in erały ilaste m o ntm orylonit, kaolinit i próchnica (substancja organiczna). 5. Stopień wodoodporności agregatów ogólnie jest duży, zależy nie tyle od składu mechanicznego, ile od ilościowego i jakościowego składu m ineralnego oraz od sposobu użytkow ania gleb. 6. Zbadane frakcje agregatów podzielono na dwie grupy: grupa pierwsza, w której suma wszystkich wodoodpornych agregatów m aleje z wielkością frakcji, i grupa druga, w której sum a w szystkich wodoodpornych agregatów rośnie z w ielkością frakcji. W w ym ienionych g ru pach wyróżniono trzy typy wodoodpornych agregatów: typ I kaolinitowo-próchniczny, typ II kaolinitowo-m ontm orylonitow y i typ III próchniczno-m ontm orylonitowy. Wodoodporność waha się średnio 62 98%. LITERATURA [1] Adamczyk B., Tokaj J.: Studia nad glebami górskimi. Cz. I. Gromada Sieniawa. Roczn. Glebozn., t. VI, 1957, s [2] Antipow-Karatajew I.N., Kie llerman W. W., Chan D. W.: O poczwiennom agriegattie i mietodach jego issledowanija. Moskwa Leningrad 1948, ss. 39. [3] В ie k arie wic z N. E., Kr i ec zun N. В.; Sotnikowa W. J.: Frakcjonnyj mietod agriegatnogo analiza poczw. Poczwowiedienije 5, Moskw 1953, s [41 Dobrzański B., Malicki A., Ziemnie к i S.: Erozja gleb w Polsce. PWRiL, Warszawa 1953, ss [5] К i siel ew A. H.: Struktura poczwy i usłowija jego obrazowanija. Poczwowiedienije, nr 10, 1955,s. 17. [6] Komornicki T.: Gleby cerkla wzorcowego w Jaworkach. Roczn. Nauk Roln., T. 72 F 3, 1958, s

15 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich 449 [7] Musierowicz A.: Skład mechaniczny gleb i metody analizy mechanicznej. Warszawa 1949, s. 81. [8] Musierowicz A.: Gleboznawstwo ogólne. PWRiL, Warszawa 1957, ss, 117. [9] Müller G.: Probleme der Krümelstabilitätsmessung und der Krümelbildung. Sonderdruck aus Tagenberichte Nr. 13. Inst, für Acker- und Pflanzenbau Münchenberg. (Berlin 1958, s [10] Oleksynowa K.: Charakterystyka chemiczna cementowych pyłów odlotowych i ich wartość dla rolnictwa. Wapno Gips, nr 3, 1955, s [10a] Sekera F.: Chora i zdrowa gleba. Warszawa 1957, s [10b] Świętochowski B.: Uprawa roli. PWRiL, Warszawa [11] Tokaj J.: Wstępne badania niektórych fizycznych właściwości gruzełek glebowych. Postępy Nauk Roln., 1967, s [12] Tokarski J.: Zagadnienie naturalnej klasyfikacji gleb. Roczn. Glebozn., t. 3, 1954, s [13] Tokarski J.: Zagadnienie koloidów glebowych. Postępy Nauk Roln., nr 5, 1954, s [14] Tokarski J. : Ilościowa charakterystyka mineralogiczna polskich gleb piaszczysto-ilastych. Roczn. Nauk Roln. t. 80 A 4, 1960, s [15] Tokarski J.: Studia nad koloidami gleb lekkich w Polsce Roczn. Nauk Roln. t. 76 A 3, 1957, s. 414r 442. Ю. ТОКАИ О НЕКОТОРЫ Х СВОЙСТВАХ ФИЗИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ ГОРНЫХ ПОЧВ Кафедра Почвоведения Высшей Сельскохозяйственной Школы, Краков Заведующий доц. др. Т. Коморницки Резюме 1. В настоящей статье предеталенны результаты первых лабораторных опытов над агрофизическими свойствами почвенных комков из почв трех общин, расположенных в горных местностях. 2. Опыты относились к различным фракциям агрегатов аккумуляционного горизонта, больше всего подверженному размывающему действию воды, выпадающей в виде атмосферных осадков. Исследовано минеральный и механический состав и водоустойчивость некоторых фракций агрегатов. В этих исследованиях применено количественные методы; результаты сопоставлены и приведены в таблицах Агрегаты взяты из почв, отнесенных к эволюционным стадиям пахотных кислых буроземных почв, из так называемых скрытнооподзоленных почв и буроземных кислых лугово-пастбищных. Эти почвы образова

16 450 J. Tokaj лись из скал карпатского флиша и из скал донной горной морены. Они принадлежат к легким пылеватым-сильно и слабо песчаным-глинам и к пылеватым-средним и тяжелым-глинам. Применено также количественную классификацию проф. Я. Токарского исходящую из минерального состава. 4. В устойчивости агрегатов по отношению к разрушительному действию воды самую важную роль играет качество почвенных коллоидов, прочно скрепляющих частицы почвенной материи. К ним относятся илистые минералы монтмориллонит, каолинит и гумус (органическое вещество). 5. Степень водоустойчивости агрегатов в общем значительна, она обусловливается не столькой механическим составом, сколько количественным и качественным минеральным составом и способом использования почв. 6. Исследованые фракции агрегатов разделено на две группы: в первой группе сумма всех водостойких агрегатов уменьшается с размерами фракции, во второй группе сумма всех водостойких агрегатов возрастает с величиной фракции. В указанных группах выделены три типа водостойких агрегатов, а именно: 1 тип каолинитово гумусовый; II тип калинитово-монтмориллонитовый и III тип тумусово-монтмориллонитовый. Водостойкость равняется средне 62 98%. J. TOKAJ ON SOME PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF STRUCTURAL AGGREGATES OF PO L ISH M OUNTAIN SOILS Dep. of Soil Science, College of Agriculture Kraków Summary 1. The present paper contains the results of the first laboratory investigations on the agrophysical properties of soil crum bs from the soils of th re e localities in the Polish m ountains. 2. The investigations were made on aggregates from the top-soil which is especially exposed to the action of rain w ater. Some crum b size fractions were tested as to their m echanical and m ineral composition as well as their w ater stability. Q uantitative m ethods were used; the results are listed in tables The crum bs or aggregates were taken from soils belonging to the type (evolution stage) of arable acid brown soils, crypto-podsolic and acid brow n soils of pastures and meadows. These soils w ere form ed on

17 Właściwości fizyczne agregatów gleb górskich 451 the rocks of C arpathian Flysch as well as of a m ountain m oraine deposit. They are light silt loams as well as m edium and heavy silt loams (see tables 1 2). Q uantitative classification of J. Tokarski (based on m ineral composition) was also applied. 4. The resistance of soil crum bs to w ater is influenced chiefly by the qu ality of the soil-binding colloids. 5. The degree of w ater stability of the aggregates is considerable (in general term s), depending not so m uch on the m echanical composition of the soil as on its quantitative and qualitative m ineral composition and the kind of soil utilization. 6. The exam ined crum b fractions were classified in two groups: the first group comprises soils in which the total content of w ater-stable aggregates decreases w ith fraction size; the second group comprises soils in which the total content of w ater-stable aggregates increases with fraction size. In these groups the author m oreover discernes three types of w ater-stable crum bs: I a kaolinite-hum us type, II a kaolinite-m ontm orillonite type, and III a hum us-m ontm orillonite type. The w ater stab ility of the crum bs averages 62 98%.

18