68 A. Miechówka, M. G¹siorek, A. Józefowska MATERIA I METODY W pracy wykorzystano materia³ glebowy pobrany z 6 profili gleb wytworzonych ze zwietrzeli

Transkrypt

1 Wp³yw ROCZNIKI sposobu u ytkowania GLEBOZNAWCZE gleb TOM na zasoby LX NR w WARSZAWA nich wêgla 9: organicznego ANNA MIECHÓWKA, MICHA G SIOREK, AGNIESZKA JÓZEFOWSKA WP YW SPOSOBU U YTKOWANIA NA ZASOBY WÊGLA ORGANICZNEGO W GLEBACH POGÓRZA ŒL SKIEGO INFLUENCE OF LAND USE ON THE ORGANIC CARBON CONTENT IN SOILS OF THE SILESIAN FOOTHILL Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Abstract: The goal of this research was to assess the influence of land use on the carbon content in soils of the Silesian Foothill. The soil organic carbon content were determined (including soil skeleton) in m to.3 m,.6 m depth and in the whole pedons of adjacent arable soils and grassland soils (in 3 pairs of pedons, which differed in type of land use and fertilization of the grasslands). Organic carbon content were higher in grassland soils that in arable land soils, but only in the farm with fertilization used. S³owa kluczowe: zasoby wêgla organicznego, gleby górskie, sposób u ytkowania. Key words: organic carbon stocks, mountain soils, land use. WSTÊP Wyniki badañ z ostatnich lat wskazuj¹ na wzrost ca³kowitej iloœci Corg. zmagazynowanego w glebach europejskich. Wzrost ten jest uwarunkowany zwiêkszaj¹c¹ siê lesistoœci¹, natomiast w wielu glebach uprawnych zmniejszaj¹ siê zasoby materii organicznej [Rees i in. ]. Sposób u ytkowania rolniczego gruntów w du ej mierze wp³ywa na zasoby wêgla organicznego w glebach. Przyjmuje siê, e akumulacja wêgla w glebach gruntów ornych jest du o mniejsza ni w glebach u ytków zielonych [Freibauer i in. 4; Leifeld i in. ]. Zwi¹zane jest to z wiêksz¹ mineralizacj¹ w nich próchnicy, a tym samym uwalnianiem zawartego w niej wêgla do atmosfery. Akumulacja wêgla w glebach u ytkowanych rolniczo zale y równie od ich nawo enia zarówno organicznego, jak i mineralnego. Nawo enie podnosz¹c plony powoduje tak e wzrost masy korzeniowej i resztek po niwnych [Andrzejewski 993; Mercik i in. ]. Celem pracy by³o okreœlenie wp³ywu sposobu u ytkowania rolniczego na zasoby wêgla organicznego w glebach Pogórza Œl¹skiego. *Badania wykonano w ramach projektu badawczego nr N N Wp³yw sposobu u ytkowania na zasoby wêgla organicznego, azotu i siarki w glebach górskich zagospodarowanych rolniczo.

2 68 A. Miechówka, M. G¹siorek, A. Józefowska MATERIA I METODY W pracy wykorzystano materia³ glebowy pobrany z 6 profili gleb wytworzonych ze zwietrzeliny ska³ jednostki œl¹skiej fliszu karpackiego na terenie Ustronia. Odkrywki glebowe dobrano parami na gruntach ornych (R, R, 3R) i u ytkach zielonych (Z, Z, 3Z) s¹siaduj¹cych ze sob¹, tak, aby przy porównywaniu badanych w³aœciwoœci wykluczyæ wp³yw innych czynników glebotwórczych ni sposób u ytkowania i zwi¹zane z nim nawo enie. Informacje na temat u ytkowania gleb uzyskano od gospodaruj¹cych na nich rolników. Gleby u ytków i by³y uprawiane podobnie. Na gruntach ornych w zmianowaniu uprawiano: ziemniaki, pszenicê i mieszankê zbó (pszenica, jêczmieñ, owies). Odkrywka R by³a wykonana na œciernisku po mieszance zbó, a R po pszenicy (3 lata wczeœniej by³ to u ytek zielony). Na polach tych stosowano nawo enie mineralne: N 68 kg, P 4 kg, K 8 kg na ha oraz ton obornika owczego pod ziemniaki. Pastwiska (Z i Z) od dawna nie by³y nawo one i wypasano na nich owce. Odkrywka 3R reprezentowa³a pole orne, na którym uprawiano na zmianê owies i mieszankê zbó oraz stosowano nawo enie mineralne N 96 kg, P 6 kg, K 3 kg oraz ton obornika bydlêcego co drugi rok. Odkrywka 3Z znajdowa³a siê na ³¹ce œwie ej corocznie nawo onej obornikiem. W badanych glebach oznaczono: sk³ad granulometryczny metod¹ areometryczno-sitow¹ zgodnie z PN-R-43, gêstoœæ gleby (r) metod¹ Kopecky'ego, ph w H O i KCl metod¹ potencjometryczn¹, zawartoœæ wêgla organicznego przy u yciu aparatu TOC-TN firmy Euro Thermoglas, zawartoœæ azotu ogólnego metod¹ Kjeldahla aparatem firmy Kieltec, sumê zasad wymiennych (S) przez oznaczenie poszczególnych kationów po ich ekstrakcji z gleby CH 3 COONH 4 (Ca +, K +, Na + oznaczono metod¹ fotometrii p³omieniowej, a Mg + metod¹ ASA), kwasowoœæ potencjaln¹ (H pot ) metod¹ Kappena, zawartoœæ przyswajalnego fosforu i potasu metod¹ Egnera-Riehma i zawartoœæ przyswajalnego magnezu metod¹ Schachtschabela. Obliczono zasoby wêgla organicznego (uwzglêdniaj¹c zawartoœæ szkieletu) w m gleby do g³êbokoœci,3 i,6 m oraz w ca³ych pedonach. WYNIKI I DYSKUSJA Badane gleby, wed³ug Systematyki gleb Polski [989] i Word Reference Base for Soil Resources [IUSS Working Group WRB 7], nale ¹ do gleb brunatnych w³aœciwych Haplic Cambisols (Orthieutric) (R i Z) i gleb opadowo-glejowych w³aœciwych Haplic Stagnosol (Epieutric) (R, Z, 3R i 3Z). Uziarnienie czêœci ziemistych pozwoli³o zaliczyæ je, wed³ug nomenklatury podanej w PN-R-433, do gatunku py³ piaszczysty na glinie pylastej oraz (w parze R, Z) na glinie lekkiej i piaszczystej (rys. ). Zawartoœæ szkieletu by³a w odpowiadaj¹cych sobie parach gleb zbli ona (tab. ). Gêstoœæ w poziomach powierzchniowych badanych gleb waha³a siê od,4 do,39 Mg m 3 i by³a wy sza w poziomach ornych (Ap), gdzie przyjmowa³a wartoœci,9,39 Mg m 3, ani eli w poziomach darniowych (Ah),4,8 Mg m 3. W poziomach g³êbiej le ¹cych waha³a siê od,9 do,7 Mg m 3, przy czym wyraÿnie ni sza by³a w poziomach, w których widoczne by³y œlady obecnoœci fauny glebowej (tab. ). Analizowane gleby charakteryzowa³y siê odczynem kwaœnym lub silnie kwaœnym (ph w KCl 3,,). Gleby gruntów ornych i u ytków zielonych par i ró ni³y siê miêdzy sob¹ stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi (V%), który wynosi³ odpowiednio 64, i 8,% i by³ wyraÿnie wy szy w wierzchnich poziomach profili na gruntach ornych ni w analogicznych czêœciach profili pod u ytkami zielonymi

3 Wp³yw sposobu u ytkowania gleb na zasoby w nich wêgla organicznego RYSUNEK. Sk³ad granulometryczny badanych gleb FIGURE. Soil texture of investigated soils (tab. ), gdzie kszta³towa³ siê na poziomie 4, i 33,%. Zasobnoœæ w przyswajalny potas w profilach R i R (wed³ug klasyfikacji IUNG) by³a bardzo wysoka, a w Z i Z bardzo niska (tab. ). Porównywane gleby gruntów ornych charakteryzowa³y siê równie wy sz¹ zawartoœci¹ przyswajalnych form fosforu i magnezu ani eli ich odpowiedniki na u ytkach zielonych. Gleby 3 pary by³y bardziej zbli one pod wzglêdem w³aœciwoœci sorpcyjnych i zasobnoœci w sk³adniki pokarmowe. W poziomach powierzchniowych profili 3R i 3Z stopieñ wysycenia zasadami (V) wynosi³ oko³o 6%, a zasobnoœæ w przyswajalne formy potasu i magnezu by³a bardzo wysoka (tab., ). Poziomy te ró ni³y siê zasobnoœci¹ w przyswajalny fosfor w 3R by³a ona œrednia, a w 3Z bardzo niska. Ró nice w³aœciwoœci chemicznych porównywanych gleb wynika³y z ró nego sposobu nawo enia gruntów ornych i u ytków zielonych i mia³y one niew¹tpliwie wp³yw na zasoby wêgla w badanych glebach. W badanych glebach zasoby Corg. w m gleby waha³y siê do g³êbokoœci,3 m w granicach,97,83 kg, do g³êbokoœci,6 m od 7, do 3, kg, a w ca³ych pedonach od 7,36 do 3, kg. Wiêkszoœæ Corg. wystêpowa³a w stropowej czêœci pedonów (do,3 m). Zasoby Corg. w ca³ych pedonach w niewielkim stopniu zale a³y od zawartoœci

4 7 A. Miechówka, M. G¹siorek, A. Józefowska TABELA. Wybrane w³aœciwoœci badanych gleb TABLE. Some properties of investigated soils Profil Profile Poziom genet. Genetic horizon R Ap Ah BbrC BbrC IIBbrC Z Ah Ah Bbr Bbr IIBbrC R Ap A/Gg Gg Gg Z Ah Ah Gg Gg G3g 3R Ap Gg Gg Cg Cg 3Z Ah Ah Ah/Gg Gg Cg Cg G³êbokoœæ Depth Cz. szkielet. Soil skeleton r ph S H ot 3 c m % Mg m H O KC l ,3,36,46,46,,39,3,3,9,,8,6,4,9,73,74,7,39,4,64,7,8,3,44,3 wêgla organicznego na g³êbokoœci poni ej,6 m, co zwi¹zane by³o z niewielk¹ zawartoœci¹ tego sk³adnika w czêœciach ziemistych (,3,4 g kg ) i du ym udzia³em (z wyj¹tkiem R i Z) szkieletu w sp¹gowych czêœciach pedonów (rys. ). Zasoby wêgla organicznego w pedonie R na gruntach ornych, na których stosowano nawo enie mineralne i organiczne, by³y wyraÿnie wy sze ni w pedonie Z na pastwisku od dawna nienawo onym, na którym wypasano owce. W pedonach R i Z zasoby Corg. by³y zbli one. Pedon R reprezentowa³ gleby u ytkowane jako orne i nawo one od 3 lat, które wczeœniej (podobnie jak obecnie gleby reprezentowane przez pedon 3Z) by³y nienawo onymi pastwiskami, na których wypasano owce. O korzystnym wp³ywie 6, 6,3 6,3 6,,8, 6, 6,,9,9,7 4,9,8,,3,,,,3, 4,9,7,,,,, 4,9 4, 4,4 4,6 4,4 4, 3,8 4, 3,9 3,7 3,6 3,7 4, 4, 3,7 3, 4,6 4, 4, 4, 3,8 3,8 4, p 3 V 4 Corg. mmol(+) k g % k g 9,4 98,9 7,7 7,, 6, 7,3 69,3 6, 47, 78,6 67, 6,4 44,9 43,4 3,6 66,,3 6,7 89,, 68,3 69, 77,9 98, ,8 63,7 89,6 3,7,8 4,8 3,8 3 74,6,8 44,8 44,8 3,8 6,7 38,8 8, 77,6 88, 6,7 6,7 7,6 6,7 8, 38,8 3,7 7,6 9, 6,7 7,6 6,7 9,7 9,7 6,7 64, 66, 63, 66, 9,3 4, 8,8 6,7 6,8 8, 63,3,3 36,6 33, 4, 4, 4, 48, 6, 6,8 6, 49, 6,, 4,,4 6, g,4,7 8,94 7,7 3,, 7,49 7,93 7,49 3,4 9,8 3,74,,89 7,6,87,4, 9,7 4,,8,97,66 6,3 8,49 7,79 8,77,44,6 Gêstoœæ Bulk density ; Suma zasad wymiennych - Sum of basic exchangeable cations ; 3 Kwasowoœæ potencjalna - Potential acidity ; 4 Stopieñ wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationam i zasadowymi Base saturation C: N 9,6,,7 8, 7,,6,6,9 8,4 4,,,8 4, 4,8,8 9,9 9,7 9,9 6,6 7,, 9, 9, 7,7 8, 6,,4

5 Wp³yw sposobu u ytkowania gleb na zasoby w nich wêgla organicznego... 7 RYSUNEK. Zasoby wêgla organicznego w m gleby do g³êbokoœci,3 m,,6 m i w ca³ych pedonach FIGURE. The soil organic carbon content in m to.3 m,.6 m depth and in the whole pedons TABELA. Zawartoœæ przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu [mg kg ] w poziomach powierzchniowych badanych gleb T ABLE. Content of available forms of phosphorus, potassium and magnesium [ mg kg in surface horizons of investigated soils Pierwiastek Element Profil Profile R Z R Z 3R 3Z P 84 œl.trace 4,,48 47,93 K 47,83 6,9 4,4 6,9 4,33 7,43 Mg, 7,8 93, 66,4,6 6,76 ] u ytkowania ³¹kowego na gromadzenie Corg. mog¹ œwiadczyæ wyraÿnie wy sze zasoby tego sk³adnika (rys. ) w pedonie 3Z (na ³¹ce -koœnej regularnie nawo onej obornikiem) ni w pedonie 3R (na gruncie ornym te regularnie nawo onym). WNIOSKI. Zasoby wêgla organicznego w glebie u ytku zielonego nawo onego obornikiem by³y wy sze ni w glebach gruntów ornych wystêpuj¹cych w porównywalnych warunkach i charakteryzuj¹cych siê zbli onymi w³aœciwoœciami chemicznymi.. W glebach gruntów ornych nawo onych, które charakteryzowa³y siê wiêksz¹ zawartoœci¹ sk³adników pokarmowych i wy szym stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi, zasoby wêgla organicznego by³y wiêksze ni w glebach u ytków zielonych nienawo onych. 3. Zasoby wêgla organicznego w ca³ych pedonach badanych gleb w niewielkim stopniu zale a³y od jego zawartoœci na g³êbokoœci poni ej,6 m.

6 7 A. Miechówka, M. G¹siorek, A. Józefowska LITERATURA ANDRZEJEWSKI M. 993: Znaczenie próchnicy dla yznoœci gleb. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 4:. FREIBAUER A., ROUNSEVELL M., SMITH P., VERHAGEN J. 4: Carbon sequestration in the agricultural soils of Europe. Geoderma : 3. LEIFELD J., BASSIN S., FUHRER J. : Soil carbon stocks and sequestration potentials in Swiss agriculture. W: Soil organic carbon and agriculture developing indicators for Policy analyses. Canada OECD Expert Meeting on Soil Organic Carbon Indicators, 8 October, Ottawa : 6. MERCIK S., STÊPIEÑ M., STÊPIEÑ W., MOSULSKI T. : Dynamics of organic carbon content in soil depending on long-term fertilization and crop rotation. Rocz. Glebozn. 6, 3-4: 39. REES R.M., BINGHAM I.J., BADDELEY J.A., WATSON C.A. : The role of plants and land management in sequestering soil carbon in temperate arable and grassland ecosystems. Geoderma 8, : 34. SYSTEMATYKA GLEB POLSKI. 989: Rocz. Glebozn. 4, 3/ 4:. IUSS WORKING GROUP WRB. 7: World Reference Base for Soil Resources 6, first update 7. World Soil Resources Reports No. 3. FAO, Rome. Prof. dr hab. Anna Miechówka Uniwersytet Rolniczy, Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb Aleje Mickiewicza, 3- Kraków rrmiecho@cyf-kr.edu.pl