STUDIA NAD EFEKTYWNOŚCIĄ LEŚNEJ REKULTYWACJI ZWAŁOWISK FITOTOKSYCZNIE KWAŚNYCH PIASKÓW MIOCEŃSKICH PO BYŁEJ KOPALNI WĘGLA BRUNATNEGO W ŁĘKNICY

Transkrypt

1

2 2 STUDIA NAD EFEKTYWNOŚCIĄ LEŚNEJ REKULTYWACJI ZWAŁOWISK FITOTOKSYCZNIE KWAŚNYCH PIASKÓW MIOCEŃSKICH PO BYŁEJ KOPALNI WĘGLA BRUNATNEGO W ŁĘKNICY HENRYK GREINERT MICHAŁ DRAB ANDRZEJ GREINERT Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego Zielona Góra 2009

3 3 Autorzy: Recenzent: prof. dr hab. inż. Henryk Greinert dr hab. inż., prof. nadzw. Michał Drab dr hab. inż., prof. nadzw. Andrzej Greinert Uniwersytet Zielonogórski Instytut Inżynierii Środowiska Zakład Ochrony i Rekultywacji Gruntów prof. dr hab. inż. Leszek Szerszeń Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Wydano za zgodą Rektora Uniwersytetu Zielonogórskiego ISBN Kolegium Redakcyjne: dr hab. Krzysztof Urbanowski, prof. UZ Przewodniczący mgr Irena Bulczyńska Sekretarz prof. dr hab. inż. Marian Adamski dr hab. inż. Adam Bydałek, prof. UZ dr Rafał Ciesielski dr hab. Dariusz Dolański, prof. UZ dr hab. inż. Michał Drab, prof. UZ dr hab. inż. Magdalena Graczyk, prof. UZ prof. dr hab. Marian Nowak dr hab. Paweł Sczaniecki, prof. UZ dr hab. Zdzisław Wołk, prof. UZ Skład komputerowy i opracowanie graficzne: autorzy Copyright by Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2009 Copyright by Authors, Zielona Góra 2009

4 4 Spis treści 1. Wprowadzenie Przegląd literatury Ocena zwałowisk toksycznie kwaśnych z punktu widzenia rekultywacji Kierunki rekultywacji Metody przygotowania gruntów do nasadzeń drzew Dobór gatunków drzew do rekultywacji utworów fitotoksycznie kwaśnych Nawożenie terenów rekultywowanych Efekty następcze rekultywacji leśnej utworów fitotoksycznie kwaśnych Rekultywacja gruntów jako czynnik glebotwórczy Obiekt badań Lokalizacja i zagospodarowanie terenu Klimat Geologia, geomorfologia i hydrologia Gleby Działalność górnicza i jej skutki Rekultywacja na terenach pokopalnianych w rejonie Łęknicy Metody badań Prace polowe Analizy laboratoryjne Statystyczne opracowanie wyników badań Omówienie wyników Właściwości materiału zwałowego Właściwości mioceńskich warstw nadkładu w ścianie odkrywki Czaple II Właściwości fizyczne Właściwości fizyczno-chemiczne i chemiczne Charakterystyka właściwości materiału zwałowego Skutki zabiegów rekultywacyjnych na obiekcie Czaple II Objawy niedoboru składników na roślinach Erozja wodna i eoliczna Właściwości gleb obiektu Czaple II Pierwsze efekty doświadczenia nawozowego Rozwój roślin na kombinacjach nawozowych... 63

5 Ocena stanu rozwojowego roślin po trzykrotnym zastosowaniu nawożenia mineralnego Wzrost sosny zwyczajnej na kombinacjach nawozowych Skład chemiczny igieł sosny Zmiany właściwości gleb pól doświadczalnych Następcze działanie nawożenia na wzrost sosny i roślinność runa leśnego Cechy morfologiczne profili glebowych na obiektach doświadczalnych obserwacje w roku Wpływ nawożenia na właściwości gruntów Odczyn gleb na zwałach pokopalnianych Kwasowość hydrolityczna i suma kationów o charakterze zasadowym Glin wymienny w glebach antropogenicznych profili obiektów doświadczalnych A i B Zawartość makroskładników Zawartość wybranych metali ciężkich Skład granulometryczny, niektóre właściwości fizyczne i wodne Dyskusja wyników Wnioski Streszczenie Bibliografia Spis fotografii, rysunków i tabel Spis fotografii Spis rysunków Spis tabel

6 6 1. Wprowadzenie Fitotoksycznie kwaśne utwory zwałowe występują na dużych obszarach kopalnianych i pokopalnianych, związanych z wydobyciem węgla brunatnego w Łużyckim Zagłębiu Węglowym (w Niemczech). Fettweis i in. [2005] opisali rzeczywistość łużycką jako 80 tys. ha przekształconych w hałdy i wyrobiska w wyniku 150-letniego wydobycia węgla brunatnego, z czego 50 tys. ha zostało zrekultywowanych. Wśród nich, utwory kwaśne zajmowały na opisywanym obszarze w latach siedemdziesiątych XX wieku około 50% całej powierzchni zwałowisk. Fot Tereny kopalni węgla brunatnego w Łużyckim Zagłębiu Węglowym okolice Nochten (Niemcy) (fot. aut. 2007) Rumpel i Kögel-Knabner [2003] opisali materiały tam zwałowane jako odznaczające się odczynem, mierzonym w wyciągu wodnym rzędu 2,5 do 3,3 ph, a więc niezmiernie rzadko spotykanym w naturalnych utworach glebowych. Nowsze zwałowiska, dzięki coraz pełniejszemu wprowadzaniu metody selektywnej gospodarki nadkładem, zawierają na powierzchni stosunkowo niedużo materiału bogatego w siarczki, które są głównym źródłem silnego zakwaszenia zwałowisk. Podobną zmianę w ostatnich dekadach, w technologii składowania i wykorzystania materiału zwałowego, opisali Moreno-de las Heras i in. [2008] w odniesieniu do hiszpańskiego terenu wokół Teruel. W Polsce największym udziałem fitotoksycznie kwaśnych materiałów na zwałowiskach cechują się tereny po starych kopalniach węgla brunatnego na terenach Łuku Mużakowskiego. Są to utwory mioceńskie, w zdecydowanej przewadze piaszczyste, o zbliżonej genezie do tych z Zagłębia Dolnołużyckiego [Krzaklewski i in. 1997, Krzaklewski i Pietrzykowski 2001, Neuman 1999]. Na mniejszych obszarach materiał zwałowy o silnym zakwaszeniu przez H 2 SO 4, powstający

7 w efekcie utleniania siarczków żelaza (piryt, markazyt), występuje na terenach zwałowisk kopalni Turów [Nietrzeba-Marcinonis 2007]. Z bardzo silnym, fitotoksycznym zakwaszeniem gleb można spotkać się także na terenach kopalni siarki w okolicy Tarnobrzega. W tym przypadku jednak przyczyną zakwaszenia jest obecność w gruntach siarki elementarnej, a nie pirytu [Ziemnicki i in. 1979, Sołdek-Podwika i in. 2004]. Rekultywacja silnie zakwaszonych gruntów pokopalnianych nastręczała i nadal nastręcza wielu trudności. W szeregu przypadków dochodzi do wielokrotnego powtarzania fazy biologicznej rekultywacji (co podraża jej koszty), z racji ujawniania się fitotoksyczności wobec wysianych i posadzonych roślin. Znane są też przypadki zaniechania dalszych kroków rekultywacyjnych, po niepowodzeniu zastosowanej pierwotnie technologii. Celem badań prezentowanych w niniejszej monografii jest ocena efektywności metod rekultywacji leśnej na terenach odkrywki Czaple II, zamkniętej w 1974 roku Kopalni Węgla Brunatnego Przyjaźń Narodów w Łęknicy nad Nysą Łużycką wraz ze wskazaniem sposobów poprawy technologii rekultywacyjnej Przegląd literatury 2.1. Ocena zwałowisk toksycznie kwaśnych z punktu widzenia rekultywacji Zarówno badacze polscy, jak: Skawina [1969], Harabin [1972], Strzyszcz [1988], Jonas [1975], Maciak [1996] i Krzaklewski i in. [1997], jak i niemieccy [Wünsche 1972], zaliczyli nieużytki poprzemysłowe po odkrywkowym wydobyciu węgla brunatnego o toksycznym zakwaszeniu do gruntów o najwyższym stopniu trudności pod względem możliwości rekultywacji (I grupa wg Krzaklewskiego [1988], klasa E wg Skawiny [1969]). O ile na terenie zwałowiska Adamów i Bełchatów utwory takie występują sporadycznie (odpowiednio poniżej 1% areału zwałowiska oraz do 3% ogólnej powierzchni), to na terenie byłej kopalni Przyjaźń Narodów w Łęknicy udział ich przekracza 80% areału [Krzaklewski i in. 1997]. Znaczne powierzchnie na zwałowisku Turów są również bardzo kwaśne [Nietrzeba-Marcinonis 2007]. Krzaklewski i in. [1997], w oparciu o badania własne oraz literaturę niemiecką i polską uznali, że przyczyną zakwaszenia zwałowisk kopalni węgla brunatnego jest obecność w nich siarczków żelaza, głównie pirytu i markazytu, a także silnie kwaśna materia organiczna z domieszek węgla brunatnego. Wskazali też na możliwość wpływu połączeń z siarką na obniżanie odczynu. Autorzy ci za-

8 8 proponowali podział utworów nadmiernie zakwaszonych biorąc pod uwagę ich odczyn: - grunty ekstremalnie kwaśne o ph w H 2 O poniżej 2,5 - grunty silnie toksycznie kwaśne o ph w H 2 O od 2,5 do 3,0 - grunty toksycznie kwaśne o ph w H 2 O od 3,0 do 3,5 Schemat utleniania pirytu: FeS 2 + 3,5 O 2 + H 2 O FeSO 4 + H 2 SO 4 reakcja chem. (I) Acidithiobacillus FeSO 4 + O H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) H 2 O reakcja mikrobiol. (II) FeS Fe 2 (SO 4 ) 2 2 FeSO 4 + 2S 0 reakcja chem. (III) Acidithiobacillus 2 S 0 + 3O H 2 O 2 H 2 SO 4 reakcja mikrobiol. (IV) I powolna reakcja utleniania chemicznego, z uwolnieniem kwasu siarkowego II reakcja Fe 2+ Fe 3+ szybsza, ponieważ powstający Fe 2 (SO 4 ) 2 jest silniejszym utleniaczem, m.in. Nordstrom [1982], Pesic i in. [1989]; optymalny odczyn środowiska życia Thiobacillius mieści się w zakresie 2,5-4,0 [Evangelou 1995] III powstały Fe 2 (SO 4 ) 2 reaguje z pirytem druga droga utleniania pirytu, Fe 3+ odnawia się przez mikrobiologiczne przemiany siarki i jej związków w siarczany [Fritsche 1990] IV siarka atomowa utleniana do kwasu siarkowego przez Acidithiobacillus ferrooxidans, silna reakcja zakwaszająca środowisko glebowo-gruntowe Niektórzy autorzy wskazują możliwość powstawania w trakcie utleniania rozdrobnionego pirytu jeszcze innych niż wskazywane m.in. przez Balaža [1997] związków żelaza: FeSO 4 i Fe 2 (SO 4 ) 2, jak: wodorosiarczany żelaza (III) HFe(SO 4 ) 2 4H 2 O, HFeSO 4 4H 2 O [Mulak i in. 1999] i FeOHSO 4 [Seoane i Leirós 2000]. Za główną przyczynę toksyczności dla roślin uważa się obecność w tych gruntach nadmiernych ilości glinu ruchomego, a także ujemny wpływ jonów wodorowych. Nie jest to jednak jedyna przyczyna ich niekorzystnego oddziaływania na rośliny wyższe oraz mikroorganizmy. Do innych ujemnych właściwości opisywanych gruntów zalicza się niedobór azotu dostępnego dla roślin, szeroki stosunek C:N i zbyt niską zawartość przyswajalnych dla roślin form fosforu, potasu, wapnia, magnezu, a także mikroelementów. Na skutek tego, nawet po neutralizacji tych gruntów, efekty w postaci wzrostu roślin są niezadawalające. Należy zauważyć, że sytuację potęguje stałe, silne wypłukiwanie składników (głównie azotu, potasu, magnezu i wapnia) w ciągle zakwaszanym środowisku gruntowym [Schaaf i in. 1999]. Wielu autorów postrzega, że skuteczna rekultywacja zaczyna się w momencie depozycji materiałów nadkładu kopalnianego. Złożenie na powierzchni utworów mioceńskich zawierających piryty i markazyty, bądź wyjątkowo ubo-

9 gich piasków luźnych skazuje zabiegi rekultywacyjne na porażkę bądź, w najlepszym przypadku, wydłuża i podraża ich koszty [Hüttl 1998] Kierunki rekultywacji Rekultywacja terenów zdegradowanych to wbrew pozorom działanie ze sporą już historią. Hüttl [1998] wskazał, że pierwsze działania tego typu w Łużyckim Zagłębiu Węglowym były prowadzone już w latach 20-tych XX wieku zaraz po wprowadzeniu wielkoskalowego wydobycia i zwałowania materiału nadkładowego. Ta rozciągłość w czasie spowodowała, że prace rekultywacyjne dokonywane były w różnych realiach społecznych i ekonomicznych. W dużej mierze na opisywanych pracach ciążyła zmienna w czasie planistyka, zarówno w skali strategicznej (państwowej, długofalowej), jak taktycznej (lokalnej, doraźnej). Także współcześnie, różne są drogi dochodzenia do opracowania koncepcji rekultywacji i zagospodarowania terenów zdegradowanych lub zdewastowanych przez różne siły sprawcze. W Polsce, na ogół dzieje się to na etapie rozważań nad dokumentami planistycznymi szczebla gminnego (Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy, Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego gminy) lub wojewódzkiego (Plan zagospodarowania przestrzennego województwa). Idee planistyczne towarzyszą projektowaniu inwestycji przemysłowych i są modyfikowane w trakcie eksploatacji inwestycji. Niektórych uwarunkowań nie da się jednak przewidzieć na etapie rozruchu inwestycji, np. struktury własnościowej terenów po zaprzestaniu działalności zakładu, czy też zainteresowania nabyciem gruntów. Nie wszystkie też sytuacje związane z ostatecznym uformowaniem otoczenia i jakością gruntów zalegających na powierzchni terenu zdegradowanego technicznie, chemicznie i biologicznie mogą być w stu procentach przewidziane. Aspekt jakości gruntów rekultywowanych musi być dogłębnie zbadany przed ostatecznym doborem kierunku, celów, technologii i technik rekultywacyjnych. Rozwiązuje się to na drodze studiów kameralnych, badań polowych i laboratoryjnych. Dobrym pomysłem jest sprawdzenie aspektu ekotoksyczności gruntów na roślinnych organizmach testowych. W odniesieniu do opisywanego terenu w okolicy Łęknicy, zdecydowano się na przeprowadzenie badań wazonowych, w których jako rośliny testowe zastosowano rośliny zbożowe i motylkowe. Już wstępne badania wykazały, że rolniczy kierunek rekultywacji nie da pozytywnych wyników z racji ewidentnej fitotoksyczności gruntów. Potwierdziły ten wynik również badania polowe. Konsekwencją takiego stanu rzeczy było zwrócenie się ku roślinom o mniejszych wymaganiach siedliskowych oraz większej odporności na niesprzyjający chemizm gruntów. Rośliny lasotwórcze nie są co prawda jednolite pod opisywa-

10 10 nym względem, lecz można wśród nich znaleźć takie gatunki np.: sosnę zwyczajną, sosnę czarną, brzozę brodawkowatą, czy olszę czarną. Leśny kierunek rekultywacji nadmiernie kwaśnych gruntów zwałowisk pokopalnianych ma też tą zaletę, że poza efektem ekonomicznym przynosi efekt glebotwórczy i glebochronny. Nie można nie doceniać tego elementu rozważań w sytuacji wysokiego zagrożenia zjawiskami erozyjnymi. Ponadto nie do pominięcia jest też rola krajobrazotwórcza lasu, zwłaszcza na terenach o dużych deniwelacjach i często bezładnie ukształtowanych fragmentach obszaru pokopalnianego. Mimo powszechnej procedury dobierania możliwie prostych wariantów rekultywacji biologicznej (nasadzeń roślin, poprzedzonych odpowiednią agrotechniką), zagospodarowanie rolnicze i leśne terenów rekultywowanych nie nadąża w ostatnich latach za rekultywacją gruntów zdewastowanych i zdegradowanych. W tej mierze odnotować należy występowanie lat bardzo złych (tab. 1, ryc. 1), co wiązać należy z błędami w planistyce i pozyskiwaniu środków na działania rekultywacyjne bez wstępnego rozpoznania potrzeb związanych z funkcjonalnością terenów wstępnie przygotowanych. Do tego, bez wątpienia, dochodzi problem niedostatecznego rozpoznania możliwości przekazania do użytkowania docelowego gruntów zrekultywowanych. Należy zauważyć, że tendencje użytkowania terenów rekultywowanych są zależne nie tylko od ich stanu i położenia geograficznego, lecz także wykreowanych zachowań społecznych. W ostatnich latach na przykład, duży nacisk kładziony jest w różnych krajach na możliwość rekreacyjnego użytkowania terenów rekultywowanych [Dogan i Kahriman 2008]. Autorzy tureccy zasygnalizowali potrzebę kreowania miejsc piknikowych w lesie robiniowym, tworzonym na rekultywowanej powierzchni pokopalnianej w rejonie Istanbul-Ağaçli. Wskazali też możliwość budowy domów mieszkalnych w zagospodarowanym zielenią otoczeniem. Ta wizja jednak może budzić uzasadnione wątpliwości z racji niskiej stabilności gruntów zwałowanych. Ostatnie lata to też wizja proekologicznych działań wobec terenów rekultywowanych, nastawionych na uzyskanie jak największej stabilności przyrodniczej i różnorodności biologicznej. Bradshaw [2000] oraz Wiegleb i Felinks [2001] zauważyli, że najodpowiedniejszym sposobem zasiedlenia terenów pokopalnianych przez roślinność jest zwrócenie się do naturalnie dokonujących się procesów, a więc mechanizmu sukcesji naturalnej korzystnej zarówno z punktu widzenia ekologii, jak ochrony przyrody i tworzenia miejsc dla rekreacji. Sukcesję, zdaniem Bradshawa [2000] można wspomóc przez wyspowe nasadzenie roślin odznaczających się umiejętnością dalekiej propagacji np. wśród drzew: wierzba, topola, brzoza i olsza, potrafią się rozsiać nawet na dystansie kilkuset metrów, aczkolwiek najczęściej w promieniu 20 m. Ten sam mechanizm dotyczy krzewów i roślin zielnych. Inną możliwością startowego wprowadzenia roślin jest naniesienie z zewnątrz materiału glebowego, bogatego w różnorodne nasiona roślin. Ważne jest, że w pierwszym okresie nie do końca

11 można liczyć na rozsiewanie roślin przez zwierzęta, które nie od razu nawiedzają tereny zdegradowane antropogenicznie. Istotną barierą w sukcesji naturalnej, jako strategii rekultywacyjnej, jest także odmienność właściwości gruntów pokopalnianych w stosunku do terenów okolicznych potencjalnego źródła nalotu nasion oraz niekorzystne warunki mikroklimatyczne (szczególnie wyższe temperatury, niższa wilgotność i silne wiatry). Ten punkt widzenia nie jest jednak powszechnie przyjmowanym. Wielu autorów, m.in.: Bender [1995], Greinert [1996], Krzaklewski i in. [1997], Baumann i in. [2006], wskazują na świadomie kierowaną introdukcję, dającą możliwości szerokiego wykorzystania terenów pokopalnianych, z produkcyjnym włącznie. Bungart i Hüttl [2001] zaproponowali, na przykładzie prowadzonych wieloletnich badań, możliwość prowadzenia na terenach pokopalnianych plantacji szybkorosnących drzew topoli osiki (Populus tremula L.), osiki amerykańskiej (Populus tremuloides Michx.) i wierzby wiciowej (Salix viminalis L.) na potrzeby energetyki. 11 ha cele rolnicze cele leśne lata Ryc. 1. Grunty zrekultywowane w ciągu roku w Polsce w latach na cele rolnicze i leśne w ha (na podst. danych GUS [2007])

12 12 Tab. 1. Grunty zagospodarowane w ciągu roku w Polsce w latach na cele rolnicze i leśne w odniesieniu do rekultywowanych w ciągu roku (na podst. danych GUS [2007]) Grunty zagospodarowane na (w wybranych latach): cele rolnicze 96,1 61,1 55,7 37,6 75,5 67,4 71,3 cele leśne 71,0 84,6 61,7 22,9 82,4 43,8 34,8 Kierunek rekultywacji zależy od potrzeb gospodarza terenu, jak i właściwości materiału poddanego procesowi rekultywacji. Jego ustalenie jest też powiązane z rozstrzygnięciami na etapie formułowania planów społecznogospodarczych, planów zagospodarowania przestrzennego oraz określeniami dotyczącymi ochrony środowiska przyrodniczego. Ma to w efekcie zapewnić nie tylko przyszłą użyteczność produkcyjną terenu, ale też odbudowę lub nadanie od nowa sprawności biologicznej. Dogan i Kahriman [2008] zebrali te tezy, formułując ideę skonstruowania w ramach działań rekultywacyjnych długofalowo stabilnego krajobrazu, przy tym estetycznie i ekologicznie powiązanego z otoczeniem. W najprostszym rysie wyróżnić można cztery zasadnicze kierunki rekultywacji: - rolny (rolniczy), - leśny, - wodny, - specjalny. Wśród nich dwa pierwsze to kierunki produkcyjne (z wyłączeniem lasów ochronnych), a dwa kolejne nieprodukcyjne (z wyłączeniem stawów hodowlanych). Ostatni z wymienionych jest często uszczegóławiany, z racji zróżnicowania obranej docelowej użyteczności. Wskazuje się m.in. kierunki: infrastrukturowy (infrastrukturalny), rekreacyjny, zieleni miejskiej, budownictwa powszechnego i budownictwa drogowego (budowlany). Filcheva i in. [2000] opisali proces zalesienia terenów zdegradowanych jako najstarszą metodę rekultywacyjną, spośród znanych człowiekowi. Stosowana ona była zarówno na gruntach zniszczonych przez działalność rolniczą, jak później po działaniach przemysłowych. Jej efektywność wynika z intensywności oddziaływania drzew na pozostałe elementy środowiska przyrodniczego głębokie korzenienie się, akumulacja materii organicznej, współżycie z wieloma gatunkami organizmów roślinnych i zwierzęcych, działanie glebotwórcze i stabilizujące ekosystemy. Współcześnie wielu właścicieli terenów poprzemysłowych postrzega też w rekultywacji leśnej możliwość uzyskania przychodu z wcześniej nieużytecznego areału. W tym kontekście jednak zbyt często szybko przyrastające gatunki drzew (przemysłowe) wypierają już na etapie planowania (%)

13 rekultywacji gatunki lepsze ekologicznie, lecz wolniej dorastające do wieku rębnego Fot Podstawowe kierunki rekultywacji na terenach pokopalnianych, związanych z odkrywkową eksploatacją węgla brunatnego; 3 rekultywacja rolnicza w okolicach Kleczewa, 4 powierzchnia zalesiona w okolicy Nowych Czapli, 5 jezioro antropogeniczne w odkrywce w okolicy Nowych Czapli, 6 ogród skalny w okolicy Nochten (fot. 3 KWB Konin, 4-6 aut. 2005, 2008) 6 W Polsce kierunek leśny jest obecnie dominującym kierunkiem rekultywacji gruntów poprzemysłowych (tab. 1, ryc. 1 i 2). Wynika to z szeregu powodów: - zalesienie wymaga z reguły niższych nakładów finansowych niż inne formy rekultywacji i zagospodarowania docelowego; - zanieczyszczenie materiału glebotwórczego ma na ogół mniejsze znaczenie niż przy rekultywacji rolniczej (wyłączając sytuację toksyczności dla wskazanych gatunków lasotwórczych); - las skutecznie chroni teren przed erozją, która zwłaszcza na gruntach głęboko spulchnionych lub luźno usypanych stanowi poważny problem;

14 drzewa posiadające większy system korzeniowy wykazują na ogół mniejszą reakcję na mozaikowatość gruntu, wynikającą z niedokładności jego wymieszania; - rośliny lasotwórcze rzadko reagują gwałtownie na niedobory składników odżywczych, rzadko też element ten przekłada się na niepowodzenie rekultywacji; - ciągle wyraźne jest dążenie do zwiększania lesistości kraju; - jest to najszybszy sposób biologicznego uaktywnienia gruntów, a przez to poprawy stanu środowiska w danej lokalizacji. ha cele rolnicze cele leśne lata Ryc. 2. Grunty zagospodarowane po rekultywacji w ciągu roku w Polsce w latach na cele rolnicze i leśne w ha (na podst. danych GUS [2007]) Podobnie zagadnienie opisywane jest przez badaczy niemieckich, którzy stwierdzili 60-procentowe zalesienie rekultywowanych powierzchni pokopalnianych w Łużyckim Zagłębiu Węglowym. Ponad 30% gruntów pokopalnianych zagospodarowanych jest przez nasadzenia sosny zwyczajnej, sosnę czarną natomiast introdukuje się na stanowiska trudniejsze siedliskowo [Fettweis i in. 2005]. Kwabena Antwi i in. [2008] wskazali przyrost powierzchni rekultywowanej w rejonie Schlabendorf Süd, zagospodarowanej z użyciem sosny zwyczajnej, w latach ze 138,8 do 426,6 ha (trzykrotnie).

15 Metody przygotowania gruntów do nasadzeń drzew Najbardziej skuteczną techniką, stosowaną niekiedy w toku rekultywacji gruntów zdewastowanych (zwłaszcza chemicznie), jest przykrycie ich conajmniej metrową warstwą materiału glebowego o korzystnych dla roślin właściwościach [Katzur 1985]. Metoda ta jednak, ze względów ekonomicznych i praktycznych, jest przy rekultywacji obiektów wielko-powierzchniowych niemożliwa do realizacji. Dlatego w większości rozwiązań skoncentrowano się na usunięciu fitotoksyczności materiału zwałów poprzez ich neutralizację. Poszczególne metody różnią się w głównej mierze rodzajem zastosowanych neutralizatorów od wapna tlenkowego, poprzez wapno węglanowe, do popiołów elektrownianych, kredy jeziornej i mączki fosforytowej [Illner i Katzur 1964, Katzur 1977, Krzaklewski i in. 1997]. Czyste i aktywniejsze materiały wapniowe intensywniej odkwaszają gleby, ale efekty produkcyjne w postaci wzrostu roślin nie zawsze są lepsze. Słabsze neutralizatory, jak popiół czy wapno łąkowe, działają słabiej odkwaszająco, ale rośliny na traktowanych nimi gruntach rosną lepiej [Krzaklewski i in. 1997]. Główną przyczyną takiej reakcji roślin jest niska zawartość, w gruntach rekultywowanych dostępnych dla roślin składników pokarmowych, wykazująca dodatkowo istotny spadek po neutralizacji. Dobre rezultaty, w postaci wzrostu drzewek daje sadzenie ich w dołki zaprawione podłożem dostosowanym do ich potrzeb. Pomijając koszty zabiegu, ujemną stroną tej metody jest nierozwiązanie problemu toksyczności materiału poza dołkami. Przeprowadzone przez Greinerta i Draba doświadczenie polowe wykazało, że teren zagospodarowany w ten sposób ulega szybkiej dewastacji erozyjnej, z powodu braku okrycia powierzchni gruntu pomiędzy drzewkami [Greinert 1988, 1995, 1997, Drab i in. 2005]. Osiągnięcie optymalnego odczynu w pierwszych latach po przeprowadzeniu neutralizacji jest silnie utrudnione przez niehomogeniczność gruntu. Po przeprowadzeniu opisywanego zabiegu agrotechnicznego stwierdzono występowanie miejsc przewapnowanych, jak też niedostatecznie odkwaszonych. W jednym i drugim przypadku przełożyło się to na gorszą kondycję zasadzonych drzewek. Z punktu widzenia konieczności zapewnienia dobrego rozwoju drzew w dłuższym czasie, głębokość odkwaszenia gruntu jest z reguły za mała, a wpływ wyżej położonych warstw w profilu (odkwaszonych) na niżej zalegające zbyt niski. System korzeniowy drzew ma więc ograniczoną możliwość penetracji gleby w głąb. Krzaklewski i in. [1997] zwrócili uwagę także na powolnie, stopniowo postępujące, wtórne zakwaszenie gruntów w miarę upływu czasu. Tłumaczą to wolnym, lecz nieprzerwanym utlenianiem siarczków w materiale zwałowym, szczególnie w sytuacji zwięźlejszego składu granulometrycznego. Problem ten badali też Rassmussen i Willems [1981]. Na podstawie doświadczeń lizymetrycznych z mioceńskimi osadami pirytonośnymi, prowadzonymi w Danii

16 16 stwierdzili oni, że nawet po ośmiu latach około połowa pirytu pozostała nieutleniona, przy obecności ilości CaCO 3 utrzymującej odczyn gruntu w pobliżu 7,0 ph. Przy braku wapnowania już po roku doświadczenia prawie cały piryt uległ utlenieniu, wskutek czego odczyn gruntu zwałowego osiągnął 2,5-3,0 ph. Autorzy tłumaczą ten fakt niekorzystnymi warunkami chemicznego utleniania FeS 2, jak i biologicznego, prowadzonego przez bakterie. Obserwacje Krzaklewskiego i in. [1997] oraz Šourkovej i in. [2005] są zgodne z tymi wynikami Dobór gatunków drzew do rekultywacji utworów fitotoksycznie kwaśnych Liczba gatunków drzew przydatnych do rekultywacji kwaśnych gruntów pokopalnianych, dodatkowo ubogich w składniki odżywcze, jest bardzo ograniczona. W świetle badań niemieckich na takich terenach sprawdzają się: sosna zwyczajna, dąb czerwony, lipa drobnolistna, dąb szypułkowy i brzoza brodawkowata [Rumpel 1999, Haubold-Rosar 2004, Krzaklewski i in. 1997]. Polskie badania potwierdzają te obserwacje. Dodatkowo do tej grupy zaliczono olszę czarną oraz olszę zieloną, dzięki ich zdolności do symbiotycznego korzystania z azotu atmosferycznego. Przy dwuetapowej rekultywacji, jako drzewo przedplonowe stosowano m.in. robinię akacjową [Ziemnicki i in. 1979, Krzaklewski 1990]. Rośnie ona szybko, ale po opanowaniu terenu trudno się jej pozbyć, z racji intensywnego odrastania z korzeni. Tą ujemną cechę robinii podkreślili Ziemnicki i in. [1979]. Ci sami autorzy zauważyli dobry wzrost topoli osiki na gruntach posiarkowych. Bender [1995] przyznaje wprawdzie, że robinia dobrze rośnie na zwałowiskach i wzbogaca tworzące się gleby w azot, ale jest wątpliwym gatunkiem pionierskim do zastosowania przed gatunkami szlachetnymi, dającymi większy pożytek gospodarczy. Drzewostan robiniowy w praktyce nie ustępuje innym gatunkom miejsca, a porośnięte nim powierzchnie są docelowo pionierskie, co zostało nazwane przez autora utajonym nieużytkiem. Z tego powodu Bender w swojej koncepcji zaproponował jednoetapową rekultywację leśną, z nasadzeniem od razu roślinności docelowej. Warunki optymalnego wzrostu tym gatunkom powinny być zapewnione w toku rekultywacyjnego przygotowania gruntów (Model PAN). Poza sosną zwyczajną, w badaniach polowych sprawdzano także możliwość zastosowania do rekultywacyjnych zadrzewień inne gatunki iglaste, np. modrzew europejski. Uzyskano jednak bardzo niejednoznaczne rezultaty od powodzenia inplantacji do całkowietego wypadnięcia nasadzeń. Stosowane gatunki drzew, jako rośliny rekultywacyjne, mają odmienne cechy, charakter wzrostu oraz wymagania środowiskowe. Inna jest też ich wartość użytkowa, co w wielu przypadkach ma znaczenie dla użytkownika docelowego.

17 Brzoza brodawkowata (Betula pendula Roth) drzewo do 30 m wysokości, żyjące ok lat. Tempo wzrostu wynosi około cm/rok. Odznacza się zróżnicowaną formą korzenienia się na gruntach skalistych i żwirowych głęboko, na pozostałych płytko. Jej typowe siedliska to suche, piaszczyste grunty, nieużytki, lasy liściaste, bory mieszane i sosnowe (zwłaszcza skrajne i przydrożne powierzchnie), zarośla i zręby oraz tereny wzdłuż szlaków kolejowych. Jest gatunkiem światłolubnym, co przy ograniczonej wysokości stwarza niekiedy przeszkodę w introdukcji. Przez rekultywatorów uznawana powszechnie za gatunek pionierski. Hüttl [1998] opisał masowe wykorzystanie w pierwszej połowie XX wieku tego gatunku w rekultywacji hałd pokopalnianych, przez co powstało nawet pojęcie brzozowego okresu w rekultywacji. Ze względu na odporność na niekorzystne czynniki oraz niewielkie wymagania glebowe, stosowana także w zalesieniach jako przedplon [Gach 2008]. W klasyfikacji zbiorowisk roślinnych gatunek wyróżniający dla All. Sambuco-Salicion [Matuszkiewicz 2006] Fot Brzoza brodawkowata na łęknickich terenach pokopalnianych (fot. aut. 2008) Dąb czerwony (Quercus rubra L.) gatunek sprowadzony do Europy z Ameryki Północnej w XIX w. jako drzewo ozdobne, potem jako gatunek pielęgnacyjny i glebochronny w nasadzeniach leśnych, współcześnie szeroko rozprzestrzeniony. Jest bardzo ekspansywny, odporny na wiele czynników patogennych. Powolny rozkład liści wywołuje efekt ograniczenia rozwoju runa leśnego, co uważane jest za szkodliwe [Gach 2008]. Zasiedlane ekosystemy to: Querco roboris- Pinetum, Calamagrostio-Quercetum petraeae, Potentillo albae-quercetum, Abietetum polonicum, Carici-Fagetum, Tilio-Carpinetum [IOP PAN 2008]. W rekultywacji terenów pokopalnianych stosowany na dużą skalę w latach 60-

18 18 tych i 70-tych XX wieku, który to okres w Niemczech nazwano okresem czerwonego dębu [Hüttl 1998] Fot Dąb czerwony na łęknickich terenach pokopalnianych (fot. aut. 2008) Dąb szypułkowy (Quercus robur L.) gatunek rodzimy na terenie Europy oraz południowo-wschodniej Azji. To długowieczne drzewo (żyje ponad 700 lat), osiągające wysokość od 20 do 50 m, odznacza się dość szybkim przyrostem wysokości w młodym wieku; proces ten kończy się w wieku lat. Tworzy ekosystem Quercetum, występuje także w lasach mieszanych, łęgach i grądach. Występuje na nizinach, a w obszary górskie wkracza zwykle dolinami. Dobrze znosi okresowe zalewanie (gatunek pozostały na ziemiach zachodnich na poniemieckich obszarach nadrzecznych i polderach zalewowych). Jest drzewem światłolubnym, ale jako młode drzewo dobrze znosi zacienienie boczne. Preferuje gleby świeże, głębokie, żyzne i wilgotne gliny lekkie, średnie i iły, gleby brunatne i płowe.

19 Fot Dąb szypułkowy na łęknickich terenach pokopalnianych (fot. aut. 2008) Lipa drobnolistna (Tilia cordata Mill.) Duże, rodzime drzewo liściaste, osiągające wysokość do 30 m. W stanie naturalnym występuje w lasach, głównie dębowo-grabowych. Jest dobrze przystosowana do klimatu Polski, wrażliwa na zanieczyszczenie powietrza i zasolenie gleby. Gatunek charakterystyczny dla All. Carpinion i wyróżniający dla Ass. Aceri-Tilietum [Kulesza 1955]. Modrzew europejski (Larix decidua Mill.) gatunek drzewa iglastego, introdukowany z gór środkowej Europy (Alpy, Karpaty), współcześnie powszechnie sadzony na terenie całego kraju. W Polsce, na naturalnych siedliskach, rośnie tylko w Tatrach. Jest to duże drzewo iglaste, szybko rosnące, żyjące do 600 lat. Jest rośliną światłolubną, wrażliwą na suszę. Dorosłe drzewa są odporne na silne mrozy, młode sadzonki mogą jednak przemarzać wiosną. Dostosowany do klimatu kontynentalnego gór środkowej Europy, o mroźnych zimach. Olsza czarna (Alnus glutinosa Gaertn.) jedno z ważniejszych drzew wilgotnych zarośli nadbrzeżnych i lasów łęgowych niżu. Rośnie prawie na całym obszarze Europy, a także na niektórych obszarach Azji i w północno-zachodniej Afryce. Osiąga wysokość do 40 m, mając przy tym dużą zdolność do tworzenia odrostów ze ściętych pni. Jest gatunkiem szybkorosnącym, żyjącym do ok. 120 lat. To roślina światłolubna, unikająca podłoży wapiennych, suchych i gleb piaszczystych. Rosnąca w takich warunkach roślina przyjmuje krzewiastą formę. Gatunek charakterystyczny dla Cl. Alnetea glutinosae, Sall. Alnenion glutinoso-incanae [Kulesza 1955]. Rekultywacyjnie wykorzystywana do zagospodarowania zarówno piaszczystych, jak i zwięzłych gruntów [Šourková i in. 2005].

20 20 Fot. 13. Olsza czarna na łęknickich terenach pokopalnianych (fot. aut. 2005) Olsza zielona (Alnus viridis (Chaix) DC. in Lam. & DC.) gatunek krzewu występujący w Ameryce Północnej, w Europie i w Azji (m. in. na Syberii i na Kamczatce). W Polsce, na naturalnych stanowiskach, występuje wyłącznie w Bieszczadach, wysoko w górach. Osiąga wysokość przeważnie do 2 m, w dobrych warunkach nawet do 4 m. Szczególnie obficie rośnie wzdłuż potoków. Gatunek charakterystyczny dla Ass. Pulmonario-Alnetum viridis [Kulesza 1955]. Robinia akacjowa, grochodrzew biały (Robinia pseudoacacia L. var. rectissima (L.) Raber) gatunek pochodzący z Ameryki Północnej, do Europy sprowadzony w roku 1601 r. jako drzewo ozdobne. Współcześnie gatunek pospolity; wprowadzony do lasów jako domieszka lub w formie czystych drzewostanów. Zasiedlane ekosystemy: Tilio-Carpinetum, Festuco-Brometea, sporadycznie Prunetum fruticosae [IOP PAN 2008]. Wykorzystywany jest jako rekultywacyjne drzewo pionierskie, zdolne do wzrostu w trudnych warunkach gruntowych. Jest to drzewo dorastające do 25 m wysokości, osiągające wysokość maksymalną w lat; potem jego wzrost ustaje. Żyje 100 do 150 lat. Jest to gatunek inwazyjny, powodujący znaczne zmiany siedliskowe i trudny w zwalczaniu. Występuje często w miejscach ciepłych i suchych widne lasy, suche zarośla, zadrzewienia śródpolne. Wysusza podłoże w głębszych warstwach, natomiast wierzchnią warstwę wzbogaca w azot. W konsekwencji następuje żywiołowy

21 rozwój roślinności azotolubnej na przykład z udziałem: pokrzywy zwyczajnej, bzu czarnego, glistnika jaskółcze ziele. Ma małe wymagania glebowe, jest natomiast rośliną światłolubną Fot Robinia akacjowa intensywnie wkracza na łęknickie tereny pokopalniane po trzebieży sosen (fot. aut. 2008) Sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.) gatunek drzewa o wysokości do 30 m, występujący powszechnie na terenach Ameryki Północnej, Europy oraz Syberii Wschodniej. W południowej i zachodniej Europie zasięg gatunku jest poprzerywany, natomiast w środkowej i wschodniej zwarty. Na północnych obszarach zasięgu jest drzewem niżowym, na południowych występuje w położeniach górskich. Dzięki dużej tolerancji ekologicznej, współcześnie sadzona sosna zwyczajna przedostała się z upraw leśnych do naturalnych ekosystemów. Większość korzeni rośnie poziomo, około 20 cm pod powierzchnią ziemi. Tworzy lasy mieszane oraz czyste bory sosnowe zarówno tajgi, jak i obszarów górskich Europy, w strefie umiarkowanej chłodnej o klimacie kontynentalnym. Na północy towarzyszą jej świerk pospolity, brzoza brodawkowata, jarząb pospolity oraz topola, na południu dodatkowo sosna czarna, kosodrzewina i limba. Na wschodnich krańcach zasięgu występuje razem z limbą syberyjską. W Polsce jest najpospolitszą z krajowych sosen, tworzącą zespoły borów sosnowych (sośniny) (Pinetum) (jako gatunek dominujący), występuje również często w borach mieszanych (Pino-Quercetum). W lasach gospodarczych często sadzi się lite drzewostany sosny pospolitej zwane też monokulturami sosnowymi. W lasach miesza-

22 22 nych zajmuje bardziej nasłonecznione i suchsze zbocza. Tworzy korzeń palowy, który na piaszczystych glebach osiąga głębokość 1,5-3 m. Toleruje różne gleby: piaszczyste, gliniaste, także podłoże zawierające łupki i granit, występuje także na torfowiskach. Może rosnąć na glebach o ph od 4 do 7 ph, ale preferuje 4,5-6 ph [DAFS 1990]. Jest odporna na mrozy i dobrze znosi susze, ale jako gatunek światłożądny, źle znosi zacienienie. Dwuletnie igły sosny zwyczajnej są jednym z najlepszych bioindykatorów roślinnych. Znaczenie rekultywacyjne sosny zwyczajnej wzrosło znacząco od połowy lat 70-tych XX wieku. Zauważono wtedy, że jeśli tereny nie nadają się do rekultywacji rolniczej, należy zasiedlać je drzewostanem szybko rosnącym, a tym samym mogącym dać wymierny efekt ekonomiczny. Okres w rekultywacji terenów pokopalnianych, związany z tym sposobem myślenia, nazwano w Niemczech okresem sosny ( ) [Hüttl 1998]. Z racji stosunkowo powolnego startu sosny zwyczajnej na rekultywowanych terenach pokopalnianych, Baumann i in. [2006] proponują większe zwrócenie uwagi na sosnę czarną (Pinus nigra Arn.) Fot Sosna zwyczajna na łęknickich terenach pokopalnianych (fot. aut. 2008) Topola osika (Populus tremula L.) gatunek pospolity na obszarze całej Polski, szeroko rozprzestrzeniony na kontynencie euro-azjatyckim. Jest to drzewo o wysokości do 35 m, rosnące w lasach i zaroślach, na niżu i w górach. Ma średnie wymagania glebowe (jest pod tym względem najmniej wymagająca wśród wszystkich gatunków topoli). Obumiera na glebach bardzo podmokłych,

23 albo bardzo suchych. Jest wytrzymała na mróz i upały, światłolubna. Gatunek pionierski jako jeden z pierwszych gatunków drzew wyrasta na porębach, nieużytkach rolnych, pogorzeliskach, używany do rekultywacji hałd i wyrobisk. Na zajętych przez siebie terenach utrzymuje się długo, nawet, jeśli warunki środowiska znacznie się zmieniają. Występuje w licznych ekotypach. Gatunek charakterystyczny dla związku zespołów All. Sambuco-Salicion [Matuszkiewicz 2006] Fot Topola osika na łęknickich terenach pokopalnianych (fot. aut. 2008) 2.5. Nawożenie terenów rekultywowanych Warunkiem przystąpienia do agrotechniki uprawowej jest wykonanie w toku technicznej fazy rekultywacji neutralizacji nadmiernego zakwaszenia gruntów zwałowych. Z uwagi na konieczność zastosowania w tej fazie dużych dawek neutralizatora, mamy do czynienia (zwłaszcza przy wapnowaniu) z szokiem chemicznym. Polega on na gwałtownym zmniejszeniu rozpuszczalności związków fosforu (uwstecznianie) i przyswajalności potasu oraz magnezu (zjawisko antagonizmu). Stosowanie popiołu do odkwaszania gruntów fitotoksycznie kwaśnych daje korzystniejsze rezultaty niż wapnowanie, widoczne w postaci lepszego wzrostu roślin. Dzieje się tak za sprawą wprowadzenia wraz z popiołem dodatkowej puli mineralnych składników odżywczych [Krzaklewski i in. 1997].

24 24 Przy nawożeniu odkwaszonych utworów pokopalnianych sprawdziły się zasady głoszone przez Bendera i Gilewską [1995]: - kluczowym składnikiem do uruchomienia biologicznej aktywności gruntu pokopalnianego jest azot; - dawki startowe nawozów będą korzystnie oddziaływały na wzrost roślin o ile będą znacznie wyższe niż stosowane do nawożenia na ustabilizowanych glebach; wynika to z konieczności udostępnienia składników nie tylko roślinom wyższym, ale także dynamicznie rozwijającej się mikroflorze [Gilewska 1991]; część ze składników jest też niezbędna do ustabilizowania chemizmu skały glebotwórczej. Na terenach narażonych na erozję wodną, które przeważają na zwałach pokopalnianych, istnieje potrzeba szybkiego pokrycia powierzchni intensywnie rosnącą roślinnością zielną. Ma ona często wyższe wymagania w odniesieniu do zasobności podłoża w składniki pokarmowe niż roślinność drzewiasta. Efektem niedostatku składników jest z reguły słaby wzrost i rozwój roślinności zielnej lub nawet jej brak, co z kolei rzutuje na niszczenie młodej uprawy leśnej przez zjawiska erozyjne [Greinert 1988, 1997]. Dobierając formy nawozów, często kierowano się obok uwarunkowań przyrodniczych, również kryteriami ekonomicznymi. Ze względów ekonomicznych na szeroką skalę stosowano popioły i inne materiały odpadowe. Katzur [1977], Krzaklewski i in. [1997] oraz Neumann [1999] wskazują na powszechność użycia w neutralizacji gruntów popiołów z elektrowni. Z podobnych przyczyn używano mączki fosforytowej [Krzaklewski i in. 1997]. Nawozy sztuczne, mające szereg zalet, chętnie były stosowane do rekultywacji leśnej, zwłaszcza dzięki dobrej przyswajalności składników oraz możliwości dokładnego dawkowania [Baule i Fricker 1971]. W ramach ich użycia, największą wagę przywiązuje się do nawożenia azotowego. Heinsdorf [1996] proponuje zastosowanie kg N ha -1 w ciągu pierwszych trzech lat po nasadzeniu drzew lasotwórczych. Dobrymi, znanymi w praktyce rolniczej i leśnej są saletry: amonowa i wapniowa. Te bardzo skuteczne nawozy wykazują ogromną zaletę, która w rekultywacji lekkich gruntów jest jednak również sporą wadą są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Wilden i in. [1999] wskazują, że duża część zaaplikowanych składników może ulec szybkiemu wymyciu ze strefy korzenienia się roślin.

25 25 Fot. 20. Brak pokrycia międzyrzędzi na nasadzonej powierzchni, skutkujący niepohamowanym rozwojem erozji wodnej i wietrznej (fot. aut. 2007) 2.6. Efekty następcze rekultywacji leśnej utworów fitotoksycznie kwaśnych Od pierwszych większych nasadzeń w ramach rekultywacji leśnej w Polsce i poza nią minęło już często od 20 do ponad 30 lat, stąd istnieje możliwość oceny jej efektów w skali praktycznej. W tym czasie bowiem drzewa osiągają kulminację szybkości przyrostu, na co wskazali Tomanek [1997] i Szymański [2000]. Podsumowanie ważniejszych rezultatów leśnej rekultywacji utworów fitotoksycznie kwaśnych na terenie Polski przedstawili Krzaklewski i in. [1997]. Zanotowali oni stopniowe przekształcenie roślinności synantropijnej w zespoły roślinne bardziej zbliżone do siedlisk borowych i lasowych. Sama kondycja drzew leśnych, mimo wielu miejsc o złym stanie w pierwszych latach, po 25 latach oceniona została jako dobra II i III klasy bonitacyjnej. Dobre rezultaty, zdaniem autorów, dała sosna zwyczajna, dąb czerwony, modrzew europejski, klon jawor, a także olsza czarna i zielona. Efekty mogłyby być jeszcze lepsze, gdyby nie wciąż za niska dostępność przyswajalnego dla drzew azotu, co skut-

26 26 kowało zawartością N w igłach sosny w granicach 1,01-1,12%, a więc na zbyt niskim poziomie [Krzaklewski i Pietrykowski 2001]. Autorzy niemieccy opisali skuteczność rekultywacji leśnej na tle wzrostu i rozwoju drzew starszych niż 25-letnie na terenach niezaburzonych. Wiegleb i Felinks [2001] wykazali przy tym zmienność zarówno biotopu (kolonizacja, migracja, sukcesja), biocenozy (dynamizacja gleby, geomorfologia, erozja), jak też kombinowaną (formowanie gleb) Rekultywacja gruntów jako czynnik glebotwórczy Pierwszym efektem zmian właściwości chemicznych gruntów zwałowanych, zauważonym po latach rekultywacji leśnej, jest pewne ustabilizowanie się odczynu. Wierzchnie, zneutralizowane wapnem lub popiołem warstwy, początkowo często o odczynie powyżej 7,0 ph, uległy ponownemu zakwaszeniu do odczynu 4,3-5,0 ph, co nie przeszkadza wzrostowi roślinności leśnej [Krzaklewski i in. 1997]. Odczyn warstw głębiej zalegających, będących w kontakcie z odkwaszoną częścią uległ tylko niewielkiej poprawie w stosunku do wyjściowego. Z analiz gleb na tle zawartości azotu w igłach sosny wynika, że azot jest pierwiastkiem nadal limitującym wzrost roślin [Krzaklewski i Pietrykowski 2001]. W profilach glebowych stwierdzono wzrastający z czasem udział materii organicznej, powstającej w efekcie zachodzących przemian mikrobiologicznych (humifikacja) [Rumpel 1999]. Przy pomocy badań spektroskopowych udało się tej autorce zidentyfikować i oddzielić tę część materii organicznej od wchodzących w skład gruntów resztek węgla brunatnego i popiołu. W profilach 20 i 30- letnich powierzchni rekultywacyjnych stwierdzono występowanie poziomu O o miąższości do 5 cm, podobnego do poziomów akumulacyjnych gleb naturalnych pod podobną roślinnością leśną [Rumpel 1999, Krzaklewski i in. 1997]. Również stopień humifikacji materii organicznej wzrastał i był podobny do stopnia humifikacji poziomów O gleb naturalnych [Rumpel 1999]. Ukształtowanie się poziomu akumulacyjnego o takiej miąższości w stosunkowo krótkim czasie świadczy dobrze o dobranej metodzie rekultywacji, opartej na intensyfikacji procesów chemicznych i mikrobiologicznych w gruncie przez neutralizację i nawożenie. Jak podają Eterewskaja i Ugarowa [1989], przy ekstensywnych metodach rekultywacji taki proces może trwać nawet 200 lat. Nagromadzenie materii organicznej w toku rekultywacji jest uznawane za bardzo ważny czynnik powrotu terenów rekultywowanych po wydobyciu węgla brunatnego do biologicznej aktywności [Jochimsen 1996, Bradshaw 1997, Rumpel i in. 1998, Fettweis i in. 2005, Šourková i in. 2005]. Badacze niemieccy wskazali złożoność form węgla, stwierdzaną w depozytach pokopalnianych w trakcie ich formowania i rekultywacji (ryc. 3).

27 27 Ogólny węgiel organiczny w gruntach pokopalnianych = S (Corg. - geogeniczny + Corg. biogeniczny) węgiel brunatny w materiale zwałowym pył węglowy i pyły lotne popiół wprowadzony wprowadzona mat. organiczna (np...kompost) resztki roślinne i zwierzęce 14 aktywność C = 0 MC 14 aktywność C ~ 115 MC - przemieszczenie/wymieszanie - resynteza mikrobiologiczna - transformacja bezpośrednia - akumulacja selektywna formowanie węgla pedogenicznego i powstawanie humusu Ryc. 3. Źródła węgla organicznego w gruntach bogatych w jego formę geogeniczną [Fettweis i in. 2005, za Rumpel i in. 1998, Rumpel 1999, Hüttl i Bens 2003] Materia organiczna, w jej różnorodnych formach, oddziałuje na tworzenie się fizycznych, fizyczno-chemicznych i chemicznych właściwości. Wielu autorów opisywało wpływ akumulacji materii organicznej i przekształcania węgla geogenicznego na kształtowanie się sorpcji glebowej, zawartości i biodostępności składników pokarmowych roślin i zdolności buforowe nowo powstających utworach [Begon i in. 1996]. Właściwości te są różnicowane przez wiele czynników, do których zaliczane są: obrany kierunek rekultywacji, metody rekultywacji, zastosowane gatunki roślinności rekultywacyjnych, zastosowana agrotechnika, zastosowana agrochemia. Keplin i Hüttl [2001] zauważyli odmienność występowania dostępnych dla roślin składników odżywczych nawet przy zastosowaniu w rekultywacji różnych gatunków tego samego rodzaju roślin. Rekultywacja z użyciem sosny zwyczajnej wywołała, w opise tych autorów, uwolnienie ze ściółki składników w sekwencji: K P > Mg > Ca > N, natomiast przy introdukcji sosny czarnej: Mg P > Ca > K > N.

28 28 3. Obiekt badań 3.1. Lokalizacja i zagospodarowanie terenu Teren będący przedmiotem badań zlokalizowany jest w południowozachodniej części Polski. Przylega do granicy z Niemcami, oddzielony od sąsiedniego państwa Nysą Łużycką. Administracyjnie należy do gmin Łęknica i Trzebiel, do powiatu Żary, województwa lubuskiego. W najbliższym sąsiedztwie znajdują się wsie: Stare Czaple, Nowe Czaple, Czaple, Chwaliszowice, Bronowice i Żarki Małe (ryc. 4 i 5). Pod względem geograficznym opisywany teren położony jest w centralnej części Wału Mużakowa, w obrębie zachodniej części Niziny Sasko-Łużyckiej [Kondracki 1978]. Wał Mużakowa, zwany także Łukiem Mużakowa, jest wyniesieniem morfologicznym w kształcie podkowy otwartej ku północy. Powstał w wyniku działalności lądolodu nasuwającego się doliną Pra-Nysy Łużyckiej i lądolodu zlodowacenia środkowo-polskiego,stadiału Warty. Wzgórza Łuku Mużakowa to morena czołowa spiętrzona, wyniesiona do 153,0 m n.p.m. Wspomniany, nasuwający się z północy lądolód, wypiętrzył i pofałdował osady trzeciorzędowe i wczesno-plejstoceńskie. Efektem tej działalności było wyniesienie ku powierzchni, zalegających na dużych głębokościach, różnych surowców mineralnych, w tym węgla brunatnego, piasków szklarskich i glin ceramicznych, co ułatwiło ich wydobycie. Pokłady węgla brunatnego po stronie polskiej Łuku Mużakowa tworzą złoże Babina. Są to wąskie formy, ciągnące się niekiedy kilkanaście kilometrów. Złoże węgla brunatnego Babina było zbudowane z kilku grup pokładów węgla brunatnego, jednak ze względu na miąższość znaczenie gospodarcze miały pokłady: Łużycki I (nazywany pokładem Henryk górny miocen) oraz Łużycki II (zwany ścinawskim środkowy miocen) [Wróbel 1997]. Głównym ciekiem terenu jest rzeka Nysa Łużycka, której terasa zalewowa zalega na rzędnej około 107 m n.p.m. Na badanym terenie dolina Nysy jest wąska osiąga szerokość m i ma erozyjną genezę. Około 4 km na południowy wschód od Łęknicy do Nysy Łużyckiej wpada jej dopływ rzeka Skroda. Do Nysy dopływają też liczne małe cieki, spływające z terenów wysoczyznowych. Na opisywanym terenie brak było pierwotnie naturalnych zbiorników wód powierzchniowych. W wyniku działalności wydobywczej węgla i innych kopalin powstały wyrobiska, których część po wypełnieniu wodą opadową tworzą zbiorniki antropogeniczne. Woda w zbiornikach powstałych w wyniku wydobycia węgla posiada bardzo niski odczyn, osiągający niekiedy wartość 2,0 ph [Jędrczak 1997].

29 29 Ryc. 4. Lokalizacja terenu badawczego w rejonie Łęknicy W powiecie żarskim znaczną część obszaru, tj ha zajmują lasy i grunty leśne, co stanowi ponad 54% ogólnej powierzchni powiatu. W zagospodarowaniu użytków rolnych dominują grunty orne, które zajmują ha, a następnie łąki ha i pastwiska 4487 ha. Znikomy udział w zagospodarowaniu gruntów mają sady (302 ha). Blisko 9,5% powierzchni zajętej jest przez pozostałe grunty i nieużytki [Program Ochrony Środowiska dla pow. żarskiego 2004]. Gmina Łęknica zamieszkiwana jest przez 2778 osób. Na terenie gminy znajduje się fragment parku krajobrazowego Łuk Mużakowski. Gmina Trzebiel składa się z 27 sołectw, w skład których wchodzi 34 miejscowości. Liczba lud-

30 30 ności wynosi 6058 osób (2002 r.). Na terenie gminy znajduje się fragment Pojezierza Antropogenicznego [Program Ochrony Środowiska dla Łużyckiego Związku Gmin 2003]. Struktura użytkowania gruntów gmin Łęknica i Trzebiel wskazuje na silnie ograniczone zainteresowanie funkcją rolniczą terenów, co było spowodowane uwarunkowaniami politycznymi i ekonomicznymi w przeszłości, a współcześnie zmianami społecznymi i demograficznymi na opisywanych terenach. Musi to być brane pod uwagę przy doborze kierunków i celów rekultywacji nieużytków poprzemysłowych. Ryc. 5. Tereny pokopalniane w rejonie Łęknicy (zdjęcie satelitarne Geocontent 2008) Tab. 2. Struktura użytkowa gruntów w gminie Łęknica (wg danych UM w Łęknicy) Forma użytkowania Powierzchnia (ha) Udział użytków w gminie (%) Powierzchnia ogólna ,0 100,0 100,0 Użytki rolne ,1 10,6 10,1 Lasy i zadrzewienia ,7 66,5 65,8 Wody ,6 6,7 Tereny kopalniane ,5 1,1 Tereny komunikacyjne ,2 3,5 24,1 Tereny osiedlowe ,3 9,1 Nieużytki ,6 2,5

31 Tab. 3. Struktura użytkowa gruntów w gminie Trzebiel (wg danych UM w Trzebielu) Forma użytkowania Powierzchnia (ha) Udział użytków w gminie (%) Powierzchnia ogólna 16659, ,0 100,0 100,0 Użytki rolne 6399,0 6487,6 38,4 38,9 Lasy i zadrzewienia 8744,0 8573,0 52,5 51,5 Wody Tereny kopalniane Tereny komunikacyjne Tereny osiedlowe Nieużytki 1516,0 1598,4 9,1 9,6 W wyniku historycznego i współczesnego działania różnorodnych procesów dewastacyjnych i degradacyjnych, część terenu powiatu ciągle wymaga rekultywacji. W 2001 roku było łącznie 383,9 ha gruntów wymagających rekultywacji (wg danych GUS [2002]). Najwięcej zdewastowanych gruntów znajduje się w gminie Lubsko, najmniej w gminie Lipinki Łużyckie (ryc. 6) [POŚ dla pow. żarskiego 2004]. 31 Żary (m) 7% Brody 9% Tuplice 8% Żary (g) 11% Jasień 9% Lipinki Łużyckie 0% Trzebiel 13% Lubsko 28% Przewóz 11% Łęknica 4% Ryc. 6. Grunty wymagające rekultywacji w gminach powiatu żarskiego, w proc. (wg danych GUS 2002 [POŚ dla pow. żarskiego 2004])

32 Klimat Okolice Łęknicy klimatycznie należą według opracowania Wosia [1996] do Regionu Dolnośląskiego Zachodniego, natomiast według opracowania Okołowicza i Martyn [1984] do Regionu Śląsko-Wielkopolskiego. Charakterystyczna dla tego obszaru jest przewaga wpływów oceanicznych, objawiająca się małymi amplitudami temperatury powietrza, wcześnie wkraczającą wiosną, długim latem i krótką, łagodną zimą. Rejon badań zlokalizowany jest w zasięgu stacji meteorologicznych w Zielonej Górze i we Wrocławiu. Ich wskazania w odniesieniu do rejonu łęknickiego, zlokalizowanego w powiecie żarskim, należy poddać pewnym modyfikacjom, z uwagi na zróżnicowane ukształtowanie terenów pokopalnianych, obecność antropogenicznych zbiorników wodnych w wyrobiskach, duże przestrzenie leśne wpływające na zmniejszenie prędkości kierunków wiatru oraz układ obszarów rolniczych bez zalesień śródpolnych ułatwiający swobodne przemieszczanie się mas powietrza w ich obrębie. Tym niemniej, lokalizacja wymienionych stacji daje możliwość trafnego wykonania przybliżenia, drogą interpolacji. Program ochrony środowiska dla powiatu żarskiego [2004], podaje wskazania odnośnie temperatury dla opisywanego w nim obszaru (wg danych GUS 2002): - średnia roczna temperatura 8,8 O C, - średnia temperatura najzimniejszego miesiąca grudzień -1,7 O C, - średnia temperatura najcieplejszego miesiąca lipca 19,5 O C, Tab. 4. Średnie i skrajne wskaźniki meteorologiczne w układzie rocznym, w różnych okresach analitycznych, według pomiarów stacji meteorologicznych w Zielonej Górze i we Wrocławiu [GUS 2007 na podst. danych IMiGW] amplituda 2006 max. min Temperatury powietrza ( O C) Zielona Góra 8,5 8,8 8,8 9,1 9,7 36,8-22,2 59,0 Wrocław 8,7 9,1 9,0 9,3 9,4 37,4-30,0 67,4 Opady atmosferyczne (mm) Zielona Góra Wrocław Inne wskaźniki pogodowe Średnia prędkość wiatru (m s -1 ) Usłonecznienie (godz.) Zielona Góra 3, ,0 Wrocław 3, ,1 Średnie zachmurzenie (w oktantach)

33 33 Tab. 5. Temperatura powietrza dla regionu lubuskiego. Wartości średnie za lata (ºC) [Studium 2007] Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII średnie -1,8-0,9 2,6 7,5 12,6 16,7 17,8 17,3 13,7 8,9 3,8 0,1 najwyższe 4,0 3,8 6,2 10,8 15,3 19,2 20,1 19,9 17,1 11,7 7,6 3,9 najniższe -9,2-10,5-1,5 4,6 10,3 14,6 15,0 15,0 11,1 6,0-0,1-7,1 Tab. 6. Rozkład średnich temperatur powietrza dla regionu lubuskiego. Wartości średnie za lata [Studium 2007] Średnia temperatura roczna Średnia temperatura stycznia Średnia temperatura lipca Izoamplituda roczna temperatur 8,2 O C -1,8 O C 17,8 O C 19,6 O C Tab. 7. Średnie miesięczne wartości opadów dla regionu lubuskiego. Dane za lata [Studium 2007] Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII wartość w mm Tab. 8. Średnie sumy opadów i grubość pokrywy śnieżnej dla regionu lubuskiego. Dane za lata [Studium 2007] Suma roczna opadów Suma opadów dla półrocza chłodnego Suma opadów dla półrocza ciepłego Grubość pokrywy śnieżnej mm mm mm cm Tab. 9. Rozkład średniej temperatury i średnie sumy opadów w układzie miesięcznym, w różnych okresach analitycznych, według pomiarów stacji meteorologicznych w Zielonej Górze i we Wrocławiu [GUS 2007 na podst. danych IMiGW] Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Zielona Góra Średnie miesięczne temperatury powietrza ( O C) ,9 0,1 3,6 7,9 13,4 16,2 18,1 18,0 13,6 8,8 3,4 0, ,2 0,8 3,8 9,1 13,7 16,6 18,8 18,7 13,7 8,8 3,0 0, ,2 1,5 3,4 9,3 14,0 16,9 17,4 18,5 13,6 9,2 3,4 0, ,3 0,5 3,5 8,8 14,6 16,9 19,1 19,5 14,3 9,4 4,0-0, ,0-1,4 0,7 9,2 13,9 18,6 24,2 16,7 17,2 11,5 6,8 4,3

34 34 Wrocław ,9 0,2 3,9 8,2 13,5 16,3 18,1 17,8 13,6 8,9 3,6 0, ,1 0,9 4,0 9,1 13,8 17,0 18,9 18,7 14,0 9,0 3,4 0, ,3 1,5 3,5 9,4 14,3 17,3 17,8 18,4 13,9 9,6 3,9 0, ,3 0,7 3,7 8,9 14,9 17,3 19,3 19,4 14,1 9,5 4,3-0, ,9-1,9 0,7 9,7 14,0 18,3 23,2 17,0 16,2 11,2 6,6 4,1 Miesięczne średnie sumy opadów atmosferycznych (mm) Zielona Góra Wrocław N NW NE 10 5 W 0 E SW SE S Ryc. 7. Rozkład kierunków wiatru zarejestrowany w Uradzie w okresie od do r. [WIOŚ w Zielonej Górze 2003]

35 Geologia, geomorfologia i hydrologia Rozmieszczenie osadów wraz z charakterystyką przedstawiono w tabeli 10, opracowanej przez Wróbla [1989]. Według tego autora, podłożem dla utworów trzeciorzędowych są morskie osady kredy górnej, wykształcone w postaci iłów, mułowców, margli, margli z warstwami wapieni i piasków kwarcowych z glaukonitem w spągu. Osady trzeciorzędowe na opisywanym terenie są szczególnie zasobne w różnorodne surowce mineralne o dużym znaczeniu gospodarczym. Z osadami oligocenu i miocenu związane jest występowanie warstw i pokładów węgla brunatnego. W osadach miocenu występują również piaski szklarskie. Górna partia profilu trzeciorzędowego (miocenu i pliocenu) jest zasobna w surowce ilaste, służące produkcji wyrobów ceramiki budowlanej, wyrobów kamionkowych ognio- i kwasoodpornych, a także w mniejszym stopniu produkcji wyrobów ceramiki stołowej. Ogólna miąższość osadów trzeciorzędowych wynosi około 120 m. W przekroju pionowym przeważają osady z przewagą frakcji pyłowopiaskowych. Osady czwartorzędowe tego terenu można pod względem genetycznym podzielić na: - piaszczysto-żwirowe, rzeczne i wodnolodowcowe, wypełniające dolinę Nysy Łużyckiej wraz z jej tzw. wysokim zasypaniem ; - gliniaste i piaszczysto-żwirowolodowcowe i wodnolodowcowe w strefie wysoczyznowej, występujące lokalnie i o niewielkiej miąższości. W glacitektonicznych synklinach i kopalnych dolinach zachowały się w szczątkowej ilości osady zlodowacenia południowo-polskiego (Q I ). Są to gliny zwałowe oraz osady piaszczysto-żwirowe fluwioglacjalne i rzeczne, związane z okresami glacjałów i intreglacjałów. Osady zlodowacenia środkowo-polskiego (stadiał Warty) zalegają niezgodnie na zaburzonym glacitektonicznie podłożu trzeciorzędowym i starszym plejstocenu. Tworzą one wały moren czołowych spiętrzonych. Z morenami czołowymi stadiału Warty związane są niewielkie pola zandrowe w okolicy Krasówki i Przewoźnik [Dyjor i Wróbel 1978]. Oddzielnym typem osadów jest seria piaszczysto-żwirowa reprezentowana przez osady rzeczne i wodolodowcowe, niekiedy wzajemnie się zazębiające. Jest to tzw. wysokie zasypanie do rzędnej 120 m n.p.m. doliny Nysy Łużyckiej. Osady te stanowią w perspektywie źródło kruszywa naturalnego. Występowanie wód podziemnych strefie Łuku Mużakowa zdeterminowane jest morfologią terenu, budową geologiczną i górniczą działalnością człowieka. Odmiennie kształtują się stosunki wodne w dolinie Nysy Łużyckiej i na wysoczyźnie morenowej.

36 36 Tab. 10. Tabela litostratygraficzna kenozoiku w rejonie Łęknicy zestawiono na podstawie danych Dyjora i Wróbla, 1978 [Wróbel 1989]

37 Na obszarze doliny Nysy Łużyckiej występuje jeden poziom wód podziemnych w osadach piaszczysto-żwirowych czwartorzędowych o swobodnym zwierciadle zalegającym na głębokości 1,0-1,5 m p.p.t. Wody te znajdują się w kontakcie hydraulicznym z wodami rzeki Nysy Łużyckiej. W strefach wysokiego zasypania głębokość zalegania zwierciadła wody zwiększa się do m p.p.t. Wody podziemne tego kompleksu ujmowane są do eksploatacji w rejonie Łęknicy. Obszary wysoczyznowe charakteryzują się intensywnie zaburzonym podłożem geologicznym, które wpływa na kształtowanie się stosunków hydrogeologicznych. W tej strefie Łuku Mużakowa wydziela się następujące kompleksy hydrogeologiczne: - 1. Kompleks wód podziemnych czwartorzędowych związany jest z występowaniem osadów piaszczysto-żwirowych, wypełniających niecki w podłożu ilasto-gliniastym. Wody te wykazują lokalne rozprzestrzenienie. Tworzą wydłużone zbiorniki wód podziemnych o miąższości warstwy wodonośnej odkilku do 15 m. Są one ujmowane do eksploatacji studniami kopanymi na potrzeby lokalne; - 2. Kompleks wód podziemnych trzeciorzędowych zalega w warstwach o skomplikowanej budowie geologicznej, dlatego też stosunki hydrogeologiczne tego kompleksu są złożone. Kompleks ten składa się z kilku horyzontów wodonośnych o miąższości 20 m i więcej każdy, rozdzielonych warstwami iłów, mułków i węgli brunatnych. Warstwy wodonośne reprezentują piaski drobno- i średnioziarniste, a bardzo często także piaski pylaste. Wody tego kompleksu są wodami subartezyjskimi o znacznym ciśnieniu hydrostatycznym, dochodzącym do 550 kpa (około 55 m słupa wody). Wody podziemne kompleksu trzeciorzędowego mają znaczne rozprzestrzenienie. Na tej bazie pracują m.in. studnie ujęcia miejskiego w Łęknicy. Wydajności jednostkowe dla poszczególnych horyzontów trzeciorzędowych są rzędu 0,5-1,5 m 3 h -1 na 1 m depresji. Natomiast współczynniki filtracji ujmowanych warstw (poziomów) wynoszą 1, , m s -1. Zdaniem niemieckich badaczy [Fettweis i in. 2005, za Waschkies i Hüttl 1999, Hüttl i Weber 2001], trzeciorzędowe i czwartorzędowe depozyty geologiczne, zgromadzone na opisywanym terenie, charakteryzują się brakiem węgla organicznego pochodzenia pedogenicznego, niskim odczynem i niską zasobnością w składniki odżywcze roślin. 37

38 Fot Piaski szklarskie z okolic Nowych Czapli (fot. aut. 2008) Fot. 23. Utleniony ił mioceński z okolic Nowych Czapli (fot. aut. 2008) Fot. 24. Soczewka iłu mioceńskiego z okolic Nowych Czapli (fot. aut. 2008)

39 Gleby Opisywany teren przed eksploatacją węgla brunatnego pokrywały gleby autogeniczne, z rzędu gleb bielicoziemnych, typu gleb bielicowych (wg IV Wydania Systematyki Gleb Polski PTG z 1989 r.), wytworzone z piasków i piasków z domieszką glin.około 90% powierzchni porastały bory suche i świeże, z przewagą sosny zwyczajnej w różnym wieku (5-95 lat). Rzadko zdarzały się lasy z przewagą brzozy brodawkowatej w wieku do 25 lat. Tylko niewielkie obszary stanowiły pola uprawne, grunty pod zabudowaniami i ogrody, stanowiące własność prywatną a także we władaniu PGR Pustków. Zaliczano je do klas bonitacyjnych od III do VI. Współcześnie, gleby w gminach Łęknica i Trzebiel, poza terenami antropogenicznie zdegradowanymi i zdewastowanymi charakteryzują się różnorodnością, w zależności od położenia i warunków gruntowo-wodnych. W obniżeniach dolinnych rzek wykształciły się gleby torfowe, torfowo-mułowe, murszowomineralne i mady. Gleby brunatne wyługowane i bielicowe znajdują się na terenach wyżej położonych (wg POŚ dla pow. Żarskiego [2004]). Jakość gleb określono na podstawie badań Stacji Chemiczno-Rolniczej Oddział w Gorzowie Wielkopolskim prowadzonych w okresie styczeń 2001 lipiec Wśród przebadanych próbek, najwięcej było o odczynie kwaśnym (ph 4,6-5,5) 37% i lekko kwaśnym 29%, a najmniej o odczynie zasadowym 1%. Konieczność wapnowania zalecana jest dla 24% przebadanych gleb. Potrzebne wapnowanie dotyczy 19% gleb, a dla 18% gleb wapnowanie jest wskazane. W 23% wapnowanie wydaje się zbędne. Gleby były zasobne w przyswajalny fosfor, ponieważ bardzo niską zawartość wykazało zaledwie 3,9% przebadanej powierzchni, a niską stwierdzono w 18,7%. Zawartość potasu w glebach na terenie powiatu jest stosunkowo mała. Bardzo niską i niską zawartość potasu wykazuje aż 68,3% areału, średnią 18,4%. Zawartość przyswajalnego dla roślin magnezu w glebach można określić jako zróżnicowaną, gdyż 41,8% użytków rolnych charakteryzuje się bardzo niską i niską zawartością tego pierwiastka, 27,3% posiada średnią zawartość Mg, a jedynie 30,9% ma wysoką i bardzo wysoką (tab. 11). Tab. 11. Zawartość makroelementów w glebach użytków rolnych (SChR Oddział w Gorzowie Wielkopolskim, POŚ dla pow. żarskiego 2004) Zawartość przyswajalnych % zawartość w glebach użytków rolnych makroelementów fosforu potasu magnezu B. niska 3,9 29,7 23,5 Niska 18,7 38,6 18,3 Średnia 42,0 18,4 27,3 Wysoka 25,2 7,3 16,6 B.wysoka 10,2 6,0 14,3 % użytków rolnych 100,0 100,0 100,0

40 40 4. Działalność górnicza i jej skutki W rejonie Łęknicy prowadzono działalność wydobywczą różnych surowców mineralnych, w tym: - węgla brunatnego ze złoża Babina ; - glin i iłów ogniotrwałych ze złóż Irena, Halina, Halina Nowa i Barbara ; - kruszywa naturalnego, pospółek i żwirów ze złoża Przewoźniki. W przeszłości na największą skalę wydobywano węgiel brunatny. Początki działalności kopalni Babina sięgają roku 1903, ale na skalę przemysłową wydobycie węgla rozpoczęto w 1922 roku [Żaba 1977]. Eksploatację węgla brunatnego w tym rejonie prowadzono sposobem odkrywkowym, podziemnym i podziemno-odkrywkowym. W szczytowym okresie wydobycie sięgało rocznie 250 tys. ton. Jednak ostatecznie 1 stycznia 1974 roku, ze względu na wysokie koszty wydobycia, kopalnia Babina zaprzestała wydobycia. W wyniku około siedemdziesięcioletniej działalności wydobywczej, w złożu Babina nastąpiło przekształcenie powierzchni terenu na obszarze około 430 ha. Następstwem tego było powstanie księżycowych krajobrazów bardzo kłopotliwych do rekultywacji i zagospodarowania (fot. 25 i 26). Stare wyrobiska i zwałowiska kopalin położone są na północny wschód od Łęknicy, w rejonie wsi Bronowice. Głębokość wyrobisk przekraczała często 35 m. Część wyrobisk wypełniona jest wodą, silnie zasiarczoną i zakwaszoną (ph 2,5). W zwałowiskach powstałych wokół wyrobisk najczęściej występuje materiał pylasto-piaszczysty z domieszką pyłu węgla brunatnego i siarczków żelaza. Materiał ten jest mało stabilny chemicznie i bardzo kwaśny. Na krawędziach wyrobisk występuje intensywna erozja wodna oraz ruchy masowe w postaci osuwania i spełzania gruntu. Stwarza to bardzo trudne warunki dla wykonania zabiegów rekultywacyjnych Fot Księżycowe krajobrazy łęknickich terenów pokopalnianych (fot. aut. 2008, 2005)

41 41 5. Rekultywacja na terenach pokopalnianych w rejonie Łęknicy Kopalnia Węgla Brunatnego Przyjaźń Narodów zajmowała pod eksploatację obszar o powierzchni 479 ha. Do roku 1966 kopalnia wykonała rekultywację techniczną na powierzchni około 30 ha na terenach po eksploatacji z lat W roku 1968 Dolnośląskie Biuro Projektów Górniczych opracowało Projekt koncepcyjny rekultywacji terenów poeksploatacyjnych Kopalni Przyjaźń Narodów dla powierzchni 434 ha. Teren opracowania obejmował: ha terenów zwałowisk i wyrobisk końcowych; ha terenów pomocniczych; ha terenów zarezerwowanych pod przyszłe roboty górnicze. Łącznie do zrekultywowania przewidziano 282 ha. W projekcie koncepcyjnym rekultywację przedstawiono alternatywnie: - I alternatywa przewidywała wykonanie zabiegów rekultywacyjnych na odkrywkach: Czaple I, Czaple II, A, B i C; - II alternatywa nie przewidywała rekultywacji obszarów odkrywek: Czaple I (24,9 ha), Czaple II (13,1 ha), A (1,5 ha), uznając te zabiegi za nieopłacalne. Koszty rekultywacji 1 ha były wysokie przy ówczesnych cenach wynosiły tys. zł na 1 ha. Przewidywano, że poniesione nakłady na leśną rekultywację tych terenów zwróciłyby się: - dla odkrywki Czaple I po 176 latach; - dla odkrywki Czaple II po 210latach; - dla odkrywki A po 131 latach. Koszty te zniechęcały włądze do podejmowania rekultywacji, zwłaszcza terenów najtrudniejszych odkrywek Czaple I i Czaple II. 16 października 1971 roku weszła jednak w życie Ustawa o ochronie gruntów rolnych i leśnych oraz rekultywacji gruntów, która zobowiązywała kopalnię, tj. sprawcę zniszczenia gleb do ich rekultywacji. W powyższej sytuacji jednostki opiniujące projekt zaleciły realizację rekultywacji według alternatywy I. W 1971 roku Prezydium Wojewódzkiej Rady Narodowej w Zielonej Górze podjęło uchwałę w sprawie rekultywacji i ustalenia kierunków zagospodarowania terenów przekształconych w wyniku eksploatacji węgla brunatnego rejonie Łęknicy. Ustalono dwa główne kierunki zagospodarowania obszarów: - leśny na terenach zwałowisk zewnętrznych i wewnętrznych, w granicach wyrobisk oraz na gruntach pomocniczych przyległych do wyrobisk; - wodny w zagłębieniach wyrobisk końcowych, na obszarach byłych złóż wyeksploatowanych metodą odkrywkową.

42 42 Przewidywano też objęcie rekultywacją wyrobisk i terenów pomocniczych w kierunkach leśnym i wodnym. Na wymienionych powierzchniach, przeznaczonych pod zalesienia przewidywano wykonanie rekultywacji w fazach: podstawowej i szczegółowej. Faza podstawowa rekultywacji obejmowała: formowanie zwałów i wyrównanie powierzchni oraz neutralizację toksycznych utworów. Dla zlikwidowania skutków działań górniczych przewidziano przesunięcie mas ziemnych z obrzeży odkrywek do wyrobisk, do poziomu pozwalającego na biologiczną obudowę. Przewidziano zmniejszenie nachylenia skarp nasypów do 1:4 i wykopów do 1:3. W odstępach pionowych 10 m przewidziano wykonanie półek szerokości minimalnej 6 m. Neutralizację toksycznych utworów prowadzono najpóźniej 2 miesiące przed wprowadzeniem roślinności. W ramach neutralizacji stosowano wapno magnezowe z Huty Cynku Miasteczko Śląskie w ilości 50 Mg ha -1 w dwóch dawkach ( Mg ha -1 ) oraz mączkę fosforytową w ilości 5 Mg ha -1 w jednej dawce. Rekultywacja szczegółowa obejmowała wzbogacenie rekultywowanych gruntów w podstawowe składniki nawozowe oraz wprowadzenie roślinności. Nawożenie mineralne stosowano jako startowe przed sadzeniem roślin, w postaci saletrzaku 25% w dawce 200 kg ha -1, fosforanu amonu w dawce 200 kg ha -1 i soli potasowej 60% w dawce 400 kg ha -1. Zaplanowano też stosowanie nawożenia uzupełniającego w drugim i trzecim roku rozwoju roślin w postaci mocznika w dawce 200 kg nawozu na 1 ha. Po wykonaniu prac technicznych i nawożeniowych, posadzono sadzonki jednorocznych lub dwuletnich drzew sosny zwyczajnej lub sosny zwyczajnej i topoli osiki, a na niektórych powierzchniach sosny zwyczajnej, dębu czerwonego, brzozy brodawkowatej i olszy czarnej. Zalesienia były wykonane na powierzchniach silnie zróżnicowanych, często o nadal toksycznych właściwościach ph nawet poniżej 3,0. Nie na wszystkich powierzchniach stosowano neutralizatory i wzbogacenie nawozami mineralnymi. Podłożem były piaski mioceńskie drobnoziarniste i pylaste, często z dużą domieszką pyłu i okruchów węgla brunatnego. Był to materiał o układzie luźnym lub słabo zwięzłym, podatny na erozję i deflację. Szczególnie narażonymi na erozję były powierzchnie krawędziowe wyrobisk, na których powstawały bardzo głębokie wąwozy. W tych miejscach nawet duże drzewa, silnie zakorzenione, nie mogąc się utrzymać uległy zniszczeniu. Zalesienia wprowadzone na dnach wyrobisk końcowych były niszczone w wyniku zasypywania nanoszonym piaskiem w czasie silnych deszczów (fot. 27).

43 43 Fot. 27. Zasypywanie młodych nasadzeń przez erozyjny spływ materiału ze skarp (fot. aut. 1985) 6. Metody badań 6.1. Prace polowe Celem podjętych doświadczeń polowych, założonych w rejonie Łęknicy było znalezienie przyczyn słabych efektów zabiegów rekultywacyjnych, wykonanych na nowopowstałych utworach glebowych po działalności wydobywczej węgla brunatnego. Kolejnym, założonym celem badań było znalezienie dróg poprawy zastanej sytuacji i opracowanie wzorcowej koncepcji rekultywacji leśnej obszarów pokrytych gruntami fitotoksycznie kwaśnymi. W 1986 roku założono na powierzchniach nasadzonych już sosną zwyczajną dwa doświadczenia polowe. Pierwsze z nich założono na obiekcie A, na którym rosły drzewa 6-letnie, drugie na obiekcie B, gdzie występowało nasadzenie 2-letnie. W każdym z obiektów wyznaczono po 10 pól o wymiarach 35x8 m, przewidzianych do zastosowania zróżnicowanych wariantów nawożenia mineralnego. Schemat doświadczeń przewidywał stosowanie nawozów w dawkach:

44 bez nawożenia 2. - wapno magnezowe 8 Mg ha N - 100, P 2 O 5-70 Mg ha N - 100, K 2 O Mg ha N - 100, P 2 O 5-70, K 2 O Mg ha N - 200, P 2 O 5-140, K 2 O Mg ha wapno magnezowe 8 Mg ha -1, N - 100, P 2 O 5-70 Mg ha wapno magnezowe 8 Mg ha -1, N - 100, K 2 O Mg ha wapno magnezowe 8 Mg ha -1, N - 100, P 2 O 5-70, K 2 O Mg ha wapno magnezowe 8 Mg ha -1, N - 200, P 2 O 5-140, K 2 O Mg ha -1 Wapno stosowano jednorazowo, w listopadzie 1986 roku. Azot, fosfor i potas, różnicujące kombinacje doświadczalne zastosowano w formie nawozów: - N saletry amonowej - P superfosfatu pojedynczego pylistego - K soli potasowej 50-procentowej, wprowadzonych w pierwszym kwartale 1986 roku. W 1987 r. wprowadzono dodatkowe mineralne nawożenie azotowe na połowie poletek 6 i 10 obu obiektów doświadczalnych. Spowodowało to wydzielenie odpowiednio poletek: A-6a (N - 200, P 2 O 5-140, K 2 O Mg ha -1 ), A-6b (N - 400, P 2 O 5-140, K 2 O Mg ha -1 ), A-10a (N - 200, P 2 O 5-140, K 2 O Mg ha -1 ), A-10b (N - 400, P 2 O 5-140, K 2 O Mg ha -1 ) oraz analogicznie: B-6a, B-6b, B-10a, B-10b. W każdej więc kombinacji, poletko a było traktowane według schematu z 1986 roku, a poletko b nawiezione dodatkowo azotem w dawce 200 kg ha -1. Pod koniec okresów wegetacyjnych, w latach 1987 i 1988, pobierano igły sosen do badań laboratoryjnych. Oddzielnie pobierano igły młode (1-roczne) z przyrostów wierzchołkowych oraz bocznych górnego okółka oraz igły starsze (2-letnie) z części bezpośrednio graniczących z opisanymi miejscami analiz przyrostów 1-rocznych. Igły pobierano z sosen z całego drugiego rzędu poletek każdej kombinacji. Na poletkach A-6, A-10, B-6 i B-10, ze względu na ich podział związany z wprowadzeniem dodatkowych dawek azotu, pobrano dodatkowo igły z drzew rosnących w czwartych rzędach tych poletek (tym samym drugi rząd ilustrował poletko a, a czwarty poletko b ). Uwzględniając fakt, że roślinność leśna, w tym sosna zwyczajna, jest długowieczna, postanowiono też zbadać wpływ następczy zastosowanego nawożenia po 12 latach. O ile badań krótkotrwałych, jedno i kilkuletnich przeprowadza się dość dużo, to badań wieloletnich jest mało. Dla oceny rzeczywistego wpływu różnych zabiegów, w tym nawożenia na ekosystemy leśne są one bardzo potrzebne. Na powierzchniach doświadczalnych, założonych w 1987 roku w okolicy Bronowic koło Łęknicy nad Nysą Łużycką ścięto z kombinacji: 0, 0 + CaCO 3, NPK, NPK + CaCO 3 oraz 4 NPK + CaCO 3, w dniu 26 czerwca 200l r., po 5

45 drzew (tab. 12). Zmierzono ich wysokość, średnicę pierśnicy oraz przyrosty roczne dla lat Pobrano też igły z lat 2001, 2000 oraz Dokonano pomiarów ich długości i wagi na świeżo i sucho. Tab. 12. Wykaz kombinacji nawozowych na doświadczeniach Czaple I i II", na których wykonano badania terenowe r. Nr rzędu NPK (kg ha -1 ) Wapno (Mg ha -1 ) N-100, P 2 O 5-70, K 2 O-I6O 0 28 N-400, P 2 O 5-140, K 2 O-32O 0 43 N-100, P 2 O 5-7O, K 2 O-I6O 8 48 N-400, P 2 O 5-140, K 2 O Do analiz w roku 2001 wybrano kombinacje ilustrujące warunki brzegowe prowadzonych doświadczeń Analizy laboratoryjne Przed wysiewem nawozów, z każdego poletka, pobrano do analiz laboratoryjnych uśrednione próbki gruntowe z warstwy 0-20 cm. Dodatkowo pobrano materiał do cylinderków Kopeckyego. Analizy wykonano, posługując się standardowymi metodami gleboznawczymi. Skład granulometryczny oznaczono metodą areometryczną Casagrande w modyfikacji Prószyńskiego, gęstość objętościową i pojemność wodną określono wagowo, przy pomocy cylinderków Kopeckiego o pojemności 250 cm 3. Zawartość materii organicznej oznaczono metodą Tiurina oraz prażąc materiał w temperaturze 550 O C w piecu muflowym. Odczyn w H 2 O oraz 1N KCl oznaczono potencjometrycznie, kwasowość hydrolityczną i sumę kationów o charakterze zasadowym metodą Kappena. Zawartość składników ogółem oznaczono: - azotu metodą Kjeldahla, - pozostałych po zmineralizowaniu w mieszaninie wody królewskiej metodami: Ca, K i Na fotometrii płomieniowej, P metodą kolorymetryczną Burtona, Fe, Mn, Cu, Zn i Pb metodą spektrofotometrii atomowej AAS FL. Zawartość przyswajalnych dla roślin form P i K oznaczono według metody Egnera-Riehma. Zawartość glinu wymiennego i wodoru oznaczono metodą Sokołowa, a badania aktywności enzymatycznej metodą opracowaną przez Szczerbakową [1983]. Dla określenia ewentualnego następczego działania nawożenia mineralnego, zastosowanego pod uprawę sosny w latach , z każdego poletka doświadczalnego pobrano w roku 2004 próbki gruntu do badań laboratoryjnych. Uśrednione próbki pobierano z różnych głębokości odkrywek, to jest z poziomu

46 46 ściółki (0-3 cm) oraz z warstw : 3-8 cm, 8-15 cm, cm, cm i cm, ilustrujących zróżnicowanie profilu w głąb. W próbkach oznaczono skład granulometryczny, pojemność wodną, zawartość węgla organicznego i straty na żarzeniu, odczyn, kwasowość hydrolityczną, sumę kationów o charakterze zasadowym, ogólną zawartość N, P, K, Ca, Na, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Ni, Co, Pb i Cd, zawartość formy przyswajalnej P i K oraz formy składników w wyciągu 0,1N HCl. W analizie stosowano te same metody oznaczeń, jak w latach powszechnie uznawane w gleboznawstwie. Na świeżych igłach sosen z każdego poletka dokonano pomiaru długości 100 igieł, zważono masę 100 igieł. Po wysuszeniu igieł dokonano ich mineralizacji dwoma sposobami: - w stężonym kwasie siarkowym z dodatkiem mieszaniny selenowej w celu oznaczenia zawartości azotu ogółem; - w mieszaninie stężonych kwasów solnego i azotowego (1:3, woda królewska) dla oznaczenia zawartości ogółem składników: P, K, Ca, Na, Fe, Cu, Mn i Zn. Azot ogółem oznaczono metodą Kjeldahla, fosfor kolorymetrycznie metodą Burtona, potas, sód i wapń metodą fotometrii płomieniowej, a pozostałe składniki metodą spektrofotometrii atomowej AAS FL Statystyczne opracowanie wyników badań Zamieszczone w pracy współczynniki korelacji liniowej (r) obliczono posługując się formułami statystycznymi programu Microsoft Excel Omówienie wyników 7.1. Właściwości materiału zwałowego W wyniku działalności wydobywczej węgla brunatnego w rejonie Łęknicy powstały wyrobiska, często wypełnione wodą oraz zwałowiska materiału skalnego o bardzo zróżnicowanych właściwościach. Zwałowiska tworzą przemieszane utwory czwartorzędowe o małej szkodliwości dla roślin, których miąższość wynosiła do 15 m (średnio 2,5 m) oraz utwory trzeciorzędowe (mioceńskie) o miąższości dochodzącej do 50 m. Utwory mioceńskie często zawierają związki fitotoksyczne, uniemożliwiające wegetację roślin siarczki żelaza (piryty i markazyty). Siarczki żelaza, przy dostępie powietrza atmosferycznego i wody ulegają przemianom chemicznym doprowadzającym do powstania wolnego kwasu siarkowego oraz siarczanu żelazowego. Prowadzi to do bardzo sil-

47 nego zakwaszenia materiału gruntowego. Zwykle w gruntach piaszczystych (a takie przeważają na charakteryzowanym zwałowisku) kwas siarkowy powinien być usuwany przez wody opadowe. Jednakże, przy wysokiej zawartości siarczków żelaza i dużych stężeniach powstającego z nich kwasu siarkowego, dochodziło do powstawania efektu hydrofobowości gruntu. Utrudniało to wsiąkanie wody i wypłukiwanie związków siarki z masy zwałowiska. Na podkreślenie zasługuje fakt, że grunty budujące zwałowisko stanowią mieszaninę mas o różnym stopniu wymieszania. Stąd też właściwości materiału zwałowiskowego są bardzo zróżnicowane. Według Krzaklewskiego i in. [1997], w składzie granulometrycznym mas utworów z rejonu Łęknicy przeważają piaski gliniaste, których pojemność wodna waha się od 25,7 do 33,4%, pojemność sorpcyjna nie przekracza wartości 7,0 cmol kg -1, kwasowość hydrolityczna wynosi od 8,0 do 12 cmol kg -1, odczyn oznaczony w 1N KCl wynosi od 1,7 do 3,0 ph, zawartość siarki całkowitej wynosi powyżej 0,15%, węgla organicznego około 0,5%, przyswajalnych form K, P i Mg są bardzo niskie, glinu ruchomego od 6 do 10 cmol kg -1. Ilustracją zróżnicowania osadów nadkładu i warstw międzywęglowych jest fotografia ściany zachodniej wyrobiska Czaple II (fot ). W tabelach przedstawiono właściwości poszczególnych warstw. Widoczne jest duże zróżnicowanie ich składu granulometrycznego, przy czym największą miąższość mają warstwy piasku. Występują też warstwy pyłu, iłu i cienkie warstwy węgla brunatnego. Odczyn tych warstw nie jest tak kwaśny jak zwałowiska. Warstwy w naturalnym układzie różnią się znacznie między sobą zawartością materii organicznej oraz składników mineralnych (tab. 15 i 16) Fot Zróżnicowanie materiału zwałowego w ścianach odkrywki Czaple II, od piaszczystego aż po bogaty w lignit (fot. aut. 2008) 30

48 Właściwości mioceńskich warstw nadkładu w ścianie odkrywki Czaple II Właściwości fizyczne Pobrane próbki materiału zwałowiskowego z profilu geologicznego, zlokalizowanego w rejonie odkrywki Czaple II (ściana północna), wykazały silne zróżnicowanie pod względem badanych właściwości. Właściwości te były determinowane niejednorodnością materiału zwałowego (tab. 12), który składał się z różnych warstw. Wśród warstw przeważały piaszczyste (5 warstw). Zawartość frakcji piaszczystej w próbkach pobranych z tych warstw była wyraźnie wyższa niż z pozostałych. W czterech próbkach stwierdzono wyraźnie mniejszą zawartość frakcji piasku, natomiast zawartość frakcji pyłowych oraz części spławianych były stosunkowo wysokie. Gęstość objętościowa badanych próbek wahała się w stosunkowo wąskim zakresie (wyłączając próbkę węgla brunatnego) od 1,23 do 1,40 g cm -3. Wartości te były niższe o około 0,1 g cm -3 w porównaniu do gleb uprawnych o zbliżonym składzie granulometrycznym. Mogło to być spowodowane występowaniem w badanym materiale domieszek węgla brunatnego, wydatnie obniżającego gęstość objętościową (tab. 13). Pojemność wodna badanych materiałów wskazuje na podobieństwo do gleb uprawnych, wytworzonych z piasków gliniastych. Na podkreślenie zasługują stosunkowo małe różnice między maksymalną a kapilarną pojemnością wodną w badanych utworach zwałowych. Może świadczyć to o dość dużym ubiciu materiału zwałowiskowego i braku porów niekapilarnych. Pojemność wodna próbki pobranej z warstwy węgla brunatnego osiągnęła wartość 319,2% wag. (tab. 13). Tab. 12. Skład granulometryczny materiału zwałowiskowego z odkrywki Czaple II ściana północna Warstwa Procent cząstek ziemistych o średnicy (mm): profilu geologicznego 0,05 0,02 0,006 0,002 0,02 0,1-0,05-0,02-0,006-0,1-1-0,1 < 0,002 < 0,

49 Tab. 13. Gęstość objętościowa i pojemność wodna materiału nadkładowego z odkrywki Czaple II ściana północna Warstwa profilu geologicznego Gęstość objętościowa (g cm -3 ) Pojemność wodna (%) aktualna kapilarna całkowita wag. obj. wag. obj. wag. obj. 49 Pojemność powietrzna (% obj. ) 1 1,27 15,08 19,15 34,51 43,83 36,36 46,18 2,32 2 1,24 17,74 22,00 35,02 43,42 35,82 44,43 1,01 3 1,38 8,74 12,06 28,26 39,00 28,55 39,40 0,40 4 1,40 4,43 6,20 27,84 38,98 28,90 40,46 1,48 5 1,39 8,05 11,19 27,72 38,53 29,16 50,54 2,01 6 1,34 9,49 12,72 29,72 39,82 29,72 39,83 0,01 7 0,25 244,32 61,08 278,40 69,60 319,20 79,80 10,20 8 1,30 22,49 29,22 32,93 42,81 33,55 43,61 0,80 9 1,23 29,75 36,59 39,79 48,94 43,44 53,44 4, Właściwości fizyczno-chemiczne i chemiczne Analizowany materiał zwałowy odznaczał się bardzo niekorzystnymi właściwociami fizyczno-chemicznymi. Odczyn jego, oznaczany w H 2 O tylko nieznacznie przekraczał 4,0 ph, a oznaczany w 1N KCl był niższy od tego pierwszego o około 0,3 jednostki (tab. 14). Wskazuje to na bardzo silne zakwaszenie materiału zwałowego i sugeruje, że prowadzenie zabiegów rekultywacyjnych wymusza wstępne odkwaszenie masy gruntów. Pojemność sorpcyjna była silnie zróżnicowana w zależności od warstwy materiału tworzącego zwał. Warstwa zawierająca dużo części spławianych (warstwa 5) oraz węgiel brunatny (warstwa 8) charakteryzowały się zdecydowanie wyższymi wskaźnikami pojemności sorpcyjnej (T). W badanym materiale kwasowość hydrolityczna była wysoka, szczególnie w warstwach 5, 8 i 9. Stwierdzono małe wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym analizowanych materiałów. Tylko w próbce pobranej z warstwy węgla brunatnego stwierdzono wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym 35%; w pozostałych próbkach było ono bardzo niskie, a w czterech próbkach wartości były poniżej progu wykrywalności zastosowanej metody analitycznej. Niekorzystna jest również, stwierdzona w badanych próbkach obecność glinu ruchomego. W próbce pobranej z warstwy 5 stężenie glinu ruchomego osiągnęło wartość 7,7 cmol kg -1. Glin ruchomy w tak wysokim stężeniu z pewnością może powodować zatrucie roślin nawet bardzo mało wrażliwych na obecność tego składnika w glebach (tab. 14).

50 50 Tab. 14. Właściwości fizyczno-chemiczne utworów materiału nadkładowego z odkrywki Czaple II ściana północna Warstwa profilu ph H S T V Al wym. H + geolo- gicznego w H 2 O w KCl (cmol kg -1 ) (%) (cmol kg -1 ) 1 4,3 4,2 5,0 0,6 5,6 10,7 1,81 0,19 2 4,4 3,9 5,0 0,4 5,4 7,4 2,64 0,30 3 4,5 4,3 2,8 0,0 2,8 0,0 0,47 0,20 4 4,7 4,3 2,1 0,1 2,2 4,5 0,58 0,17 5 3,9 3,6 23,0 2,0 25,0 8,0 7,70 1,00 6 4,9 4,6 1,4 0,0 1,4 0,0 0,11 0,25 7 4,6 4,3 3,2 0,0 3,2 0,0 0,81 0,21 8 4,3 4,1 18,0 9,7 27,7 35,0 0,15 0,17 9 4,2 3,9 10,0 0,0 10,0 0,0 0,24 0,25 Zawartość materii organicznej była mocno zróznicowana (tab. 15). Dotyczyło to frakcji węgla, oznaczonej metodą Tiurina, jak też strat na żarzeniu. Materia organiczna w materiale zwałowym pochodziła głównie z odłamków węgla brunatnego, co jest widoczne w postaci dużych różnic w zawartości oznaczonych frakcji węgla. Z oznaczonych w materiale zwałowym składników ogółem, na podkreślenie zasługuje bardzo niska zawartość fosforu, który w próbkach 6 i 8 był nawet niewykrywalny za pomocą zastosowanej metody oznaczenia. W czterech innych próbkach z warstw 1, 3, 4 i 7 zawartość fosforu ogółem nie przekraczała 10 mg w 1 kg masy zwałowej. Niska była też zawartość azotu ogółem. Tylko w warstwie węgla brunatnego zawartość azotu ogółem wyniosła 1232 mg kg -1. W pozostałych próbkach zawartość tego składnika była bardzo niska, nie zapewniająca zaopatrzenia roślin w azot. Forma przyswajalna potasu, oznaczona według metody Egnera-Riehma była w masach zwałowych bardzo niska, z wyjątkiem próbki 5, pochodzącej z warstwy zawierającej dużo cząstek ilastych. W warstwie tej zawartość opisywanej formy potasu wyniosła 86 mg kg -1. Zawartość fosforu przyswajalnego aż w sześciu z dziewięciu analizowanych próbek była poniżej progu wykrywalności. Przyczyną tego mogła być niska zawartość fosforu ogólnego w materiale zwałowym oraz bardzo silna retrogradacja fosforu w zakwaszonych masach. Rozpuszczalność fosforu jest zdecydowanie niższa wskutek tworzenia się w warunkach kwaśnego gruntu trudno rozpuszczalnych AlPO 4 i FePO 4.

51 Tab. 15. Właściwości chemiczne utworów materiału nadkładowego z odkrywki Czaple II ściana północna Warstwa profilu geologicznego Mat. organiczna (%) straty wg na żarzeniu Tiurina Forma Forma ogólna przyswajalna N P K Ca Na P K (mg kg -1 ) 1 0,61 2, ,8 2 0,37 1, ,6 3 0,21 0, ,0 4 0,26 0, ,5 5 4,83 11, ,3 6 0,08 0, ,1 7 0,28 0, ,8 8 n.o. 53, ,3 9 1,75 4, ,1 Zawartość pierwiastków śladowych w materiale zwałowym mieściła się w zakresach typowych dla uprawnych gleb piaskowych. W niektórych próbkach jednak stwierdzono nieco podwyższoną zawartość manganu i cynku. Tab. 16. Całkowita zawartość mikroelementów w utworach nadkładowych z odkrywki Czaple II ściana północna Warstwa profilu Fe Mn Cu Zn Ni geolo- gicznego (mg kg -1 ) ,9 4,3 4,9 2, ,4 3,1 9,8 0, ,3 6,7 3,1 0, ,5 4,6 8,5 0, ,3 23,6 11,6 13, ,0 2,6 1,3 0, ,5 2,6 3,0 0, ,4 21,9 11,8 35, ,1 13,7 13,2 9,4 51 C:N Charakterystyka właściwości materiału zwałowego W toku pierwszej fazy prac rekultywacyjnych na terenie pokopalnianym w Łęknicy przeprowadzono wyrównanie terenu. Powstały obszary zniwelowane w najwyższych częściach składowisk (na wierzchowinach) oraz zbocza skarp o spadkach nie przekraczających 10%. W wyniku tych prac przemieszczono i przemieszano duże masy gruntu zwałowisk. W tabelach przedstawiono wyniki badań gruntu zwałowiska po wyrównaniu terenu wokół odkrywki Czaple

52 52 II. Opisano w nich wyniki analiz uśrednionych próbek, pobranych z głębokości: 0-25, 25-50, i cm, z próbek jednostkowych pobranych na długości do 10 m. Oprócz nich, ze zbocza, które po wstępnym ukształtowaniu podległo erozji wodnej, pobrano zbiorcze próbki powierzchniowe materiału zmytego, z głębokości 0-20 cm ilustrując przy tym separację materiału zebrano materiał od części najwyższej, gdzie osadził się materiał najgrubszy ( A ) do podnóża, tj. miejsca osadzenia się zawiesin najdrobniejszych ( E ). W materiale nierozmytym (przekroje 1-4), próbki, z wyjątkiem jednej miały skład granulometryczny piasku gliniastego lekkiego (tab. 17 i 18). Zawartość węgla organicznego mieściła się w granicach 0,45-1,23%, ph-h 2 O wynosiła 3,4-3,8, natomiast ph-kcl 3,2-3,6. W kompleksie sorpcyjnym zaznaczyła się duża przewaga jonów wodorowych kwasowość hydrolityczna mieściła się w przedziale 5,2-8,0 cmol kg -1, suma kationów o charakterze zasadowym 0,2-1,8 cmol kg -1. Stwierdzona zawartość fosforu i wapnia należy do niskich, jak na piaski gliniaste, a potasu ogółem i magnezu do typowych dla gleb o podobnym składzie granulometrycznym (tab. 19 i 20). Wśród oznaczonych metali ciężkich uwagę należy zwrócić na niską zawartość manganu, cynku, miedzi, niklu i kobaltu (tab. 21). Tab. 17. Skład granulometryczny gruntów do głębokości 100 cm, po niwelacji terenu wkoło odkrywki Czaple II Profil nr 1 2 Procent cząstek ziemistych o średnicy (mm): Głębokość 0,1-0,05-0,02-0,006- (cm) 1-0,1 < 0,002 < 0,02 0,05 0,02 0,006 0, A B C D E

53 Tab. 18. Zawartość C i N, odczyn, kwasowość hydrolityczna oraz suma zasad wymiennych gruntów po niwelacji terenu Profil nr Cog. Nog. ph H S T V Głębokość C:N w w (cm) (%) (cmol kg -1 (%) ) H 2 O KCl ,45 0,06 7,5 3,8 3,6 5,2 0,8 6,0 13, ,89 0,06 14,8 3,4 3,2 6,4 0,6 7,0 8, ,60 0,04 15,0 3,5 3,3 5,2 0,2 5,4 3, ,91 0,04 22,8 3,6 3,4 6,4 0,6 7,0 8, ,83 0,06 13,8 3,7 3,5 6,0 1,4 7,4 18, ,78 0,04 19,5 3,4 3,3 6,8 1,2 8,0 15, ,80 0,06 13,3 3,4 3,2 6,4 0,4 6,8 5, ,06 0,06 17,6 3,5 3,2 6,8 0,4 7,2 5, ,78 0,07 11,1 3,5 3,3 8,0 0,4 8,4 4, ,98 0,07 14,0 3,4 3,3 8,0 0,4 8,4 4, ,23 0,07 17,5 3,4 3,3 6,0 0,4 6,4 6, ,84 0,07 12,0 3,4 3,3 6,8 0,2 7,0 2, ,63 0,06 10,5 3,5 3,3 6,0 2,0 8,0 25, ,67 0,06 11,2 3,5 3,3 5,6 1,8 7,4 24, ,99 0,06 16,5 3,4 3,2 6,8 1,8 8,6 20, ,79 0,07 11,3 3,4 3,2 7,2 1,4 8,6 16,3 5A ,18 0,04 4,5 3,9 3,5 2,8 0,2 3,0 6,7 6B ,30 0,04 7,5 4,0 3,6 4,0 0,4 4,4 9,1 7C ,08 0,06 18,0 3,8 3,3 7,6 0,2 7,8 2,6 8D ,32 0,11 21,1 3,6 3,2 11,2 0,4 11,6 3,4 9E ,48 0,14 24,9 3,6 3,2 12,4 1,6 14,0 11,4 Tab. 19. Zawartość fosforu i potasu w gruntach po niwelacji terenu 53 Profil nr Głębokość (cm) ogólny Fosfor (mg kg -1 ) Potas (mg kg -1 ) rozp. w rozp. w 0,1N Egnera ogólny 0,1N HCl HCl Egnera- Riehma n.o n.o n.o n.o n.o n.o. n.o n.o n.o n.o n.o

54 Profil nr Głębokość (cm) ogólny rozp. w 0,1N HCl ogólny rozp. w 0,1N HCl ogólny rozp. w 0,1N HCl ogólny rozp. w 0,1N HCl ogólny ogólny ogólny 54 5A n.o. n.o B C D n.o E n.o n.o. nie oznaczono Tab. 20. Zawartość wapnia, magnezu i sodu w gruntach po niwelacji terenu Profil nr Głębokość (cm) Wapń (Ca) Magnez (Mg) Sód (Na) rozp. w rozp. w rozp. w ogólny 0,1N HCl ogólny 0,1N HCl ogólny 0,1N HCl (mg kg -1 ) A B C D E Tab. 21. Zawartość metali ciężkich w gruntach po niwelacji terenu (mg kg -1 ) Fe Mn Zn Cu Pb Ni Co ,4 1,9 5,2 0,9 1,5 0,9 8,2 3,1 1, ,6 2,0 5,5 0,9 1,7 0,8 7,4 2,6 1, ,2 2,1 6,4 1,1 1,8 0,8 7,6 3,2 2, ,8 2,1 5,3 1,3 1,6 1,1 6,7 3,0 2, ,6 2,5 18,1 15,6 2,1 1,7 7,8 2,9 1, ,4 2,4 14,9 12,0 2,0 1,4 6,0 3,1 2,0

55 ,4 2,3 6,7 3,3 1,5 0,8 7,6 3,0 1, ,3 2,1 6,0 2,3 1,5 0,7 5,3 3,0 2, ,4 2,5 6,1 1,8 2,0 0,9 6,6 2,9 1, ,3 2,6 5,4 2,2 1,9 0,8 7,8 3,2 1, ,7 2,3 6,3 2,9 1,7 1,0 6,3 3,3 1, ,2 1,6 6,0 0,3 1,6 0,8 7,2 2,9 1, ,8 2,1 6,2 1,4 1,8 0,9 6,8 2,7 1, ,7 1,9 5,4 0,9 1,9 0,8 6,8 2,9 2, ,0 2,6 5,4 1,5 2,0 0,8 6,5 3,0 2, ,7 2,3 5,1 1,7 1,9 0,7 6,3 2,4 2,0 5A ,6 1,9 2,8 0,5 1,0 0,7 3,0 3,0 1,7 6B ,0 2,2 3,4 0,7 1,4 0,7 5,1 3,1 1,5 7C ,8 2,1 4,0 0,9 1,7 0,9 7,0 3,2 2,0 8D ,5 2,2 13,9 2,2 2,2 1,3 11,7 5,5 2,5 9E ,9 2,9 30,0 2,3 7,1 2,3 14,3 9,6 4,0 Podsumowując wyniki badań, zauważyć należy stosunkowo niewielki zakres wahań we właściwościach utworów zwałowych odkrywki Czaple II. Jeżeli odniesie się je do morfologii profilu wyrównanego zwałowiska, zauważalna jest większa morfologiczna mozaikowatość gruntów zwałowiska niż niejednorodość ich właściwości Skutki zabiegów rekultywacyjnych na obiekcie Czaple II Rekultywację terenów byłej odkrywkowej Kopalni Węgla Brunatnego Przyjaźń Narodów w Łęknicy prowadzono stopniowo. Część terenu wokoło odkrywki Czaple II obsadzono sosną zwyczajną w 1978 roku (pole doświadczalne A ), a część w roku 1983 (pole doświadczalne B ). Zabiegi rekultywacyjne zmieniły warunki siedliska na tyle, że posadzone sadzonki w większości przyjęły się i rosły, ale ogólny stan nasadzeń był niezadowalający. Do głównych problemów należy zaliczyć wyginięcie miejscami wszystkich sadzonek, pojawienie się na zdecydowanej większości roślin objawów niedoboru azotu na igłach (krótkie, o żółtawym zabarwieniu), słaby rozwój roślinności zielnej. Nieliczne i słabo wyrośnięte okazy traw i ziół ukazywały symptomy niedoboru N, P i K. Cały teren był niszczony przez erozję wodną i eoliczną.

56 Fot Teren pokopalniany po rekultywacji prowadzonej na przełomie lat 70-tych i 80-tych XX wieku (fot. aut. 1985) Objawy niedoboru składników na roślinach Niedobory składników pokarmowych na roślinach posadzonych na fitotoksycznych utworach pokopalnianych w rejonie Łęknicy przejawiały się w różny sposób. Wyraźnie zmniejszony był wzrost drzewek, dodatkowo wykazujących szereg nieprawidłowości w postaci zbytniej wiotkości i pozakręcania przewodników. Drzewka bardzo rzadko cechowały się dobrym pokrojem (fot. 33). Zwykle drzewka nie utrzymywały na sobie igieł 2-letnich. Opadłe igliwie sosen tworzyło cienką 0,5-centymetrową warstwę nie rozłożonych igieł. Igły występujące na drzewach były krótkie i u większości nietypowo zabarwione, najczęściej na całej długości miały odcień bladozielony, a końce igieł były w kolorze żółtoczerwono-fioletowym. Standardowo rozwijające się drzewa w tym samym czasię wykształciły prosty przewodnik, ich gałęzie utworzyły czytelne piętra, igły były zielone, a ich garnitur utrzymywał się minimum 2 lata. Runo pomiędzy drzewami było bardzo zróżnicowane gatunkowo i nieliczne pokryło około 5-10% powierzchni. Z runa występowały słabo rozwinięte okazy przymiotna kanadyjskiego, jastrzębca owłosionego, kostrzewy czerwonej i szczotlichy siwej.

57 57 Fot. 33. Objawy skrajnego niedoboru składników pokarmowych na sośnie zwyczajnej (fot. aut. 1995) Erozja wodna i eoliczna Bezładnie usypany materiał zwałowisk nadpoziomowych oraz odkrywki, o nieregularnych brzegach, stwarzały warunki do intensywnego działania czynników erozyjnych, w tym w największym nasileniu wód opadowych. Wywołało to erozję wodną gruntów pokopalnianych o zróżnicowanym stopniu nasilenia. Sprzyjały temu rzeźba terenu oraz właściwości materiału zwałowego przewaga frakcji piasku drobnego i pyłu, domieszki węgla brunatnego zwłaszcza w rozdrobnionej postaci, rozluźnienie materiału zwałowego w efekcie jego składowania i przemieszczania oraz brak powiązań między częściami stałymi (brak zagregowania). Równolegle z erozją wodną zaznaczyło się oddziaływanie erozji wietrznej (eolicznej). Na powierzchni terenu formowały się wydmy sprawiające wrażenie, że materiałem formującym zwałowisko jest piasek luźny (co nie odzwierciedla stanu rzeczywistego). Na bardziej stromych stokach występowały ruchy masowe w postaci osuwisk. Wykonana w ramach rekultywacji technicznej niwelacja terenu nie mogła skutecznie zapobiec erozji wodnej. Bez pokrycia terenu roślinnością, nawet stoki o kilkuprocentowym spadku były intensywnie erodowane. W ciągu jednego roku wcięcia erozyjne (rowki, bruzdy) zmieniały się często w wąwozy o wielometrowej deniwelacji. Oprócz wysokiej podatności materiału zwałowisk na erozję, sprzyjały temu także błędy popełnione w czasie rekultywacji, jak formowanie zbyt długich

58 58 stoków, uprawa i sadzenie drzewek wzdłuż stoków w rzędach i niedostateczne nawożenie, nie stymulujące szybkiego wzrostu roślinności, celem pokrycia terenu między rzędami sosen Właściwości gleb obiektu Czaple II Większość wyników analiz właściwości wskazuje na mozaikowatość materiału zwałowiskowego. Analiza składu granulometrycznego (tab. 22) wykazała, że w warstwie powierzchniowej (0-20 cm) zdecydowanie przeważała podgrupa granulometryczna piasku gliniastego lekkiego, który zalegał na wszystkich poletkach obiektu A oraz na sześciu poletkach obiektu B. Na obiekcie B, poletka B-7, B-8 i B-9 wykazały skład granulometryczny warstw powierzchniowych piasku gliniastego mocnego (17-19% części spławialnych), a na poletku B-10 występowała glina lekka silnie spiaszczona (22% części spławianych). Wszystkie analizowane próbki wykazały obecność znacznych ilości pyłu (20-29%), przy czym nawet do 6% stanowił pył gruby. Duża zawartość łączna pyłu grubego oraz piasku bardzo drobnego (do 31%) w materiale zwałowym mogła zwiększać jego podatność na erozję wodną. Tab. 22. Skład granulometryczny utworów z pól doświadczalnych w Nowych Czaplach (rejon Łęknica) próbki uśrednione z warstwy 0-20 cm Części Procent cząstek ziemistych o średnicy (mm): Nr poletka 1-0,1 < 0,002 < 0,02 szkieletowe 0,1-0,05-0,02-0,006- (%) 0,05 0,02 0,006 0,002 A-1 3, A-2 5, A-3 4, A-4 6, A-5 4, A-6 6, A-7 4, A-8 3, A-9 3, A-10 3, B-1 3, B-2 7, B-3 6, B-4 5, B-5 4, B-6 10, B-7 12, B-8 0, B-9 7, B-10 15,

59 Gęstość objętościowa (tab. 23) próbek pobranych z obiektu A była niższa niż próbek obiektu B. Różnice te mogły wynikać z terminów zwałowania materiału wydobywanego z odkrywki, wykonania zabiegów rekultywacyjnych oraz z zawartości masy organicznej w materiale zwałowiskowym, zalegającym na obiektach doświadczalnych. Należy podkreślić, że średnia wartość gęstości objętościowej była nieco niższa (o około 0,1 g cm -3 ) niż stwierdzane w glebach pól uprawnych o podobnym składzie granulometrycznym. Pojemność wodną (tab. 23), oznaczoną w materiale zwałowiskowym, można uznać za podobną do spotykanych w glebach uprawnych, wytworzonych z piasków gliniastych. Na podkreślenie zasługują różnice pomiędzy maksymalną i kapilarną pojemnością wodną, co może świadczyć o występowaniu w badanych utworach dużej ilości porów niekapilarnych, z reguły wypełnionych powietrzem. Więcej tego rodzaju porów występowało w utworach obiektu A, na którym rosły starsze nasadzenia sosen. Tab. 23. Gęstość objętościowa i pojemność wodna utworów z pól doświadczalnych w Nowych Czaplach (rejon Łęknica) Nr poletka Gęstość objętościowa (g cm -3 ) Pojemność wodna (%) aktualna kapilarna całkowita wag. obj. wag. obj. wag. obj. 59 Pojemność powietrzna (% obj. ) A-1 1,38 12,84 17,72 20,70 31,33 28,67 39,57 8,24 A-2 1,37 20,92 28,66 24,46 33,51 28,66 39,27 5,76 A-3 1,28 15,87 21,18 21,28 27,66 30,13 38,91 11,25 A-4 1,38 7,30 11, ,04 20,03 27,97 10,93 A-5 1,32 17,16 22,61 20,83 27,48 32,71 42,99 15,51 A-6 1,35 13,87 18,94 20,31 27,41 27,75 37,15 9,74 A-7 1,34 14,99 20,28 19,42 26,21 27,45 36,73 10,52 A-8 1,34 19,45 26,17 26,48 35,48 32,83 44,00 8,52 A-9 1,37 15,56 21,32 22,98 31,48 29,08 39,84 8,36 A-10 1,35 9,57 12,92 12,58 16,98 31,63 42,71 25,72 śr. 1,35 14,75 20,09 20,12 27,46 28,89 38,91 11,46 B-1 1,48 13,46 19,92 21,72 32,14 23,29 34,46 2,32 B-2 1,46 11,78 17,20 21,75 31,10 23,17 33,83 2,73 B-3 1,43 10,49 15,00 21,17 30,27 30,14 43,11 12,04 B-4 1,46 12,20 17,81 22,84 33,35 24,01 35,06 1,71 B-5 1,42 10,65 15,21 23,59 33,50 26,17 37,15 3,65 B-6 1,37 13,74 20,06 23,33 31,96 26,19 35,88 3,92 B-7 1,25 15,00 18,75 31,69 39,61 32,24 40,30 0,69 B-8 1,31 22,18 29,06 28,60 37,47 31,03 40,05 2,58 B-9 1,46 9,83 14,35 15,40 22,40 29,26 42,72 20,24 B-10 1,42 12,46 17,69 17,62 25,02 26,76 38,00 12,98 śr. 1,41 13,18 18,51 22,77 31,69 27,23 38,06 6,37 Materia organiczna w masach zwałowych w rejonie Łęknicy pochodziła przede wszystkim ze zwietrzałych odłamków węgla brunatnego. Duże różnice

60 60 w zawartości węgla oznaczonego w próbkach pobranych z poszczególnych poletek, wynoszące około 300%, są dowodem na dużą niejednorodność materiału zwałowego i niedokładne wymieszanie mas gruntu. Wapnowanie zastosowane w wysokich dawkach podczas neutralizacji, przed dokonaniem nasadzenia drzew, spowodowało podniesienie odczynu w niektórych przypadkach nawet do ph powyżej 7,0 (tab. 24). Niezbyt dokładne wymieszanie wapna z gruntem spowodowało, że nie wszystkie grunty zostały odkwaszone w jednakowym stopniu w niektórych próbkach odczyn oznaczony w 1N KCl był poniżej 4,0. W badanych utworach stwierdzono też wysoką kwasowość hydrolityczną oraz obecność glinu ruchomego. Pojemność sorpcyjna badanych utworów była mocno zróżnicowana. Wahała się od 6,2 do 21,0 cmol kg -1, przy czym można tu zaobserwować wpływ zastosowanego wapnowania jako neutralizatora wysycenie kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym było dużo większe niż w próbkach pobranych z profilu odkrywki (tab. 24). Tab. 24. Podstawowe właściwości fizyczno-chemiczne utworów z pól doświadczalnych w Nowych Czaplach (rejon Łęknica) ph H S T V Mat. organ. (%) H + wym. S-SO 4 (mg kg - 1 ) Nr poletka Alwym. w w (cmol kg -1 Tiurina żarzeniu straty na ) (%) H 2 O KCl (cmol kg -1 ) A-1 8,0 7,7 0,3 9,2 9,5 96,8 1,25 1,86 0,00 0,15 0 A-2 6,7 6,5 3,4 7,0 10,4 67,3 2,35 2,94 0,00 0,30 80,1 A-3 7,5 7,2 0,6 18,5 19,1 96,8 1,71 2,80 0,00 0,13 0 A-4 7,2 7,0 1,5 14,5 16,0 90,6 2,42 3,48 0,00 0,20 40,1 A-5 6,5 6,4 3,8 9,2 13,0 70,8 2,64 3,62 0,00 0,34 80,1 A-6 7,0 6,9 1,5 13,2 14,7 89,8 3,10 3,28 0,00 0,23 16,0 A-7 6,0 5,8 5,3 6,7 12,0 55,8 2,45 3,03 0,00 0,37 8,0 A-8 6,7 6,5 2,2 7,2 9,4 76,6 2,35 2,47 0,00 0,30 16,0 A-9 5,9 5,7 5,1 7,3 12,4 58,9 2,88 3,43 0,00 0,36 32,0 A-10 4,7 4,1 7,9 3,0 10,9 27,5 1,90 3,48 0,59 0,30 80,2 śr ,9 9,6 12,7 73,1 2,31 3,04 0,06 0,27 35,3 B-1 5,6 5,1 3,7 2,5 6,2 40,3 0,81 1,24 0,00 0,36 112,2 B-2 7,4 7,1 0,8 9,0 9,8 91,8 0,89 1,92 0,00 0,20 104,2 B-3 6,9 6,8 1,3 5,5 6,8 80,8 0,93 1,76 0,00 0,31 72,1 B-4 6,8 6,6 1,4 6,5 7,9 92,3 1,01 1,69 0,00 0,00 96,2 B-5 7,3 7,1 0,9 8,3 9,2 90,2 0,82 1,42 0,00 0,23 0 B-6 7,3 6,7 2,3 12,9 15, ,20 3,34 0,00 0,00 232,0 B-7 6,8 6,6 2,2 18,8 21,0 89,5 1,57 2,92 0,00 0,00 96,1 B-8 4,5 4,3 5,9 2,6 8,5 38,5 1,71 2,80 1,00 0,15 264,4 B-9 4,2 4,0 6,6 2,5 9,1 27,4 1,71 2,71 1,27 0,12 80,1 B-10 3,9 3,7 8,3 1,2 9,5 12,6 1,83 2,93 2,44 0,18 192,3 śr ,3 7,0 10,3 63,0 1,35 2,27 0,47 0,16 125,0

61 Zawartość azotu ogółem w badanych utworach jest niska, co przy mało aktywnych formach N w węglu brunatnym i szerokim stosunku C:N stwarza poważny problem zaopatrzenia w ten składnik roślin wyższych. Stwierdzono też bardzo niską zawartość potasu i fosforu w utworach zwałowych zarówno form ogółem, jak też przyswajalnych dla roślin. Zawartość pierwiastków śladowych mieściła się w zakresie spotykanym w uprawnych glebach piaskowych. Należy podkreślić, że przy silnie kwaśnym odczynie oznaczone mikroskładniki mogą dość łatwo przechodzić w formę łatwo przyswajalną. Podstawowe właściwości ilustrujące chemizm materiału zwałowego podano w tabelach 25 i 26. Tab. 25. Zawartość makroelementów w utworach z pól doświadczalnych w Nowych Czaplach (rejon Łęknica) Nr poletka Forma przyswajalna Forma ogólna P K N P K Ca Na (mg kg -1 ) A ,2 A ,4 A ,7 A ,3 A ,1 A ,7 A ,4 A ,8 A ,7 A ,2 śr ,8 B ,9 B ,0 B ,0 B ,1 B ,8 B ,0 B ,3 B ,1 B ,7 B ,0 śr ,1 C:N 61

62 62 Tab. 26. Zawartość pierwiastków śladowych w utworach z pól doświadczalnych w Nowych Czaplach (rejon Łęknica) Nr poletka Fe Mn Cu Zn Ni (mg kg -1 ) A ,0 12,8 28,1 2,6 A ,4 6,3 16,6 6,3 A ,7 8,4 4,0 13,6 A ,2 10,3 32,6 10,6 A ,4 7,7 22,4 11,2 A ,7 7,3 27,4 4,6 A ,0 14,9 21,3 1,6 A ,3 17,8 15,3 12,7 A ,7 10,3 20,6 9,0 A ,8 17,8 8,2 12,0 śr ,5 11,4 19,7 8,4 B ,1 11,1 8,2 35,0 B ,1 10,7 16,7 6,0 B ,8 7,7 13,7 22,3 B ,3 9,3 16,0 19,1 B ,4 15,7 11,3 6,9 B ,9 5,7 28,0 10,2 B ,9 10,4 34,8 30,0 B ,9 16,2 9,1 9,7 B ,2 10,9 10,9 5,4 B ,1 11,4 12,0 8,8 śr ,2 10,9 16,1 15,3 W badanych glebach oznaczono aktywność enzymatyczną dehydrogenazy, inwertazy, ureazy i amylazy. Aktywność dehydrogenezy, odpowiedzialnej za właściwości oksydacyjno-redukcyjne była niska, przy tym zróżnicowana w poszczególnych próbkach. Wyższe wartości wykazano w próbkach glebowych pobranych z obiektu A, ze starszymi nasadzeniami sosny. Stwierdzono niską aktywność ureazy, odpowiedzialnej za przemiany azotu w materiale glebowym. Stosunkowo małe zróżnicowanie aktywności ureazy wskazuje, że opisywana właściwość limitowana jest niską zawartością azotu w masach zwałowych. Pośród aktywności enzymatycznych inwertazy i amylazy, enzymów przeprowadzających przemiany węglowodanów w glebach, bardziej zróżnicowane były wskazania aktywności inwertazy. Przy tym w próbkach pobranych z obiektu A aktywność ta była wyraźnie wyższa niż w próbkach z obiektu B z młodszym nasadzeniem sosny. W badanym materiale gruntowym, najmniej zróżnicowana była aktywność amylazy (tab. 27).

63 Tab. 27. Aktywność enzymatyczna utworów z pól doświadczalnych w Nowych Czaplach (rejon Łęknica) Aktywność enzymatyczna dehydrogenazy ureazy inwertazy amylazy Nr poletka mg TF/100 g gruntu po 24h inkubacji mg N/100 g gruntu po 4h inkubacji mg glukozy/100 g gruntu po 4h inkubacji mg maltozy/100 g gruntu po 4h inkubacji A-1 1,67 5, ,8 A-2 4,49 3, ,1 A-3 6,25 7, ,6 A-4 6,48 1,8 80 6,2 A-5 7,02 3,9 88 7,4 A-6 5,51 1,6 58 6,2 A-7 0,77 3, ,1 A-8 9,82 4, ,4 A-9 0,81 4, ,2 A-10 12,39 5, ,8 B-1 10,08 4,6 96 9,4 B-2 6,46 3,3 10 7,1 B-3 17,02 5,8 6 7,1 B-4 3,25 2,4 6 6,8 B-5 1,10 3,9 0 7,8 B-6 0,00 3,6 0 7,1 B-7 1,67 2,4 0 7,1 B-8 0,06 0, ,8 B-9 0,75 1, ,1 B-10 0,89 2, , Pierwsze efekty doświadczenia nawozowego Rozwój roślin na kombinacjach nawozowych Już w pierwszym roku po zastosowaniu nawożenia mineralnego zauważono silną reakcję roślin na poletkach doświadczalnych. Pierwszymi przejawami reakcji roślin na nawozenie było intensywne zazielenienie się i bujny rozwój roślin zielnych na poletkach A od 3 do 10 oraz B od 3 do 10, czyli z nawożeniem azotowym. Na poletkach nie nawożonych (kontrolnych) roślinności zielnej prawie nie było, poza nielicznymi bardzo małych rozmiarów egzemplarzami szczawiu polnego (Rumex acetosella L.), starca wiosennego (Senecio vernalis Waldst. & Kit.), trzcinnika piaskowego (Calamagrostis epigejos (L.) Roth) i szczotlichy siwej (Corynephorus canescens (L.) P.Beauv.). Powierzchnia gruntu na tych poletkach była w 90% nieporośnięta. Wysiany w poprzednich latach (w trakcie re-

64 64 kultywacji zwałowiska) na obiekcie B łubin trwały (jako roślina pionierska) w 90% wyginął, a rośliny które pozostały były bardzo małych rozmiarów (ok. 10 cm wysokości) i wykazywały typowe objawy niedoboru składników pokarmowych. Igły sosen na poletkach kontrolnych były barwy żółtej, a końce ich zaschły, co wskazywało na skrajne niedożywienie azotem i potasem. Poletka doświadczalne, na których zastosowano warianty nawozowe NP, NK i NPK różniły się wyraźnie od poletek kontrolnych i z wapnowaniem. Powierzchnia ich była bujnie pokryta roślinnością zielną. Rozwój roślin był przy tym wyraźnie zależny od dawki zastosowanego azotu. Igły na przyrostach z 1987 roku (1-roczne) miały zdrowy wygląd świeżo-zielony na niżej nawożonych azotem kombinacjach i ciemnozielony na wysoko nawożonych. Były one dłuższe i cięższe w porównaniu z igłami kombinacji kontrolnej i wapnowanej. Stwierdzono, że na wcześniej odkrytych powierzchniach gruntu wykiełkowało dużo roślin. Rokowało to nadzieję na większe pokrycie powierzchni roślinnością w kolejnych latach, a tym samym na zmniejszenie siły oddziaływania czynników erozyjnych wobec rekultywowanych zwałowisk. W odróżnieniu od igieł 1-rocznych, igły 2-letnie nie wykazały reakcji na zastosowane nawożenie mineralne. Już wczesną jesienią około 60% tych igieł opadło z drzew a te, które pozostały na drzewach były zasuszone, z wyraźnymi symptomami niedoboru składników, jak w roku poprzedzającym nawożenie. Jesienią, w roku 1988, dokonano oceny stanu roślin na poletkach doświadczalnych obu obiektów (drugi rok doświadczenia). Reakcja roślin zielnych oraz drzew sosny wykazała podobieństwa do tej odnotowanej w roku Na poletkach kontrolnych igły sosny miały barwę jasnozieloną; na drzewach występowały tylko igły 1-roczne. Pokrycie wolnych przestrzeni roślinnością zielną było słabe nieliczne okazy jastrzębca (Hieracium L.) i przymiotna kanadyjskiego (inaczej konyza kanadyjska) (Conyza canadensis (L.) Cronquist). Stan roślinności na poletkach wapnowanych (bez NPK) A-2 i B-2 był gorszy niż na poletkach kontrolnych. Drzewka były niższe, a igły sosen żółte. Około 95% powierzchni gruntu było pokryte cienką warstwą opadłych igieł. Z roślin zielnych występowały tu nieliczne kępy kostrzewy czerwonej (Festuca rubra L.), szczotlichy siwej (Corynephorus canescens (L.) P.Beauv.) oraz pojedyncze okazy wrzosu pospolitego (Calluna vulgaris (L.) Hull) i dziurawca (Hypericum L.). Poletka od A-3 do A-10 oraz B-3 do B-10 wykazały bardzo wyraźną poprawę stanu roślin. Drzewa miały zdrowy wygląd igły ich były koloru zielonego, a na poletkach wysoko nawożonych azotem ciemnozielonego. Pokrycie międzyrzędzi sosen roślinami zielnymi było większe niż w roku poprzednim. Stwierdzono większy udział traw niż roślin dwuliściennych. W poroście roślin występowała większa różnorodność gatunków niż w roku poprzednim. Rośliny zielne na obiekcie B były znacząco wyższe niż na obiekcie A. Dorównywały one wysokością drzewkom sosen. W tym okresie rośliny te stanowiły dla na-

65 sadzenia wiodącego konkurencję, jednak już późną jesienią tego roku drzewka sosny uzyskały przewagę nad roślinnościa zielną Fot Wzrost roślinności jako efekt zastosowanego nawożenia NPK (fot. aut. 1986) Ocena stanu rozwojowego roślin po trzykrotnym zastosowaniu nawożenia mineralnego Obserwacje prowadzone na terenie doświadczalnym wykazały lepszy rozwój drzew starszych niż młodszych, co mogło wynikać z lepszego rozwoju systemu korzeniowego, umożliwiając lepszą penetrację gruntów i pobieranie składników pokarmowych. Na obu obiektach doświadczalnych ( A i B ) najsłabiej w początkowym okresie trwania doświadczenia rozwijały się rośliny na poletkach wapnowanych, bez nawożenia innymi makroskładnikami. Dotyczyło to zarówno drzew sosny, jak też roślinności zielnej. Wapno mogło pogorszyć w analizowanych warunkach pobieranie innych składników pokarmowych, co przeważyło pozytywne oddziaływanie zabiegu w stosunku do kształtowania odczynu gruntu. Kondycja roślin sosny na poletkach kontrolnych była słaba. Przewodniki drzew były cienkie, igły jasnozielone i krótkie. Na poletkach tych rozwój roślinności zielnej był słaby, nie ograniczający erozji wodnej. Stosowane nawozy mineralne bardzo pozytywnie wpłynęły na rozwój sosen i roślinności zielnej. Lepszy rozwój roślinności zielnej stwierdzono na poletkach

66 66 z wariantami nawozowymi NP i NPK, natomiast sosna lepiej rosła na kombinacji NK niż NP. Zdecydowanie najlepszy rozwój roślinności zielnej stwierdzono na poletkach nawożonych podwyższoną dawką azotu. Rośliny na nich tworzyły zwarty łan, były bujne i miały ciemnozielone zabarwienie. Bardzo dobry wygląd miały też drzewa sosny zwyczajnej, rosnącej na tych poletkach, co miało wpływ na rozwój drzew w latach kolejnych. 36 Fot Wzrost sosen na najwyżej nawożonych poletkach doświadczalnych (fot. aut. 1987) Wzrost sosny zwyczajnej na kombinacjach nawozowych Pozytywną reakcję sosny na zastosowane nawożenie mineralne potwierdzają pomiary długości igieł oraz wyznaczenie masy 100 igieł, zebranych z drzew rosnących na poletkach doświadczalnych na pokopalnianych zwałowiskach łęknickich. Bardzo silna reakcja drzew na zastosowane nawożenie wystąpiła już w pierwszym roku po aplikacji nawozów. Potwierdzają to w szczególności wyniki masy 100 igieł sosny (tab. 28). Z kolei brak nawożenia wiosną 1990 roku spowodowało bardzo silne zmniejszenie masy igieł, zarówno na drzewach młodszych, jak i starszych. Średnia długość oraz masa igieł sosny, zebranych z drzew młodszych (obiekt B ) były większe niż zebranych z drzew starszych (obiekt A ). Na obu obiektach doświadczalnych najmniejszą długość igieł i masę igieł stwierdzono u ro-

67 ślin z poletek wapnowanych bez nawożenia NPK. Zastosowane nawozy mineralne wpłynęły pozytywnie na opisywane cechy. Najlepiej w przypadku obu obiektów doświadczalnych kształtowały się one w kombinacji 4N2PK (A-6b, B-6b). Świadczy to o pierwszoplanowym znaczeniu azotu dla roślin rosnących na gruntach o szerokim stosunku C:N. Tab. 28. Średnia długość igieł jednorocznych oraz sucha masa igieł w kolejnych latach doświadczenia Warianty Średnia długość igieł sosny (cm) Sucha masa 100 igieł (g) nawozowe śr śr. A-1 5,7 4,8 5,1 4,3 5,0 3,9 1,0 2,0 1,1 2,0 A-2 4,0 6,9 3,8 4,3 4,8 2,5 1,5 1,8 1,1 1,7 A-3 7,4 8,5 6,0 4,6 6,6 6,6 3,1 3,2 1,3 3,6 A-4 6,9 7,3 5,9 4,6 6,2 6,7 3,0 2,9 1,3 2,5 A-5 7,2 7,7 6,1 5,6 6,7 6,6 2,6 3,6 1,9 3,7 A-6a 7,0 8,5 6,4 5,6 6,9 6,8 3,0 3,9 1,8 3,9 A-6b 8,2 9,9 5,8 6,4 7,6 9,0 3,8 3,5 2,5 4,7 A-7 7,4 7,8 8,2 5,0 7,1 7,3 3,1 4,2 1,5 4,0 A-8 7,4 7,5 6,1 4,6 6,4 7,8 2,8 3,4 1,6 3,9 A-9 7,0 7,7 6,0 4,7 6,4 6,9 2,2 3,1 1,3 3,4 A-10a 7,4 7,9 6,5 5,2 6,8 7,5 3,0 3,7 1,5 3,9 A-10b 7,6 6,9 5,5 5,1 6,3 8,5 1,6 3,9 1,6 3,9 śr. 6,9 7,6 6,0 5,0 6,4 6,7 2,6 3,3 1,5 3,5 B-1 5,9 4,3 6,2 3,5 5,0 4,8 0,9 2,3 1,0 2,3 B-2 4,7 4,7 5,4 3,4 4,6 3,1 0,8 3,6 1,0 2,1 B-3 7,9 7,7 6,5 4,6 6,7 8,0 3,0 3,6 1,6 4,1 B-4 8,4 8,7 6,9 5,8 7,5 9,1 3,0 3,4 2,3 4,4 B-5 8,2 8,4 5,5 5,0 6,8 8,0 3,2 3,0 1,8 4,0 B-6a 7,3 8,2 7,5 6,4 7,4 7,1 3,0 4,2 2,9 4,3 B-6b 8,9 9,3 7,6 7,7 8,4 10,2 3,9 4,5 3,6 5,6 B-7 8,9 9,1 6,4 4,8 7,3 8,9 2,5 3,3 1,6 4,1 B-8 9,6 8,4 5,8 5,1 7,2 9,5 3,1 3,2 1,8 4,4 B-9 8,0 8,8 6,9 5,3 7,3 7,4 3,2 3,7 1,9 4,1 B-10a 6,6 8,9 6,4 6,9 7,2 4,7 3,9 3,4 2,8 3,7 B-10b 8,1 8,4 5,3 7,0 7,2 5,9 4,1 2,6 3,4 4,0 śr. 7,7 7,9 6,4 5,5 6,9 7,2 2,9 3,4 2,1 3,9 Drzewa sosny zwyczajnej zareagowały szybko na zastosowane nawożenie mineralne. W pierwszym roku po nawożeniu, przyrosty roczne były co prawda małe i niezbyt zróżnicowane na poszczególnych poletkach doświadczalnych, lecz już w latach następnych działania nawozów, przyrosty wierzchołkowe były wyraźnie większe (tab. 29, 30). Najsłabsze przyrosty roczne na obu obiektach doświadczalnych stwierdzono na poletkach wapnowanych, bez nawożenia NPK (A-2 i B-2) średnio rocznie: 24,8 i 21,5 cm, sumarycznie w latach : 100,6 i 63,2 cm, średnia wysokość drzew w latach : 173,8 i 75,1 cm. Większe od nich przyrosty roczne wykazały drzewa na poletkach kontrolnych, 67

68 68 bez wapnowania (A-1 i B-1) średnio rocznie: 34,4 i 31,3 cm, sumarycznie w latach : 112,7 i 83,4 cm, średnia wysokość drzew w latach : 239,1 i 88,5 cm. Największe natomiast przyrosty wierzchołkowe charakteryzowały sosny kombinacji NPK (kombinacje A-5, B-5) średnio rocznie: 45,3 i 46,2 cm, sumarycznie w latach : 135,8 i 152,9 cm, średnia wysokość drzew w latach : 216,0 i 127,5 cm. Przyrosty wierzchołkowe drzew miały wpływ na wysokość drzew, określaną w kolejnych latach doświadczenia. Dane zawarte w tabeli 29 wskazują, że drzewa 6-letnie (obiekt A ) w pierwszych 4 latach doświadczenia zwięszyły swoją wysokość w stosunku do wyjściowej średnio o 100%. Najmniej przyrosły drzewa rosnące na poletkach nie nawożonych kontrolnych. Najwyższą wysokość drzew odnotowano na poletkach nawożonych 4N2PK (A-10b), na których drzewa zwiększyły swoją wysokość w stosunku do stanu wyjściowego o 144% (tab. 30). Drzewa młodsze (obiekt B ) wyraźniej zareagowały przyrostem wysokości na zastosowane nawożenie mineralne w porównaniu do drzew starszych. Średni przyrost wysokości drzew wyniósł 230%. Najsłabsze przyrosty stwierdzono na poletkach wapnowanych bez nawożenia NPK, na których odnotowano przyrost średnio o około 140%. Nawożenie mineralne bardzo pozytywnie wpłynęło na przyrost drzew na wysokość. Największe przyrosty wysokości w stosunku do stanu początkowego (o 390%) stwierdzono na poletku B-7 (CaCO 3 + NP). Stosunkowo niskie przyrosty wysokości drzew odnotowano na obiektach doświadczalnych B-10a i B-10b. Wydaje się, że przyczyną tego stanu rzeczy mogło być bardzo silne zakwaszenie gruntów zwałowych na tych poletkach (ph było tu najniższe). Poza tym w gruntach tych stwierdzono najwyższą zawartość glinu ruchomego (2,4 cmol kg -1 ; tab. 24). Te dwie właściwości mogły rzutować na ujawnienie się fitotoksyczności gruntu z większą siłą, co częściowo mogło znieść pozytywny efekt nawożenia.

69 69 wysokość height [cm] 350 NPK (A) (A) 250 CaCO 3 (A) NPK (B) (B) 100 CaCO 3 (B) year lata Ryc. 8. Zmiany wysokości sosen w latach (A sosny 10-letnie, B sosny 5-letnie)

70 70 Tab. 29. Przyrosty wierzchołkowe i średnie wysokości drzew w latach doświadczeń Warianty Przyrosty wierzchołkowe (cm) Wysokość drzew (cm) nawozowe śr śr. A-1 27,7 30,6 41,5 37,8 34,4 185,3 218,3 254,8 298,0 239,1 A-2 20,6 23,4 24,6 30,7 24,8 128,4 163,9 173,8 229,0 173,8 A-3 28,3 39,0 54,3 52,4 43,5 150,8 183,5 240,9 305,0 220,1 A-4 23,2 36,7 55,4 51,3 41,6 132,3 169,6 226,3 272,0 200,1 A-5 23,8 37,4 62,9 56,9 45,3 145,2 185,5 252,1 281,0 216,0 A-6a 22,4 37,5 55,2 53,6 42,2 141,7 190,8 236,8 251,0 205,1 A-6b 18,9 32,2 56,0 53,7 40,2 122,6 158,3 216,5 299,0 199,1 A-7 19,3 34,0 56,3 51,8 40,4 129,0 171,8 215,9 266,0 195,7 A-8 21,2 33,5 48,9 59,4 40,8 132,4 157,1 201,7 302,0 198,3 A-9 29,4 38,6 56,2 48,1 43,1 150,6 187,2 232,9 318,0 222,2 A-10a 31,4 39,1 50,3 51,9 43,2 177,9 215,4 254,5 330,0 244,5 A-10b 26,5 40,1 58,0 48,9 43,4 165,9 201,2 254,8 350,0 242,9 śr. 24,4 35,2 51,6 49,7 40,2 146,9 183,6 230,1 291,8 213,1 B-1 30,7 20,7 26,5 31,3 27,3 52,6 69,8 95,6 136,0 88,5 B-2 23,6 16,9 21,3 24,2 21,5 45,8 63,3 82,3 109,0 75,1 B-3 27,3 41,1 58,8 57,0 46,1 53,9 93,4 148,0 208,0 125,8 B-4 30,2 39,5 59,2 53,0 45,5 52,7 89,4 140,1 207,0 122,3 B-5 28,1 42,6 61,2 53,0 46,2 52,1 95,3 157,6 205,0 127,5 B-6a 27,2 39,8 56,1 60,9 46,0 50,0 88,4 148,9 210,0 124,3 B-6b 25,3 39,5 56,2 63,3 46,1 46,1 88,8 144,1 197,0 119,0 B-7 21,8 41,4 59,7 56,8 44,9 41,5 83,8 143,0 202,0 117,6 B-8 27,3 35,7 53,6 50,3 41,7 46,7 83,2 134,7 181,0 111,4 B-9 22,7 31,2 51,3 58,0 40,8 41,0 74,8 123,4 180,0 104,8 B-10a 25,4 31,6 49,9 42,8 37,4 42,4 72,6 128,9 137,0 95,2 B-10b 21,1 27,2 42,1 46,7 34,3 36,2 61,9 111,5 130,0 84,9 śr. 25,9 33,9 49,7 49,8 39,8 46,8 80,4 129,8 175,2 108,0 Tab. 30. Przyrosty wysokości drzew w porównaniu do stanów poprzednich Warianty nawozowe Wysokość w 1987 r. (cm) Przyrosty drzew (cm) % przyrostu A-1 185,3 33,0 36,5 43,2 112,7 61 A-2 12,84 35,5 9,9 55,2 100,6 78 A-3 150,8 32,7 57,4 64,1 154,2 101 A-4 132,3 37,3 56,7 45,7 139,7 105 A-5 145,2 40,3 66,6 28,9 135,8 93 A-6a 141,7 49,1 46,0 14,2 109,3 77 A-6b 122,6 35,7 58,2 82,5 176,4 144 A-7 129,0 42,8 44,1 50,1 137,0 106 A-8 132,4 24,7 44,6 100,3 169,6 128 A-9 150,6 36,6 57,7 85,1 167,4 111 A-10a 177,9 37,5 39,1 75,5 152,1 85 A-10b 165,9 35,5 53,6 95,2 184,3 111 śr. 146,8 36,7 46,5 61,7 144,9 100

71 71 B-1 52,6 17,2 25,8 40,4 83,4 159 B-2 45,8 17,5 19,0 26,7 63,2 140 B-3 53,9 39,5 54,6 60,0 154,1 285 B-4 52,7 36,7 50,7 66,9 154,3 290 B-5 52,1 43,2 62,3 47,4 152,9 294 B-6a 50,0 38,4 60,5 61,1 160,0 320 B-6b 46,1 42,7 55,3 52,9 150,9 328 B-7 41,5 42,3 59,2 59,0 160,5 390 B-8 46,7 36,5 51,5 46,3 134,3 295 B-9 41,0 33,8 48,6 56,6 129,0 314 B-10a 42,4 30,2 56,3 8,1 94,6 223 B-10b 36,2 25,7 49,6 18,5 93,8 261 śr. 46,8 33,6 49,5 45,3 127, Skład chemiczny igieł sosny Skład chemiczny igieł sosny rosnącej na badanych gruntach zwałowych w rejonie Łęknicy był bardzo zróżnicowany. Zawartośc azotu w igłach 1-rocznych była wyraźnie wyższa niż w igłach 2-letnich, bez względu na wiek sosen (tab. 31). Średnia zawartość azotu w igłach 1-rocznych zebranych w poszczególnych latach badań nie różniła się wyraźnie między sobą, natomiast zawartość azotu w igłach 2-letnich była w kolejnych latach zróżnicowana. Najwyższą zawartość stwierdzono w roku pierwszym doświadczenia (1987), a najniższą w roku trzecim (1989). Różnica w zawartości azotu w igłach pomiędzy prezentowanymi latami wyniosła około 100%. Zastosowane warianty nawozowe wpłynęły na zawartość omawianego składnika w igłach sosny. Na obu obiektach doświadczalnych najniższą średnią zawartość azotu stwierdzono na poletkach wapnowanych (A-2, B-2). Nawożenie azotowe powodowało wzrost zawartości tego składnika zarówno w 1-rocznych, jak i w 2-letnich igłach. Pośród poletek nawożonych mineralnie, najwyższą wartość odnotowano na poletkach A-6b. Na obiekcie B (sosny młodsze) zawartość azotu w igłach wykazały mniejszą zależność od wzrastającego nawożenia azotowego niż na obiekcie A (sosny starsze). Największą zawartość azotu w igłach 1-rocznych stwierdzono na poletku B-10b (wapno + 4N2PK), a w igłach 2-letnich na poletku B-10a. Zawartość fosforu w igłach 1-rocznych, podobnie jak to miało miejsce w przypadku azotu, była wyraźnie wyższa niż w igłach 2-letnich (tab. 32). Zawartość fosforu była zależna od roku pobrania igieł do analiz. W igłach 1-rocznych zawartość opisywanego składnika, bez względu na obiekt doświadczalny, była najwyższa w igłach zebranych w trzecim roku badań (1989), natomiast najniższa w drugim roku (1988). W przypadku igieł 2-letnich takiej zależności nie stwierdzono. Wbrew przewidywaniom, wapnowanie nie tylko nie zmniejszyło pobrania fosforu, lecz nawet nieznacznie je zwiększyło. Nie stwierdzono natomiast wyraźnego wpływu zastosowanych wariantów nawozo-

72 72 wych, w tym z fosforem, na jego zawartość w igłach zarówno 1-rocznych, jak 2-letnich. Tab. 31. Zawartość azotu w igłach sosny (% N w suchej masie) Warianty Igły 1-roczne Igły 2-letnie nawozowe śr śr. A-1 1,20 1,29 1,21 1,23 0,84 1,07 0,51 0,81 A-2 0,95 1,43 1,23 1,20 1,05 0,59 0,49 0,71 A-3 1,31 1,40 1,42 1,38 0,75 0,87 0,54 0,72 A-4 1,48 1,68 1,98 1,71 0,81 1,01 0,52 0,72 A-5 1,17 1,57 1,64 1,46 0,84 0,92 0,71 0,82 A-6a 1,65 1,79 1,75 1,73 0,92 1,18 0,71 0,94 A-6b n.o. 1,96 2,46 2,21 n.o. 1,06 0,89 0,98 A-7 1,42 1,62 1,49 1,51 0,95 1,12 0,40 0,72 A-8 1,09 1,40 1,42 1,30 1,01 0,78 0,60 0,80 A-9 1,34 1,45 1,60 1,46 0,81 1,12 0,34 0,76 A-10a 1,57 1,62 1,90 1,70 1,12 1,40 0,45 0,99 A-10b 1,62 1,96 1,83 1,80 0,92 0,98 0,86 0,92 śr. 1,35 1,60 1,66 1,54 0,91 1,01 0,59 0,84 B-1 1,03 1,12 1,34 1,16 0,61 0,95 0,40 0,65 B-2 0,86 1,17 1,52 1,18 1,40 0,78 0,59 0,92 B-3 1,63 1,40 1,42 1,48 1,06 0,76 0,37 0,73 B-4 1,45 1,32 1,34 1,37 0,98 0,62 0,60 0,73 B-5 1,43 1,23 1,38 1,35 0,98 1,04 0,45 0,82 B-6a 1,96 1,62 1,87 1,82 1,09 1,04 0,75 0,96 B-6b n.o. 1,68 1,79 1,74 n.o. 1,12 0,64 0,88 B-7 1,68 0,98 1,53 1,40 0,92 0,73 0,37 0,67 B-8 1,79 1,43 1,49 1,57 0,96 0,62 0,56 0,71 B-9 1,62 1,90 1,53 1,68 0,86 1,01 0,37 0,75 B-10a 2,00 1,71 1,89 1,87 1,37 1,01 0,73 1,04 B-10b 1,98 1,98 2,57 2,18 1,01 1,12 0,93 1,02 śr. 1,58 1,46 1,64 1,56 1,02 0,90 0,56 0,83 Tab. 32. Zawartość fosforu w igłach sosny (% P w suchej masie) Warianty Igły 1-roczne Igły 2-letnie nawozowe śr śr. A-1 0,114 0,043 0,136 0,098 0,064 0,036 0,091 0,064 A-2 0,116 0,024 0,176 0,105 0,048 0,028 0,105 0,060 A-3 0,134 0,103 0,168 0,135 0,100 0,016 0,119 0,069 A-4 0,084 0,045 0,201 0,110 0,085 0,036 0,085 0,066 A-5 0,119 0,106 0,169 0,131 0,074 0,044 0,079 0,072 A-6a 0,137 0,066 0,172 0,125 0,102 0,029 0,082 0,068 A-6b n.o. 0,052 0,180 0,116 n.o. 0,028 0,107 0,064 A-7 0,097 0,091 0,232 0,140 0,054 0,036 0,101 0,058 A-8 0,107 0,086 0,160 0,118 0,060 0,029 0,084 0,073 A-9 0,097 0,091 0,217 0,135 0,096 0,052 0,070 0,072 A-10a 0,154 0,063 0,195 0,137 0,072 0,045 0,100 0,046

73 73 A-10b 0,076 0,098 0,192 0,122 0,062 0,019 0,056 0,066 śr. 0,112 0,072 0,183 0,122 0,074 0,033 0,090 0,088 B-1 0,062 0,049 0,169 0,093 0,063 0,046 0,092 0,047 B-2 0,086 0,087 0,190 0,121 0,057 0,021 0,063 0,075 B-3 0,175 0,069 0,197 0,147 0,139 0,017 0,070 0,064 B-4 0,167 0,044 0,144 0,118 0,095 0,015 0,082 0,068 B-5 0,172 0,081 0,162 0,138 0,091 0,041 0,072 0,080 B-6a 0,173 0,013 0,223 0,136 0,107 0,012 0,122 0,052 B-6b n.o. 0,075 0,176 0,126 n.o. 0,030 0,073 0,063 B-7 0,182 0,016 0,205 0,134 0,088 0,016 0,084 0,050 B-8 0,217 0,071 0,176 0,155 0,080 0,013 0,057 0,054 B-9 0,095 0,095 0,190 0,127 0,085 0,009 0,068 0,084 B-10a 0,136 0,081 0,149 0,122 0,124 0,048 0,080 0,068 B-10b 0,138 0,104 0,217 0,163 0,095 0,041 0,067 0,066 śr. 0,148 0,065 0,183 0,132 0,093 0,027 0,078 Zawartość potasu, podobnie jak azotu i fosforu, była wyraźnie wyższa w igłach 1-rocznych niż w 2-letnich. Podobnie, jak w przypadku analizy zawartości fosforu, nie stwierdzono też wpływu zastosowanych kombinacji nawozowych na zawartość potasu w igłach sosny. Zarysowała się jednak tendencja do zmniejszania zawartości potasu w igłach 1-rocznych drzew rosnących na poletkach wapnowanych z łącznym zastosowaniem nawozów mineralnych (tab. 33). Tab. 33. Zawartość potasu w igłach sosny (% K w suchej masie) Warianty Igły 1-roczne Igły 2-letnie nawozowe śr śr. A-1 0,74 0,63 0,49 0,62 0,45 0,54 0,07 0,35 A-2 0,83 0,40 0,53 0,59 0,42 0,40 0,13 0,32 A-3 0,73 0,59 0,61 0,64 0,47 0,41 0,16 0,35 A-4 0,66 0,67 0,68 0,67 0,63 0,63 0,07 0,44 A-5 0,91 0,71 0,60 0,74 0,57 0,46 0,13 0,39 A-6a 0,89 0,92 0,44 0,75 0,63 0,52 0,09 0,41 A-6b n.o. 0,71 0,49 0,60 n.o. 0,35 0,18 0,27 A-7 0,55 0,72 0,61 0,63 0,50 0,50 0,11 0,37 A-8 0,55 0,79 0,64 0,66 0,42 0,56 0,12 0,37 A-9 0,55 0,83 0,67 0,68 0,66 0,68 0,14 0,49 A-10a 0,86 0,63 0,69 0,73 0,50 0,57 0,14 0,40 A-10b 0,57 0,73 0,54 0,61 0,63 0,54 0,17 0,45 śr. 0,71 0,69 0,58 0,66 0,53 0,51 0,13 0,39 B-1 0,86 0,81 0,64 0,77 0,45 0,67 0,07 0,40 B-2 0,56 0,68 0,63 0,62 0,42 0,57 0,16 0,38 B-3 0,91 0,52 0,63 0,69 0,57 0,39 0,18 0,38 B-4 0,99 0,70 0,62 0,77 0,75 0,35 0,18 0,43 B-5 0,89 0,83 0,68 0,80 0,42 0,65 0,16 0,41 B-6a 0,95 0,53 0,65 0,71 0,63 0,47 0,24 0,45 B-6b n.o. 0,74 0,64 0,69 n.o. 0,59 0,19 0,39 B-7 0,91 0,60 0,60 0,70 0,45 0,55 0,08 0,36

74 74 B-8 0,95 0,72 0,57 0,75 0,55 0,58 0,17 0,43 B-9 0,71 0,67 0,65 0,68 0,52 0,62 0,26 0,47 B-10a 0,83 0,69 0,61 0,71 0,42 0,41 0,14 0,32 B-10b 0,75 0,62 0,52 0,63 0,45 0,56 0,10 0,37 śr. 0,85 0,68 0,62 0,72 0,51 0,53 0,16 0,40 Zgodnie z przewidywaniami, zawartość wapnia w igłach 2-letnich była zdecydowanie wyższa niż w igłach 1-rocznych (tab. 34). Różnice te wynosiły od kilku do dziesięciu razy. W igłach 1-rocznych stwierdzono zróżnicowanie zawartości wapnia w igłach pobranych w poszczególnych latach. Najwyższą zawartość tego składnika odnotowano w roku 1987 (pierwszy rok doświadczenia), a najmniej wapnia zawierały igły zebrane w roku 1989 (trzeci rok doświadczenia). W przypadku igieł 2-letnich różnice w zawartości wapnia w igłach zebranych w poszczególnych latach były mniejsze, jednak igły zebrane w trzecim roku (1989) zawierały więcej wapnia. Nie stwierdzono wyraźnego wpływu zastosowanych wariantów nawozowych na zawartość wapnia w igłach sosny. Tab. 34. Zawartość wapnia w igłach sosny (% Ca w suchej masie) Warianty Igły 1-roczne Igły 2-letnie nawozowe śr śr. A-1 0,90 0,074 0,014 0,059 0,200 0,272 0,606 0,359 A-2 0,140 0,058 0,041 0,080 0,220 0,350 0,431 0,334 A-3 0,050 0,032 0,026 0,036 0,260 0,322 0,513 0,365 A-4 0,100 0,060 0,024 0,061 0,280 0,300 0,136 0,339 A-5 0,110 0,042 0,024 0,059 0,380 0,266 0,314 0,320 A-6a 0,220 0,038 0,040 0,099 0,460 0,204 0,457 0,374 A-6b n.o. 0,068 0,019 0,044 n.o. 0,519 0,414 0,466 A-7 0,130 0,038 0,024 0,064 0,320 0,321 0,369 0,337 A-8 0,090 0,044 0,027 0,054 0,320 0,294 0,447 0,354 A-9 0,090 0,044 0,029 0,054 0,420 0,242 0,390 0,351 A-10a 0,140 0,044 0,015 0,066 0,470 0,669 0,387 0,509 A-10b 0,110 0,044 0,022 0,059 0,260 0,440 0,417 0,372 śr. 0,115 0,049 0,025 0,063 0,326 0,350 0,432 0,369 B-1 0,170 0,054 0,030 0,085 0,380 0,236 0,608 0,408 B-2 0,100 0,062 0,042 0,068 0,720 0,227 0,405 0,450 B-3 0,200 0,049 0,018 0,089 0,310 0,294 0,371 0,325 B-4 0,080 0,056 0,039 0,058 0,360 0,394 0,378 0,377 B-5 0,160 0,053 0,024 0,079 0,400 0,283 0,436 0,373 B-6a 0,040 0,024 0,020 0,028 0,280 0,237 0,371 0,296 B-6b 0,080 0,045 0,068 0,064 n.o. 0,356 0,522 0,439 B-7 0,080 0,343 0,036 0,153 0,380 0,402 0,522 0,435 B-8 0,170 0,087 0,082 0,113 0,420 0,420 0,500 0,447 B-9 0,090 0,054 0,037 0,060 0,420 0,399 0,310 0,376 B-10a 0,110 0,051 0,046 0,069 0,330 0,397 0,356 0,361 B-10b 0,030 0,055 0,020 0,035 0,370 0,415 0,255 0,347 śr. 0,109 0,078 0,039 0,075 0,397 0,338 0,420 0,385

75 Podobnie, jak to miało miejsce w przypadku wapnia, zawartość sodu w igłach starszych drzew była wyższa niż w igłach 1-rocznych, za wyjątkiem poletka doświadczalnego A-2 (tab. 35). Trzeba jednak zauważyć, że pierwiastka tego w świadomy sposób nie różnicowano na poszczególnych kombinacjach nawozowych. W pewnym stopniu zróżnicowanie mogło wynikać z różnicy masy balastu, wprowadzonego do gruntów z materiałami nawozowymi. W igłach drzew młodszych (obiekt B ) stwierdzono wyraźnie wyższą zawartość sodu niż w igłach sosen starszych (obiekt A ). Nie wykazano wyraźnego wpływu zastosowanych wariantów nawozowych na zmiany zawartości sodu w igłach. Tab. 35. Zawartość sodu w igłach sosny (% Na w suchej masie) Warianty Igły 1-roczne Igły 2-letnie nawozowe śr śr. A A A A A A-6a A-6b n.o n.o A A A A-10a A-10b śr B B B B B B-6a B-6b n.o n.o B B B B-10a B-10b śr Zawartość żelaza w igłach 2-letnich była kilka razy wyższa niż w igłach 1-rocznych (tab. 36). Podobną zależność stwierdzono w przypadku zawartości manganu jedynie w igłach sosen rosnących na obiekcie B sosny młodsze. Nie wykazano żadnych zależności analizując zawartość cynku i miedzi. Analizy chemiczne igieł sosny nie wykazały wpływu zastosowanych kombinacji nawożenia mineralnego na zmiany w nich zawartości oznaczonych mikroskładników. 75

76 76 Tab. 36. Zawartość mikroskładników w igłach sosny (mg kg -1 ); 1987 r. Fe Mn Zn Cu Warianty nawozowe 2-letnie 2-letnie 2-letnie 2-letnie roczne roczne roczne roczne A A A A A A-6a A-6b n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. A A A A-10a A-10b śr B B B B B B-6a B-6b n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. B B B B-10a B-10b śr Zmiany właściwości gleb pól doświadczalnych Wyniki analiz gleb pól doświadczalnych A i B zestawiono w tabelach Przedstawiają one właściwości oznaczone w próbkach zbiorczych zebranych z poszczególnych kombinacji nawozowych (tab. 37, 40, 43 i 46) oraz w próbkach pobranych z profili glebowych kombinacji: kontrolnej (0), wapnowanej (0 + Ca), NPK, 2NPK, NPK + Ca, 2NPK + Ca (tab. 38, 39, 41, 42, 44, 45, 47 i 48). Wyniki analiz uzupełniają w swojej wymowie wcześniej opisane obserwacje dotyczące wzrostu i rozwoju roślin. Dzięki nawożeniu poprawiły się właściwości tworzących się z gruntu bezglebowego gleb w powierzchniowej, 20-centymetrowej miąższości, warstwie. Odczyn materiału zalegającego w warstwie 0-20 cm zwałowisk uległ, w porównaniu do roku 1986, większemu wyrównaniu, co mogło być spowodowane zarówno dodatkowym wapnowaniem niektórych kombinacji (A-2, B-2, A-7-10, B-

77 7-10), jak też naturalnymi procesami stopniowego zakwaszania (kombinacje 1, 3, 4, 5 i 6). Posługując się wyceną, podaną przez Dobrzańskiego i Zawadzkiego [1993], na trzech poletkach stwierdzono odczyn bardzo silnie kwaśny (A-5, A- 6b i B-10b), na dziesięciu odczyn kwaśny (A-2, A-3, A-4, A-6a, A-7, B-4, B-8, B-9, B-10a, B- N ), na dziewięciu odczyn lekko kwaśny (A-1, A-8, A-9, A-10a, B-1, B-3, B-5, B-6a, B-7) i na trzech odczyn obojętny (A-10b, B-2, B-6b). Na żadnej kombinacji odczyn nie był na tyle niski, aby uniemożliwić wzrost sosny, co znajduje potwierdzenie w pracach innych autorów Baule i Fricker [1971]. W profilach glebowych najwyższe wartości odczynu występowały w powierzchniowej warstwie (0-5 cm), a wyraźnie wyższe niż w warstwach głębszych ( rodzimych ) notowano jeszcze do głębokości 20 cm p.p.t. (tab. 38 i 39). Pomijając kombinacje z dodatkowym wapnowaniem, w ciągu trzech lat odczyn utworów zalegających na pozostałych poletkach obniżył się. Najniższy odczyn, zmierzony w wyciągu wodnym i 1N KCl, odnotowano w próbkach pochodzących z profili glebowych, z głębokości poniżej 20 cm p.p.t., a więc tych ukazujących materiały poza bezpośrednim wpływem wapnowania. Widoczne są zmiany kwasowości, wyrażone przez kwasowość hydrolityczną H h (tab. 14 i 40-42). O ile w roku 1986, przed zastosowaniem nawozów, średnia wartość kwasowości hydrolitycznej dla całego obiektu doświadczalnego A wynosiła 3,20 cmol (H + ) kg -1 suchej masy gleby, to w roku 1989 wzrosła ona do 5,88 cmol (H + ) kg -1, a więc o 84%. Na obiekcie B wartości te wynosiły odpowiednio 3,30 i 4,15 cmol (H + ) kg -1, co ukazuje 26-procentowy wzrost. Wzrostowi kwasowości hydrolitycznej towarzyszył spadek stopnia wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (V). Nie stwierdzono zróżnicowania H h i V na tle zróżnicowania kombinacji nawozowych NPK. Należy podkreślić, że średnie wartości H h i V uzyskano ze wszystkich kombinacji, uwzględniając również te nawiezione dodatkową dawką 8 Mg ha -1 wapna. Analizując rozkład kwasowości hydrolitycznej w profilach glebowych, uzyskać można informację o jej wzroście na poletkach A-2, A-5 i A-9 już od głębokości 10 cm p.p.t. Nadmiar glinu wymiennego w glebie zaliczany jest do głównych przyczyn fitotoksyczności utworów zwałowiskowych [Krzaklewski i in. 1997]. W powierzchniowych próbkach zbiorczych, pobranych z obu obiektów doświadczalnych, zawartość glinu wymiennego była niska. Najwyższą wartość odnotowano w próbce z kombinacji B-10a 0,6 cmol (Al +++ ) kg -1 (tab. 37). W głębszych warstwach profili glebowych odnotowano wyższą zawartość glinu wymiennego, przekraczającą poniżej 20 cm p.p.t. wartość 1 cmol (Al +++ ) kg -1, osiągając w profilu B-6, na głębokości cm p.p.t. 5,68 cmol (Al +++ ) kg -1. Gdyby przyjąć granicę toksyczności Al +++ za Skawiną [1971] 4 cmol (Al +++ ) kg -1, to tylko 2 próbki z głębszych warstw profili glebowych przekroczyły ją, a więc należałoby materiał, który reprezentują uznać za fitotoksyczny. 77

78 78 Pojemność sorpcyjna wobec kationów (T) materiału zalegającego w warstwie cm p.p.t. wyniosła na obiekcie doświadczalnym A średnio 12,27 cmol (+) kg -1, a na obiekcie B 8,20 cmol (+) kg -1. Przyczyną tego zróznicowania może być wyższa o prawie 1% zawartość materii organicznej na obszarze obiektu doświadczalnego A. Podobne wyniki oznaczenia pojemności sorpcyjnej wobec kationów uzyskali Krzaklewski i in. [1997] dla utworów zwałowisk innych odkrywek Kopalni Przyjaźń Narodów w Łęknicy. Na uwagę zasługuje też udział kationów wymiennych: H +, Ca ++, Mg ++, K + i Na + w badanych utworach zwałowiskowych po zabiegach rekultywacyjnych i dodatkowym nawożeniu w ramach doświadczenia, przeanalizowany w roku Optymalny udział w glebach tych kationów wynosi według Fotymy i Zięby [1988]: Ca ++ 65%, Mg ++ 10%, K + 5% i H + 20%. Mimo intensywnego wapnowania, zbliżony do tego optimum udział wapnia stwierdzono tylko na pięciu poletkach, a na siedemnastu poletkach udział jonów wodorowych był wyższy niż 20%. Udział magnezu w kompleksie sorpcyjnym był zbliżony do optymalnego, dzięki zastosowaniu do odkwaszania tlenkowego wapna magnezowego oraz nieco lepszej zasobności w magnez badanych utworów zwałowych. Udział wymiennego potasu można ocenić jako stosunkowo niski. Jedynie na niektórych kombinacjach, dzięki trzyletniemu nawożeniu, osiągnięto optymalną wartość około 5% kombinacje A-10, B-10a, B-10b (tab. 43). Zawartość materii organicznej nie uległa zmianie (tab. 37, 38 i 39). W próbkach zbiorczych, pobranych z poletek obiektu A wyniosła średnio 2,2% (oznaczona metodą Tiurina), a z obiektu B 1,22%. Wyniki uzyskane metodą żarzenia wyniosły odpowiednio 3,43 i 2,51%. Węgiel organiczny, oznaczony metodą Tiurina stanowił w gruntach obiektu A 61,8% węgla oznaczonego metodą żarzenia, natomiast wartość ta na obiekcie B wyniosła 48,6%. Tab. 37. Wybrane właściwości gleb pól doświadczalnych po zakończeniu 3-letniego nawożenia (próbki uśrednione z warstwy 0-20 cm) Pole nr Mat. organ. (%) ph Kationy wymienne (cmol kg -1 ) H 2 O higroskop. (%) wgtiurina straty na żarzeniu w H 2 O w KCl H + Al +++ A-1 1,41 1,58 7,1 6,1 0,00 0,02 0,37 A-2 1,82 3,27 6,4 5,5 0,02 0,02 0,46 A-3 3,08 4,00 5,7 4,7 0,00 0,16 0,57 A-4 3,23 4,15 6,4 5,4 0,04 0,02 0,59 A-5 2,89 3,85 5,5 4,4 0,06 0,48 0,49 A-6a 2,42 4,41 6,0 5,1 0,04 0,02 0,58 A-6b 2,37 3,49 5,4 4,4 0,14 0,36 0,61 A-7 2,40 3,13 5,8 4,8 0,06 0,14 0,42 A-8 1,43 2,64 6,8 5,9 0,04 0,04 0,35 A-9 1,80 2,72 7,4 6,4 0,00 0,00 0,33 A-10a 2,14 5,10 6,7 6,1 0,00 0,00 0,46

79 79 A-10b 0,51 2,85 7,0 6,6 0,00 0,00 0,46 śr. 2,12 3,43 B-1 0,84 1,54 7,2 6,5 0,02 0,00 0,47 B-2 1,15 2,22 8,2 7,2 0,00 0,00 0,37 B-3 0,92 1,89 7,0 6,3 0,04 0,10 0,31 B-4 1,23 2,16 6,4 5,5 0,04 0,02 0,43 B-5 1,10 2,07 7,2 6,2 0,00 0,00 0,30 B-6a 1,05 2,10 6,4 5,7 0,04 0,04 0,29 B-6b 1,60 3,22 7,2 6,7 0,00 0,00 0,72 B-7 1,91 4,15 6,6 6,1 0,08 0,08 0,81 B-8 1,20 2,43 5,9 5,0 0,06 0,10 0,57 B-9 1,39 2,67 6,0 5,2 0,06 0,02 0,56 B-10a 1,46 3,20 6,3 5,4 0,14 0,04 0,52 B-10b 1,35 2,78 5,3 4,4 0,06 0,60 0,47 B- N 0,67 2,22 5,8 4,8 0,00 0,20 0,27 śr. 1,22 2,51 Tab. 38. Wybrane właściwości gleb profili pola doświadczalnego A po 3-letnim nawożeniu Profil nr A-1 A-2 A-5 A-6 Głębokość (cm) Mat. organ. (%) ph Kationy wymienne (cmol kg -1 ) H 2 O higroskop. (%) wg Tiurina żarzeniu H 2 O KCl straty na w w H + Al ,53 1,62 7,8 6,8 0,00 0,00 0, ,24 1,10 7,5 6,6 0,06 0,04 0, ,41 1,05 7,0 6,0 0,00 0,04 0, ,43 1,04 6,5 5,4 0,06 0,02 0, ,48 0,97 5,2 4,4 0,10 0,80 0, ,08 3,11 4,3 3,6 0,14 2,58 0, ,99 3,04 4,3 3,5 0,16 2,64 0, ,35 2,14 7,7 6,8 0,00 0,00 0, ,39 3,09 6,9 5,8 0,06 0,00 0, ,20 4,08 4,6 3,8 0,04 2,28 0, ,82 4,36 4,3 3,5 0,24 2,86 0, ,25 3,66 4,1 3,4 0,26 2,00 0, ,09 3,28 4,1 3,3 0,28 2,38 0, ,69 3,12 4,0 3,3 0,42 2,02 0, ,74 3,72 6,1 5,0 0,06 0,00 0, ,34 3,92 5,5 4,4 0,10 0,26 0, ,08 3,20 4,4 3,5 0,18 1,70 0, ,92 2,89 4,1 3,4 0,16 1,70 0, ,21 4,87 3,9 3,3 0,28 2,60 0, ,07 4,60 3,8 3,2 0,30 2,90 0, ,33 4,72 3,9 3,2 0,42 2,31 0, ,43 4,71 7,1 6,3 0,00 0,00 0, ,56 2,94 6,0 5,4 0,04 0,02 0, ,32 3,17 5,4 4,5 0,06 0,20 0,13

80 80 A-9 A ,38 3,98 5,3 4,1 0,00 0,26 0, ,32 3,65 4,7 3,6 0,16 1,24 0, ,82 3,78 3,9 3,3 0,22 1,38 0, ,12 3,01 3,9 3,3 0,32 1,50 0, ,49 4,16 7,2 6,5 0,00 0,00 0, ,81 3,23 5,5 4,3 0,06 0,18 0, ,49 3,27 4,7 3,8 0,08 1,78 0, ,51 2,73 4,5 3,7 0, , ,33 2,84 4,3 3,6 0,22 1,54 0, ,01 1,91 4,4 3,8 0,12 1,34 0, ,48 1,43 4,5 4,0 0,12 0,98 0, ,06 4,72 6,3 5,6 0,02 0,04 0, ,08 4,06 5,2 3,9 0,04 0,66 0, ,47 3,36 4,7 3,8 0,16 1,36 0, ,58 3,58 4,3 3,6 0,12 1,78 0, ,20 2,86 4,3 3,6 0,08 1,94 0, ,90 1,71 4,4 3,9 0,06 2,54 0, ,47 1,98 4,4 3,9 0,12 1,32 0,44 Tab. 39. Wybrane właściwości gleb profili pola doświadczalnego B po 3-letnim nawożeniu Profil nr B-1 B-2 Głębokość (cm) Mat. organ. (%) ph Kationy wymienne (cmol kg -1 ) H 2 O higroskop. (%) wg Tiurina żarzeniu H 2 O KCl straty na w w H + Al ,98 1,94 7,4 6,7 0,00 0,00 0, ,48 1,06 6,7 6,4 0,04 0,06 0, ,66 1,42 5,6 4,4 0,10 0,32 0, ,74 1,33 4,7 3,9 0,18 1,80 0, ,86 1,42 4,1 3,7 0,08 1,64 0, ,81 1,31 4,0 3,7 0,12 1,54 0, ,86 1,35 3,9 3,6 0,08 1,58 0, ,60 1,41 6,8 5,9 0,00 0,00 0, ,42 1,06 5,8 4,6 0,04 0,14 0, ,45 1,06 4,7 4,2 0,06 0,82 0, ,47 1,10 4,6 4,1 0,08 0,74 0, ,67 1,17 4,2 4,0 0,08 0,30 0, ,58 1,71 3,8 3,5 0,20 2,18 0, ,86 1,58 3,9 3,6 0,16 2,14 0, ,54 1,70 6,8 6,5 0,00 0,00 0, ,70 1,07 6,7 6,4 0,00 0,00 0, ,86 1,09 6,4 5,5 0,04 0,10 0,26 B ,65 1,07 5,6 4,5 0,06 0,42 0, ,35 0,77 4,8 4,5 0,08 0,76 0, ,42 0,81 4,6 4,4 0,06 1,02 0, ,39 1,92 4,3 4,2 0,06 2,30 0,37 B ,90 3,85 7,1 6,5 0,00 0,00 0,56

81 81 B-9 B ,26 3,52 6,0 4,9 0,08 0,06 0, ,02 2,64 4,7 4,0 0,18 1,28 0, ,05 3,55 4,7 4,0 0,10 1,92 0, ,80 2,12 4,6 3,9 0,10 1,16 0, ,88 4,00 4,0 3,8 0,82 5,68 0, ,43 1,10 4,2 3,9 0,10 1,54 0, ,30 2,93 4,7 4,0 0,14 0,90 0, ,56 2,98 4,4 3,9 0,14 1,30 0, ,50 3,02 4,3 3,8 0,16 2,62 0, ,36 2,51 4,1 3,7 0,12 1,68 0, ,28 2,26 3,9 3,6 0,16 2,04 0, ,96 1,76 4,0 3,6 0,10 2,10 0, ,84 2,01 4,0 3,6 0,10 2,10 0, ,62 2,69 4,7 3,9 0,18 1,54 0, ,31 2,97 4,3 3,6 0,26 1,76 0, ,44 2,83 4,0 3,5 0,30 2,40 0, ,29 3,16 3,8 3,4 0,28 3,72 0, ,51 2,56 3,7 3,4 0,26 2,20 0, ,51 2,56 3,6 3,4 0,18 3,02 0, ,41 2,67 3,6 3,4 0,36 4,70 0,56 Tab. 40. Właściwości sorpcyjne gleb pól doświadczalnych po trzecim roku nawożenia (próbki uśrednione, 0-20 cm) Pole H S T V % wysycenia kationami nr (cmol kg -1 ) (%) H Ca Mg K Na A-1 3,15 3,36 6,51 51,6 48,4 46,1 2,8 0,6 2,2 A-2 7,65 4,99 12,64 39,5 60,5 31,6 7,2 0,2 0,4 A-3 8,25 5,79 14,04 41,2 58,8 31,1 9,4 0,4 0,3 A-4 5,70 25,21 30,91 81,6 18,4 76,8 4,3 0,5 0,4 A-5 7,95 4,73 12,68 37,3 62,7 27,6 6,5 2,8 0,3 A-6a 9,15 49,92 59,07 84,5 15,5 40,2 2,0 1,8 0,2 A-6b 9,30 3,23 12,53 25,8 74,2 19,1 2,9 3,3 0,3 A-7 7,50 5,03 12,53 40,1 59,8 30,9 8,3 0,5 0,4 A-8 4,50 6,13 10,63 57,7 42,3 43,5 11,4 2,1 0,7 A-9 1,80 7,62 9,42 80,9 19,1 61,0 17,2 1,8 0,8 A-10a 3,90 17,15 21,05 51,5 18,5 77,2 11,1 5,4 0,7 A-10b 1,80 14,65 16,45 89,1 10,9 83,6 3,8 1,4 0,3 śr. 5,89 12,32 18,21 59,23 40,76 47,39 14,2 1,7 0,6 B-1 3,30 6,43 9,73 66,1 33,9 50,0 15,0 0,6 0,4 B-2 1,35 12, ,4 9,6 71,1 18,1 0,4 0,8 B-3 2,25 5,27 7,52 70,0 29,9 49,9 17,7 1,2 1,3 B-4 4,80 4,25 9,05 46,9 53,0 29,8 14,9 1,8 0,4 B-5 2,25 6,26 8,51 73,6 26,4 52,9 17,6 2,6 0,5 B-6a 4,05 3,40 7,45 45,6 54,4 36,2 5,6 3,1 0,7 B-6b 1,50 19,79 21,29 92,6 7,4 78,0 12,5 2,1 0,4 B-7 5,40 6,64 12,04 55,1 44,8 36,7 15,9 2,2 0,3 B-8 7,20 3,91 11,11 35,2 64,8 24,0 9,2 1,8 0,2 B-9 4,95 5,51 10,46 52,7 47,3 35,8 12,3 4,0 0,5

82 82 B-10a 5,40 3,68 9,08 40,5 59,5 24,8 10,2 4,9 0,6 B-10b 6,45 1,94 8,39 23,1 76,9 10,7 6,7 5,2 0,5 B- N 6,15 1,14 7,29 15,6 84,4 8,2 6,4 0,4 0,5 śr. 4,59 6,75 11,33 58,9 49,36 42,3 13,5 2,5 0,6 Tab. 41. Właściwości sorpcyjne gleb profili doświadczenia A po trzecim roku nawożenia Profil nr A-1 A-2 A-5 A-6a A-9 A-10a Głębokość (cm) H S T V (cmol kg -1 ) (%) 0-5 1,20 8,48 9,68 87, ,75 2,44 6,19 39, ,95 3,26 5,27 61, ,95 2,27 7,22 31, ,85 0,67 6,52 10, ,0 0,25 12,25 2, ,5 0,17 11,72 1, ,50 13,03 14,53 89, ,50 7,86 12, ,10 1,19 13,48 8, ,70 0,31 12, ,65 0,32 13,97 2, ,25 0,31 14,56 2, ,80 0,19 13,99 1, ,80 10,43 18,23 57, ,75 7,68 17,43 44, ,20 0,91 11,11 8, ,25 0,62 11,87 5, ,50 0,62 17,12 3, ,00 0,34 15,34 2, ,65 0,28 13,93 2, ,75 17,38 24,13 72, ,00 13,60 16,60 81, , ,63 54, ,25 4,40 15,65 28, ,80 0,97 11,77 8, ,05 0,60 13,65 4, ,15 0,37 12,52 2, ,85 9,17 11,98 76, ,10 2,96 11,06 26, ,10 0,75 11,85 6, ,250 0,72 11,97 6, ,20 0,29 10,49 2, ,15 0,29 9,44 3, ,65 0,39 8,04 4, ,75 7,53 14,28 52, ,15 1,64 10,79 15, ,30 1,01 10,36 10, ,15 0,61 12,76 4,8

83 ,00 0,35 12,35 2, ,85 0,84 12,34 6, ,30 0,22 9,52 2,3 Tab. 42. Właściwości sorpcyjne gleb profili doświadczenia B po trzecim roku nawożenia Profil nr B-1 B-2 B-5 B-6a B-9 B-10a Głębokość (cm) H S T V (cmol kg -1 ) (%) 0-5 1,65 18,64 20,29 91, ,60 2,61 6,27 41, ,80 1,71 6,59 27, ,65 0,27 7,92 3, ,10 0,25 8,35 3, ,55 0,16 8,71 1, ,25 0,16 8,41 1, ,15 5,46 8,61 63, ,00 0,90 6,90 13, ,30 0,25 6,55 3, ,45 0,25 6,70 3, ,75 2,67 9,42 28, ,80 0,19 7,99 2, ,65 0,26 7,91 3, ,25 1,87 4,12 45, ,50 4,83 9,33 51, ,00 0,90 6,90 13, ,30 0,66 6,96 9, ,70 0,19 5,89 3, ,25 0,15 5,40 2, ,75 0,20 6,95 2, ,50 15,96 23,46 68, ,40 7,79 13,19 59, ,15 1,47 7,62 19, ,85 3,16 11,01 28, ,00 1,27 10,27 12, ,70 1,64 13,34 12, ,25 0,25 5,50 4, ,50 1,75 9,25 18, ,30 0,95 13,25 7, ,50 0,42 7,92 5, ,65 0,38 8,03 4, ,65 0,89 8,54 10, ,50 0,22 7,72 2, ,10 0,24 8,34 2, ,50 0,95 8,45 11, ,30 0,43 9,73 4, ,70 0,52 9,22 5, ,65 0,27 10,92 2, ,25 0,21 8,46 2,5

84 ,70 0,69 9,39 7, ,40 0,33 8,73 3,8 Zasobność badanych utworów zwałowych była wyjściowo bardzo niska (tab. 8). Dzięki nawożeniu rekultywacyjnemu udało się zwiększyć zawartość przyswajalnego dla roślin fosforu, oznaczonego metodą Egnera-Riehma (tab. 43, 44 i 45). Mimo to, nawet przy dodatkowym nawożeniu NPK, wycena zawartości tej formy fosforu na obiekcie A była niska na pięciu kombinacjach, a na obiekcie B w ośmiu kombinacjach. Można zauważyć dodatni, wyraźny wpływ podwójnych dawek nawożenia NPK na zawartość przyswajalnego fosforu, a także korzystne działanie wapnowania na wzrost ilości fosforu rozpuszczalnego w roztworze Egnera-Riehma. Na uwagę zasługuje fakt, że rozpuszczalność fosforu w roztworze według Nowosielskiego jest podobna do rozpuszczalności według standardowej w gleboznawstwie metody Egnera-Riehma. Analiza rozmieszczenia tych form fosforu w profilach glebowych wykazała, że najwięcej tego pierwiastka zostało zakumulowane w warstwie 0-5 cm, a częściowo także 5-10 cm (tab. 44 i 45). W głębszych partiach profili glebowych, wyraźnie wyższa zawartość rozpuszczalnego w słabych kwasach fosforu charakteryzowała grunty obiektu doświadczalnego A. Podobną obserwację odnotowano także wobec fosforu rozpuszczonego w 0,1N HCl (tab. 46, 47 i 48). Zawartość żelaza rozpuszczonego w 0,1N HCl wykazuje nierównomierny rozkład, zarówno powierzchniowy (między poszczególnymi poletkami obiektów doświadczalnych), jak też w profilach glebowych (tab ). Odzwierciedla to zróżnicowanie składu zwałów pokopalnianych, jak i ich właściwości modyfikujących rozpuszczalność Fe (odczyn, potencjał redoks). Podobnie do żelaza, na odczyn i potencjał redox, reaguje mangan. Jednak w przypadku tego pierwiastka duże nagromadzenie w górnej warstwie (przeważnie 0-5 cm) nie ma wiele wspólnego z odczynem, czy warunkami utleniającoredukcyjnymi. Wielokrotny wzrost stężenia manganu rozpuszczalnego w 0,1N HCl to efekt nawożenia gleb tlenkowym wapnem magnezowym z Huty Cynku w Miasteczku Śląskim, zawierającym domieszki różnych metali, w tym manganu [Zięba 1982]. Przy utrzymywaniu odczynu gleby w zakresie odpowiadającym roślinom, ten wzrost stężenia Mn nie może być szkodliwy [Kabata-Pendias i Kabata 1999]. Podobnej analizy odnotowanej sytuacji można dokonać w odniesieniu do cynku, którego zawartość w powierzchniowych warstwach gruntów zwałowych po neutralizacji i dodatkowym wapnowaniu również została zwiększona. O dynamice tego pierwiastka w glebie decyduje przezde wszystkim jej odczyn w kwaśnych glebach jego rozpuszczalność wzrasta bardzo silnie, odnosząc tą wartość do gleb obojętnych, czy zasadowych. W badaniach pilotażowych, w roku 1983, zawartość rozpuszczonego w 0,1N HCl cynku w wielu próbkach była taka sama, jak ilość form rozpuszczonych w roztworze Egnera-Riehma fosforu

85 i potasu. W obniżeniach terenu, w drobnoziarnistych osadach erozyjnych, koncentracja Mn i Zn znacznie przekraczała stężenie przyswajalnych form P i K. Tab. 43. Zawartość rozpuszczalnej formy P, K, Ca i Na w próbkach zbiorczych (0-20 cm) z pól doświadczalnych wg Egnera-Riehma Rozpuszczona w 0,03N CH 3 COOH wg Nowosielskiego Pole nr P K P K Ca Na (mg kg -1 ) A-1 34, A-2 42, A-3 36, A-4 45, A-5 36, A-6a 70, A-6b 71, A-7 45, A-8 40, A-9 59, A-10a 65, A-10b 70, śr B-1 33, B-2 54, B-3 37, B-4 29, B-5 43, B-6a 40, B-6b 60, B-7 54, B-8 29, B-9 39, B-10a 52, B-10b 33, B- N 17, śr Tab. 44. Zawartość rozpuszczalnej formy P, K, Ca i Na w profilach glebowych z pola doświadczalnego A po trzech latach doświadczenia 85 Profil nr A-1 wg Egnera-Riehma Rozpuszczona w 0,03N CH 3 COOH wg Nowosielskiego Głębokość (cm) P K P K Ca Na (mg kg -1 )

86 86 A-2 A-5 A-6 A-9 A Tab. 45. Zawartość rozpuszczalnej formy P, K, Ca i Na w profilach glebowych z pola doświadczalnego B po trzech latach doświadczenia Profil nr B-1 wg Egnera-Riehma Rozpuszczona w 0,03N CH 3 COOH wg Nowosielskiego Głębokość (cm) P K P K Ca Na (mg kg -1 )

87 87 B-2 B-5 B-6 B-9 B Tab. 46. Zawartość rozpuszczonej w 0,1N HCl formy składników w próbkach zbiorczych (0-20 cm) z pól doświadczalnych po trzech latach doświadczenia Pole nr Składniki rozpuszczone w 0,1N HCl (mg kg -1 ) Ca Mg K Na P Fe Mn Zn A A A A A

88 88 A-6a A-6b A A A A-10a A-10b śr B B B B B B-6a B-6b B B B B-10a B-10b B- N śr Tab. 47. Zawartość rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy składników w próbkach z profili glebowych pola doświadczalnego A po trzech latach doświadczenia Profil nr A-1 A-2 A-5 Głębokość Składniki rozpuszczone w 0,1N HCl (mg kg -1 ) (cm) Ca Mg K Na P Fe Mn Zn

89 89 A-6 A-9 A Tab. 48. Zawartość rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy składników w próbkach z profili glebowych pola doświadczalnego B po trzech latach doświadczenia Profil Głębokość Składniki rozpuszczone w 0,1N HCl (mg kg -1 ) nr (cm) Ca Mg K Na P Fe Mn Zn B B B B

90 90 B-9 B W odróżnieniu od utworów zwięzłych glin i iłów, przy których rekultywacji właściwości fizyczne i wodne odgrywają kluczową rolę, piaski gliniaste zwałowisk w Łęknicy stanowią w tym zakresie mniejszy problem. Z obserwacji terenowych zwraca uwagę hydrofobowość przesuszonego materiału, co skutkuje zwiększoną powierzchniową erozją wodną w początkowej fazie deszczu. Zwracają na ten fakt uwagę także Krzaklewski i in. [1997]. Gęstość objętościowa materiału glebotwórczego zwałowisk jest o około 0,1-0,2 kg dm -3 niższa niż w glebach uprawnych o podobnym składzie granulometrycznym [Dobrzański i Zawadzki 1993]. Pojemność wodna kapilarna odpowiada przeciętnej pojemności wodnej kapilarnej dojrzałych gleb piaskowych. Na uwagę zasługuje fakt stosunkowo niskiej pojemności powietrznej badanych utworów, co jest efektem z jednej strony braku struktury materiału zwałowego, a z drugiej wynikiem ubicia gleby przez ciężki sprzęt użyty w toku rekultywacji. Tab. 49. Pojemność wodna gleb z warstwy 0-10 cm, z poletek A ; Łęknica r. Nr Gęstość objętościowa (g cm -3 ) Pojemność wodna w proc. suchej masy gleby: aktualna kapilarna maksymalna powietrzna wag. obj. wag. obj. wag. obj. wag. obj. A-1 1,40 15,33 21,44 28,90 40,43 30,46 42,61 1,56 2,18 A-5 1,36 16,98 23,11 31,42 42,77 32,58 44,36 1,16 1,59 A-6 1,35 18,52 24,88 32,85 44,18 34,43 46,29 1,58 2,11 A-7 1,32 16,44 21,68 30,16 39,79 31,64 41,74 1,48 1,95 A-9 1,38 18,05 24,92 32,13 44,24 33,85 46,53 1,72 2,29 A-10 1,36 15,51 21,14 29,70 40,42 31,02 42,22 1,32 1,80

91 Następcze działanie nawożenia na wzrost sosny i roślinność runa leśnego Już pierwsze analizy, przeprowadzone w latach , wykazały bardzo duży wpływ azotu na wzrost i ogólną kondycję sosny zwyczajnej na kombinacjach nawozowych. Uwzględniając fakt, że roślinność leśna jest długowieczna, po 12 latach zbadano następczy wpływ zastosowanego nawożenia. Średni przyrost roczny na obu obiektach doświadczalnych wyniósł: dla drzew starszych 53 cm na rok, a drzew młodszych 51 cm na rok, na kombinacjach zerowych oraz do 65 cm na rok na kombinacjach NPK. Świadczy to o nadel wyraźnym wpływie następczym zastosowanego nawożenia. Najwyższe nawożenie nie przełożyło się na maksymalny przyrost roślinności leśnej, czego się spodziewano już przy zakładaniu doświadczenia. Sosna przetrzymała tę dawkę w dobrej kondycji, chociaż przyrosty były mniejsze niż na nawożeniu niższą dawką (100 kg N, 70 kg P 2 O 5 i 160 kg K 2 O ha -1 rocznie). Prawdą jest, że przyrost wysokości drzew w zwartym nasadzeniu nie jest idealną miarą istnieje silna tendencja do wyrównywania wysokości drzew, jako efekt konkurencji o dostęp do światła słonecznego. Wyraźnie jednak na korzyść kombinacji nawozowych przedstawia się średnica pierśnicy, jako miara przyrostu na grubość (tab. 55). Po 12 latach uprawy widoczna jest duża różnica w liczbie drzew na polu doświadczalnym A i B mimo, że w czasie sadzenia więźba była jednakowa. Na obiekcie doświadczalnym A analizowane rzędy drzew składały się średnio ze 118 drzew, a na obiekcie doświadczalnym B z 225 drzew. Wiekszą liczbę drzew na polu B można tłumaczyć wcześniejszą poprawą warunków pokarmowych dla roślin dzięki fizjologicznie wcześniejszemu rozpoczęciu nawożenia NPK. Dodatkowo uwagę zwraca nieregularne wypadanie sosen, odnotowane przed zastosowaniem nawożenia doświadczalnego, co ilustruje nierównomierność przestrzennego rozkładu właściwości gruntów. Z kombinacji nawozowych, najbardziej wyraźny jest wpływ dodatku wapna bez uzupełnienia NPK na zmniejszenie przyrostu sosny na grubość. Szczególnie duży wpływ zanotowano (w stosunku do kontroli) na kombinacjach: 0 + Ca na obiekcie A o 1,7 cm, a na obiekcie B o 1,1 cm. Stosunkowo mały wpływ na przyrost grubości drzew wystąpił pod wpływem wapnowania na kombinacjach NP, NK i NPK średnio o 1 cm na obiekcie A i 0,5 cm na obiekcie B. Największe średnice pierśnicy zanotowano na obiekcie doświadczalnym A na kombinacji NK. Na drugim miejscu pod względem grubości uplasowały się kombinacje o najwyższym poziomie nawożenia: 2NPK oraz 4N2PK. Z innych gatunków drzew, na powierzchniach doświadczalnych sporadycznie występowały samosiewy brzozy brodawkowatej (poniżej 1%), a na polu A dodatkowo topoli osiki (nieliczne egzemplarze). Wzrost i kondycja brzozy nie odbiega od przeciętnego stanu drzew na danej kombinacji, natomiast topola osi-

92 92 ka miała średnio o 5 m większą wysokość od sosny, przy przeciętnej pierśnicy wynoszącej 18,5 cm. Drzewostan na badanym obszarze jest jednopiętrowy. Nie ma niskich drzew i krzewów. Od chwili zasłonięcia terenu przez korony drzew, silnie zmienił się skład runa. O ile w fazie uprawy stanowiły je różne gatunki traw i ziół, które ogólnie określić można jako roślinność ruderalną, to obecnie zaczęły dominować rośliny charakterystyczne dla siedlisk borowych, głównie boru świeżego. Przeważa mech rokiet pospolity (Entodon Schreberi (Wildt.) MNKM), pokrywający powierzchnię poletek w granicach od 20 do 50%. Pojawił się też wrzos zwyczajny (Calluna vulgaris L.). Z silnie rozrośniętych w początkowej fazie wzrostu sosny roślin, pozostały rzadko występujące trzcinnik piaskowy (Calamagrostis epigeios (L.) Roth) i mietlica pospolita (Agrostis vulgaris With). Nie zanotowano wpływu następczego dawek nawozowych na długość i masę igieł sosny. Jednak lepiej rozwinięte korony drzew powodują, że w sumie aparat asymilacyjny drzew z kombinacji uprzednio nawożonych jest większy. Z obserwacji nasadzeń leśnych na całym 400-hektarowym areale pokopalnianym w okolicach Łęknicy w ciągu ostatnich lat wynika, że po pierwszych 10 latach dość słabego wzrostu drzew, głównie sosna zwyczajna znacznie przyspieszyła wzrost. Może to być spowodowane różnymi przyczynami, wśród których do głównych można zaliczyć: - zwiększony system korzeniowy, pozwalający na znalezienie wśród niejednorodnego materiału glebotwórczego bardziej korzystne dla drzew partie zwałowiska, - zaawansowanie procesów wietrzenia chemicznego skał i wymywania kwasu siarkowego, - wykształcenie się grzybów mykotroficznych, ułatwiających sośnie pobieranie związków mineralnych, - znaczne ograniczenie procesów erozji wodnej. Można stwierdzić, że nawożenie mineralne pozostawiło trwały, korzystny wpływ na powstawanie ekosystemu leśnego. Nawożone parcele leśne są porośnięte przez zwarty drzewostan o prostej drągowinie. Obecnie wiadomo, że optymalną dawką nawozu azotowego dla badanego terenu było 100 kg N ha -1 rocznie, przy aplikacji przez kolejne 4-5 lat.

93 93 Tab. 51. Przyrosty (cm) i wysokość drzew (m) na obiekcie B w wybranych kombinacjach nawozowych stan na dzień r. rząd rząd drzew drzew Lata Przyrost roczny (cm) Lata Wysokość drzew (m) ,60 0,55 0,44 0,46 0,42 0, ,33 0,29 0,46 0,66 0,59 0, ,57 0,61 0,58 0,56 0,59 0, ,74 0,63 0,98 1,39 1,22 0, ,50 0,68 0,61 0,58 0,62 0, ,16 1,01 1,47 2,06 1,75 1, ,52 0,60 0,62 0,60 0,60 0, ,67 1,49 2,10 2,67 2,37 2, ,64 0,71 0,76 0,72 0,62 0, ,21 2,05 2,88 3,47 3,05 2, ,59 0,54 0,80 0,78 0,69 0, ,80 2,59 3,68 4,25 3,74 3, ,54 0,56 0,77 0,80 0,68 0, ,44 3,29 4,44 4,97 4,35 3, ,51 0,48 0,64 0,60 0,62 0, ,96 3,89 5,06 5,57 4,96 4, ,42 0,38 0,49 0,67 0,53 0, ,46 4,57 5,67 6,15 5,58 5, ,41 0,34 0,52 0,73 0,63 0, ,03 5,18 6,25 6,71 6,17 5, ,33 0,29 0,46 0,66 0,59 0, ,64 5,73 6,69 7,17 6,59 5,92 Średnia ,51 0,52 0,61 0,65 0,60 0,54 Tab. 52. Przyrosty (cm) i wysokość drzew (m) na obiekcie A w wybranych kombinacjach nawozowych stan na dzień r. rząd rząd drzew drzew Lata Przyrost roczny (cm) Lata Wysokość drzew (m) ,52 0,46 0,58 0,56 0,51 0, ,40 0,32 0,59 0,44 0,55 0, ,59 0,51 0,61 0,74 0,59 0, ,80 0,68 1,26 1,02 1,18 1, ,66 0,52 0,65 0,59 0,68 0, ,12 1,02 1,74 1,61 1,85 1, ,64 0,50 0,58 0,53 0,65 0, ,45 1,46 2,36 2,09 2,65 2, ,72 0,54 0,59 0,69 0,81 0, ,06 1,88 3,09 2,80 3,32 3, ,63 0,52 0,62 0,73 0,65 0, ,69 2,40 3,71 3,53 3,97 3, ,61 0,42 0,72 0,71 0,66 0, ,41 2,93 4,30 4,22 4,78 4, ,33 0,44 0,62 0,48 0,80 0, ,05 3,44 4,88 4,75 5,43 5, ,31 0,34 0,49 0,59 0,67 0, ,71 3,96 5,53 5,34 6,10 5, ,41 0,36 0,66 0,57 0,63 0, ,30 4,47 6,14 6,08 6,70 6, ,40 0,32 0,59 0,44 0,55 0, ,82 4,92 6,71 6,64 7,20 6,88 Średnia ,53 0,45 0,61 0,60 0,65 0,63

94 94 Tab. 53. Średnie przyrosty roczne sosen na obiekcie doświadczalnym A Rząd drzew Wysokość (m) 8,82 7,16 9,65 9,29 10,01 9,70 Przyrost wierzchołkowy (m) 0,51 0,47 0,55 0,56 0,41 0,37 Przyrost roczny (m) 0,52 0,46 0,57 0,56 0,51 0,42 Przyrost roczny (m) 0,59 0,51 0,61 0,78 0,59 0,51 Przyrost roczny (m) 0,66 0,52 0,65 0,59 0,68 0,60 Przyrost roczny (m) 0,64 0,50 0,58 0,53 0,65 0,64 Przyrost roczny (m) 0,72 0,54 0,59 0,69 0,81 0,73 Przyrost roczny (m) 0,63 0,52 0,62 0,73 0,65 0,72 Przyrost roczny (m) 0,61 0,42 0,75 0,66 0,66 0,69 Przyrost roczny (m) 0,33 0,44 0,62 0,48 0,80 0,66 Przyrost roczny (m) 0,31 0,33 0,49 0,59 0,67 0,71 Przyrost roczny (m) 0,41 0,36 0,66 0,57 0,63 0,65 Przyrost roczny (m) 0,40 0,32 0,58 0,44 0,55 0,57 Obwód pierśnicy (cm) 7,50 6,38 6,55 8,13 9,50 9,20 Liczba przyrostów bocznych 2001 (szt.) 4,6 4,5 5,2 5,5 4,8 3,8 Suma przyrostów bocznych 2001 (m) 1,29 0,99 1,50 1,64 1,18 0,76 Średni przyrost boczny 2001 (m) 0,28 0,26 0,29 0,31 0,25 0,23 Średni przyrost roczny (m) 0,53 0,45 0,61 0,61 0,65 0,62 Tab. 54. Średnie przyrosty roczne sosen na obiekcie doświadczalnym B Rząd drzew Wysokość (m) 7,24 6,91 8,28 8,84 8,16 7,23 Przyrost wierzchołkowy (m) 0,59 0,49 0,47 0,41 0,44 0,39 Przyrost roczny (m) 0,60 0,55 0,44 0,48 0,42 0,41 Przyrost roczny (m) 0,57 0,61 0,58 0,56 0,59 0,42 Przyrost roczny (m) 0,50 0,68 0,61 0,58 0,62 0,62 Przyrost roczny (m) 0,52 0,60 0,62 0,60 0,60 0,59 Przyrost roczny (m) 0,64 0,71 0,76 0,72 0,62 0,70 Przyrost roczny (m) 0,59 0,54 0,80 0,78 0,69 0,62 Przyrost roczny (m) 0,54 0,56 0,77 0,80 0,68 0,56 Przyrost roczny (m) 0,51 0,48 0,64 0,60 0,62 0,55 Przyrost roczny (m) 0,42 0,38 0,49 0,67 0,53 0,56 Przyrost roczny (m) 0,41 0,34 0,52 0,73 0,63 0,52 Przyrost roczny (m) 0,33 0,26 0,46 0,66 0,59 0,38 Obwód pierśnicy (cm) 6,60 6,20 6,80 9,00 7,00 7,80 Liczba przyrostów bocznych 2001 (szt.) 5,2 4,2 5,4 4,2 5,0 4,6 Suma przyrostów bocznych 2001 (m) 1,65 1,25 1,20 0,99 1,22 0,96 Średni przyrost boczny 2001 (m) 0,31 0,30 0,22 0,24 0,24 0,23 Średni przyrost roczny (m) 0,51 0,52 0,61 0,65 0,60 0,54

95 95 Tab. 55. Obwód i średnica pierśnicy stan na dzień r. Pole nr Kombinacja n Obwód (cm) Ø (cm) A ,4 10,0 A-2 0Ca 18 26,2 8,3 A-3 NP 9 34,6 11,0 A-4 NK 6 47,2 15,0 A-5 NPK 8 35,2 11,2 A-6a 2NPK 7 38,6 12,3 A-6b 4N2PK 4 36,5 11,6 A-7 CaNP 11 35,7 11,4 A-8 CaNK 9 37,2 11,8 A-9 CaNPK 11 31,9 10,2 A-10a Ca2NPK 12 36,0 11,5 A-10b Ca4N2PK 10 35,8 11,4 B ,7 8,2 B-2 0Ca 20 22,2 7,1 B-3 NP 15 25,9 8,3 B-4 NK 14 27,4 8,7 B-5 NPK 24 25,0 8,0 B-6a 2NPK 14 26,6 8,5 B-6b 4N2PK 15 29,7 9,5 B-7 CaNP 16 23,7 7,5 B-8 CaNK 21 25,1 8,0 B-9 CaNPK 23 24,6 7,8 B-10a Ca2NPK 12 29,7 9,5 B-10b Ca4N2PK 18 26,0 8,3 B- N 18 25,8 8,2 Pokrycie międzyrzędzi w latach: 1986 Powierzchnia między rzędami sosen jest prawie pozbawiona roślinności wyższej. Miejscami występują nieliczne małe kępki (do 10% pokrycia) szczotlichy siwej (Corynesporus canescens (L.) PB), mietlicy pospolitej (Agrostis vulgaris With.), szczawiu polnego (Rumex acetosella L.), trzcinnika piaskowego (Calamagrostis epigeios (L.) Roth), bylicy pospolitej (Artemisia vulgaris L.), jastrzębca (Hieracium sp.). Silnie rozwinięte są procesy erozji wodnej i widoczne procesy erozji eolicznej. Rzadko spotykane są rośliny łubinu trwałego (Lupinus polyphyllus L.), o bardzo małych rozmiarach (do 15 cm wysokości). W ramach rekultywacji roślina ta została wysiana w celu poprawy właściwości materiału zwałowego Powierzchnie bez dodatkowego nawożenia porośnięte są w około 15%. Skład to 60% traw: trzcinnik piaskowy (Calamagrostis epigeios (L.) Roth), mietlica pospolita (Agrostis vulgaris With.). Oprócz nich na opisywanych powierzchniach występują: łubin wieloletni, koniczyna biała (Trifolium repens L.), podbiał pospolity (Tussilago farfara L.), jastrzę-

96 96 biec (Hieracium sp.), krwawnik pospolity (Achillea millefolium L.), szczaw polny (Rumex acetosella L.), starzec lepki (Senecio viscosus L.). Powierzchnie nawożone charakteryzują się całkowitym zacienieniem rzedów przez sosny, a międzyrzędzi w 60% przy 200 kg N ha -1 oraz w niemal 100% przy 400 kg N ha -1. Udział traw to 50-80%, w tym głównie gatunków: trzcinnik piaskowy (Calamagrostis epigeios (L.) Roth), perz pospolity (Agropyron repens L.), wiechlina (Poa sp.). Zioła to starzec lepki (Senecio viscosus L.), łubin trwały (Lupinus polyphyllus L.), jastrzębiec (Hieracium sp.) i krwawnik pospolity (Achillea millefolium L.). Zjawiska erozyjne niewidoczne Powierzchnia gleby silnie zacieniona % kombinacji nawozowych charakteryzuje porośnięcie powierzchni mchem rokiet pierzasty (Ptilium crista castrensis (Hedv.) DeNot). Wśród opadu igliwia w niektórych miejscach widoczna jest domieszka opadłych liści brzozowych (1%) na obiekcie B lub topoli osiki na obiekcie A. Występują też trzcinnik piaskowy (Calamagrostis epigeios (L.) Roth) i mietlica pospolita (Agrostis vulgaris With). [cm] Rok Ryc. 9. Wzrost sosny zwyczajnej w Łęknicy w latach (drzewa młodsze obiekt B )

97 97 [cm] Rok Ryc. 10. Wzrost sosny zwyczajnej w Łęknicy w latach (drzewa starsze obiekt A ) 7.5. Cechy morfologiczne profili glebowych na obiektach doświadczalnych obserwacje w roku 2004 Obiekt A sosny starsze ( r.) Obszar porośnięty przez sosny w końcowej fazie młodnika. Od chwili posadzenia nie wykonano żadnych leśnych zabiegów pielęgnacyjnych, oprócz wycięcia samosiewów brzóz kilka lat po posadzeniu sosen. Wysokość drzew w granicach od 7 do 10 metrów. Gałęzie na 2/3 wysokości suche. Mała, około 1% domieszka brzozy o tej samej wysokości. W części zachodniej nasadzeń grupa topól osik około 3 m wyższych niż pozostałe drzewa. Powierzchnia ziemi pokryta głównie igliwiem sosen, miejscami z domieszką liści brzozy. W miejscach wilgotniejszych rozrasta się mech, pokrywając 1/4-1/3 powierzchni. W drzewostanie spotyka się luki, powstałe przez wypady w pierwszych latach po posadzeniu. Pokazują się rzadko występujące rośliny typowo borowe, jak wrzos.

98 98 Odkrywka nr 1 (na kombinacji 0") 0-2 cm ściółka leśna, składająca się z igliwia sosny z domieszką liści osiki, sucha; 2-5 cm poziom O, barwy brunatnej, o strukturze gąbczastej, wilgotność świeża, przejście wyraźne; 5-10 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopielatej, z brunatnymi plamkami, przerośnięty korzeniami sosny, wilgotność świeża; przejście wyraźne; cm piasek gliniasty lekki szary z ciemnymi punktami, przerośnięty korzeniami sosny, suchy; przejście wyraźne; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, z domieszką węgla brunatnego, suchy; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, z domieszką węgla, suchy, silnie zbity. Odkrywka nr 2 (kombinacja 0 + Ca) ok. l cm ściółka, składająca się z igliwia z domieszką liści osiki i mchu; 0-2 cm poziom O barwy brunatnej, świeży, gąbczasty. Przejście wyraźne; 2-8cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopiełatej, świeży; 8-15 cm piasek gliniasty lekki jasnoszary, świeży z dużą domieszką węgla. Przerośnięty korzeniami sosny; cm piasek gliniasty lekki, szary z domieszką węgla, zbity. Przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki; jasnoszary z domieszką węgla, suchy, zbity, bez korzeni; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, z domieszką węgla, suchy, zbity. Odkrywka nr 3 (kombinacja NP) 2 cm ściółka, składająca się z igliwia sosny. Sporadycznie występuje mech; 0-2,5 cm poziom O barwy brunatnej, świeży, struktura gąbczasta; przejście wyraźne; 2,5-8 cm piasek gliniasty lekki szary z odcieniem brunatnym, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki, brunatny, świeży; liczne korzenie sosny; przejście wyraźne; cm piasek gliniasty lekki jasnoszary z około 30% domieszką węgla; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasny z domieszka węgla, suchy, zbity; przejście stopniowe;

99 cm piasek gliniasty lekki, jasny z około 25% domieszką węgla, świeży. Odkrywka nr 4 (kombinacja NK) 3 cm ściółka, składająca się z opadłego igliwia sosny oraz liści brzozy; płaty mchu; 0-3 cm poziom O barwy brunatnej, gąbczasty, wilgotny; przejście wyraźne; 3-8 cm piasek gliniasty lekki, jasnopopielaty, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki, brunatny, świeży; przejście wyraźne; cm piasek gliniasty lekki, brunatny, świeży; korzenie sięgają do 20 cm; przejście stopniowe cm piasek gliniasty lekki, brunatny, z domieszką węgla, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, brunatny, świeży, z 15% domieszka węgla; zbity. Odkrywka nr 5 (kombinacja NPK) 3 cm ściółka z opadłych liści brzozy i igliwia sosny; ponad połowa powierzchni pokryta mchem; 0-3 cm poziom O barwy brunatnej, wilgotny; przejście wyraźne; 3-8 cm piasek gliniasty lekki, jasnopopielaty, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, świeży, silnie przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej ze znaczną domieszką kawałków węgla, świeży, zbity; cm piasek gliniasty lekki barwy szarej, świeży, zbity. Odkrywka nr 6 (kombinacja 2NPK) 3 cm ściółka z igliwia sosny i liści brzozy; 50% powierzchni pokrywa mech; 0-3 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, wilgotny; przejście wyraźne; 3-8 cm piasek gliniasty lekki, barwy jasnopopielatej, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, świeży; silnie przerośnięty korzeniami sosny; cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej z domieszka węgla; świeży; przejście stopniowe; 99

100 cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z domieszką węgla, zbity, suchy; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, zbity, suchy. Odkrywka nr 7 (kombinacja Ca+NP) 3 cm ściółka składająca się z opadłych liści brzozy oraz igieł sosny; 0-3 cm poziom O, barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, wilgotny; przejście wyraźne; 3-8 cm piasek słabogliniasty barwy jasnopopielatej, przypominający wyglądem poziom bielicowy, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, świeży, przerośnięty korzeniami; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej z domieszką węgla, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy jasnoszarej z domieszką węgla, suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, szarobrunatny, suchy, zbity. Odkrywka nr 8 (kombinacja Ca+NK) 3 cm ściółka składająca się z igieł sosny z domieszką liści brzozy; około 10% powierzchni pokryta mchem; 0-2 cm poziom O barwy brunatnej, świeży, gąbczasty; przejście wyraźne; 2-8 cm piasek gliniasty lekki, jasnopopielaty, świeży, przypominający wyglądem poziom bielicowy; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki barwy szarej, świeży, przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, suchy; przejście stopniowe; cm piasek glisty lekki, jasnoszary, suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, suchy, zbity. Odkrywka nr 9 (kombinacja Ca+NPK) 2,5 cm ściółka składająca się z igieł sosny z domieszką liści brzozy; około 15% powierzchni porośnięta mchem; 0-3 cm poziom O barwy brunatnej, gąbczasty, świeży; przejście wyraźne; 3-8 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopiełatej, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty mocny barwy brunatnej, suchy, przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe;

101 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, suchy; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z brunatnymi kawałkami węgla, suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy jasnoszarej, suchy, zbity. Odkrywka nr 10 (kombinacja Ca+2NPK) 3 cm ściółka składająca się głównie z igieł sosny; około 20% powierzchni pokryta mchem; 0-3 cm poziom O, ciemnobrunatny, wilgotny, gąbczasty; przejście wyraźne; 3-8 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopiełatej, świeży; przejście wyraźne; 8-15 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, świeży, silnie przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, szary, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy szarej, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, szary, świeży, zbity, z domieszką węgla Fot Profile glebowe z obiektu doświadczalnego A rok 2008; fot. 38: A-1, fot. 39: A-2

102 Fot Profile glebowe z obiektu doświadczalnego A rok 2008; fot. 40: A-6, fot. 41: A-10 Obiekt B sosny młodsze ( r.) Drzewostan w fazie młodnika, składający się w 99% z sosen. Około jednego procenta stanowi domieszka brzozy. Wysokość drzew 9-10 m. Drzewa rosną w zwarciu, nie ma miejsc pustych, jak w doświadczeniu na obiekcie A. Na wysokości do około 6-7 m od ziemi gałęzie sosny są suche, ale jeszcze dość mocne. Na tym terenie nie przeprowadzono od chwili sadzenia żadnych cięć pielęgnacyjnych, z wyjątkiem wycięcia samosiewów brzozy w pierwszych latach po posadzeniu. Powierzchnia gleby pokryta częściowo mchem. Ściółka składa się z igieł sosny z bardzo małą domieszką liści brzozy. Odkrywka nr 1 (kombinacja 0 ) 2 cm ściółka składająca się z igieł sosny; powierzchnia pokryta w 15% mchem; 0-2 cm poziom Ao barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, świeży; przejście wyraźne; 2-4 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopiełatej; świeży; przejście wyraźne; 4-15 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, świeży, przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z domieszką okruchów węgla, świeży; przejście stopniowe;

103 cm piasek gliniasty lekki, barwy jasnoszarej z domieszką węgla, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, świeży. Odkrywka nr 2 (kombinacja 0 + Ca) 2 cm ściółka składająca się z igieł sosny; mech na powierzchni około 10%; 0-2 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, świeży; przejście wyraźne; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopiełatej, świeży; przejście wyraźne; 6-15 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, silnie przerośnięty korzeniami sosny, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy jasnoszarej z domieszką okruchów węgla; suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki jasnoszary, suchy; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z domieszką węgla, suchy, zbity. Odkrywka nr 3 (kombinacja NP) 2 cm ściółka składająca się z igieł sosny; powierzchnia w niewielkim stopniu pokryta mchem (około 3%); 0-2 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, świeży, gąbczasty; przejście wyraźne; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopielatej, świeży; przejście wyraźne; 6-15 cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki jasnoszary, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, z małą domieszką węgla; przejście wyraźne; cm piasek luźny, jasnoszary, świeży. Odkrywka nr 4 (kombinacja NK) 2 cm ściółka składająca się głównie z igieł sosny z niewielką domieszką liści brzozy; powierzchnia w niewielkim stopniu (++) pokryta mchem; 0-2 cm poziom O barwy brunatnej, gąbczasty, świeży; przejście wyraźne; 2-4 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, świeży; przejście wyraźne; 4-15 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, świeży, przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe;

104 cm piasek gliniasty lekki szarobrunatny, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, świeży, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, świeży, brunatny. Odkrywka nr 5 (kombinacja NPK) 2 cm ściółka składająca się głównie z igieł sosny; powierzchnia pokryta mchem w 15%; 0-2 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, świeży; przejście wyraźne; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopielatej, świeży; przejście wyraźne; 6-15 cm piasek gliniasty lekki, jasnobrunatny, świeży, silnie przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary, świeży; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy jasnoszarej z domieszką węgla, świeży, zbity; przejście stopniowe; cm piasek luźny, drobnoziarnisty, świeży. Odkrywka nr 6 (kombinacja 2NPK) 2 cm ściółka składająca się z igieł sosny; powierzchnia pokryta mchem w 20-30%; nielicznie występujące trawy (++); 0-2 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, struktura gąbczasta, wilgotność świeża; przejście wyraźne; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopielatej, świeży; przejście wyraźne; 6-15 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnobrunatnej, świeży, przerośnięty korzeniami; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, świeży, domieszki węgla; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z domieszka węgla, świeży, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z domieszką kawałków węgla, świeży. Odkrywka nr 7 (kombinacja Ca+NP) 2 cm ściółka składająca się głównie z igieł sosny; powierzchnia pokryta mchem w 20-30%; nielicznie występujące trawy (++); 0-2 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, świeży, przejście stopniowe; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy jasnopopielatej, świeży; przejście wyraźne;

105 cm piasek gliniasty lekki, brunatny, świeży, przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy jasnoszarej z domieszką węgla, suchy; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, jasnoszary z domieszką węgla, suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek różnoziarnisty barwie od żółtej do szarej, od luźnego do gliniastego mocnego; suchy. Odkrywka nr 8 (kombinacja NK) 2 cm ściółka składająca się z igieł sosny z małą domieszką liści brzozy; nieliczne kępki mchu; 0-2 cm poziom O o barwie brunatnej, wilgotność świeża; przejście wyraźne; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy popielatej, suchy; przejście wyraźne; 6-15 cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, suchy, przerośnięty korzeniami; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, z domieszka kawałków węgla i iłu; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty mocny barwy szarej z domieszką węgla, suchy; przejście wyraźne; cm piasek gliniasty lekki barwy szarej z domieszkami węgla i iłu, suchy. Odkrywka nr 9 (kombinacja NPK). 2 cm ściółka składająca się głównie z igieł sosny z niewielką domieszką liści brzozy; powierzchnia porośnięta mchami w 2-3%; 0-2 cm poziom O barwy brunatnej, gąbczasty, świeży; przejście wyraźne; 2-6 cm piasek gliniasty lekki barwy popielatej, suchy; przejście wyraźne; 6-15 cm piasek gliniasty lekki barwy brunatnej, suchy, przerośnięty korzeniami sosny; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki barwy szarobrunatnej, suchy, z niewielką domieszką okruchów węgla; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, szary, z domieszkami okruchów węgla i iłu, suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty lekki, szary z domieszkami okruchów węgla i iłu, suchy. Odkrywka nr 10 (kombinacja 2NPK) 2 cm ściółka składająca się głównie z igieł sosny, z domieszką liści brzozy; powierzchnia pokryta częściowo mchem i porostami

106 106 (około 5%); oprócz tego pojedyncze okazy wrzosu, trzcinnika piaskowego i mietlicy; 0-3 cm poziom O barwy ciemnobrunatnej, gąbczasty, wilgotny; przejście wyraźne; 3-15 cm piasek gliniasty mocny barwy ciemnoszarej, z domieszką węgla; przerośnięty korzeniami; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty mocny barwy szarobrunatnej, suchy, z domieszką węgla, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty mocny ciemnoszary, z domieszką węgla, suchy, zbity; przejście stopniowe; cm piasek gliniasty mocny szary, suchy, zbity. 42 Fot Profile glebowe z obiektu doświadczalnego B rok 2008; fot. 42: B-1, fot. 43: B Zauważono różnice między profilami analizowanych obiektów doświadczalnych. Obiekt A, ze starszymi nasadzeniami charakteryzował się 3-centymetrowym poziomem ściółki i najczęściej (poza kombinacjami 0 Ca, NP i CaNK), 3-centymetrowym poziomem próchnicznym. Obiekt B odznaczył się mniej miąższym poziomem ściółki (2 cm) oraz poziomem próchnicznym (2 cm). Zmiany w głębszych poziomach odzwierciedlały zmienność nasypanego materiału, bez związku z konkretnymi kombinacjami nawozowymi. Zmiany te były czytelniejsze w glebach obiektu A w porównaniu z obiektem B. Tam jednak

107 107 wyrównanie materiału nasypanego było większe. We wszystkich profilach glebowych uwidoczniło się najlepsze przekorzenienie poziomów zalegających do cm p.p.t., aczkolwiek zaobserwowano też wykształcanie głębiej sięgających korzeni palowych sosny. Generalnie można stwierdzić, że mimo 25 lat intensywnych prac rekultywacyjnych na zwałowisku, procesy glebotwórcze zachodzą powoli. Tym niemniej są one widoczne, a ich przebieg wydaje się być typowym dla działających, przyrodniczych czynników glebotwórczych Wpływ nawożenia na właściwości gruntów Odczyn gleb na zwałach pokopalnianych Odczyn w utworach pokopalnianych był, o czym napisano wcześniej, wyjściowo bardzo niski (tab. 38 i 39). Przyczyną tego stanu była obecność w opisywanych utworach pirytu i markazytu, z których po kontakcie z powietrzem i wodą powstawał kwas siarkowy, zakwaszający masy gruntowe. Zastosowanie wapna odpadowego w dawce do 50 Mg ha -1 jako neutralizatora spowodowało bardzo wyraźne zmiany odczynu w masach gruntu. Na obiekcie A zmiany odczynu były większe niż na obiekcie B. Najwyższy odczyn (7,8 ph oznaczony w H 2 O) stwierdzono na poletku A-1. Na pozostałych poletkach tej części, za wyjątkiem poletka A-10, odczyn był również wysoki i często przekraczał wartość 6,0 ph. Wyniki oznaczeń odczynu próbek glebowych, pobranych z profili glebowych, wykonanych w 2004 roku w obrębie każdego z poletek doświadczalnych wykazały znaczny spadek ph w H 2 O i w 1N KCl, w porównaniu ze stanem z roku Powstały w górnej części profili poziom O miał odczyn kwaśny i bardzo kwaśny, typowy dla ściółki siedlisk borowych. Zalegająca pod ściółką gleba, uprzednio odkwaszona do ph w wodzie 7,0 i powyżej, po 15 latach zakwasiła się ponownie. Najwyższy odczyn mają nadal te części profilu glebowego, które uprzednio były najmniej kwaśne, a więc górne od 2-3 cm do cm p.p.t. Gleba nawożona z dodatkowym wapnowaniem w roku 1989, odznaczała się odczynem wyższym niż na poletkach bez dodatkowego wapnowania. Analiza materiału zwałowego w 2004 roku wykazała, że korzystne zmiany odczynu, jakie zaszły po zastosowaniu wapna w toku rekultywacji i przygotowania poletek doświadczalnych, nie były trwałe. Dawki zastosowanego wapna okazały się niewystarczającymi do neutralizacji kwasu siarkowego, powstającego z utleniania pirytu, zawartego w gruntach zwałowiska. Nie wykazano wyraźnych różnic odczynu na poszczególnych poletkach, na których zastosowano zmienne warianty nawożenia mineralnego w trzech pierwszych latach doświadczeń. Jednakże na poletkach nawożonych CaCO 3 i nawo-

108 108 zami mineralnymi, odczyn w próbkach materiału zwałowego pobranych z głębokości 2-8 i 8-15 cm p.p.t. był wyższy niż w próbkach z warstw powierzchniowych, jak też głębiej zalegających. Zmiany odczynu w utworach pokopalnianych pobranych z obiektu B były mniej wyraźne niż na obiekcie A. Jednak i w tym przypadku dał się zauważyć wpływ zastosowanego wapna jako neutralizatora, bowiem na poletkach B-8, B-9 i B-10 odczyn próbek pobranych z warstw głębszych był niższy niż z pozostałych poletek. Podobnie, jak na obiekcie A, również na obiekcie B warstwy podpowierzchniowe w większości przypadków wykazywały wyższy odczyn niż powierzchniowe oraz głębiej zalegające w profilu Kwasowość hydrolityczna i suma kationów o charakterze zasadowym W analizowanych profilach glebowych z każdej kombinacji nawozowej, najwyższe wartości kwasowości hydrolitycznej wystąpiły w poziomach O. Na obiekcie doświadczalnym A kwasowość hydrolityczna w tych poziomach wahała się w zakresie od 14,4 cmol kg -1 na kombinacji 0 do 30,0 cmol kg -1 na kombinacji 2NPK. Na obiekcie doświadczalnym B wartości te ułożyły się odwrotnie, od 19,2 cmol kg -1 na kombinacji 2NPK do 28,0 cmol kg -1 na kombinacji 0. Najniższa kwasowość hydrolityczna wystąpiła w poziomach zalegających poniżej poziomów O. Jest to efekt wapnowania terenu pokopalnianego w trakcie rekultywacji. W głębszych partiach profili glebowych, gdzie materiał nie został zmieszany z wapnem, odnotowano ponowny wzrost kwasowości hydrolitycznej, większy na obiekcie A, mniejszy na obiekcie B. Suma kationów o charakterze zasadowym (S), podobnie jak kwasowość hydrolityczna (H h ), była najwyższa w poziomie O tworzących się gleb. Jest to efekt akumulacji biogennej składników zasadowych. W konsekwencji, poziom O odznaczył się najwyższą pojemnością sorpcyjną wobec kationów (T). Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (V) tego poziomu wahał się w zakresie od 24,2% na kombinacji 0 + Ca do 31,5% na kombinacji NP + Ca, na obiekcie A oraz od 24,7% na kombinacji 0 do 60% na kombinacji NP + Ca, na obiekcie B. W porównaniu do innych poziomów O siedlisk borowych jest to wysycenie stosunkowo wysokie, czego przyczyn należy upatrywać w zastosowanym wapnowaniu w dawkach rekultywacyjnych [Uggla i Uggla 1983]. Na drugim miejscu pod względem ilości kationów o charakterze zasadowym w kompleksie sorpcyjnym w profilach glebowych, znajdują się poziomy uprzednio zmieszane z wapnem do głębokości cm. Najmniejsze ilości tych kationów stwierdzono w materiale zalegającym głębiej, dokąd zastosowane podczas neutralizacji wapno nie dotarło.

109 109 Kwasowość hydrolityczna wykazała zależność odwrotnie proporcjonalną do zmian odczynu. Na obiekcie A współczynnik korelacji między tymi wskaźnikami wyniósł -0,74, a wskaźnik determinacji 54,8%. Podobne zależności stwierdzono w próbkach z obiektu B współczynnik korelacji wyniósł -0,75, a wskaźnik determinacji 55,5% (tab. 56). Podobną zależność stwierdzono między stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym (V), a zmianami odczynu. Dla obiektu A współczynnik korelacji między tymi wskaźnikami wyniósł -0,72, a wskaźnik determinacji 52,7%. Na obiekcie B stopień wysycenia V był zróżnicowany (tab. 58). Wpłynęło to na pojawienie się współczynnika korelacji na poziomie poniżej progu istotności, przy największej wartości na poletku 2B, a najmniejszej w gruntach poletek 8, 9 i 10b, których odczyn był najniższy. W głębszych warstwach analizowanych profili, gdzie nie dotarły wpływy zabiegów nawożenia i uprawy mechanicznej, kwasowość hydrolityczna i suma kationów o charakterze zasadowym były stosunkowo mało zróżnicowane. Tab. 56. Zależność pomiędzy kwasowością hydrolityczną, pojemnością sorpcyjną wobec kationów i stopniem wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasasdowym, a odczynem w gruntach pokopalnianych Analizowany Współczynnik Współczynnik Równanie regresji związek korelacji r determinacji (D, %) Obiekt A nasadzenia starsze x ph-h 2 O y H h -0,74* y = 0,59x 0,09 55 x ph-h 2 O y S +0,52 y = -0,78x + 13,9 27 x ph-h 2 O y T +0,19 y = -0,19x + 13,8 4 x ph-h 2 O y V -0,72* y = -5,26x + 102,0 53 Obiekt B nasadzenia starsze x ph-h 2 O y H h -0,75* y = -0,65x 0,28 56 x ph-h 2 O y S -0,01 y = -0,18x + 7,98 1 x ph-h 2 O y T +0,32 y = 0,47x + 7,7 10 x ph-h 2 O y V -0,55 y = -5,66x + 94,2 30 * - istotność na poziomie 95%

110 Glin wymienny w glebach antropogenicznych profili obiektów doświadczalnych A i B Uważa się, że sam niski odczyn gleby nie jest tak szkodliwy dla roślin, jak nadmiar takich pierwiastków, jak glin, żelazo i mangan w formie wymiennej. Stężenie ich w roztworze glebowym przy ph poniżej 4,5 gwałtownie wzrasta [Gorlach i Mazur 2001]. W glebach powstających z materiałów zwałowisk, zawierających piryt, szczególnie szkodliwym jest glin wymienny [Krzaklewski i in. 1997, Kabata-Pendias i Pendias 1999]. Dane, uzyskane w wyniku analizy zawartości glinu i wodoru wymiennego metodą Sokołowa zawarte są w tabelach 57 i 58. Najwyższą zawartość Al w. stwierdzono w głębszych poziomach profili glebowych: B-4 (3,1 cmol kg -1 ), B- 7 (4,2 cmol kg -1 ) i B-10 (3,1 cmol kg -1 ). Najniższe stężenie Al w. lub jego brak stwierdzono w tych częściach profili, które były uprzednio najwyżej zwapnowane, a tym samym zostały odkwaszone. W wielu profilach, również kwaśne materiały, zalegające bezpośrednio pod zwapnowanym poziomem, odznaczały się niskimi stężeniami glinu wymiennego. W poziomach O stwierdzono szczególnie dużo wymienngo H +, przy czym stężenie Al w. w porównaniu z warstwą podścielającą te poziomy, również było wyższe, przekraczając jednak wartość 1 mmol kg -1 Al +++ tylko w dwóch profilach. Kształtowało się więc na poziomie stosunkowo niskim, jak na gleby borów sosnowych [Konecka-Betley i in. 2002]. Średnia zawartość glinu wymiennego w materiale niezwapnowanej skały glebotwórczej zwałowiska odkrywki Czaple II wyniosła na obiekcie A 2,4 cmol Al +++ kg -1, a na obiekcie B 2,2 cmol Al +++ kg -1. Wygląd i wzrost sosen w obecnym stanie nie wskazuje na ujemne działanie glinu wymiennego np. brak jest objawów niedoboru P na roślinach zielnych, co mogłoby być powiązane z powstawaniem trudno rozpuszczalnego AlPO 4. Poziom toksyczny glinu wymiennego, zwłaszcza dla sosny, jest dyskusyjny. Działanie toksyczne glinu jest związane z obecnością jonów Ca ++, których dzięki wapnowaniu w badanych glebach jest dużo. Również jony Fe ++ oraz substancja organiczna znacznie ograniczają działanie toksyczne rozpuszczalnego glinu [Koter 1972, Kabata-Pendias i Pendias 1999]. Tab. 57. Odczyn, właściwości sorpcyjne i zawartość kationów wymiennych wg Sokołowa w utworach pochodzących z części A doświadczenia (nasadzenia starsze) Warianty nawozowe, głębokość (cm) ph H S T V kationy wymienne (cmol kg -1 ) w H 2 O w KCl (cmol kg -1 ) (%) H + Al +++ kontrola 0-3 4,6 4,2 26,8 12,2 39,0 31,3 5,58 1,06 kontrola 3-8 6,8 6,0 3,2 4,6 7,6 60,5 0,00 0,00 kontrola ,0 5,4 6,0 2,2 8,2 26,8 0,07 0,04 kontrola ,4 4,6 6,4 2,1 8,5 24,7 0,00 0,00

111 kontrola ,1 4,5 6,8 2,3 9,1 25,3 0,21 0,02 kontrola ,2 3,8 8,4 2,4 10,8 22,2 1,65 1,55 średnia - - 9,6 4,3 13,9 31,8 1,25 0,49 CaCO ,8 4,1 14,4 4,6 19,0 24,2 1,18 0,65 CaCO ,3 4,6 8,4 3,4 11,8 28,8 0,15 0,04 CaCO ,4 3,9 8,8 2,3 11, ,65 0,00 CaCO ,6 3,1 14,8 2,1 16,9 12,4 3,06 0,15 CaCO ,5 3,1 13,2 2,3 15,5 14,8 2,90 2,21 CaCO ,5 3,0 15,2 4,1 19,3 21,2 3,41 0,24 średnia ,5 3,1 15,6 20,4 1,32 0,55 NP 0-2 4,9 4,2 21,2 8,0 29,2 27,3 1,94 0,59 NP 2-8 5,2 4,3 9,2 4,1 13,2 30,8 0,24 0,12 NP ,6 4,1 10,8 1,6 12,4 12,9 0,47 0,35 NP ,5 3,2 11,2 2,1 13,3 15,8 2,03 0,05 NP ,4 3,0 14,4 3,3 17,7 18,6 2,33 2,07 NP ,3 3,0 13,2 1,6 14,8 10,8 3,25 2,76 średnia ,3 3,5 16,8 19,4 1,71 0,59 NK 0-3 4,0 3,5 23,6 9,1 32,7 27,8 3,35 0,76 NK 3-8 4,4 3,9 10, ,0 20,0 0,89 0,68 NK ,5 3,1 13,6 2,8 16,4 17,1 2,73 2,08 NK ,6 3,2 15,6 2,6 18,2 14,3 2,87 2,56 NK ,4 3,0 13,6 2,4 16,0 15,0 3,24 2,91 NK ,3 2,9 9,6 3,8 13,4 28,3 3,27 2,71 średnia ,4 3,9 18,3 20,4 2,73 1,95 NPK 0-3 4,8 4,0 22,0 9,6 31,6 30,3 2,47 0,59 NPK 3-8 4,8 4,2 9,6 4,4 14,0 31,4 0,81 0,43 NPK ,5 3,1 14,0 1,6 15,6 10,3 2,29 1,73 NPK ,4 3,0 13,6 1,6 15,2 10,5 2,98 2,14 NPK ,3 2,9 14,0 2,0 16,0 12,5 3,20 2,49 NPK ,4 3,0 13,2 2,4 15,6 15,4 3,00 2,27 średnia ,4 3,6 18,0 18,4 2,46 1,61 2NPK 0-3 4,5 3,8 30,0 8,6 38,6 22,3 3,88 0,29 2NPK 3-8 4,5 3,9 9,6 2,5 12,1 20,7 1,07 0,72 2NPK ,9 3,6 10,4 1,7 12,1 14,0 1,83 1,48 2NPK ,4 3,1 11,6 1,6 13,2 12,1 2,73 2,24 2NPK ,4 3,0 7,2 2,6 9,8 26,5 0,00 0,00 2NPK ,5 3,8 9,2 2,0 11,2 17,9 1,15 0,98 średnia ,0 3,2 16,2 18,9 1,78 0,95 CaCO 3 +NP 0-3 4,6 3,9 24,8 11,4 36,2 31,5 3,00 0,47 CaCO 3 +NP 3-8 6,3 6,0 5,2 4,0 9,2 435, 0,20 0,00 CaCO 3 +NP ,2 4,6 7,6 3,0 10,6 28,3 0,59 0,35 CaCO 3 +NP ,3 3,7 10,4 2,7 13,1 20,6 0,83 0,69 CaCO 3 +NP ,7 4,1 8,8 2,4 11,2 21,4 1,12 0,90 CaCO 3 +NP ,7 3,4 8,0 2,1 10,1 20,8 2,67 2,35 średnia ,8 4,3 15,1 27,7 1,40 0,79 CaCO 3 +NK 0-2 4,9 3,9 21,2 7,7 28,9 26,6 2,47 0,53 CaCO 3 +NK 2-8 5,7 5,0 6,8 3,4 10,2 33,3 0,26 0,11 CaCO 3 +NK ,0 4,5 9,2 3,1 12,3 25,2 0,39 0,22 CaCO 3 +NK ,7 4,2 9,2 2,1 11,3 18,6 0,59 0,40 111

112 112 CaCO 3 +NK ,8 3,6 13,6 2,0 15,6 12,8 1,95 1,67 CaCO 3 +NK ,6 3,4 10,8 1,8 12,6 14,3 2,39 2,06 średnia ,8 3,4 15,2 21,8 1,34 0,83 CaCO 3 +NPK 0-2 4,8 4,1 23,6 9,3 32,9 28,3 2,89 0,47 CaCO 3 +NPK 2-8 6,5 6,2 5,6 4,4 10,3 44,0 0,16 0,08 CaCO 3 +NPK ,6 6,3 5,6 4,4 10,0 44,0 0,18 0,06 CaCO 3 +NPK ,9 4,4 6,0 2,9 8,9 32,6 0,38 0,27 CaCO 3 +NPK ,8 3,5 8,0 2,2 10,2 21,6 2,04 1,86 CaCO 3 +NPK ,5 3,2 10,8 1,6 12,4 12,9 2,59 2,27 średnia - - 9,9 4,1 14,1 30,6 1,37 0,84 CaCO 3 +2NPK 0-3 4,8 4,0 28,6 9,6 38,2 25,1 4,23 0,47 CaCO 3 +2NPK 3-8 6,0 5,7 6,8 4,3 11,2 38,7 0,15 0,04 CaCO 3 +2NPK ,7 5,2 7,6 3,7 11,3 32,7 0,00 0,00 CaCO 3 +2NPK ,7 3,2 6,0 2,5 8,5 29,4 2,12 1,67 CaCO 3 +2NPK ,5 3,0 14,0 2,3 16,3 14,1 2,26 1,70 CaCO 3 +2NPK ,7 3,5 9,2 2,1 11,3 18,6 1,14 0,67 średnia ,0 4,1 16,1 26,4 1,65 0,76 średnia z członu A ,0 3,8 15,9 23,6 1,70 0,94 Tab. 58. Odczyn, właściwości sorpcyjne i zawartość kationów wymiennych wg Sokołowa w utworach pochodzących z części B doświadczenia (nasadzenia starsze) Warianty nawozowe, głębokość (cm) ph H S T V kationy wymienne (cmol kg -1 ) w H 2 O w KCl (cmol kg -1 ) (%) H + Al +++ kontrola 0-2 4,9 4,4 28,0 9,2 37,2 24,7 0,31 0,53 kontrola 2-4 4,6 3,9 22,4 7,6 30,0 25,3 2,35 0,59 kontrola 4-6 5,0 3,9 4,8 2,0 6,8 29,4 8,06 0,65 kontrola ,0 3,4 4,0 3,0 7,0 42,9 1,55 1,37 kontrola ,5 3,1 4,4 0,6 5,0 12,0 5,00 1,63 kontrola ,4 3,1 4,8 0,4 5,2 7,7 1,92 1,73 kontrola ,4 3,2 4,0 1,8 5,8 31,0 2,01 1,77 średnia ,3 3,5 13,9 24,7 1,97 1,18 CaCO ,7 4, ,0 32,8 36,6 4,35 0,65 CaCO ,2 4,7 3,2 10,8 14,0 77,1 0,25 0,09 CaCO ,9 4,0 6,4 1,6 8,0 20,0 0,79 0,69 CaCO ,0 3,4 4,0 1,8 5,8 31,0 1,83 1,57 CaCO ,8 3,3 4,0 0,6 4,6 13,0 2,24 1,89 CaCO ,7 3,3 4,0 2,2 6,2 35,5 1,97 1,76 średnia - - 7,1 4,8 11,9 35,5 1,91 1,11 NP 0-2 5,1 4,3 20,8 20,8 41,6 50,0 5,76 1,94 NP 2-4 4,8 4,0 23,2 16,0 39,2 408, 2,59 0,82 NP ,8 4,1 4,8 1,8 6,6 27,3 1,25 1,08 NP ,7 4,2 4,0 0,8 4,8 16,7 0,53 0,45 NP ,9 4,4 2,4 1,6 4,0 40,0 0,43 0,36 NP ,8 4,3 2,0 2,0 4,0 50,0 0,42 0,35 średnia - - 9,5 7,2 16,7 37,5 1,83 0,83 NK 0-3 5,3 4,8 20,0 19,2 39,2 49,0 3,06 0,59 NK 3-8 4,7 3,7 22,4 9,2 31,6 29,1 3,53 0,59

113 NK ,7 3,9 3,2 2,4 5,6 42,9 1,37 1,21 NK ,9 4,0 3,2 2,2 5,4 40,7 1,36 1,16 NK ,5 3,8 5,6 4,0 9,6 41,7 3,34 3,10 NK ,4 3,6 4,0 4,0 8,0 50,0 2,70 2,49 średnia - - 9,7 6,8 16,6 42,2 2,56 1,52 NPK 0-2 4,9 4,3 22,4 18,8 41,2 45,6 0,00 0,00 NPK 2-4 5,0 4,2 24,0 16,8 40,8 41,2 2,70 0,65 NPK 4-8 4,9 3,9 4,8 4,2 9,0 46,7 1,08 0,86 NPK ,3 3,5 4,4 2,4 6,8 35,3 1,80 1,60 NPK ,4 3,5 4,0 3,0 7,0 42,9 0,00 0,00 NPK ,3 3,6 4,0 2,6 6,6 34,9 2,14 1,90 NPK ,2 3,6 4,0 4,0 8,0 50,0 1,54 1,42 średnia ,0 7,4 17,1 42,4 1,32 0,92 2NPK 0-2 5,6 5,0 19,2 27,6 46,8 58,9 1,76 0,65 2NPK 2-4 5,1 4,1 16,0 12,4 28,4 43,7 1,76 0,65 2NPK 4-8 5,1 4,5 3,6 5,2 8,8 59,1 1,73 1,57 2NPK ,9 3,0 11,6 2,6 14,2 18,3 2,23 1,50 2NPK ,0 3,2 3,2 3,4 6,6 51,5 1,09 0,95 2NPK ,9 3,2 4,0 2,4 6,4 37,5 2,42 2,08 2NPK ,8 3,3 4,8 3,4 8,2 41,5 0,00 0,00 średnia - - 8,9 8,1 17,1 44,4 1,57 0,91 CaCO 3 +NP 0-2 5,5 5,0 20,0 30,0 50,0 60,0 0,00 0,00 CaCO 3 +NP 2-4 4,9 4,3 16,0 11,2 27,2 41,2 2,53 0,88 CaCO 3 +NP 4-8 5,4 4,4 2,8 0,6 3,4 17,6 1,45 1,12 CaCO 3 +NP ,4 3,6 4,2 1,4 5,6 25,0 3,20 2,93 CaCO 3 +NP ,2 3,4 4,6 1,4 6,0 23,3 4,52 4,21 średnia - - 9,5 8,9 18,4 33,4 2,34 1,83 CaCO 3 +NK 0-2 5,0 4,4 24,0 18,0 42,0 42,9 3,94 0,65 CaCO 3 +NK 2-4 5,2 4,7 18,4 7,4 25,8 28,7 1,88 0,24 CaCO 3 +NK 4-8 5,1 4,3 5,2 3,4 8,6 39,5 0,45 0,28 CaCO 3 +NK ,4 3,5 5,2 1,6 6,8 23,5 1,36 1,22 CaCO 3 +NK ,5 2,7 11,2 0,4 11,6 3,4 3,02 2,29 CaCO 3 +NK ,9 2,5 16,0 0,4 16,4 2,4 4,14 2,60 CaCO 3 +NK ,9 2,4 20,0 0,4 20,4 2,0 2,43 2,29 średnia ,3 4,5 18,8 20,3 2,46 1,37 CaCO 3 +NPK 0-2 4,9 4,3 24,0 12,8 36,8 34,8 0,00 0,00 CaCO 3 +NPK 2-4 4,5 3,8 12,0 13,2 25,2 52,4 4,37 0,72 CaCO 3 +NPK 4-8 5,9 5,5 2,4 5,6 7,0 80,0 3,82 1,00 CaCO 3 +NPK ,4 3,5 4,8 1,6 6,4 25,0 0,00 0,00 CaCO 3 +NPK ,2 4,5 9,6 1,0 10,6 9,4 1,65 1,56 CaCO 3 +NPK ,8 3,5 5,6 0,6 6,2 9,7 2,28 2,16 CaCO 3 +NPK ,6 3,4 12,0 0,8 12,8 6,2 2,55 2,37 Średnia ,1 5,1 15,0 31,1 2,62 0,97 CaCO 3 +2NPK 0-2 4,4 3,9 21,6 10,8 32,4 33,3 2,76 0,82 CaCO 3 +2NPK ,9 3,5 4,8 0,8 5,6 14,3 3,02 2,73 CaCO 3 +2NPK ,9 3,4 4,4 0,6 5,0 12,0 3,34 3,13 CaCO 3 +2NPK ,7 3,2 4,8 1,0 5,8 17,2 0,00 0,00 Średnia - - 8,9 3,3 12,2 19,2 1,92 1,67 średnia z członu B - - 9,8 6,0 15,8 33,3 2,05 1,23 113

114 Zawartość makroskładników Średnia zawartość węgla oznaczonego w gruntach pokopalnianych jako strata na żarzeniu, po 20 latach od założenia doświadczenia, wykazała zależność od głębokości pobrania próbek z analizowanych profili glebowych oraz lokalizacji doświadczeń (tab. 59 i 60). Najwyższą zawartość tej formy węgla we wszystkich przypadkach stwierdzono w poziomach ściółki leśnej. Materiały, pobrane z głębszych poziomów, zawierały mniej węgla. Zawartość opisywanego składnika w próbkach pobranych z obiektu B (nasadzenia młodsze) była wyższa niż w próbkach z obiektu A (nasadzenia starsze) średnio o około 4%. Średnia zawartość węgla wahała się na obiekcie A od 3,59% na poletku A-2 (zwapnowane, bez nawożenia NPK) do 8,55% na poletku A-6 (2NPK). W próbkach pobranych z obiektu B średnia zawartość węgla wahała się od 6,16% na poletku B-10 (CaCO 3 + 2NPK) do 13,76% na poletku B-3 (NP). Zawartość azotu ogólnego była silnie zróżnicowana (tab. 59 i 60). Najwyższą zawartość azotu stwierdzono w poziomie ściółki leśnej (0-3 cm). Utwory pobrane z głebszych poziomów zawierały dużo mniej azotu. Masy zwałowisk wykazały wzrost zawartości azotu, licząc od poziomu wyjściowego, pod wpływem prowadzonego doświadczenia. Należy podkreślić, że podobnie jak to miało miejsce w przypadku zawartości węgla, średnia zawartość azotu ogólnego w próbkach pobranych z obiektu B była wyższa niż w próbkach pobranych z obiektu A. Średnia zawartość azotu ogólnego w utworach pokopalnianych wahała się od 0,26% w próbkach pobranych z poletka B-2 ( 0 + CaCO 3 ) do 0,44% w próbkach z poletka B-3 (NP). Średnia zawartość azotu w próbkach pobranych z obiektu A wahała się od 0,16% na poletku A-2 (CaCO 3, bez nawożenia NPK) do 0,29% na poletku A-4 (NK). Przedstawiona zawartość węgla i azotu przekłada się na ważny dla funkcjonowania gleby wskaźnik C:N. W porównaniu ze stanem wyjściowym (tab. 14) nastąpiły zmiany tego wskaźnika w warstwie 0-20 cm. Wystąpiło wyraźne zawężenie stosunku C:N, przy czym godnym podkreślenia jest fakt, że w warstwie ściółki leśnej (0-3 cm) stosunek C:N wyraźnie przewyższa wartości odnotowane w masach zwałowych, głębszych poziomów profili. Próbki materiału glebowego pobrane z poletek nawożonych nawozami mineralnymi, bez dodatku CaCO 3, z obiektu A wykazały szerszy stosunek C:N niż te z poletek nawożonych mineralnie i dodatkowo wapnowanych. Na obiekcie B wystąpiła odwrotna zależność, to jest w próbkach pobranych z poletek nawożonych mineralnie i zwapnowanych stosunek C:N był szerszy niż z poletek tylko nawożonych mineralnie. Zawartość fosforu ogólnego w badanych utworach, podobnie jak to miało miejsce przed założeniem doświadczeń, należy uznać za bardzo niskie (tab. 59 i 60). Widoczne jest to zwłaszcza w próbkach pobranych z głębszych poziomów profili glebowych. Zastosowana, rekultywacyjna dawka mączki fosforytowej

115 115 (5 Mg ha -1 ) oraz nawożenie fosforem poletek doświadczalnych, nie poprawiły stanu zasobności w fosfor badanych utworów pokopalnianych. Średnia zawartość fosforu ogólnego w próbkach pobranych z obiektu B (213 mg kg -1 ) była około dwukrotnie wyższa niż średnia zawartość w próbkach z obiektu A (108 mg kg -1 ). Utwory glebowe, pobrane z obiektu A i B nie wykazały następczego wpływu nawożenia fosforem na wzrost zawartości tego składnika w gruntach ( mg kg -1 w poziomach do 50 cm p.p.t. na 0 wobec mg kg - 1 w tej miąższości na kombinacjach P). Wyjątkowo niską zawartość fosforu odnotowano w wyciągu 0,1N HCl. Roztwór o takim stężeniu okazał się zbyt słabym dla wydatnego zwiększenia rozpuszczalności fosforanów w badanych utworach. Stopień rozpuszczalności fosforu, wyrażony w procentach, był niski, zwłaszcza w próbkach pobranych z obiektu B (średnio 28%). Świadczyć to może o silnym uwstecznianiu fosfou, powodowanym przez jony żelaza i glinu, których w badanych utworach stwierdza się znaczne ilości. Obok stosunku C:N, dynamikę przemian azotu i fosforu w rozkładającym się materiale roślinnym opisuje stosunek C:P [Gonet i inni 2007]. Według Fotymy i innych [1987], Dziadowiec [1990], Jurcowej [1990] oraz Takedy [1998], najkorzystniejszym dla przebiegu procesu mineralizacji jest wartość stosunku węgla do fosforu wynosząca około :1. Wartość stosunku C:P zależy od rodzaju wprowadzanych do gleby materiałów roślinnych. W świeżej ściółce stosunek ten jest szeroki, w latach kolejnych ulega on zawężeniu [Gonet i inni 2007]. Stosunek węgla do fosforu w badanych utworach był bardzo szeroki i silnie zróżnicowany. Zależał od głębokości poboru próbek, zastosowanych wariantów nawozowych oraz lokalizacji doświadczeń. Najszerszy stosunek C:P stwierdzono w próbkach pobranych z powierzchniowych poziomów profili. Średnia wartość stosunku C:P w próbkach pobranych z obiektu A jest wyższa o około 200 w porównaniu ze średnią wartością stosunku C:P w próbkach z obiektu B. Mogło być to spowodowane wyższą wyjściową zawartością fosforu, stwierdzoną w gruntach pokopalnianych obiektu B, w porównaniu z obiektem A. Wahania stosunku C:P w próbkach pobranych z obiektu A były większe niż w przypadku obiektu B. W obrębie obiektów doświadczalnych wykazano wyższe wartości współczynnika C:P nie tylko w warstwach powierzchniowych ale też w głębiej zalegających w profilach glebowych. Maksymalną wartość dla obiektu A 1267,4 stwierdzono w profilu A-4, w warstwie 0-3 cm, minimalną 71,9 w profilu A-1, w warstwie 8-15 cm. Dla obiektu B maksymalna wartość to 1397,6 stwierdzona w profilu B 0, w warstwie 0-2 cm, minimalna 5,0 w profilu B-5, w warstwie cm.

116 116 Tab. 59. Zawartość węgla, ogólnej i rozpuszczonej w 0,1N HCl formy fosforu oraz zawartość azotu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych A Fosfor (mg kg -1 ) Rozpuszczalność C N Nr profilu; Głębokość (cm) ogółem % s.m. 0,1N nawożenie HCl (%) C/N C/P ,3 43,69 1,344 32,5 748, ,0 0,93 1,056 16,6 235,1 A ,1 0,46 0,035 13,1 71, ,7 0,39 0,034 11,5 144, ,9 1,53 0,036 14,7 165, ,7 0,44 0,018 24,4 366, ,4 12,20 0,560 21,8 495, ,8 1,96 0,108 18,1 337,9 A-2 0 Ca ,9 1,04 0,063 16,5 371, ,1 2,07 0,076 27,2 575, ,6 2,04 0,066 30,9 784, ,9 2,21 0,077 28,7 425, ,3 30,23 1,232 24,5 643, ,1 3,09 0,154 20,1 245,2 A-3 NP ,0 1,65 0,077 21,4 330, ,3 1,41 0,081 17,4 470, ,0 2,45 0,085 28,8 980, ,0 2,03 0,081 25,1 1015, ,6 29,91 1,288 23,2 1267, ,8 1,98 0,140 14,1 360,0 A-4 NK ,6 1,97 0,097 20,3 437, ,3 1,96 0,073 26,8 653, ,3 1,72 0,063 27,3 573, ,5 2,53 0,076 33,3 665, ,3 24,87 1,064 23,4 560, ,4 2,53 0,137 18,5 234,3 A-5 NPK ,8 1,78 0,073 24,3 809, ,4 1,90 0,067 28,3 678, ,2 1,99 0,076 26,2 1105, ,7 1,73 0,073 23,7 961, ,0 43,13 1,232 35,0 743, ,7 2,32 0,151 15,4 522,7 A-6 2NPK ,9 1,27 0,104 12,2 352, ,8 1,41 0,076 18,5 440, ,5 1,57 0,086 18,2 413, ,0 1,60 0,073 21,9 800, ,7 38,56 1,008 38,2 727, ,1 1,71 0,091 18,8 475,0 A-7 CaNP ,0 1,00 0,043 23,2 400, ,0 1,16 0,059 19,7 580, ,0 1,09 0,049 22,2 155, ,7 1,45 0,050 29,0 1035,7 A-8 CaNK ,3 25,00 1,064 23,5 710,2

117 117 A-9 NPK A-10 Ca2NPK ,0 0,84 0,085 9,9 600, ,0 1,16 0,050 23,2 386, ,9 1,02 0,041 24,9 566, ,0 0,68 0,045 15,1 272, ,6 0,69 0,043 16,0 265, ,2 27,00 1,232 21,9 555, ,3 1,09 0,095 11,4 95, ,3 1,31 0,056 23,4 218, ,4 1,50 0,081 18,5 833, ,6 1,11 0,052 21,3 426, ,7 1,00 0,043 23,3 555, ,6 35,18 1,456 24,2 592, ,5 1,73 0,084 20,6 141, ,6 1,20 0,076 15,8 315, ,0 2,20 0,095 23,2 1100, ,6 2,05 0,056 36,6 732, ,5 0,48 0,029 16,5 104,3 Tab. 60. Zawartość węgla, ogólnej i rozpuszczonej w 0,1N HCl formy fosforu oraz zawartość azotu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych B Nr profilu; nawożenie B 0 B-1 0 B-2 0 Ca B-3 NP Fosfor (mg kg -1 ) C N Głębokość Rozpuszczalność (%) % s.m. 0,1N (cm) ogółem HCl C/N C/P ,6 57,30 0,62 92,4 1397, ,4 19,10 0,25 76,4 578, ,0 0,48 0,06 8,0 120, ,4 0,55 0,04 13,7 122, ,5 0,56 0,04 14,0 140, ,0 0,58 0,06 9,7 145, ,5 50,22 1,23 40,8 627, ,2 22,31 0,76 23,3 464, ,3 1,02 0,11 9,3 92, ,2 0,67 0,08 8,4 83, ,6 0,49 0,09 5,4 70, ,9 0,59 0,07 8,4 168, ,5 0,48 0,07 6,9 60, ,2 51,78 1,04 49,8 976, ,4 0,87 0,16 5,4 174, ,8 0,69 0,09 7,7 106, ,0 0,62 0,09 6,9 77, ,7 0,46 0,09 5,1 65, ,0 0,42 0,09 4,7 52, ,8 50,96 1,28 39,8 772, ,9 30,39 1,10 27,6 1168, ,0 0,56 0,09 6,2 112, ,0 0,26 0,08 3,2 52, ,4 0,22 0,06 3,7 31, ,6 0,17 0,04 4,3 15,5

118 118 B-4 NK B-5 NPK B-6 2NPK B-7 CaNP B-8 CaNK B-9 CaNPK B-10 Ca2NPK ,1 26,84 0,93 28,9 216, ,3 20,41 0,95 21,5 377, ,0 0,42 0,08 5,3 84, ,0 0,53 0,07 7,6 106, n.o. n.o. 0,59 0,06 9,8 118, ,0 0,45 0,06 7,5 81, ,6 54,89 0,76 72,2 1035, ,1 30,35 0,92 33,0 551, ,2 1,34 0,13 10,3 1072, ,8 1,02 0,09 11,3 92, n.o. n.o. 0,62 0,08 7,8 68, n.o. n.o. 0,04 0,02 2,0 5, n.o. n.o. 0,38 0,05 7,6 58, ,8 51,46 1,05 49,0 830, ,3 14,50 0,57 25,4 557, ,6 1,41 0,08 17,6 165, n.o. n.o. 3,89 0,10 38,9 972, ,5 0,40 0,06 6,6 100, n.o. n.o. 0,41 0,07 5,9 82, n.o. n.o. 0,42 0,07 6,0 420, ,2 46,18 1,20 38,5 513, ,59 0,48 32,5 487, ,7 0,66 0,08 8,3 110, ,7 0,96 0,07 13,7 87, ,8 0,77 0,07 11,0 64, ,1 43,69 1,12 39,0 780, ,4 20,86 0,86 24,4 372, ,6 2,15 0,12 17,9 238, ,5 1,03 0,08 12,9 128, ,0 3,19 0,09 35,4 531, ,7 3,85 0,10 38,5 513, ,0 4,83 0,12 40,3 603, ,5 57,15 1,03 55,5 1242, ,1 33,00 0,96 34,4 540, ,8 1,27 0,06 21,2 133, ,4 0,81 0,07 11,6 147, ,2 0,93 0,07 13,3 143, ,0 0,98 0,07 14,0 196, ,0 0,71 0,06 11,8 142, ,7 21,97 0,49 27,8 457, ,0 0,84 0,08 10,5 168, ,7 0,76 0,06 12,7 108, ,0 1,07 0,06 17,8 214,0 Zawartość wapnia ogólnego, bez względu na lokalizację doświadczenia oraz zastosowane warianty nawozowe, były najwyższe w ściółce leśnej. Wraz ze wzrostem głębokości, zawartość wapnia zmniejszała się (tab. 61 i 62). Zawartość wapnia odnotowana w głębszych poziomach profili są zbliżone do wyj-

119 119 ściowych, sprzed założenia doświadczeń (tab. 15). Średnia zawartość wapnia w próbkach pobranych z obiektu B była wyraźnie wyższa niż z obiektu A. Zastosowane przed dwudziestu laty warianty nawożenia mineralnego wyraźnie zmieniły zawartość wapnia w gruntach pokopalnianych, przy czym w próbkach pobranych z poletek dodatkowo wapnowanych (w ramach zakładanego doświadczenia) zawartość tego składnika była wyższa w porównaniu do poletek niewapnowanych. Zawartość wapnia, oznaczona w wyciągu 0,1N HCl wykazała zależności podobne, jak zawartość wapnia ogólnego. Stopień rozpuszczalności wapnia był niewielki, przy czym w próbkach pochodzących z obiektu B średnio trzykrotnie wyższy niż w próbkach pobranych z obiektu A 22,1% vs. 7,7%. Średnia zawartość magnezu w badanych utworach glebowych była około trzykrotnie niższa niż wapnia. Wykazano mniejsze różnice w zawartości magnezu w próbkach pobranych z różnych głębokości, niż miało to miejsce w przypadku zawartości wapnia. W próbkach pochodzących z obiektu A zawartość magnezu była wyższa niż w próbkach z obiektu B odwrotnie niż w przypadku analizy zawartości wapnia. Ilość magnezu rozpuszczonego w wyciągu 0,1N HCl była dużo wyższa niż wapnia. Średnio różnice te wynosiły około 250% na obiekcie A i 156% na obiekcie B na korzyść magnezu. Zarysowała się też tendencja do wzrostu zawartości magnezu rozpuszczonego w wyciągu 0,1N HCl w próbkach pobranych z poletek nawożonych CaCO 3 w porównaniu do próbek z poletek nawożonych nawozami mineralnymi bez CaCO 3. Tab 61. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy wapnia i magnezu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych A Nr profilu; nawożenie A-1 0 A-2 0 Ca A-3 NP Głębokość (cm) Wapń (mg kg - 1 ) ogółem 0,1N Rozpuszczalność (%) Magnez (mg kg -1 ) Rozpuszczalność (%) 0,1N ogółem HCl HCl , ,9 15, , ,9 20, , ,0 29, , ,0 44, , ,0 31, , ,3 2, , ,0 42, , ,0 66, , ,0 89, , ,4 8, , ,3 6, , ,8 1, , ,2 13, , ,0 20, , ,0 52, , ,0 9,5

120 120 A-4 NK A-5 NPK A-6 2NPK A-7 CaNP A-8 CaNK A-9 NPK A-10 Ca2NPK , ,2 11, , ,5 1, , ,1 19, , ,8 41, , ,5 4, , ,0 7, , ,0 1, , ,0 0, , ,2 48, , ,0 70, , ,7 2, , ,5 4, , ,1 0, , ,0 0, , ,9 12, , ,0 34, , ,2 12, , ,6 1, , ,6 2, , ,1 0, , ,1 13, , ,1 18, , ,0 15, , ,3 18, , ,3 27, , ,5 1, , ,5 12, , ,1 35, , ,1 35, , ,2 31, , ,9 6, , ,7 0, , ,2 13, , ,9 21, , ,4 28, , ,6 57, , ,0 12, , ,3 5, , ,7 14, , ,3 29, , ,2 9, , ,2 4, , ,5 9, , ,5 1,1

121 Tab. 62. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy wapnia i magnezu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych B Nr profilu; nawożenie B 0 B-1 0 B-2 0 Ca B-3 NP B-4 NK B-5 NPK B-6 2NPK Głębokość (cm) Magnez (mg kg -1 ) 121 Rozpuszczalność (%) Wapń (mg kg - 1 ) Rozpuszczalność ogó- 0,1N (%) 0,1N ogółem łem HCl HCl , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9

122 122 B-7 CaNP B-8 CaNK B-9 CaNPK B-10 Ca2NPK , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 Zawartość potasu ogólnego w analizowanych utworach była, podobnie jak przed dwudziestu laty, najmniej zróżnicowana w porównaniu z innymi składnikami (tab. 63 i 64). Tylko w nielicznych przypadkach zawartość opisywanego składnika w ściółce leśnej (0-3 cm) przewyższała tą, stwierdzaną w głębiej zalegających poziomach. Wystąpiło natomiast znaczne zróżnicowanie zawartości potasu, oznaczonego w wyciągu 0,1N HCl, zależne od głębokości pobrania próbki z profili glebowych. Poziomy wierzchnie zawierały zdecydowanie więcej tej formy składnika niż niżej zlegające w profilach. Zawartość sodu ogólnego w badanych utworach pokopalnianych była bardziej zróżnicowana w profilach glebowych niż potasu (tab. 15). Wykazano też podwyższenie zawartości sodu w toku prowadzenia doświadczeń, porównując ją ze stanem wyjściowym. Odnotowano wysoki udział formy sodu rozpuszczonego w 0,1N HCl, co wskazuje na wysoką mobilność składnika.

123 Tab. 63. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy potasu i sodu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych A Nr profilu; nawożenie A-1 0 A-2 0 Ca A-3 NP A-4 NK A-5 NPK A-6 2NPK A-7 CaNP Głębokość (cm) Sód (mg kg -1 ) 123 Rozpuszczalność (%) Potas (mg kg - 1 ) Rozpuszczalność ogó- 0,1N (%) 0,1N ogółem łem HCl HCl , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3

124 124 A-8 CaNK A-9 NPK A-10 Ca2NPK , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4 Tab. 64. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy potasu i sodu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych B Nr profilu; nawożenie B-1 0 B-2 0 Ca B-3 NP B-4 NK Głębokość (cm) Sód (mg kg -1 ) Rozpuszczalność (%) Potas (mg kg - 1 ) Rozpuszczalność ogó- 0,1N (%) 0,1N ogółem łem HCl HCl , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2

125 125 B-5 NPK B-6 2NPK B-7 CaNP B-8 CaNK B-9 CaNPK B-10 Ca2NPK B- 0 bis , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3 Analizując zawartość potasu rozpuszczonego w wyciągu mleczanowym Egnera-Riehma, zauważyć należy oczekiwaną prawidłowość w jego rozmiesz-

126 126 czeniu. 3- do 7-krotnie wyższą akumulacją odznaczyły się poziomy wierzchnie 0-2(3) cm ( mg kg -1 w obiekcie A i mg kg -1 w obiekcie B, wobec kilku do dwudziestu kilku w poziomach poniżej 15 cm p.p.t.). Wzrost zawartości wykazano też wobec warstw bezpośrednio zalegających poniżej 2(3)-8 cm (12-32 mg kg -1 w obiekcie A i mg kg -1 w obiekcie B ). Najwyższą zawartość fosforu także odnotowano w powierzchniowej warstwie, bogatej w materię organiczną. Głębiej zalegające materiały zostały wzbogacone w ten pierwiastek do poziomu 8 cm p.p.t. w przypadku kombinacji NP, NK, CaNP, CaNK, a w przypadku kombinacji NPK, CaNPK, 2NPK i Ca2NPK do 15 cm p.p.t. (tab. 65 i 66). Tab. 65. Przyswajalne formy fosforu i potasu, oznaczone w wyciągu mleczanowym 25 lat po posadzeniu sosny i 15 lat po 3-letnim cyklu nawożeniowym, w próbkach glebowych z pól doświadczalnych A Kombinacja nawozowa Nr profilu 0 A-1 0 Ca A-2 NP A-3 NK A-4 NPK A-5 Głębokość Fosfor (mg P kg -1 ) Potas (mg K kg -1 ) (cm) zawartość wycena zawartość wycena III 106 III V 28 V V 16 V V 12 V V 28 V V 9 V III 46 IV V 17 V V 9 V V 9 V V 12 V V 10 V III 143 II V 32 V V 13 V V 10 V V 11 V V 9 V II 122 III V 25 V V 10 V V 10 V V 9 V V 11 V III 152 II V 22 V V 16 V V 15 V V 12 V V 10 V

127 127 2NPK A-6 CaNP A-7 CaNK A-8 CaNPK A-9 Ca2NPK A I 194 I V 22 V V 13 V V 12 V V 10 V V 13 V II 98 III V 19 V V 8 V V 8 V V 8 V V 6 V II 102 III V 12 V V 9 V V 9 V V 8 V V 8 V II 132 II V 22 V V 12 V V 13 V V 9 V V 9 V I 122 III V 24 V V 16 V V 14 V V 12 V V 11 V Tab. 66. Przyswajalne formy fosforu i potasu, oznaczone w wyciągu mleczanowym 25 lat po posadzeniu sosny i 15 lat po 3-letnim cyklu nawożeniowym, w próbkach glebowych z pól doświadczalnych B Kombinacja nawozowa Nr profilu B-1 0 B-2 0 Ca Głębokość Fosfor (mg P kg -1 ) Potas (mg K kg -1 ) (cm) zawartość wycena zawartość wycena II 240 I III 77 IV V 50 IV V 28 V V 15 V V 11 V V 11 V II 188 I IV 43 IV V 36 V V 21 V V 15 V

128 128 B-3 NP B-4 NK B-5 NPK B-6 2NPK B-7 CaNP B-8 CaNK B-9 CaNPK B-10 Ca2NPK V 15 V I 248 I III 91 III V 43 IV V 21 V V 18 V V 15 V I 217 I III 86 III V 36 V V 32 V V 36 V V 32 V II 208 I IV 148 II V 65 IV V 50 IV V 32 V V 21 V V 18 V I 266 I IV 65 IV V 29 V V 25 V V 18 V V 21 V V 21 V III 232 I V 94 III V 28 V V 28 V V 32 V IV 197 I IV 80 IV V 72 IV V 43 IV V 29 V V 21 V V 25 V III 132 II III 95 III V 80 IV V 122 III V 58 IV V 32 V V 21 V III 80 IV V 21 V V 25 V

129 V 21 V Kategorie wyceny : I bardzo wysoka, II wysoka, III średnia, IV niska, V bardzo niska Zawartość wybranych metali ciężkich Zawartość żelaza ogólnego w badanych gruntach po 20 latach trwania doświadczeń była bardzo zróznicowana (tab. 67 i 68), przy czym w porównaniu ze stanem wyjściowym (tab. 16) na większości poletek nastąpiło zwiększenie zawartości tego składnika w warstwie ściółki leśnej. Wystąpiło zróżnicowanie zawartości żelaza ogólnego między obiektami doświadczalnymi. W próbkach pobranych z obiektu B średnia zawartość opisywanego składnika była większa o około 1800 mg kg -1, w porównaniu z obiektem A. Stwierdzono też znaczne zróżnicowanie zawartości żelaza na poszczególnych poletkach obu obiektów doświadczalnych. Zawartość żelaza oznaczona w wyciągu 0,1N HCl przedstawiona została w tabelach 67 i 68. Również w odniesieniu do tej formy żelaza zaobserwowano znaczne zróżnicowanie zawartości. Udział rozpuszczonego w 0,1N HCl żelaza w formie ogólnej był większy w próbkach pobranych z obiektu A niż z obiektu B. Zawartość manganu ogółem w gruntach po 20 latach trwania doświadczeń zmniejszyła się w porównaniu ze stanem wyjściowym (tab. 67 i 68). Największą zawartość tego składnika odnotowano w poziomie ściółki leśnej. Próbki pobrane z niżej zalegających poziomów profili glebowych zawierały tego składnika zdecydowanie mniej. Średnia zawartość manganu w próbkach pobranych z obiektu B była wyższa niż z obiektu A. Nie wykazano natomiast wyraźnego wpływu zastosowanych kombinacji nawozowych na zawartość tego składnika w badanych utworach. Zawartość manganu w wyciągu 0,1N HCl wykazała podobne prawidłowości jak manganu ogólnego. Tab. 67. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy żelaza i manganu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych A A-1 0 A-2 0 Ca Nr profilu; nawożenie Żelazo (mg kg -1 ) Rozpuszczalność 0,1N Mangan (mg kg -1 ) Głębokość Rozpuszczalność (%) 0,1N (cm) ogółem ogółem HCl (%) HCl ,2 5,4 41,3 26,4 63, ,1 38,2 11,6 8,4 72, ,0 5,9 8,9 2,5 28, ,1 9,9 11,6 0,4 3, ,7 5,9 6,5 0,8 12, ,7 5,6 4,4 0,3 6, ,2 14,4 25,5 16,1 63, ,9 32,6 8,4 5,2 61, ,2 27,0 4,4 0,5 11,4

130 130 A-3 NP A-4 NK A-5 NPK A-6 2NPK A-7 CaNP A-8 CaNK A-9 CaNPK A-10 Ca2NPK ,3 23,6 4,8 0,2 4, ,3 16,5 4,5 0,5 11, ,4 18,9 4,1 0,1 2, ,0 9,5 50,2 27,2 54, ,2 56,4 31,3 19,2 61, ,3 27,5 13,3 7,5 56, ,6 9,8 4,3 0,1 2, ,9 38,6 4,4 0,5 11, ,4 29,1 4,1 0,1 2, ,2 7,5 25,9 19,2 74, ,8 44,5 16,6 10,2 61, ,7 35,6 5,8 0,9 15, ,8 56,8 5,6 1,1 19, ,8 54,1 6,1 0,2 3, ,9 70,1 4,5 0,1 2, ,2 26,1 35,1 25,1 71, ,2 78,8 4,3 3,5 81, , ,8 0,4 8, ,2 20,5 3,6 0,2 5, ,3 55,4 4,1 0,2 4, ,8 37,5 4,2 0,3 7, ,5 10,8 21,7 16,8 77, ,2 21,6 17,3 12,7 73, ,4 10,7 5,2 0,4 7, ,4 8,6 3,8 0,2 5, ,4 9,1 3,4 0,2 5, ,5 7,2 3,0 0,2 6, ,0 4,4 28,0 23,1 82, ,5 48,7 5,5 3,8 69, ,7 4,3 8,4 4,0 47, ,7 6,9 3,6 0, ,7 4,2 5,3 0,1 1, ,3 4,5 5,3 0,2 3, ,3 11,4 18,1 13,6 75, ,8 10,1 21,0 14,2 67, ,2 4,4 3,6 0,1 2, ,3 3,5 4,3 0,2 4, ,6 4,1 4,1 1,0 24, ,3 4,9 4,1 0,3 7, ,5 5,6 41,0 26,2 63, ,7 34,0 13,6 10,2 75, ,2 11,4 41,1 3,4 8, ,7 9,4 4,6 0,1 2, ,1 12,6 4,0 0,1 2, ,2 9,2 3,3 0,2 6, ,8 3,3 32,8 24,6 75, ,2 19,6 3,2 1,8 56, ,7 4,7 5,8 3,2 55, ,3 13,0 4,4 0,1 2,3

131 ,9 7,5 4,6 0,1 2, ,4 1,9 3,2 0,1 3,1 131

132 132 Tab. 68. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy żelaza i manganu w próbkach glebowych z pól doświadczalnych B B-1 0 B-2 0 Ca B-3 NP B-4 NK B-5 NPK B-6 2NPK B-7 CaNP Nr profilu; nawożenie Żelazo (mg kg -1 ) Rozpuszczalność 0,1N Mangan (mg kg -1 ) Głębokość Rozpuszczalność (%) 0,1N (cm) ogółem ogółem HCl (%) HCl ,8 74,2 55,5 74, ,7 53,3 43,6 81, ,0 24,2 11,3 46, ,8 5,8 1,4 24, ,3 4,9 1,3 26, ,9 3,9 0,9 23, ,2 4,9 0,9 18, ,9 41,1 37,6 91, ,2 24,6 10,8 43, ,3 6,7 1,8 26, ,1 1,1 18, ,8 5,1 1,1 21, ,2 4,3 1,1 25, ,3 30,4 26,0 85, ,0 24,2 17,2 71, ,4 8,9 2,6 29, ,7 7,2 1,2 16, ,6 16,8 2,0 11, ,0 5,6 1,3 23, ,6 33,6 29,6 88, ,8 17,9 14,0 78, ,9 7,6 2,0 26, ,1 7,2 1,7 23, ,2 5,4 1,3 24, ,8 6,4 1,5 23, ,1 42,3 40,0 94, ,3 34,2 24,8 72, ,2 12,2 3,8 31, ,9 6,4 1,9 29, ,9 5,2 1,7 32, ,3 5,3 1,7 32, ,5 4,8 1,6 33, ,2 64,2 44,2 68, ,9 21,6 15,6 72, ,0 7,0 3,3 47, ,4 4,5 2,4 53, ,4 2,8 1,5 53, ,5 3,6 1,7 47, ,6 2,9 1,5 51, ,4 72,4 66,2 91, ,1 42,8 31,8 74, ,6 10,2 2,5 24, ,3 13,0 2,2 16,9

133 133 B-8 CaNK B-9 CaNPK B-10 Ca2NPK B- 0 bis ,4 19,6 1,9 9, ,7 72,4 58,9 81, ,4 48,2 39,6 82, ,6 9,6 3,9 40, ,4 8,2 2,0 24, ,5 7,4 1,9 25, ,6 8,6 1,9 22, ,5 9,9 2,4 24, ,7 67,3 55,2 82, ,2 37,7 26,0 69, ,7 18,8 5,9 31, ,8 10,6 1,0 9, ,3 12,9 0,5 3, ,9 11,0 0,1 0, ,2 10,5 0,8 7, , ,0 95, ,4 14,7 2,3 15, ,5 16,7 2,1 12, ,4 12,5 1,9 15, ,6 52,0 45,2 86, ,9 28,8 13,2 45, ,0 10,2 1,9 18, ,4 8,2 1,9 23, ,5 9,3 1,6 17, ,3 8,0 1,9 23,7 Zawartość cynku, podobnie jak innych składników analizowanych w badanych utworach, była warunkowana głębokością poboru próbek. W poziomie ściółki leśnej była ona wyraźnie najwyższa, a w próbkach z głębiej zalegających poziomów dużo niższa (tab. 69 i 70). Podobną zależność odnotowano wobec formy cynku rozpuszczonego w 0,1N HCl. Należy podkreślić wysoki udział tej formy cynku w formie ogólnej, zwłaszcza w próbkach pobranych z poletek obiektu B, dla których wartość średnia tego wskaźnika wyniosła 39% i przewyższała wartość średnią dla obiektu A 15%. Zaobserwowano wahania tego wskaźnika na poletkach obiektu A w zakresie 1,1-86,3% i obiektu B w zakresie 2,8-91,7%. Zawartość miedzi w gruntach po 20 latach doświadczeń zmniejszyła się, na co wskazują wyniki zawarte w tabelach 69 i 70. Również w tym przypadka najwyższą zawartość analizowanego składnika odnotowano w ściółce leśnej. Stwierdzono wysoki, bo wynoszący około 50% udział miedzi oznaczonej w wyciągu 0,1N HCl w odniesieniu do formy ogólnej, w próbkach pochodzących z obiektu doświadczalnego B. Wskaźnik ten w próbkach pobranych z obiektu doświadczalnego A był dużo mniejszy i wyniósł średnio 9%. Zaobserwowano wahania tego wskaźnika na poletkach obiektu A w zakresie 1,1-50,6% i obiektu B w zakresie 9,1-78,0%.

134 134 Tab. 69. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy cynku i miedzi w próbkach glebowych z pól doświadczalnych A Nr profilu; nawożenie A-1 0 A-2 0 Ca A-3 NP A-4 NK A-5 NPK A-6 2NPK A-7 CaNP Głębokość (cm) Miedź (mg kg -1 ) Rozpuszczalność (%) Cynk (mg kg - 1 ) Rozpuszczalność ogó- 0,1N (%) 0,1N ogółem łem HCl HCl ,4 25,7 25,1 8,4 1,5 17, ,0 6,6 6,0 3,2 0,8 25, ,4 0,9 10,7 5,1 0,1 2, ,0 0,2 2,9 2,1 0,1 4, ,6 0,3 3,9 2,6 0,1 3, ,4 0,3 4,7 2,9 0,1 3, ,4 21,0 18,5 10,5 1,2 11, ,3 6,3 86,3 4,6 0,5 10, ,1 0,3 7,3 0,3 0,1 33, ,2 0,3 5,8 1,3 0,1 7, ,0 0,4 10,0 3,3 0,1 3, ,8 0,9 23,7 2,3 0,2 8, ,2 25,5 23,1 12,0 1,2 10, ,9 6,4 6,4 6,0 0,5 8, ,7 2,7 25,2 1,9 0,2 10, ,3 0,3 3,6 1,8 0,1 50, ,8 0,3 6,2 8,7 0,1 1, ,3 0,2 6,1 1,1 0,1 9, ,3 25,7 32,8 12,5 1,4 11, ,0 4,2 21,0 2,2 0,2 9, ,5 17,2 0,8 0,1 12, ,9 1,4 20,3 1,0 0,1 10, ,1 0,2 3,9 0,7 0,1 14, ,6 0,3 8,3 1,2 0,1 8, ,5 24,5 26,8 12,3 1,8 14, ,2 6,4 7,1 3,7 0,5 13, ,1 0,4 19,0 0,2 0,1 50, ,3 0,4 12,1 0,2 0,1 50, ,9 0,2 6,9 1,0 0,1 10, ,0 0,2 3,3 2,5 0,1 4, ,2 27,6 65,4 48,6 7,9 16, ,7 4,9 56,3 4,8 0,4 8, ,3 0,7 7,5 3,0 0,1 3, ,1 0,2 2,5 2,4 0,1 4, ,5 0,1 1,1 3,2 0,1 3, ,8 0,1 1,1 2,8 0,1 3, ,2 25,4 25,6 58,7 0,8 1, ,2 6,3 68,5 10,0 0,7 7, ,9 1,3 16,4 6,4 0,1 1, ,0 0,1 1,4 2,5 0,1 4, ,5 0,3 3,5 3,1 0,1 3, ,6 0,4 4,7 3,3 0,1 3,0

135 135 A-8 CaNK A-9 NPK A-10 Ca2NPK ,6 25,5 23,9 23,9 1,2 11, ,4 4,7 17,2 17,2 0,4 9, ,4 0,2 2,7 2,7 0,1 3, ,6 0,1 1,3 1,3 0,1 2, ,1 0,3 4,2 4,2 0,1 3, ,4 0,1 1,6 1,6 0,1 4, ,8 24,3 21,0 21,0 2,3 12, ,6 6,6 6,0 6,0 0,9 11, ,0 5,5 13,1 13,1 0,3 7, ,4 0,3 3,6 3,6 0,1 3, ,0 0,2 2,2 2,2 0,1 3, ,5 0,2 2,7 2,7 0,1 4, ,1 24,7 26,5 26,5 1,3 10, ,0 6,2 6,4 6,4 0,6 10, ,3 1,5 16,1 16,1 0,1 4, ,9 0,4 4,5 4,5 0,2 8, ,5 0,2 2,7 2,7 0,1 3, ,6 0,2 3,0 3,0 0,1 4,5 Tab. 70. Zawartość ogólnej i rozpuszczalnej w 0,1N HCl formy cynku i miedzi w próbkach glebowych z pól doświadczalnych B B-1 0 B-2 0 Ca B-3 NP B-4 NK Nr profilu; nawożenie Cynk (mg kg -1 ) Miedź (mg kg -1 ) Głębokość Rozpuszczalność (%) ogółem czalność (%) Rozpusz- 0,1N 0,1N (cm) ogółem HCl HCl ,6 106,0 87,9 7,0 3,0 42, ,5 80,0 74,4 6,8 3,0 44, ,8 11,0 42,6 1,7 1,0 58, ,1 0,8 15,6 1,0 0,3 30, ,2 0,9 28,1 1,0 0,2 20, ,8 0,5 17,8 0,9 0,2 22, ,5 0,3 8,6 1,1 0,5 45, ,4 85,0 84,7 5,5 2,7 49, ,7 23,0 51,5 2,6 1,2 46, ,9 1,1 15,9 1,2 0,4 33, ,4 0,3 5,6 1,3 0,4 30, ,6 0,1 2,8 1,1 0,3 27, ,3 0,2 6,1 1,1 0,1 9, ,3 104,0 90,2 6,3 2,7 42, ,5 88,0 89,3 7,7 2,7 35, ,9 3,5 39,3 1,2 0,4 33, ,6 0,7 7,3 0,5 0,2 40, ,1 1,6 12,2 0,6 0,3 50, ,6 1,4 9,6 0,5 0,3 60, ,9 81,0 61,4 6,8 3,3 48, ,0 68,0 79,1 7,1 2,8 39, ,2 1,2 19,3 1,2 0,6 50, ,1 0,8 13,1 1,3 0,7 53,8

136 136 B-5 NPK B-6 2NPK B-7 CaNP B-8 CaNK B-9 CaNPK B-10 Ca2NPK B- 0 bis ,2 0,7 13,5 1,1 0,6 54, ,5 1,1 16,9 1,3 0,9 75, ,2 80,0 91,7 6,2 4,8 77, ,1 55,0 68,7 6,8 3,4 50, ,5 26,0 53,6 2,2 1,6 72, ,2 3,5 38,0 1,4 0,8 57, ,5 1,2 18,4 1,3 0,6 46, ,6 0,8 17,4 1,4 0,6 42, ,4 0,6 13,6 1,0 0,6 60, ,1 65,0 80,1 5,2 2,9 55, ,0 44,0 75,9 3,1 2,2 70, ,6 1,6 44,4 1,8 1,3 72, ,7 1,2 13,8 1,3 0,6 46, ,2 0,8 25,0 1,0 0,6 60, ,1 1,7 80,9 1,4 1,0 71, ,0 0,6 30,0 0,5 0,3 60, ,4 101,0 79,3 6,8 3,5 51, ,5 31,0 24,5 9,4 6,7 71, ,4 3,5 37,2 1,1 0,8 72, ,3 2,6 19,5 2,3 1,0 43, ,9 2,0 10,6 2,9 1,3 44, ,5 82,0 85,9 7,4 4,4 59, ,3 73,0 74,3 7,6 3,8 50, ,0 33,0 53,2 4,1 3,2 78, ,9 1,5 18,9 1,5 1,0 66, ,8 1,2 17,6 1,4 0,9 64, ,4 0,9 14,1 1,8 0,9 50, ,2 1,3 20,9 1,7 0,9 52, ,6 70,2 87,1 4,6 3,2 69, ,1 49,8 77,7 3,9 2,6 66, ,8 43,6 37,7 3,0 1,2 33, ,4 1,2 16,2 1,4 0,8 57, ,6 2,2 25,6 1,8 0,9 50, ,2 09, 14,5 1,5 0,9 60, , ,9 1,4 0,8 57, ,2 49,8 71,9 7,5 4,2 56, ,7 2,2 22,7 1,9 1,0 52, ,2 1,2 11,8 2,3 1,2 52, ,1 1,5 18,5 1,9 1,2 63, ,9 72,0 90,1 4,9 3,3 67, ,9 35,2 70,5 6,8 3,1 45, ,8 2,6 44,8 1,0 0,7 70, ,5 1,0 22,2 1,4 0,8 57, ,0 0,8 20,0 1,3 0,8 61, ,4 0,6 17,6 1,3 0,7 53,8

137 Skład granulometryczny, niektóre właściwości fizyczne i wodne Niezmiernie ważnym czynnikiem, kształtującym właściwości rekultywowanych gruntów pokopalnianych jest ich skład granulometryczny. Jako stosunkowo trwała właściwość w czasie, podlega w normalnych warunkach funkcjonowania terenów małym zmianom. Grunty zwałów pokopalnianych w rejonie Łęknicy charakteryzuje bezszkieletowość. Przewaga frakcji drobnego piasku i pyłu w zdeponowanych na zwałowiskach gruntach łęknickich sprawia, że poważnym problemem na rekultywowanym terenie jest erozja wodna. Zmienia ona skład powierzchniowych, a w wielu miejscach również niżej zalegających warstw zwałowiska (na obszarach objętych erozją wąwozową). Znaczna ilość opadu spływa po powierzchni, zabierając z sobą cząstki glebowe mineralne oraz rozpylony węgiel brunatny. Tab. 71. Skład granulometryczny gleb profili doświadczenia A Profil nr A-1 0 A-2 0 Ca A-3 NP A-4 NK A-5 NPK Procent cząstek ziemistych o średnicy (mm): Głębokość 0,1-0,05-0,02-0,006- (cm) 1-0,1 < 0,002 < 0,02 0,05 0,02 0,006 0, n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o

138 138 A-6 2NPK A-7 CaNP A-8 CaNK A-9 CaNPK A-10 Ca2NPK n.o. nie oznaczono n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o Tab. 72. Skład granulometryczny gleb profili doświadczenia B Profil nr B-1 0 B-2 0 Ca Procent cząstek ziemistych o średnicy (mm): Głębokość 0,1-0,05-0,02-0,006- (cm) 1-0,1 < 0,002 < 0,02 0,05 0,02 0,006 0, n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 2-4 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o

139 139 B-3 NP B-4 NK B-5 NPK B-6 2NPK B-7 CaNP B-8 CaNK B-9 CaNPK n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 2-4 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 3-8 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 2-4 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 2-4 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 2-4 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o

140 140 B-10 Ca2NPK B- 0 bis n.o. nie oznaczono 0-2 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. 2-4 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o Z obserwacji terenowych wynika, że grunty zwałowisk pokopalnianych w Łęknicy cechuje dość znaczna hydrofobowość. Zwaracają na to również uwagę Krzaklewski i in. [1997]. Polega ona na znacznym opóźnieniu zwilżenia powierzchni w początkowej fazie opadów atmosferycznych. To również rzutuje na zachowanie się opisywanych utworów w odniesieniu do intensyfikacji zjawisk erozyjnych. Z zestawionych w tabeli 73 danych analitycznych wynika, że gęstość objętościowa zrekultywowanych gruntów w latach wahała się w zakresie od 0,74 do 1,47 kg dm -3, średnio wynosząc 1,29 kg dm -3 (n = 32). Wartości te są przeciętnie niższe niż w większości gleb uprawnych, wykształconych z piasków gliniastych. Wynika to przede wszystkim ze spulchnienia gruntu w czasię niwelacji terenu oraz z domieszek węgla brunatnego. Fettweis i in. [2005] stwierdzili gęstość materiałów, zgromadzonych na zwałowiskach łużyckich, w poziomach 0-4 cm rzędu 0,75-1,22 kg dm -3, a w poziomach 4-10 cm rzędu 0,81-1,34 kg dm -3, w zalezności od zawartości węgla brunatnego. Pojemność wodna, kapilarna i całkowita, są jak na gleby mineralne o składzie granulometrycznym piasków gliniastych, stosunkowo wysokie. Podobne, na terenach Łużyc, zauważyli Fettweis i in. [2005], opisując max. pojemność wodną w warstwach 0-4 cm 45,9-65,9%. Pojemność powietrzna próbek pobranych z obiektu B waha się w szerokich granicach, od 0,62% obj. na poletku B-6 do 28,34% obj. na poletku B-8, średnio 11,35% obj. Zależy ona głównie od stopnia ubicia gruntu przez spychacze podczas niwelacji terenu. Tab. 73. Gęstość objętościowa i pojemność wodna gleb pól doświadczalnych; r. Gęstość objętościowa aktualna kapilarna całkowita pow. Pojemność wodna (%) Poj. Nr poletka (cm) Głębokość (g cm -3 ) wag. obj. wag. obj. wag. obj. (% obj. ) ,29 7,55 9,74 34,65 44,70 35,13 45,32 0,62 O ,30 6,49 8,44 30,23 39,36 36,13 46,97 7, ,34 5,79 7,76 30,87 41,36 33,17 44,45 3,09 A ,17 8,44 9,87 32,78 38,35 44,34 51,88 13,53

141 ,38 9,23 12,74 29,81 41,14 37,97 52,40 12, ,24 6,63 8,22 31,38 38,91 37,97 47,08 8, ,27 8,20 10,41 30,72 39,01 39,28 49,88 10,87 A ,24 11,57 14,35 28,97 35,92 31,67 39,27 3, ,23 12,68 15,60 34,69 42,67 38,01 46,75 4,08 B ,29 6,30 8,13 30,28 39,06 36,90 47,60 8, ,44 5,65 8,14 25,33 36,47 28,75 41,40 4,93 B ,38 5,67 7,82 23,63 32,61 31,10 42,92 10, ,35 5,74 7,75 23,02 31,08 32,54 43,93 12,85 B ,46 5,96 8,70 21,48 31,36 25,61 37,39 6, ,39 5,93 8,24 21,59 30,01 28,83 40,07 10,06 B ,21 5,38 6,51 32,50 39,32 41,70 50,46 11, ,25 7,53 9,41 31,97 39,96 38,73 48,41 8,45 B ,24 5,15 6,39 22,49 27,89 38,18 47,34 19, ,22 13,98 17,06 33,35 40,69 34,29 41,83 1,14 B ,15 10,58 12,17 32,49 37,36 40,91 47,05 9, ,47 5,67 8,33 24,13 35,47 30,68 45,10 9,58 B ,46 10,47 15,29 25,08 36,62 25,93 37,86 1,24 B ,29 12,05 15,54 30,92 39,89 36,37 46,92 7, ,33 9,96 13,25 23,77 31,61 29,17 38,80 7,19 B ,29 5,45 7,03 26,60 34,31 36,54 47,14 12, ,74 14,93 11,05 25,36 18,77 63,66 47,11 28,34 B ,33 19,20 26,30 30,19 40,15 32,08 42,67 2, ,37 17,71 24,26 30,12 41,26 35,08 48,06 6,80 B ,38 10,12 13,96 20,90 28,84 23,52 32,46 3, ,21 9,05 10,95 23,66 28,63 36,25 43,86 15,23 8. Dyskusja wyników Obszary obu obiektów doświadczalnych zagospodarowano na potrzeby gospodarki leśnej, wykorzystując sosnę zwyczajną jako gatunek monokulturowy. Miejscami na tych polach rozrósł się nalot brzozy brodawkowatej, czasem do tego stopnia, że zagrażało to nadmiernym zacienieniem sadzonek sosny. Na początku fazy młodnika, po pokryciu terenu przez drzewka, służba leśna usunęła brzozy prawie całkowicie, pozostawiając w nim nieliczne egzemplarze około 1-2% w stosunku do całej liczebności drzewek. Dotyczyło to szczególnie obiektu doświadczalnego B. Pod względem tempa wzrostu, brzoza brodawkowata nie odbiegała od wzrostu sosny. W fazie uprawy, problemem było pokrycie roślinnością powierzchni międzyrzędzi. Zagadnienie to jest powszechnie oceniane w literaturze jako kluczowe Bradshaw [2000] opisał je jako bardzo istotne dla stabilizacji powierzchni i dalszej akumulacji materii organicznej. Nadzwyczaj rzadko występujące, do tego małych rozmiarów kępki traw (szczotlichy siwej, mietlicy pospolitej, trzcinnika piaskowego), poza tym roślin zielnych (szczawiu polnego, bylicy pospolitej

142 142 i jastrzębca owłosionego), pokrywały jedynie około 10% powierzchni. Odkryty materiał glebowy narażony był na erozję wodną i eoliczną. Szczotlicha siwa została opisana przez Wiegleba i Felinks [2001] jako pionierska roślina, zasiedlająca młode substraty. Jest ona powszechna na ubogich zwałowiskach pokopalnianych do 20 roku po rekultywacji technicznej, zajmując do 40% powierzchni, przy czym jej obecność silnie koreluje z dynamiką zmian w gruncie. Trzcinnik piaskowy został natomiast opisany jako pospolita roślina otwartych przestrzeni rekultywowanych. Zasiedlanie terenów po kopalniach węgla brunatnego przez roślinność zielną w Północnej Dakocie (USA) przedstawił w swojej pracy Wali [1999], wskazując postęp tego procesu z czasem trwania sukcesji z 25 gatunków w pierwszym roku do 56 na powierzchni 45-letniej. Na opisywanej powierzchni była to jednak i tak ledwie połowa, odnosząc uzyskane wyniki do powierzchni niezaburzonych, na których stwierdził on występowanie 115 gatunków roślin. Poza czasem zasiedlania autor wskazał rzeźbę terenu jako drugi czynnik limitujący pojawianie się roślinności niskiej na opisywanych terenach powyżej 60% pokrycia na skarpach północnych i znacznie niższy wskaźnik na południowych. Zły stan w fazie uprawy prezentowały drzewka sosny zwyczajnej na kombinacji nawozowej 0 (kontrolnej). Ich wzrost był nierówny, w pierwszych pięciu latach znaczna ich ilość wypadła. Igły większości drzewek były krótkie, żółtozielone, na wielu wystąpiły objawy niedoboru składników w postaci żółtych końców igieł, a także brunatnych przebarwień (nekrozy). Nawet niewielkim spadkom terenu towarzyszyła erozja wodna. Zastosowane dodatkowo wapnowanie tym samym materiałem, jaki był użyty w ramach neutralizacji w technicznej fazie rekultywacji gruntów pokopalnianych, jeszcze ten stan pogorszyło. Potwierdza to opinię Baule i Frickera [1971] o ujemnej reakcji sosny na nadmiar wapnia w glebie. W przypadku badanych gleb, duże ilości wapnia mogły ograniczyć rozpuszczalność fosforu poprzez wiązanie go w fosforany trójwapniowe [Gorlach i Mazur 2001]. Potas natomiast mógł być blokowany fizjologicznie, na skutek antagonizmu Ca:K [Nowotny-Mieczyńska 1976]. Tezę tą potwierdza fakt, że nawet na tle wysokich dawek soli potasowej, zawartość K w igłach sosny nie mieściła się w zakresie koncentracji optymalnej (tab. 33). W fazie młodnika, od momentu zwarcia koron drzew, ogólny stan drzewostanu poprawił się zarówno na poletkach doświadczalnych, jak i na całym obszarze objętym działaniami rekultywacyjnymi. Poprawę tą można wiązać z naturalnym rytmem wzrostu sosny. W pierwszych latach sosna rozwija głównie system korzeniowy który w tym czasie jest nieraz kilkakrotnie większy niż część nadziemna [Szymański 2000]. Dzięki temu drzewka mogą w bardzo zróżnicowanym, zmieszanym materiale glebowym znaleźć utwory korzystniejsze dla rozwoju (fot. 44).

143 143 Fot. 44. Zróżnicowany materiał zwałowy przekłada się na wzrost i rozwój drzew; trafiając na dobre warunki gruntowe, sosna rozwija się dynamicznie (fot. aut. 2007) Dodatkowe nawożenie NPK na obiektach doświadczalnych A i B już w pierwszym roku zmieniło wygląd powierzchni zalesionej. Przede wszystkim osiągnięto w szybim tempie (już w maju-czerwcu) pokrycie powierzchni między drzewkami, trawą i roślinnością zielną. W uprawie młodszej (obiekt B ) wysoka roślinność stwarzała niebezpieczeństwo zagłuszenia niskich jeszcze drzewek sosny (fot. 45). Igły sosen przybrały kolor intensywnie zielony, stały się grubsze i cięższe. W drugim roku po aplikacji nawozów mineralnych przyrosty sosny znacznie się zwiększyły. Korzystne działanie tego trzyletniego nawożenia jest widoczne do czasu współczesnego, zarówno w wysokości drzewek, jak i średnicy pierśnicy (tab ). Kluczową rolę w stymulacji wzrostu sosny, jak też traw i roślin zielnych odegrało nawożenie azotowe, co potwierdza tezę szkoły profesora Bendera o decydującej roli azotu w rekultywacji zwałowisk po kopalniach węgla brunatnego jako pierwiastka warunkującego aktywność biologiczną gleb Model PAN [Gilewska 1991]. Analizy zawartości N, P i K w igłach sosny wykazały, że mimo dodatkowego nawożenia, w większości próbek występowały stężenia tych pierwiastków wskazujące na niewielki ich niedobór [Baule i Fricker 1971].

144 144 Fot. 45. Dynamicznie rozwijająca się roślinność trawiasta i zielna, zagłuszająca sosny w pierwszej fazie doświadczenia nawozowego (fot. aut. 1986) Nawożenie NPK przyśpieszyło przejście uprawy w fazę młodnika o około 5 lat. O ile sosny kombinacji nawożonych zakryły powierzchnię gleby w wieku 8-10 lat, to na kombinacjach nie nawożonych trwało to 15 lat. Sosny z obiektu doświadczalnego B, nawożone we wcześniejszym wieku, opanowały powierzchnię międzyrzędzi szybciej niż te na obiekcie doświadczalnym A. Obecnie, w roku 2008, sosny na obiekcie A osiągnęły fazę rozwojową drągowiny, a na obiekcie B tyczkowiny. Stwierdzone wysokości drzewek sosny są zbliżone do wyników osiągniętych przez Krzaklewskiego i in. [1997] oraz Borowskiego [1974]. Z reguły, na poletkach bez dodatkowego nawożenia, wysokość drzew jest około 1 m niższa od drzew nawożonych, ale między kombinacjami NP, NK i NPK trudno takie różnice zauważyć. Może to wynikać z fazy rozwoju drzewostanu. Według Szymańskiego [2000], sosna w tym wieku znajduje się w okresie kulminacji przyrostu na wysokość. Z danych tabeli 55 można wnioskować, że średnica pierśnicy lepiej odzwierciedla wpływ następczy nawożenia NPK, zróżnicowanego w doświadczeniu rekultywacyjnym. Podszyt na obu obiektach doświadczalnych zmienił się radykalnie. Zniknęła większość roślinności ruderalnej, która na początku całkowicie opanowała powierzchnię między sosnami na kombinacjach nawożonych, a w jej miejsce pojawiła się typowa dla boru sosnowego. Powierzchnię gruntu pokryła ściółka, składająca się głównie z igliwia, z niewielką domieszką liści brzozowych i topo-

145 145 lowych, nie przekraczającą 1% masy. 20 do 50% powierzchni pokrył mech (rokiet pierzasty). W bardziej suchych miejscach pozostały pojedyncze rośliny traw trzcinnika piaskowego i szczotlichy siwej, obok których pojawił się wrzos. Pojedynczo można zaobserwować występowanie łubinu wieloletniego, który próbowano wprowadzić na teren rekultywowany we wczesnej fazie rekultywacji biologicznej, bez większego jednak powodzenia większość roslin wyginęła, pozostałe skarłowaciały. Obecnie, gdzie niegdzie zauważyć można pojedyncze okazy łubinu wieloletniego, który zareagował pozytywnie na doświadczalne nawożenie NPK, dorastając do wysokości nawet 80 cm. Świadczy to o istotnej poprawie aktywności biologicznej gleby. Autorzy niemieccy zaobserwowali podobne zjawisko w trakcie rekultywacji zwałowisk Łużyckiego Zagłębia Węglowego. Już rok po zastosowanym nawożeniu azotowym w dawce 300 kg N ha -1 pojawiło się 30 gatunków roślin zielnych, przy 14 na poletku kontrolnym [Hartmann i in. 1999]. Bradshaw [2000] wskazał konieczność mniejszej aplikacji azotu, bo rzędu 60 kg N ha -1 rok -1, przy innym jednak sposobie zagospodarowania zwałowisk drogą ekstensywnie stymulowanej sukcesji naturalnej. Podobnie, jak w doświadczeniu łęknickim, Wiegleb i Felinks [2001] zauważyli, że sukcesja na brunatno-węglowych, kwaśnych terenach pokopalnianych zaczyna się od zasiedlenia przez szczotlichę siwą, pionierskie zasiedlenie zróżnicowanych gatunków zielnych, trzcinnik piaskowy lub sztuczny wysiew mieszanki trawiasto-zielnej. Dalsze drogi sukcesji mogą być zróżnicowane, zależne od tempa zmian właściwości gruntu i działań rekultywacyjnych. Tym niemniej zauważa się specjalną pozycję trzcinnika piaskowego, który może występować we wszystkich stadiach sukcesji, bez względu na wzrost i rozwój roślin lasotwórczych (ryc. 11). W powierzchniowej części materiału zwałowiskowego, ulepszonej przez nawożenie i uprawę mechaniczną do głębokości około 20 cm, rozpoczęły się procesy glebotwórcze. W profilu glebowym pojawił się poziom organiczny O, którego właściwości są podobne do naturalnych poziomów ściółki leśnej. Bezpośrednio pod tym poziomem, w profilach glebowych znajduje się cienka, 2-3- centymetrowa warstewka o wyraźnie jaśniejszym zabarwieniu niż materiał głębiej leżący. Poziom ten przypomina poziom wymywania lub odgórnego oglejenia. Głębiej położony grunt jest również pod względem morfologicznym zmieniony w stosunku do materiału wyjściowego. Ta zmiana polega na bardziej jednolitym wyglądzie uprzednio zwapnowanej, po czym nawożonej i poddanej uprawie mechanicznej warstwy. Sięga ona średnio do 20 cm p.p.t., ale w poszczególnych profilach notuje się znaczne wahania, zależnie od składu i stopnia ubicia materiału zwałowego (fot. 46). Głębsze części profilu glebowego nie wykazują widocznych zmian. Są silnie ubite przez spychacze w toku wyrównywania terenu. W większości odkrywek, korzenie sosny opanowały górną, 20-centymetrową część profilu glebowego. Nie jest to korzystne z punktu widzenia prawidłowego rozwoju sosny, ponieważ

146 146 typowymi dla niej są siedliska oparte na głębokich, przewiewnych glebach, co umożliwia wytowrzenie i prawidłowy rozwój korzenia palowego [Jaworski 1995]. Odsłonięty piasek: zwałowiska pokopalniane i zwałowane powierzchnie peryferyjne Odsłonięty piasek wegetacja < 10% Rzadkie "niskie trawy" z Corynephorus Użytki zielone siane Pionierska wegetacja roślin zielnych Inicjalne stanowiska Calamagrostis Gęste "niskie trawy" z Corynephorus Stanowiska Corynephorus z ziołami i roślinami zarodnikowymi Stanowiska mieszane "wysokich traw" i ziół kwiatowych Psammofityczne użytki zielone zdominowane przez rośliny zarodnikowe Wielogatunkowe psammofityczne użytki zielone Stanowiska ruderalne na siedliskach suchych i ciepłych Wielogatunkowe stanowiska Calamagrostis Stanowiska z dominacją Calamagrostis Przerzedzone stanowiska Calamagrostis "Dojrzałe" psammofityczne użytki zielone Wrzosowiska z karłowatymi krzewami Odsłonięty piasek wegetacja < 10% Tereny zakrzewione i prześwietlone lasy Stanowiska z dominacją Calamagrostis Stanowiska inicjalne Obecnie etap finalny Ryc. 11. Drogi sukcesji na lądowych pokopalnianych terenach łużyckich [Wiegleb i Felinks 2001] Główną przeszkodą w zalesieniu badanych zwałowisk pokopalnianych było nadmierne, fitotoksyczne ich zakwaszenie. Analizy wykonane po przeprowadzonych pracach rekultywacyjnych, których ważną częścią było wapnowanie wysokimi dawkami wapna wykazały, że część powierzchniowa (do 20 cm) gruntów była na ogół dobrze odkwaszona. Odczyn tej warstwy niekiedy był nawet zasadowy. Wyniki oznaczeń odczynu cechowały się dużymi różnicami między poszczególnymi poletkami doświadczalnymi. Badania tego wskaźnika w warstwie 0-20 cm (próbki zbiorcze) wykonane trzy lata później w 1989 roku wykazały lekki spadek odczynu oraz zmniejszenie różnic między badanymi powierzchniami. W głębszych warstwach nie zanotowano zmian odczynu w stosunku do wartości początkowych. Badania przeprowadzone w roku 2004 wykazały, że na wszystkich poletkach wykształcił się poziom organiczny o miąższości 2-3 cm. Charakteryzował się on odczynem mierzonym w wyciągu wodnym w granicach od 4,0 do 5,6 ph i mierzonym w wyciągu 1N KCl od 3,5 do 5,0 ph. Taki odczyn nie różni się od większości poziomów gleb bielicowych, wytwo-

147 147 rzonych z piasków w naszej strefie klimatycznej [Konecka-Betley i in. 2002, Dobrzański i Zawadzki 1993]. Fot. 46. Zmiany w profilu glebowym zaistniałe na skutek prowadzonych prac rekultywacyjnych (fot. aut. 2005) Zalegający pod poziomem 0 zwapnowany grunt zwałowiskowy zmienił znacznie odczyn w stosunku do lat osiemdziesiątych, tj. pierwszych lat po rekultywacji. Nastąpił znaczny spadek odczynu, przy czym zastosowane powierzchniowo, dodatkowe 8 Mg ha -1 wapna, nieco ten spadek na większości poletek doświadczalnych osłabiło. Jednocześnie zmniejszyło się zróżnicowanie odczynu pomiędzy poszczególnymi poletkami. Przyczyn tego wtórnego zakwaszenia może być kilka: - zakwaszające działanie związków próchnicznych, powstałych ze ściółki leśnej; - spowolnienie utleniania pirytu przez wapnowanie wysokimi dawkami, w związku z czym notuje się występowanie tego procesu nawet po 20 latach rekultywacji, na co wskazują też Rassmussen i Willems [1981]; - przemieszczenie kwasu siarkowego, powstałego z utlenienia FeS 2 wraz z wodami z warstw głębszych (gruntowych) do warstwy zwapnowanej (ma-