ANTROPOGENICZNE PRZEKSZTAŁCENIA POKRYWY GLEBOWEJ W WYBRANYCH TYPACH RZEŹBY MŁODOGLACJALNEJ NA PRZYKŁADZIE GMINY JEśEWO

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 540: ANTROPOGENICZNE PRZEKSZTAŁCENIA POKRYWY GLEBOWEJ W WYBRANYCH TYPACH RZEŹBY MŁODOGLACJALNEJ NA PRZYKŁADZIE GMINY JEśEWO Renata Bednarek, Michał Dąbrowski, Marcin Świtoniak Zakład Gleboznawstwa, Instytut Geografii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Wstęp Gmina JeŜewo połoŝona jest w północnej części województwa kujawskopomorskiego w powiecie świeckim i zajmuje powierzchnię 155,93 km 2. Obszar gminy charakteryzuje się rzeźbą młodoglacjalną, która wytworzyła się w vistulianie i uległa przemodelowaniu w wyniku późniejszych przekształceń w holocenie. Do zasadniczych jednostek geomorfologicznych kształtujących krajobraz gminy naleŝą wysoczyzna morenowa obejmująca Wysoczyznę Świecką oraz równina sandrowa, reprezentowana przez Bory Tucholskie [ANDRZEJEWSKI 2001]. Informacje dotyczące pokrywy glebowej obu tych jednostek przedstawili we wcześniejszych publikacjach m.in.: PIETRUCIEŃ [1965], PRUSINKIEWICZ [1967], DROZDOWSKI [1979], SOBIERALSKA [1998], a w ujęciu bardziej szczegółowym, krótkiej charakterystyki gleb gminy dokonał BRÓZDOWSKI [2005]. Teren Wysoczyzny Świeckiej jest poddawany znacznej antropopresji juŝ od początku XIV wieku [DĄBROWSKI 2005], kiedy to nastąpił okres wielkiego przełomu w eksploatacji środowiska przyrodniczego. Od tego czasu na szerszą skalę zasiedlone zostały rozległe tereny wysoczyznowe płaskich i falistych równin morenowych oraz fragmenty równin sandrowych, przejęte pod uprawę rolniczą. Słabsze, piaszczyste gleby powierzchni sandrowych są uŝytkowane jako siedliska lasów gospodarczych o silnie zmienionym składzie gatunkowym. Na obszarach podmokłych, w wyniku wycięcia lasów, a przede wszystkim zabiegów melioracyjnych i odwadniających, zmianie uległy stosunki wodne. Pomimo tak silnej antropopresji badanego obszaru, stopień antropogenicznego przeobraŝenia pokrywy glebowej nie był dotąd przedmiotem badań. Jakościowa i przestrzenna charakterystyka poszczególnych form przekształceń pokrywy glebowej moŝe być wykorzystana do oceny zgodności aktualnego sposobu uŝytkowania gleb z ich wartością siedliskową a takŝe wskazań ewentualnych, korzystnych zmian uŝytkowania zgodnych z zasadami zrównowaŝonego rozwoju. Celem niniejszego opracowania jest określenie stopnia antropogenicznych przekształceń pokrywy glebowej gminy JeŜewo na podstawie analizy materiałów kartograficznych oraz wyników badań własnych. Podjęty cel realizowano poprzez następujące zadania badawcze: - weryfikację i aktualizację dostępnych materiałów kartograficznych zgodnie ze współczesnym stanem wiedzy gleboznawczej i obowiązującą Systematyką gleb Polski [1989]; - opracowanie metody reinterpretacji źródłowych materiałów kartograficznych na podstawie badań terenowych i laboratoryjnych;

2 140 R. Bednarek, M. Dąbrowski, M. Świtoniak - redakcję mapy glebowo-genetycznej gminy JeŜewo przedstawiającej aktualny stan pokrywy glebowej; - kartograficzną rekonstrukcję pierwotnego układu pokrywy glebowej. Materiał i metody badań Na podstawie zgromadzonych materiałów kartograficznych (map gleboworolniczych w skali 1:5 000 i 1:25 000; map glebowo-siedliskowych w skali 1 : 5 000) dokonano wstępnej analizy obszaru badań pod kątem zróŝnicowania pokrywy glebowej i stopnia jej antropogenicznych przekształceń. W tym celu niezbędna była aktualizacja map glebowo-rolniczych [BEDNAREK 2005] i reklasyfikacja jednostek na mapach glebowo-siedliskowych tak, aby były one zgodne z obowiązującą obecnie systematyką gleb [Systematyka gleb Polski 1989] oraz weryfikacja uzyskanych informacji na podstawie badań terenowych. Końcowym etapem prac kameralnych była redakcja mapy glebowo-genetycznej (w oprogramowaniu typu GIS) przedstawiającej aktualną pokrywę glebową oraz rekonstrukcja jej pierwotnego stanu w skali 1 : Opracowanie cyfrowe umoŝliwiło obliczenie pól powierzchni zajmowanych przez wydzielone jednostki kartograficzne. W rezultacie powstała mapa przedstawiająca stopień i kierunki antropogenicznych przekształceń pokrywy glebowej. W ramach prac terenowych wykonano 322 wiercenia kontrolne do głębokości 150 cm lub 220 cm, wyznaczone metodą marszrutową [BIAŁOUSZ 1979]. Na podstawie wierceń wytypowano dwa najczęściej występujące na obszarze gminy katenalne układy gleb (wysoczyzny morenowej i równiny sandrowej), w obrębie których, zlokalizowano 5 odkrywek glebowych. Dla kaŝdego odsłoniętego profilu glebowego wykonano dokumentację oraz pobrano próbki do analiz laboratoryjnych. W pobranym materiale oznaczono podstawowe właściwości: gęstość objętościową i wilgotność aktualną metodą suszarkowo-wagową, uziarnienie metodą areometryczną Bouyoucosa w modyfikacji Casagrande a i Prószyńskiego oraz metodą sitową, zawartość węgla organicznego metodą Tiurina w poziomach mineralnych oraz metodą Altena w poziomach organicznych, zawartość azotu ogółem metodą Kjeldahla, odczyn metodą potencjometryczną w H 2 O oraz w 1 mol KCl dm -3, zawartość węglanów metodą Scheiblera oraz barwę w poziomach mineralnych za pomocą atlasu barw Munsella. Wyniki i dyskusja W ogólnej powierzchni gminy nieznacznie dominują lasy i grunty leśne kompleksu Borów Tucholskich, stanowiące łącznie 54,9% areału omawianego obszaru. Ich skład gatunkowy jest następstwem gospodarczej działalności człowieka i reprezentowany jest przez niekorzystne biologicznie jednowiekowe monokultury, w których sosna zwyczajna stanowi około 90% składu gatunkowego [BRÓZDOWSKI 2005]. Największy odsetek powierzchni pokrywy glebowej gminy uległ przekształceniom będącym efektem niezgodności aktualnej roślinności z warunkami siedliskowymi. W glebach siedlisk grądowych juŝ po kilkudziesięciu latach po nasadzeniu sosny mogą być widoczne efekty zmiany kierunku procesu glebotwórczego [JANKOWSKI 2003]. Na równinach sandrowych, w obrębie których pierwotnie występowały gleby rdzawe właściwe (60,3% powierzchni gminy), w wyniku nasadzeń monokultury sosnowej na proces rdzawienia nałoŝył się wtórny proces bielicowania (schem. 1). Doprowadziło

3 ANTROPOGENICZNE PRZEKSZTAŁCENIA POKRYWY GLEBOWEJ to do powstania gleb bielicowo-rdzawych, które stanowią dominującą jednostkę kartograficzną we współczesnej pokrywie glebowej gminy (49,1%). Gleby rdzawe właściwe, nie objęte wywołanym antropogenicznie procesem bielicowania zajmują obecnie jedynie 10,5% powierzchni gminy. Znaczny ich odsetek uŝytkowany jest rolniczo wchodząc w skład 6 i 7 kompleksu rolniczej przydatności gleb. W przypadku gleb leśnych współczesne gleby rdzawe właściwe stanowią siedliska lasów liściastych lub mieszanych. Lasy te znajdują się głównie na kontakcie sandru z wysoczyzną. Schem. 1. Schem. 1. Schemat pierwotnego i aktualnego układu katenalnego gleb w obrębie wysoczyzny morenowej (A) i równiny sandrowej (B) Diagram of primary and present catenal soil configurations of morainic plateau (A) and outwash plain (B) Najintensywniejsze przeobraŝenia pokrywy glebowej omawianego obszaru wiąŝą się z uruchomieniem procesów stokowych wywołanych rolniczą działalnością człowieka. W wyniku tych procesów gleby znajdujące się na wierzchowinach form wypukłych i w górnych odcinkach stoków, najczęściej o wypukłym kształcie, ulegają stopniowemu spłyceniu (ogłowieniu) począwszy od poziomów próchnicznych aŝ do materiału macierzystego. W związku z przemieszczaniem materiału glebowego w dół stoków, u ich podnóŝy i w zagłębieniach terenowych powstają gleby deluwialne. Obecność gleb płowych zerodowanych i gleb deluwialnych (schem. 1), które wraz z glebami płowymi niezerodowanymi tworzą asocjację stanowiącą drugą pod względem zajmowanej powierzchni jednostkę kartograficzną (28,5%), świadczy o silnej i bardzo powszechnej denudacji antropogenicznej w obszarach rolniczych gminy JeŜewo. Problem ten dotyczy wielu regionów północnej Polski uŝytkowanych rolniczo [KOĆMIT 1998; SINKIEWICZ 1998; SZREJDER 1998; BEDNAREK, SZREJDER 2004; STASIK, SZAFRAŃSKI 2005; ŚWITONIAK 2007]. Zasięg występowania tej asocjacji pokrywa się z obszarem wysoczyzny morenowej płaskiej i falistej zbudowanej z dwudzielnych osadów o charakterze piasków gliniastych zalegających na glinach. U podnóŝy pojedynczych stoków gleby deluwialne zajmują tak znaczne powierzchnie, Ŝe wydzielone zostały na mapie w randze oddzielnej jednostki kartograficznej (rys. 1).

4 142 R. Bednarek, M. Dąbrowski, M. Świtoniak Rys. 1. Stopień i kierunki antropogenicznych przekształceń pokrywy glebowej gminy JeŜewo Fig. 1. Degree and directions of anthropogenic transformations of soil cover in JeŜewo District Łączny areał gleb deluwialnych stanowi 0,6% powierzchni gminy. Są one uŝytkowane rolniczo jako grunty orne lub uŝytki zielone. Występują głównie na obszarach wysoczyzny morenowej i zbudowane są z materiału o uziarnieniu piasku gliniastego akumulowanego u podnóŝy stoków, najczęściej na kontakcie z obniŝeniami, w których występują gleby hydrogeniczne. Niewielki ich odsetek znajduje się w obszarach leśnych u podnóŝy stromych zboczy dolinnych. Antropogeniczne przekształcenia wynikające ze zmiany warunków wodnych na omawianym obszarze dotyczą większości gleb hydrogenicznych. Gleby te wydzielone zostały w formie asocjacji gleb torfowo-murszowych, torfowo-mułowych

5 ANTROPOGENICZNE PRZEKSZTAŁCENIA POKRYWY GLEBOWEJ i murszastych oraz w formie osobnej jednostki - jako gleby murszaste. Łącznie obie jednostki kartograficzne zajmują 7,2% powierzchni gminy. Większość tych gleb znajduje się na obszarach będących w przeszłości torfowiskami, które w wyniku nieumiejętnie przeprowadzonej melioracji uległy degradacji w trakcie ich przekształcenia w uŝytki zielone [TOBOLSKI 2003]. Objawia się to spadkiem produktywności tych gleb i przyspieszeniem tempa mineralizacji materii organicznej. W glebach tych bardzo szybko spada zawartość próchnicy, a właściwości fizyczne ulegają pogorszeniu [RZĄSA i in. 1999]. Występują one zarówno w obrębie wysoczyzny morenowej, jak i równiny sandrowej w obniŝeniach terenowych o charakterze wytopiskowym, dolin wód roztopowych, rynien subglacjalnych oraz w sąsiedztwie jezior i zbiorników wodnych. Jedynie około 20% łącznej powierzchni wszystkich gleb hydrogenicznych (1,5% powierzchni gminy) nie zostało w znacznym stopniu przekształconych antropogenicznie. Dotyczy to obszarów będących w stałym zasięgu wody gruntowej, które nie zostały poddane odwodnieniu w wyniku działalności rolniczej, w związku z czym nadal są one porośnięte roślinnością torfotwórczą. Występują w dolinach cieków tworzących okresowe rozlewiska lub w obrębie śródleśnych obniŝeń wytopiskowych o charakterze zanikających zbiorników wodnych. NieuŜytki i tereny zabudowane zajmują około 2% powierzchni gminy i pokrywają się z obszarami występowania gleb antropogenicznych lub antropogenicznie przekształconych. W skład nieuŝytków wchodzą obszary obejmujące wykopy i nasypy kolejowe oraz tereny zwartej zabudowy mieszkaniowej i przemysłowej. Wnioski Przeprowadzone badania pokrywy glebowej w róŝnych typach krajobrazu młodoglacjalnego gminy JeŜewo pozwalają na sformułowanie następujących wniosków: 1. Antropogeniczne przekształcenia obejmują 84% powierzchni gminy i spowodowane są zmianą składu gatunkowego pierwotnych drzewostanów, denudacją antropogeniczną oraz zmianą stosunków wodnych. 2. W obszarach leśnych wtórnie nasadzone monokultury sosnowe doprowadziły do przekształceń gleb rdzawych właściwych w gleby bielicowo-rdzawe. 3. W obszarach rolniczych erozja gleb płowych doprowadziła do wytworzenia gleb płowych zerodowanych, morfologicznie przypominających gleby brunatne, natomiast akumulacja materiału u podnóŝy stoków do powstania gleb deluwialnych. 4. W obszarach torfowiskowych odwodnienie i melioracje przyczyniły się do zahamowania procesu torfienia i przekształcenia gleb torfowych w gleby torfowo-mułowe i torfowo-murszowe. W glebach murszastych występujących na obrzeŝach dawnych torfowisk obniŝenie poziomu wód gruntowych spowodowało ubytek materii organicznej. Literatura ANDRZEJEWSKI L PołoŜenie i ogólna charakterystyka środowiska geograficznego,

6 144 R. Bednarek, M. Dąbrowski, M. Świtoniak w: Krajobrazy Ziemi Świeckiej. Praca zbiorowa pod red. J. Pająkowskiego. Towarzystwo Przyjaciół Dolnej Wisły, Świecie: BEDNAREK R Mapa jako źródło informacji o glebach, w: Badania ekologicznogleboznawcze. Bednarek R., Dziadowiec H., Pokojska U., Prusinkiewicz Z. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa: BEDNAREK R., SZREJDER B Struktura pokrywy glebowej zlewni reprezentatywnej Strugi Toruńskiej, w: Zintegrowany Monitoring Środowiska Przyrodniczego. Funkcjonowanie i monitoring geosystemów w warunkach narastającej antropopresji. Praca zbiorowa pod red. M. Kejny, J. Usckiej. Bibl. Monitor. Środow., Toruń: BIAŁOUSZ S Kartografia i bonitacja gleb, w: Podstawy gleboznawstwa z elementami kartografii i ochrony gleb. Kuźnicki F., Białousz S., Skłodowski P., PWN Warszawa: BRÓZDOWSKI J Środowisko geograficzno-przyrodnicze gminy JeŜewo, w: Gmina JeŜewo. Praca zbiorowa pod red. E. Brózdowskiej, J. Brózdowskiego, Z. Dąbrowskiego. Urząd Gminy w JeŜewie, PZITS Oddział w Toruniu, JeŜewo: DĄBROWSKI Z Historia JeŜewa i okolic od końca X wieku do 1772 r., w: Gmina JeŜewo. Praca zbiorowa pod red. E. Brózdowskiej, J. Brózdowskiego, Z. Dąbrowskiego. Urząd Gminy w JeŜewie, PZITS Oddział w Toruniu, JeŜewo: DROZDOWSKI E Środowisko geograficzne regionu świeckiego, w: Dzieje Świecia na Wisłą i jego regionu. Praca zbiorowa pod red. K. Jasińskiego. PWN Warszawa- Poznań-Toruń: JANKOWSKI M Historia rozwoju pokrywy glebowej obszarów wydmowych Kotliny Toruńskiej. Praca doktorska wykonana pod kierunkiem prof. dr hab. R. Bednarek w Zakładzie Gleboznawstwa UMK w Toruniu. KOĆMIT A Charakterystyka zmian w morfologii i właściwościach gleb uprawnych spowodowanych erozją wodną w obszarach młodoglacjalnych Pomorza. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 460: PIETRUCIEŃ CZ Opis geograficzny zlewni rzeki Mątawy. Rocznik Grudziądzki 4: PRUSINKIEWICZ Z Gleby, w: Województwo bydgoskie. Krajobraz, dzieje, kultura, gospodarka. Praca zbiorowa pod red. A. Swinarskiego. PWN, Poznań: RZĄSA S., OWCZARZAK W., MOCEK A Problemy odwodnieniowej degradacji gleb uprawnych w rejonach kopalnictwa odkrywkowego na NiŜu Środkowopolskim. Wyd. AR w Poznaniu, Poznań: SINKIEWICZ M Rozwój denudacji antropogenicznej w środkowej części Polski Północnej. Wyd. UMK Toruń: SOBIERALSKA R Charakterystyka środowiska przyrodniczego, w: Przyroda Ziemi Świeckiej. Praca zbiorowa pod red. J. Pająkowskiego. Towarzystwo Przyjaciół Dolnej Wisły, Świecie: Systematyka gleb Polski Roczn. Glebozn. 40(3/4): STASIK R., SZAFRAŃSKI CZ Zmiany w pokrywie glebowej erodowanych terenów Pojezierza Gnieźnieńskiego. Acta Agrophysica 5(2): SZREJDER B Niektóre właściwości i pozycja systematyczna gleb powstałych w wyniku denudacji antropogenicznej w Koniczynce na Wysoczyźnie Chełmińskiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 460: ŚWITONIAK M Geneza, systematyka i wartość uŝytkowa gleb o dwudzielnym uziarnieniu w krajobrazie młodoglacjalnym na przykładzie Pojezierza Chełmińskiego i

7 ANTROPOGENICZNE PRZEKSZTAŁCENIA POKRYWY GLEBOWEJ Brodnickiego. Praca doktorska wykonana pod kierunkiem R. Bednarka w Zakładzie Gleboznawstwa UMK w Toruniu. TOBOLSKI K Torfowiska na przykładzie Ziemi Świeckiej. Towarzystwo Przyjaciół Dolnej Wisły, Świecie: , Słowa kluczowe: denudacja antropogeniczna, układy katenalne, odwodnienie gleb, bielicowanie, mapa gleb Streszczenie Gmina JeŜewo jest przykładem obszaru młodoglacjalnego, którego pokrywa glebowa uległa znacznej antropopresji. Stopień jej antropogenicznych przekształceń określono na podstawie analizy materiałów kartograficznych oraz wyników badań własnych. W obszarach leśnych wtórnie nasadzone monokultury sosnowe doprowadziły do przekształceń gleb rdzawych właściwych w gleby bielicowo-rdzawe. W obszarach rolniczych erozja gleb płowych doprowadziła do wytworzenia gleb płowych zerodowanych, natomiast akumulacja materiału u podnóŝy stoków do powstania gleb deluwialnych. W obszarach torfowiskowych odwodnienie i melioracje przyczyniły się do zahamowania procesu torfienia i degradacji gleb torfowych w wyniku mineralizacji torfu oraz do ubytku materii organicznej w glebach murszastych występujących na obrzeŝach dawnych torfowisk. ANTHROPOGENIC TRANSFORMATIONS OF SOIL COVER IN THE CHOSEN TYPES OF THE YOUNG GLACIAL RELIEF ON THE BASIS OF JEśEWO DISTRICT Renata Bednarek, Michał Dąbrowski, Marcin Świtoniak Department of Soil Science, Institute of Geography, Nicolaus Copernicus University, Toruń Key words: anthropogenic denudation, catenal configurations, soil drainage, podzolization, soil map Summary The studies aimed at the description of anthropogenic changes of soil cover in young glacial landscapes based on the example of the JeŜewo district area. The degree of this changes was determined by the analysis of cartographic materials and field work. Secondary planted pine monocultures in the forest areas resulted in podzolization of rusty soils and transformed them into podzolized rusty soils. Soil cover of arable areas is under strong influence of anthropogenic denudation. As a result, this process leads to a formation of eroded soils lessives as well as deluvial soils. Land meliorations of peatlands stopped peat accumulation and activated peat soils degradation. Soil drainage affects mineralization and organic matter depletion in mucky soils that occurs at the edge of former peatbogs.

8 146 R. Bednarek, M. Dąbrowski, M. Świtoniak Prof. dr hab. Renata Bednarek Zakład Gleboznawstwa, Instytut Geografii Uniwersytet Mikołaja Kopernika ul. Gagarina TORUŃ swit@umk.pl