Przekształcenia gleb pod wpływem dawnej działalności człowieka w obrębie wczesnośredniowiecznego zespołu osadniczego w Kałdusie

Transkrypt

1 Przekształcenia gleb pod wpływem dawnej działalności człowieka w obrębie wczesnośredniowiecznego zespołu osadniczego w Kałdusie Renata Bednarek, Michał Jankowski, Aleksandra Kwiatkowska, Maciej Markiewicz, Marcin Świtoniak Zakład Gleboznawstwa, Instytut Geografii UMK, Toruń Wprowadzenie Stanowiska archeologiczne charakteryzują się występowaniem specyficznych gleb, których budowa i właściwości są wynikiem zarówno naturalnych procesów glebotwórczych, jak i dawnej oraz współczesnej działalności człowieka. Gleby te odznaczają się modyfikacją budowy morfologicznej oraz właściwości chemicznych, fizykochemicznych i fizycznych, które odróżniają je od analogicznych gleb występujących w sąsiedztwie, a nieprzekształconych antropogenicznie. Badanie takich gleb dostarcza wielu cennych informacji zarówno archeologom, jak i paleopedologom. Uzyskane wyniki umożliwiają m.in. określenie zasięgu, zróżnicowania funkcjonalnego, długości i intensywności historycznego osadnictwa w obrębie poszczególnych stanowisk archeologicznych. Archeologom pozwala to na uniknięcie lub ograniczenie do minimum pracochłonnych, kosztownych i często destrukcyjnych wykopalisk [Bednarek 007]. Z kolei wykorzystanie precyzyjnych metod datowania archeologicznego pozwala określić początek i ewentualnie koniec procesów glebotwórczych [Demkin 997, Dergačeva 997, Manikowska 98, Scudder i in. 996]. Pokrywę glebową w miejscach dawnego osadnictwa tworzą głównie: gleby naturalne, występujące na współczesnej powierzchni terenu, które w niewielkim stopniu przekształcone są dawną działalnością człowieka, gleby naturalne kopalne (przykryte młodszymi osadami) oraz gleby antropogeniczne (Anthrosole), które stanowią najbardziej zróżnicowaną grupę gleb [Bednarek 007, 008]. Wpływ człowieka na gleby bada się z wykorzystaniem większości podstawowych narzędzi pedologicznych, m.in. badań terenowych oraz standardowych lub specjalistycznych analiz [Bednarek 007, 008, Courty i in. 989, Evans i O Connor 00, Cook i Heizer 965]. Szczególną rolę w 79

2 ocenie wpływu dawnego osadnictwa na gleby naturalne odgrywa analiza zawartości fosforu [Andrzejewski i Socha 998]. Podstawowym celem stosowania tej metody jest określenie podwyższonej zawartości tego pierwiastka w glebach pod wpływem dawnej działalności człowieka. O przydatności fosforu do badań archeologicznych decydują jego specyficzne właściwości, głównie znikoma rozpuszczalność i wynikająca z niej niewielka ruchliwość oraz obecność w każdej żywej komórce [Brady i Weil 996, Holliday i Gartner 007, Sapek A. i Sapek B. 004]. Ryc.. Mapa gleb i uziarnienia utworów powierzchniowych w Kałdusie i w jego otoczeniu [Bednarek i in. 004a, b] gleby płowe, gleby płowe ogłowione, gleby rdzawe, 4 czarne ziemie, 5 gleby deluwialne, 6 asocjacja gleb deluwialnych i słabo wykształconych, 7 mady rzeczne, 8 gleby organiczne, 9 gleby antropogeniczne próchniczne, 0 wyspowe zasięgi gleb antropogenicznych próchnicznych; A piaski luźne, B piaski słabo gliniaste, C piaski gliniaste lekkie, D piaski gliniaste mocne, E gliny lekkie, F utwory pyłowe zwykłe, G utwory pyłowe ilaste, H utwory pylaste, I glina lekka zalegająca na głębokości od 50 do 00 cm; a drogi, b zabudowania, c cieki i zbiorniki wodne, d punkty wysokościowe, e lokalizacja i numery odkrywek glebowych, f obszar szczegółowych badań fosforowych 80

3 Celem pracy jest wykazanie przekształceń pokrywy glebowej w wyniku dawnej działalności człowieka oraz próba wykorzystania analizy fosforowej do wyznaczenia zasięgu oddziaływania oraz intensywności wczesnośredniowiecznego osadnictwa na obszarze zespołu osadniczego w Kałdusie. Środowisko przyrodnicze Kałdusa Wczesnośredniowieczny zespół osadniczy w Kałdusie położony jest w krawędziowej części wysoczyzny morenowej w zachodniej części Pojezierza Chełmińskiego, na granicy z Doliną Fordońską, stanowiącą górny odcinek Doliny Dolnej Wisły [Kondracki 994] (ryc. ). Na analizowanym obszarze dominuje sporadycznie plamisty typ struktury pokrywy glebowej, z dominującym typem gleb płowych [Bednarek i in. 004a]. Pomiędzy dużymi areałami tych gleb występują stosunkowo niewielkie i nieregularnie rozmieszczone plamy gleb śródstrefowych, głównie czarnych ziem. W strefie przylegającej do krawędzi wysoczyzny widoczne są duże płaty gleb rdzawych, wykształconych z piasków eolicznych, nawianych na wysoczyznę. Gleby te nie są typowe dla obszarów wysoczyznowych i stanowią regionalną osobliwość obszaru badań. Aktualnie w okolicach Kałdusa dominuje krajobraz kulturowy z przewagą zagospodarowania rolniczego. Naturalne fragmenty zespołów leśnych zachowały się jedynie na stromych zboczach doliny i wzdłuż rozcięć erozyjnych. Reprezentują one głównie łęg wiązowo-jesionowy oraz zboczowe postacie grądu niskiego kokoryczowego i grądu typowego [Cyzman i Kamiński 004]. Właściwości gleb płowych Skałami macierzystymi gleb płowych są utwory niejednorodne litologicznie gliny zwałowe o uziarnieniu glin lekkich silnie lub słabo spiaszczonych, często noszących cechy pylastości, przykryte warstwą piasków pokrywowych (gliniastych lekkich lub mocnych) o zmiennej miąższości. Szczegółowo omówione zostaną właściwości dwóch gleb płowych opadowoglejowych współcześnie użytkowanych rolniczo. Jedna z nich położona jest poza zasięgiem wczesnośredniowiecznej osady podgrodowej (profil ), druga natomiast charakteryzuje gleby w obrębie tej osady (profil ; ryc. ). W morfologii obu profili występuje specyficzna dla gleb płowych sekwencja poziomów genetycznych: Ap Eetg IIBtg IICg. Niemniej jednak zaznaczają się pewne różnice związane z historią użytkowania tych gleb. W glebie płowej położonej poza obszarem stanowiska archeologicznego właściwości chemiczne są zbliżone do naturalnych gleb płowych, porośniętych roślinnością leśną. Górne poziomy (Ap i Eetg) wykazują dość znaczne zakwaszenie (ph w H O odpowiednio 5,4 i 5,7), dolne natomiast (IIBtg i IICg) charakteryzują się odczynem lekko zasadowym (ph w H O odpowiednio 7,6 i 7,8). Węglan wapnia występuje dopiero w skale macierzystej. Zawartość węgla organicznego (około 0,6%) i azotu ogółem (około 8

4 0,06%) w poziomie próchnicznym tej gleby jest stosunkowo niska. Zawartość fosforu ogółem w poziomie próchnicznym około 60 mg kg - można traktować jako współczesne tło geochemiczne w glebach płowych obszaru badań. Gleba płowa znajdująca się w obrębie osady podgrodowej wykazuje wiele specyficznych cech związanych z jej intensywnym użytkowaniem we wczesnym średniowieczu. Jedną z nich jest dwudzielność poziomu próchnicznego, przejawiającą się odmienną morfologią i właściwościami. Górną, 0-centymetrową część stanowi współczesny poziom płużny (Adelp) zbudowany z materiału deluwialnego, przemieszczonego po okresie średniowiecza z miejsc wyżej położonych. Mniejsze zakwaszenie (ph w H O 6,0) i niemal dwukrotnie wyższą zawartość fosforu w poziomie próchnicznym (800 mg kg - ), w porównaniu z glebą znajdującą się poza kompleksem osadniczym, należy wiązać z zalegającą niżej warstwą kulturową (Aan), której fragmenty podczas orki włączane są do współczesnego poziomu płużnego. Poziom Aan stanowi wczesnośredniowieczną warstwę kulturową, bogatą w materiał źródłowy. Zawartość węgla i azotu jest porównywalna z zawartością tych pierwiastków w poziomie powierzchniowym, jednak pozostałe właściwości chemiczne uległy modyfikacji pod wpływem dawnej działalności człowieka. Wysoka zawartość fosforu (560 mg kg - ), przekraczająca czterokrotnie poziom geochemicznego tła na tym obszarze, obecność węglanów i lekko zasadowy odczyn są niewątpliwym świadectwem dawnej antropopresji. Przestrzenne zróżnicowanie zawartości fosforu w obrębie osady podgrodowej (stan. ) Dzięki wykonaniu serii wierceń w obrębie osady podgrodowej wykonano mapę przestrzennego zróżnicowania zawartości fosforu w średniowiecznej warstwie kulturowej (ryc. ). Na mapie widoczne są trzy strefy o owalnym kształcie i zawartościach fosforu przekraczających 000 mg kg -. Największa z nich, ciągnąca się wzdłuż polnej drogi prowadzącej ze wsi Kałdus na dziedziniec grodziska, znajduje się na południowy wschód od góry Św. Wawrzyńca. Zawartości fosforu w obrębie tej strefy przekraczają 6500 mg kg -. Pozostałe dwie strefy, zajmujące mniejszy areał i znacznie uboższe w ten pierwiastek, znajdują się w południowej części obszaru objętego badaniami. Występowanie wyróżnionych na mapie stref o podwyższonej zawartości fosforu może wskazywać na obecność miejsc związanych ze wzmożoną aktywnością człowieka w przeszłości. Mogły to być np. strefy, gdzie zlokalizowane były chaty i towarzyszące im różnego rodzaju jamy (zasobowe, śmietniskowe), warsztaty lub gdzie gromadzono zwierzęta gospodarskie. W miarę oddalania się od Góry Św. Wawrzyńca w kierunku południowym i południowo-wschodnim, zawartość fosforu w glebach maleje do wartości przyjętej dla tła geochemicznego tego obszaru. W związku z powyższym izolinię 500 mg kg - można traktować jako granicę wyznaczającą zasięg wczesnośredniowiecznej osady podgrodowej. 8

5 Ryc.. Przestrzenne zróżnicowanie zawartości fosforu w średniowiecznej warstwie kulturowej w obrębie osady podgrodowej w Kałdusie Wzbogacenie gleb w fosfor, materię organiczną i inne składniki pochodzenia antropogenicznego wywiera wpływ na rozwój roślinności. Na obszarze osady podgrodowej w okresie wiosenno-letnim obserwuje się liczne płaty zboża wyróżniające się długością źdźbeł (różnice dochodzą do 50 cm) i barwą (intensywnie zieloną w okresie wczesnowiosennym i jasnożółtą latem). Po przeanalizowaniu materiału glebowego spod jednej z takich kęp stwierdzono, że szybszy rozwój roślin zdeterminowany jest obecnością niewielkich obiektów archeologicznych pod powierzchnią terenu (ryc. ). Materiał wypełniający takie obiekty odznacza się większą niż w otoczeniu zawartością próchnicy, co wpływa na znaczniejszą wilgotność i dostępność składników pokarmowych. Zawartość fosforu w warstwach wypełniających obiekt jest wyjątkowo duża i waha się od 540 do 900 mg kg -, podczas gdy w materiale występującym w otoczeniu obiektu ilości fosforu nie prze- 8

6 kraczają 700 mg kg -. Takie obszarowo ograniczone nagromadzenie fosforu wiązać można ze sposobem wykorzystania danego obiektu w przeszłości. Mogła to być jama zasobowa/magazynowa, w której składowano pożywienie lub też jama śmietniskowa, gdzie gromadzono różnego rodzaju odpadki, zarówno organiczne (resztki pożywienia, kawałki skór), jak i nieorganiczne (uszkodzone naczynia, czy narzędzia). 84 Ryc.. Schematyczny przekrój oraz zawartości fosforu ogółem w obiekcie archeologicznym pod kępą zboża (osada podgrodowa) Podsumowanie Współczesna pokrywa glebowa zespołu osadniczego w Kałdusie wykazuje liczne przekształcenia w budowie morfologicznej i właściwościach chemicznych i fizykochemicznych, spowodowane dawną działalnością człowieka. Gleby płowe opadowo-glejowe pokrywające znaczną część obszaru badań charakteryzują się obecnością poziomów kulturowych (Aan), świadczących o okresowej stabilizacji powierzchni terenu w okresie wczesnego średniowiecza. We właściwościach chemicznych i fizykochemicznych zaobserwować można cechy odróżniające je od gleb znajdujących się poza

7 wpływem dawnej antropopresji. Są to m.in. wyższe wartości ph, podwyższona zawartość węgla organicznego, fosforu i azotu ogółem. Wyniki analizy zawartości fosforu ogółem potwierdziły przydatność tej metody w badaniach archeologicznych. Pozwoliły one wyznaczyć zasięg i intensywność dawnej antropopresji, a także stały się podstawą do rekonstrukcji funkcjonalnego zróżnicowania dawnej osady podgrodowej. Literatura Andrzejewski M., Socha T Fosfor i jego przydatność w badaniach archeologicznych. [w:] Śmigielski W. (red.) Nauki przyrodnicze i fotografia lotnicza w archeologii. Muzeum Archeologiczne w Poznaniu: Bednarek R Znaczenie studiów paleopedologicznych w archeologii środowiskowej, [w:] Makohonienko M., Makowiecki D., Kurnatowska Z. (red.) Środowisko-Człowiek-Cywilizacja, t., Seria wydawnicza Stowarzyszenia Archeologii Środowiskowej. Studia interdyscyplinarne nad środowiskiem i kulturą w Polsce. Bogucki Wyd. Nauk. Poznań: 7-9. Bednarek R Wykorzystanie metod gleboznawczych i paleopedologicznych w badaniach archeologicznych. [w:] Chudziak W. (red.) Człowiek i środowisko przyrodnicze we wczesnym średniowieczu w świetle badań interdyscyplinarnych. Wyd. UMK, Toruń: Bednarek R., Jankowski M., Kwiatkowska A., Markiewicz M., Świtoniak M. 004a. Charakterystyka współczesnej pokrywy glebowej w Kałdusie i w jego otoczeniu. [w:] Chudziak W. (red.) Wczesnośredniowieczny zespół osadniczy w Kałdusie. Studia przyrodniczo-archeologiczne. Wyd. UMK, Toruń: Bednarek R., Jankowski M., Kwiatkowska A., Markiewicz M., Świtoniak M. 004b. Zróżnicowanie zawartości fosforu w glebach w obrębie zespołu osadniczego w Kałdusie. [w:] Chudziak W. (red.) Wczesnośredniowieczny zespół osadniczy w Kałdusie. Studia przyrodniczo-archeologiczne. Wyd. UMK, Toruń: Brady N.C., Weil R.R The nature and properties of soils. New Jersey. Cook S.F., Heizer R.F Studies on the chemical analysis of archeological sites, vol.. University of California, Publication in Anthropology. Courty M.A., Goldberg P., Macphail R Soils and micromorphology in archaeology. Cambridge University Press. Cyzman W., Kamiński D Rzeczywista i potencjalna roślinność w Kałdusie i w jego otoczeniu [w:] Chudziak W. (red.) Wczesnośredniowieczny zespół osadniczy w Kałdusie. Studia przyrodniczo-archeologiczne. Wyd. UMK, Toruń: -6. Demkin W.A Paleopočvovedenie i archeologija: integracja prirody i obščestva. RAN, Puščino. Dergačeva M.I Archeologičeskoje počvovedenie. Izd. SO RAN, Novosibirsk.Holliday V.T., Gartner W.G Methods of soil P analysis in archaeology. J. Arch. Sci. 4: 0-. Evans J., O Connor T. 00. Environmental archaeology, principles and methods. Sutton Publishing. Holliday V.T., Gartner W.G Methods of soil P analysis in archaeology. J. Arch. Sci. 4: 0-. Kondracki J Geografia Polski. Mezoregiony fizycznogeograficzne. PWN Warszawa. 85

8 Manikowska B. 98. Gleby jako element środowiska geograficznego. [w:] Kozłowski J., Kozłowski S. (red.) Człowiek i środowisko w pradziejach. PWN Warszawa: Sapek A., Sapek B Phosphorus. [w:] Elements and their compounds in the environment. Occurrence, analysis and biological relevance. Merian E., Anke M., Ihnat M., Stoeppler I.M. (red.). WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Scudder S.J., Foss J.E., Collins M.E Soil science and archaeology. Advances in Agronomy 57:

9 Dokumentacja profili glebowych Stanowisko Kałdus 87

10 Profil Lokalizacja: Kałdus, około 4 km na południowy zachód od Chełmna, profil położony poza zasięgiem wczesnośredniowiecznej osady podgrodowej Rzeźba terenu: Pojezierze Chełmińskie, wysoczyzna morenowa płaska, łagodnie opadająca w kierunku zachodnim Roślinność: gleba użytkowana rolniczo, pszenica Morfologia: Głębokość [cm] Symbol PTG [989] 0-40 Ap Ap Symbol FAO [006] Eetg E IIBtg Btg 05-0(+) IICg Cg 88

11 Pozycja systematyczna: PTG [989]: Gleba płowa opadowo-glejowa WRB [IUSS 007]: Cutanic Stagnic Luvisol Symbol [PTG 989] Ap Eetg IIBtg IICg Opis Poziom próchniczny, płużny, piasek gliniasty, struktura agregatowa, barwa ciemnobrązowa (0YR /), nieliczne korzenie, przejście ostre. Poziom wymywania luvic wykazujący cechy oglejenia opadowowodnego, piasek gliniasty, struktura agregatowa, barwa brązowożółta (,5Y 5/,5), przejście stopniowe. Poziom wzbogacania argillic wykazujący cechy oglejenia opadowo-wodnego, glina lekka, struktura subangularna, barwa brązowa (,5Y 4/4), liczne plamy o zabarwieniu szarozielonym, liczne konkrecje manganowe i żelaziste, przejście stopniowe. Skała macierzysta z cechami oglejenia opadowo-wodnego, glina piaszczysta, struktura subangularna, barwa brązowoszara (,5Y 4/5), liczne szarozielone plamy glejowe. 89

12 Profil Lokalizacja: Kałdus, około 4 km na południowy zachód od Chełmna, profil położony w obrębie wczesnośredniowiecznej osady podgrodowej Rzeźba terenu: Pojezierze Chełmińskie, wysoczyzna morenowa płaska, łagodnie opadająca w kierunku zachodnim Roślinność: gleba użytkowana rolniczo, żyto Morfologia: Głębokość [cm] Symbol PTG [989] 0-0 Adelp Ap 0-8 Aan A Symbol FAO [006] 8-60 Eetg E IIBtg Btg 00-40(+) IICcag Ckg 90

13 Pozycja systematyczna: PTG [989]: gleba płowa opadowo-glejowa WRB [IUSS 007]: Cutanic Stagnic Luvisol Symbol [PTG 989] Adelp Aan Eetg IIBtg IICcag Opis Poziom próchniczny, płużny, zbudowany z materiału deluwialnego, piasek słabogliniasty, struktura agregatowa, barwa jasnoszara (0YR /,5), liczne korzenie zboża, przejście ostre. Poziom próchniczny stanowiący wczesnośredniowieczną warstwę kulturową z licznymi artefaktami, piasek gliniasty, struktura agregatowa, barwa czarna (0YR,7/), liczne korzenie zbóż, przejście wyraźne. Poziom wymywania luvic z cechami oglejenia opadowo-wodnego, piasek gliniasty, struktura agregatowa, barwa brązowoszara (0YR 4/), przejście wyraźne. Poziom wzbogacania argillic z cechami oglejenia opadowo-wodnego, glina piaszczysto-ilasta, struktura subangularna, barwa brązowa (0YR 5/5), liczne plamy o zabarwieniu szarozielonym, pojedyncze konkrecje manganowe i żelaziste, przejście stopniowe. Skała macierzysta wzbogacona w CaCO, glina piaszczysta, struktura subangularna, barwa brązowa (0YR 4/5). 9

14 Tabela. Uziarnienie gleb płowych opadowo-glejowych w Kałdusie Poziom genetyczny Udział procentowy frakcji granulometrycznych [mm] Profil. Gleba płowa opadowo-glejowa (poza stanowiskami archeologicznymi) Ap Eetg IIBtg IICg Profil. Gleba płowa opadowo-glejowa (osda podgrodowa) Adelp Aan Eetg IIBtg IICcag Głębokość (cm) >,0,0-,0,0-0, ,5-0, ,5-0, ,-0, ,05-0, ,0-0, ,005 0,00 4 < 0, Grupa granul. PTG [989] pglp psp glsp glpp ps pglp psp glsp glp PTG [008] pg pg gl gp ps pg pg gpi gp

15 Tabela. Podstawowe właściwości chemiczne gleb płowych opadowoglejowych na stanowisku archeologicznym w Kałdusie Poziom Głębokość Corg Nt C/N ph P CaCO genetyczny [cm] [%] HO KCl [mg kg - ] [%] Profil. Gleba płowa opadowo-glejowa (poza stanowiskiem archeologicznym) Ap ,59 0, ,4 4, 65 - Eetg ,09 0,0 8 5,7 4,6 6 - IIBtg ,6 5,7 8 - IICg ,8 6, 80, Profil. Gleba płowa opadowo-glejowa (osada podgrodowa) Adelp 0-0 0,8 0,068 6,0 5, Aan 0-8 0,60 0,05 7, 6, ,4 Eetg ,8 0,09 0 7,5 7, , IIBtg ,7 6, , IICcag , 7, , 9