STUDIA MIKROMORFOLOGICZNE I CHEMICZNE NAD PROCESEM PŁOW IENIA GLEB PYŁOW YCH

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X V. Z. 3. W A R S Z A W A 1974 S T A N IS Ł A W Z A S O Ń S K I STUDIA MIKROMORFOLOGICZNE I CHEMICZNE NAD PROCESEM PŁOW IENIA GLEB PYŁOW YCH CZĘ ŚĆ I. G L E B Y L E S S O W E W Y Ż Y N Y K R A K O W S K IE J Instytut Gleboznawstwa, Chemii Rolnej i Mikrobiologii Akadem ii Rolniczej w Krakow ie Dyrektor doc. dr hab. E. Gorlach Kierownik Zespołu Gleboznawstwa prof. dr T. Komornicki Z A G A D N IE N IE G L E B P Ł O W Y C H Do niedawna przyjmowano powszechnie, że proces kształtujący gleby, których profil obejmuje poziomy eluwialny i iluwialny, jest procesem przebiegającym w określonych warunkach klimatycznych i polega na rozkładzie wtórnych glinokrzemianów i przenoszeniu produktów rozkładu w głąb profilu. Wnikliwe prześledzenie tego procesu, a szczególnie zastosowanie metod mikromorfologicznyc-h doprowadziło do stwierdzenia, że przemieszczanie substancji ilastej w profilu może odbywać się bez jej rozkładu [3, 4, 12, 13, 18, 21, 24]. Obserwacje mikromorfologiczne poziomów iluwialnych tych gleb wykazują nagromadzenie w porach i pęknięciach anizotropowej substancji ilastej, której zawartość może być miernikiem natężenia procesu płowienia [27, 28]. Obecność tego rodzaju skupień substancji ilastej jest interpretowana przez wielu autorów jako dowód mechanicznego jej przeniesienia w profilu, bez udziału procesów chemicznych [7, 8, 17, 25, 28, 29]. Wzmianki o możliwości mechanicznego przemieszczenia się iłu w profilu można spotkać w literaturze dość wcześnie, bo już od roku 1895 (Woliny 1895, Glinka 1924, Stremme 1936, Cemescu 1938, cyt. za Fridłandem [16]). Proces ten jednak został później włączony do szeroko pojętego procesu bielicowania. Powrót do poprzednich poglądów nastąpił w latach pięćdziesiątych, znajdując swe odbicie również w systematyce gleb. Na VI Międzynarodowym Kongresie w Paryżu w 1956 r. gleboznawcy francuscy A u bert i Duchaufour [2] przedstawili projekt klasyfikacji, według któ-

56 S. Zasoński rego gleby z poziomem eluwialnym i iluwialnym dzieli się na dwa odrębne typy, kształtowane przez dwa różne procesy bielicowania i lessiwage (płowienia). Dalszy podział gleb lessivé (płowych) opiera się na podstawie tzw. wskaźnika przemieszczania substancji ilastej, który w y raża intensywność procesu płowienia w kształtowaniu danego profilu. Podział ten dość szybko został przyjęty na zachodzie Europy, zwłaszcza w NRF [13] i Holandii [4] oraz w Rumunii [1], jak również przez niektórych gleboznawców radzieckich [16. 31]. W Polsce stwierdzono również obecność gleb odpowiadających kryteriom gleb płowych i po przeprowadzeniu koniecznych prac terenowych i laboratoryjnych wprowadzono do systematyki nowy typ gleb, będący ogniwem pośrednim między glebami brunatnymi a bielicowymi. Należy jednak zauważyć, że w systematyce Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego gleby płowe nie mają wyraźnie sprecyzowanych kryteriów ilościowych. Łatwość, z jaką przyjęty został nowy podział, jest związana z geograficznym zasięgiem gleb płowych w Europie. Proces płowienia, typowy dla klimatu atlantyckiego, przebiega w klasycznej formie na zachodzie Europy; na wschodzie zaś nakłada się na niego wiele innych procesów (bielico wanie, brunatnienie, oglejenie), wskutek czego przechodzi о-n na terenie Związku Radzieckiego w proces bielicowy [13, 31]. C E L P R A C Y I M E T O D Y K A Celem niniejszej pracy było stwierdzenie, w jakim stopniu proces mechanicznego przemieszczania iłu brał udział w kształtowaniu profilu niektórych gleb lessowych Wyżyny Krakowskiej. Chodziło też o powiązanie tego procesu z właściwościami fizykochemicznymi i morfologicznymi badanych gleb, a także określenie pewnych wskaźników typologicznych. Analizy i oznaczenia laboratoryjne wykonano według następującej metodyki: właściwości fizyczne na próbkach o nienaruszonym układzie w cylindrach o pojemności 250 cm3; skład mechaniczny metodą Bouyoucosa-Casagrande w modyfikacji Prószyńskiego; ph gleby w H20 i KC1 potencjometrycznie przy użyciu elektrody szklanej; kwasowość wymienną według Daikuhary; glin ruchomy metodą Sokołowa; kwasowość i sumę zasad wymienionych według Mehlicha, Ca i Mg kompleksometrycznie, К i Na fotopłomieniowo'; żelazo ruchome według Gereia; żelazo wolne metodą Aquilera i Jacksona; węgiel organiczny zmodyfikowaną metodą Tiurina; azot ogólny metoda Kjeldahla; frakcję koloidalną < 2 \x do badań chemicznych i mineralogicznych wydzielono przez sedymentację; wodę higroskopową metodą suszarkowo-wagową; stratę żarową przez prażenie w 960 C; analizę chemiczną gleby frakcji koloidalnej wykonano w stopach z NaOH w tyglu srebrnym oznaczając: Si02 wagowo, a Fe20.9,

S tudia nad lessam i W y ż y n y K ra k o w sk ie j 57 A120 3, CaO i MgO kompleksometrycznie; analizę DTA aparatem produkcji AGH, tempo ogrzewania 14 C/min termopary Pt-PtRh; substancję organiczną usuwano wodą utlenioną; analizą rentgenowską1 metodą proszkową za pomocą dyfraktometru TUR M 61, stosując promieniowanie Cu Ku monochromatyzowane filtrem Ni, analizy wykonano w kilku wariantach: ci próbki surowe w zakresie kątowym 0-18 i) i 0-7 />, b trawione w HC1, с prażone 30 min w 600 C, d kompleksowane z gliceryną; analizy b, с, d wykonano w zakresie kątowym 0-7 f), szlify wykonano według metodyki Fiodorowa [14], zawartość anizotropowego iłu oznaczono planimetrując 80 pól widzenia leżących obok siebie wzdłuż szlifu. B A D A N IA W Ł A S N E O G Ó L N Y OPIS G LE B Badaniem objęto gleby użytków rolnych i leśnych Wyżyny Krakowskiej wytworzone z typowych lessów rozprzestrzeniających się na północ od Krakowa aż po Tunel. Warunki klimatyczne tego obszaru charakteryzuje: średnia temperatura roczna + 7,6, średnia wieloletnia suma opadów 666 mm, w tym okres letni 264 mm. Odkrywki lokalizowano w miejscach, które z uwagi na morfologię terenu zmniejszały do minimum możliwość erozji. Zgodnie z obowiązującą systematyką profile te zaliczono do gleb płowych, ponieważ jednak morfologicznie przedstawiały one różne stadia rozwojowe, rozdzielono je na dwa podtypy: płowe brunatne o słabo zaznaczonym procesie płowienia i płowe właściwe, gdzie cechy tego procesu były mocno zaznaczone. Oprócz wyraźnych różnic morfologicznych w profilach tych podtypów słuszność tego rodzaju potwierdzają w przypadku użytków leśnych różne typy siedliskowe (tab. 1). S K Ł A D M E C H A N IC Z N Y I W Ł A Ś C IW O Ś C I F IZ Y C Z N E Analizowane gleby wykazują skład mechaniczny typowych lessów, dlatego w zestawieniach podano jedynie procentową zawartość frakcji koloidalnej. Profilowe rozmieszczenie tej frakcji jest typowe dla gleb płowych wytworzonych z jednorodnej skały macierzystej. Poziomy eluwiajne wykazują zubożenie, a iluwialne wzbogacenie we frakcję koloidalną w stosunku do skały macierzystej, przy czym mniejsze zróżnicowanie odpowiada glebom płowym brunatnym, a większe płowym właściwym (tab. 2, rys. 1). Miernikiem intensywności procesu płowienia w danym profilu może 1 W ykonana przez dra hab. J. Kubisza w Instytucie M ineralogii i Petrografii A G H w Krakowie.

Ogólna charakterystyko, i.iorfologiczno-siedliskowa badanych gleb General morphological-environmental characterization of investigated s o il3 Tabela 1 P r o fil P ro file Próchnica ** Humus Poziom A, 3 - A_ horizon ;> trofizm trophism C/il barwa colour sposób wykształcenia form of development Poziom В^ - B^ horizon barwa colour ciężar objęt. bulk dens. Typ siedliskowy lasu Environmenttype of forest Tvn <т1 S o il type Las Wolski 1 mull leśny cutre fie зпо-ryj zotrofiozay foreefc mull, eutrophic-iûd sotrophic 10,4 brunatnoszara brown-grey słabo wykształcony 0 charakterze poziomu przejść. A-/B^ in d istin ctly developed as tra n sit, horizon A^/B^ ciemnobrunatna dark brown 1,41 la s świeży * s lig h tly moist forest * gleba płowa brunatna brown le s sivé Hiediwiedż 2 mull eu tro fiezny eutrophic mull 9*5 brunatnoszara brown-grey słabo wykształcony 0 charakterze poziomu przejść. A^/Bi in d istin ctly developed as transit«, horizon A^/B^ ciemnobrunatna dark brown 1,43 gleba uprawna arable so il gleba płowa brunatna.brown le s sivé Tunel 1 Zabierzów 1 Tunel 5 Tanol 3 leśny moder o l i - gotroficzny forest moder, oligotrophic leśny movlor o l i - gotroficzny forest moder, oligotrophic mull m ezctroficzny meeotrophiс mull 15,0 ssarobożowa grey-beige 17,7 ssarobeżowa erey-boige 10,7 nzarobeżowa ffroy-beige mor/jlodar 35,9 popie1 at0- beżowa ashen-beige dobrze wykształcony, wyraźnie odcina się od sąsiednich w ell developed, d istinct from neighbour, ones dobrze wykształcony, wyraźnie odcina się od sąsiednich w ell developed, d istinct from neighbour, опеэ dobrze wykształcony, wyraźnie odcina się od sąsiednich w ell developed, d istin ct from neighbour, ones dobrze wykształcony, wyraźnie odcina się od sąsiednich w ell developed, d istin ct from neighbour, ones czerwonobrunatna red brown czerwonobrunatna red brown czensonobrunatna red brown czerwonobrunatna red brown 1,58 la s świeży, wariant ubogi slig h tly moist fore st, poor var. 1,65 la s świeży mieszany slig h tly moist, mixt forest 1,55 gleba uprawna arable se il 1,63 la s świeży, warian t ubogi slig h tly moiet fore st, poor var. gleba płowa właściwa typical lessivé gleba płowa właściwa typical lessivé gleba płowa właściwa typical lessivé gleba płowa właściwa z ozn. bielicow. ty p ie.lessivé podzolized * Typy eiedliakowe lasu według nom podanych w Zasadach Hodowlanych d la PGL /30/ Environment types of feroets after norms obligatory in State Forest Administration /30/ * * Rodzaje próchnicy według Duchaufoura /12 / ïypes of Ьишху after Du<:.-.is.ufc*j.r /12/

Hletotóre właściwości fieyozrce, zawartość rófcnyab form. żela z» 1 eubœfc. er gardo me 3 w. badanych glebach Some physical properties, content of some forms of iron and of organic substance in investigated so ils F a b e l» 2 РикШ. Profile Poziom - Horizp* miążasoóć thlcknes symbol Ciężar objętościowy Bulle density <0.002 % ïe2 j % całkowite ' total wolne ft#«ruchome Mobile Pe2 3 n.e«/ 100 g wol./og. total free Fe203 % ruoh./wol, mobile free Organ. Organic С % Substan». organice. Organic matter 1 % Całkowite Total H % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 a«gleby płowe brunatne - Brown lessiri soils C/H L. Wolski 0-18 A1 1*29 1 1 2,53 0,75 20,0 30 2,7 1,04 1,79 0,100 10,4 1 18-43 *3 1,25 12 2,50 0,83 12,4 33 6,7 0,75 1> 29 0,072 10,4 43-75 Bi 1,41 19 4,08 1,40 30,5 34 4,6 0,26 0,45 0,036 7,2 75-105 B.C 1,33 18 3,47 1,23 36,3 35 5,4 0,17 0,29 0,024 7,1 105-180 V 1,30 9 2,69 0,69-26 - 0,14 0,24 0,019 7,4 Niedźwiedź 0-31 AP 1,20 9 1,69 0,59 23,2 35 3,9 1,00 1,72 0,105 9,5 2 31-49 AjB 1,40 13 2,16 0,75 30,3 35 4,0 0,24 0,41 0,030 8,0 49-100 4 1*43 21 3,80 1,47 31,7 39 0,20 0,34 0,025 <8,0 100-140 1,46 14 V 2,65 0,80 30,0 30 0,16 0,27 0,020 8,0 " b. Gleby płowe właściwe - Typical lessivé soils Tunel 0-10 - A1 7 1,37 0,61 32,3 45 5,3 2,10 3,62 0,140 15,0 1 10-33 A1A3 1,23 8 1,41 0,53 36,5 38 6,9 0,54 0,93 0,043 12,6 33-52 A3B1 1,56 8 1,50 0,53 20,4 35 3,8 0,19 0,33 0,026 7,3 52-82 Bi 1,58 20 3,07 1,06 19,6 35 1,8 0,12 0,21 0,017 7,1 82-110 BjC 1,62 13 2,42 0,78 17,0 32 2,2 0,11 0,19 0,015 7,3 110-160 0 1)47 10 2,18 0,53 15,0 24 2,8 0,08 0,14 0,011 7,3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Zabierzów 0-7 A1 lf 02 8 1,83 0,69 21,6 38 V 5,90 10,71 0,334 17,7 1 7-4-7 A3 1*37 7 2,09 0,61 25,9 29 4,8 0,51 0,88 0,037 13,8 47-73 Bi 1,65 16 3,41 1,53 19,8 45 1,3 0,15 0,26 0,017 8,8 73-95 B±C 1,63 13 2,72 1,02 25,1 38 2,5 0,09 0,16 0,011 8,2 95-120 с 1,62 11 2,42 0,89 22,2 27 2,5 0,08 0,14 0,011 7,3 cd. tab.2 Tunel 0-21 AP 1,31 9 1,40 0,43 18,8 31 4,4 0,88 1,52 0,082 10.7 5 21-36 A,g 1,42 8 1,75 0,53 40,1 30 7,6 0,21 0,36 0,027 7,8 36-80 Bi 1*55 19 3,38 1,30 25,9 39 2>3 0,16 0,28 0,022 7,3 80-108 B±C 1,58 15 2,82 1,00 22,2 36 2,2 0,09 0,16 0,014 6,4 108-175 с 1,54 12 2,50 0,86 27,0 34 V 0,07 0,12 0,012 5*8 Tunel 0-2 - - _ Ao _ 35,93 61,94 1,000 35,9 3 2-8 A1A2 1,04 6 1,46 0,50 20,5 34 4,1 1,47 2,53 0,100 14,7 8-37 A3 1,35 6 1,36 0,49 31,8 36 6,5 0,41 0,71 0,036 11,4 37-90 Bi 1,63 16 3,05 0,90 15,7 32 1,6 0,11 0,19 0,012 9,2 90-140 B±C 1,60 14 2,67 0,91 21,8 34 2,4 0,11 0,19 0,012 9,2 140-170 с 1,53 10 1,88 0,65 19,5 3,0 0,05 0,10 0,008 7,5

Zestawienie charakterystycznych wskaźników typologicznych bądanych gleb L ist of characteristic typological indices of investigated so ils 5Г а b e 1 fl > P ro fil Profile L. Wolski 1 Wskaźnik przemieszczenia - stosunek składników poziomów B^/A^ Indices of translocation - ratio of components of horizons 1Ц to ił żelazo - iron suma znçad clay wolne całkowite exch. free total bases о p ГО + MS2+ ТГ+ Na+ Iloraz stosunku we fra k c ji koloid, poziomów A,/B^. Quotient of r^tio for höriz.'' 1 Тут elebjr A,/Bt in c o llo id a l fraction S o il type Si02 Si02 Si02 1*6 1,7 1,6 1*6 1,5 2,0 1,0 1,2 1,06 1,14 1,08 H ą Fe2 3 Cleby płowe brroet. brown lessivé Niedźwiedź 2 1.6 1,9 1,7 1,3 1,1 3.0 0,9 1,1 - - - pie by igłowe brunat. brown lessivé Tunel 1 Zabierzów 1 Tunel 5 Tunel 3 2*5 2,0 2,2 6,6 10,6 5,0 1,4 1,5 1,46 1,8 0 1,53 2,3 2,5 1,6 9,7 15,2 9,7 1,5 1,8 1,13 1,44 1,2 0 2,4 2,4 1,9 4,9 6,0 4.2 1,4 1,4 1,31 1,85 1,42 2,7 2,0 2,2 13,1 17,1 19.6 2,5 2,4 - - - gleby płowe właściw typical lessivé gleby płowe właócfre typical lessivé?;leby płowe właśoiw«typical lessivé gleba płowa zbielić ow ana podzolized lessivé s o il

62 S. Zasoński Rys. 1. Rozmieszczenie w profilu iłu koloidalnego i żelaza oraz stosunku S i0 2/R203 (w procentach odchylenia od składu skały macierzystej) a w glebach płowych brunatnych, b w glebach płowych właściwych Profile distribution of colloidal clay and iron, as w ell as the S i0 2/R203 ratio (deviations in percent from the composition of the parent material) a in brow n lessivé soils, b in typical lessivé soils być tzw. wskaźnik przemieszczania iłu, tj. stosunek ilości iłu koloidalnego poziomu Bi do A 3. Pod względem tej cechy analizowane gleby wyraźnie dzielą się na dwie grupy. Pierwszą stanowią gleby płowe brunatne 0 współczynniku przemieszczania 1,6, drugą płowe właściwe i słabo zbieli co wane ze współczynnikiem 2,3-2,7 (tab. 3). Wyliczone wartości współczynników omawianych gleb mieszczą się w przedziałach ustalonych dla sois gruns lessivés i,,typique lessivés przez Auberta i Duchaufoura [2] oraz dla Parabraunerde 1 Fa-hlerde przez Liebero tha [24]. Ciężar objętościowy wykazuje dość znaczne zróżnicowanie profilowe. Najniższe wartości w granicach 1,02-1.30 g/cm3 spotyka się w poziomach próchnicznych, najwyższe w poziomach iluwialnych gleb płowych właściwych, dochodzące do 1,65 g/cm3 wobec 1,41-1,43 \i gleb płowych brunatnych (tab. 2). Cecha ta wskazuje na silniejsze zaszlamowanie poziomu iluwialnego w glebach płowych właściwych w stosunku do płowych brunatnych. Ogólną tendencję zmian ciężaru objętościowego w profilach ba

Studia nad lessami W yżyn y K rakow sk iej 63 danych gleb można przedstawić uszeregowując poziomy według wzrastających wartości: Aj < A 3< С < BJC < Вi Podobny rozkład ciężaru objętościowego w profilu przytacza dla gleb płowych Kundler [21] : można go zatem uważać za charakterystyczny typ dla tych gleb. N IE K T Ó R E W Ł A Ś C IW O Ś C I C H E M IC Z N E ODCZYN, K W ASOW OŚĆ I W ŁAŚCIW O ŚCI SORPCYJNE Przebieg procesu pławienia jest często uzależniony od wcześniejszego odwapnienia skały macierzystej [3]. W przypadku gleb płowych brunatnych, gdzie proces przemieszczania jest stosunkowo słabo zaznaczony, odwapnienie jest płytkie i sięga 1 m. Odczyn jest słabo kwaśny, powyżej ph 5,6, przy czym najniższe wartości występują w poziomie iluwialnym. Kwasowość wymienna jest niska, dochodząca do 0.1 m.e./100 g gleby, przy czym jest powodowana wyłącznie przez jon wodorowy. Stopień wysycenia zasadami w całym profilu przekracza 62,5% i wzrasta z głębokością, osiągając w skale macierzystej wartość 100% (tab. 4, rys. 2). Gleby płowe właściwe są głębiej odwapnione; węglan wapnia nie w y stępuje w obrębie profilu, co umożliwiło silniejsze ich przemycie. Mają one odczyn znacznie kwaśniejszy od gleb płowych brunatnych, ich ph leży poniżej 5,3 (tab. 4). Kwasowość wymienna waha się w granicach Rys. 2. Kwasowość wymienna, glin ruchomy oraz stopień wysycenia zasadami w poszczególnych poziomach badanych gleb a płowych brunatnych, b płowych właściwych, с płowych zbielicowanych Exchange acidity mobile aluminium, as w ell as the degree of base saturation in separate horizons of investigated soils a brow n lessivé, b typical iessivé. с podzolized lessivé

T a b e l a 4 Niektóre chemiczne i fizykochemiczne vi ^civ/oéci sieb Some chemical and physico-chemical so il properties P ro fil P ro file Poziom Horizon ph Kh Ca2+ Mg2* K+ s T *w A1w A l*+ v% H20 KCl ni* a* na Ю0 cle by - nu e* pe:: 00 r; noil n.e./loo g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 a. Gleby płowe brunatne - Brown 1o.':~.ivé noils L.Wolski Ai 5,7 5,4 5,00 6,55 1,42 0,25 0,08 8,30 13,2 1 62,8 0,02 0,00 0.00 ]_ a: 6,0 5,5 2,50 6,72 1,28 0,26 0,10 8,36 10,94 76,4 0,02 0,00 0,00 К 6,5 5,7 3,00 10,00 2,63 0,27 0,12 13 t 02 16,21 80,3 0,08 0,00 0,00 B±C 5,6 5,2 7,00 2,50 0,25 0,11 9,86 1 1 ; 69 84,3 0,05 0,00 0,00 V 7,4 7,2 0,00 11,37 1,60 0,20 0, 1.1 13,2 8 13,70 100,0 0,00 0,00 0,00 Niedźwiedź ap 0 0ГЧ 6,'v 6,1 2,00 5,08 0,80 0,16 6,16 8,21 75,0 0,02 0,00 0,00 2 g 6,3 6,0 1,25 5,22 0,70 0,14. 0, 1 6,20 7,52 82,5 0,02 0,00 0,00 Bi 5,9 5,5 4,00 5,47 2,13 0,12 0, 1 ; 7,87 12,00 65,6 0,10 0,00 0,00 V 7,5 7,2 0,00 9,30 2,53 0,18 0,14 12,15 12,30 100,0 0,00 0,00 0,00 i ^ O b. Gleby płowe właściwe Typie-.I loscive so ils Tunel 1 A1 M 4,1 11,00 1,08 0,67 0,16 0,2. 2,01 12,9^ 15,5 0,48 0,34 70,8 4,8 4,1 A1A3 5,50 0,33 0,25 0,10 0,08 0,76 6,49 11,7 0,70 0,62 88,6 A3Bi 4,9 4,2 4,75 0,25 0,17 0,10 0,CÔ 0,60 5,11 8,5 0,68 0,62 91,2 Bi S7 I 4,0 6,50 3,50 1,25 0,14 o,j,- 5,0 1 11,28 44,4 1,63! 1,55 95,1 Bi c 5to! 4,1»75 3,58 Iv25 0,14 0,:.;- 5,10 9,78 52,1 0,70 0,64 91,4 с 5 «?..M? 0,!V5 0,12 0, 1 '' 4,24 7,30 58,1 0,27 0, e 1 77,8 V* OO

Roczniki Gleboznawcze 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ZabierzÓY/ 1 A1 4,9 10,50 0,92 0,75 0,14 0,09 1,90 12,40 15,3 0,66 0,54 82,0 4,8 b S I 7,00 0,23 0,12 0,10 0,06 0,51 7,48 6,8 1,24 1,14 91,9 Bi 4,9 4,0 7,00 3,50 1,17 0,15 0,11 4,93 11,98 41,1 1,29 1,19 92,2 3.C 5,0 S i ^,50 3,55 0,62 0,14 0,12 4,43 8,87 49,4 0,56 0,48 85,7 5,1 4,2 3,50 2,82 0,82 0,16 0,11 3,91 7,45 52,5 0,39 0,32 82,1 Tunel AP 5,3 S 9 5,50 2,00 0,50 0,12 0,05 3,17 8,10 39» 1 0,04 0,02 50,0 5 A^S 5,2 S 3 3,30 0,80 0,45 0,10 0,07 1,42 4,72 30,1 0,19 0,17 89,5 3i 5,2 SO 8,00 4,83 1,90 0,14 0,10 6,97 14,87 46,9 0,51 0,48 94,1 Bj.0 5,3 4,0 5,50 3,93 1,80 0,14 0,10 5,97 11,42 52,3 0,46 0,42 91,3 с 5,9 S 3 5,00 3,83 1,73 0,15 0,11 5,82 10,61 54,9 0,19 0,16 84,2 Tunel A1A2 3,9 3,5 14,00 0,32 0,27 0,09 0,05 0,73 14,23 5,1 1,43 1,29 90,2 A3 3,9 3,6 10,00 0,22 0,07 0,06 0,07 0,42 9,80 4,3 1,07 0,99 92,5 Ei 4,6 4,0 14,00 3,90 : 1,37 0,14 0,10 5,51 18,60 29,6 0,95 0,90 94,7 B.C 5,1 S I 12,50 3,87 1,47 0,14 0,11 5,59 17,65 31,7 0,56 0,51 91,1 с 5,5 4,1 9,00 2,80 1,10 0,11 0,13 4,14 12,78 32,4 0,39 0,35 89,7

66 S. Zasoński 0,04-1,63 m.e./loo g gleby i ma wyraźne maksimum w poziomie iluwialnym. Wszystkie poziomy tych gleib wykazują obecność tzw. glinu ruchomego, którego udział w 'kwasowości wymiennej jest bardzo znaczny i sięga 95,1%. Najwyższą zawartość glinu ruchomego 0,48-1,55 m.e./100 g gleby oraz najwyższy jego udział w kwasowości wymiennej 92,2-95,1% wykazują poziomy iluwialne. Zbliżone wartości oraz podobny rozkład w profilu przytaczają dla gleb płowych K u n d 1 er [21], Lefebvre- -Drouet [22, 23], Musierowicz i współpracownicy [26]. Odmiennie zachowuje się profil Tunel 3, który wykazuje najkwaśniejszy odczyn (ph 3,9), maksymalną (kwasowość wymienną i najwyższą zawartość glinu ruchomego w poiziomie A XA 2. W głębszych poziomach przy wzroście ph odpowiednio maleje 'kwasowość wymienna i zawartość glinu ruchomego. Taki układ cech wraz z obecnością sztucznie wprowadzonego drzewostanu świerkowego wskazuje na zapoczątkowanie w tej glebie procesu bielicowania. Wydaje się, że zawartość glinu ruchomego oraz jego rozmieszczenie w profilu mogłyby być przydatne do poddziału gleb płowych na podtypy (rys. 2). Stopień wysycenia zasadami w obrębie gleb płowych właściwych jest uzależniony od sposobu użytkowania; profil gleby uprawnej w profilu Tunel 5 posiada w górnych poziomach V = 39%, po czym wzrasta z głębokością. Gleby leśne tej grupy mają w poziomie iluwialnym wyraźne minimum V = 4,3-8,5%, osiągając w äkale macierzystej wartość zbliżoną dla wszystkich gleb płowych właściwych V = 52-58% (tab. 4, rys. 2). W analizowanych glebach całkowita pojemność sorpcyjna wykazuje dwa maksima w profilu, pierwsze w poziomie próchnicznym wynikające z nagromadzenia koloidów organicznych, drugie w poziomie iluwialn ym spowodowane przez akumulację koloidów mineralnych. Suma zasad wymiennych wykazuje we wszystkich profilach wyraźne maksimum w poziomach iluwialnych, z wyjątkiem poziomów węglanowych. Charakterystycznym wskaźnikiem według Duchaufoura [11] jest dla gleb płowych stosunek sumy zasad poziomu Bt do A 3. W przypadku badanych gleb wartość tego stosunku wyraźnie je różnicuje na dwie grupy. Pierwszą stanowią gleby płowe brunatne ze wskaźnikiem 1,3-1,6, drugą gleby płowe właściwe 4,9-9,7 oraz gleby płowe z oznakami bielioowamia 13,1 (tab. 4). Podobną zmienność profilową, jak suma zasad wymiennych, wykazują kationy dwuwarbościowe Ca2+ i Mg2+, co jest zupełnie zrozumiałe, gdyż w naszych warunkach klimatycznych stanowią one większą część sumy zasad wymiennych. Wartość wskaźników przemieszczania poszczególnych kationów w y rażona stosunkiem ich zawartości w poziomie Bt do A 3 wskazuje na to,

Studia nad lessami Wyżyny Krakowskiej 67 że migracji ulegają głównie kationy dwiiwairtościowe (talb. 3). Wskaźniki przemieszczania dla Ca2+ i Mg2+ są w gleibach płowych branatnych wyraźnie milsze i wynoszą 1,1-1,5 dla Ga2+, 2,0-3,0 dla Mg2+, gdy tymczasem dla gleib płowych właściwych wahają się w następujących granicach 6,0-15,2 (17,1) dla Ca2+ i 4,2-9,7 (19,6) dla Mg2+; w nawiasach podano wartości dla globy płowej z oznakami zbielicowania. Podobne zróżnicowanie w zawartości Ca2+ i Mg2+ uzyskał również Musierowicz i współpracownicy [26] w glebach płowych brunatnych i glebach płowych właściwych, wskazując równocześnie, że mogą one stanowić podstawę oraz potrzebę wydzielenia wymienionych podtypów. Kationy jednowartościowe (tab. 3) ulegają znacznie słabszemu przemieszczaniu; niektóre górne poziomy mają podwyższoną zawartość potasu wskutek -akumulacji biologicznej. We wszystkich poziomach genetycznych omawianych gleb zawartość poszczególnych kationów zasadowych ujkłada się następująco: Сяю> > M g > K ^ Naw. Z A W A R T O Ś Ć R Ó Ż N Y C H F O R M Ż E L A Z A Panuje pogląd przyjęty przez większość gleboznawców, że rozmieszczenie różnych form żelaza w profilu jest często wskaźnikiem i wykładnikiem przebiegających procesów glebotwórczych, dla niektórych zaś procesów, w tym płowienia, jest szczególnie charakterystyczna [19]. Ogólna zawartość żelaza wykazuje w profilu badanych gleb podobny przebieg jak frakcja koloidalna; zupełnie podobnie zachowuje się w profilu tzw. żelazo wolne (tab. 2, rys. 1). Obie te formy wykazują wysoki współczynnik korelacji z zawartością frakcji koloidalnej, który dla żelaza całkowitego wynosi +0,916, a 'dla wolnego +0,876 (rys. 3). Podobne wartości %Fe2 Oj Rys. 3. Współzależność między zawartością F e2oa a frakcją koloidalną Correlation between ЕегОз content and that of colloidal fraction

68 S. Zaso ń sk i współczynników korelacji przytacza dla gleb płowych Kowalkowski [20]. Tak zwany wskaźnik przemieszczania żelaza wolnego w profilu, którego wartość według Duchaufoura [11,12] wzrasta w miarę rozwoju procesu płowienia, w przypadku analizowanych gleb ma wartości zbliżone do wskaźników przemieszczania iłu i wynosi dla gleb płowych brunatnych 1,7-1,9, «dla gleb płowych właściwych 2,0-2,5 (tab. 3). Potwierdzałoby to słuszność koncepcji Eh w a id a [13] o przesuwaniu się w profilu minerałów ilastych razem z otoczkami żelazistymi. Udział żelaza wolnego w całkowitej zawartości Fe waha się w granicach 30-40%, co może świadczyć, że mimo pewnego uruchomienia i przemieszczenia związków żelaza nie ma w tych glebach wyraźnie zaznaczonego procesu ibielicowania [18] (tab. 2). Tak zwane żelazo ruchome, będące najbardziej dynamiczną częścią żelaza wolnego, występuje w omawianych glebach w małych ilościach (tato. 2). Najwyższą wartość stwierdzono w okresowo nadmiernie wilgotnych poziomach A 3, gdzie można stwierdzić morfologiczne ślady oglejenia. Żelazo ruchome w tych poziomach waha się w granicach 30-40 m.e./100 g glefoy, co stanowi 4,0-7,6% żelaza wolnego. Pozostałe poziomy wykazują znacznie mniejsze ilości tej formy żelaza. S U B S T A N C J A O R G A N IC Z N A Zawartość próchnicy i stopień jej mineralizacji wyrażony przez stosunek C/N ma w omawianych glebach charakterystyczny przebieg (tab. 2). Zawartość próchnicy maleje z głębokością, przy czym poziomy iluwialne nie wykazują lokalnego wzbogacenia, mimo że przemieszczanie iłu i żelaza odfbywa się prawdopodobnie w formie kompleksu z substancją organiczną [4, 7, 12]. Fakt ten wyjaśnia Duchaufour [12] przez rozpad tych kompleksów w poiziomie iluwialnym i szybki zanik substancji organicznej. Analizowane gleby wykazują w wydzielonych podtypach zróżnicowaną wartość stosunku C/N. W przypadku gleb płowych 'brunatnych jest on niski i wynosi 9,5-10,4, w glebach płowych właściwych wzrasta 10,7-17,7, a w glebie płowej z oznakami zbielicowanda sięga 35,9. Ze wzrostem stosunku C/N obserwuje się zmianę formy próchnicy typu muli poprzez moder aż do formy przejściowej moder/mor (tab. 1) oraz wzrost natężenia procesu płowienia aż do zaznaczającego się bielicowania (taib. 4). We wszystkich profilach wartość stosunku C/N maleje z głębokością, w poziomie Bt osiąga wartość 7,2-8,8 i nie jest związana, jak w przypadku górnych poziomów, z danym podtypem {tab. 2). Podoibne wartości C/N podają również Duchaufour [11] oraz Musierowicz i współpracownicy [26] jako typowe i charakterystyczne dla tych gleb.

Studia n ad lessam i W y ż y n y K ra k o w sk ie j 69 SK ŁAD CHEM ICZNY M A SY GLEBOW EJ Całkowita zawartość niektórych pierwiastków oraz ich wzajemne proporcje wyrażone stosunkiem Si02/R20 3 w poszczególnych poziomach są ważnym wskaźnikiem typologicznym [13]. We wszystkich analizowanych glebach zaznacza się wyraźne wzbogacenie w Si02 przy jednoczesnym zuiboiżeniu w Fe20 3 i A120 3 poziomów iluwialnych w stosunku do skały macierzystej. Odwrotnie, poziomy eluwialne wykazują wzibogacenie w Fe20 3 i A120 3 oraz izubożenie w Si02. W zwiąźku z tym stosunki: Si02/Fe20 3, Si02/Al20 3i Si02/R20 3 są najszersze w poziomach eluwialnych oraz najwęższe w iluwialnych (tab. 5, rys. 1). Takie wartości wymienionych wskaźników w połączeniu z omówionymi cechami tych gleb wskazują na (to, że decydujący wpływ na ich tworzenie się wywarł proces płowienia. Zbliżone wartości tego stosunku w poszczególnych poziomach przytaczają w swych pracach dla gleb płowych liczni autorzy [4, 13, 18, 21, 24, 26]. Całkowita zawartość CaO i MgO wskazuje tylko na ich nieznaczną akumulację w poziomach iluwialnych. Potas jest mniej więcej równomiernie rozmieszczony w całym profilu (talb. 5). S U B S T A N C J A K O L O ID A L N A Frakcja koloidalna analizowanych gleb wykazuje w nieznacznym stopniu zróżnicowany skład chemiczny. Stały skład chemiczny frakcji koloidalnej jest raczej teoretyczny, zwykle spotyka się pewną jego zmienność, co powoduje również zmianę stosunku Si02/R20 3 w poszczególnych poziomach (tafb. 6, rys. 1). Zmienność składu chemicznego frakcji koloidalnej w profilu jest taka sama jak zmiany składu chemicznego całej gleby, stąd też stosunek Si02/R20 3 we frakcji koloidalnej ma najniższą wartość w poziomie iluwialnym i najwyższą w eluwialnym. W związku z tym iloraz Si02/R20 3 dla poziomów A 3 do Bt ma wartość wyższą od jedności. Jak podkreśla Musierowicz i współpracownicy [26], wartość tego stosunku może być podstawą wydzielenia podtypów w obrębie gleib płowych, a także rozróżnienia ich od gleb bielicowych. W przypadku omawianych gleb w grupie płowych brunatnych współczynnik ten ma wartość 1,08, gdy tymczasem z płowych właściwych 1,20-1,53, w y kazuje zatem zgodność z analogicznymi współczynnikami podanymi przez Musierowicza i współpracowników dla gleb płowych brunatnych (1.07) oraz płowych właściwych (1.45). Opierając się na analizie rentgenowskiej, DTA i składzie chemicznym frakcji koloidalnej badanych gleib stwierdzono w nich obecność minerałów pierwotnych i wtórnych. Minerały pierwotne reprezentowane są głównie przez kwarc oraz nieznaczne ilości skaleni. Wśród minerałów wtórnych stwierdzono obecność montmorylonitu Ca i Na, tzw. chlory tu

Skład chemiczny części zicnictych - analiza stepów T a b e l a 5 Chemical composition of fine earth - analysis of melts Pi-of i l P rofile Poziom Horizon '.Voda higroskop. Hygroscop. moisture Strata Lose on ignitiot Si02 A12 3 FeĄ CaO ЫеО e20 Si02 Si02 Si02 cl /0 A12 3 Fe2 3 a* Gleby płowo brunatne Brown lessivé so ils L. Wolski 1 A1 1,40 4,99 79,66 7,60 2,53 0,85 0,70 1*29 17,8 83,7 14,7 A3 1,37 4,52 80,64 7,35 2,50 0,75 0,56 1,29 18,6 85,7 15,3 Bi 2,50 5,77 74,36 9,84 4,08 0,99 0,86 1,78 12,8 48,5 10,1 ВАС 2,04 3,70 77,46 9,34 3,47 0,86 0,73 1,89 14,1 59,3 11,4 V 1,33 9,38 68,88 7,60 2,69 7,71 0,67 1,58 15,4 68,1 12,5 b. Gleby płowe właściwe - Typical lessivé so ils Tunel 1 Zabierzów 1 A1 1,17 7,43 82,00 4,32 1,37 0,71 0,36 1,7 2 32,2 159,1 26,8 A1A3 0,63 2,67 85,64 5,08 1,41 0,55 0,41 2,00 28,6 161,5 24,3 A3Bi 0,52 1,95 86,60 5,20 1,50 0,85 0,31 2,00 28,3 153,6 23,9 Bi 1,97 4,32 78,60 8,51 3,07 0,99 0,56 1,90 15,7 68,1 12,7 BiC 1,45 3,12 81,60 7,36 2,42 0,71 0,51 2,00 18,3 89,3 15,2 С 1,06 2,4? 83,00 6,73 2,18 0,99 0,41 1,63 20,9 101,2 17,3 A1 5,09 15,67 72,80 6,35 1,83 0,15 0,84 1,38 19?5 105,8 16,4 A3 0,82 3pl6 83,60 6,85 2,09 0,10 0,Z3 1,38 20,7 106,3 17,3 Bi 1)91 4,40 78,68 8,72 3,81 0,18 0,92 1,50 15,3 54,9 12,0 B±C 1,55 3,37 79,86 8,16 2,72 0,13 0,82 1,70 16,6 78,1 13,7 с 1,15 2,92 82,00 7,85 2,42 0,11 0,80 1,50 17,7 90,1 14,8 Tunel AP 0,76 3,51 83,80 6,29 1,40 0,36 0,60 1,70 22,6 159,1 19,8 5 A-zS 0,33 1,84 85,38 6,29 1,75 0,29 0,54 1,70 23,0 129,7 19,6 Bi 1,35 4,01 78,20 8,97 3,38 0,43 0,78 1,78 14,8 61,5 11,9 B±G 1,12 3,26 79,84 8,47 2,82 0,50 0,68 1,89 16,0 75,3 13,1 С 0,94 2,69 80,78 8,16 2,50 0,44 0,83 1,78 16,8 ( 85,9 14,0

T a b e l a 6 Skład chemiczny fra k c ji koloidalnej - analiza stopów Chemical composition of collo id a l fraction - analysis of melts P ro fil P ro file Poziom Horizon Woda higroskop. Hygroscop. moisture Strata żarowa Loss on ignition Si02 A12 3 Fe2 3 CaO MgO к2о % Si 2 11^ Si02 Fe2 3 Si02 Rg% a. Gleby płowe brunatne - Brown lessivé so ils L. Wolski Ai 6,34 17,53 46,68 19,19 9,83 0,43 2,32 1,90 4,13 12,63 5,11 1 Аз 6,72 17,44 47,20 19,44 9,85 0,36 1,86 2,00 4,12; 12,74 3,11 7,43 < 15,33 46,82 20,44 11,15 0,43 2,11 2,19 3,89 11,16 2,88 в±с 8,20 15,45 47,60 19,46 11,35 0,43 2,11 2,00 4,15 11,15 3,03 в w с 7,57 14,67 49,66 19,07 10,95 0,36 1,91 2,19 4,42 12,06 3,08 b* Gleby płowe właściwe - Typical lessivé so ils Tunel 1 А1 3,97 19,66 55,70 13,84 4,85 1,51 1,43 1,81 6,74 30,54 5,52 5,76 А1А3 16,99 54,62 15,30 6,20 0,63 2,41 1,90 6,04 23,54 4,81 A5Bi 4,85 12,89 53,72 17,85 7,70 0,60 2,95 2,00 5,11 18,55 4,01 Bi 8,12 17,55 46,12 18,92 9,42 0,53 3,82 1,72 4,14 13,0 2 5/14 в±с 7,^4 14,77 47,70 18,98 9,58 0,43 3,77 2,46 4,27 13,24 3,23 с 7,06 13,74 48,08 19,81 9,78 0,46 4,28 2,00 4,12 13,07 3,13 Zabierzów А1 4,97 26,35 48,36 13,97 5,94 0,42 1,52 1,81 5,88 21,65 4,62 1 5,46 16,82 51,18 18,79 7,76 0,42 1,73 1,63 4,62 17,53 3,66 Б1 7,39 15,2 2 48,20 20,06 10,51 0,47 1,73 1,90 4,08.12,19 3,06 в±с 6,47 13,59 50,00 20,06 9,98 0,35 1,83 1,81 4,23 13,32 3,21 с 6,30 13,44 51,00 19,55 10,06 0,28 1,88 2,00 4,43 13,48 3,33 Tunel АР 2,81 15,31 57,34 15,95 6,13 0,39 1,48 2,10 6,10 24,87 4,80 5 AxS 2,97 11,99 56,12 18,44 7,49 0,38 1,70 2,25 5,17 19,92 4,10 Bi 4,79 1 3 f 22 48,30 20,75 11,98 0,39 1,91 1,98 3,94 10,79 2,89 BiC 4,20 12,30 49,72 21,43 10,75 0,39 1,84 1,70 3,94 12,30 2,98 с 4,36 11,39 52,20 20,13 10,75 0,45 1,72 1,84 4,40 12,91 3,28

72 S. Z aso ń sk i przejściowego, nieuporządkowane przerosty ilmtowo-montmorylonitowe i w 'mniejszych ilościach illit i kaolinit. Kaolinit występuje prawdopodobnie łącznie z częściowo odwodnionym haloizytem. Tak zwany chloryt przejściowy (intergradient chlorite) stanowi formę przejściową między montmorylonitemnwermikulitem a chlorytem; powstaje on w glebach w wyniku wbudowania pewnej ilości wysp brucytowych lub gibbsytowych między pakiety 2:1 montmorylonitu [9, 10]. Rozmycie podstawowych refleksów minerałów ilastych w analizie rentgenowskiej wskazuje na wysoki stopień ich dyspersji, stosunkowo słabe uporządkowanie budowy oraz pewną zawartość substancji amorficznych. Frakcja koloidalna ma zbliżony skład mineralny w całym profilu, przy czym wyraźnie zmieniają się proporcje między minerałami w poszczególnych poziomach genetycznych. Kwarc występuje w największych ilościach w poziomach eluwialnych; w poziomach iluwialnych i skale macierzystej występuje on w znacznie mniejszych ilościach. W niektórych 'przypadkach najniższą zawartość kwarcu w profilu stwierdzono w poziomie iluwialnym, np. w profilu Tunel 5. W górnych poziomach badanych gleb (z wyjątkiem płowych brunatnych) wśród minerałów ilastych zdecydowanie przeważa chloryt przejściowy nad montmorylonitem Ca i Na oraz nieuporządkowanymi przerostami montmorylonitowo-illitowymi. Ze wzrostem głębokości chloryt przejściowy ustępuje miejsca montmoryloniftowi Ca i Na oraz jego nieuporządkowanym przerostom z illitem. W skale macierzystej minerały ilaste reprezentowane są głównie przez montmorylonit Ca i Na oraz nieuporządkowane przerosty montmorylomtowo-illitowe; chloryt przejściowy występuje w mniejszych ilościach. Illit i kaolinit są mniej więcej równomiernie rozmieszczone w całym profilu. Zróżnicowanie w proporcjach minerałów występujących we frakcji koloidalnej jest szczególnie wyraźne w glebach płowych właściwych; w glebach płowych brunatnych zaznacza się tylko w małym stopniu i dotyczy głównie kwarcu. Fakt ten można tłumaczyć selektywnym przemieszczaniem minerałów oraz różnymi warunkami fizykochemicznymi tworzenia i przekształcania się minerałów ilastych w obrębie profilu glebowego. Zróżnicowanie to wzrasta proporcjonalnie do sfbopnia zaawansowania procesu płowienia w danym profilu. Na możliwość selektywnego przemieszczania minerałów ilastych w profilu wskazują również prace Blumego [3], Lefebvre-Droueta [23] Thorpa i współpracowników [29].

S tud ia nad lessam i W y ż y n y K ra k o w sk ie j 73 B A D A N IA M IK R O M O R F O L O G IC Z N E Ze względu na to, że w obrębie każdej grupy gleb analogicznych poziomach nie wystąpiły znaczne różnice mikromorfologiczne, przytoczony opis zawiera tylko ich ogólną charakterystykę, kładąc nacisk na cećhy właściwe procesowi płowienia. Poziom А ъ A p (rys. 4). Barwa w świetle przechodzącym jest szara do ciemnoszarej, zależnie od zawartości próchnicy. Substancja koloidalna nierównomiernie rozprzestrzeniona, głównie izotropowa lub słabo anizotropowa o strukturze argillasepic. Fragmenty o wyższej zawartości substancji koloidalnej zawierają prawdopodobnie odpowiednio więcej żelaza, co nadaje im barwę żółtobrunatną. We fragmentach tych widoczna jest słabo wyrażona struktura iłu siateczkowo-włóknista (skel-lattisepic). Należy podkreślić, że fragmenty o wyższej zawartości substancji koloidalnej są znacznie liczniejsze w glebach płowych brunatnych niż w płowych właściwych. Substancja organiczna występuje w postaci silnie rozproszonej i powleka pojedyncze ziarna mineralne; ma także postać.prawie czarnych kulistych skupień o średnicy 20-60 \i. W małej ilości, szczególnie w glebach leśnych, występuje słabo zhumifikowana substancja organiczna, w której uwidacznia się budowa morfologiczna materiału wyjściowego (rys. 4). Pory są mniej więcej okrągłe, o średnicy 75-250 \x, nie wyścielone substancją ilasto-żelazistą. Niektóre biopory wyścielone są jasnoszarą substancją anizotropową, którą prawdopodobnie stanowi śluzowata wydzielina organizmów fauny glebowej. Poziom A 3, A Zg (rys. 5). Barwa jasnobeżowa, powodowana głównie przez małą ilość substancji koloidalnej, a zwłaszcza związków żelaza. W glebach płowych brunatnych w stosunku do płowych właściwych w y raźniej zaznacza się mozaifcowatość, spowodowana obecnością znacznej ilości fragmentów o barwie szarobrunatnej, w mniejszym stopniu zuibożonyćh w substancję koloidalną. Fragmenty o wyższej zawartości substancji koloidalnej wykazują obecność iłu anizotropowego tworzącego struktury siateczkowchwłókniste (skel-lattisepic). Substancja 'koloidalna tworzy głównie struktury typu argillasepic, sporadycznie tylko spotkać można, szczególnie w glebach płowych brunatnych, struktury typu vo- -dnsepic. Substancja organiczna występuje głównie w stanie rozproszonym oraz tworzy kuliste skupienia o średnicy 10-50 \i, przy czym jest jej wyraźnie mniej niż w poziomie А ъ A p. Pory o regularnym kształcie, o średnicy do 200 ji, na ogół nie wyścielone substancją ilasto-żelazistą (rys. 5).

Rys. 4. P ro fil Las Wolski 1, poziom A\. Fragment nie zhumifikowanej substancji organicznej a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane P rofile Las Wolski 1, horizon Ai. Fragment of non-humified organie substance a parallel niçois, b crossed niçois

Rys. 5. P ro fil Tunel 5, Poziom As. Por nie wyścielony, drobne skupienia substancji organicznej, substancja organiczna typu argillasepic a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane Profile Tunel 5, horizon A 3. Non coated pore, small clusters of organic matter, plasmic fabric of argillasepic type a parallel nieols, b crossed nicols

Rys. 6. Profil Tunel 5, poziom Bi. Por częściowo i całkowicie wypełniony w arstw o wanym naciekowym iłem vosepic, vo-insepic, słabo widoczny skel-lattisepic a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane Profile Tunel 5, horizon Bu Pore partly or completely filled with stratified illuvial clay fabric type vosepic, vo-insepic, slightly visible skel-lattisepic a parallel niçois, b crossed nicols

Rys. 7. P ro fil Nieźdwiedź 2, Poziom Bi. Mechanicznie zniekształcone wyścielenie iłu naciekowego w porze voscpic, vo-insepic, słabo widoczny skel-lattisepic ii nikole równolegle, b nikole skrzyżowano Profile Nieźdwiedź 2, horizon Bt. Mechanical deformation ol illuvial clay coating in pore fabric type vosepic, vo-insepic, slightly visible skel-lattisepic a parallel niçois, b crossed nicols

Rys. 8. P rofil Tunel 5, poziom Bi. Substancja koloidalna typu skel-iattisepic. Nikole skrzyżowane Prca'ile Tunel 5, horizon Bi. Plasmic fabric of skel-lattisepic type. Crossed niçois

Rys. 9. Profil Zabierzów 1, poziom B t/c. Pęknięcia w glebie wyścielone naciekowym iłem. Substancja koloidalna typu vosepic, vo-insepic a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane Profile Zabierzów 1, horizon B t/c. Crack in soil coated with illuvial clay. Plasmic fabric od vosepic, vo-insepic type a parallel niçois, b crossed niçois

Rys. 10. P rofil Tunel 1, poziom С. Por nie wyścielony, jednorodny charakter masy glebowej. Substancja koloidalna typu insepic a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane P rofile Tunel 1, horizon С. Not coated pore, uniform character of plasmic fabric- -type insepic a parallel nieols, b crossed nieols

Rys. 11. Profil Las Wolski 1, poziom B HJC. Por inkrustowany drobnoziarnistym kalcytem a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane Profile Las W olski 1. horizon B c J C. Pore incrusted with fine-grained calcite a parallel niçois, b crossed niçois

Rys. 12. P ro fil Niedźwiedź 2, poziom B w/c. Przekrój równoległy przez por inkrustowany gruboziarnistym kalcytem a nikole równoległe, b nikole skrzyżowane Profile Niedźwiedź 2, horizon BCa/C. Parallel section trough pore incrusted with coarse-grained calcite a parallel niçois, b crossed nicols

74 S. Zaso ń sk i Konfcrecje występują rzadko, ich obecność można stwierdzić w poziomach, w których zaznacza się morfologicznie odgórne oglejenie. Są one barwy rdzawobrunatnej, bardzo słabo przezroczyste; znajdują się w nich ziarna minerałów pierwotnych, co wskazuje na to, że tworzyły się w zwartej masie gleby, a nie są związane z wolnymi przestrzeniami; brzegi konkrecji rozmyte. Poziom Bi (rys. 6, 7 i 8). Barwa w przeważającej części jasnobrunatna, spowodowana przez znaczne wzbogacenie w substancję ilasto-żelazistą. Lokalnie można spotkać jaśniejsze fragmenty nie wykazujące wzbogacenia. Anizotropowa substancja ilasta tworzy pewne charakterystyczne struktury, pozwalające wnioskować o jej genezie, a mianowicie. 1. Naciekowy anizotropowy ił wypełniający częściowo lub całkowicie pory i pęknięcia w glebie, często ze śladami mechanicznej deformacji (vosepic, vo-insepic) (dys. 6 i 7). Ił naciekowy w poziomach Bt różnych profilów wykazuje zmienną barwę i zmienia się od jasnożółtego do ciemnobrunatnego w następującej kolejności: Niedźwiedź 2 Tunel 5 Las Wolski 1 Zabierzów 1 Tunel 3. Nacieki w porach i pęknięciach są wyraźnie warstwowane; warst wo wość ta jest dodatkowo podkreślona różną barwą poszczególnych warstewek. Liczba pojedynczych warstewek w nacieku jest różna i dochodzi do 10. Całkowita grubość wielowarstwowego nacieku wynosi najczęściej 50-200 i, w pojedynczych przypadkach osiąga 500' \x. Nacieki w porach najczęściej układają się mimośrodowo w stosunku do ich osi, niekiedy pory są całkowicie zaczopowane (rys. 6). Część nacieków wskazuje na niszczącą działalność czynników mechanicznych (rys. 7), co wyraża się porozrywaniem wyścieleń, ich deformacją oraz wcieleniem do masy glebowej, przy czym fragmenty nacieków często zachowują warstwowanie. Ił naciekowy jest widoczny pod mikroskopem jako jednolita masa pozbawiona ziarnistości, o słabo zaznaczonym pleochroizmie (barwa ze złocistożółtej zmienia się na żółtobrunatną) oraz charakterystycznym falowym znikaniem światła. W przypadku całkowicie zaczopowanych porów przy skrzyżowanych nikolach widoczny jest czarny krzyż o nieregularnych rozmytych zygzakowatych ramionach (rys. 6). Ił naciekowy w poziomach Bt stanowi główną masę iłu anizotropowego. 2. Anizotropowy ił, tworzący strukturę siateczkowo-włóknistą (skel- -lattisepic). Ten typ struktury tworzą wydłużone anizotropowe błonki przylegające do ziarn mineralnych i przebiegające w masie glebowej w różnych kierunkach, co nadaje masie glebowej,,siateczkową budowę. Pojedyncze elementy,,siateczki mają długość 20-50 [i, grubość błonek 3-5 [i (rys. 8).

S tu d ia n ad lessam i W y ż y n y K ra k o w sk ie j 75 Substancja organiczna występuje w bardzo małych ilościach, jest silnie rozproszona i przemieszana z resizitą substancji koloidalnej. Poziom BiC (rys. 9). Barwa jasnobrunatna, widoczne jaśniejsze fragmenty cnie wzbogacone w substancję koloidalną, przy czym zajmują znacznie większą powierzchnię niż w poziomie Bt. Substancja koloidalna tworzy struktury podobne jak w poziomie Bt (rys. 9), z tym że vosepic jest wyraźniejszy i liczniejszy, oprócz tego obecne są struktury vo-insepic, insepic i skel-lattisepic. Poziom С (rys. 10, 11, 12). Barwa szara z jasnobrunatnym odcieniem, fragmenty wzbogacone w substancję koloidalną o ciemniejszym zabarwieniu nieliczne. Substancja koloidalna tworzy głównie struktury typu insepic, w górnej części poziomu lokalnie można spotkać vosepic, przy czym barwa iłu tworzącego wyścielanie porów jest jasnożółta, o wyraźnie jaśniejszym odcieniu niż w po-ziomie Bt. Pory drobne, równomiernie rozmieszczone, regularnego kształtu, nie wyścielone lub wyścielone nieznacznie (rys. 10). W poziomach węglanowych BWC widocznych jest 'kilka rodzajów skupień kalcytu: pierwotny w formie pojedynczych ziarn równomiernie rozmieszczonych w masie glebowej, o średnicy zbliżonej do pozostałych ziarn mineralnych; niektóre z nich mają zaokrąglone krawędzie; wtórny, nierównomiernie rozmieszczony w masie glebowej, drobno- i grubokrystaliczny. Jego obecność związana jest najczęściej z wolnymi przestrzeniami. Drobnokrystaliczny kalcyt tworzy otoczki na ścianach porów i pęknięć (rys. 11) oraz jest rozproszony w masie glebowej. Grubokrystaliczny kalcyt tworzy ziarna o średnicy do 100 \i; spotyka się go jako materiał inkrustujący pory i pęknięcia (rys. 12) lub skupienia kilku ziarn występujących w masie glebowej. Obserwując pojedyncze ziarna kalcytu można stwierdzić u niektórych niejednoczesne znikanie światła, co wskazuje na to, że utworzyły się one w wyniku obrastania kalcytem ziarn mniejszych. Szkielet we wszystkich poziomach jest podobny, stanowią go głównie ostrokrawędziste ziarna kwarcu o średnicy 20-100 ц. Łyszczyfci reprezentowane są głównie przez biotyt. Skalenie, często zbliźniaczone z zaznaczoną korozją brzegów, występują głównie we fracji 15-30 jm. Poza tym można spotkać pojedyncze ziarna glaukonitu i amfibolu.

76 S. Z aso ń sk i O G Ó LN E W Ł A Ś C IW O Ś C I M IK R O M O R F O L O G IC Z N E B A D A N Y C H G LE B A PR OCES P Ł O W IE N IA Obserwacje mikromorfologiczne szlifów gleb lessowych Wyżyny Krakowskiej potwierdzają wyniki badań chemicznych, wskazujących na przebiegający głównie proces płowienia. Pod względem mikromorfologicznym proces ten ujawnia się w górnych poziomach przez rozjaśnienie spowodowane przez ubytek substancji ilasto-żelazistych. Zubożenie to nie jest równomierne w całym poziomie, 0 czym świadczy obecność fragmentów o różnej barwie. Poziomy eluwialne gleb płowych brunatnych zawierają znacznie więcej fragmentów niezubożonych w porównaniu z glebami płowymi właściwymi, co wskazuje na różne natężenie procesu płowienia w tych glebach. Poziomy iluwialne wykazują wzbogacenie i charakterystyczne formy akumulacji przemieszczonej substancji koloidalnej. Wzbogacenie w żelazo tych poziomów ujawnia się czerwoinobrunatną barwą. Odłożony ił tworzy charakterystyczne struktury (vosepic) warstwowane wyścielenia porów 1 pęknięć. Barwa tych wyścieleń jest różna, zależna od obecności domieszek żelazisto-próchnicznych. W analizowanych glebach stwierdzono pewną prawidłowość, polegającą na wzroście w nich ilości domieszek próchnicznych w miarę wzrostu zakwaszenia górnych poziomów. Związek ten jest zrozumiały, gdyż w kwaśniejszym odczynie wskutek zmniejszonej ilości kationów koagulujących związki próchniczne stają się ruchliwsze i migrują w większych ilościach z substancją ilastą. Poza tym barwa nacieków w tym samym profilu staje się jaśniejsza ze wzrostem głębokości, co wskazuje na zmniejszanie się w nich domieszek żelazisto-próchnicznych. Fieofarowa [15] i Minaszyna [25] uważają, że barwa nacieków może być pomocna przy określaniu procesów glebotwórczych zachodzących w danej glebie. Naciekowe formy iłu ulegają z czasem procesowi starzenia się, tj. zmianom barwy i zaniku warstwowości oraz mechanicznemu niszczeniu [7, 8, 15, 17]; zjawisko to stwierdzono również w badanych glebach. W poziomach iluwialnych badanych gleb oznaczono metodą planimetrii powierzchniowej procentową zawartość naciekowego iłu, przy czym wyróżniono dwie zasadnicze struktury : naciekowy ił w porach i pęknięciach o niezaburzonej strukturze, wyraźnie z nimi związany, naciekowy ił o częściowo zniszczonej strukturze. Zawartość naciekowego iłu związanego z pustymi przestrzeniami jest najwyższa w poziomie BtC, gdzie wynosi średnio 0,61%. Podobnie zachowuje się druga forma naciekowego iłu, z tym że jego zawartość w pob ziomie BtC wynosi 1,51%. Również całkowita zawartość naciekowego iłu

S tud ia n ad lessam i W y ż y n y K ra k o w sk ie j 77 jest najwyższa w poziomie BtC (rys. 4), a więc nie pokrywa się z maksymalną ogólną zawartością iłu, którego jest najwięcej w poziomie B*. Na brak ilościowej zgodności w występowaniu iłu ogólnego i naciekowego wskazuje również B o u m a [4] oraz Buol i Hole [7, 8], tłumacząc to zjawisko przez intensywniejsze niszczenie struktur naciekowego iłu w górnych poziomach. Udział iłu naciekowego w porach i pęknięciach o niezaburzonej strukturze w całkowitej zawartości iłu iluwialnego wzrasta z głębokością (rys. 13), co również świadczy o zmniejszaniu niszczącego czynnika mechanicznego ze wzrostem głębokości. Próba prostego bilansu iłu koloidalnego w profilu nie dała zgodności między ubytkami tego składnika z poziomem eluwialnego a przybytkami w iluwialnych (tab. 7). Na brak takiego zbilansowania wskazuje również m. in. Kundler [21], co tłumaczy się przez intensywny proces wietrzenia wewnątrzglebowego, dostarczający koloidu do poziomu Bt niezależnie od iluwiacji. 10 20 Ob 30 Œ+Ъ =700 Bi Bi С œ Ъ С 0,5 1,0 1,5 2,0 % Rys. 13. Procentowa zawartość iłu iluwialnego w badanych glebach oraz udział iłu iluwialnego o niezaburzonej strukturze w całkowitej jego zawartości (wartości średnie z 5 profilów ) a procentowa zawartość ilu iluwialnego o niezaburzonej teksturze, b procentowa zawartość iłu iluwialnego z oznakami mechanicznej deform acji Percentage of illuvial clay in the investigated soils as w ell as the proportion of illuvial clay with undisturbed plasmic fabric in its total amount (mean values of 5 profiles) a percentage of illuvial clay with undisturbed fabric, b percentage of illuvial clay with visible mechanical deformation Poziom iluwialny zatem zawierałby ił wniesiony przez skałę macierzystą, ił wietrzeniowy oraz ił iluwialny. W bilansie iłu koloidalnego należy więc w przychodach wykluczyć tę jego część, która wytworzyła się na miejscu w wyniku wietrzenia wewnątrzglebowego. Zakładając, że cała ilość przemieszczonego iłu ulega ukierunkowaniu w poziomie iluwialnym, zbilansowano dodatkowo anizotropowy ił naciekowy z ubytkiem iłu w poziomie eluwialnym. W przypadku tak przeprowadzonego bilansu osiągnięto znaczną zgodność; odchylenia wynoszą średnio ok. 7% względem wartości ubytków.

Bilans iłu koloidalnego w niektórych profilach gleb Balance of collo id a l clay in some so il p ro file s T a b e l a? P rofil Poziom f/.iąższość P ro file Horizon Th ickn ess Zawartość iłu, Per cent clay całkow ita t o t a l i l uw. i l l u v. Zasoby iłu w 100 с nr gleby Clay cęntent in. 100 cm' of so il całkow ite t o t a l Różnica w stos. do sta э nu wyjść. v; kg i łu na и ' D i ï f e r e n t. w ith i n i t i a l sta se, kg cla y per а i l u w.. całkow i t а i l l u v.. t o t a l i l u w.. i l l u v. Bilan; s iłu w kg/m poziomu ra la n e e o f c la y in kg/m io f h o rizo n całkow ity total ilu w, i l l u v. z aw a r t. iłu ilu w. w p rzy ch o d zie j o f i l l u v. c la y in g a in : ł w ie t r z, kg/m poziomu C la y from w ea th erin g 1 kg/m" o f h o rizo n Tunel 1 Zabierzów 1 10 A1 7 7,6 _ -7,1 A1A3 23 8-9,8 - -11,3 - -22, 6 A3Bi 19 8-12,5 - -4,2-30 20 2,80 31,6 4,42 +50,7 +13,3 30 48,2 Bi В±С 28 13 1556 21,1 2,53 +17,9 +7,1 +68,6 +20,4 С - 10-14,7-0,9 0,0 A1 7 8 _ 8,2 _ -6,8-30 8-11,0 - -20,4 - -27,2 Аз 36 16 2,00 26,4 3,30 +30,9 +11*9 62 15,8 Bi B±C 32 13 2,68 21,2 4,37 +10,8 +14,0 +41,7 +25,9 с - 11-17,8-0,0 0,0 Tunel Ap 21 _ 9 11,8 _ -14,0-5 15 8-11,4 - -10,6 - -24,6 A3S 44 Bi 19 1,94 29,5 3,00 +48,4 +13 «2 37 39,7 b ł c 28 15 2,27 23,7 3,59 +14,6 +10,1 +63,0 +23,3 С - 12-18,5-0,0 0,0 Tunel 3 6 6 6,2 _ -5,5 - A1A2 29 6-8,1 - -20,9 - -26,4 A3 Bi 53 16 1,32 26,1 2,15 +57,2 +11,4 28 67,8 B±C 50 14 1,68 22,4 2,69 +35,5 13 j 5 +92,7. +24,9 с - 10-15,3-0,0 0,0

Studia n ad lessam i W y ż y n y K ra k o w sk ie j 79 We wszystkich przypadkach poziomy iluwialne wykazują nieznaczny niedobór iłu w stosunku do możliwych ubytków z poziomów eluwialnycłi. Zjawisko to można tłumaczyć częściowym mechanicznym niszczeniem struktur naciekowego iłu, szczególnie w górnej części poziomu iluwialnego, możliwością niepełnego, niecałkowitego ukierunkowania przemieszczonego iłu oraz pominięciem w bilansie C, gdzie w niedużej ilości stwierdza się obecność struktur naciekowych (vosepic). Naciekowy ił stanowi 30-70% przychodów iłu w poziomach iluwialnych; można zatem uważać, że proces płowienia odegrał w kształtowaniu się tych gleb zasadniczą rolę (tab. 7). Bilans iłu koloidalnego przeprowadzono tylko dla gleb płowych właściwych. W poziomach iluwialnych badanych gleb stwierdzono dobrze wyrażoną strukturę siateczkowo-włókmstą (skel-lattisepic). Obecność jej szczególnie w tych poziomach można tłumaczyć zgodnie z literaturą [5, 6, 15] przez intensywne wietrzenie wewnątrzglebowe oraz przez dużą dynamikę w czasie nawilgacania i wysychania wskutek znacznego nagromadzenia się w nich elementów silnie pęczniejących. W N IO S K I 1. W określonych warunkach może przebiegać w glebie proces mechanicznego przemieszczania iłu; zjawisko to bardzo silnie i specyficznie wpływa na cechy fizykochemiczne i mikromorfologiczne, co uzasadnia wydzielenie gleb kształtowanych przez ten proces w oddzielny typ. 2. Zaznaczający się w różnym stopniu proces płowienia i skorelowanych z nim cech (rozmieszczenie frakcji koloidalnej, właściwości sorpcyjne, rozmieszczenie różnych form żelaza, zróżnicowane walory siedliskowe itp.) wskazują na celowość podziału analizowanych gleb na dwa podtypy : płowe brunatne i płowe właściwe. 3. Pod względem mikromorfologicznym proces płowienia ujawnia się przez rozjaśnienie i zubożenie w substancję koloidalną górnych poziomów oraz wzbogacenie w nią i obecność charakterystycznych naciekowych struktur przemieszczonego iłu w poziomach iluwialnych. 4. Podczas osadzania się przemieszczonego iłu w porach i pęknięciach poziomu iluwialnego następuje przestrzenne ukierunkowanie blaszek (minerałów ilastych, co objawia się w anizotropowości nacieków. Są one zwykle warstwowane i różnie zabarwione wskutek obecności domieszek żelazasfto-próchnicznych, co może świadczyć o 'periodycznym przebiegu procesu oraz zróżnicowanych warunkach ich tworzenia się. Nacieki te z biegiem czasu ulegają mechanicznemu niszczeniu. 5. Substancja koloidalna tworzy charakterystyczne typy struktur typowe dla gleb płowych :