ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LVI NR 1/2 WARSZAWA 2005: 27-39 ZYGMUNT BROGOWSKI, JÓZEF CHOJNICKI ROZMIESZCZENIE POTASU OGÓLNEGO W WYDZIELONYCH FRAKCJACH GRANULOMETRYCZNYCH GLEB BRUNATNYCH* DISTRIBUTION OF TOTAL POTASSIUM IN SEPARATE GRANULOMETRIC FRACTIONS OF BROW N SOILS Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, Zakład Gleboznawstwa SGGW A bstract: The study shows that along with the decrease o f fractions diameters the total content o f К in all investigated fractions increases. Also much higher total content o f К in fractions o f the brown leached soil developed from boulder loam than brown leached soil developed from oldalluvial sediment has been observed. On the average separate fractions accumulate the following amounts o f total K: sand (1-0.1 mm) 16.3 to 22.2%, silt (0.1-0.02 mm) 19.9 to 21.9%, fractions o f silty clays (0.02-0.002 mm) 44.1 to 47.3% and clay fraction (<0.002 mm) 11.8 to 16.5%. Słow a kluczow e: frakcje granulometryczne, potas, gleby brunatne wyługowane. K ey w ords: granulometric fraction, potassium, brown leached soils. WSTĘP Potas jest jednym z najbardziej mobilnych pierwiastków w tkankach roślinnych i zwierzęcych. Natomiast w środowisku glebowym najbardziej stabilnym. Potas wśród pierwiastków skorupy ziemskiej zajmuje siódme miejsce pod względem ilościowym. Średnia jego zawartość wynosi 25,2 g/kg, a w tym 0,012% K40 i K41. Według Smulikowskiego [ 1952] przemiany radiogeniczne potasu w wapń dostarczają 10% całości ciepła w skorupie ziemskiej, stanowi to 4,7 1016kc/h lub 19,6-1016kJ/h. Źródłem tego pierwiastka w glebach są głównie minerały pierwotne, pochodne skał magmowych. Są to w większości minerały trudno wietrzejące - stabilne, takie jak: ortoklaz, muskowit, mikroklin, leucyt i inne. Wśród minerałów wtórnych - ilastych jedynie illit zawiera znaczące ilości potasu. * Badania finansowane przez Polską Akademię Nauk - Instytut Agrofizyki w Lublinie (No MR.II.8.01.3.).
28 Z. Brogowski, J. Chojnicki Podjęto ten żmudny temat ze względu na brak danych odnośnie zapasów składników biogennych w poszczególnych elementach składowych tworzywa glebowego. W literaturze polskiej znacząca ilość badań dotyczy głównie jednej frakcji granulometrycznej, to jest frakcji ilastej <0,002 mm [Brogowski 1996; Brogowski, Mazurek 1981, 1986, 1990; Brogowski i in. 1981; Brogowski i in. 1974; Cieśla, Dąbkowska- Naskręt 1983; Kabata-Pendias 1965; Kowalkowski, Nowak 1968; Musierowicz i in. 1967; Skiba 1977; Uziak i in. 1987; Weber 1987; Wocławek 1967]. Do badań wybrano dwa profile różniące się genezą geologiczną materiału glebowego objętych tym samym procesem glebotwórczym [Brogowski, Mazurek 1986, 1990; Brogowski i in. 1974]. Jeden profil dotyczy gleby brunatnej wyługowanej (Gąbin) wytworzonej z gliny zwałowej środkowopolskiego zlodowacenia, stadium Warty, a drugi gleby brunatnej wyługowanej wytworzonej z utworu staroaluwialnego (Kazuń Polski) gromadzonego w dolinie Wisły przez większość okresu holoceńskiego. METODYKA BADAŃ Jeden z profili glebowych Kazuń Polski zlokalizowano w okolicach Cybulic na obrzeżach Kampinoskiego Parku Narodowego. Profil usytuowany na starym tarasie oddalonym od Wisły około 2,2 do 2,5 km (tab. 1). Drugi profil zlokalizowano w okolicach Gąbina w pobliżu dawnej, nieistniejącej już cegielni, w niewielkiej odległości od byłej stacji nadawczej pierwszego programu polskiego radia. Glebę w ilości 0,5 kg pobraną z poszczególnych poziomów genetycznych gotowano bez dodatku peptyzatora, mieszano mieszadłem wirnikowym i przenoszono do balonów 5-litrowych. Frakcje wydzielano kolejno zgodnie z metodą Atterberga. Wydzielając frakcję ilastą <0,002 mm jako pierwszą, po jej odsyfonowaniu, każdego dnia glebę przenoszono do garnka emaliowanego, gotowano ponownie 0,5 godziny, mieszano mieszadłem i ponownie przenoszono do balonu. Operację tę powtarzano tyle razy, aż upewniono się, że cała frakcja ilasta została wydzielona. Frakcję tę odparowywano w parownicach na łaźni wodnej i dosuszano całość w suszarce w temp. 80-90 C. Następne frakcje wydzielano bez dalszej fizycznej peptyzacji. Po odsyfonowaniu, frakcje w zlewkach pozostawiono tak długo aż osiądzie, a wodę odsyfonowano i ponownie ją używano do wydzielania danej frakcji. Operację wydzielania powtarzano tak długo, aż cała frakcja została wydzielona. Frakcję piasku jako ostatnią po wydzieleniu wszystkich frakcji <0,1 mm, przenoszono do parownicy, suszono w suszarce i rozdzielano na sitach o określonej średnicy. Tak uzyskane frakcje stapiano w tyglu platynowym w mieszaninie z Na2C 03. Krzemionkę wydzielano według metody Giedroica i oznaczano wagowo. Potas oznaczano techniką ASA. Uziamienie (skład granulometryczny) obliczano z ilości uzyskanych frakcji wagowo. Próchnicę w glebie oznaczano metodą Tiurina, kwasowość hydrolitycznąwg Kappena, a kationy wymienne wypierano IM octanem amonu o ph=7,0. Kationy oznaczano techniką ASA.
Rozmieszczenie potasu ogólnego we frakcjach gleb brunatnych 29 WYNIKI I DYSKUSJA Ogólna charakterystyka gleb Uziamienie obu badanych gleb jest diametralnie różne. Utwór staroaluwialny wykazuje warstwowanie o zróżnicowanym uziamieniu. Natomiast glina zwałowa, ciężka od 50 cm w głąb, wykazuje prawie identyczne uziamienie do 150 cm i głębiej. Zarówno jeden, jak i drugi utwór zawierają niewielkie lub śladowe ilości frakcji piasku grubego (tab. 1). Dominującą frakcją w glebie wytworzonej z gliny zwałowej jest frakcja ilasta, natomiast w glebie staroaluwialnej frakcja piasku drobnego (0,25-0,1 mm). Należy podkreślić, że gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej (Gąbin) została w poziomach A i Bbr(t,fe) peryglacjalnie zmodyfikowana - spiaszczona z dużą domieszką frakcji pyłu. Odczyn i stopień wy sycenia kationami zasadowymi wymiennymi rosną stopniowo w głąb profilu glebowego (tab. 2). Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroaluwialnego (Kazuń Polski) wykazuje w profilu duże wahania zawartości części ilastych oraz frakcji pyłu (0,1-0,02 mm) (tab. 1 ). Wszystkie poziomy w tym profilu do głębokości 150 cm wykazująpylastość z jednym przewarstwieniem utworu pyłowego leżącego na głębokości 70-90 cm (tab. 1). Silne zakwaszenie występuje we wszystkich poziomach, dopiero w warstwie podścielającej obserwujemy wzrost ph (tab. 2). Mimo to stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadowymi kationami wymiennymi rośnie stopniowo do 200 cm w głąb profilu. Dominującym kationem wymiennym w obu badanych profilach jest wapń, a drugie miejsce w ilościowym występowaniu zajmuje wodór (tab. 2). Szereg malejącej zawartości badanych kationów wymiennych i wodoru hydrolizującego w obu profilach jest następujący: Ca > H > Mg > Na > K. Zawartość potasu ogólnego we frakcjach granulom etrycznych Frakcje piasku (1-0,1 mm) w badanych glebach mają znaczący udział, który waha się średnio dla obu profili od 31% (Gąbin) do 41% (Kazuń Polski) licząc do głębokości 150 cm. Frakcje te akumulują w glebie wytworzonej z utworu zwałowego średnio 16,3% całego potasu w profilu glebowym, a w glebie powstałej w pradolinie Wisły średnio 22,2% całości potasu w profilu (tab. 4). Wśród ziaren piasku najzasobniejsza w potas całkowity jest frakcja piasku grubego (1-0,5 mm), nieco uboższa jest frakcja piasku drobnego (0,25-0,1 mm), a najuboższa frakcja piasku średniego (0,5-0,25 mm) (tab. 3 i rys. 1). Łącznie, frakcje piasku akumulują w badanych glebach średnio na 1 m2 do 150 cm głębokości od 8,9 do 11,8 kg potasu całkowitego (tab. 5). We frakcjach tych głównym źródłem potasu są minerały pierwotne pochodne skał magmowych. Frakcje pyłu (0,1-0,02 mm) stanowią w badanych glebach znaczący udział w tworzywie glebowym (tab. 1). W glebie wytworzonej z utworu zwałowego (Gąbin) ich zawartość w profilu do 150 cm waha się od 19,7 do 26,0%. W glebie powstałej w pradolinie Wisły (Kazuń) zawartość tej frakcji w profilu do 150 cm waha się od 28,6% do 46,4%.
TABELA 1. Uziamienie gleb - TABLE 1. Texture of soils U) о Miejscowość Locality Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Procent ziaren o średnicy w mm - Percent of grains in diameter in mm 1-05 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,02 0,02-0,01 0,01-0,005 0,005-0,002 <0,002 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej - Leached brown soil developed from boulder loam Gąbin A 0-25 5,7 14,7 35,6 15,4 8,6 4,3 4,3 4,2 7,2 Pow. - Bbr(t,fe) 25-50 4,4 11,8 29,6 18,5 7,5 5,6 5,5 6,2 10,5 County Bbr 50-75 1,5 2,7 19,2 14,8 6,7 5,5 7,3 9,4 32,9 Gostynin BbrC 75-100 1,3 4,6 16,8 13,7 6,0 7,0 7,7 9,1 33,8 Cca 100-125 1,6 4,8 9,5 21,8 3,6 6,4 8,3 10,8 33,2 Cca 125-150 1,8 5,2 14,6 13,3 6,9 8,8 8,6 8,0 32,8 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroahiwialnego - Leached brown soil developed from old-alluvial sediment Kazuń Polski A 0-25 1,1 7,1 33,2 13,2 17,9 6,7 4,3 3,5 13,0 Pow - ABbr 25-50 1,2 6,3 34,9 13,3 18,9 6,5 3,0 3,5 12,4 County Bbr(t,fe) 50-70 0,4 3,8 27,7 13,0 15,6 6,2 3,4 4,1 25,8 Nowy Dwór BbrC 70-90 0,2 1,0 30,6 34,8 11,6 2,1 2,3 1,6 15,8 Mazowiecki С 90-120 0,1 2,7 48,6 14,6 14,4 2,8 1,7 1,4 13,6 С 120-150 0,3 5,0 39,9 16,3 18,4 3,0 1,9 2,4 12,7 IIC 150-175 0,3 20,2 46,3 11,0 6,7 10,0 0,6 1,0 3,8 IIC 175-200 0,2 26,1 52,7 10,2 4,6 0,8 0,4 0,6 4,4 Z. Brogowski, J. Chojnicki
TABELA 2. Niektóre właściwości fizykochemiczne gleb - TABELA 2. Some physicochemical properties o f soils Miejscowość Locality Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] ph cmol(+)/kg gleby - of soil [%] Vs BS H20 KC1 Ca+' Mg" K+ Na+ S TEB Gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej - Leached brown soü developed from boulder loam Gąbin A 0-25 5,6 5,3 2,40 0,16 0,58 0,06 3,20 2,50 5,70 56,1 18,2 Pow. - County Bbr(t,fe) 25-50 5,7 5,0 2,17 0,20 0,20 0,09 2,66 2,74 5,40 49,2 74,1 Gostynin Bbr 50-75 5,4 4,3 8,50 1,02 0,26 0,22 10,00 3,00 13,00 79,9 44,6 BbrC 75-100 6,1 4,9 9,20 1,03 0,30 0,26 10,79 2,00 12,79 84,1 53,2 Cca 100-125 7,3 6,5 21,25 1,45 0,31 0,45 23,46 1,10 24,56 95,5 73,4 Cca 125-150 7,6 6,7 25,12 1,15 0,26 0,48 27,20 1,00 28,20 96,5 52,41 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroahiwialnego - Leached brown soü developed from old-alluvial sediment Kazuń Polski A 0-25 5,0 4,0 2,17 0,78 0,10 0,14 3,19 2,84 6,03 52,9 12,07 Pow - County ABbr 25-50 5,4 4,1 3,60 1,47 0,11 0,23 5,41 2,47 7,88 68,6 3,27 Nowy Dwór Bbr 50-70 5,6 4,1 6,30 2,13 0,14 0,30 8,87 2,28 11,15 79,5 3,10 Mazowiecki BbrC 70-90 5,7 4,2 7,80 2,37 0,17 0,47 10,81 2,81 13,62 79,4 2,93 С 90-120 5,8 4,2 4,82 1,00 0,11 0,61 6,54 1,12 7,66 85,4 1,03 С 120-150 5,5 4,1 6,15 1,08 0,14 0,63 8,00 1,50 9,50 84,2 0,86 IIC 150-175 6,4 5,5 4,83 1,00 0,10 0,45 6,38 0,82 7,20 88,6 0,34 IIC 175-200 6,9 6,1 2,87 0,40 0,07 0,09 3,43 0,50 3,93 87,3 0,17 Hh H Th CEC Humus [g^kg] Rozmieszczenie potasu ogólnego we frakcjach gleb brunatnych
32 Z. Brogowski, J. Chojnicki с о о 2**- 'ĆT ж 2 - D) О) * * Log10 ze średnicy frakcji wyrażonych w \im- Log10 from diameter of fraction determined in jim RYSUNEK 1. Uśrednione (w prof. z Gąbina do 150 cm, Kazunia do 200 cm) zawartości potasu ogólnego w poszczególnych frakcjach granulometrycznych gleb (log wyciągnięto ze średnicy frakcji wyrażonych w mm) FIGURE 1. The average (in profile Gąbin to 150 cm, Kazuń to 200 cm) content of total potassium in separate granulometric fractions of soils (Attention: log were taken from diameter o f fractions determinated in mm) Frakcje te wiążą w badanych glebach średnio dla profili od 19,7% (Gąbin) do 21,9% (Kazuń) całości potasu glebowego (tab. 4). Frakcje pyłu drobnego (0,05-0,02 mm) w glebie wytworzonej z utworu zwałowego (Gąbin) są średnio o 43% zasobniejsze w potas ogólny w porównaniu z frakcjąpyłu grubego (0,1-0,05 mm) (tab. 3). Natomiast podobna zależność między frakcjami pyłu wydzielonymi z gleby starego tarasu Wisły wynosi dla profilu do głębokości 150 cm średnio 26,0%. Zawartość potasu ogólnego we frakcjach pyłu jest stosunkowo wyrównana niezależnie od poziomu lub warstwy w profilu (tab. 3). Znacznie zasobniejsze w potas ogólny są frakcje pyłu wydzielone z utworu zwałowego (Gąbin) w porównaniu z tymi ze staroaluwialnego (Kazuń). Średnia zawartość potasu ogólnego we frakcji pyłu grubego w profilu gleby powstałej z utworu zwałowego (Gąbin) jest zbliżona do frakcji pyłu drobnego w profilu gleby starego tarasu Wisły (Kazuń) (tab. 3).
Rozmieszczenie potasu ogólnego we frakcjach gleb brunatnych 33 Reasumując należy podkreślić, że frakcje pyłu (0,1-0,02 mm) zawierają w profilach glebowych od 7,6 do 10,6 kg/m2 potasu do głębokości 150 cm (tab. 5). Ilość potasu zawarta w tej frakcji na 1 m2 do głębokości 150 cm jest nieco mniejsza niż we frakcji piasku. Ilość akumulowanego potasu ogólnego przez frakcję pyłu w poszczególnych poziomach i warstwach profilów badanych gleb jest proporcjonalna do ilości tej frakcji. Potas zakumulowany w tej grupie frakcji pochodzi głównie z minerałów pierwotnych skał magmowych silnie rozdrobnionych mechanicznie. Frakcje ilu pyłowego (0,02-0,002 mm) stanowią w obu badanych glebach znaczący udział w akumulacji potasu ogólnego. Ich udział w akumulacji tego pierwiastka waha się średnio od 44,1% (Kazuń) do 47,3% (Gąbin) całości potasu ogólnego w glebie. Na pozostałe sześć frakcji przypada od 52,7 do 56,0% całości potasu glebowego wliczając w to także frakcję ilastą <0,002 mm (tab. 4). Wśród omawianych frakcji (0,02-0,002 mm) najzasobniejsze w potas ogólny są frakcje 0,005-0,002 mm w glebie wytworzonej z gliny zwałowej (Gąbin) (rys. 1 i tab. 3). Natomiast w glebie wytworzonej z utworu staroaluwialnego najzasobniejsze są frakcje 0,01-0,005 mm. Różnice w maksymalnej akumulacji potasu ogólnego we frakcjach wydzielonych z dwóch genetycznie różnych utworów geologicznych wynikają z ich składu mineralnego. Wcześniejsze badania w omawianych glebach wskazują na większe nagromadzenie illitu we frakcjach 0,01-0,005 mm gleby staroaluwialnej (Kazuń), a w glebie wytworzonej z gliny zwałowej we frakcjach 0,005-0,002 mm [Brogowski, Mazurek 1986, 1990]. Transport wodny (Kazuń), jak należy sądzić, zmodyfikował skład mineralny poszczególnych grup frakcji granulometrycznych w porównaniu do utworu zwałowego. W bilansie potasu ogólnego frakcje te mimo ich niewielkiej ilości (tab. 5) akumulują na 1 m2 profilu do głębokości 150 cm 13,5 kg К (Gąbin) i tylko 3,34 kg К (Kazuń) (tab. 5). Wahania zawartości potasu ogólnego w poziomach i warstwach są znaczące w glebie występującej na starym tarasie akumulacyjnym Wisły. Natomiast w glebie wytworzonej z materiału zwałowego wahania są niewielkie ze względu na małą zmienność ilościową omawianej frakcji (tab. 1, 3, 5 i 6). Potas ogólny występujący w tej grupie frakcji związany jest z minerałami wtórnymi - ilastymi. Głównym minerałem potasonośnym wśród minerałów ilastych jest illit występujący samodzielnie bądź też w strukturach mieszano-pakietowych ze smektytem, wermikulitem i chlorytami występującymi w tych glebach [Brogowski, Mazurek 1986, 1990]. Illit występuje głównie w ziarnach o średnicy 0,01-0,002 mm. W ziarnach o mniejszej średnicy występują głównie montmorylonity i wermikulity [Brogowski, Mazurek 1986,1990], stąd w ziarnach tych stwierdzamy znacznie mniej potasu ogólnego. Frakcja ilasta (<0,002 mm) ilościowo jest wyraźnie zróżnicowana w poszczególnych poziomach i warstwach gleby występującej na starym tarasie Wisły (Kazuń). Natomiast frakcja ta w glebie wytworzonej z utworu zwałowego nie wykazuje zróżnicowania ilościowego w poziomach leżących poniżej 50 cm (tab. 1). Zawartość tej frakcji poza frakcjami piasku stanowi największy udział w masie glebowej. W związku z tym, akumuluje ona średnio od 11,8 do 16,5% całości potasu w profilach glebowych (tab. 4). Większe wahania w akumulacji potasu przez frakcję ilastą (<0,002 mm) występują w warstwach profilu glebowego powstałego z utworu staroaluwialnego. Wynoszą one od 7,0 do 16,7% całości potasu w profilu.
TABELA 3. Zawartość całkowita potasu we frakcjach granulometrycznych TABLE 3. Content of total potassium in granulometric fractions U j Miejscowość Locality Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Zawartość К [g/kg] we frakcjach o średnicy [mm] - Content of К [g/kg] in fractions of diameter [mm] 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,02 0,02-0,01 0,01-0,005 0,005-0,002 <0,002 w glebie in soil Gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej - Leached brown soil developed from boulder loam Gąbin A 0-25 11,6 7,6 12,0 17,4 23,1 27,0 30,4 40,8 38,0 16,8 Pow. - Bbr(t,fe) 25-50 15,6 9,5 11,6 18,3 25,0 30,0 34,4 40,3 37,8 20,5 County Bbr 50-75 16,9 10,2 12,0 17,6 29,3 34,8 36,3 42,3 37,8 28,4 Gostynin BbrC 75-100 16,7 10,0 13,9 20,9 29,6 34,8 39,8 43,0 39,8 30,5 Cca 100-125 15,0 9,7 13,9 18,7 29,0 35,0 36,3 42,8 38,5 29,8 Cca 125-150 15,1 11,1 14,7 21,0 27,0 30,0 38,0 41,3 36,4 28,8 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroaluwialnego - Leached brown soil developed from old-alluvial sediment Kazuń Polski A 0-25 12,2 6,3 10,0 12,8 16,4 16,4 21,9 25,9 12,8 13,1 Pow. - ABbr 25-50 11,4 8,3 13,3 15,9 18,3 19,3 18,8 26,5 26,5 17,6 County Bbr(t,fe) 50-70 13,6 7,3 12,9 15,4 19,4 22,5 29,4 21,9 22,0 17,8 Nowy Dwór BbrC 70-90 15,4 8,0 12,5 15,9 18,3 27,3 30,0 19,3 27,4 17,4 Mazowiecki С 90-120 16,1 9,8 12,2 12,4 17,2 20,9 24,1 26,5 23,6 14,2 С 120-150 15,3 10,4 13,1 18,7 25,8 15,1 14,6 7,1 9,0 12,6 IICI 150-175 14,8 10,4 14,2 19,1 13,6 30,0 36,2 25,9 16,7 13,5 IC 175-200 15,2 10,0 10,0 14,7 20,5 33,2 34,8 23,7 15,1 10,5 Z. Brogowski, J. Chojnicki
TABELA 4. Udział procentowy poszczególnych frakcji granulometrycznych w akumulacji potasu ogólnego w glebach (suma potasu we wszystkich frakcjach danego poziomu w g/kg = 100%) TABLE 4. Percent share of separate granulometric fractions in accumulation of total potassium (sum of potassium in all fractions of separate horizon in g/kg = 100%) Miejscowość Locality Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] % udział frakcji o średnicy [mm] w akumulacji К - % share fractions of diameter [mm] in К accumulation 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,02 0,02-0,01 0,01-0,005 0,005-0,002 <0,002 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej - Leached brown soil developed from boulder foam Gąbin A 0-25 5,6 3,7 5,8 8,3 11,1 13,0 14,6 19,6 18,3 Pow. - Bbr(t,fe) 25-50 7,0 4,3 5,2 8,2 11,2 13,5 15,5 18,1 17,0 County Bbr 50-75 7,1 4,3 5,1 7,4 12,4 14,7 15,3 17,8 15,9 Gostynin BbiC 75-100 6,7 4,0 5,6 8,4 12,0 14,0 16,0 17,3 16,0 Cca 100-125 6,3 4,1 5,8 7,8 12,1 14,7 15,2 17,9 16,1 Cca 125-150 6,4 4,7 6,3 9,0 11,5 12,8 16,2 17,6 15,5 6,5 4,2 5,6 8,2 11,7 13,8 15,5 18,0 16,5 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroaluwialnego - Leached brown soil developed from old-alluvial sediment Kazuń Polski A 0-25 9,1 4,7 7,4 9,5 12,2 12,2 16,3 19,2 9,4 Pow. - ABbr 25-50 7,2 5,2 8,4 10,0 11,6 12,2 12,0 16,7 16,7 County Bbr(t,fe) 50-70 8,3 4,4 7,8 9,4 11,8 13,7 17,9 13,3 13,4 Nowy Dwór BbrC 70-90 8,8 4,6 7,2 9,1 10,5 15,7 17,2 11,1 15,8 Mazowiecki С 90-120 9,9 6,0 7,5 7,6 10,6 12,8 14,9 16,2 14,5 С 120-150 11,8 8,1 10,1 14,5 20,0 11,7 11,3 5,5 7,0 IIC 150-175 8,2 5,7 7,8 10,6 7,5 16,7 20,0 14,3 9,2 IIC 175-200 8,6 5,6 5,6 8,3 11,6 18,7 19,7 13,4 8,5 9,0 5,5 7,7 9,9 12,0 14,2 16,2 13,7 11,8 Rozmieszczenie potasu ogólnego we frakcjach gleb brunatnych u> '-'i
TABELA 5. Bilans ilościowy frakcji glebowych i zawartości w nich potasu ogólnego w poziomach profili glebowych do głębokości 150 cm TABLE 5. Balance of soil fractions amount and total potassium content in them in soils horizons to 150 cm of depth u> Os Miejscowość Locality Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] Ilości frakcji w poziomach0 [kg/mi2] Amount of fractions in horizons1] [kg/m2] Ilości potasu ogólnego we frakcjach i poziomach [kg/m2] Total potassium amount in fractions and horizons [kg/m2] 1-0,1 0,1-0,02 0,02-0,002 <0,002 I frakcji E fraction 1-0,1 0, 1-0,02 0,02-0,002 <0,002 X potasu X potassium Gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej - Leached brown soil developed from boulder foam Gąbin A 0-25 220 85 33 18 356 2,39 1,63 1,06 0,68 5,76 Pow. - Bbr(t,fe) 25-50 184 94 47 26 351 2,11 1,90 1,62 0,98 6,61 County Bbr 50-75 96 77 61 91 325 1,16 1,62 2,32 3,45 8,55 Gostynin BbrC 75-100 92 73 68 94 327 1,21 1,70 2,70 3,73 9,34 Cca 100-125 64 104 78 95 341 0,82 2,07 3,00 3,64 9,53 Cca 125-150 86 75 78 91 330 1,19 1,72 2,81 3,31 9,03 W profilu - In profile 0-150 743 508 365 415 2009 8,88 10,64 13,51 15,79 48,81 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroahiwialneg - Leached brown soil developed from old-alluvial sediment Kazuń Polski A 0-25 164 110 39 31 349 1,60 1,00 0,78 0,39 3,77 Pow. - ABbr 25-50 168 116 35 35 355 2,11 1,21 0,76 0,92 5,00 County Bbr(t,fe) 50-70 98 81 30 66 275 1,20 0,91 0,71 1,45 4,27 Nowy Dwór BbrC 70-90 96 137 14 45 291 1,19 1,77 0,36 1,22 4,54 Mazowiecki С 90-120 246 122 19 51 437 2,94 1,00 0,44 1,20 5,58 С 120-150 217 150 24 50 441 2,78 1,70 0,29 0,45 5,22 Z Brogowski, J Chojnicki W profilu - In profile 0-150 994 716 162 278 2148 11,82 7,59 3,34 5,63 28,39!) Zaokrąglono do całych liczb - rounded to whole numbers
Rozmieszczenie potasu ogólnego we frakcjach gleb brunatnych 37 Ilość potasu związana przez frakcję ilastą gleby wytworzonej z utworu zwałowego w profilu do 150 cm na pow. 1 m2 wynosi średnio 15,8 kg, a wahania w poszczególnych poziomach wynoszą od 0,68 kg w poziomie A spiaszczonym w wyniku procesów peryglacjalnych do 3,73 kg w poziomie BbrC (tab. 5). W glebie wytworzonej z utworu staroaluwialnego udział tej frakcji w zmagazynowaniu potasu ogólnego jest niewielki i wynosi średnio na pow. 1 m2 do głębokości 150 cm zaledwie 5,6 kg (tab. 5). Stanowi to w profilu o około 65% mniej potasu ogólnego niż w podobnej objętości gleby wytworzonej z utworu zwałowego. Należy jednak podkreślić, że w glebie wytworzonej z gliny zwałowej występuje o blisko 50% więcej frakcji <0,002 mm w porównaniu z glebą starego tarasu akumulacyjnego (tab. 5). Porównując zasobność frakcji ilastej w potas ogólny w pracach różnych autorów, należy podkreślić, że jest ona najuboższa w utworze i glebie aluwialnej w porównaniu z frakcją ilastą wydzieloną z gleb wytworzonych z innych utworów geologicznych [Brogowski 1996, Cieśla 1983, Chojnicki 2002, Kowalkowski 1968, Musierowicz i in. 1967, Skiba 1977, Uziak i in. 1987, Wocławek 1967, Weber 1987]. Reasumując, należy wyraźnie podkreślić, że geneza geologiczna utworu glebowego decyduje o stanie ilościowym potasu ogólnego w poszczególnych frakcjach granulometrycznych składających się na tworzywo glebowe. Procesy erozji różnych utworów geologicznych i transportu wodnego na różną odległość powodują rozpuszczanie mniej odpornych minerałów potasonośnych, jak np. biotytu, flagopitu i innych minerałów pierwotnych. Stąd, osady aluwialne wiekowo młodsze, występujące w pradolinach rzek są w znacznym stopniu zubożone w potas ogólny. Badane utwory zwałowe zlodowacenia środkowopolskiego, wiekowo znacznie starsze (około 250 tys. lat) są znacznie zasobniejsze w potas ogólny, ponieważ nie były przemieszczane z wodą z wyjątkiem poziomów powierzchniowych spiaszczonych w wyniku zjawisk peryglacjalnych. Z tego wynika, że procesy peryglacjalne spowodowały zubożenie wierzchnich poziomów w minerały potasonośne, frakcję ilastą (tab. 1,3 i 5) oraz obniżyły zawartość potasu ogólnego. Współczynniki zmienności zawartości potasu ogólnego w poszczególnych frakcjach wydzielonych z poszczególnych poziomów genetycznych i warstw wykazują znaczące zróżnicowanie w glebie wytworzonej z utworu staroaluwialnego w porównaniu z j ednorodnym materiałem glebowym - gliną zwałową (tab. 6). Świadczy to o dużym zróżnicowaniu mineralogicznym poszczególnych warstw w utworze staroaluwialnym. Jedynie ziarna piasku (1-0,1 mm) w obu glebach wykazujązbliżony współczynnik zmienności. Krzywe (rys. 1) zawartości potasu ogólnego we frakcjach granulometrycznych w obu badanych glebach przebiegają różnie. Frakcje wydzielone z gleby wytworzonej z gliny zwałowej (Gąbin) wykazują gwałtowniej szą obniżkę zawartości potasu ogólnego wraz ze zwiększaniem się ich średnicy. Natomiast frakcje wydzielone z utworu staroaluwialnego wykazują bardziej łagodną - stopniową obniżkę zawartości potasu ogólnego w miarę zwiększania się średnicy ziaren. W obu badanych glebach następuje wzrost zawartości potasu ogólnego we frakcji piasku grubego (1-0,5 mm). Wynika to z większej domieszki minerałów potasonośnych w ziarnach piasku grubego. Na rysunku 1 uwidoczniono również dystrybucję potasu ogólnego w danej frakcji wydzielonej z różnych poziomów i warstw profilu glebowego. Liczbowo obrazują to zamieszczone współczynniki zmienności (tab. 6).
38 Z. Brogowski, J. Chojnicki TABELA 6. Współczynniki zmienności zawartości potasu ogółem w e frakcjach poziom ów genetycznych profili glebowych TABLE 6. Coefficients o f variation content total potassium in fractions o f genetic horizons in soil profiles [%] Średnica frakcji w wartości logarytmicznej - diameter o f fraction in log. 0,3 0,7 1 1,3 1,7 2 2,4 2,7 3 W spółczynniki zmienności Coefficients o f variation Gąbin 2,6 2,4 8,2 9,7 8,9 7,7 9,0 10,9 11,5 Kazuń Polski 28,9 15,1 27,4 26,3 17,7 14,5 11,5 16,5 11,0 WNIOSKI 1. Wśród frakcji granulometrycznych piasku najbardziej zasobne w potas ogólny są frakcje piasku grubego (1,0-0,5 mm), a najuboższe frakcje piasku średniego (0,5-0,25 mm). W ziarnach o średnicy mniejszej od 0,1 mm w glebie wytworzonej z materiału zwałowego (Gąbin) zawartość potasu ogólnego rośnie do ziaren o średnicy 0,005-0,002 mm, a w glebie staroaluwialnej do ziaren o średnicy 0,01-0,005 mm (Kazuń). Natomiast w ziarnach o średnicy mniejszej od 0,002 mm zawartość potasu ogólnego ponownie maleje. 2. Stwierdzono wyraźny wpływ genezy geologicznej materiału glebowego na zawartość potasu ogólnego we frakcjach granulometry cznych. Frakcje granulometryczne wydzielone z gleby wytworzonej z gliny zwałowej (Gąbin) są średnio o około 30% zasobniejsze w potas ogólny w porównaniu z frakcjami wydzielonymi z gleby starego tarasu akumulacyjnego. 3. Frakcje granulometryczne piasku ( 1,0-0,1 mm) w badanych glebach akumulują średnio od około 16,3 do 22,2% całości potasu ogólnego. Frakcje pyłu (0,1-0,02 mm) akumulują średnio od około 20 do 22%, frakcje iłu pyłowego (0,02-0,002 mm) akumulują średnio 44 do 47,5%, a frakcje ilaste (<0,002 mm) akumulują średnio od około 12 do 16% całości potasu ogólnego. 4. Bilans potasu ogólnego zawartego we frakcjach poszczególnych poziomów i warstw gleby obliczony na podstawie gęstości objętościowej frakcji wykazuje duże wahania ilościowe na 1 m2 wśród poszczególnych poziomów i grup frakcji. LITERATURA BROGOWSKI Z. 1996: Ogólna zawartość składników we frakcjach granulometrycznych w glebie glejobielicowej. Rocz. Glebozn. 47, Supl.: 9-21. BROGOWSKI Z., MAZUREK A. 1981 : Differentiation o f clay minerals in particular mechanical fractions o f soil. Rocz. Glebozn. 32, 3: 193-205.
Rozmieszczenie potasu ogólnego we frakcjach gleb brunatnych 39 BROGOWSKI Z., MAZUREK A., BIEGUŃSKI M. 1981 : Ferromagnetic minerals in some mechanical fractions in brown soil. Pol. J. Soil Sei. 14, 1: 81-86. BROGOWSKI Z., MAZUREK A. 1986: Skład mineralny frakcji <0,02 mm gleby aluwialnej. Rocz. Glebozn. 37, 4: 9-22. BROGOWSKI Z., MAZUREK A. 1990: Stan mineralny ziaren o średnicy <0,02 mm w glebie brunatnej wytworzonej z gliny zwałowej. Rocz. Glebozn. 41, 1-2: 5-21. BROGOWSKI Z., DOBRZAŃSKI B., KOCOŃ J. 1974: Morphology o f natural zeolites occurring in soil as determinated by Electron M icroscopy. Bulletin D e L academ ie P olonais D es Science 27, 1-2: 115-117. CHOJNICKI J. 2002: Procesy glebotwórcze w madach środkowej doliny Wisły i Żuław. Fund. Rozwój SGGW: 83 (rozpr. hab.). CIEŚLA W., DĄBKOW SKA-NASKRĘT H. 1983: Skład chemiczny frakcji ilastej gleb wytworzonych z glin zwałowych moren dennych Niziny Wielkopolskiej. Rocz. Glebozn. 34, 3: 37-54. KABATA-PENDIAS H. 1965: Badania geochemiczno-mineralogiczne gleb wytworzonych z granitów Dolnego Śląska. Rocz. Nauk Roi. 90-A, 1: 1-60. KOWALKOWSKI A., NOWAK G. 1968: Gleby bielicowe Wzgórz Ostrzeszowskich wytworzone z piasków akumulacji peryglacjalnej. Cz. II. Właściwości gleb bielicowych. Rocz. Glebozn. 19,2: 365^403. MUSIEROWICZ A., BROGOWSKI Z. i in. 1967: Typology and properties o f soil developed from boulder loams. Part 1. Brown and pseudopodzolic soil o f forest terrain. Rocz. Glebozn. 17: 29-129. SKIBA S. 1977: Studia nad glebami wytworzonymi w różnych piętrach klimatyczno-roślinnych krystalicznej części Tatr polskich. Rocz. Glebozn. 28, 1: 205-241. SMULIKOWSKI K. 1952: Geochemia. Wyd. Państw. Inst. Geolog: 363 s. UZIAK S., BOGDA A., CHODAK T., CIEŚLA W., KOMORNICKI T., STOCH L., WILGAT M. 1987: Clay minerals o f selected loess soils. Rocz. Glebozn. 38, 3: 59-77. WEBER J. 1987: Geneza i właściwości gleb wytworzonych z serpentynitów Dolnego Śląska. Cz. IV. Charakterystyka frakcji koloidalnej. Rocz. Glebozn. 32, 2: 145-162. WOCŁAWEKT., 1967: Charakterystyka chemizmu i składu mineralogicznego frakcji koloidalnej niektórych gleb erodowanych i deluwialnych Pojezierza Mazurskiego. Rocz. Glebozn. 17: 201-227. Praca wpłynęła do redakcji w grudniu 2003 r. Prof. dr hab. Zygm unt B rogow ski Z akład G leboznaw stw a, K atedra Nauk o Środow isku G lebow ym, S G G W 02-776 Warszawa, ul. N ow oursynow ska 159
Errata do pracy Z. Brogowskiego i J. Chojnickiego pt. Rozmieszczenie potasu ogólnego w wydzielonych frakcjach granulometrycznych gleb brunatnych, opubl. w Rocznikach Gleboznawczych tom LVI nr 1/2 Warszawa 2005 r. s. 31 TABELA 2. Niektóre właściwości fizykochemiczne gleb - TABELA 2. Some physicochemical properties of soils Miejscowość Locality Poziom Horizon Głębokość Depth [cm] ph cmol(+)/kg gleby -- of soil % Vs BS ą 0 KCl Ca++ Mg++ K+ Na+ S TEB Hh H Th CEC Humus [g'kg] Gleba brunatna wyługowana wytworzona z gliny zwałowej - Leached brown soü developed from boulder loam Gąbin A 0-25 5,6 5,3 2,40 0,16 0,58 0,06 3,20 2,50 5,70 56,1 18,27 pow. - County Bbr(t,fe) 25-50 5,7 5,0 2,17 0,20 0,20 0,09 2,66 2,74 5,40 49,2 4,14 Gostynin Bbr 50-75 5,4 4,3 8,50 1,02 0,26 0,22 10,00 3,00 13,00 79,9 4,65 BbiC 75-100 6,1 4,9 9,20 1,03 0,30 0,26 10,79 2,00 12,79 84,1 3,27 Cca 100-125 7,3 6,5 21,25 1,45 0,31 0,45 23,46 1,10 24,56 95,5 3,45 Cca 125-150 7,6 6,7 25,12 1,15 0,26 0,48 27,20 1,00 28,20 96,5 2,41 Gleba brunatna wyługowana wytworzona z utworu staroaluwiahego - Leached brown soü developed from oki-alluvial sediment Kazuń Polski A 0-25 5,0 4,0 2,17 0,78 0,10 0,14 3,19 2,84 6,03 52,9 12,07 pow. - County ABbr 25-50 5,4 4,1 3,60 1,47 0,11 0,23 5,41 2,47 7,88 68,6 3,27 Nowy Dwór Bbr 50-70 5,6 4,1 6,30 2,13 0,14 0,30 8,87 2,28 11,15 79,5 3,10 Mazowiecki BbrC 70-90 5,7 4,2 7,80 2,37 0,17 0,47 10,81 2,81 13,62 79,4 2,93 С 90-120 5,8 4,2 4,82 1,00 0,11 0,61 6,54 1,12 7,66 85,4 1,03 С 120-150 5,5 4,1 6,15 1,08 0,14 0,63 8,00 1,50 9,50 84,2 0,86 lie 150-175 6,4 5,5 4,83 1,00 0,10 0,45 6,38 0,82 7,20 88,6 0,34 lie 175-200 6,9 6,1 2,87 0,40 0,07 0,09 3,43 0,50 3,93 87,3 0,17