STUDIA NAD GLEBAMI OBSZARU ZURBANIZOWANEGO ZIELONEJ GÓRY ANDRZEJ GREINERT Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego Zielona Góra 2003
Autor: Recenzenci: dr inż. Andrzej Greinert Uniwersytet Zielonogórski Instytut Inżynierii Środowiska Zakład Odnowy Środowiska prof. dr hab. inż. Adam Koćmit Akademia Rolnicza w Szczecinie Zakład Erozji i Rekultywacji Gleb prof. dr hab. inż. Piotr Skłodowski Politechnika Warszawska Zakład Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów ISBN 83-89321-38-6 RADA WYDAWNICZA Prof. dr hab. Marian Nowak (przewodniczący), prof. dr hab. inż. Marian Adamski, dr hab. Krystyna Ferenz, prof. UZ, dr hab. inż. Magdalena Graczyk, prof. UZ, dr hab. inż. Stanisław Janik, prof. UZ, dr Lidia Kataryńczuk-Mania, dr hab. Tadeusz Nadzieja, prof. UZ, prof. dr hab. inż. Romuald Świtka, prof. dr hab. Bazyli Tichoniuk, mgr Irena Bulczyńska (sekretarz) Skład komputerowy i opracowanie graficzne: autor Copyright by Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2003 Copyright by ANDRZEJ GREINERT, Zielona Góra 2003 2
Spis treści 1. Wstęp i cel badań... 5 2. Przegląd literatury... 7 2.1. Gleba w środowisku zurbanizowanym i jej funkcje... 7 2.2. Gleby obszarów zurbanizowanych w gleboznawstwie światowym... 9 2.3. Wpływ działalności człowieka na kształtowanie gleb miejskich... 11 2.4. Przekształcenia gleb miejskich... 12 2.5. Systematyka gleb miejskich... 14 2.5.1. Kryteria systematyki gleb miejskich... 14 2.5.2. Systematyka gleb obszarów zurbanizowanych w literaturze światowej... 16 3. Charakterystyka obszaru badań... 21 3.1. Lokalizacja obszaru badań... 21 3.2. Warunki przyrodnicze... 21 3.3. Skały macierzyste gleb miejskich... 28 3.4. Antropopresja wobec opisywanego obszaru... 32 4. Metodyka badań... 37 4.1. Prace studialne... 37 4.2. Badania terenowe... 38 4.3. Terenowe badania uzupełniające... 41 4.4. Analizy laboratoryjne... 41 4.5. Obliczenia... 42 5. Wyniki badań... 43 5.1. Gleby miejskie obszaru zurbanizowanego Zielonej Góry... 43 5.2. Morfologia, skład chemiczny i właściwości fizycznochemiczne badanych gleb... 44 5.2.1. Gleby inicjalne... 44 Karta glebowa nr 1... 48 5.2.2. Gleby kulturoziemne... 50 5.2.2.1. Gleby przekształcone w wyniku uprawy mechanicznej... 51 5.2.2.1.1. Rigosole... 51 Karta glebowa nr 2... 55 5.2.2.1.2. Treposole... 58 Karta glebowa nr 3... 62 5.2.2.2. Gleby intensywnie nawożone organicznie... 65 5.2.2.2.1. Hortisole... 66 3
Karta glebowa nr 4... 70 5.2.3. Gleby składowiskowe... 72 5.2.3.1. Gleby składowiskowe z materiałów rodzimych... 76 5.2.3.1.1. Gleby składowiskowe z materiałów rodzimych bezwęglanowe... 77 Karta glebowa nr 5... 80 5.2.3.2. Gleby składowiskowe z materiałów mieszanych... 83 5.2.3.2.1. Gleby składowiskowe z materiałów mieszanych węglanowe... 83 Karta glebowa nr 6... 87 5.2.3.2.2. Gleby składowiskowe z materiałów mieszanych bezwęglanowe... 90 Karta glebowa nr 7... 93 5.2.3.3. Gleby składowiskowe z materiałów wniesionych i naniesionych... 96 5.2.3.3.1. Gleby składowiskowe z materiałów wniesionych i naniesionych węglanowe... 97 Karta glebowa nr 8... 102 5.2.3.3.2. Gleby składowiskowe z materiałów wniesionych i naniesionych bezwęglanowe... 105 Karta glebowa nr 9... 108 5.2.4. Gleby przykryte (Ekranosole)... 111 Karta glebowa nr 10... 115 5.2.5. Gleby miejskie o niezmienionej budowie... 117 Karta glebowa nr 11... 122 Karta glebowa nr 12... 125 Karta glebowa nr 13... 128 Karta glebowa nr 14... 131 5.3. Koncepcja kartografii gleb miejskich... 137 6. Podsumowanie i dyskusja wyników... 143 7. Wnioski... 154 Literatura... 157 Spis rysunków... 163 Spis tabel... 164 4
1. Wstęp i cel badań Zgodnie z klasycznymi poglądami na temat gleby i jej znaczenia, określa się ją jako dobro o określonych walorach produkcyjnych. Szczególną uwagę przy tym zwraca się na zdolność gleby do zaspokajania potrzeb roślin a następnie wyżywienia zwierząt oraz ludzi. W miarę rozwoju populacji ludzkiej, w tym coraz szerszej ingerencji człowieka w środowisko naturalne, uwagę zwraca się na ekologiczne funkcje gleby. Dostrzeżono istotne walory gleb wynikające z wypełniania przez nie roli filtra wobec substancji wprowadzanych do środowiska przez człowieka. Współczesne podejście do problematyki gleby, jako specyficznego tworu skorupy ziemskiej, jest znacznie szersze. Sprowadza się ono nie tylko do formułowania kolejnych funkcji gleby, lecz również do redefiniowania samego pojęcia gleby. Prowadzi to między innymi do poszukiwania określeń gleboznawczych dla gruntów, nie utożsamianych do tej pory z glebą. Takimi gruntami, których znaczący przyrost obszarowy w ostatnich latach jest rzeczą bezsporną są grunty antropogeniczne. Tendencja ta, choć obserwowana od zarania dziejów, począwszy od XIX wieku nabrała niewyobrażalnego wcześniej tempa. Nie bez podstaw można obecnie stwierdzić, że w następnych stuleciach przytłaczająca większość gleb naszej planety będzie w mniejszym lub większym stopniu wykazywała przekształcenia antropogeniczne, a duża część z nich będzie wręcz zawdzięczać swoją genezę działaniom człowieka. Wiele regionów, zwłaszcza europejskich, nadbrzeżnych amerykańskich i daleko-wschodnich, nabędzie strukturę obszarów zurbanizowanych połączonych małymi przestrzeniami otwartymi. Obszary pozamiejskie o tradycyjnym sposobie zagospodarowania, jak: grunty orne, lasy, łąki itd., praktycznie przestaną tam istnieć. Również rozwinięte państwa europejskie zaczynają odczuwać wszystkie negatywne skutki urbanizacji. Beckett, Freer-Smith, Taylor [1998] stwierdzili, za Department of the Environment, UK Steering Group [DoE 1995], że już 10% powierzchni Wielkiej Brytanii jest zajęte przez miasta, a otwarte tereny wewnątrz-miejskie (założenia parkowe, ogrodowe i leśne) także ulegają presji budownictwa. Problematyka gleb antropogenicznych jest stosunkowo mało rozpoznana, co wynika głównie z przyjmowanego dotychczas pojęcia gleby i jej funkcji. Obecnie podejmowanych jest wiele kroków w celu uzupełnienia tej luki w naukach przyrodniczych. Wyniki tych działań mają potencjalnie bardzo szerokie możliwości tak teoretycznego jak praktycznego zastosowania. Pälchen i wsp. [AG Böden 1996] stwierdzają konieczność badań gleb miejskich co ma, ich zdaniem, znaczenie dla teorii gleboznawstwa: systematyki, genezy, geografii i ekologii gleb, paleopedologii, monitoringu gleb oraz ochrony i sanitacji gleb, a także działań o praktycznym wymiarze: planowania przestrzennego, planowania loka- 5
lizacji i konstrukcji posadowienia obiektów budowlanych, rekultywacji i renaturalizacji obszarów, geologii inżynierskiej, stratygrafii, paleontologii i innych. Funkcjonalność oraz ekologiczne zagrożenia ze strony miejskich gleb antropogenicznych, to pojęcia opierające się na określeniu cech i właściwości omawianych gleb. Równie istotne jest przy tym określenie źródła tych właściwości oraz przemian dokonujących się w glebach. Przeprowadzone badania mają na celu wskazanie skutków antropogenicznych przekształceń gleb, typowych dla obszarów miejskich. Ich efektem jest charakterystyka gleb, zróżnicowanych w rezultacie tych przekształceń. Ukazują one także relacje między morfologią gleb miejskich oraz ich właściwościami fizycznymi, chemicznymi i fizyczno-chemicznymi. Wyniki przeprowadzonych badań ukazują szereg zależności między stanem gleb oraz stopniem i rodzajem antropopresji wobec obszarów miejskich. Na podstawie określenia zasadniczych różnic, wyodrębnione zostały grupy gleb o zbliżonej budowie profilu glebowego, morfologii, właściwościach fizycznych, chemicznych i fizyczno-chemicznych. Wyodrębnienie tych grup jest istotne dla ogólnego sformułowania systematyki gleb. Porządkuje w jej ramach zagadnienia gleb miejskich, jako istotnej części działu gleb antropogenicznych. Analiza uzyskanego materiału badawczego wskazuje na możliwość klasyfikacji gleb miejskich jako części Systematyki Gleb Polski. Tak komplementarne ujęcie daje podstawę do analizy ryzyka ekologicznego obszarów miejskich, jako jednej z podstaw planowania przestrzennego. Na tej podstawie planiści miejscy powinni dokonywać wstępnej analizy przyrodniczej zamierzeń urbanistycznych. Z drugiej strony, rozpoznanie występowania terenów pokrytych glebami o małej zdolności przeciwstawiania się degradacji jest niezbędne dla monitoringu stanu miasta i zdrowotności organizmów zasiedlających miasto (ze specjalnym wyszczególnieniem populacji ludzkiej). Daje też wskazówki wobec określenia potrzeb rekultywacji i konieczności ochrony obszarów o wrażliwym użytkowaniu, jak place zabaw dzieci i strefy ochronne ujęć wód gruntowych. Umożliwia też dokonanie wyboru najlepiej dopasowanych, dla danego terenu, technik i technologii budowlanych, inżynierskich, ogrodniczych i rekultywacyjnych. Opis badań, zamieszczony w niniejszej pracy wskazuje również na możliwość przedstawienia stanu gleb w sposób możliwy do praktycznego zastosowania przez inżynierów planistów, budowniczych, ekologów i inne zainteresowane osoby. Zrealizowane jest to poprzez opracowanie koncepcji kartografii gleb miejskich. Istotne przy tym jest spojrzenie na to zagadnienie pod kątem przyrodniczym. Daje to możliwość ujęcia problematyki gleb obszarów zurbanizowanych w kontekście złożonych przemian różnorodnej genezy. 6