ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LV NR 1 WARSZAWA 2004: 107-115 STANISŁAW DRZYMAŁA, ANDRZEJ MOCEK UZIARNIENIE RÓŻNYCH GLEB POLSKI W ŚWIETLE KLASYFIKACJI PTG, PN-R-04033 IUSDA SOIL TEXTURE OF DIFFERENT POLISH SOILS ACCORDING TO THE CLASSIFICATION SYSTEMS OF PTG, PN-R-04033 AND USDA Katedra Gleboznawstwa Akademii Rolniczej im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu Abstract: The Polish Soil Science will face in near future the need to decide about the new soil texture classification system. At present we have two different classifications namely: acc. to Polish Soil Science Society (PTG) which lasts more than fifty years and new Polish Standard PN -R-04033 established in 1998. Unfortunatelly no one is fully com patible w ith the m ost popular international classification - acc. to USDA w hich in many cases was introduced also by FAO and EU. Com parison of soil texture o f 260 sam ples taken from different Polish soil groups, developed on different parent materials showed that classification acc. to Polish PN-R-04033 is highly com patible with USDA. But the classification acc. to PTG is not com patible and not truly reflecting the character o f soil particle size distribution in soils. Słowa kluczowe: frakcje i grupy granulom etryczne, klasyfikacje uziam ienia gleb. Key words: soil particles, textural groups, classifications and com parison o f soil textures. WPROWADZENIE Polskie Gleboznawstwo stoi przed pilną i ważną decyzją wyboru i przyjęcia jednolitej klasyfikacji uziamienia gleb, która powinna być jak najbardziej zgodna ze standardami międzynarodowymi [Drzymała 2000]. Od ponad 20 lat obowiązywały, a raczej należy powiedzieć, używane były 2 klasyfikacje: wg Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego [Musierowicz 1956] i wg normy branżowej BN/78-9180-11 [1978]. Jeśli do tego doda się oddzielny podział uziamienia stosowany w geologii i geotechnice, można stwierdzić, że Polska jest w tym względzie wyjątkiem. Olbrzymi dorobek naukowy Polskiego Gleboznawstwa niewątpliwie oparty jest na klasyfikacji uziamienia wg PTG. Również w wielu opracowaniach dla praktyki rolniczej stosowana była klasyfikacja PTG [Mocek i in. 2000]. Na przykład gatunki gleb na mapach glebowo-rolniczych wydzielone są zgodnie z tą klasyfikacją, chociaż w jej skróconej formie (bez określeń pylastych piasków i glin). Ewentualne
108 S. Drzymała, А. Мосек wprowadzenie nowej, a właściwie nowocześniejszej klasyfikacji, w żadnej mierze nie może zniweczyć czy zdezaktualizować dotychczasowych opracowań. Wraz z nową klasyfikacją niezbędne będzie opracowanie i wprowadzenie klucza do odczytywania starego podziału. Niniejsza praca jest próbą ukazania plusów i minusów starych i nowych klasyfikacji na podstawie bardzo zróżnicowanego materiału geologiczno-glebowego pochodzącego z terenu całej Polski oraz zawiera sugestie dotyczące ewentualnej zmiany klasyfikacji uziamienia gleb w Polsce. MATERIAŁ I METODYKA Analizę porównawczą uziamienia gleb dokonano na podstawie analizy granulometrycznej 260 próbek glebowych pobranych: z gleb w strefie oddziaływania KWB Konin ([Drzymała i in. 2002] - 140 próbek);. spośród kilkuset punktów badawczych wybrano 70 reprezentatywnych profili glebowych zlokalizowanych w strefie zlodowacenia bałtyckiego, które zakwalifikowano do 5 typów glebowych: gleby płowe i brunatne- 2 8 profili ( 14+14), czarne z ie m ie -14 profili, arenosole i gleby rdzawe - 28 profili (14+ 14); gleb różnych typów i utworów geologicznych Polski ([Owczarzak, 2002] - 55 próbek), wśród których były: rędziny, gleby brunatne, gleby płowe, czarne ziemie, czarnoziemy, gleby murszowate; z utworów geologicznych znajdowały się: wapienie, utwory fliszowe, utwory eoliczne (lessy), utwory deluwialne polodowcowe ostatnich dwóch zlodowaceń; gleb z rejonu KGHM Legnica ([Mocek 1989] - 65 próbek) należących do 3 różnych typów, a mianowicie: gleb deluwialnych (7 profili), gleb brunatnych (4 profile), czarnych ziem (9 profili), wytworzonych z utworów aluwialnych i lessowatych. Porównania uziamienia dokonano według trzech różnych klasyfikacji, a mianowicie: wg PTG - aktualnie najpowszechniejszej w Polsce klasyfikacji uziamienia, stosowanej w większości opracowań naukowych i praktycznych; wg nowej Polskiej Normy PN-R-04033 z 1998 r, która zastąpiła normę branżową BN-78/9180-11 z 1978 г., a która była przez 20 lat stosowana równolegle z podziałem PTG; wgusda [US Department of Agriculture Handbook No. 210, 1952] najbardziej rozpowszechnionej klasyfikacji międzynarodowej, która w całości przyjęta została również przez FAO [1977], a w skróconej formie zastosowano ją na mapie gleb świata [FAO-UNESCO 1974]. Również w większości opracowań Unii Europejskiej [Fink i in. 1998] przyjęto klasyfikację uziamienia wgusda. WYNIKI Klasyfikacja frakcji glebowych przedstawiona w tabeli 1 ukazuje pełną kompatybilność między PolskąNormą PN-R-04033 i podziałem wg USDA oraz całkowity jej brak w odniesieniu do podziału PTG.
Klasyfikacja uziarnienia gleb Polski wg PTG, PN-R-04033 i USD A 109 Natomiast z podziału na grupy granulometryczne wg PN-R-04033 i USDA przedstawionego na rysunkach 2 i 3 w postaci trójkątów uziarnienia, widoczne są dość istotne różnice. Polska Norma wyróżnia 16 grup granulometrycznych: 3 piaski, 6 glin, 3 utwory pyłowe i 4 utwory ilaste. Natomiast podział wg USDA wyróżnia tylko 12 grup (2 piaski, 6 glin, 1 pył i 3 iły). Klasyfikacja uziarnienia wg PTG wydziela, nie licząc utworów szkieletowych, 20 grup (i podgrup) granulometrycznych: 8 utworów piaszczystych, 8 gliniastych, 2 utwory pyłowe i 2 iłowe. Jeżeli doda się do tego, że podział ten oparty jest na zupełnie innych wymiarach frakcji glebowych, można stwierdzić całkowity brak podobieństwa podziału PTG do Polskiej Normy i USDA. Zestawienie - analizę porównawczą wszystkich 260 badanych próbek przedstawiono w tabelach 2 i 3. TABELA 1. Klasyfikacja uziarnienia Frakcje - TABLE 1. Classification of soil particles Frakcja Fraction Podfrakcja Subfraction Wymiary w mm wg - Size in mm according to PTG PN-R-04033 USDA KAMIENIE - STONES > 2 0 > 7 5 > 7 5 grube - coarse średnie - medium drobne - fine > 500 500-250 250-75 ŻWIR - GRAVEL 20-1 75-2 75-2 gruby - coarse średni - medium drobny - fine 75-20 20-5 5-2 PIASEK - SAND 1,0-0,1 2,0-0,05 2,0-0,05 b. gruby - v. coarse gruby - coarse średni - medium drobny - fine b. drobny - v. fine 1,0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 2,0-1,0 1.0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 1.0-0,5 2,0-1,0 1.0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 1.0-0,5 PYŁ - SILT 0,1-0,02 0,05-0,002 0,05-0,002 gruby - coarse drobny - fine 0,1-0,05 0,05-0,02 0,05-0,005 0,005-0,002 IŁ - CLAY < 0,02* < 0,002 < 0,002 gruby - coarse drobny - fine koloidalny - colloidal * części splawialne - silt and clay particles 0,02-0,005 0,005-0,002 < 0,002 0,002-0,0002 < 0,0002-
110 S. Drzymała, А. Мосек p ps pg - piasek -sand - piasek słabogliniasty - weakly loamy sand - piasek gliniasty - loamy sand gp - glina piaszczysta - sandy loam gl - glina lekka - light loam g - glina - loam gs - glina średnia - medium loam gc - glina ciężka - heavy loam gpł - glina pylasta - silty loam płp - pył piaszczysty - sandy silt pł - pył - silt płi - pył ilasty - clayey silt ip - ił piaszczysty - sandy clay ipł - ił pylasty - silty clay i -ił -clay ic - ił ciężki - heavyclay RYSUNEK 1. Grupy granulometryczne wg PN-R-04033 [1998] FIGURE 1. Textural groups acc. to PN-R-04033 [1998]
Klasyfikacja uziamienia gleb Polski wg PTG, PN-R-04033 i USDA 111 S LS - s a n d - piasek - loamy sand - piasek gliniasty SL - sandy loam - glina piaszczysta L -lo a m - glina SiL - silt loam - glina pylasta SCL -sandy clay loam - glina piaszczysto-i la sta CL - clay loam - glina ilasta SiCL - siltyclay loam - glina py la sto-i la sta Si - s ilt-pył SC - sandy clay - ił piaszczysty SiC -silty clay - ił pylasty С -clay - ił RYSUNEK 2. Grupy granulometryczne wg USDA [1952] FIGURE 2. Textural groups acc. to USDA [1952]
112 S. Drzymała, А. Мосек Klasyfikacja uziarnienia gleb z rejonu Konina wg nowej Polskiej Normy oraz wg USDA w porównaniu z klasyfikacją PTG zdecydowanie bardziej uwypukla piaszczystość tych gleb oraz ubogość we frakcję ilastą i pyłową. Żadna próbka nie należy do grupy pylastej, podczas gdy wg PTG -je st ich 14 (piaski lub gliny pylaste), a jedna próbka określona wg PTG jako pył zwykły wg PN i USDA została zaliczona do najsłabszej z wszystkich grup, tj. piasku. Klasyfikacja uziarnienia wg PN jest prostsza. Wszystkie analizowane gleby z rejonu Konina (140 próbek) należą według tego podziału klasyfikacji do 6 grup granulometrycznych, podczas gdy według klasyfikacji PTG wyróżniono takich grup aż 14(!), a wg USDA tylko 4. Z analizy uziarnienia pozostałych 120 próbek pochodzących z wielu typów i utworów geologicznych z różnych regionów Polski [Мосек 1989, Owczarzak 2002] potwierdza się reguła, że wśród badanych gleb najwięcej grup granulometrycznych wydzielano wg podziału PTG, mniej wg PN, a najmniej wg USDA. Na przykład w pracy Owczarzaka (55 próbek) wydzielono 16 grup wg PTG, 13 wg PN i 8 wg USDA. Wyjątkami od reguły okazały się utwory wapniowcowe i lessowe. Z powyższej analizy porównawczej widać dość wyraźnie, że nowa Polska Norma jest prostsza i w bardzo znacznym stopniu kompatybilna ze standardami międzynarodowymi. Może z powodzeniem zastąpić ona klasyfikację uziarnienia wg PTG, chociaż należy zgodzić się z Profesorem Z. Prusinkiewiczem [2003], że..nie TABELA 2. Zestawienie porównawcze grup uziarnienia wg PTG, PN i USDA (gleby z rejonu KBW Konin) TABLE 2. Comparison of textural groups acc. to PTG, PN and USDA (soils from Konin region) PTG Liczba próbek No of samples PN-R-04033 USDA P ps Pg gp gi gs S LS SL SCL Pi 31 31 - - - - - 31 - - - pip 1-1 - - - - 1 - - ps 23 7 15 1 - - - 11 12 - - Pgl 25-8 17 - - - - 25 - - pglp 5 - - 5 - - - - 5 - - pgm 10 - - 6 4 - - - 6 4 - pgmp 4 - - 2 2 - - - 1 3 - gp 12 - - - 12 - - - - 12 - gpp 1 - - - 1 - - - - 1 - gl 13 - - - 6 3 4 - - 11 2 glp 1 - - - - - 1 - - - 1 gs 12 - - - - 3 9-3 9 gsp 1 - - - - - 1 - - - 1 płz 1 1 - - - - - 1 - - - Razem Total 140 39 24 31 25 6 15 43 50 34 13 Peine nazwy grup granulometrycznych na rys. 1 i 2 Full name of textural groups on Fig. 1 and 2
Klasyfikacja uziamienia gleb Polski wg PTG, PN-R-04033 i USDA 113 TABELA 3 Zestawienie porównawcze grup uziamienia wg PTG, PN i USDA (różnych typów glebowych i utworów geologicznych) TABLE 3. Comparison o f textural groups acc. to PTG, PN and USDA (different soils and geological materials) Grupa wg PTG, Group acc. PTG (liczba grup, No. of groups) Liczba prób No. o f samples PN 04033 USDA Gleby z różnych rejonów Polski - Soils of different regions of Poland ( 3 ) ( 7 ) Utwory wapniowcowe (rędziny) - Rendzinas (Leptosols) pgm 2 Pg> gp LS, SL gl 2 gl SL gs 3 & gs ( 2 ) L, SCL (2) ( 2 ) ( 2 ) Utwory fliszowe (gl brunatne) - Füsh (Cambisols) pli 1 Pip SiL >P 1 gpl SiL ( 2 ) (13) Utwory eoliczne (gl brunatne, gl płowe, czamoziem)y Loesses (Cambisols, Luvisols, Chernozems) Płz 4 g, pł, pip (2) L (2), SiL (2) płi 9 pł (7), pli (2) SiL ( 5 ) ( 8 ) Utwory alluwialne (mady rzeczne) -- Alluvial (FKrvisols) ps 1 ps S płz 1 gp SL glp 3 gp> gl g SL gs 1 g L gc 2 gpl SiL ( 7 ) (17) Utwory zwałowe (gl brunatne, gl płowe, cz. ziemie) Glacial till (Cambisols, Luvisols, Phaeozems) Pgl 3 ps, pg (2) LS pglp 1 Pg LS pgm 2 P&gP LS pgmp 2 P&gP LS, SL gl 4 gp (2 ),gl(2 ) SL glp 4 gp (2), gl (2) SL gs 1 ( 3 ) ( 6 ) Utwory wodnofodowcowe (gl. murszowate, cz. ziemie) Fluvioglacial (Gleysol, Phaeozems) Pi 2 P S ps 2 P S Pgl 2 ps LS ( 1 ) ( 2 ) Utwory ilaste (cz. ziemie) - Clayey (Phaeozems) gc 2 gc, i CL Razem - Total 16 (grup- groups) 55 13 (grup) 8 (grup) ( 5 ) (65) Gleby z rejonu KGHM Legnica (gl deluwialne, gl. brunatne, cz. ziemie Soil from Legnica region (Fhjvisols, Cambisols, Phaeozems) plz 10 Pł SiL ph 40 Pł (10), płi (30) SiL ip 8 ip SiC i 4 i С gc 3 i С Razem - Total 5 (grup - groups) 65 4 (grupy) 3 (grupy)
114 S. Drzymała, А. Мосек ma chwilowo obowiązku stosowania zaleceń... Polskiej Normy. Tak jest w świetle prawa. Niemniej można ją stosować, a tam gdzie obowiązywała Norma Branżowa z 1978 roku - wręcz trzeba, gdyż normę PN-R-04033 wprowadzono zamiast normy BN-78 /9 180-11. Najbardziej dalekowzrocznym posunięciem byłoby przyjęcie najpowszechniejszej na świecie klasyfikacji uziamienia gleb - wg USDA [Soil Survey Staff 1990]. Jest ona przyjęta w wielu tzw. Krajach Trzeciego Świata, np. w Libii, Iraku [Drzymała 1989]. Powszechność tego podziału jest tym bardziej znacząca, że nie ma (i prawdopodobnie nie będzie) osobnej klasyfikacji uziamienia wg Międzynarodowej Organizacji Standardowej (ISO). Pewne wątpliwości może budzić przyjęcie przez FAO [1990] innego niż dotychczas podziału frakcji glebowych z wymiarem 0,064 mm jako granicznej wartości piasku i pyłu (zamiast 0,05 mm). Znalazło to swe odbicie w przetłumaczonej wersji WRB [Bednarek i in. 2003]. Tmdno zrozumieć to zamieszanie, gdyż wcześniej FAO przyjmowało pełny podział (frakcje i grupy) wg USDA. Na podstawie ustnych informacji współautorki polskiej wersji WRB (prof. Renaty Bednarek) w najbliższej przyszłości FAO (i tym samym WRB) powróci do amerykańskiego podziału frakcji i grup granulometrycznych. Polskiemu Towarzystwu Gleboznawczemu według naszej opinii pozostaje alternatywa: przyjęcie Polskiej Normy PN-R-04033 lub pełnej klasyfikacji uziamienia wg USDA. WNIOSKI I PROPOZYCJE 1. Przeprowadzona analiza porównawcza uziamienia różnych gleb Polski wykazała, że nowa Polska Norma jest w dużym stopniu kompatybilna z podziałem wg USDA, w wielu przypadkach prostsza i lepiej oddająca charakter gatunkowy gleby aniżeli podział PTG. 2. W klasyfikacji uziamienia (aby była zgodna) należy koniecznie przyjąć zawartość frakcji ilastej o średnicy poniżej 0,002 mm oraz o średnicy 2 mm jako wartości graniczne dla frakcji piasku - które to wartości obowiązują w zdecydowanej większości podziałów. 3. Polskie Towarzystwo Gleboznawcze - jeżeli zdecyduje się wprowadzić nowy podział uziamienia - powinno wybrać jedną z dwóch opcji: Polską Normę PN-R- 04033 (przyjętąjuż w Klasyfikacji gleb leśnych Polski, 2000) lub podział wg USDA. 4. Przyjęcie nowej klasyfikacji uziamienia powinno być połączone z przygotowaniem klucza do odczytywania tej cechy na mapach glebowych. 5. Nowa klasyfikacja uziamienia powinna zacząć obowiązywać z chwilą wprowadzenia nowej aktualnie opracowywanej systematyki gleb Polski przygotowywanej przez V Komisję PTG. LITERATURA BED N A R EK R., CHA RZY ŃSK I P., POKOJSKA U. 2003: K lasyfikacja zasobów glebow ych świata. Food and A griculture O rganization o f the U nited Nations, Polish Soil Science Society, Toruń, Poland. BRANŻOW A N ORM A B N -78/9180-11 1978: Gleby i utwory mineralne - Podział na frakcje i grupy granulom etryczne. PKN, Warszawa. D RZY M A ŁA S. 1989: Warunki przyrodnicze i problem y gleboznawcze Iraku w rejonach planow anych naw odnień. Rocz. AR w Poznaniu, Rozprawy Naukowe, z. 198.
Klasyfikacja uziarnienia gleb Polski wg PTG, PN-R-04033 i USDA 115 DRZYMAŁA S. 2000: Comparison of soil texture classification according to the new Polish standard, PTG and International classifications (FAO and USDA). Acta Agroph. 35: 49-53. DRZYMAŁA S., KACZMAREK Z., RYBCZYŃSKI P., MACKIEWICZ A. 2000: Uziamienie gleb występujących w strefie oddziaływania kopalnictwa odkrywkowego w rejonie Konina w świetle klasyfikacji PTG, PN i USDA. Rocz. AR w Poznaniu, CCCXVII, Rolnictwo 56: 251-263. FINKE P., HARTWICH R., DUDAL R., IBANEZ J., JAMAGNE M., KING D., MONTANAREL- LA L., YASSOGLOU N. 1998: Georeferenced Soil Database for Europe. Manual of Procedures. European Soil Bureau. Joint Research Centre European Commission. Space Applications Institute. FAO-UNESCO 1974: Soil Map of the World 1:5 000 000. Volume I. Legend, Unesco, Paris. FAO 1977: Guidelines for soil profile description /second edition/. Soil Resources Development and Conservation Service. Land and Water Development Division. Food and Agriculture Organization of the United Nations - Rome. FAO 1990: Guidelines for Soil Profile Description.(third edition/ revised). Soil Resources, Management and Conservation Service, Land and Water Development Division, Rome. MOCEK A. 1989: Możliwości racjonalnego zagospodarowania gleb chemicznie skażonych w przemysłowych strefach ochrony sanitarnej. Roczn. AR w Poznaniu, Rozprawy Naukowe 185. MOCEK A., DRZYMAŁA S., MASZNER P. 2000: Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Wydaw. AR w Poznaniu: 440 ss. MUSIEROWICZ A. 1956: Gleboznawstwo ogólne. PWRiL, Warszawa. OWCZARZAK W.2002: Struktura gleb mineralnych Polski - badania modelowe. Rocz. AR w Poznaniu, Rozprawy Naukowe, z.328. POLSKA NORMA PN-R-04033 1997: Gleby mineralne. Klasyfikacja. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa. PRACA ZBIOROWA 2000: Klasyfikacja gleb leśnych Polski. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, s. 123. PRUSINKIEWICZ Z.2003: Klasyfikacje uziarnienia gleb a polskie normy. Rocz. Glebozn. 54 (3): 121-123. SOIL SURVEY STAFF 1952: Soil Survey Manual. US Dep. Agric. (Handbook No. 210) Washington DC, USA p. 503. dr hab. Stanisław Drzymała, prof. nadzw. Katedra G leboznawstwa AR ul. M azowiecka 42, 60-623 Poznań e-mail: drzym ała@ au.poznan.pl