1. OPIS OBIEKTU BADAŃ

Prof. dr hab. Rafał Kucharski *, Dr hab. Adam Rostański **, Dr Aleksandra Sas-Nowosielska *, Dr hab. Grażyna Płaza *, Dr Ewa Gucwa-Przepióra **, Dr inż. Jolanta Sobik-Szołtysek ***, Mgr Jacek Krzyżak *, Mgr Paweł Wąsowicz ** * Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, 40-844 Katowice ul. Kossutha 6, sas@ietu.katowice.pl ** Uniwersytet Śląski, 40-032 Katowice, ul. Jagiellońska 28, adam.rostanski@us.edu.pl *** Politechnika Częstochowska, 42-201 Częstochowa, ul. Dąbrowskiego 69, jszoltysek@is.pcz.czest.pl OCENA UWARUNKOWAŃ EKOLOGICZNYCH I STANU ROZWOJU SZATY ROŚLINNEJ ZWAŁOWISK POPŁUCZKOWYCH DOŁKI ZGH ORZEŁ BIAŁY W PIEKARACH ŚLĄSKICH JAKO PODSTAWA W PLANOWANIU OPTYMALNEGO SPOSOBU REKULTYWACJI I ZAGOSPODAROWANIA OBIEKTU EVALUATION OF ECOLOGICAL CONDITIONS AND THE CURRENT STATE OF VEGETATION COVER OF TWO WASTE HEAPS DOŁKI IN PIEKARY ŚLĄSKIE (POLAND) AS A BASIS FOR PLANNING LAND REHABILITATION PROCESS AND FURTHER DEVELOPMENT STRESZCZENIE W latach 2008-2009 prowadzono badania ekologiczne na obszarze 2 zwałowisk popłuczkowych ZGH Orzeł Biały - Dołki w Piekarach Śląskich w celu określenia wpływu parametrów fizykochemicznych gleby na zróżnicowanie warunków biologicznych badanych zwałowisk oraz wypracowania niezbędnych zabiegów rekultywacyjnych i optymalnego zagospodarowania obiektów. Badania obejmowały analizę prób podłoża glebowego i prób mikrobiologicznych oraz obserwacje stopnia rozwoju pokrywy roślinnej. Określono także status mikoryzowy roślin zasiedlających zwały. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono różnice pomiędzy badanymi zwałami oraz ich częściami pod względem parametrów fizykochemicznych gleby oraz toksyczności gleby obu zwałów. Zaobserwowano nierównomierny rozwój pokrywy roślinnej w różnych częściach zwałów i ich zróżnicowanie pod względem mikrobiologicznym. Stwierdzono dość duże jak na tak trudny do kolonizacji obiekt bogactwo flory roślin naczyniowych, z których większość wykazywała obecność struktur mikoryzowych. Słowa kluczowe: odpady popłuczkowe, flora naczyniowa, mikroflora, mikoryza, rekultywacja ABSTRACT In years 2008 2009 we carried out ecological research on two waste heaps called Dołki in Piekary Śląskie (S Poland). Our aim was to determine the influence of physical and chemical parameters of soil on biological conditions of investigated waste heaps as well as to create a plan for the most important land rehabilitation procedures and optimal development of the area. The research included physical, chemical and microbiological analysis of soil samples as well as the observations of the current state of vegetation cover. We also aimed to determined mycorrhizal status of selected plants growing on investigated objects. We found that there are significant differences between two investigated heaps (and even their parts) concerning physical and chemical parameters of soil and the toxicity of the

substrate. The development of vegetation cover was found to be irregular. Similarly, microbiological parameters of soil showed also significant differences between two investigated heaps. Despite difficult conditions for plant colonization, we found reasonable floristic richness. Majority of investigated plant species shoved the presence of mycorrhizal structures. Key words: post-flotation wastes, vascular flora, microflora, mycorrhiza, land rehabilitation WSTĘP Obecnie poszukuje się nowych metod odnowy szaty roślinnej na terenach o wysokiej zawartości metali ciężkich w podłożu. Szczególnie interesujące są metody wykorzystywania roślin w usuwaniu elementów toksycznych ze środowiska. W latach 2008-2009 (od wiosny do jesieni) prowadzono badania ekologiczne na obszarze 2 zwałowisk popłuczkowych ZGH Orzeł Biały - Dołki w Piekarach Śląskich Brzezinach. Celem prowadzonych badań było znalezienie odpowiedzi na pytanie czy parametry fizykochemiczne gleby (m.in. zawartość metali ciężkich) mają wpływ na zróżnicowanie warunków biologicznych badanych zwałowisk i ich części oraz czy istnieje wyraźne zróżnicowanie ekologiczne w rożnych częściach zwałowisk, a także pomiędzy badanymi zwałami? Uzyskanie odpowiedzi na powyższe pytania powinno dopomóc w określeniu niezbędnych zabiegów rekultywacyjnych i optymalnego zagospodarowania obiektów. 1. OPIS OBIEKTU BADAŃ Zwałowiska odpadów pochodzących z górnictwa i przerobu rud cynku i ołowiu, zlokalizowane są na terenie Piekar Śląskich osiedla Dołki (fot.1). Odpad, z którego w latach 1915 1930 powstały zwały, pochodzi z procesów grawitacyjnego wzbogacania rud Zn-Pb, tzw. płuczki [1]. W bezpośrednim sąsiedztwie zwałowiska zlokalizowane są budynki mieszkalne, ogrody działkowe i pola, na których uprawiane są zboża i rośliny warzywne. Badaniami objęto zwałowiska: D1 (1,2 ha; wys. bezwzględna 11m) i D2 (3,4 ha; wys. bezwzględna 3m) zlokalizowane po obu stronach ul. Światowida. Na obu zwałowiskach zgromadzono ok. 113 tyś. ton odpadów, zawierających m.in.: Zn (ok. 6%), Pb (ok. 1,5%) i Cd (ok. 0,1%). Fot. 1. Lokalizacja obiektu badań Zwałowisk popłuczkowych ZGH Orzeł Biały w Piekarach Śląskich Oś. Dołki. Na pierwszym planie Zwał D1. Źródło: Adam Rostański 2. METODYKA BADAŃ Badania obejmowały obserwacje stopnia rozwoju pokrywy roślinnej na zwałach popłuczkowych Dołki. Pobrano tu także próby mikrobiologiczne, materiał do badań

mikoryzowych oraz próby podłoża glebowego. Dane szczegółowe (poza opisem ogólnym 2 zwałów) gromadzono na 20 wyznaczonych losowo poletkach o powierzchni 1m 2. W tym celu wybrano na zwałowisku pierwszym (D1) 15 poletek badawczych (kwadratów o boku 1m), a na zwale drugim (D2) 5 poletek. Na każdym wybranym poletku dokonano spisu florystycznego, wykonano zdjęcie fitosocjologiczne metodą Brauna-Blanqueta [2], pobrano średnią próbę glebową (uzyskaną ze zmieszania 3 podpróbek) oraz zebrano materiał do badań mikrobiologicznych i mikoryzowych (rys. 1). Rys. 1. Lokalizacja obiektów badań Zwałowisk popłuczkowych ZGH Orzeł Biały w Piekarach Śląskich Oś. Dołki. Zwały D1 i D2, kropkami i numerami oznaczono poletka badawcze. Źródło: Autor Analizy zawartości metali w glebie badano metodą AAS po mineralizacji gleby w wodzie królewskiej. Odczyn gleby badano metodą elektrometryczną w roztworze wodnym oraz w KCl. W celu stwierdzenia mikoryzy, wydobyte korzenie roślin barwiono zmodyfikowaną metodą Phillipsa i Haymana [3]. Preparaty, zawierające fragmenty korzeni wybranych gatunków, zostały poddane obserwacji przy użyciu mikroskopu świetlnego. W wyniku barwienia struktury mikoryzowe wybarwiły się na niebiesko. Struktury te analizowano, zarówno pod względem ich wyglądu, rozmieszczenia jak i intensywności występowania. W szacowaniu kolonizacji mikoryzowej, posłużono się metodą Trouvelot i in. [4]. Do analiz statystycznych wybrano 56 parametrów (zmiennych) ekologicznych, określonych dla 20 poletek badawczych (15 poletek na zwale D1 i 5 poletek na zwale D2). Były to m.in.: 6 parametrów fizykochemicznych gleby; 3 parametry ekologiczne; 8 parametrów mikrobiologicznych; 31 parametrów florystycznych oraz 3 parametry biologiczne i 5 parametrów mikoryzowych (tab. 1). Analizy danych dokonano wykorzystując Analizę Składowych Głównych (Principal Component Analysis - PCA) oraz nieparametryczne testy statystyczne. Analizę Składowych Głównych prowadzono w oparciu o macierz korelacji i wykorzystano do badania wewnętrznej struktury zestawu danych. Za pomocą nieparametrycznych testów statystycznych: U Manna Whitneya oraz Kruskalla Wallisa testowano hipotezy o istotności różnic pomiędzy wydzielonymi na podstawie analizy PCA grupami poletek badawczych w odniesieniu do badanych zmiennych ekologicznych. Zastosowano standardowe poziomy istotności α= 0,01 oraz α = 0,05. W obliczeniach statystycznych wykorzystano pakiet STATISTICA PL (Stat-Soft-Polska).

Mikoryza Mycorrhiza Ekologia Ecology Biologia B iology Szata roślinna Plant cover Mikrobiologia Microbiology G l e b a S o i l W opisach i tabelach zastosowano naukowe nazewnictwo roślin wg. Krytycznej listy roślin naczyniowych Polski [5]. Tabela 1. Wykaz parametrów wykorzystanych w analizach statystycznych Table 1. Index of the ecological parameters using during the study Lp Grupa Symbol Nazwa parametru Jednostka 1. parametru EKO 1 EC Przewodnictwo elektryczne [EC] [μs] 2. EKO 2 ph H 2O Odczyn w H 2O [ph H 2O] jednostki ph 3. EKO 3 ph KCl Odczyn w KCl [ph KCl] jednostki ph 4. EKO 4 Pb Zawartość ołowiu w glebie/lead-soil [mg/kg] 5. EKO 5 Cd Zawartość kadmu w glebie/cadmium-s [mg/kg] 6. EKO 6 Zn Zawartość cynku w glebie/zinc-soil [mg/kg] 7. EKO 7 Ekspozycja / Exposition N-NW Skala / Scale 1-9 8. EKO 8 Nachylenie stoków / Slope [%] 9. EKO 9 Pokrycie roślin / Plant cover [%] 10. MIK 1 Dehydrogenase activity (DHG) (mg TPF/g s.m.) 11. MIK 2 Grzyby / Fungi (CFU/g.s.m.x10 4 ) 12. MIK 3 Promieniowce/Actinomycetes (CFU/g s.m.x10 5 ) 13. MIK 4 Bakterie psychrofilne/psychrophil bact. (CFU/g s.m.x10 6 ) 14. MIK 5 Bakterie mezofile/mesophil bact. (CFU/g s.m.x10 4 ) 15. MIK 6 Bakterie tworzące spory/spore-forming (CFU/g s.m.x10 3 ) 16. MIK 7 bacteria Oligotrofy / Oligothrophs (CFU/g s.m.x10 6 ) 17. MIK 8 Kopiotrofy / Copiothrophs (CFU/g s.m.x10 6 ) 18. FL 1 Gatunek1 pokrycie / Species1 cover Skala / Scale 0-7 19. FL 2 Gatunek2 pokrycie / Species2 cover Skala / Scale 0-7 48. FL 31 Gatunek31 pokrycie/species31cover Skala / Scale 0-7 49. Mchy/Mosses Pokrycie / cover Skala / Scale 0-7 50. Porosty/Lichens Pokrycie / cover Skala / scale 0-7 51. Pająki/Spiders Obecność / presence 0 / 1 52 F Frekwencja mikoryzowa / mycorrhizal frequency 53 M Intensywność kolonizacji mikoryzowej w systemie korzeniowym / intensity of root cortex colonization 54 M Intensywność kolonizacji mikoryzowej w mikoryzowych fragmentach korzenia / mycorrhizal intensity of colonised root fragments 55 A Obfitość arbuskul w mikoryzowych fragmentach korzenia / arbuscule richness of colonised root fragments 56 A Obfitość arbuskul w systemie korzeniowym / arbuscule richness of root cortex colonization [%] [%] [%] [%] [%] Źródło: Opracowanie własne 3. WYNIKI 3.1. GLEBA Odpad z procesów grawitacyjnego wzbogacania rud Zn Pb tzw. popłuczki powstał w procesie przeróbczym, polegającym na rozdrobnieniu rudy i ręcznym wydzieleniu ziaren powyżej 25 mm, natomiast ziarna o mniejszej granulacji kierowano na osadzarki gdzie wydzielano koncentraty galeny lub blendy. Powstałe odpady w postaci drobnoziarnistego dolomitu i szlamu o granulacji 0 10 mm zawierające pewne ilości Zn, Pb i Cd kierowano na zwały [1]. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono wysoki poziom zanieczyszczenia gleby zwałowisk. Wartości podstawowych właściwości gleby zamieszczono w tab.2.

Tabela 2. Właściwości gleb na poletkach badawczych Table 2. Soil properties of the studied plots Numery poletek badawczych / Studying plots Zwał /Heap 1 D1 Zwał /Heap 2 D2 EC ph H2O ph KCl Pb [mg/kg] Cd [mg/kg] Zn [mg/kg] D1/1 0,345 7,87 7,52 16387 362,8 64721 D1/2 0,346 8,03 7,63 14357 339,8 67699 D1/3 0,297 8,08 7,78 16567 370,5 74315 D1/4 0,315 8,00 7,66 15751 368,1 73944 D1/5 0,363 7,84 7,48 14005 335,8 62886 D1/6 0,395 7,67 7,29 11965 256,8 49878 D1/7 0,323 7,92 7,57 14603 359,8 70042 D1/8 0,431 7,51 7,10 10947 274,2 49858 D1/9 0,338 7,98 7,65 14850 376,8 70705 D1/10 0,415 7,73 7,39 13952 331,2 63762 D1/11 0,330 7,95 7,62 15700 375,6 70940 D1/12 0,271 8,30 7,98 18308 446,9 89934 D1/13 0,251 8,29 7,92 18182 406,2 73008 D1/14 0,430 8,21 7,98 17699 388,0 89649 D1/15 0,303 8,15 7,87 16345 353,7 79859 Średnia/Mean D1 0,344 7,97 7,63 15308 356,4 70080 Odchylenie standardowe / 0,06 0,22 0,25 2112,64 46,96 11521,41 STD-Dev D1 D2/1 0,294 8,22 7,88 19618 503,3 65824 D2/2 0,288 8,13 7,68 19639 557,4 61802 D2/3 0,220 8,36 7,98 18245 556,2 73088 D2/4 0,240 8,32 7,96 16991 559,8 72441 D2/5 0,245 8,21 7,79 18831 505,4 62819 Średnia/Mean D2 0,257 8,25 7,86 18664 536,4 67195 Odchylenie standardowe / STD-Dev D2 Źródło: Opracowanie własne 0,03 0,09 0,12 1102,60 29,33 5299,98 Część punktów badawczych (poletek badawczych) zlokalizowanych na badanych zwałowiskach charakteryzuje się znacząco wyższymi wartościami ph oraz wyższymi ogólnymi stężeniami Pb i Cd. W grupie tej występuje także znacząco obniżona, w porównaniu z pozostałymi poletkami, wartość przewodnictwa właściwego (EC). 3.2. FLORA ROŚLIN NACZYNIOWYCH Zaobserwowano dość duże jak na tak zanieczyszczony i trudny do kolonizacji obiekt bogactwo flory roślin naczyniowych (55 gatunków). Znaczący udział we florze mają światłożądne gatunki murawowe i łąkowe rodzimego pochodzenia (tab.3). Stwierdzono także nierównomierny rozwój pokrywy roślinnej w różnych częściach zwałów. Tabela 3. Alfabetyczna lista gatunków Table 3. Alphabetical index of vascular plant species Lp No Nazwa gatunku / Name of species Stopień pokrycia Species cover Frekwencja Frequency 1. Achillea millefolium L. 6 16

2. Aegopodium podagraria L. 2 2 3. Agrostis capillaris L. 5 10 4. Anthoxanthum odoratum L. 1 1 5. Arrhenatherum elatius (L.) P. Beauv. ex. J. Presl. & C.Presl. 5 11 6. Brassica napus L. 1 1 7. Calamagrostis epigejos (L.) Roth 3 4 8. Campanula rapunculoides L. 1 3 9. Cardaminopsis arenosa (L.) Hayek 6 14 10. Carex hirta L. 6 16 11. Cerastium arvense L. s. str. 1 2 12. Cirsium arvense (L.) Scop. 1 1 13. Convolvulus arvensis L. 3 7 14. Daucus carota L. 7 16 15. Echium vulgare L. 4 7 16. Elymus repens (L.) Gould. 6 16 17. Epipactis Schmalhauseni 1 1 18. Equisetum arvense L. 7 13 19. Erysimum cheiranthoides L. 1 1 20. Euphorbia cyparissias L. 2 3 21. Euphrasia rostkoviana Hayne 6 13 22. Festuca ovina L. 7 16 23. Galium mollugo L. s. str. 6 11 24. Helianthemum nummularium (L.) Mill. 1 1 25. Leontodon autumnalis L. 1 1 26. Leontodon hispidus L. 5 12 27. Libanotis pyrenaica (L.) Bourg. 6 14 28. Linum catharticum L. 4 8 29. Lotus corniculatus L. 6 15 30. Molinia caerulea (L.) Moench s. str. 2 2 31. Pastinaca sativa L. s. str. 6 15 32. Picris hieracioides L. 1 2 33. Pimpinella major (L.) Huds. 1 1 34. Pimpinella saxifraga L. 6 16 35. Plantago lanceolata L. 7 16 36. Potentilla erecta (L.) Raeusch. 5 6 37. Potentilla heptaphylla L. 2 1 38. Ranunculus acris L. s. str. 5 9 39. Ranunculus repens L. 4 8 40. Ranunculus serpens Shrank ssp. nemorosus (DC.)G.Lopez 5 11 41. Reseda lutea L. 3 5 42. Rumex acetosa L. 6 15 43. Salix caprea L. 1 1 44. Scabiosa ochroleuca L. 6 15 45. Seseli annuum L. 4 8 46. Silene vulgaris (Moench) Garcke 6 16 47. Solidago canadensis L. 2 2 48. Solidago virgaurea L. s. str. 4 5 49. Taraxacum officinale F. H. Wigg.(coll.) 1 2 50. Thymus pulegioides L. 7 15

51. Trifolium pratense L. 5 10 52. Trifolium repens L. 2 5 53. Tussilago farfara L. 4 6 54. Urtica dioica L. 5 6 55. Vicia cracca L. 5 9 Źródło: Opracowanie własne Najliczniej reprezentowane we florze są następujące rodziny botaniczne: złożone Asteraceae, trawy Poaceae, motylkowate Fabaceae, różowe Rosaceae i baldaszkowate Apiaceae. Do gatunków największej obfitości i największym stopniu pokrycia należą m.in.: kostrzewa owcza Festuca ovina, marchew dzika Daucus carota, babka lancetowata Plantago lanceolata, perz pospolity Elymus repens, turzyca owłosiona Carex hirta, biedrzeniec mniejszy Pimpinella saxifraga, lepnica rozdęta Silene vulgaris, krwawnik pospolity Achillea millefolium, macierzanka pospolita Thymus pulegioides. Rośliny te mają duże znaczenie w tworzeniu zwartych płatów roślinności na znacznych powierzchniach zwałów. Do grupy tej zaliczyć można także: skrzyp polny Equisetum arvense, rzeżusznik piaskowy Cardaminopsis arenosa, komonicę zwyczajną Lotus corniculatus, oleśnik górski Libanotis pyrenaica czy mietlicę pospolitą Agrostis capillaris. Większość z omawianych gatunków nie występuje zbyt często w otoczeniu zwałowisk. Stanowią one więc zrąb specyficznej flory badanych obiektów. Wyniki te są zgodne z rezultatami wcześniejszych badań autorów [6,7,8]. Skład flory naczyniowej poletek badawczych na obu obiektach (D1 i D2) jest zasadniczo podobny. Gatunki dominujące są wspólne na obu obiektach. Należą do nich m.in.: marchew dzika Daucus carota, turzyca owłosiona Carex hirta, biedrzeniec mniejszy Pimpinella saxifraga, lepnica rozdęta Silene vulgaris, szczaw zwyczajny Rumex acetosa, komonica zwyczajna Lotus corniculatus, krwawnik pospolity Achillea millefolium, macierzanka pospolita Thymus pulegioides. Na uwagę zasługują niektóre gatunki - dominanty na zwale D1, które osiągają bardzo nikły stopień pokrycia na zwale D2. Są to np.: kostrzewa owcza Festuca ovina i babka lancetowata Plantago lanceolata. Rośliny opanowujące badane zwały (D1 i D2) pokrywają je w sposób niejednolity. Widoczne są miejsca większego zagęszczenia roślinności oraz fragmenty prawie zupełnie jej pozbawione. Składa się na to prawdopodobnie kilka przyczyn: - silne nagrzewanie się zwału wyższego; - zjawiska mrozowe, powodujące miejscowe obrywy i osuwiska; - czynnik ludzki (niszczenie wierzchowiny zwałów przez amatorów sportów motorowych ). W składzie roślinności pokrywającej badane zwały znaczny (przeważający) udział mają rośliny zbiorowisk otwartych, preferujących silne nasłonecznienie. Istotne grupy tworzą tu gatunki łąkowe oraz murawowe. Zaznacza się tu także udział przedstawicieli ciepłolubnych zbiorowisk okrajkowych i ekotonowych oraz rośliny antropogenicznych zbiorowisk wysokich bylin i drobnych roślin ruderalnych. Część z tych gatunków tworzy dość zwarte i gęste darnie, co może wskazywać na ich istotną rolę w stabilizacji podłoża zwałów. 3.3. MIKROBIOLOGIA GLEBY Badania, oparte na próbach pobieranych z obszarów zarośniętych i niezarośniętych występujących na terenie obu badanych zwałowisk wykazały, że tereny zarośnięte i niezarośnięte zwałowisk różnią się znacznie pod względem mikrobiologicznym [9]. 3.4. MIKORYZA Na omawianym terenie przeprowadzono także badania mające na celu zbadanie statusu mikoryzowego oraz określenie poziomu kolonizacji mikoryzowej gatunków roślin zasiedlających zwały [10]. 90% przebadanych gatunków charakteryzowało się obecnością struktur typowych dla mikoryzy arbuskularnej. Były to zarówno arbuskule jak i zwoje oraz pęcherzyki. Frekwencja mikoryzowa (F%) większości gatunków była wysoka i osiągała

wartości od 60 do 100%. Wyjątek stanowił śmiałek pogięty (Deschampsia caespitosa), który charakteryzował się niską frekwencją mikoryzową. Najwyższy stopień kolonizacji mikoryzowej w systemie korzeniowym (M%) obserwowano u Euphrasia rostkoviana (82%) oraz u Lothus corniculatus (61%). Z kolei u Deschampsia caespitosa i Gallium mollugo obserwowano najniższą kolonizację mikoryzową (poniżej 10%). Najwyższą obfitość arbuskul, będących najważniejszymi strukturami mikoryzy arbuskularnej świadczącymi o efektywności tej symbiozy, stwierdzono u Euphrasia rostkoviana (fot. 2) oraz u Lothus corniculatus i Festuca ovina. Współczynnik obfitości arbuskul w systemie korzeniowym (A%) u tych gatunków roślin osiągał wartości w granicach 40%. Z kolei u Deschampsia caespitosa obfitość arbuskul była wyjątkowo niska i osiągała wartosci poniżej 1%. Brak mikoryzy stwierdzono jedynie u lepnicy rozdętej Silene vulgaris i turzycy owłosionej Carex hirta. Są to przedstawiciele rodzin goździkowatych Caryophyllaceae i turzycowatych (ciborowatych) Cyperaceae, które są generalnie uważane za niemikoryzowe. Przeprowadzone badania pozwoliły potwierdzić iż symbioza mikoryzowa rzeczywiście funkcjonuje na podłożu tak silnie zanieczyszczonym przez metale ciężkie. Całkowite stężenia metali ciężkich odnotowane w podłożu badanego zwałowiska mogą być uznane za toksycznie zarówno dla roślin jak i grzybów mikoryzowych. Rośliny mikoryzowe wykształciły jednak własne strategie pozwalające egzystować im w takich warunkach. Fot. 2. Wyraźnie wykształcone arbuskule w korzeniu Euphrasia rostkoviana. Źródło: Ewa Gucwa-Przepióra 3.5. WYNIKI ANALIZY SKŁADOWYCH GŁÓWNYCH DLA DANYCH POCHODZĄCYCH Z POLETEK BADAWCZYCH Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzić można, że badane poletka badawcze różnią się pod względem parametrów fizykochemicznych gleby, składu pokrywy roślinnej, parametrów mikrobiologicznych i mikoryzowych. Wyraźnie różna jest grupa 1 tworzona przez poletka D21, D22, D23, D24, D25, D113 i D112 (rys. 2 - prawa część wykresu). Grupa ta charakteryzuje się znacząco wyższym poziomem wartości ph oraz wyższymi niż w pozostałych poletkach, tworzących grupę 2 (D101, D102, D103, D104, D105, D106, D107, D108, D109, D110, D111, D114, D115 lewa strona wykresu) ogólnymi stężeniami Pb i Cd. Grupę tą charakteryzuje także znacząco obniżona, w porównaniu z pozostałymi poletkami, wartość przewodnictwa właściwego (EC) gleby. Istotność różnic pomiędzy dwoma grupami poletek: 1 oraz 2 w odniesieniu do najmocniej skorelowanych z pierwszą składową parametrów badano testem U Manna-Whitneya (α = 0,05). Analiza danych dotyczących mikrobiologicznej i florystycznej charakterystyki badanych poletek ujawniła spójność z podziałem poletek na dwie grupy dokonanym na podstawie wyników analizy danych fizykochemicznych właściwości gleby. Istotność różnic wykazano dla

zmiennej ogólne pokrycie roślinności oraz gatunków: Festuca ovina i Ranunculus acris. Poletka z grupy 2 charakteryzują się znacząco niższą wartością procentowego pokrycia przez rośliny oraz niższą frekwencją Festuca ovina i Ranunculus acris. Należy zauważyć, że istnieje także grupa roślin występujących z niemal jednakową (wysoką) częstością i pokryciem w obu badanych grupach. Zaliczyć tutaj należy przede wszystkim trzy gatunki: Cardaminopsis arenosa, Lotus corniculatus oraz Thymus pulegioides. W przypadku parametrów opisujących własności mikrobiologiczne gleby poletka z grupy 2 charakteryzowały się znacząco niższą wartością parametrów MIK7 (Oligotrofy) i MIK3 (Promieniowce). Wyniki analizy danych mikrobiologicznych i florystycznych wykazały spójność z wynikami analizy fizykochemicznych właściwości gleby. Wyższe stężenia metali ciężkich wpływają na zubożenie mikro- i makroflory oraz obniżają stopień pokrycia powierzchni przez roślinność. Rys. 2. Wyniki analizy składowych głównych PCA przeprowadzonej na macierzy 56 danych ekologicznych, charakteryzujących zwałowiska (poletka badawcze) Źródło: autor 4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonych badań na terenie 2 zwałowisk popłuczkowych Dołki stwierdzono udowodnione statystycznie różnice fizyko-chemiczne, mikrobiologiczne i florystyczne (frekwencja i pokrycie powierzchni przez rośliny naczyniowe) pomiędzy badanymi zwałami oraz ich częściami. Pokrywa roślinna, miejscami dość obfita, nie porasta równomiernie wszystkich części badanych zwałów, jednakże flora roślin naczyniowych badanych zwałów popłuczkowych jest stosunkowo bogata i liczy 55 gatunków (2009-2010). Na badanych zwałach stwierdzono wysoki poziom kolonizacji mikoryzowej występujących tu roślin naczyniowych. Rośliny mikoryzowe, które stanowią znakomitą część flory badanych zwałowisk, mogą doskonale spełniać rolę, szczególnie w metodzie fitostabilizacji, gdyż w obecności mikoryzy może dochodzić do unieruchamiania, wiązania metali ciężkich i ograniczania ich transportu do pędów nadziemnych. Wyniki analizy danych mikrobiologicznych i florystycznych wykazały spójność z wynikami analizy fizykochemicznych właściwości gleby. Stwierdzono, że wyższe stężenia metali

ciężkich wpływają na zubożenie mikro- i makroflory oraz obniżają stopień pokrycia powierzchni przez roślinność. W wyniku przeprowadzonej analizy uwarunkowań ekologicznych zwałowisk zaproponować 2 zasadnicze kierunki rekultywacji: 1. Większość powierzchni zwałowiska D1 posiada rozwiniętą i interesującą pokrywę roślinną, pełniącą funkcję fitostabilizacyjną. Istniejące luki w roślinności należy wzbogacić gatunkami darniotwórczymi, pochodzącymi z porośniętych części badanych zwałowisk; 2. Część zwałowiska D2 poddać można intensywniejszym zabiegom rekultywacyjnym z wzbogaceniem materiału poflotacyjnego odpowiednimi dawkami nawożenia wraz z wysiewem mieszanek traw (miejsca silnie zanieczyszczone, pozbawione roślinności). Wyniki prezentowanych badań uzyskano dzięki realizacji projektu badawczego własnego pt.: Opracowanie biologicznej metody remediacji zwałowisk odpadów popłuczkowych pochodzących ze wzbogacania rud metali nieżelaznych, nr rej N N305 111134, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. BIBLIOGRAFIA: [1] Girczys J., Sobik Szołtysek J.: Odpady przemysłu cynkowo ołowiowego. Seria Monografie, nr 87. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej. Częstochowa 2002. [2] Pawłowski B.: Budowa zbiorowisk roślinnych oraz metody ich badania. [W:] W. Szafer, K. Zarzycki (red.) Szata roślinna Polski, wyd. III, Tom 1: 237-268, PWN, Warszawa 1977. [3] Phillips J.M., Hayman D.S.: Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesiculararbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Transactions of British Mycological Society 55, 1970, pp. 158-160. [4] Trouvelot A., Kough J.L., Gininazzi-Pearson V.: Mesure d un taux de mycorhization d un systeme radiculaire. Recherche de methods d estimation ayant une signification fonctionelle. In: Gianinazzi-PearsonV., Gianinazzi S. (eds) Physiological and genetical aspects of mycorrhizae. Paris, INRA, 1986, pp. 217-221. [5] Mirek Z., Piękoś-Mirek H., Zając A., Zając M.: Flowering plants and pteridophytes of Poland. A checklist. Krytyczna lista roślin naczyniowych Polski. W. Szafer Institute of Botany. Polish Academy of Sciences, Kraków 2002. [6] Rostański A.: Podsumowanie badań flory terenów poprzemysłowych na Górnym Śląsku (1989-1999). Acta Biol. Siles. 35(52), 2000, pp. 131-154. [7] Rostański A.: Specific features of the flora of colliery spoil heaps in selected European regions. Polish Botanical Studies, 19, 2005, pp. 97-103. [8] Woźniak G., Rostański A., Sierka E., Aschan G, Pfanz H.: Diversity of spontaneous vegetation on postindustrial sites importance in reclamation process. [In:] P.N. Martens Sustainable Development Indicators in the Mineral Industry (pp. 315-323), A.I.M.S., Verl Gluckauf, Essen 2005. [9] Płaza G., Nałęcz-Jawecki G., Aleksandrzak-Piekarczyk T., Pacwa M., Piotrowska-Seget Z., Sas-Nowosielska A., Kucharski R.: Wykorzystanie wskaźników biologicznych do oceny jakości gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. IV Międzynarodowa Konferencja pt.: Innowacyjne rozwiązania rewitalizacji terenów zdegradowanych. 2010 (w druku). [10] Gucwa-Przepióra E., Kucharski R., Sas-Nowosielska A. 2010. Status mikoryzowy wybranych gatunków roślin na zwale popłuczkowym ZGH Orzeł Biały w Piekarach Śląskich. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 545: 253-263