ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIX NR 2 WARSZAWA 2008: 68-77 ZBIGNIEW KACZMAREK, MONIKA JAKUBUS, WOJCIECH OWCZARZAK, PIOTR GAJEWSKI FIZYCZNE I CHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB MINERALNYCH PRZEWIDZIANYCH DO PRZEJĘCIA PRZEZ ODKRYWKOWĄ KOPALNIĘ WĘGLA BRUNATNEGO W KONINIE. CZ. I. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF MINERAL SOILS PROVIDED FOR TAKING OVER BY OPEN CAST BROWN COAL MINE IN KONIN. PART I. PHYSICAL PROPERTIES Katedra Gleboznawstwa, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu A bstract: The article presents research results discussing the state o f basic physical and water properties in soils differing with regard to typology, texture and agricultural value situated in the region which could in future be affected by m ining drainage. In the course o f the performed investigations the follow in g parameters were determined: the value o f the filtration coefficient, water binding potential and retention. It was found that the exam ined soils represented a rainfall type o f econom y and, with considerable probability, they w ould not be subjected to drainage degradation. Słow a k lu czo w e: degradacja odw odnieniow a, w łaściw ości fizyczne i wodne. K ey w o rd s: soil drainage degradation, physical and water properties. WSTĘP Badania, oceniające potencjalny wpływ odwodnienia użytków rolnych, wskutek oddziaływania bariery odwodnieniowej oraz leja depresyjnego odkrywki węgla brunatnego, powinny być przeprowadzane wieloetapowo (co najmniej dwuetapowo) [Mocek i in. 2004]. Powinny one obejmować wpływ odwodnienia na właściwości fizyczne i hydrauliczne różnych jednostek glebowych, odczynu i próchniczności gleb, a także zawartości azotu i składników przyswajalnych dla roślin [Rząsa i in. 1999; Mocek i in. 2004]. W pracy przedstawiono wyniki badań, dotyczące właściwości fizycznych i wodnych gleb badanego terenu oraz przewidywany wpływ odwodnienia - spowodowanego działalnością planowanej odkrywki węgla brunatnego (KWB Konin - Bilczew, Pole A).
Fizyczne i chemiczne właściwości głeb przed zajęciem pod kopalnię węgla...cz. I 69 OBIEKT I METODYKA Obszar objęty badaniami położony jest w północnej części gminy Kramsk (powiat koniński) i obejmuje tereny wsi Jabłków, Święciec i Marianowo. Punkty badawcze (profile glebowe) zlokalizowano w obrębie równiny dennomorenowej zlodowacenia wisły, sąsiadującej od strony południowej z górnym tarasem pradoliny Warty oraz dalej z utworami zlodowacenia środkowopolskiego [Krygowski 1961]. Skałami macierzystymi badanych gleb są gliny zwałowe, spłaszczone w warstwach przypowierzchniowych (gleby płowe, czarne ziemie) oraz piaski fluwioglacjalne (arenosole) [Systematyka gleb Polski 1989]. Pod względem geomorfologicznym badany teren charakteryzuje się rzeźbą niskofalistą. Gleby badanego terenu stanowią użytki rolne klas bonitacyjnych od IHb do V, należące do kompleksów przydatności rolniczej od 4 do 7 [Mocek, Drzymała 2003]. W trakcie badań wstępnych na podstawie dostępnych materiałów rozpoznano warunki geologiczne i fizjograficzne, a także przydatność rolniczą gleb. Zasięgi i zmienności rodzaju podłoża geologicznego ustalono na podstawie wierceń kontrolnych. Powyższe dane posłużyły do wytypowania lokalizacji reprezentatywnych odkrywek glebowych. W pracy przedstawiono dane dla 5 najbardziej charakterystycznych pod względem taksonomii i uziamienia odkrywek glebowych: profil A (Święciec - gleba płowa), profil В (Święciec - arenosol), profil С (Jabłków - czarna ziemia), profil D (Jabłków - arenosol), profil E (Marianowo - gleba płowa). Po wykonaniu odkrywek glebowych pobrano z poszczególnych poziomów genetycznych próbki gleby o strukturze naruszonej i nienaruszonej (V = 100 cm3) do badań laboratoryjnych. W próbkach oznaczono: skład granulometryczny - metodą Bouyoucosa w modyfikacji Prószyńskiego [PKN 1998a], gęstość fazy stałej - metodą piknometryczną [Soil Conservation Service 1992], gęstość gleby z wykorzystaniem naczynek Nitzscha o pojemności 100 cm3, porowatość obliczono na podstawie oznaczeń gęstości, wilgotność - m etodą suszarkow o-w agow ą [M ocek, D rzym ała 2003], m aksym alną pojemność higroskopową - w komorze próżniowej przy podciśnieniu 0,8 atm w obecności nasyconego roztworu K9S 0 4 [Mocek, Drzymała 2003], filtrację - metodą stałego spadku ciśnienia [Kłute, Dirksen 1986], potencjały wiązania wody przez glebę - metodą komór ciśnieniowych Richardsa [Kłute 1986], retencję użyteczną potencjalną (PRU ) i efektywną (ERU) obliczono na podstawie oznaczeń pf, porowatość efektyw ną (drenażową), czyli sumę makro- i m ezoporów glebowych, zw aną dalej porowatością drenażową określono jako różnicę pomiędzy porowatością całkowitą i wilgotnością odpowiadającą polowej pojemności wodnej (PPW oznaczonej przy potencjale -10 kpa, co odpowiada wartości przy pf=2,0) oraz cząstkowej objętości porów o średnicy powyżej 30 \xm. Wszystkie zamieszczone wyniki są wartościami średnimi z pięciu replikacji. WYNIKI I DYSKUSJA Najlżejszy skład granulometryczny poziomów A stwierdzono w arenosolach (profile: В i D). Zawartość frakcji piasku dochodziła w nich do 97% (prof. В, poziom С). Udział pyłu był niewielki i wahał się od 3 do 10%, a maksymalna zawartość iłu koloidalnego wynosiła 5% (profil B, poziom Ap). Skałą macierzystą tych gleb był piasek fluwioglacjalny o dużej jednorodności. Gleby płowe (prof. A i E) w poziomach omopróchnicznych reprezentowane były przez piaski gliniaste. Uziamienie poziomów luvic, jak również głębiej położonych było dość zróżnicowane (od piasku gliniastego do gliny
TABELA 1. Skład granulo metryczny gleb TABLE 1. Texture o f investigated soils Nr Profilu Profile No Poziom genet. Genetic horizon Głębokość Depth [m] Procentowa zawartość frakcji o średnicy [mm] Percentage content o f fraction with diameter [mm] 2,0-0,5 0,50-0,25 0,25-0,1 0,10-0,05 0,05-0,02 0,02-0,005 0,005-0,002 Podgrupa granul Texture wg/acc. < 0,002 PTG PN -R - 4033 A Ap 0,10-0,20 6,02 17,25 36,73 16 7 11 3 3 pgm Pg Eet 0,30-0,35 5,75 17,38 39,87 10 8 9 7 pgm gp Bt 0,50-0,60 3,17 10,31 32,52 12 6 9 4 23 gs gs Cca 0,80-1,00 5,27 16,98 29,75 8 5 13 8 14 glsłsp gl В Ap 0,10-0,20 6,65 17,97 37,38 23 2 7 1 5 Pgl Pg С 0,50-0,90 4,47 57,95 30,58 4 1 2 0 0 pl P С Ap 0,10-0,20 4,65 17,17 31,18 18 6 7 6 10 glss gp Aa 0,30-0,40 5,82 16,47 30,71 18 8 10 6 5 glss gp AC 0,50-0,60 3,28 17,7 25,02 10 9 13 1 21 glsłs gs C lg g 0,60-0,70 4,5 16,52 26,98 9 8 11 5 19 glsłs gl C2ggca 1,10-1,30 2,78 14,87 29,35 10 8 9 6 20 glsłs gl D Ap 0,10-0,15 9,97 31,25 36,78 14 4 2 0 2 pl P С 0,40-0,50 13,72 31,57 36,71 12 4 1 1 0 pl P E Ap 0,10-0,20 4,37 16,17 39,46 17 7 8 3 5 pgm Pg Eet 0,30-0,35 4,67 14,35 36,98 15 7 8 7 7 glss gp Bt 0,60-0,70 3,79 8,77 26,44 16 7 9 24 5 gsp gp С 0,90-1,20 3,12 10,37 25,51 14 9 9 6 23 gs gs Vi Z. Kaczmarek, M. Jakubus, W. Owczarzak, P. Gajewski
TABELA 2. Podstawowe właściwości fizyczne i wodne gleb TABLE 2. Basic physical and water properties o f investigated soils Nr Profilu Profile No Poziom genet. Genetic horizon Głębokość Depth Gęstość fàzy stałej Specific density Gęstość gleby Bulk density Porowatość Porosity Porow. drenażowa Drainage porosity Wsp. filtr. Saturated hydraulic conduct. Woda higroskopowa Higroscopic water [m] [Mg m 3] [m 3' m 3] [\sm- s ' ] [m 3 ' m 3] Maks. pojemność higroskopowa Max. higroscopic capacity A Ар 0,10-0,20 2,61 1,57 0,3985 0,1914 7,08 0,00809 0,01339 Eet 0,30-0,35 2,65 1,70 0,3570 0,1775 1,61 0,01361 0,02675 Bt 0,50-0,60 2,65 1,81 0,3158 0,0477 0,45 0,03990 0,11043 Сса 0,80-1,00 2,66 1,83 0,3128 0,0392 0,56 0,02981 0,07645 В Ар 0,10-0,20 2,64 1,53 0,4204 0,2584 28,30 0,00559 0,00385 С 0,50-0,90 2,65 1,40 0,4221 0,3109 219,64 0,00414 0,00109 С Ар 0,10-0,20 2,58 1,66 0,3566 0,0934 15,10 0,02161 0,05933 Аа 0,30-0,40 2,62 1,68 0,3587 0,1361 3,31 0,08140 0,04213 АС 0,50-0,60 2,64 1,71 0,3522 0,1307 3,30 0,04130 0,05254 C lg g 0,60-0,70 2,65 1,73 0,3471 0,0838 0,58 0,03960 0,05241 C2ggca 1,10-1,30 2,66 1,79 0,3259 0,1077 0,70 0,03892 0,04450 D Ар 0,10-0,15 2,65 1,46 0,4606 0,2774 36,13 0,01039 0,01182 С ОАО - 0,50 2,65 1,55 0,4151 0,3162 57,39 0,00677 0,00338 E Ар 0,10-0,20 2,63 1,60 0,3931 0,1658 28,31 0,00480 0,00700 Eet 0,30-0,35 2,65 1,82 0,3132 0,0929 7,27 0,00450 0,00596 Bt 0,60-0,70 2,66 1,76 0,3383 0,0256 0,46 0,00415 0,11334 С 0,90-1,20 2,67 1,90 0,2891 0,0232 0,48 0,04393 0,12341 Fizyczne i chemiczne właściwości gleb przed zajęciem pod kopalnię węgla...cz. I 71
TABELA 3. Potencjały wiązania wody przez glebę oraz potencjalna (PRU) i efektywna (ERU) retencja użyteczna [m 3 m 3] TABLE 3. Soil water potentials and the potential (PRU) and total (ERU) available water [m 3 m 3 Nr Profilu Profile No Poziom genet. Genetic horizon Podgr. granul. Texture wg/acc. P N -R -4033 Pojemność wodna przy pf - Water capacity at pf [m 3 m 3] PRU ERU 0,0 2,0 2,2 2,5 3,7 4,2 4,5 2,0-3,7 2,0-4,2 A Ap Pg 0,3608 0,1994 0,1798 0,1591 0,1265 0,059 0,0134 0,0729 0,1404 Eet gp 0,3322 0,1847 0,1490 0,1021 0,0602 0,038 0,0267 0,1245 0,1467 Bt gs 0,2907 0,2730 0,2689 0,2640 0,2135 0,1500 0,1104 0,0595 0,1230 Cca gl 0,2782 0,2690 0,2449 0,2401 0,1640 0,1150 0,0764 0,1050 0,1540 В Ap Pg 0,3639 0,1355 0,1075 0,0986 0,0683 0,0310 0,0038 0,0672 0,1045 С P 0,3360 0,0551 0,0422 0,0400 0,0196 0,0100 0,0011 0,0355 0,0451 С Ap gp 0,3498 0,2864 0,2610 0,2484 0,1826 0,1080 0,0593 0,1038 0,1784 Aa gp 0,3611 0,2280 0,2094 0,2016 0,1397 0,0976 0,0421 0,0883 0,1304 AC gs 0,3144 0,2262 0,2043 0,1854 0,1021 0,0815 0,0525 0,1241 0,1447 C lgg gl 0,3174 0,2633 0,2152 0,2000 0,1596 0,0988 0,0524 0,1037 0,1645 C2ggca gl 0,3309 0,2532 0,2418 0,2362 0,1932 0,1070 0,0445 0,0600 0,1642 D Ap P 0,3775 0,1301 0,0962 0,0860 0,0549 0,0320 0,0118 0,0752 0,0981 С P 0,3549 0,0687 0,0388 0,0369 0,0180 0,090 0,0034 0,0507 0,0597 E Ap Pg 0,3502 0,2144 0,1876 0,1748 0,0858 0,0420 0,0070 0,1286 0,1724 Eet gp 0,2995 0,2226 0,1805 0,1621 0,076 0,0311 0,0059 0,1450 0,1915 Bt gp 0,2982 0,2926 0,2801 0,2779 0,2337 0,1660 0,1133 0,0589 0,1266 С gs 0,2858 0,2826 0,2634 0,2395 0,2662 0,1680 0,1234 0,0164 0,1146 Kj Z. Kaczmarek, M. Jaku bus, W. Owczarzak, P. Gajewski
TABELA 4. Zdolności retencyjne gleb - TABLE 4. Water retention o f investigated soils Profil Profile A В С D Poziom genet. Genetic horizon Ap Ap C2 C2 Podgrupa granul. Texture wg PTG Pg Pg Głębokość Depth [cm ] 0-2 6 26-5 0 5 0-9 0 9 0-100 Miąższość Thicknes [cm] 26 24 40 10 ERU [mm] przy/at pf = 2,0-3,7 PPW [mm], przy/at pf ==2,0 0-5 0 5 0-100 100-150 17,47 16,12 14,20 6,72 33,59 0-1 0 0 0-1 5 0 0-5 0 50-100 100-150 35,23 32,52 20,92 54,51 88,11 22,04 5,51 C2 100-150 50 33,60 33,60 27,55 27,55 Ap Eet Eet Bt C2 C2 C2 Ap C l C l Cl Cl Cl pgm glss glss gsp gs gs gs 0-2 6 26-3 5 3 5-5 0 5 0-8 0 80-100 100-110 110-150 0-2 3 23-5 0 50-6 0 60-1 0 0 100-110 110-150 26 9 15 30 20 10 40 23 27 10 40 10 40 33,43 13,05 21,75 17,67 3,28 1,64 6,56 17,29 13,69 5,07 20,28 5,07 20,28 68,23 55,74 20,03 33,39 89,18 97,38 20,95 87,78 56,52 8,20 28,26 113,04 30,98 65,87 18,54 25,35 56,33 81,68 6,87 27,48 25,35 6,87 27,48 Ap Aa glss glss 0-3 0 30-5 0 3 0. 20 31,14 17,66 48,80 85,92 114,00 199,92 110,85 134,85 c ig g glsfe 50-100 50 62,05 62,05 113,10 113,10 C2ggca glsłs 100-150 50 24,00 24,00 126,75 126,75 E Ap pgm 0-2 3 23 16,76 46,76 45,86 96,44 Ap pgm 2 3-3 0 7 5,10 13,64 Eet pgm 3 0-5 0 20 24,90 36,94 Bt 85,61 138,11 gs 50-80 30 17,85 38,85 81,90 135,70 С 1ca glslsp 80-100 20 2 1,0 0 53,80 Clca glsfep 1 0 0-1 2 0 2 0 2 1,0 0 52,50 53,80 134,50 С lea glslsp 120-150 30 31,50 80,70 67,75 27,55 109,16 144,30 141,30 84,41 34,35 34,35 0-1 0 0 0-1 5 0 95,30 122,85 253,46 394,76 118,76 153,11 312,92 439,67 232,14 366,64 Fizyczne i chemiczne w łaściw o ści gleb przed zajęciem pod kopalnię w ęgla...cz. I 73 ERU - efektywna retencja użyteczna - readily available water; PPW - połowa pojemność wodna - field water capacity
74 Z. Kaczmarek, M. Jakubus, W. Owczarzak, P. Gajewski lekkiej i średniej). Zostały one wytworzone z glin zwałowych spiaszczonych w strefie przypowierzchniowej (0,4-0,7 m). Najcięższy skład granulo-metryczny poziomów Ap stwierdzono w czarnej ziemi (prof. С). Cały profil reprezentowały tu gliny - od piaszczystych (Ap, Aa), poprzez lekkie (Clgg, C2ggca) do średniej (AC) [PKN 1998b] (tab.l). Gęstość fazy stałej była przeważnie bliska wartości 2,65 Mg m-3, co wynikało ze znacznego udziału kwarcu, czyli frakcji piasku. Skrajne wartości gęstości tej fazy w poszczególnych poziomach genetycznych badanych gleb mieściły się w przedziale od 2.58 Mg rrf3 (prof. С, głęb.0,10 0,20 m) do 2,67 Mg m"3 (prof. E, głęb. 0,90-1,20 m). Najniższe wartości tej cechy stwierdzono w poziomach omo-próchnicznych (z uwagi na wyższą zawartość w nich węgla organicznego); najwyższe zaś w gliniastych skałach macierzystych - bogatszych we frakcję iłu koloidalnego (tab. 1,2). Poziomy wierzchnie, zmodyfikowane przez czynniki antropogeniczne, wykazywały najniższe wartości gęstości objętościowej od 1,45 Mg m"3 (prof. D głęb. 0,10-0,15 m) do 1,66 Mg mf3 (prof. С, głęb. 0,10-0,20 m), przy porowatości równej, odpowiednio: od 0,4505 m3- m 3 do 35,65 m3 m"3 (tab. 2). Na głębokości 0,40-0,70 m gęstość osiągała wartości od 1,40 (prof. В) do 1,81 Mg m"3, przy porowatości od 0,4220 do 0,3158 m3 m-3. W przypadku glin zalegających poniżej 1 m gęstość objętościowa wzrastała, osiągając wartość 1,89 Mg m~3 przy porowatości równej 0,2891 m3 m~3 (prof. E). Najwyższe wielkości porowatości zaobserwowano w czarnych ziemiach (0,42-0,45 m3 m 3), jednakże z uwagi na wysoki udział makroporów we współtworzącym je materiale piaszczystym, nie wpływało to na podniesienie ich wartości rolniczej. W badanych glebach wartości H i MH były charakterystyczne dla uprawnych gleb mineralnych Wielkopolski. Ich wielkości zależały wyraźnie od składu granulometrycznego i zawartości Corg. Najwyższą wilgotność higroskopową (H) oraz maksymalną higroskopijność (Mli) zaobserwowano, w przypadku poziomów omo-próchnicznych, w glebach płowych: H - od 0,0048 m3 irf3 (prof. E) do 0,00809 m3 m 3 (prof. A) oraz MH - odpowiednio od 0,007 do 0,01339 m3- m-3. Najniższe wartości wystąpiły w wytworzonych z piasku arenosolach, na przykład H - 0,00559 m3 itf 3; MH - 0,00385 m3 m_3 (prof. В). W endopedonach wartość omawianych cech spadała w przypadku utworów wytworzonych z piasków (prof.: В, D) oraz w większości przypadków rosła w glinach (profile А, С, E). W obrębie całego profilu H i MH przyjmowały najbardziej wyrównane, wysokie wartości w czarnej ziemi (prof. С). H wynosiła tam od 0,03892 do 0,0814 m3 m '3, przy MH równej około 0,04-0,05 m3 m-3 (tab. 2). Poziomy orno-próchniczne badanych gleb charakteryzowały się współczynnikiem filtracji (Ks) mieszczącym się w przedziale od 7,08 jim-s-1 (prof. A) do 36,13 jim-s-1 (prof. D). Najniższą wartość Ks dla poziomów Ap stwierdzono w arenosolu o składzie piasku (p) i najniższym udziale Corg., najwyższą natomiast w glebie płowej o składzie piasku gliniastego (pg) i wyższej zawartości próchnicy. W poszczególnych endopedonach współczynnik filtracji był największy w przypadku piaszczystych skał macierzystych i wynosił od 57,39 (im-s 1 (prof. D, poziom C) do 219,64 jmi-s"1 (prof. В, poziom С). W pozostałych poziomach podpowierzchniowych o cięższym składzie (wytworzonych z glin zwałowych) był znacznie niższy i wahał się w przedziałach od 0,45 ц т -s 1 (prof. A, poziom Bt - gs) do 3,40 ц т -s 1 (prof. E, poziom Eet - gp). Zauważalny jest dość wyraźny spadek Ks wraz ze wzrostem zagęszczenia, głównie w glinach. Widoczna jest również zależność wielkości współczynnika filtracji od porowatości drenażowej (tab. 2). Oznaczone wartości Ks mieszczą się w dość szerokich zakresach wartości tej cechy cytowanej w literaturze odnoszącej się do różnych utworów geologicznych i gleb mineralnych Polski [Zawadzki 1993; Kaczmarek 2001а].
Fizyczne i chemiczne właściwości gleb przed zajęciem pod kopalnię węgla...cz. I 75 Pełne wysycenie gleby wodą, czyli MPW - maksymalna pojemność wodna (pf = 0), zbliżone było do porowatości całkowitej, wykazując wartości niższe o 0,02-0,03 m3 m~3. Teoretycznie MPW powinna być równa porowatości, jednak ograniczenia metodyczne nie pozwalają jak dotąd na stuprocentowe odpowie-trzenie próbek za pomocą systematycznego podsiąku, podczas ich przygotowania do analizy. Z wyjątkiem profilu С najwyższe wartości MPW uzyskano dla warstw omo-próchnicznych (od 0,3798 do 0,3908 m3 rrf3). Takie wartości MPW w poziomach Ap oraz w poziomie Aa (prof. С) wynikały z wyższej zawartości substancji organicznej spulchniającej glebę i zapobiegającej jej zagęszczeniu w trakcie infiltracji wody opadowej oraz podczas wysychania [Kaczm arek 2001 b ]. Przy pf = 2,0 wilgotności w poziom ach Ap kształtowały się w granicach od 0,1301 m3 m-3 (prof. D - arenosol) do 0,2864 m3- m"3 (prof. С - czarna ziemia), przy czym w glebach o cięższym składzie były one wyższe o około 8 (prof. E) do 15% obj. (prof. С). W endopedonach wielkości PPW determinowane były wyłącznie uziamieniem. Im cięższy był skład granulometryczny, tym PPW osiągała większe wartości, np. 0,0192 m3 m-3 (prof. В, poziom С - o składzie piasku), 0,0602 m3 m 3 (prof. A, poziom Eet - o składzie gliny piaszczystej), 0,2662 m3 m-3 (prof. E, poziom С - o składzie gliny średniej). Analogiczna zależność wystąpiła również przy wartościach określających kapilarną oraz higroskopową pojemność wodną. Przy granicy wody produkcyjnej (pf = 3,7) najniższe wartości wilgotności stwierdzono w utworach piaszczystych zarówno w poziomach wierzchnich, jak i w głębszych (0,0549 i 0,0180 m3 m-3 w prof. D). O kilka % obj. niżej, lecz zgodnie z wymienionymi zasadami przedstawiał się rozkład wilgotności w punkcie trwałego więdnięcia (pf = 4,2, tab. 3). Niskie wartości zarówno PRU, jak i ERU stwierdzono w arenosolach (prof. В i D). Wynosiły one w poziomach Ap od 0,0672 do 0,0752 m3 m-3 (ERU) oraz od 0,0752 do 0,0981 m 3 m -3 (PRU). W endopedonach tych gleb w skaźniki te zdecydowanie spadały o 40-50%. Znacznie większe wartości uzyskano w glebach cięższych. W poziomach wierzchnich mieściły się one w przedziałach od 0,0729 (ERU) do 0,1404 m3 m"3 (PRU) (prof. A) oraz od 0,1038 (ERU) do 0,1704 m3 m"3 (PRU) (prof. С). W poziomach głębszych wartości te wynosiły - od 0,0589 (ERU) do 0,1266 m3- nt3 (PRU) (prof. E, poziom Bt) oraz od 0,1450 (ERU) do 0,1915 m3 m"3 (PRU) (prof. E, poziom Bt). Najwyższymi wartościami ERU i PRU w zasięgu całego profilu charakteryzowała się czarna ziemia (prof. С, tab. 3). Uzyskane wartości retencji okazały się we wszystkich przypadkach nieznacznie wyższe od danych uzyskanych przez Ślusarczyka [1979] oraz Kaczmarka [200 lb]. W badanych glebach obliczono zdolności retencyjne poszczególnych poziomów genetycznych przy PPW oraz ERU, w warstwach 0-50 i 0-100 cm oraz w obrębie całych profili. Najniższe całkowite zdolności retencyjne (0-1,5 m) miały gleby wytworzone z piasku (prof. A i С). W obu glebach wartości tej cechy były około dwukrotnie niższe (około 100 mm przy PRU) od stwierdzonych w przypadku gleb cięższych. Gleby takie z uwagi na ubogi kompleks sorpcyjny, niską zawartość próchnicy i koloidów oraz wysoki współczynnik filtracji są w stanie zmagazynować jednorazowo zaledwie około 15% opadu rocznego. Są one więc praktycznie w całości zależne od sumy oraz sezonowego rozkładu opadów w czasie sezonu wegetacyjnego. Gleby cięższe wykazywały zdolności retencyjne na podobnym lub nieznacznie niższym poziom ie ju ż na głębokości 0-5 0 cm. W w arstw ach 0-1 0 0 cm przekraczały wspomniane wielkości o około 80%, a w obrębie całego profilu wykazywały retencję przekraczającą 200 mm (od 209,87 do 225,05 mm przy PRU - prof. E). Odpowiada to około jednej trzeciej opadu rocznego w regionie. Gleby te zapewniały więc znacznie
76 Z. Kaczmarek, M. Jakubus, W. Owczarzak, P. Gajewski lepsze warunki dla wzrostu i rozwoju roślin uprawnych. Przyjmując do obliczeń wartości PPW (stosunkowo mniej trwałe, występujące w glebie po intensywnych deszczach) wartości retencji w badanych glebach wzrastały do ponad 400 mm (tab. 4). Wartości te były niejednokrotnie zbliżone do sumy rocznej opadów atmosferycznych, a ich rozkład umożliwiał efektywne wykorzystanie przez rośliny wód opadowych. Po odpowiednim przeliczeniu uzyskane wartości retencji okazały się, we wszystkich przypadkach, nieznacznie wyższe od podawanych przez Ślusarczyka [1979] dla różnych utworów mineralnych i gleb. PODSUMOWANIE Badane gleby wytworzyły się z gliny zwałowej (zlodowacenie wisły) oraz piasków akumulacji wodno-lodowcowej. Zdecydowało to o układzie właściwości fizycznych i wodnych profilu badanych gleb. Najkorzystniejszym układem gęstości i porowatości charakteryzują się gleby płowe. Arenosole mają co prawda wyższą porowatość, lecz przy bardzo wysokim udziale makroporów - właściwość ta nie jest korzystna. Współczynnik filtracji jest silnie zróżnicowany. Na jego wielkość obok uziamienia wpływało zagęszczenie oraz porowatość efektywna (drenażowa). Wilgotność przy poszczególnych potencjałach wiązania wody przez glebę oraz potencjalna i efektywna retencja użyteczna w poziomach powierzchniowych zależały silnie od składu granulometrycznego oraz zawartości węgla organicznego. Retencja całkowita była ponad dwukrotnie niższa w arenosolach niż w glebach płowych i czarnej ziemi. Zabezpieczenie roślin w wodę w glebach wytworzonych ze skał piaszczystych silnie zależy od sumy i rozkładu opadów atmosferycznych w sezonie wegetacyjnym. Oceniając ogólnie właściwości fizyczne i wodne badanych gleb, można stwierdzić, że najkorzystniejszy ich układ występuje w czarnej ziemi. Gleby należące do tego typu oraz niektóre gleby płowe, występujące w lokalnych obniżeniach terenu mogą negatywnie reagować na odwodnienie. W glebach lżejszych oraz położonych na wyniesieniach terenowych proces taki nie będzie miał miejsca. Badane gleby pod względem morfologii, wartości i przydatności rolniczej oraz właściwości fizycznych i wodnych są podobne do gleb mineralnych występujących na terenie Wielkopolski. LITERATURA KACZMAREK Z. 2 00la: Zdolności filtracyjne gleb płowych i czarnych ziem wytworzonych z glin morenowych w rejonach oddziaływania Konińskiego Zagłębia Węglowego. Rocz. AR,Poznań 61:63-76. KACZMAREK Z. 200 lb: Pojemność wodna oraz zdolności retencyjne gleb płowych i czarnych ziem wytworzonych z glin morenowych w rejonach oddziaływania Konińskiego Zagłębia W ęglowego. Rocz. AR, Poznań 61: 49-61. KŁUTE A. 1986: Water retention: Laboratoiy methods. W: Kłute A. (ed.). Methods o f Soil Analysis, Part 1: Physical and Mineralogical Methods. 2nd edn. Agron. Monogr. 9 ASA andsssa, Madison, Wi. KLUTE A., DIRKSEN C. 1986: Hydraulic conductivity and difusivity: laboratory methods. W: Klute A. (ed.). Methods o f Soil Analysis, Part 1-.Physical and Mincralogical Methods. 2nd edn. Agron. M o nogr. 9 ASA and SSSA, Madison, Wi. KRYGOWSKI В. 1961: Geografia fizyczna Niziny Wielkopolskiej. Cz. I. Geomorfologia. PTPN, Poznań. MOCEK A., DRZYM AŁA S. 2003: Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Wyd. AR, Poznań. MOCEK A., OW CZARZAK W., KACZMAREK Z. 2004: Evaluation criteria o f the different soil degradation in the vicinity o f workings o f open cast lignite mines situated on the Central Polish Lowland. Acta Agrophysica 51: 131-142.
Fizyczne i chemiczne właściwości gleb przed zajęciem pod kopalnię węgla...cz. I 77 POLSKI KOMITET NORMALIZACYJNY 1998a: Polska Norma PN-R-04032: Gleby i utwory mineralne. Pobieranie próbek i oznaczanie składu granulometrycznego, Warszawa. POLSKI KOMITET NORMALIZACYJNY 1998b: Polska Norma PN-R-04033 : Gleby i utwory mineralne. Podział na frakcje i grupy granulometryczne, Warszawa. PTG 1989: Systematyka gleb Polski. Rocz. Glebozn. 40, 3/4: 45-54. SOIL CONSERVATION SERVICE 1992: Soil Survey laboratory methods manual. Soil Survey. Invest. Raport No. 42., U. S. Dept. Agric., Washington, DC. RZĄSA S., OWCZARZAK W., MOCEK A. 1999: Problemy odwodnieniowej degradacji gleb uprawnych w rejonach kopalnictwa odkrywkowego na Niżu Srodkowopolskim. Wyd. AR, Poznań. ŚLUSARCZYK E. 1979: Określenie retencji użytecznej gleb mineralnych dla prognozowania i projektowania nawodnień. M elioracje Rolne 3: 1-10. ZAWADZKI S. 1993: Gleboznawstwo. PWN, Warszawa. D r Z b ig n ie w K a c zm a re k K a te d ra G le b o zn a w stw a U P ul. S zyd ło w sk a 50, 6 0-6 5 6 P o zn a ń e -m a il:k a zb ig 4 2 @ a u.p o zn a n.p l