Funkcjonowanie wybranych geoekosystemów Polski
w świetle pomiarów monitoringowych w roku hydrologicznym 1999

Małgorzata Mazurek & Zbigniew Zwoliński
gmazurek@amu.edu.pl & zbzw@amu.edu.pl

 

Gleby i chemizm roztworów glebowych w zlewniach reprezentatywnych

 

Realizowany w ramach ZMŚP program pomiarowy: Gleby ze względu na niewielkie tempo zmian zachodzących w profilu glebowym realizowany jest w cyklach pięcioletnich. Jego celem ma być m.in. ocena długookresowych procesów zakwaszania i eutrofizcji gleb. Do końca roku 1999 wytypowano i skartowano trzy glebowe powierzchnie testowe w zlewni Chwalimskiego Potoku w Storkowie, na terenie Puszczy Boreckiej oraz w zlewni Czarnej Hańczy w Wigrach. Prace zostały przeprowadzone przez specjalistów ZMŚP prof. J. Marcinka i dr J. Komisarek z Akademii Rolniczej w Poznaniu (Marcinek i Komisarek, 2000). Jednocześnie w Koniczynce realizowane są przez Ośrodek Badawczy Biologii Stosowanej UMK jednoroczne cykle badawcze.

Wybrane powierzchnie testowe do badań gleboznawczych charakteryzują się znacznym zróżnicowaniem właściwości fizyko-chemicznych w obrębie tego samego typu gleb: gleb płowych (Tab. 4). Powierzchnie glebowe różnią się między sobą budową profili glebowych, aktualnymi procesami glebowymi, jak i rytmem uwilgotnienia.

Gleby w zlewni Strugi Toruńskiej (Koniczynka) pod względem morfologii i właściwościach wykazują szereg cech charakterystycznych spowodowanych ich wielowiekowym, intensywnym użytkowaniem rolniczym. Do cech tych można zaliczyć obecność próchnicznego poziomu płużnego, brak poziomu eluwialnego luvic, duże zagęszczenie materiału glebowego w całym profilu, odczyn słabo kwaśny lub obojętny w poziomie Ap, a w Bt obojętny lub słabo zasadowy. Wysokie pH powierzchniowych poziomów badanych gleb płowych i stabilność tej charakterystyki w ciągu roku jest niewątpliwie związana z zabiegami agrotechnicznymi, a przede wszystkim wapnowaniem i nawożeniem nawozami mineralnymi. W 6-letniej (lata 1994-1999) dynamice zawartości węgla organicznego zaznacza się silnie wpływ nawożenia mineralnego.

 

Tabela 4. Charakterystyka badanych powierzchni glebowych w ramach ZMŚP

Cecha

Storkowo, zlewnia Chwalimskiego Potoku

Puszcza Borecka, zlewnia jeziora Łękuk

Wigry, zlewnia Czarnej Hańczy

Koniczynka, zlewnia Toruńskiej Strugi

typ gleby

gleby płowe zaciekowe, gruntowo-glejowe

gleby płowe zaciekowe opadowo-glejowe

gleby płowe (z)bielicowane

gleby płowe opadowo-glejowe

gatunek gleb

piaski gliniaste płytkie do średnio głębokich zalegające na glinach piaszczystych lub glinach lekkich

piaski gliniaste płytkie do średnio głębokich zalegające na glinach lekkich lub średnich

piaski gliniaste lub słabogliniaste, płytkie do średnio głębokich, zalegające na piaskach szkieletowych

glina lekka silnie spiaszczona zalegająca na glinie średniej

warunki drenażu

dostateczne do dobrych

dobre

nadmierne

dobre

ekspozycja

NW

SE

SW

SW

użytkowanie terenu

użytek zielony

kompleks leśny

kompleks leśny

użytkowanie rolnicze

pH w H20

5,31

4,54

4,58

6,46

pH w KCl

4,28

3,70

3,61

5,71

C org. [g kg-1]

16,07

16,90

27,8

8,13

 

Z wodami opadowymi dostarczane są do powierzchni zlewni już rozpuszczone substancje chemiczne, mające zdolność do szybkiej migracji w wodach powierzchniowych i gruntowych. Właściwości fizykochemiczne wód infiltrujących w podłoże modyfikowane są m.in. poprzez ewapotranspirację, pochłanianie i wydzielanie gazów, wymianę jonową, wietrzenie chemiczne oraz mineralizację substancji organicznej. Natura dwóch ostatnich procesów ulega zmianom w profilu glebowym w zależności od koncentracji jonów wodorowych w migrującej wodzie, odczynu gleb i ich zdolności buforujących.

Monitoring wód krążących w pokrywie glebowej prowadzono w Stacjach Bazowych w Storkowie i Szymbarku. Badania w zlewni górnej Parsęty prowadzone są na leśnej powierzchni testowej gdzie oznacza się również opad podokapowy i spływ po pniach drzew (Tab. 2). Chemizm roztworów glebowych badano na trzech głębokościach: 30, 60 i 120 cm p.p.t. W Stacji Bazowej w Szymbarku badane są cechy fizyczno-chemiczne spływu śródglebowego.

Właściwości roztworów glebowych pozwalają wnioskować, iż skład chemiczny wód glebowych kształtuje się pod wpływem opadów atmosferycznych, składu mineralnego podłoża, tempa krążenia wód w glebie oraz rzeźby i pokrycia terenu. Wyniki otrzymywane w programie badań roztworów glebowych potwierdzają obserwowaną prawidłowość wzrostu pH wraz z głębokością profilu glebowego (Kolander, 1998). W zlewni górnej Parsęty w roku hydrologicznym 1999 wartość pH kształtowała się na poziomie od 4,59 na głębokości 30 cm do 4,65 jednostek pH w poziomie skały macierzystej (na głębokości 120 cm). Odczyn wody ze spływu śródpokrywowego w Szymbarku w porównaniu z odczynem opadów atmosferycznych był wyższy, lekko kwaśny (średnie roczne pH 6,12), co wynika ze stosunkowo płytkiego krążenia wody (warstwa gleby o miąższości 1 m), czasu infiltracji i ilości dostępnych związków chemicznych. Przewodnictwo elektrolityczne w pomiarach dobowych spływu śródpokrywowego wykazywało dużą zmienność (2,4-10,1 mSm-1), a jego średnia roczna wartość wynosząca 7,9 mSm-1, stanowiła ok. 25% wartości przewodnictwa wody w Bystrzance, co dowodzi, że intensywniejsze procesy denudacji chemicznej odbywają się głębiej. Spośród rozpuszczonych jonów największe stężenia mają jony siarczanowe (31,6 mgdm-3) prawdopodobnie pochodzenia antropogeniczne oraz jony wodorowęglanowe (22,2 mgdm-3) występujące w podłożu, jako produkt wietrzenia utworów fliszowych (Ryc.13). W przeciwieństwie do wyników uzyskiwanych w programach pomiarowych monitorujących atmosferę i biosferę wahania sezonowych stężeń roztworów glebowych zmieszają się wraz z głębokością w profilu glebowym. W pionowym profilu glebowym w zlewni górnej Parsęty stwierdzono dwa skrajne układy w zmienności jonowej (Ryc. 14). Część jonów ulega wzbogaceniu (siarczany, wapń), inne są zubażane wraz ze wzrostem głębokości profilu glebowego (azot azotanowy i amonowy), co stanowi wyraz równowag hydrochemicznych kształtujących się w roztworach glebowych. Wysokie koncentracje w roztworach glebowych w stosunku do opadu podokapowego odnotowano dla jonów siarczanowych. W przypadku stężeń jonów azotanowych wartości te są znacznie niższe od notowanych zarówno w opadzie podokapowym jak i opadzie na terenie otwartym i kształtują się na poziomie od 0,81 (30 cm p.p.t.) do 0,36 mgdm-3 (120 cm p.p.t.). Wśród pozostałych kationów, jony wapnia osiągają w roztworach glebowych znacznie wyższe stężenia niż w opadzie podokapowym lub w opadzie na terenie otwartym.

 

Średnie miesięczne stężenia jonów Cj w wodach spływu śródglebowego na stoku doświadczalnym w Szymbarku w roku hydrologicznym 1999

Ryc. 13. Średnie miesięczne stężenia jonów Cj w wodach spływu śródglebowego na stoku doświadczalnym w Szymbarku w roku hydrologicznym 1999

 

Średnie roczne stężenia wybranych składników jonowych Cj roztworów glebowych na głębokości 30, 60 i 120 cm p.p.t. na powierzchni testowej w zlewni górnej Parsęty w roku hydrologicznym 1999

Ryc. 14. Średnie roczne stężenia wybranych składników jonowych Cj roztworów glebowych na głębokości 30, 60 i 120 cm p.p.t. na powierzchni testowej w zlewni górnej Parsęty w roku hydrologicznym 1999


Wprowadzenie

Warunki meteorologiczne w roku hydrologicznym 1999

Obieg wody w zlewniach reprezentatywnych ZMŚP w roku hydrologicznym 1999

Jakość powietrza w roku hydrologicznym 1999

Chemizm opadów atmosferycznych w roku hydrologicznym 1999

Gleby i chemizm roztworów glebowych w zlewniach reprezentatywnych

Chemizm wód gruntowych w zlewniach reprezentatywnych

Chemizm wód powierzchniowych w zlewniach reprezentatywnych

Realizacja innych programów monitoringowych

Wnioski końcowe

Literatura


Cytowanie: Mazurek, M., Zwoliński, Zb., 2000. Funkcjonowanie wybranych geoekosystemów Polski w świetle pomiarów monitoringowych w roku hydrologicznym 1999. [Online] http://main.amu.edu.pl/~zmsp/stan99/stan99.html, Instytut Badań Czwartorzędu i Geoekologii UAM, Poznań, [dd.mm.rrrr - data odwiedzenia strony]

e-mail: zmsp@amu.edu.pl, 30.11.2000