4.4.2. Chemizm opadu organicznego

Zgodnie z programem podstawowym ZMŚP wykonano analizy chemiczne opadu organicznego jedynie z próby zbiorczej z całego roku hydrologicznego. Ich wyniki przedstawiają tabele 32-33.

Zebrany opad organiczny (z całego roku) poddano analizie chemicznej, dzieląc go na trzy frakcje: igły, liście oraz pozostałe komponenty. Chemizm opadu jest cechą dynamiczną, stanowiącą odzwierciedlenie zmiennego w czasie i przestrzeni układu poszczególnych składowych środowiska przyrodniczego i zachodzących w nim procesów, a także charakteru i stopnia nasilenia antropopresji (Jonczak 2011). W 2011 roku, podobnie jak w latach poprzednich, największe stężenia prawie wszystkich badanych pierwiastków (poza węglem, którego najwięcej było w igłach) wystąpiły w liściach (Tab. 32).

Tabela 32. Roczny ładunek pierwiastków docierających do gleby z opadem organicznym [kg/ha/rok suchej masy]
na Stacji Bazowej WIGRY w 2011 roku

¹ ± - odchylenie standardowe dla lat 2006-2011

Z badań Dziadowca i Kaczmarka (1997) oraz Augusto i in. (2002) wynika, że opad organiczny pochodzący z drzew liściastych jest zazwyczaj bogatszy w azot, fosfor, potas, wapń i magnez, niż opad z drzew iglastych. Również Bednarek (2005) wskazuje na dużą zawartością składników pokarmowych w liściach, które są zrzucane jednak w stosunkowo krótkim czasie. W przypadku zlewni badawczej Stacji Bazowej Wigry udział liści w całkowitej masie opadu organicznego jest niewielki i w całym okresie badawczym (2005-2011) wahał się od 1,5% do 3,2%. Wynika to głównie z faktu, że niemal na całym badanym obszarze występują drzewostany iglaste, z dominującą sosną i świerkiem. Opad organiczny jest tu w miarę jednorodny, charakteryzuje się małą popielnością i bardzo dużą wartością stosunku węgla do azotu. Generalnie frakcja liści nie wpływała znacząco na ilość składników pokarmowych docierających do gleby z opadem organicznym.

Badania chemiczne opadu pobranego ze zlewni badawczej w roku 2011 wykazały, że stosunek węgla do azotu w igłach wynosił 47, a w liściach był prawie o połowę mniejszy (25). Stwierdzono najwyższy, w ciągu wszystkich lat badań, dopływ do podłoża ładunków: azotu, fosforu, wapnia, magnezu, sodu i potasu (Tab. 33). Jedynie siarka nie osiągnęła tak znacznych wielkości.

Tabela 33. Ładunki biogenów wracających z opadem biologicznym do podłoża na powierzchni badawczej w Sobolewie

W cyklu biogeochemicznym opad organiczny jest ogniwem przekazującym pierwiastki z roślinności do gleby (Szarek, Braniewski 1996). Przeprowadzone analizy chemiczne zebranego materiału wskazują, że podobnie jak w latach poprzednich na badanej powierzchni leśnej wraz z opadem organicznym wracają do obiegu przede wszystkim takie pierwiastki, jak azot i wapń, natomiast w najmniejszym stopniu sód (Tab. 33). Badane pierwiastki pod względem wielkości dopływu z opadem materii organicznej można uszeregować następująco: N>Ca>K>P>Mg>S>Na.

Literatura

Augusto L., Ranger J., Binkley D., Rothe A. 2002. Impact of several common tree species of European temperature forests on soil fertility. Ann. For. Sci., 59, p. 233-253.

Bednarek R., Dziadowiec H., Pokojska U., Prusinkiewicz Z. 2005. Badania ekolgiczno-gleboznawcze. PWN, Warszawa.

Dziadowiec H., Kaczmarek J. 1997. Wpływ składu gatunkowego drzewostanu na opad roślinny i zasoby glebowe materii organicznej w Górznieńsko-Lidzbarskim Parku Krajobrazowym na Pojezierzu Chełmińsko-Dobrzyńskim. (W:) Funkcjonowanie geoekosystemów na terenach pojeziernych. VIII Ogólnopolskie Sympozjum ZMŚP, Wigry, s. 73-76.

Jonczak J. 2011. Struktura, dynamika i właściwości opadu roślinnego w 110 letnim drzewostanie bukowym z domieszką sosny i świerka. Sylwan, 155(11), s. 760-768.

Obmiński Z. 1978. Ekologia lasu. PWN, Warszawa.

Puchalski T., Prusinkiewicz Z. 1975. Ekologiczne podstawy siedliskoznawstwa leśnego. PWRiL.

Szarek G., Braniewski S. 1996. Metale ciężkie w opadzie ściółki lasu mieszanego zlewni potoku Ratanica. Sylwan, 65, 4, s. 53-62.

4.5. Roztwory glebowe

4.5.1. Poprawność wykonanych analiz chemicznych

Analizy fizykochemiczne roztworów glebowych oraz ocenę ich poprawności wykonało Laboratorium Monitoringu Instytutu Ochrony Środowiska w Warszawie.

Minimalna objętośc roztworu potrzebna do wykonania analiz chemicznych określających zawartość jonów to 125 ml. W roku hydrologicznym 2011 tylko 6 prób spełniło to kryterium: na głębokości 30 cm – 3 próby , na głębokości 50 cm – 2 próby i na głębokości 100 cm – zaledwie jedna. Pozostałe próby miesięczne roztworów glebowych miały objętość od zaledwie kilku do około 100 ml, co wystarczyło do określenia ich odczynu oraz przewodności elektrolitycznej. W czasie zimy, gdy gleba była zmrożona, tj. od listopada 2010 do końca marca 2011 roku lizymetry były wyłączone.

4.5.2. Chemizm roztworów glebowych

W 2011 roku średni odczyn wód opadowych, docierających do powierzchni gleby przez korony drzew był normalny (średnie roczne pH=5,10). W porównaniu do opadów podkoronowych roztwory glebowe charakteryzowały się wyższymi wartościami pH i przewodności elektrolitycznej. Podobnie jak w roku 2010 ich odczyn zmieniał się wraz z głębokością (Rys. 63). Średnia wartość pH na głębokości 30 cm wynosiła 5,22 (odczyn normalny, klasyfikacja odczynu według Jansena i in. 1998), na głębokości 50 cm (odczyn lekko podwyższony) - 6,26 i na 100 cm - 7,26 (odczyn podwyższony). Wartości cząstkowe zmieniały się w zakresie 4,58-7,52 (Rys. 64).

Podobnie jak w poprzednich latach (2009 i 2010), w badanym roku nie stwierdzono korelacji między wielkością opadu atmosferycznego i opadu podkoronowego, a stężeniem jonów oraz odczynem i przewodnością elektrolityczną roztworów glebowych, niezależnie od głębokości.

Średnia przewodność elektrolityczna roztworów glebowych w roku 2011 była silnie podwyższona i wynosiła: na głębokości 30 cm - 17,47 mS/m, na głębokości 50 cm - 10,58 mS/m i na głębokości 100 cm - 19,76 mS/m. Śrenie watrości oraz ekstrema przewodności pokazują rysunki 65 i 66.

Rys. 63. Średnie roczne wartości pH roztworów glebowych na trzech głębokościach w latach 2005-2011

Rys. 64. Średnie roczne oraz minimalne i maksymalne wartości pH roztworów glebowych (Sobolewo, 2011)

Rys. 65. Średnie roczne oraz minimalne i maksymalne wartości przewodności elektrolitycznej

roztworów glebowych (Sobolewo, 2011)

Rys. 66. Średnie roczne wartości przewodności elektrolitycznej roztworów glebowych

na trzech głębokościach w w latach 2005-2011

Zbyt mała objętości roztworów glebowych (lub ich zupełny brak) w 2011 roku nie pozwolił na przeprowadzenie analiz chemicznych we wszystkich miesiącach. Tym samym nie było możliwe dokonanie dokładnej analizy przebiegu zmian rocznych składu chemicznego roztworów glebowych. Niemniej jednak uzyskane wyniki oraz zaobserwowane zmiany w poprzednich sezonach, wskazują na pewine zjawiska zachodzące w powierzchniowej warstwie gleby. Przeciętny odczyn opadów docierających do gleby, modyfikowany przez warstwę drzew, był w 2011 roku normalny (pH=5,10). Parametry fizykochemiczne wód opadowych przenikając w głąb profilu glebowego ulegały kolejnym modyfikacjom. W porównaniu do opadów podkoronowych roztwory glebowe charakteryzowały się znacznie wyższymi wartościami przewodności elektrolitycznej, pH oraz wyższymi stężeniami jonów siarczanowych, azotanowych, amonowych, wapniowych, sodowych i magnezowych. W roztworach glebowych wśród anionów dominowały jony siarczanowe, natomiast wśród kationów jony wapniowe.

Charakterystyki fizykochemiczne roztworów glebowych dla poszczególnych głębokości przedstawiają tabele 34-39.

Tabela 34. Charakterystyka roztworów glebowych na powierzchni leśnej w Sobolewie (głębokość 30 cm)

*średnia z trzech wartości stężeń jonów

Tabela 35. Charakterystyka roztworów glebowych na powierzchni leśnej w Sobolewie (głębokość 50 cm)

*średnia z dwóch wartości stężeń jonów

Tabela 36. Charakterystyka roztworów glebowych na powierzchni leśnej w Sobolewie (głębokość 100 cm)

*jednostkowe wartości stężeń jonów z kwietnia 2011 (jedyne dostępne z głębokości 100 cm).

Tabela 37. Miesięczna charakterystyka roztworów glebowych

na powierzchni leśnej w Sobolewie (głębokość 30 cm)

Tabela 38. Miesięczna charakterystyka roztworów glebowych

na powierzchni leśnej w Sobolewie (głębokość 50 cm)

Tabela 39. Miesięczna charakterystyka roztworów glebowych

na powierzchni leśnej w Sobolewie (głębokość 100 cm)

ciąg dalszy  »  

spis treści