Glebowe

uwarunkowania

siedlisk leśnych

Siedliskoznawstwo

►

Zasobność gleby

►

Żyzność gleby

Zasobność gleby

Sumaryczna zawartość przyswajalnych dla

roślin składników pokarmowych (N, P, K,

Mg, Ca, Mn, Fe i in.)

►

zasoby w całym profilu (gleby nieoglejone)

►

Zasobność jest wypadkową:



Procesu wietrzenia minerałów



Procesu tworzenia się i gromadzenia próchnicy

Właściwości określające

zasobność gleb

►

Uziarnienie

►

Skład mineralny (skład chemiczny min.

i podatność na wietrzenie)

►

Zawartość materii organicznej (ilość i

jakość związków próchnicznych)

►

Odczyn

►

Właściwości sorpcyjne (PWK, S, skład

jonowy)

Granit (Kwarc i ortoklas)

Gabra (plagioklazy
zasadowe i pirokseny

►

Zasobność naturalna

►

Zasobność agrotechniczna

(antropogeniczna)

Żyzność gleby

Zdolność gleby do zaspokajania potrzeb

życiowych roślin

►

Zależy od właściwości gleby:



fizycznych



chemicznych



biologicznych.

►

żyzność

≠ zasobność

np. gleby

ilaste

►

Żyzność naturalna

►

Żyzność agrotechniczna



Regulacja stosunków wodnych



Wapnowanie i nawożenie



Zabiegi agrotechniczne



Wylesienia (-)



Przesuszenie gleb (-)

Stan żyzności gleby

Czynniki

morfologiczne

Czynniki fizyczne

Czynniki

biochemiczne i

biologiczne

Czynniki

fizykochemiczne

i chemiczne

Czynniki morfologiczne

►

Zróżnicowanie profilu

►

Miąższość gleby i poziomu A

►

Uziarnienie

►

Struktura i tekstura

►

Porowatość

Uziarnienie wpływa na:

►

Zwięzłość

►

Przepuszczalność

►

Przewiewność

►

Pojemność wodną

►

Pojemność sorpcyjną

►

Zasobność w składniki pokarmowe

Zależność między wielkością

cząstek

a rodzajem występujących

minerałów

Skalenie,
Hornblend
a,
miki

Minerały
ilaste

Porowatość gleby

►

Warunkuje stosunki powietrzno-wodne

gleb

n [%]

Czynniki fizyczne

►

Rozkład porów w glebie

►

Właściwości wodne

►

Gospodarka wodna gleby i podglebia

►

Właściwości powietrzne

►

Właściwości termiczne

►

Podatność na erozję

Struktura porów

►

Makropory (

> 30

►

Mezopory (

0,2 - 30

►

Mikropory (

< 0,2

Utwór

glebow

Gęstoś

ć obj.

Porow

atość

ogóln

Mikro-

Mezo-

Makro

g/cm

pgl

gc, ił

0,1

0,6

0,9

0,5

2,2

1,64

1,75

1,67

1,56

1,42

1,32

37,7

33,4

36,9

40,7

46,6

50,1

1,4

3,4

7,3

11,5

8,0

26,2

5,8

14,7

19,1

17,4

28,8

18,2

30,5

15,3

11,6

12,5

9,7

5,7

Utwór

glebow

Gęstoś

ć obj.

Porow

atość

ogóln

Mikro-

Mezo-

Makro

g/cm

pgl

gc, ił

0,1

0,6

0,9

0,5

2,2

1,64

1,75

1,67

1,56

1,42

1,32

37,7

33,4

36,9

40,7

46,6

50,1

1,4

3,4

7,3

11,5

8,0

26,2

5,8

14,7

19,1

17,4

28,8

18,2

30,5

15,3

11,6

12,5

9,7

5,7

Cecha

Gleby

gruboziarnist

Gleby

drobnoziarnis

Przewiewność

Przepuszczalnoś

Pojemność

wodna

Duża

Mała

Duża

Optimum warunków pow.-wodnych:

średnie uziarnienie z przewagą mezoporów

Zasoby wody glebowej

Z [mm]

Ww · D · h

10ξ

Ww – chwilowa wilg.gleby [%wag.]
D – gęstość objętościowa gleby [g·cm

-3

]

h – miąższość poziomu lub warstwy glebowej [cm]
ξ – gęstość wody ≈ 1 [g·cm

-3

]

Zasoby wody zależą od

►

Uziarnienia gleby

►

Głębokości profilu

►

Zawartości materii organicznej

►

Pory roku

►

Warunków klimatycznych

►

Roślinności

Dostępność wody glebowej

dla roślin

►

Woda dostępna (pF 2,2 – 4,2)

►

Woda niedostępna (martwy zapas

wody)



Duża energia wiązania wody (pF > 4,2;

WTW)



Warunki beztlenowe

Martwy zapas wody

►

Woda niedostępna dynamicznie

►

Woda niedostępna statycznie

►

Woda okludowana

Zasoby wody glebowej

dostępnej

dla roślin

Z [mm]

(Ww – N)· D · h

10ξ

Ww – chwilowa wilg.gleby [%wag.]
D – gęstość objętościowa gleby [g·cm

-3

]

h – miąższość poziomu lub warstwy glebowej [cm]
ξ – gęstość wody ≈ 1 [g·cm

-3

]

N – wilgotność trwałego więdnięcia (WTW) [%wag.]

Piasek

Pył

Ił

Wilgotność

i zasoby wody glebowej

►

Zależy od zawartości materii

organicznej

Zasoby wody glebowej

aktualnej (Z) i biologicznie

dostępnej

Gleba 1 Z

►

15,9

7,5 mm

►

Bv:

20,4

7,2

►

60,4

39,8

►

Ogółem: 96,7

54,5

55%

Gleba 2 Z

►

74,5

53,1

71%

►

Eet

32,7

19,0

58%

►

110

52,0

47%

►

177

90,7

55%

►

Ogółem: 394

217

51%

Czynniki fizykochemiczne

i chemiczne

►

Zasobność w makro- i mikroskładniki
odżywcze

►

Substancje toksyczne

►

pH i zawartość CaCO

►

Właściwości sorpcyjne (T i S)

►

Buforowość gleby

Suma zasad Kwasowość wymienna

Kwasowość pot. (hydrolityczna)

►

Stopień wysycenia gleby kationami

zasadowymi

V [%] = S/PWK

•

100

(cmol

(+)

*kg

-1

)

pH gleby a skład kationów

zaabsorbowanych przez koloidy

glebowe

Źródła kwasowości

►

odczyn skały macierzystej

►

proces dekalcytacji (odwapnienia) pod wpływem:



Kwasu węglowego (H

)



Kwasów próchnicznych

►

proces uruchamiania jonów glinu (przy pH < 5,0)

►

nasadzenia gatunków iglastych

►

zachwianie naturalnego obiegu biologicznego

poprzez użytkowanie biomasy

►

kwaśne deszcze

Czynniki biochemiczne

i biologiczne

►

Substancja organiczna i próchnica

►

Skład edafonu

►

Aktywność biologiczna

►

Produkcja CO

Materia organiczna

►

Typ i forma próchnicy

Rola próchnicy

Wpływ na właściwości fizyczne gleb;

Wpływ na właściwości

fizykochemiczne i chemiczne gleb;

Wpływ na mikroorganizmy i rozwój

roślin;

Wpływ na ochronę środowiska

glebowego.

1. Wpływ próchnicy na

właściwości fizyczne gleb

►

Tworzenie wodoodpornej struktury gleby

►

Tworzenie korzystnych warunków

powietrzno-wodnych

►

Wpływ na zwięzłość

►

Tworzenie kompleksów organ.-ilastych

►

Akumulacja wody opadowej (wysoka

pojemność wodna) – gleby piaszczyste

►

Właściwości termiczne

2. Wpływ próchnicy na

właściwości fizykochemiczne i

chemiczne gleb

►

Wpływ na zdolności sorpcyjne i zasobność

gleby (składnik kompleksu sorpcyjnego)

►

Udział w procesie wymiany jonowej;

►

Wpływ na rozpuszczalność i migrację

pierwiastków; udział w obiegu

biologicznym pierwiastków;

►

Zwiększanie zdolności buforowej gleby,

regulacja odczynu i stężenia składników

pokarmowych

3. Wpływ próchnicy na

mikroorganizmy i rozwój roślin

►

Źródło węgla i azotu;

►

Dostarczanie energii i węgla

drobnoustrojom i faunie glebowej;

►

Dostarczanie pierwiastków odżywczych

roślinom wyższym (N, P, K, Ca i in.);

►

Wpływ na proces wietrzenia (udział w

uruchamianiu min. skł. pokarmowych

roślin z cząstek mineralnych gleby)

►

Regulacja stężenia skł. pokarmowych

w podłożu i zmniejszanie ujemnego

wpływu niskiego pH na ich pobieranie

przez mikroflorę i rośliny wyższe

►

Wyższa aktywność biologiczna

►

Korzystniejszy przebieg procesów z

udziałem mikroorganizmów

►

Oddziaływanie bezpośrednie na wzrost

i rozwój roślin

4. Wpływ próchnicy na ochronę

środowiska glebowego

►

Działanie ochronne w stosunku do wielu

substancji czynnych;

►

Wiązanie pestycydów i innych związków org.

pochodzenia antropogenicznego;

►

Przyspieszanie rozkładu pestycydów przez

dostarczanie mikroorganizmom łatwo

przyswajalnych zw. energetycznych;

►

Unieruchamianie metali ciężkich poprzez

tworzenie połączeń metalo-organicznych;

►

Hamowanie rozwoju niektórych patogenów

roślin.

Rola próchnicy w ubogich

glebach leśnych

►

Akumulacja składników odżywczych

uwalnianych podczas mineralizacji

m.org., a także docierających z otoczenia;

►

Unieruchamianie toksycznych jonów glinu

i metali ciężkich;

►

Buforowanie kwasów i zasad (mała

zdolność zobojętniania kwasów);

►

Akumulacja wody opadowej.

Wpływ warunków

glebowych na bonitację

drzewostanów sosnowych

Bonitacja sosny a zawartość części spławialnych (

< 0,02 mm)
w glebach nieoglejonych

piasek luźny

piasek słabogliniastypgl pgm

glina

r = 0,425; p <

0,01

(n = 247)

Bonitacja sosny a zawartość części spławialnych (

< 0,02 mm)
w glebach nieoglejonych

piasek luźny

piasek słabogliniastypgl pgm

glina

gleby nieoglejone

gleby oglejone

r = 0,450; p <

0,01

(n = 50)

p = 0,18

i oglejonych

Współczynniki korelacji

między H100

a zawartością

części szkieletowych

(Ø > 1 mm)

Gleby nieoglejone:

-0,217

(p < 0,05)

Gleby oglejone:

0,239

(p < 0,05)

Optymalne uziarnienie dla bonitacji

sosny na terenie badań stanowią

gleby o uziarnieniu

piasku gliniastego lekkiego pylastego
(gleby nieoglejone)

piasku słabogliniastego

(gleby oglejone)

Bonitacja drzewostanów sosnowych

a typy/podtypy gleb nieoglejonych

H100P
[m]

  Bielice          Gleby           Gleby           Gleby           Gleby
Gleby
właściwe     bielicowe       rdzawe          rdzawe         rdzawe
płowe i
                                         bielicowe      właściwe      brunatne
brunatne



potencjalny wzrost żyzności typu/podtypu gleby



Bonitacja drzewostanów sosnowych

a typy/podtypy gleb nieoglejonych

H100P
[m]



potencjalny wzrost żyzności typu/podtypu gleby



H100P
[m]

  Bielice      Gleby      Gleby         Gleby         Gleby
Gleby
właściwe    bielicowe    rdzawe       rdzawe      rdzawe
płowe i
                         bielicowe     właściwe    brunatne
brunatne

  Bielice          Gleby           Gleby           Gleby           Gleby
        Gleby
właściwe     bielicowe       rdzawe          rdzawe
rdzawe        płowe i
                                         bielicowe      właściwe
brunatne      brunatne

Średnia wartość stosunku C:N w poziomach próchnicznych

poszczególnych typów/podtypów gleb

Bonitacja drzewostanów sosnowych

a poszczególne typy/podtypy gleb oglejonych

H100P
[m]

        Gleby glejo-               Gleby glejo-          Gleby gruntowo-        Gleby
opadowo-    bielicowe właściwe     bielicowe murszaste             glejowe
                 glejowe

 potencjalny wzrost żyzności typu/podtypu gleby 

Izobonitacje drzewostanów sosnowych na

tle siatki troficzno-wilgotnościowej gleb

RDbr – gl. rdzawe brunatne
P + BR - gl. płowe i brunatne
Bgw – gl. glejo-bielicowe
właściwe
Bgms – gl. glejo-bielicowe
murszaste
G – gl. gruntowoglejowe

– gl. opadowoglejowe

RDw

– gl. rdzawe właściwe

RDb

– gl. rdzawe bielicowe

– gl. bielicowe

Blw

– bielice właściwe

– gl. torfowe

Współczynnik korelacji między H100P a

zawartością

org.

i N

w poziomach próchnicznych gleb

piaszczystych

org.

C : N

H100P

0,322

0,516

-0,437

Gleby nieoglejone (n
= 51)

Gleby oglejone (n =
16)

org.

C : N

H100P

0,491

0,429

-0,018

-0,302

-0,159

-0,154

p < 0,01

0,01 < p < 0,05

p > 0,05

Zasoby kationów

kwasowyc

zasadowych

ogółe

+ Al

zasoby (25 cm)

H100P

0,235

0,100

0,291

0,250

0,40

0,117

0,22

Współczynniki korelacji między H100P a

zasobami kationów w glebach piaszczystych

Gleby nieoglejone (n
= 51)

Zasoby kationów

kwasowyc

zasadowych

ogółe

+ Al

zasoby (25 cm)

H100P

0,235

0,100

0,291

0,250

0,40

0,117

0,22

zasoby (50 cm)

H100P

0,244

0,133

0,344

0,192

0,48

0,121

0,25

zasoby (100 cm)

H100P

0,302

0,223

0,430

0,077

0,51

0,247

0,29

zasoby (150 cm)

H100P

0,365

0,312

0,507

0,002

0,53

0,360

0,37

zasoby (200 cm)

H100P

0,415

0,368

0,544

0,047

0,56

0,423

0,45

0,302

0,159

0,154

p < 0,01

0,01 < p < 0,05

p > 0,05

Gleby nieoglejone (n
= 51)

Współczynniki korelacji między H100P a

zasobami kationów w glebach piaszczystych

Bonitacja drzewostanów sosnowych

na nieoglejonych glebach piaszczystych

zawierających CaCO

(n = 19)

H100P = 22,9 m

pozbawionych CaCO

(n = 196)

H100P = 22,3 m

różnica nieistotna statystycznie (p = 0,49)

Zasoby kationów

kwasowych

zasadowych

ogółe

+ Al

zasoby (25 cm)

H100P

0,588

0,197

0,132

0,181

0,69

0,344

0,55

Współczynniki korelacji między H100P a

zasobami kationów w glebach piaszczystych

Gleby oglejone (n =
16)

Zasoby kationów

kwasowyc

zasadowych

ogółe

+ Al

zasoby (25 cm)

H100P

0,588

0,197

0,132

0,181

0,69

0,344

0,55

zasoby (50 cm)

H100P

0,612

0,215

0,152

0,006

0,68

0,259

0,62

zasoby (100 cm)

H100P

0,612

-0,035

-0,018

0,035

0,391

0,032

0,61

zasoby (150 cm)

H100P

0,506

0,012

-0,018

0,123

0,379

0,029

0,46

zasoby (200 cm)

H100P

0,403

0,032

-0,050

0,173

0,403

0,068

0,40

Współczynniki korelacji między H100P a

cechami kompleksu sorpcyjnego gleb

piaszczystych

Gleby oglejone (n =
16)

0,302

0,159

0,154

p < 0,01

0,01 < p < 0,05

p > 0,05

Współczynniki korelacji między

H100P

a pH gleb piaszczystych

pH w H

(średnia

ważona)

pH w KCl

(średnia

ważona)

pH (KCl) w

poziomie

A lub E

pH (KCl)

w poziomie

pH (KCl)

w skale

macierzyst

H100

-0,321

-0,443

-0,243

-0,428

-0,441

Gleby nieoglejone (n =
215)

-0,302

-0,159

-0,154

p < 0,01

0,01 < p < 0,05

p > 0,05

pH w H

(średnia

ważona)

pH w KCl

(średnia

ważona)

pH (KCl) w

poziomie

A lub E

pH (KCl)

w poziomie

pH (KCl)

w skale

macierzyst

H100

-0,349

-0,439

-0,552

-0,423

-0,322

Gleby oglejone (n = 53)

Przyczyny ujemnej korelacji między pH

gleby

a bonitacją drzewostanów sosnowych

pozytywny wpływ

na mikoryzy

większa intensywność

wietrzenia minerałów

Zależność między bonitacją drzewostanów

sosnowych a pH gleb piaszczystych

H100P a typy siedliskowe lasu

H100P
[m]

ITGL

gleby
nieoglejone

gleby oglejone

H100P a ITGL

[Brożek 2001]

H100P a liczba gatunków roślin naczyniowych

[Prusinkiewicz, Kowalkowski 1964]

Dla wszystkich powierzchni badawczych z glebami piaszczystymi

(268 pow. badawczych):

H100P

= 1,109097 · ln (PD)* + 1,373925 · G* – 8,04358 · ln (pH)*

+ 1,705095 · ln (CaCO

)* - 0,20706 · ln (CZSZK)* + 34,43896* ±

2,09,

gdzie: PD – średnia ważona zawartości pyłu drobnego (0,05-0,02 mm) w profilu glebowym;
G – obecność oglejenia w profilu glebowym (0 – brak oglejenia, 1 – oglejenie występuje); pH – wskaźnik pH w KCl;
CaCO

– zawartość CaCO

w skale macierzystej [%]; CZSZK – średnia ważona zawartości części szkieletowych

w profilu glebowym [%]; * - istotność statystyczna zmiennej dla modelu przy p < 0,05.
Podstawowe parametry modelu: R

= 0,4177; p < 0,00000; d = 1,55.

Dla

powierzchni

badawczych

typologicznymi

profilami

gleb

piaszczystych

(67 pow. badawczych

H100P

= - 4,83433* · ln (pH) + 2,329222 · ln (K w A)* +

1,4492 · G*

+ 1,081443 · ln (PD)* - 0,02918 · CZSZK* + 36,3426*

± 1,78,

gdzie: pH – wskaźnik pH w KCl; K w A – zawartość kationów K

w poziomie próchnicznym

[mmol

(+)

/100g gleby];

G – obecność oglejenia w profilu glebowym (0 – brak oglejenia, 1 – oglejenie występuje); PD –

średnia ważona

zawartości pyłu drobnego (0,05-0,02 mm) w profilu glebowym; CZSZK – średnia ważona

zawartości

części szkieletowych w profilu glebowym [%]; * - istotność statystyczna zmiennej dla modelu

przy p < 0,05.

Podstawowe parametry modelu: R

= 0,6060; p < 0,00000; d = 1,85.

Wpływ właściwości gleb piaszczystych na
bonitację
drzewostanów sosnowych w ujęciu
modelowym

Wnioski

3. Optimum odczynu gleby dla bonitacji sosny na terenie badań
odpowiada wartościom pH około 4,5 w H

O i 4,0 w KCl.

2. Pozytywny wpływ drobnych frakcji uziarnienia na bonitację sosny
    na glebach piaszczystych wiąże się bardziej z poprawą warunków
    wilgotnościowych przez te frakcje (sorpcja wody) niż z ich rolą
    troficzną. Wzrost bonitacji sosny związany z troficzną rolą drobnych
    frakcji uziarnienia ogranicza się do gleb o uziarnieniu piasków
    luźnych, a co najwyżej także piasków słabogliniastych.

1.  Bonitacja  drzewostanów  sosnowych  jest  silnie
determinowana
    warunkami wilgotnościowymi gleby. Relacja ta jest
ściśle zależna
    od uziarnienia gleby.

4. Bonitacja drzewostanów sosnowych na terenie badań jest silnie
pozytywnie skorelowana z zawartością azotu, potasu i magnezu
w glebach piaszczystych.

5. Optimum fizjologiczne sosny w ujęciu taksonomicznym gleb
    przypada na terenie badań na gleby rdzawe brunatne oraz gleby
    glejo-bielicowe, a w ujęciu typologicznym siedlisk leśnych
    na siedlisko LMśw, Lśw, LMw i BMw.

6. Niezbędnym warunkiem osiągania przez sosnę wysokich bonitacji
    na glebach rdzawych jest duża sprawność biologiczna tych gleb.
    W celu zachowania wysokiego potencjału produkcyjnego, hodowla
    sosny na glebach rdzawych powinna być prowadzona przy
    znacznym współudziale fitomelioracyjnych gatunków liściastych.

9. Dla celów kartografii siedliskowej może być wskazane opracowanie
dwóch wariantów indeksu trofizmu gleb leśnych [Brożek 2001],
uwzględniających wilgotność gleby.

  7. Cechą gleby, która może być pomocna w diagnozowaniu siedlisk
      na glebach rdzawych jest obecność węglanu wapnia w profilu
      glebowym. Gleby, w których występuje ten związek powinny
      być wiązane z siedliskiem lasu świeżego, a co najmniej
      lasu mieszanego świeżego.

8. W instrukcjach kartografii siedlisk leśnych gleby brunatnoziemne
    powinny być wiązane wyłącznie z lasem świeżym, a gleby
    opadowoglejowe z lasem wilgotnym. Dopuszczanie w Klasyfikacji
    gleb leśnych Polski [2000] na tych glebach siedlisk lasów
    mieszanych jest nieuzasadnione ze względu na niepełne
    wykorzystanie potencjału produkcyjnego tych gleb.

10. Stopień uchwycenia zależności pomiędzy bonitacją drzewostanów
      sosnowych a właściwościami piaszczystych gleb nieoglejonych
      jest wprost proporcjonalny do  głębokości, do której analizowane
      są cechy gleby. Dla wzrostu sosny na piaszczystych glebach
      oglejonych, w przeciwieństwie do nieoglejonych, większe znaczenie
      mają właściwości powierzchniowych poziomów gleby niż skały
      macierzystej.

Wnioski (1)

drzewostan
sosnowy –
gleba
oligotroficzna

drzewostan
sosnowy –
gleba
eutroficzna

Wycięcie drzewostanu
liściastego i posadzenie

drzewostanu iglastego

Gleba rdzawa właściwa

Gleba rdzawa bielicowa

AEes
BvBhfe

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39
Slide 40
Slide 41
Slide 42
Slide 43
Slide 44
Slide 45
Slide 53
Slide 54
Slide 55
Slide 56
Slide 57
Slide 58
Slide 59
Slide 60
Slide 61
Slide 62
Slide 63
Slide 64
Slide 65
Slide 66
Slide 67
Slide 68
Slide 69
Slide 70
Slide 71
Slide 72
Slide 73
Slide 74
Slide 75
Slide 76
Slide 77
Slide 78
Slide 79
Slide 80
Slide 81
Slide 82
Slide 83