GLEBOZNAWSTWA LEŚNEGO - up.poznan.pl Modrzyński/1... · 1. Pogarsza bilans wodny gleby. Sama...
Transcript of GLEBOZNAWSTWA LEŚNEGO - up.poznan.pl Modrzyński/1... · 1. Pogarsza bilans wodny gleby. Sama...
Wybrane zagadnienia
GLEBOZNAWSTWA LEŚNEGO
glebaw kontekście: klimatu, siedliska, biocenozy, ekosystemu
• Nie można mówić o siedlisku bez nawiązania do gleby
• Podobnie jest z klimatem - gleba i klimat stanowią nierozerwalną całość:
- gleba jest powierzchnią czynną - powietrze i woda są dla nich wspólne- łączą je też rośliny …
• Z jednej strony jest gleba elementem siedliska, z drugiej zaś biocenozy leśnej (poprzez edafon).
• Jest też bardzo ważnym ogniwem krążenia materii w ekosystemie leśnym (podekosystem glebowy)
• Glebą nazywamy zwietrzałą, powierzchniową warstwę lądów kuli ziemskiej, żyzną i zdolną do produkcji roślin (wg Bohdana Dobrzańskiego).
• A zatem skała macierzysta (zwietrzelina) staje
się glebą w momencie gdy potrafi zaspokoić wymagania najbardziej choćby prymitywnych roślin pod względem:
wody, składników pokarmowych, powietrza, ciepła oraz dogodnych warunków dla
rozwoju korzeni.
Definicja
Geneza i ewolucja gleb
• Gleba powstaje w wyniku wzajemnego oddziaływania:
skały macierzystej, klimatu, rzeźby terenu, wody i organizmów żywych.
• Powstaje ona na drodze długotrwałych, połączonych procesów wietrzenia i właściwych procesów glebowych.
• wietrzenie: kruszenie skały i zmiana składu chemicznego zwietrzałej masy w procesach:
fizycznych: zmiany temperatury, mechaniczne działanie wody, lodu, wiatru
chemicznych: rozpuszczanie, hydroliza, utlenianie, redukcja, uwodnienie, karbonizacja, dekarbonizacja, desilikacja, sorpcja
biologicznych: mechaniczne i chemiczne oddziaływanie organizmów.
• właściwe procesy glebowe: na zwietrzałej skale rozpoczynają życie bakterie, grzyby,
porosty i mchy, a następnie rośliny wyższe; towarzyszą im zwierzęta.
Organizmy żywe wywierają dominujący wpływ na kształtowanie gleb.
Próchnica powstająca z materii organicznej stanowi lepiszcze, dzięki któremu z ziaren zwietrzeliny powstają agregaty (struktura gleby)
Próchnica w zmieszaniu ze zwietrzeliną tworzy warstwę próchniczną i wraz z edafonem wpływa na procesy glebowe (wykształcanie profilu - typu gleby).
• Proces kształtowania się gleb ma charakter ewolucyjny
• Na podstawie profilu można wyróżnić następujące stadia rozwojowe gleb:
- gleby młode (pierwotne, inicjalne)
- gleby dojrzałe (w pełni wykształcone)
- gleby stare (zdegradowane, zmęczone)
• Drzewa oddziałują na glebę z różną siłą w zależności od gatunku. Szereg edyfikacji (oddziaływania) (wg Wiliamsa):
Św, So; Md, Jd; liściaste • Gatunkom iglastym towarzyszą zazwyczaj procesy
bielicowania, natomiast liściastym - brunatnienia.
• drobnoustroje: bakterie, promieniowce, grzyby, glony, porosty,
pierwotniaki: - ich masa na 1 ha: 1-15 ton
- w 1 g żyznej gleby: 2 mld przetrwalników bakterii, 5 mln żywych bakterii,
2 mln promieniowców, 1 mln grzybów
- przez swoją liczebność, masę i dużą aktywność mają bardzo duży wpływ na żyzność gleb
(którą niekiedy określa się na podstawie aktywności tej grupy organizmów).
• zwierzęta: nicienie, wazonkowce, dżdżownice, mięczaki, stawonogi, gryzonie:
- penetrują, spulchniają, przetwarzają glebę
- wnikanie zwierząt w głąb gleby: żuki i pająki - 1,9 m, mrówki - 3,2 m, krety - 5,3 m, dżdżownice - 8,5 m (średni poziom orki - 0,3 m).
- dżdżownice produkują 1- 7 000 kg koprolitów/ha/rok
właściwości chemiczne
• Zależą głównie od skały macierzystej i typu gleby• Udział poszczególnych pierwiastków i związków waha
się w bardzo szerokich granicach. • Podobnie zróżnicowany jest udział substancji
organicznej i mineralnej:
Gleba Substancja organiczna (%)
Substancja mineralna (%)
bielicowa z piasków 2 98brunatna z glin 3 97rędzina czarnoziemna 12 88z torfu niskiego 84 16z torfu wysokiego 93 7
• Nasze drzewa leśne według ich wymagań w stosunku do zasobności gleb w składniki odżywcze można uszeregować w trzech grupach:
megatrofy: Js, Jw, Wz g, Db sz,
mezotrofy: Db bsz, Bk, Lp, Ol cz, Gb, Kl, Jb, Oś, Tb i Tcz
oligotrofy: Db cz, Brz, Ol sz, Rb, So, So cz
faza gazowa (powietrze glebowe)
* Stężenie CO2 powyżej 1 % uważane jest za szkodliwe dla roślin** Duża wilgotność powietrza glebowego jest ważna ze względu na
wrażliwość korzeni na przesuszenie
powietrze glebowe powietrze atmosferyczne
N2 81, 5 %, 78,1 %
O2 16 - 18,5 % 21 %
CO2 śr. 0,3 % (do 4 %) * 0,03 %
f ok. 100 % ** ok. 75 %
faza ciekła (woda glebowa)
• Przypomnienie rodzajów wody glebowej:
– higroskopowa, błonkowata, kapilarna, grawitacyjna (wolna).
– dostępna dla roślin jest woda wolna oraz kapilarna (jeśli przekrój kapilar pionowych, ukośnych i poziomych >120 µ).
– dostępna woda: biologicznie użyteczna lub biologicznie czynna
– maksymalne podsiąkanie: na glebach piaszczysto-gliniastych (ok. 0,7 m)
• Woda występuje w glebie zawsze w postaci roztworów (perkolatów), które w zależności od klimatu i składu mechanicznego gleby przemieszczają się z różną prędkością (w różnych kierunkach)
• Odczyn roztworów glebowych (utożsamiany z odczynem gleb):
– Dla gleb leśnych pH 4,5 – 7 (przeważnie 5-6) – W glebach bardzo kwaśnych jest przewaga grzybów,
zaś w mniej kwaśnych i obojętnych - bakterii, co warunkuje rodzaj procesów glebowych
– Korzystny dla tych procesów byłby raczej większy udział bakterii (procesy brunatnienia), ale z drugiej strony mała kwasowość gleby sprzyja chorobom kiełków i siewek.
– Optimum - pH ok. 6, ale wymagania gatunkowe są zróżnicowane
faza stała (substancje organiczne i mineralne, tak w zmieszaniu jak i osobno)
• Najważniejszy dla tej fazy i bardzo ważny dla całej gleby jest skład granulometryczny– udział poszczególnych frakcji w mineralnej części
gleby
• Determinuje on wiele fizycznych cech gleby:– przewiewność, pojemność wodną, właściwości
termiczne, ciężar, plastyczność.
• Struktura gleby - sposób połączenia ziaren mineralnych.
• Może być ona: rozdzielnoziarnista, spójna lub agregatowa
• Najczęściej występuje struktura agregatowa, w różnych odmianach. Najlepsze właściwości termiczne, powietrzne i wodne posiada gleba o gruzełkowatej odmianie tej struktury (gruzełki o kilku mm średnicy).
• O tworzeniu się agregatów z cząstek mineralnych decyduje zawartość związków próchnicznych w glebie
Próchnica
• Jest to organiczny składnik gleby.
• Ale od jakiego momentu rozkładu substancję organiczną (organizmy) można nazwać próchnicą (humusem)?
• Właściwie brak określonej granicy, bowiem istnieje ciągłość procesu humifikacji.
• Terlikowski (prof. WL w Poznaniu) wprowadził pojęcie prehumusu w odróżnieniu od humusu właściwego, który jest substancją rozłożoną, bezpostaciową, najczęściej połączoną już w agregaty z substancją mineralną.
Definicja próchnicy:
• Kompleks substancji organicznych i mineralno- organicznych, które gromadzą się w glebie lub na jej powierzchni i stanowią przejściowe oraz końcowe produkty chemicznych i biologicznych procesów rozkładu i syntetycznego przetwarzania resztek roślinnych i zwierzęcych.
• Humus składa się z następujących frakcji (o coraz większym stopniu polimeryzacji i coraz mniejszym stopniu rozpuszczalności):
fulwokwasy, kwasy hymatomelanowe, brunatne kwasy huminowe, szare kwasy huminowe, humina.
• Ze względu na swój skład chemiczny (C24 H21O11N)n próchnica jest bezpośrednim źródłem węgla i azotu dla przetwarzających ją organizmów cudzożywnych oraz źródłem wolnego azotu dla roślin zielonych.
• Typ próchnicy leśnej - charakterystyczny dla danych warunków siedliskowych układ form próchnicy w profilu glebowym
• Każdemu z głównych typów gleb odpowiada w warunkach naturalnych określony typ próchnicy.
• Odpowiednikami wyróżnionych w typologii trzech grup siedlisk: lasów, laso-borów i borów są trzy podstawowe typy próchnicy: mull, moder i mor
M u l l
– Tworzy się z reguły w korzystnych warunkach siedliskowych, w glebach biologicznie czynnych: szybki rozkład resztek organicznych
– Posiada tylko jedną formę: ziemistą; brak ektopróchnicy.
– Posiada odmiany, w zależności od wilgotności: kseromull, mull typowy, higromull, hydromull . . .
M o r
– Powstaje w niekorzystnych warunkach humifikacji - mało substancji odżywczych i odporność resztek roślin na rozkład (niedostatek ciepła, złe warunki uwilgocenia). Gromadzi się wtedy kwaśna ektopróchnica, zwłaszcza w formie butwiny.
– Proces humifikacji prowadzą głównie grzyby, co powoduje wypłukiwanie kwaśnych zoli humusowych w głąb – orsztyny humusowe.
– Brak dżdżownic itp. powoduje brak wymieszania ektopróchnicy z glebą mineralną, stąd brak zasadniczo poziomów darniowo-humusowych, natomiast tworzą się tu wkładki (soczewki) bezpostaciowego humusu.
– Odmiany wilgotnościowe: promotor, kseromor, mor typowy, higromor, hydromor.
M o d e r
– Posiada cechy pośrednie. Nie tworzy on zbyt grubych i sfilcowanych warstw, czym zdecydowanie różni się od moru. Pod poziomem surowinowym występuje parocentymetrowa warstwa detrytusowa.
– Przejście między dość grubym poziomem darniowo-humusowym i glebą mineralną jest mniej ostre niż u moru, co jest dowodem działalności bezkregowców glebowych.
– Odmiany wilgotnościowe: kseromoder, moder typowy, higromoder, hydromoder oraz kalcimoder na suchych glebach węglanowych i prymitywnych glebach piaszczystych.
• Krótko podsumowując znaczenie próchnicy dla gleb leśnych można powiedzieć, że jej ilość i jakość decyduje w znacznej mierze o chemicznych, fizycznych i biologicznych właściwościach tych gleb.
• Próchnica jako taka jest siedliskiem bardzo licznych organizmów glebowych, dla których stanowi także źródło pokarmu. Również rośliny zielone znajdują w próchnicy bezpośrednie źródło wolnego azotu.
• Próchnica jest bardzo ważnym ogniwem krążenia
materii w ekosystemie leśnym – od tempa procesów humifikacji zależy tempo obiegu pierwiastków w środowisku leśnym.
• Dla hodowcy lasu ma próchnica jeszcze i to znaczenie, że pozwala na podstawie jej form i typów wnioskować (w terenie) o typach gleb oraz ich ekologicznych właściwościach, bez uciekania się do skomplikowanych analiz glebowych
• W związku z dużą dynamiką próchnicy (już słaba trzebież modyfikuje jej równowagę biotyczną), hodowca lasu może kierować się obserwacją próchnicy oraz edafonu, w dążeniu do tworzenia optimum siedliskowego pod koronami drzew.
Pielęgnacja gleb leśnych
• Polega na zachowaniu i podwyższaniu żyzności.
• Żyzność - to zdolność gleby do zaspokajania potrzeb roślin określonego gatunku i odmiany - pod względem wody, składników odżywczych, odczynu itp.
• Łączy się ona ściśle z ogółem cech glebowych i jest ich biologiczną wypadkową.
• Wielu gleboznawców uważa, że żyzność jest cechą niewymierną - może być oceniana tylko na podstawie swych przejawów . . .
• Między innymi o żyzności ma świadczyć aktywność
edafonu oraz liczebność gatunków roślin naczyniowych, występujących na danej glebie (powierzchnia około 10 arów, miniareał)
Nie należy mylić żyzności z:
- produkcyjnością (ilość suchej masy wyprodukowana na jednostce powierzchni w jednostce czasu)
- urodzajnością (plon użytkowych części roślin)
Żyzność gleby pod lasem, którego skład gatunkowy dostosowany jest do siedliska, utrzymuje się z reguły na stałym poziomie
Miesięczny depozyt K, Ca i Na wraz z opadami atmosferycznymi
Opad powyżej i poniżej koron buka
(mm/miesiąc)
(mg/m2/miesiąc)
Do utrzymania żyzności oraz jej zwiększenia przyczynia się właściwa pielęgnacja gleb leśnych
Niewłaściwe poczynania gospodarczepowodują natomiast pogorszenie stanugleby
W pielęgnowaniu gleby leśnej jesteśmy zdani przeważnie na zapobieganie jej degradacji, której przyczyną są najczęściej niekorzystne formy rozkładu próchnicy. Oto najważniejsze środki pielęgnacji:
1. Odpowiednie regulowanie zwarcia w ciągu całego życia lasu (fitoklimat, gleba).2. Popieranie drzewostanów mieszanych, wielopiętrowych,
różnowiekowych (przestrzeń, ścioła)3. Gatunek drzewa będzie pielęgnował glebę tym lepiej im
bardziej spełnia następujące warunki: cienisty, łatwo rozkładająca się ścioła, silnie drenujący system korzeniowy, zdolność tworzenia odrośli.
4. Zapobieganie wywiewaniu ścioły (wyłączaniu pierwiastków z obiegu).5. Zapobieganie ugniataniu gleby przez ciężki sprzęt …
Kwaśna próchnica (butwina):
1. Pogarsza bilans wodny gleby. Sama wchłania opady, nasyca swoje kapilary i powoduje spływ powierzchniowy.
2. Wzmaga procesy ługowania i powstawanie gleb bielicowych.
3. Utrudnia lub uniemożliwia rozwój bakterii.4. Niszczy strukturę gleby, co pociąga za sobą cały ciąg
szkodliwych następstw.5. Bywa pierwszą przyczyną tworzenia się orsztynu, który
zamyka dostęp powietrza i wody oraz stanowi mechaniczną przeszkodę dla korzeni.
6. Surowa próchnica jest wielką przeszkodą dla odnowienia naturalnego.
• przy grubości warstwy próchnicy: 0,3 cm - 11 421 siewek,
5 cm - 132 siewek, 6 cm - brak siewek (na 1 m2)
• główną przyczyną jest niestabilność stosunków wodnych
(przesuszenie korzeni siewek)
Najważniejsze sposoby walki z kwaśnym próchnicowaniem:
1. Rozdrabnianie pokrywy butwinowej i mieszanie jej z glebą mineralną,
2. Przykrywanie surowej próchnicy glebą mineralną,3. Przykrywanie gleby chrustem,4. Wypalanie surowej próchnicy nadkładowej,5. Regulacja stosunków wodnych w glebie,6. Wapnowanie (2000-4000 kg/ha, przy pokrywie 10 cm)
Ekologiczne podstawy uprawy gleb leśnych
• Gleba leśna wystawiona na bezpośrednie działanie słońca, opadów i wiatru traci strukturę gruzełkowatą, ubożeje – dlatego po odsłonięciu na zrębie zupełnym, wiatrołomie itp. należy dążyć do jak najszybszego ponownego jej osłonięcia drzewami.
• Uprawa gleby, wykonana we właściwy sposób, umożliwia szybkie odnowienie lasu, zalesienie nieużytków i słabych gruntów ornych oraz hałd.
• Celem mechanicznej uprawy gleby jest przede wszystkim poprawa fizycznych właściwości gleb.
• Głębokość uprawy waha się od 10 do 60 cm, w zależności od warunków.
• W leśnictwie stosuje się uprawę gleby pełną lub częściową.
• Podejmując decyzję pełnej uprawy powinno rozważyć się jej dodatnie oraz ujemne strony.
• Wybór najbardziej odpowiedniego sposobu uprawy gleby zależy od biologii gatunku głównego i drzew domieszkowych, siedliska, zamierzonego sposobu odnowienia, dotychczasowego traktowania gleby oraz stosunków ekonomicznych.
• Należy pamiętać, że pewne gleby muszą być uprawiane intensywnie, inne zaś nie znoszą zbyt intensywnej uprawy.
Nawożenie gleb leśnych
Drzewa wprawdzie pobierają znaczne ilości soli mineralnych z gleby, jednak zwracają większość tych substancji w postaci liści i chrustu.
Przy racjonalnej eksploatacji (użytkowanie tylko grubizny) wyczerpanie gleb leśnych mogłoby nastąpić dopiero po bardzo wielu latach, zwłaszcza, że skała macierzysta, opady atmosferyczne i edafon wzbogacają glebę w pierwiastki biogenne.
Nawożenie jest zatem potrzebne tylko tam, gdzie usuwane są całe rośliny lub gleba uległa daleko idącej degradacji.
Nawozi się więc szkółki, uprawy i starsze drzewostany, ale tylko wtedy, jeśli wiadomo, że brak soli mineralnych jest głównym czynnikiem ograniczającym.
Nawożenie w każdym przypadku powinno być poprzedzone szczegółową analizą warunków siedliskowych i glebowych oraz optymalnym wyborem nawozów.
Jeśli konieczne jest nawożenie sztuczne, wówczas wskazane jest łączenie go z nawożeniem naturalnym (zielony nawóz, kompost, obornik).