Effect of properties of technogenic soils developed from different lignite spoil heap materials on the growth of Scots pine Pinus sylvestris L.

Działalność związana z wydobyciem węgla brunatnego metodą odkrywkową niesie za sobą szereg negatywnych następstw dla środowiska naturalnego. Należą do nich m.in. negatywne skutki krajobrazowe, przekształcenia stosunków wodnych, wyłączenie gruntów rolnych i leśnych z produkcji oraz degradacja gleb. Zgodnie z większością przepisów prawnych krajowych i międzynarodowych wszystkie tereny pokopalniane muszą zostać zrekultywowane, a duża ich część jest rekultywowana na cele leśne. W większości tereny objęte leśnym kierunkiem rekultywacji w górnictwie węgla brunatnego stanowią zwałowiska, które zbudowane są z różnorodnych skał nadkładu (piasków, glin, iłów) zalegających nad kopaliną. Nowo powstałe obiekty cechują się dużą zmiennością składowanych utworów zarówno w układzie poziomym, jak i pionowym. Powstające na zwałowiskach gleby technogeniczne charakteryzują się innymi właściwościami fizykochemicznymi niż gleby w niezakłóconych, naturalnych siedliskach leśnych. Właściwa identyfikacja produktywności siedlisk i reakcji wzrostowych gatunków drzew wprowadzonych podczas rekultywacji jest niezbędna do wyboru odpowiedniej strategii zalesiania i gospodarki leśnej. Ze względu na niezwykle szerokie spektrum wymagań ekologicznych sosna zwyczajna Pinus sylvestris L. jest jednym z najważniejszych i najczęściej wykorzystywanych gatunków drzew w leśnej rekultywacji terenów pogórniczych w Europie Środkowej. Celem niniejszej pracy było określenie wybranych właściwości fizykochemicznych inicjalnych gleb powstających na wierzchowinie zwałowiska zewnętrznego Pola Bełchatów w zależności od rodzaju składowanych utworów. Ponadto w pracy określono parametry wzrostowe 16−letniej sosny zwyczajnej wprowadzonej w ramach zabiegów rekultywacyjnych na badane fragmenty wierzchowiny. Badania prowadzono w trzech kategoriach: A – trzeciorzędowych utworów piaszczystych silnie zasiarczonych, które podlegały neutralizacji kredą jeziorną w procesie rekultywacji, B – kwaśnych utworów piaszczystych oraz C – utworów piaszczysto−gliniastych (ryc. 1). W pobranych próbkach gleb technogenicznych (z warstw 0−20, 20−50 i 50−100 cm) oznaczono skład granulometryczny, pH, przewodność elektryczną (EC), zawartość węgla ogólnego (SOC) i azotu całkowitego (Nt). Ponadto w próbkach gleb określono zawartość form przyswajalnych: fosforu (P), potasu (K) i magnezu (Mg) oraz właściwości kompleksu sorpcyjnego. Pomierzono również parametry wzrostowe (wysokość oraz pierśnicę) 16−letnich drzewostanów sosny zwyczajnej wprowadzonej w ramach zabiegów rekultywacyjnych na wyróżnione kategorie powierzchni. Określono zawartość podstawowych makroelementów w 2−letnich igłach sosny zwyczajnej. Badane gleby zbudowane były przede wszystkim z utworów piaszczystych (kategorie A i B). Na powierzchniach badawczych kategorii C odnotowano większe zróżnicowanie uziarnienia. Występowały tam zarówno lekkie utwory o uziarnieniu piasków luźnych, jak i cięższe o uziarnieniu glin. Badane warstwy gleb pogórniczych charakteryzowały się w większości bardzo niskimi wartościami pH w H2O (średnio od 3,8 w warstwie 50−100 cm – kategorie B i C do 5,6 w warstwie 0−20 cm – kategoria C), co wskazywało na ich silną lub umiarkowaną kwasowość (tab. 1). Analizowane gleby charakteryzowały się bardzo niską zawartością przyswajalnych form fosforu (P) i potasu (K) oraz niską i średnią zawartością magnezu (Mg). Badane gleby cechowała również bardzo niska zawartość azotu ogólnego (Nt) i węgla organicznego (SOC). Pomimo niskiej zawartości omawianych pierwiastków w glebach inicjalnych wytworzonych na powierzchniach substratów kategorii B i C, zaobserwowano wyraźny wzrost zawartości azotu ogólnego (Nt) i węgla organicznego (SOC) w wierzchnim poziomie gleb (AC1) w porównaniu z głębszymi poziomami (C2, C3) (tab. 2). Gleby technogeniczne powstające na gruntach kategorii A i B charakteryzo− wały się wysoką kwasowością wymienną (EA) i niską zawartością kationów wymiennych (TEB) (tab. 3). Z diagramu sieciowego wynika, że w powstającym technogenicznym podłożu glebo− wym kategorii A kompleks sorpcyjny (CEC) był szczególnie silnie związany z kwasowością wymienną (EA), podczas gdy w glebach kategorii C korelował z zawartością Ca2+ i Mg2+ (ryc. 2). Badane drzewostany sosnowe osiągały zróżnicowane parametry wzrostowe i różniły się pod względem wysokości i pierśnicy na powierzchniach kategorii B i C (ryc. 3 i 4). Zawartość azotu (N) w 2−letnich igłach na wszystkich powierzchniach badawczych była niska i wahała się średnio od 0,83% dla powierzchni kategorii B do 1,16% dla powierzchni kategorii A. Średnie zawartości pozostałych badanych pierwiastków (Ca, K, Mg, P) w 2−letnich igłach były bardzo zbliżone (tab. 4). Wykonane analizy wskazały również na istotną zależność pomiędzy zawartością przyswajalnego potasu (K) w glebach technogenicznych a akumulacją tego pierwiastka w igłach drugiego rocznika sosny zwyczajnej (ryc. 5). Przeprowadzone badania wskazują, że sosny rosnące na glebach wytworzonych z utworów piaszczysto−gliniastych (kategoria C) osiągnęły istotnie lepsze parametry wzrostu, co świadczy o dużym potencjale siedlisk leśnych wykształconych na tej kategorii utworów glebowych. Natomiast parametry wzrostowe sosen i charakterystyka gleb uformowanych w pozostałych kategoriach substratów (kategoria A i B) wskazywały na bardzo słaby potencjał dla powstających tam siedlisk leśnych. Badania te pokazują konieczność składowania utworów piaszczystych (skrajnie jałowych) i potencjalnie toksycznych (zasiarczonych) w zwałowiskach na dużych głębokościach, tak aby utwory te nie mogły być wykorzystane do odtworzenia gleb technogenicznych na rekultywowanych obiektach pogórniczych. Racjonalne wydaje się również zaplanowanie takich działań rekultywacyjnych, które skutkowałyby zwiększeniem pojemności retencyjnej i polepszeniem właściwości kompleksu sorpcyjnego odtwarzanych gleb technogenicznych, np. poprzez dodanie do utworów jałowych (piaszczystych) domieszki substratów gliniastych lub ilastych