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.

Właściwości gleby

biologiczne

chemiczne

fizyczne

właściwości biologiczne

- jakość, ilość i aktywność organizmów glebowych (edafonu)

• 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

właściwości fizyczne

• należy rozpatrywać pod kątem faz:

gazowej ciekłej stałej

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.

Ekologiczne podstawy pielęgnacji, uprawy i nawożenia

gleb leśnych

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).

…. na tyle