Streszczenia
referatów
i posterów

Instytut Badań Czwartorzędu
Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza
Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich Komisja Badań Czwartorzędu
Polskiej Akademii Nauk
III Seminarium
GENEZA, LITOLOGIA I STRATYGRAFIA UTWORÓW CZWARTORZĘDOWYCH
w 20 rocznicę śmierci PROFESORA BOGUMIŁA KRYGOWSKIEGO

Alfred Stach Instytut Badań Czwartorzędu UAM Poznań
Stanisław Podsiadłowski Instytut Mechanizacji Rolnictwa AR Poznań

Wpływ erozji eolicznej na teksturę lekkich gleb Niziny Wielkopolskiej
Erozja eoliczna jest istotnym procesem wpływającym na ewolucję gleb na użytkowanych rolniczo obszarach Niżu Środkowoeuropejskiego. Znajomość wielu jednak aspektów funkcjonowania tego zjawiska i jego skutków jest w dalszym ciągu bardzo niewielka.
Do tej pory względnie dobrze rozpoznano dynamikę czasową zjawiska erozji eolicznej o silnie zaznaczonej sezonowości i dużej roli epizodycznie występujących okresów maksymalnego jego natężenia. Wyraźnie rysują się również uwarunkowania zmienności czasowej związane z reżimem wiatrów, stanem pokrycia terenu, właściwościami fizycznymi gruntu, a zwłaszcza z zabiegami uprawowymi. Istnieje również sporo danych na temat wpływu erozji eolicznej na teksturę gleb, ilość zawartej w nich substancji organicznej i składników biogenicznych oraz na szereg innych, ważnych z rolniczego punktu widzenia, właściwości fizycznych i chemicznych pokrywy glebowej. Znacznie mniej można powiedzieć o bezwzględnej wielkości natężenia procesu, i zmienności przestrzennej jego skutków sedymentologicznych i geomorfologicznych. Istnieje co prawda szereg kilku-, czy nawet kilkunastoletnich ciągów pomiarowych transportu i depozycji eolicznej, lecz nie ma opracowanej wiarygodnej metodyki umożliwiającej oszacowanie rzeczywistego obszarowego natężenia deflacji i akumulacji potrzebnych do bilansu mas w procesie erozji eolicznej gleb. Pojedyncze, najczęściej, stanowiska pomiarowe nie dają też możliwości oceny zmienności przestrzennej natężenia i efektów procesu. Z niewielu dostępnych danych pomiarowych oraz z obserwacji jakościowych wynika, że zmienność ta jest bardzo duża w skali nawet 101-102 m, a więc najczęściej mniejszej niż obszar pojedynczego pola. Konsekwencje erozji eolicznej - zmienność składu granulometrycznego i zawartości próchnicy oraz pochodnych właściwości fizycznych i chemicznych gleb - utrudniają postęp w rolnictwie: optymalne dawkowanie nawozów, siewów, oprysków itp.
Można przypuszczać, że na płaskim użytkowanym rolniczo obszarze Niziny Wielkopolskiej, w danym momencie czasu, zmienność przestrzenna tekstury powierzchniowych warstw gleby jest wypadkową trzech składowych:
  • pierwotnej zmienności litologicznej związanej z charakterem depozycji glacjalnej, czy też fluwioglacjalnej,
  • eolicznej selekcji materiału zachodzącej w obrębie względnie stałego (trwającego od kilku do ponad 100 lat) układu stref deflacji i akumulacji związanego z kierunkiem dominujących, silnych wiatrów w okresie jesieni i wczesnej wiosny, układem przeszkód terenowych takich jak zadrzewienia przydrożne i śródpolne, zabudowania, mikrotopografia terenu itp. i pierwotną litologią,
  • eolicznej selekcji materiału w trakcie ostatniego silnego epizodu eolicznego; układ ukształtowanych w jego efekcie stref deflacji i akumulacji może znacznie odbiegać od przeciętnej z wielolecia.
Autorzy opracowania podjęli pierwszą na obszarze Niżu Polskiego próbę oceny wpływu erozji eolicznej na zmienność przestrzenną tekstury typowych, uprawianych rolniczo gleb lekkich, próbę delimitacji stref deflacji i akumulacji oraz określenia bezwzględnego bilansu eolicznego w obrębie podstawowej jednostki - pola uprawnego, które poprzez analogię do zlewni rzecznej można nazwać "zwiewnią".
Badania przeprowadzono na polu zlokalizowanym 14 km na północny-wschód od centrum miasta Poznań w pobliżu wsi Milno. Jest to obszar płaskiej moreny dennej zlodowacenia Wisły. Na piaskach gliniastych i piaszczystych glinach wykształciły się gleby płowe, pospolite na Niżu Polskim. Od 1986 na polu prowadzone są, przy użyciu deflametru, pomiary transportu eolicznego. Średnie natężenie zjawiska w latach 1986-1997 wynosiło 8,9 kg m-1 rok-1. Zmienność przestrzenną gleb na polu w Milnie badano analizując wybrane właściwości próbek pobranych w siatce regularnej z powierzchni gleby i z wierceń do głębokości 50 cm, na powierzchni około 64 ha. W obu zbiorach próbek oznaczono skład mechaniczny i straty prażenia; w wybranych próbkach z wierceń ponadto - aktywność cezu-137.
Analiza przestrzennego zróżnicowania tekstury gleb będącego efektem erozji eolicznej jest w przypadku obszarów pokrytych osadami bezpośredniej akumulacji lodowca na Niżu Polskim bardzo utrudniona. Wynika to z dużej zmienności losowej litologii gleb wynikającej z nierównomiernej zawartości detrytusu skalnego w lodzie lodowcowym często w bardzo małej skali. Niezbędne jest w takiej sytuacji stosowanie metod geostatystycznych.
Klasyczne testy statystyczne nie wykazały różnicy między składem mechanicznym próbek pobranych z powierzchni gleby i próbek z wierceń. Nie stwierdzono zatem w obrębie całej opróbowanej powierzchni wielokrotnie obserwowanego na polach erodowanych przez wiatr zubożenia powierzchni w frakcje pylaste i wzbogacenia w piaszczyste i grubsze.
Zmienność losowa litologii badanych gleb jest widoczna szczególnie w odniesieniu do zawartości grubych (>1000 um) frakcji. W badanej skali przestrzennej (odstęp = 50 m i skala = 900 m) nie wykazują one żadnej istotnej autokorelacji przestrzennej. Semiwariancja ma charakter wyłącznie nuggetowy. Zmienność systematyczna mieści się prawdopodobnie w skali mniejszej niż podstawowy odstęp opróbowania pola (<50 m), i ma być może charakter periodyczny.
Autokorelację przestrzenną wykazują frakcje 100-1000, 50-100, 20-50, 6-20, 2-6 um w próbkach z wierceń, oraz 20-50, 6-20, 2-6 um w próbkach z warstwy ornej. Zasięg regresji autokorelacji waha się od 374 do 494 m, a udział wariancji nuggetowej od 25,9% do 68,4% całkowitej wariancji. We frakcjach 50-100 um w próbkach z warstwy ornej i <2 um w próbkach z wierceń podobnie jak we frakcjach grubych stwierdzono jedynie "czystą" wariancję nuggetową. Ił koloidalny w warstwie ornej wykazuje istotny trend przestrzenny, który najlepiej oddaje wielomian drugiego stopnia. Autokorelację przestrzenną w obrębie opróbowanego obszaru opisano funkcją liniową. Mimo, że dopasowanie liniowe modelu semiwariancji w większości przypadków okazało się zadowalająco dobre (r2>0,60), trzeba zwrócić uwagę, że w danych empirycznych dla wszystkich frakcji zaznacza się słabiej lub mocniej periodyczna oscylacja o skali 200-300 m. Wydaje się, że w tym odstępie występują pasy większego i mniejszego zróżnicowania składu granulometrycznego gleb, wywołanego właśnie erozją eoliczną, nakładające się na wyjściową zmienność litologiczną gleb. Zmienność oscylacyjna wynosi od 0 do ponad 40% całkowitej zmienności przestrzennej poszczególnych frakcji i można postawić hipotezę, że taka jest skala wpływu erozji na teksturę.
We wszystkich frakcjach,oprócz 2-6 um, w próbkach z warstwy ornej zarówno wariancja nuggetowa jak i sill są niższe niż w próbkach z wierceń. Mimo, że klasyczne testy statystyczne nie wykazały istotnych różnic między zawartością większości frakcji w próbkach z wierceń i warstwy ornej, analiza geostatystyczna pokazuje, że w ujęciu przestrzennym taka różnica istnieje. Zaznacza się tutaj wyraźnie homogenizacja teksturalna warstwy ornej - mniejsza wariancja nuggetowa i niższe wartości semiwariancji dla tych samych odległości opróbowania. Najistotniejsza jednak z punktu widzenia badań wpływu erozji eolicznej na gleby jest zmienność przestrzenna frakcji 50-100 um. Jest to w przypadku gleb o składzie granulometrycznym piasków gliniastych i glin piaszczystych frakcja najbardziej podatna na wywiewanie. Można przypuszczać, że brak autokorelacji przestrzennej jest efektem ostatniego epizodu erozyjnego wywołanego albo silnymi zmiennymi wiatrami, albo pracami polowymi. Podobnie jest być może z iłem koloidalnym, stanowiącym lepiszcze łatwo wywiewanych mikroagregatów.
Syntetyczny obraz zagadnienia wpływu erozji eolicznej na zmienność tekstury gleb na badanym polu uzyskano analizując standaryzowane udziały w warstwie ornej frakcji najbardziej podatnych na wywiewanie i stanowiących residuum deflacyjne. Do pierwszej klasy zaliczono frakcje od 20 do 100 um, do drugiej - większe od 100 um.
Układ uzyskanych tym sposobem powierzchni deflacyjnych i akumulacyjnych jest jasny, biorąc pod uwagę reżim wiatrów, układ zadrzewień przydrożnych i śródpolnych, oraz rzeźbę i użytkowanie obszaru otaczającego badane pole. Podobny układ został stwierdzony przez Podsiadłowskiego w 1988 roku na podstawie analizy zawartości próchnicy w warstwie ornej.
Średnia powierzchnia obszaru sklasyfikowanego jako silnie erodowany wynosiła 11,3%, zaś obszaru akumulacyjnego wynosiła średnio 12,2%. W ciągu 8 lat od poprzednich badań status erozyjny pola nie uległ znaczącym zmianom.
Średnia aktywność 137Cs w próbkach z pola w Milnie wynosiła 1030 Bq m-2 i stanowiła około 80% szacowanej skumulowanej depozycji w województwie poznańskim i 69% aktywności próbek z profili wzorcowych. Zmienność aktywności poszczególnych próbek wahała się od 34% do 270% wartości średniej, a rozkład statystyczny był silnie lewoskośny świadcząc o redepozycji cezu poza obręb pola. Świadczy to jednoznacznie o ujemnym bilansie procesów eolicznych. Zakładając liniową zależność między ubytkiem cezu a erozją gleby i jednolite jego wymieszanie w warstwie ornej, można szacować, że od 1954 roku średnia roczna erozja eoliczna pola w Milnie wynosiła około 27,7 Mg ha-1. Jest to szacunek zawyżony, ponieważ selektywna sorpcja 137Cs powoduje, że relacja ubytek cezu - erozja jest liniowa jedynie w przypadku względnie jednorodnych gleb pyłowych lub ilastych. Dane uzyskane z analiz 137Cs będą szczegółowo omówione w osobnym opracowaniu.

(c) 1998 Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich
Ostatnia aktualizacja 1999.02.14