Autorzy: Andrzej Gruszczyk, Maria Zofia Gruszczyk.
Syntetyczna charakterystyka parametrów chemicznych gleb leśnych.
Częścią każdego operatu inwentaryzacji gleb i siedlisk leśnych realizowanych przez Biuro Urządzania Lasu i Geodezji Leśnej od początku lat 70-tych, jest tabelaryczne zestawienie wyników analiz chemicznych próbek glebowych.
Ze względów metodycznych wynikających z posługiwania się obowiązującymi instrukcjami zbiór ten dla każdego inwentaryzowanego kompleksu leśnego zawiera podobne informacje pozyskane w praktycznie identyczny sposób.
Ze względu na zróżnicowanie strukturalne profili glebowych wynikające z ich genezy są to dane trudne do porównywania bezpośrednio i dlatego ich dalsze wykorzystanie jest ograniczone. Praktycznie poza ich prezentacją w wymienionej wyżej tabeli dokonuje się ewentualnie obliczenia średnich z poszczególnych parametrów i na tym ich rola się praktycznie kończy.
Niniejsza propozycja przedstawia możliwość wykorzystania części danych z tabeli wyników analiz chemicznych próbek glebowych dla skonstruowania bazy danych umożliwiającej dokonanie pewnych syntez dla całej objętej inwentaryzacją powierzchni leśnej. W bazie tej uwzględniono te informacje z tabeli wyników analiz chemicznych, które dają się wykorzystać do zilustrowania niektórych procesów glebowych, tak że uzyskane po ich przetworzeniu kolejne informacje charakteryzują porównywalnie wybrane cechy procesów glebowych ukazując relacje między tymi właściwościami gleb. Do takiego wykorzystania nadają się następujące parametry z tabeli wyników analiz chemicznych próbek glebowych:
– zasobność w MgO
– zasobność w P2 O5
– zasobność w K2O
– pH w H2O i w KCl
– kwasowość hydrolityczna Hh
– suma zasad wymiennych
Powyższy zestaw parametrów glebowych pozwala na uchwycenie w postaci wskaźnikowej kierunków i intensywności niektórych istotnych procesów glebowych.
Do tego celu wykorzystano dwa typy wskaźników ilustrujących pionową zmienność gleby.
Są to wskaźniki typu ilorazowego i gradientowego.
Wskaźniki ilorazowe dotyczą tylko zasobności w MgO, P2O5 i K2O. W sposób pośredni obrazują one dynamikę pionowego obiegu tych składników w środowisku leśnym oraz dają możliwość porównywania intensywności pionowego przemieszczania się składników pokarmowych w glebie niezależnie od lokalnej zasobności.
Wskaźniki gradientowe wyrażają lokalne zróżnicowanie pionowe badanych gleb , czyli skuteczność obiegu pionowego tych składników w glebie. Obrazują też one pośrednio bezwzględne wielkości zasobności i pozostałych w/w cech.
Obydwa rodzaje wskaźników obliczano korzystając z danych dla dwu skrajnych poziomów genetycznych gleb: próchniczno-mineralnego (A1) i skały macierzystej (C
Wskaźnik ilorazowy = A1/C
Wskaźnik gradientowy = A-C
Gdy wartość cechy malała w głąb profilu wskaźnik otrzymywał znak minus.
Uzyskany z wymienionych składników wtórny zbiór wyników dzięki swej strukturze może być wykorzystany jako baza dla dalszej obróbki metodami statystycznymi ponieważ każda odkrywka jest charakteryzowana pojedynczą cyfrową wartością danej cechy.
W efekcie można uzyskać informacje o rozkładzie przestrzennym badanych cech gleb i procesów glebowych, a to jest materiał znacznie bardziej przydatny do badań porównawczych z innymi cechami środowiska leśnego niż wyjściowe zestawienie wyników analiz chemicznych.
Przykładem wykorzystania proponowanej metody jest opracowanie wyników analiz próbek glebowych dla 296 odkrywek w Gorczańskim Parku Narodowym sporządzone dla potrzeb Planu Ochrony w roku 1995. Ograniczone rozmiary tego artykułu nie pozwalają przytoczyć ani pełnych wyjściowych danych tabelarycznych ani stworzonej z nich bazy danych przetworzonych współczynnikami. Stąd dalsze informacje będą więc tylko niezilustrowanymi proceduralnie wynikami które przytaczam dla pokazania efektów wykorzystania tej konkretnej bazy danych. Korzystając z niej dokonano analizy rozkładu przestrzennego zawartych w niej cech glebowych oraz skali i jakości ich podobieństwa. Narzędziami były pakiety analizy proste i analiza skupień z programu STATISTICA w Microsoft Windows 95 dostępne w tamtym czasie, przy czym sprawa doboru metod jest tu kwestią wtórną.
W efekcie sformułowano dla Gorczańskiego PN następujące wnioski:
– Magnez wykazuje silne zróżnicowanie rozkładu powierzchniowego współczynników gradientowych (zasobnościowych, skuteczności obiegu) i ich małe a nawet ujemne wartości przy braku korelacji z rozkładem zasobności Mg w skale macierzystej. Współczynniki ilorazowe (intensywności obiegu)są bardzo małe, często zerowe lub bliskie zeru a sporadycznie a z nawet dwucyfrowe. Obszary podobieństwa relacyjnego (analiza skupień) nie przekładają się na zasięgi powierzchniowe. W sumie magnez jest cechą najbardziej wewnętrznie zróżnicowaną w stosunku do dwu pozostałych pierwiastków. Może to oznaczać zakłócenia w korzystaniu przez środowisko leśne na całym obszarze parku z istniejących w skale macierzystej zasobów tego składnika pokarmowego.
– Fosfor wykazuje silne zróżnicowanie rozkładu powierzchniowego współczynników gradientowych (zasobnościowych, skuteczności obiegu), duże wartości współczynników ilorazowych (intensywności obiegu) i małe wartości skuteczności obiegu i zasobności w skale macierzystej. Zasobność w skale macierzystej, intensywność i skuteczność obiegu pionowego silnie korelują z innymi właściwościami gleb. Może to oznaczać niedobór naturalny tego składnika nadrabiany sprawnością obiegu pionowego czyli oddziaływaniem popytowym środowiska leśnego
– Potas wykazuje stosunkowo małe zróżnicowanie rozkładu powierzchniowego współczynników gradientowych (zasobnościowych, skuteczności obiegu), duże wartości współczynników ilorazowych ( intensywności obiegu) oraz stosunkowo dużą zasobność w skale macierzystej. Daje to obraz bardzo jednolity i prawdopodobnie oznacza równowagę w popycie i podaży na ten składnik pokarmowy.
– Kwasowość potencjalna (hydrolityczna Hh) wskazująca na potencjalne możliwości degradacji przez zakwaszenie środowiska glebowego parku ma wartości współczynnika gradientowego około 40 razy większe od wartości tegoż współczynnika dla kwasowości czynnej (miary zakwaszenia bieżącego). Wartości te są też stosunkowo niskie i dodatnie przy stosunkowo dużej skali podobieństwa.
– Suma zasad wymiennych (S) wykazuje małe i dodatnie wartości współczynnika gradientowego ( skuteczności obiegu). Nie da się zauważyć powierzchniowej współzależności z rozkładem powierzchniowym sumy zasad w skale macierzystej. Proponuje się to uznać za efekt stosunkowo niewielkiego wpływu roślinności (czynnika popytowego i transportowego) na środowisko glebowe i dowód równowagi między zakwaszeniem a stanem pojemności sorpcyjnej tych gleb.
– Kwasowość czynna współczynnik gradientowy ma wartości najmniejsze w stosunku do wszystkich innych cech, mała jest też zmienność powierzchniowa przy takżę najmniejszym przedziale skali występowania. Może to oznaczać słabo zaawansowany proces zakwaszenia odgórnego.
– Kwasowość wymienna rozkłady i wartości strukturalnie bardzo zbliżone do tych samych cech kwasowości czynnej. Można to interpretować jako sygnał jeszcze słabego utrwalania się odgórnego zakwaszania gleb parku.
Z powyższych wniosków sformułowano następującą konkluzję:
Jest bardzo prawdopodobne że środowisko glebowe Gorczańskiego PN jest tylko w niewielkim stopniu zniekształcone przez zakwaszenie odgórne (zewnętrzne) i zachowuje prawie nienaruszona równowagę naturalną obiegu pionowego pomierzonych podstawowych składników pokarmowych z tym, że zaistniał już ostrzegawczo istotny fakt zahamowania obiegu pionowego magnezu czyli procesu najbardziej wrażliwego na wzrost zakwaszenia.
Powyższe wnioski są przykładem jak bardzo można poszerzyć zakres wnioskowania przyjmując za punkt wyjścia bazę danych skonstruowaną w proponowany tu sposób.
Literatura.
1. Gruszczyk A. Dynamika obiegu niektórych składników pokarmowych w glebach jako element wyceny taksacyjnej siedlisk leśnych. Sylwan nr 8.1988.
2. Gruszczyk A. Analiza skupień w diagnozowaniu siedlisk leśnych. Sylwan nr.5 1992.
3. Gruszczyk A. Gruszczyk Z. Waloryzacja zasobności i wybranych właściwości gleb Gorczańskiego Parku Narodowego. Plan Ochrony GPN Poręba Wielka 1996.
4. Marek T. Analiza skupień w badaniach empirycznych. PWN 1989.
Zdjęcie: youtube