ZMIENNOŚĆ ODCZYNU pH GLEB - Uniwersytet Opolski

Proceedings of ECOpole
Vol. 1, No. 1/2 2007
Monika SPOREK 1 i Kazimierz SPOREK 1
ZMIENNOŚĆ ODCZYNU pH GLEB
VARIATION IN pH REACTION OF SOILS
Streszczenie: Odczyn gleb leśnych w ciągu roku zmienia się zależnie od wilgotności, aeracji i temperatury gleby
oraz sezonowych zmian składu ugrupowań drobnoustrojów glebowych. Przedstawione badania prowadzono przez
okres jednego roku, rozpoczynając je wraz z ruszeniem wegetacji, czyli na przełomie kwietnia i maja 2001 roku.
W ekosystemie leśnym na siedlisku boru mieszanego świeżego (BMśw) założono 25 jednoarowych działek
graniczących ze sobą. Raz w miesiącu z każdej działki pobierano próbki gleby o nienaruszonej strukturze
z 5 głębokości (0, 50, 100, 150, 200 cm). Zatem miesięcznie analizie poddano 125 próbek gleby, w których
oznaczono m.in. stężenie jonów wodorowych w wodnej zawiesinie gleby (pHH2O) oraz w zawiesinie sporządzonej
w roztworze KCl (pHKCl). Otrzymane wartości pH ulegają dość znacznym wahaniom sezonowym. Różnice
występują również w poszczególnych poziomach. Najmniejsze wartości pH otrzymano dla wierzchniej warstwy
gleby. Wyraźnie widać wypłukiwanie kationów zasadowych w głąb profilu glebowego.
Słowa kluczowe: odczyn, gleba, bór mieszany świeży
Mozaikowatość gleb, czyli przestrzenne zróżnicowanie zdolności produkcyjnej
siedliska, ma doniosłe znaczenie dla ekologii. Dzięki temu zróżnicowaniu powstają zespoły
roślinne o różnym składzie gatunkowym, a co za tym idzie stają się ostoją różnych
konsumentów i różnych drapieżców. Zróżnicowanie siedliskowe pozwala przetrwać
konsumentom okresy nasilenia liczebności populacji antagonistycznych. W rezultacie
wytwarza się taki stan, że drapieżcy nie wyniszczą doszczętnie swych ofiar, co umożliwia
utrzymanie się przy życiu wszystkich składników danej biocenozy. Zróżnicowanie
siedliskowe działa stabilizująco na układ „drapieżca-ofiara”, a tym samym na skład
gatunkowy fitocenozy. W dalszym ciągu analiz kierujemy naszą uwagę na horyzontalne
zróżnicowanie odczynu pH gleby jako wskaźnika siedliskowego zmieniającego się w skali
kilkudziesięciu metrów kwadratowych. Postępujemy tak, ponieważ ma to szczególne
znaczenie w doświadczalnictwie ekologicznym, badającym zależność produkcji pierwotnej
od abiotycznych czynników siedliskowych. Z horyzontalną zmiennością odczynu mamy
zawsze do czynienia w warunkach naturalnych, a zwłaszcza w glebach leśnych.
Prowadzone badania miały na celu prześledzenie dynamiki zmian odczynu gleby
w profilu glebowym zarówno jako zmienność przestrzenną, jak również zmienność
sezonową.
Metody badań
W doświadczalnictwie stajemy zawsze przed alternatywą wyboru powierzchni poletka
doświadczalnego. Jeżeli wybierzemy duże poletko, to uzyskujemy większą dokładność, ale
tracimy na jednolitości siedliska. Jeżeli wybierzemy małe poletko, to zyskamy na
jednolitości siedliska, ale obniżamy dokładność, a zatem i pewność wyników. W naszych
badaniach wytypowaliśmy małe poletka doświadczalne, ale liczne, łącząc postulaty
dokładności wyników i jednolitość siedlisk. Badania prowadzono w ekosystemie leśnym na
1 Zakład Ekologii i Ochrony Przyrody, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 4, 45-035 Opole,
tel. 077 401 60 40, e-mail: mebis@uni.opole.pl

250
Monika Sporek i Kazimierz Sporek
siedlisku boru mieszanego świeżego w Leśnictwie Przechód. Wytypowano 25 działek,
każda o powierzchni 100 m 2 rozlokowanych obok siebie. Wszystkie działki porasta
40-letnia monokultura sosnowa [1]. Przez okres jednego roku, raz w miesiącu, z 25 działek
za pomocą świdra glebowego pobierano próbki gleby o nienaruszonej strukturze, objętości
100 cm 3 z 5 głębokości. Po zdjęciu warstwy organicznej pobierano pierwszą próbkę,
oznaczając ją jako „0”, kolejne pobierano z głębokości 50, 100, 150 i 200 cm. We
wszystkich próbkach oznaczono pH w H2O i 1 M KCl.
Wyniki badań
Wyniki uzyskane w badaniach nad zmiennością odczynu pH w profilach glebowych
w ciągu 12 miesięcy podlegają modelowi kompletnej randomizacji. Należy zauważyć, że
wyniki dla każdego miesiąca, to jest każdej próbki, stanowią szereg rozdzielczy. Wszystkie
(n = 1295) dane sklasyfikowano według miesięcy. Traktując miesiące jako obiekty,
wyróżniono w analizie wariancji dwa następujące źródła zmienności; między miesiącami
z sumą kwadratów odchyleń oraz wewnątrz miesięcy z sumą kwadratów odchyleń. Z tabel
1 i 2 odczytujemy okresy kulminacyjnych odczynów przypadających na przełom kwietnia
i maja - modalna równa 4,7 i najmniejszych wartości pH odnotowanych w miesiącach
styczeń i luty - modalna równa 4,2. Wyniki (tabele 1, 2) wskazują, że w badanych
warunkach siedliskowych powstaje próchnica nienasycona, czyli kwaśna. Ta forma
próchnicy jest charakterystyczna dla gleb zbielicowanych (stanowiska borów). Jest ona
stosunkowo łatwo wypłukiwana z poziomu A1. Korzystne warunki do dużej produkcji
panują tam, gdzie w ciągu roku ściółka ulega przemianie w próchnicę, tak aby jesienią
bezpośrednio przed opadem nowych liści nie było na powierzchni gleby żadnych śladów
nierozłożonej materii organicznej.
Tabela 1
pHH2O gleby w miesiącach
2001 2002
w okresie wegetacji w okresie zimy
IV-V VI VII VIII XII I II III
x 4,90 4,45 4,37 4,35 4,25 4,13 4,30 4,40
Min 3,7 3,3 3,0 3,1 3,3 3,2 3,4 3,5
Max 6,9 5,3 6,6 5,2 5,0 5,9 5,5 5,2
Mediana 4,7 4,6 4,3 4,4 4,3 4,1 4,3 4,5
Modalna 4,7 4,8 4,3 4,3 4,4 4,2 4,2 4,7
V% 15,53 10,59 15,73 9,70 8,78 10,90 9,86 10,14
pHKCl gleby w miesiącach
Tabela 2
2001 2002
w okresie wegetacji w okresie zimy
IV-V VI VII VIII XII I II III
x 4,07 3,76 3,74 3,74 3,88 3,71 3,76 3,78
Min 2,9 2,4 2,5 2,5 2,7 2,7 2,7 2,7
Max 4,9 4,4 4,8 4,6 4,7 4,8 4,5 4,6
Mediana 4,2 3,9 3,9 3,8 3,9 3,8 3,9 3,9
Modalna 4,3 4,1 3,9 3,9 4,0 3,8 4,0 4,0
V% 11,50 12,37 13,21 11,26 10,51 11,58 11,35 11,38

Zmienność odczynu pH gleb
W tabelach 1 i 2 przedstawiono analizę statystyczną dla poszczególnych miesięcy
z rozbiciem na okres wegetacyjny i zimowy. Zmienność odczynu gleb w cyklu rocznym
zaprezentowano na rysunkach 1 i 2.
Rys. 1. Zmienność pHKCl gleby dla 25 stanowisk i 5 głębokości w cyklu rocznym
Rys. 2. Zmienność pHH2O gleby dla 25 stanowisk i 5 głębokości w cyklu rocznym
Pomiary odczynu dostarczają bardzo ważnej informacji, mianowicie charakteryzują
zróżnicowanie mikrosiedliskowe, które ściśle wiąże się z gęstością i charakterem kryjówek
w biocenozie. To z kolei wpływa na bogactwo gatunkowe biocenozy, jej stabilność
i pociąga za sobą zróżnicowane oddziaływania czynników środowiskowych, wyrażających
się rozmiarami osobników w populacji, co ma duże znaczenie dla gospodarki leśnej.
Wnioski
1. Największe zakwaszenie gleby występuje do głębokości 50 cm, co przypuszczalnie
jest związane z dekompozycją gromadzonej materii organicznej, wypłukiwaniem
kationów zasadowych w głąb profilu.
251

252
Monika Sporek i Kazimierz Sporek
2. Badane gleby charakteryzują się znaczną sezonową zmiennością odczynu z okresową
kulminacją na przełomie kwietnia i maja oraz najmniejszymi wartościami na przełomie
stycznia i lutego. Przyczyną małej wartości odczynu w styczniu i lutym mogą być
imisje związane z sezonem grzewczym.
Literatura
[1] Ebiś M.: Struktura biomasy sosny zwyczajnej. WN PWN. Warszawa-Wrocław 2001.
VARIATION IN pH REACTION OF SOILS
Summary: The reaction of forest soils changes during the year depending on humidity, aeration and soil
temperature, and seasonal changes in composition of communities of soil micro-organisms. The study lasted for
one year, starting with the commencement of vegetation, ie at the turn of April and May 2001. In the forest
ecosystem, in the habitat of mixed fresh coniferous forest, 25 neighbouring plots of the size of one are each were
established. Once a month from each study plot soil samples of intact structure were collected from 5 depths (0,
50, 100, 150, 200 cm). Thus, 125 soil samples were analysed per month. In these samples concentrations of eg
hydrogen ions in water suspension of soil (pHH2O) and in suspension in KCl solution (pHKCl) were measured. The
obtained values of pH showed remarkable seasonal variation. Differences occurred also between soil layers. The
lowest pH values were obtained from the surface layer of the soil. Leaching of alkaline cations inside the soil
profile was clearly visible.
Keywords: soil, pH reaction, mixed fresh coniferous forest