Gleby miejskie - Instytut Inżynierii Środowiska UZ

STUDIA NAD EFEKTYWNOŚCIĄ
LEŚNEJ REKULTYWACJI ZWAŁOWISK
FITOTOKSYCZNIE KWAŚNYCH PIASKÓW MIOCEŃSKICH
PO BYŁEJ KOPALNI WĘGLA BRUNATNEGO W ŁĘKNICY
HENRYK GREINERT
MICHAŁ DRAB
ANDRZEJ GREINERT
Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego  Zielona Góra 2009
Autorzy:
prof. dr hab. inż. Henryk Greinert
dr hab. inż., prof. nadzw. Michał Drab
dr hab. inż., prof. nadzw. Andrzej Greinert
Uniwersytet Zielonogórski
Instytut Inżynierii Środowiska
Zakład Ochrony i Rekultywacji Gruntów
Recenzent:
prof. dr hab. inż. Leszek Szerszeń
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Wydano za zgodą
Rektora Uniwersytetu Zielonogórskiego
ISBN 978-83-7481-220-7
Kolegium Redakcyjne:
dr hab. Krzysztof Urbanowski, prof. UZ – Przewodniczący
mgr Irena Bulczyńska – Sekretarz
prof. dr hab. inż. Marian Adamski
dr hab. inż. Adam Bydałek, prof. UZ
dr Rafał Ciesielski
dr hab. Dariusz Dolański, prof. UZ
dr hab. inż. Michał Drab, prof. UZ
dr hab. inż. Magdalena Graczyk, prof. UZ
prof. dr hab. Marian Nowak
dr hab. Paweł Sczaniecki, prof. UZ
dr hab. Zdzisław Wołk, prof. UZ
Skład komputerowy i opracowanie graficzne: autorzy
Copyright © by Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2009
Copyright © by Authors, Zielona Góra 2009
Spis treści
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Wprowadzenie
Przegląd literatury
2.1. Ocena zwałowisk toksycznie kwaśnych z punktu widzenia
rekultywacji
2.2. Kierunki rekultywacji
2.3. Metody przygotowania gruntów do nasadzeń drzew
2.4. Dobór gatunków drzew do rekultywacji utworów
fitotoksycznie kwaśnych
2.5. Nawożenie terenów rekultywowanych
2.6. Efekty następcze rekultywacji leśnej utworów
fitotoksycznie kwaśnych
2.7. Rekultywacja gruntów jako czynnik glebotwórczy
Obiekt badań
3.1. Lokalizacja i zagospodarowanie terenu
3.2. Klimat
3.3. Geologia, geomorfologia i hydrologia
3.4. Gleby
Działalność górnicza i jej skutki
Rekultywacja na terenach pokopalnianych w rejonie Łęknicy
Metody badań
6.1. Prace polowe
6.2. Analizy laboratoryjne
6.3. Statystyczne opracowanie wyników badań
Omówienie wyników
7.1. Właściwości materiału zwałowego
7.1.1. Właściwości mioceńskich warstw nadkładu
w ścianie odkrywki Czaple II
7.1.1.1. Właściwości fizyczne
7.1.1.2. Właściwości fizyczno-chemiczne
i chemiczne
7.1.2. Charakterystyka właściwości materiału zwałowego
7.2. Skutki zabiegów rekultywacyjnych na obiekcie Czaple II
7.2.1. Objawy niedoboru składników na roślinach
7.2.2. Erozja wodna i eoliczna
7.2.3. Właściwości gleb obiektu Czaple II
7.3. Pierwsze efekty doświadczenia nawozowego
7.3.1. Rozwój roślin na kombinacjach nawozowych
7.3.2. Ocena stanu rozwojowego roślin po trzykrotnym
zastosowaniu nawożenia mineralnego
5
6
6
8
14
15
22
24
25
27
27
31
34
38
39
40
42
42
44
45
45
45
47
47
48
50
54
55
56
57
62
62
64
7.3.3. Wzrost sosny zwyczajnej na kombinacjach nawozowych
7.3.4. Skład chemiczny igieł sosny
7.3.5. Zmiany właściwości gleb pól doświadczalnych
7.4. Następcze działanie nawożenia na wzrost sosny i roślinność runa leśnego
7.5. Cechy morfologiczne profili glebowych na obiektach
doświadczalnych – obserwacje w roku 2004
7.6. Wpływ nawożenia na właściwości gruntów
7.6.1 Odczyn gleb na zwałach pokopalnianych
7.6.2. Kwasowość hydrolityczna i suma kationów
o charakterze zasadowym
7.6.3 Glin wymienny w glebach antropogenicznych
profili obiektów doświadczalnych „A” i „B”
7.6.4. Zawartość makroskładników
7.6.5. Zawartość wybranych metali ciężkich
7.6.6. Skład granulometryczny, niektóre właściwości
fizyczne i wodne
8. Dyskusja wyników
9. Wnioski
Streszczenie
Bibliografia
Spis fotografii, rysunków i tabel
Spis fotografii
Spis rysunków
Spis tabel
65
70
75
90
96
106
106
107
109
113
128
135
139
154
156
158
165
165
166
167
1. Wprowadzenie
Fitotoksycznie kwaśne utwory zwałowe występują na dużych obszarach kopalnianych i pokopalnianych, związanych z wydobyciem węgla brunatnego
w Łużyckim Zagłębiu Węglowym (w Niemczech). Fettweis i in. [2005] opisali
rzeczywistość łużycką jako 80 tys. ha przekształconych w hałdy i wyrobiska
w wyniku 150-letniego wydobycia węgla brunatnego, z czego 50 tys. ha zostało
zrekultywowanych. Wśród nich, utwory kwaśne zajmowały na opisywanym obszarze w latach siedemdziesiątych XX wieku około 50% całej powierzchni zwałowisk.
Fot. 1-2. Tereny kopalni węgla brunatnego w Łużyckim Zagłębiu Węglowym – okolice
Nochten (Niemcy) (fot. aut. 2007)
Rumpel i Kögel-Knabner [2003] opisali materiały tam zwałowane jako odznaczające się odczynem, mierzonym w wyciągu wodnym rzędu 2,5 do 3,3 pH,
a więc niezmiernie rzadko spotykanym w naturalnych utworach glebowych.
Nowsze zwałowiska, dzięki coraz pełniejszemu wprowadzaniu metody selektywnej gospodarki nadkładem, zawierają na powierzchni stosunkowo niedużo
materiału bogatego w siarczki, które są głównym źródłem silnego zakwaszenia
zwałowisk. Podobną zmianę w ostatnich dekadach, w technologii składowania
i wykorzystania materiału zwałowego, opisali Moreno-de las Heras i in. [2008]
w odniesieniu do hiszpańskiego terenu wokół Teruel.
W Polsce największym udziałem fitotoksycznie kwaśnych materiałów na zwałowiskach cechują się tereny po starych kopalniach węgla brunatnego na terenach
Łuku Mużakowskiego. Są to utwory mioceńskie, w zdecydowanej przewadze
piaszczyste, o zbliżonej genezie do tych z Zagłębia Dolnołużyckiego [Krzaklewski i in. 1997, Krzaklewski i Pietrzykowski 2001, Neuman 1999]. Na mniejszych
obszarach materiał zwałowy o silnym zakwaszeniu przez H2SO4, powstający
w efekcie utleniania siarczków żelaza (piryt, markazyt), występuje na terenach
zwałowisk kopalni „Turów” [Nietrzeba-Marcinonis 2007].
Z bardzo silnym, fitotoksycznym zakwaszeniem gleb można spotkać się także na terenach kopalni siarki w okolicy Tarnobrzega. W tym przypadku jednak
przyczyną zakwaszenia jest obecność w gruntach siarki elementarnej, a nie pirytu [Ziemnicki i in. 1979, Sołdek-Podwika i in. 2004].
Rekultywacja silnie zakwaszonych gruntów pokopalnianych nastręczała
i nadal nastręcza wielu trudności. W szeregu przypadków dochodzi do wielokrotnego powtarzania fazy biologicznej rekultywacji (co podraża jej koszty),
z racji ujawniania się fitotoksyczności wobec wysianych i posadzonych roślin.
Znane są też przypadki zaniechania dalszych kroków rekultywacyjnych, po niepowodzeniu zastosowanej pierwotnie technologii.
Celem badań prezentowanych w niniejszej monografii jest ocena efektywności metod rekultywacji leśnej na terenach odkrywki Czaple II, zamkniętej
w 1974 roku Kopalni Węgla Brunatnego „Przyjaźń Narodów” w Łęknicy nad
Nysą Łużycką wraz ze wskazaniem sposobów poprawy technologii rekultywacyjnej.