Typy gospodarki wodnej gleb

9.1. Uwagi wstępne

Podręcznikowy podział gospodarki czy retencji wodnej gleb, wyróżnia trzy podstawowe typy:

• — gospodarkę opadową,

• — gospodarkę przemienną (opadowo-gruntowąj,

• — gospodarkę gruntową.

Podział ten jest mało przydatny do analizowania i wyjaśniania złożonych stosunków i warunków wodnych gleby, które decydują w okresie wegetacyj­nym o zaopatrzeniu roślin uprawnych w produkcyjną, dostępną dla nich wodę.

9.2. Gospodarka opadowa

9.2.1. Cechy gospodarki opadowej

Gospodarka opadowa występuje wtedy, gdy wilgotność gleby i jej stosunki wodno-powietrzne — do głębokości około 1,5 m (gleby ornej lub około 1m (trwałe użytki zielone) zależą wyłącznie od opadów atmosferycznych. Produ­kcja roślinna i plonowanie zależą w zasadniczy sposób od ilości, częstotli­wości i rozłożenia opadów atmosferycznych w okresie wegetacyjnym oraz w ciągu całego roku. Pochodząca z opadów atmosferycznych woda przemie­szcza się w głąb profilu glebowego z różną prędkością, w zasadniczej zależ­ności od składu granulometrycznego gleby, zagęszczenia, porowatości, sto­pnia wysuszenia warstw przypowierzchniowych itp. W zależności od wyżej wymienionych właściwości i warunków glebowych woda opadowa jest za­trzymywana, czy sorbowana w rozmiarze tak zwanej polowej pojemności wodnej gleby. Im gleba zwięźlejsza, bardziej porowata i próchniczna, tym więcej wody opadowej sorbuje, przy czym proces infiltracji jest odpowiednio wolny. Gleby wytworzone z piasków, zwłaszcza piasków luźnych i słabo gliniastych, zatrzymują względnie małe ilości wody opadowej, a infiltracja zachodzi bardzo szybko. Polowa pojemność wodna gleby gliniastej jest tak duża, iż może ona w warstwie 1,5-2 m, zatrzymać czy pochłonąć jednora­zowo całość rocznego opadu atmosferycznego, a więc około 540 mm. Wiado­mo jednak, że roczna suma opadów rozłożona jest na co najmniej kilkadziesiąt zróżnicowanych dawek o różnej ilości i natężeniu. Zróżnicowana ilość i na­tężenie opadów atmosferycznych w okresie wegetacyjnym i w ciągu całego roku, zmienność składu granulometrycznego, próchniczności, porowatości, zagęszczenia w profilu glebowym kształtuje w swoisty dla siebie sposób pro­ces infiltracji opadów atmosferycznych oraz ilość „zmagazynowanej" wody produkcyjnej dla wegetacji roślin uprawnych. Wynika stąd uzasadniona ce­lowość wyróżniania na tej podstawie bardziej szczegółowych jednostek po­działowych w gospodarce opadowej.

9.2.2. Gospodarka opadowa typowa

Gospodarka opadowa typowa zachodzi w warunkach jednostajnej infiltracji, gdy profil glebowy ma jednolity skład granulometryczny oraz strukturę, a nie ma blokujących wsiąkanie warstw, na których mógłby powstawać poziom wody glebowo-gruntowej. Opad atmosferyczny przemieszcza się w głąb na­sycając w ogólności równomiernie, z określoną, względnie jednostajną pręd­kością, całość profilu glebowego. Typowym przykładem mogą być gleby wy­tworzone z lessów, piasków fluwioglacjalnych — zwałowych i zandrowych, wydmowych itp. Na badanym terenie zajmują one względnie małe obszary, jako gleby wytworzone z piasków fluwioglacjalnych i sporadycznie (w pradolinie Warty] — z wydm śródlądowych. Tego rodzaju gleby nie mogą być odwodnione przez kopalnictwo odkrywkowe, a zatem podlegać odwodnienio­wej degradacji produktywności.

9.2.3. Gospodarka opadowa z krótkotrwałą strefą lokalnego osaczania wody wolnej

Gospodarka opadowa z krótkotrwałą strefą lokalnego osączania wody wolnej występuje wtedy, gdy naglinowa i śródglinowa woda nagromadzi się w pia­skach gliniastych naglinowych i w żyłach glacjalnego, peryglacjalnego, glebotwórczego itp. spiaszczenia glin morenowych. Tego rodzaju nagromadzenie wody wolnej powstaje wczesną wiosną, gdy znaczna ilość opadów atmosfe­rycznych, skumulowana w pokrywie śniegowej w okresie zimy, infiltruje ła­two i szybko do piasków gliniastych i żył lokalnego spiaszczenia wśród glin morenowych. Jeśli pojemność polowa piasków gliniastych pokrywowych jest mniejsza niż skumulowane opady atmosferyczne, wówczas na glinie more­nowej, występującej z reguły płytko (do 0,5 m) lub średnio głęboko (0,5 - 1,0 m), niekiedy głęboko (1,0 - 2,0 m w glebach typowo dwuczłonowych), gromadzi się odpowiedni zapas wody wolnej.

Podczas badań terenowych osa­cza się ona do odkrywek glebowych i otworów wierconych. Tego rodzaju woda często jest określana jako woda glebowo-gruntowa, przy opisie której należy bezwarunkowo podać intensywność osaczania, jej przestrzenną zmien­ność, okres występowania, zaniku itp. Jest to woda ograniczająca czy hamu­jąca okresowo wegetację roślin uprawnych. Szczególnie niekorzystne warunki dla wegetacji roślinnej powstają po „śnieżnych zimach", gdy gruba pokrywa śniegu utrzymuje się długo, a śnieg topnieje powoli. Po zimach „bezśnieżnych" niekorzystne warunki nie mają praktycznego znaczenia. Tego rodzaju okresowe, lokalne wody opadowo-gruntowe występują pospolicie w glebach płowych (dawniej skrytobielicowychj wytworzonych z glin morenowych o budowie profilowej: Ap-Eet-Bt-Cg-C. Regulacja stosunków wodno-powietrznych w takich glebach zachodzi po wykonaniu drenowania systematyczne­go, które osuszając wczesną wiosną wierzchnie warstwy gleby wydłuża zwy­kle o 2 - 3 tygodnie okres wegetacji, zwiększa wydatnie wierność i wzrost plonowania. Typowym obszarem występowania takich gleb są moreny denne zlodowacenia środkowo- i północnopolskiego, które przeważają w zasięgu głębinowego leja depresji KWB KONIN lub zajmują znaczne powierzchnie przy odkrywkach KWB ADAMÓW, zwłaszcza przy odkrywce WŁADYSŁA­WÓW. Dodatkowe wyjaśnienia i uzupełnienia dla tej kategorii występowania w profilach glebowych wód glebowo-gruntowych naglinowych i śródglinowych zawarte są na schematycznych rysunkach 46, 47, 48, 49. Są to w za­sadzie wody skutecznie izolowane warstwą nieprzepuszczalnych lub trudno przepuszczalnych glin morenowych od głębokiego podłoża glebowego i nie mogą być odsączone do odległych odkrywek kopalnianych, czy innych wyko­pów. Ilość wody jest względnie mała i zanika ona z czasem lub znacznie zwiększa głębokość występowania, ponieważ bardzo powoli, stopniowo jest wchłaniana przez materiał gliniasty, w odróżnieniu od piasków gliniastych naglinowych. Przykładem mogą tu być gleby z niedawno założonymi drenami w rejonie wsi Wielkopole (KWB KONIN], Wichertowie i Smulsku (KWB ADA­MÓW], gdzie ilość osączanych wód w okresie wiosennym była dotychczas względnie duża.

9.2.4. Gospodarka opadowa z długotrwałą strefą lokalnego osaczania wody wolnej

Gospodarka opadowa z długotrwałą strefą lokalnego osaczania wody wolnej zachodzi przeważnie w glebach płowych, dolnych partiach długich spadów, lokalnych płytkich zaklęśnięciach, nieznacznych obniżeniach, które wystę­pują w obszarze gliniastych moren dennych i czołowych, a więc w miejscach, gdzie — oprócz opadów atmosferycznych — nagromadzenia wody wolnej pochodzą z lokalnego spływu powierzchniowego i przypowierzchniowego (w piaskach gliniastych pokrywowych). W takich warunkach pewien nadmiar wilgotności w formie wody wolnej, osączającej się z różnego rodzaju spiaszczenia naglinowego i śródglinowego, utrzymuje się odpowiednio dłużej w cią­gu okresu wegetacyjnego, a niekiedy nawet w ciągu całego roku. Jest to zwykle woda bezodpływowa lub mogąca przemieszczać się poziomo na względnie małe odległości. Woda ta wydatnie ogranicza wegetację roślin uprawnych. Jej ujemne skutki można w różnym stopniu ograniczyć, a nawet zlikwidować, stosując drenowanie niesystematyczne lub odpowiednio zaprojektowane dre­nowanie systematyczne.

Tak jak poprzednie dwie kategorie gospodarki opa­dowej, tak i wyżej opisana nie może podlegać jakimkolwiek zmianom pod wpływem kopalnianego odwodnienia terenu. Zatem warunki wodne gleby i związana z nimi produktywność naturalna oraz plonowanie zależą wyłącz­nie od opadów atmosferycznych, kształtujących wilgotność gleby w zależno­ści od lokalnego zróżnicowania konfiguracji terenu w strefie moren dennych i czołowych. W skrajnych przypadkach, gdy zróżnicowanie konfiguracji tere­nu jest duże, a spływ powierzchniowy i przypowierzchniowy w bezodpływo­we zagłębienia znaczny, w najniżej położonych miejscach mogą występować gleby o przemiennej (gruntowo-opadowej lub opadowo-gruntowejj, a nawet gruntowej gospodarce wodnej.

9.2.5. Gospodarka opadowa z długotrwałym lub stałym, lokalnym poziomem wody glebowo-gruntowej

Gospodarka opadowa z długotrwałym lub stałym, lokalnym poziomem wody glebowo-gruntowej związana jest z wodą, zwykle koaluwialną, a więc powsta­jącą w lokalnych, bezodpływowych zagłębieniach terenu falistego lub pagór­kowatego (ryć. 50f, 51). Woda stagnująca pochodzi z opadów atmosferycznych „własnego obszaru", a także ze spływów powierzchniowych i przypowierzchnio­wych w lokalnych mikrozlewniach. W zależności od użytku rolnego (grunty orne, użytki zielonej , głębokości występowania wody gruntowej i jej wahań w ciągu okresu wegetacyjnego i całego roku ten typ gospodarki wodnej może przechodzić, tak jak poprzedni, w gospodarkę przemienną lub gruntową. Wy­stępują tu najczęściej gleby deluwialne, wytworzone z piasków gliniastych, poziomów Ap i Eet gleb płowych, przemieszczonych w zagłębienia terenowe. Z różną intensywnością zaznacza się w nich murszastość materiału próchnicznego. Tego rodzaju gleby wymagają melioracji odwodnieniowych, po których ich produktywność znacznie wzrasta. Przecięcie i odwodnienie takich gleb przez kopalniane roboty ziemne w wykopach nie spowoduje degradacji produ­ktywności, a raczej wydatnie ją podwyższy. Najczęstszy sposób występowania takiej retencji wodnej gleb ilustruje schematyczny przekrój na rycinie 51.

9.3. Gospodarka przemienna

9.3.1. Cechy gospodarki przemiennej

Gospodarka przemienna występuje wówczas, gdy właściwości wodno-powietrzne profilu glebowego, a przede wszystkim wegetacja roślinna oraz plono­wanie zależą w istotny sposób zarówno od opadów atmosferycznych, jak i od wód gruntowych. Jest to zwykle zależność przemienna, w której przeważać może wpływ opadów atmosferycznych nad wpływem wody gruntowej i na odwrót. W przypadku przewagi rezultatów działania opadów atmosferycz­nych występuje gospodarka przemienna gruntowo-opadowa, a w przypadku przewagi wody gruntowej — gospodarka przemienna opadowo-gruntowa. Ścisłe i jednoznaczne rozgraniczenie pomiędzy wyżej wymienionymi odmia­nami gospodarki przemiennej jest trudne i problematyczne. Nie można bo­wiem przyjąć określonej głębokości zalegania poziomu wody gruntowej, po­nieważ w glebach o różnym składzie granulometrycznym, zawartości sub­stancji organicznej, przy rocznych oraz sezonowych wahaniach lustra wody gruntowej, a przy tym dla różnych użytków, a nawet upraw ten poziom byłby odpowiednio zróżnicowany. Dla tego rodzaju niezwykle złożonych zależności nie ma na razie odpowiednich danych, na podstawie których można by takie rozgraniczenia uzasadnić i ściśle udokumentować. W toku wieloletnich badań zebrano obszerny materiał dokumentacyjny z analizy zalegania i wahań po­ziomu wód glebowo-gruntowych, powiązanych z wegetacją roślinną i plono­waniem. Na tej podstawie można więc zaproponować następujące rozgrani­czenia robocze, przydatne dla rozpatrywania i rozwiązywania problemów od­wodnieniowej degradacji produktywności gleb uprawnych.

9.3.2. Gospodarka przemienna gruntowo-opadowa

Gospodarka przemienna gruntowo-opadowa zachodzi wówczas, gdy wegeta­cja trwałych użytków zielonych jest zależna od wody gruntowej do końca kwietnia, a wegetacja na gruntach ornych do 15 maja. Po tych terminach zaopatrzenie roślin w wodę pochodzi z opadów atmosferycznych.

9.3.3. Gospodarka przemienna opadowo-gruntowa

W gospodarce przemienno opadowo-gruntowej wegetacja trwałych użytków zielonych jest zależna, do 15 czerwca, a wegetacja na gruntach ornych do 30 czerwca, od zaopatrzenia z wód gruntowych. W dalszym ciągu okresu wege­tacyjnego zaopatrzenie roślin w wodę pochodzi z opadów atmosferycznych.

W gospodarce przemiennej woda gruntowa ma, stabilizujące się na rozle­głym obszarze, lustro wody, które występuje zwykle w piaszczystym poziomie wodonośnym, przy czym roczne wahania kształtują się najczęściej w prze­dziale około 70-110 cm dla gruntów ornych i w przedziale około 50 - 70 cm dla trwałych użytków zielonych. Ten typ gospodarki wodnej gleb jest chara­kterystyczny dla gleb hydrogenicznych, przede wszystkim dla gleb murszo-watych i murszów mineralnych. W obrębie terenów z retencją opadowo-gruntową występują przeważnie gleby orne 9 i 8 kompleksu rolniczej przydatności (kompleks zbożowo-pastewny słaby — 9 i kompleks zbożowo-pastewny moc­ny — 8), natomiast w obszarze gospodarki opadowo-gruntowej trwałe użytki zielone przeważają nad gruntami ornymi wymienionych kompleksów przy­datności rolniczej.

Gleby o retencji przemiennej występują na zalewowych i niskich tarasach doliny oraz pradoliny Warty, w rynnach polodowcowych, w zastoiskowych obniżeniach polodowcowych, wypełnionych piaskami fluwioglacjalnymi itp. Szczególnie duże obszary zajmują te gleby w rejonie KWB ADAMÓW, zwła­szcza w rejonie odkrywki KOZMIN, natomiast w rejonach odkrywek KWB KONIN nie przekraczają 10% ogólnej powierzchni gruntów rolnych. Gleby orne o retencji przemiennej i użytki zielone powinny być obiektem szczegó­łowych badań gleboznawczych dla ustalenia istoty oraz rozmiaru degradacji czy melioracji warunków produkcyjnych gleby, zachodzących pod wpływem kopalnianego odwodnienia terenu.

9.4. Gospodarka gruntowa

Gospodarka gruntowa zachodzi wówczas, gdy stosunki wodno-powietrzne gleby i produkcyjne zaopatrzenie roślin w wodę oraz ich plonowanie w ciągu całego okresu wegetacji zależą od poziomu wody gruntowej. Występuje ona do 50 cm, przy czym wczesną wiosną może być przy powierzchni, a nawet pojawiać się na powierzchni, natomiast w miesiącach letnich nie powinna opadać poniżej głębokości 60 cm. Gleby z wodą gruntową występują najczę­ściej na tarasach zalewowych Warty, w partiach osiowych rynien polodow­cowych, w podmokłych, znacznie obniżonych zagłębieniach terenowych (ryć. 52, 53, 54, 55). Obniżenie poziomu wody gruntowej działa zwykle meliorująco, jednak w przypadku występowania pod strefą zadarnienia piasków przemytych zaznaczać się może wpływ degradujący, który często względnie szybko narasta. Degradacja produktywności zależy przede wszystkim od szyb­kości i głębokości odwodnienia oraz od polowej pojemności wodnej warstwy odwadnianej. Gleby z wodą gruntową powinny być obiektem szczegółowych badań dla ustalenia aktualnego i perspektywicznego rozmiaru nieodwracalnej degradacji produktywności — zarówno gleby jak i porostu łąkowego.

6

---