The impact of revitalization treatments on biological activity of soil under afforestation on post-agricultural land

• Authors: Anna Augustyniuk-Kram , Karol J. Kram

Title variants

PL

Wpływ zabiegów zoo– i fitomelioracyjnych na aktywność biologiczną gleby pod zalesieniami na gruntach porolnych

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

In Poland, afforestation is usually carried out on the weakest soils, excluded from agricultural use and wasteland, i.e. post-agricultural land. A characteristic feature of such habitat is poor-quality soil, relatively high content of nutrients for trees, particularly nitrogen, as well as a low level of humus. This is important for the quality of microbiological processes occurring in post-agricultural soils. Restitution of the forest in such a habitat requires the use of various revitalisation treatments for improving soil quality and increasing biological activity and soil fertility. This article presents the results of a long-term experiment on the effectiveness of various revitalisation treatments (zoo- and phytomelioration) on afforested post-agricultural lands after more than 30 years from their application in pine forests in north-western Poland. These treatments consisted of introducing additional organic matter into the soil in the form of bark and sawdust, sowing lupine and introducing soil fauna. The comparative area for afforestation on post-agricultural soils in the presented experiment was the area of forest soils, located in the same habitat, in a pine stand, at the same time. Biological activity of soil was measured with the activity of soil enzymes dehydrogenases and acid phosphatase, the biomass of microorganisms was measured and the content of total dissolved carbon and nitrogen was also determined. 

PL

W Polsce zalesienia zwykle prowadzi się na najsłabszych glebach, wyłączonych z użytkowania rolniczego i nieużytkach czyli tzw. gruntach porolnych. Cechą charakterystyczną takiego siedliska jest słabej jakości gleba, dosyć wysoka zawartość składników pokarmowych dla drzew, w szczególności azotu, a także niewielki poziom próchniczy. Ma to znaczenie dla jakości zachodzących w glebach porolnych procesów mikrobiologicznych. Restytucja lasu na takim siedlisku wymaga stosowania różnych zabiegów rekultywacyjnych, polepszających warunki glebowe, zwiększających aktywność biologiczną i żyzność gleby. W artykule przedstawiono wyniki długoterminowego eksperymentu dotyczącego skuteczności różnych zabiegów zoo- i fitomelioracyjnych na zalesianych gruntach porolnym po ponad 30 latach od ich zastosowania w borach sosnowych w północno-zachodniej Polsce. Zabiegi te polegały na wprowadzeniu do gleby dodatkowej materii organicznej w postaci kory i trocin, wysiano łubin oraz introdukowano faunę glebową. Powierzchnią porównawczą dla zalesień na glebach porolnych w przedstawionym eksperymencie była powierzchnia na glebach leśnych, zlokalizowana na takim samym siedlisku, w drzewostanie sosnowym, w tym samym wieku. Aktywność biologiczną gleby mierzono aktywnością Enzymów glebowych dehydrogenaz i kwaśnej fosfatazy, mierzono biomasę mikroorganizmów, a także określono zawartość całkowitego rozpuszczonego węgla i azotu.

Keywords

EN

afforestation; post-agricultural land; soil activity; zoo- and phytomelioration

PL

zalesienia; grunty porolne; aktywność gleby; zoo- i fitomelioracja; zalesienia; grunty porolne; aktywność gleby; zoo- i fitomelioracja

• Publisher: Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie
• Journal: Studia Ecologiae et Bioethicae
• Year: 2020
• Volume: 18
• Issue: 5
• Pages: 293-302

Dates

published

2020-12-31

Contributors

author

Anna Augustyniuk-Kram

author

Karol J. Kram

References

• Anderson, John P. E., and Klaus H. Domsch. 1978. “A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils.” Soil Biology and Biochemistry 10: 215-221. https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8.
• Andersson, Michael, Annelise Kjøller, and Sten Struwe. 2004. “Microbial enzyme activities in leaf litter, humus and mineral soil layers in European forests.” Soil Biology and Biochemistry 36: 1527-1537. https://doi.org/ 10.1016/j.soilbio.2004.07.018.
• Bielińska, Elżbieta J., i Grzegorz Hury. 2009. “Zastosowanie testów enzymatycznych do oceny jakości gleb porolnych zalesionych sosną zwyczajną.” W Tereny zdegradowane i rekultywowane – możliwości ich zagospodarowania, red. Sławomir Stankowski, Krzysztof Pacewicz, 7-15. Szczecin: P.P.H. Zapol Dmochowski Sp. j.
• Casida, Lester E., Donald A. Klein., and Thomas Santoro. 1964. “Soil dehydrogenase activity.” Soil Science 98: 371-376. https://doi.org/10.1097/00010694-196412000-00004.
• Chapin III, Stuart F., Pamela A. Matson, and Peter M. Vitousek. 2012. Decomposition and ecosystem carbon budgets: principles of terrestrial ecosystems ecology. Second edition. New York: Springer-Verlag.
• Domżał, Henryk, i Elżbieta J. Bielińska. 2007. “Ocena przeobrażeń środowiska glebowego i stabilności ekosystemów leśnych w obszarze oddziaływania Zakładów Azotowych „Puławy” S.A.” Acta Agrophysica 145(2): 79–90.
• Gorzelak, Andrzej. 1996. „Ekologiczne uwarunkowania kształtowania lasów na gruntach porolnych.” Sylwan 140(5): 29–41.
• Hedlund, Katarina. 2002. “Soil microbial community structure in relation to vegetation management on former agricultural land.” Soil Biology and Biochemistry 34:1299–1307. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00073-1.
• Jelonek, Tomasz, Witold Pazdrowski, Magdalena Arasimowicz-Jelonek, i Arkadiusz Tomczak. 2010. „Właściwości drewna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) pochodzącej z gruntów porolnych.” Sylwan 154(5): 299–311.
• Justine, Meta F., Wanqin Yang, Fuzhong Wu, Bo Tan, Muhammad N Khan, and Zhijie Li. 2017. “Dissolved organic matter in soils varies across a chronosequence of Pinus massoniana plantations.” Ecosphere 8(4): e01764. https://doi.org/10.1002/ecs2.1764.
• Kahle, Petra, Christel Baum, and Barbara Boelcke. 2005. “Effect of afforestation on soil properties and mycorrhizal formation.” Pedosphere 15(6): 754–760.
• Kaliszewski, Adam, Emilia Wysocka-Fijorek, Marek Jabłoński, i Wojciech Młynarski. 2014. Aktualizacja krajowego programu zwiększania lesistości 2014. Synteza. Dokumentacja IBL, Warszawa. Dostęp 16.10.2020. https://docplayer.pl/1593283-Aktualizacja-krajowego-programu-zwiekszania-lesistosci-2014-synteza.html.
• Kieliszewska-Rokicka, Barbara. 2001. „Enzymy glebowe i ich znaczenie w badaniach aktywności mikrobiologicznej gleby.” W Drobnoustroje środowiska glebowego, aspekty fizjologiczne, biochemiczne, genetyczne, red. Hanna Dahm, i Aleksandra Pokojska-Burdziej, 37-47. Toruń: Wydawnictwo Adam Marszałek.
• Klimek, Andrzej, i Stanisław Rolbiecki, 2011. „Wzrost sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) i występowanie roztoczy (Acari) glebowych na rekultywowanym terenie popoligonowym w nadleśnictwie Żołędowo.” Infrastruktura i Ekologia Terenów Leśnych 1: 249-262.
• Krawczyk, Robert. 2014. „Zalesienia a sukcesja wtórna.” Leśne Prace Badawcze 75(4): 423-427.
• Kwaśna, Hanna, and Sierota, Zbigniew. 1999. “Structure of fungal communities in barren post agricultural soil 1-and 2-years after pine sawdust application.” Phytopathologia Polonica 17: 13-21.
• Kwaśna, Hanna, Zbigniew Sierota, and Geoffrey L. Bateman. 2000. “Fungal communities in fallow soil before and after amending with pine sawdust.” Applied Soil Ecology 14: 177-182. https://doi.org/10.1016/S0929-1393(00)00044-5.
• Michalski, Artur, Paweł Sałek, i Krzysztof Płatek. 2006. „Zależność grubości ściółki od wieku drzewostanów sosnowych rosnących na glebach porolnych i leśnych.” Sylwan 8: 20-25. https://doi.org/10.26202/sylwan.2006056.
• Nannipieri, Paolo, Stefano Grego, and Brunello Ceccanti. 1990. “Ecological significance of the biological activity in soil.” In Soil Biochemistry, vol. 6, edited by Jean-Marc Bollag, and Guenther Stotzky, 293-355. New York: Marcell Dekker.
• Olszewska, Marta, and Halina Smal. 2008. “The effect of afforestation with Scots pine (Pinus sylvestris L.) of sandy post-arable soils on their selected properties. I. Physical and sorptive properties.” Plant Soil 30: 157-169.
• Olszowska, Grażyna, Józef Zwoliński, Irena Matuszczyk, Danuta Syrek, Barbara Zwolińska, Urszula Pawlak, Zygmunt Kwapis, i Małgorzata Dudzińska. 2005. „Wykorzystanie badań aktywności biologicznej do wyznaczenia wskaźnika żyzności gleb w drzewostanach sosnowych na siedliskach boru świeżego i boru mieszanego świeżego.” Leśne Prace Badawcze 3: 17-37.
• Oszako, Tomasz, i Ireneusz Olejarski. 2003. „Inicjowanie procesów przekształcania gleb porolnych w gleby leśne poprzez wykorzystanie pozostałości zrębowych, kompostów i trocin.” Prace IBL, Ser. A 1: 76-79.
• Qualls, Robert G., Bruce L. Haines, Wayne T. Swank, and Scott W. Tyler. 2000. “Soluble organic and inorganic nutrient fluxes in clearcut and mature deciduous forests.” Soil Science Society of America Journal 64: 1068–1077. https://doi.org/10.2136/sssaj2000.6431068x.
• Richards, Bryant N. 1974. Introduction to the soil ecosystem. London: Longman Group Ltd.
• Rosenquist, Lars, Dan B. Kleja, and Maj-Britt Johansson. 2010. “Concentrations and fluxes of dissolved organic carbon and nitrogen in a Picea abies chronosequence on former arable land in Sweden.” Forest Ecology and Management 259(3): 275–285. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.10.013.
• Rykowski, Kazimierz. 1990. “Problemy ochrony lasu na gruntach porolnych/Problems of forest protection on afforested agricultural grounds.” Sylwan 134(3-12): 75-88.
• Sapek, Barbara. 2014. „Nagromadzanie i uwalnianie fosforu w glebach – źródła, procesy, przyczyny.” Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 14: 77-100.
• Sierota, Zbigniew. 2013. “Heterobasidion root rot in forests on former agricultural lands in Poland: Scale of threat and prevention.” Scientific Research and Essays 8(47): 2298-2305. https://doi.org/10.5897/SRE2013.5724.
• Sierota, Zbigniew, Mieczysław Błaszczyk, i Tadeusz Zachara. 2011. „Wpływ przebudowy drzewostanu na gruncie porolnym na wybrane elementy środowiska leśnego.” W Zmiany w środowisku drzewostanów sosnowych na gruntach porolnych w warunkach przebudowy częściowej oraz obecności grzyba Phlebiopsis gigantea. red. Zbigniew Sierota, 251−272. Sękocin Stary: Instytut Badawczy Leśnictwa.
• Smal, Halina, Sławomir Ligęza, i Marta Olszewska. 2004. „Wpływ zalesienia piaszczystych gleb porolnych na jakość materii organicznej i skład chemiczny roztworu glebowego.” Roczniki Gleboznawcze 55(4): 139-148.
• Smal, Halina, and Marta Olszewska. 2008. “The effect of afforestation with Scots pine (Pinus silvestris L.) of sandy post-arable soils on their selected properties. II. Reaction, carbon, nitrogen and phosphorus.” Plant Soil 305: 171-187. https://doi.org/10.1007/s11104-008-9538-z.
• Sobczak, Rafał. 1990. „Teoretyczne i praktyczne aspekty zakładania upraw i prowadzenia drzewostanów na gruntach porolnych.” Sylwan 134(3-12): 61-74.
• Sobczak, Rafał. 1996. „Przywracaniu lasów na grunty porolne w Polsce.” Sylwan 140(5): 35-41.
• Szujecki, Andrzej. 1990. „Ekologiczne aspekty odtwarzania ekosystemów leśnych na gruntach porolnych.” Sylwan 134(3-12): 23-40.
• Tabatabai, M. Ali, and John M. Bremner. 1969. “Use of p-nitrophenol phosphate for assay of soil phosphatase activity.” Soil Biology and Biochemistry 1: 301-307.
• Tomczak, Arkadiusz, i Tomasz Jelonek. 2013. „Promieniowa zmienność właściwości drewna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) wyrosłej na gruntach porolnych.” Leśne Prace Badawcze 74(2): 171-177.
• Tracz, Henryk. 1984. “Studies on the ecology of Proteroiulus fuscus (Am Stein 1857) (Diplopoda, Blaniulidae).” Acta Zoologica Cracoviensia 27(2): 519-576.
• Tracz, Henryk, Marta Aleksandrowicz-Trzcińska, Anna Augustyniuk-Kram, Bogdan Brzeziecki, Stanisław Drozdowski, Karol Kram, Sławomir Mazur, Jacek Piętka, Małgorzata Sławska, Marek Sławski, Andrzej Szujecki, i Taida Tarabuła. 2014. Ekosystem leśny na gruntach porolnych – ocena skuteczności wybranych zabiegów rekultywacyjnych po 30 latach od ich zastosowania w borach sosnowych Polski płn-zach (sprawozdanie końcowe). Dostęp 29. 04. 2018. http://www.lasy.gov.pl/pl/pro/publikacje/copy_of_gospodarka-lesna/ochrona_lasu/201eekosystem-lesny-na-gruntach-porolnych-2013-ocena-skutecznosci-wybranych-zabiegow-rekultywacyjnych-po-30-latach-od-ich-zastosowania-w-borach-sosnowych-polski-pn-zach201d.
• Tuszyński, Mieczysław. 1990. „Właściwości gleb porolnych a gospodarka leśna.” Sylwan 134(3-12): 41-50.
• Wolińska, Agnieszka, and Zofia Stępniewska. 2012. “Dehydogenase Activity in Soil Ecosystem.” In Dehydrogenases, edited by Rosa Angela Canuto, 183-210. Rijeka: Intech. https://doi.org/10.5772/48294.
• van der Wal, Annemieke, Johannes A. van Veen, Wiecher Smant, Henricus T. S. Boschker, Jaap Bloem, Paul Kardol, Wim H. van der Putten, and Wietse de Boer. 2006. “Fungal biomass development in a chronosequence of land abandonment.” Soil Biology and Biochemistry 38: 51-60. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2005.04.017.
• Vesterdal, Lars, Eva Ritter, and Per Gundersen. 2002. “Change in soil organic carbon following afforestation of former arable land.” Forest Ecological Management 169: 137-147.
• Zajączkowski, Grzegorz, Marek Jabłoński, Tomasz Jabłoński, Monika Małecka, Anna Kowalska, Jadwiga Małachowska, i Józef Piwnicki. 2017. Raport o stanie lasów w Polsce 2016. Dostęp 29. 04. 2018. https://www.lasy.gov.pl/pl/informacje/publikacje/informacje-statystyczne-i-raporty/raport-o-stanie-lasow/raport_2016.pdf/@@download/file/Raport_2016.pdf.
• Zwoliński, Józef. 1998. „Obieg węgla w borach sosnowych.” Prace IBL Ser. A, 862: 141-155.

Identifiers

DOI

10.21697/seb.2020.18.5.26