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

Anna Augustyniuk-Kram; Karol J. Kram

doi:10.21697/seb.2020.18.5.26

Published: 2020-12-31

Vol. 18 No. 5 (2020)

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

Anna Augustyniuk-Kram

, Karol J. Kram

Studia Ecologiae et Bioethicae

Section: Natural Foundations of Environmental Protection

https://doi.org/10.21697/seb.2020.18.5.26

Abstract

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.

Keywords:

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

Download files

PDF

Citation rules

Augustyniuk-Kram, A., & Kram, K. J. (2020). The impact of revitalization treatments on biological activity of soil under afforestation on post-agricultural land. Studia Ecologiae Et Bioethicae, 18(5), 293–302. https://doi.org/10.21697/seb.2020.18.5.26

Cited by / Share

Licence

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

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. DOI: https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.07.018
Google Scholar

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.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1097/00010694-196412000-00004
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9504-9_7
Google Scholar

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.
Google Scholar

Gorzelak, Andrzej. 1996. „Ekologiczne uwarunkowania kształtowania lasów na gruntach porolnych.” Sylwan 140(5): 29–41.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00073-1
Google Scholar

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.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1002/ecs2.1764
Google Scholar

Kahle, Petra, Christel Baum, and Barbara Boelcke. 2005. “Effect of afforestation on soil properties and mycorrhizal formation.” Pedosphere 15(6): 754–760.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Krawczyk, Robert. 2014. „Zalesienia a sukcesja wtórna.” Leśne Prace Badawcze 75(4): 423-427.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0929-1393(00)00044-5
Google Scholar

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.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203739389-6
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1007/s11104-008-9537-0
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.2136/sssaj2000.6431068x
Google Scholar

Richards, Bryant N. 1974. Introduction to the soil ecosystem. London: Longman Group Ltd.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.10.013
Google Scholar

Rykowski, Kazimierz. 1990. “Problemy ochrony lasu na gruntach porolnych/Problems of forest protection on afforested agricultural grounds.” Sylwan 134(3-12): 75-88.
Google Scholar

Sapek, Barbara. 2014. „Nagromadzanie i uwalnianie fosforu w glebach – źródła, procesy, przyczyny.” Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 14: 77-100.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1007/s11104-008-9538-z
Google Scholar

Sobczak, Rafał. 1990. „Teoretyczne i praktyczne aspekty zakładania upraw i prowadzenia drzewostanów na gruntach porolnych.” Sylwan 134(3-12): 61-74.
Google Scholar

Sobczak, Rafał. 1996. „Przywracaniu lasów na grunty porolne w Polsce.” Sylwan 140(5): 35-41.
Google Scholar

Szujecki, Andrzej. 1990. „Ekologiczne aspekty odtwarzania ekosystemów leśnych na gruntach porolnych.” Sylwan 134(3-12): 23-40.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/0038-0717(69)90012-1
Google Scholar

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.
Google Scholar

Tracz, Henryk. 1984. “Studies on the ecology of Proteroiulus fuscus (Am Stein 1857) (Diplopoda, Blaniulidae).” Acta Zoologica Cracoviensia 27(2): 519-576.
Google Scholar

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.
Google Scholar

Tuszyński, Mieczysław. 1990. „Właściwości gleb porolnych a gospodarka leśna.” Sylwan 134(3-12): 41-50.
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.5772/48294
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2005.04.017
Google Scholar

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. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-1127(02)00304-3
Google Scholar

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.
Google Scholar

Zwoliński, Józef. 1998. „Obieg węgla w borach sosnowych.” Prace IBL Ser. A, 862: 141-155.
Google Scholar

Anna Augustyniuk-Kram

a.kram@uksw.edu.pl
https://orcid.org/0000-0002-1904-9766

Affiliation:

Institute of Ecology and Bioethics, Cardinal Stefan Wyszyński University in Warsaw, Poland

Karol J. Kram

Affiliation:

Kampinos National Park, Poland