8. Procesy degradacji gleb i jej formy.

Degradacja gleb jest to proces zmiany jej właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych, prowadzący do obniżenia aktywności biologicznej, a w konsekwencji do zmniejszenia ilości oraz jakości produkowanej biomasy.

Rozróżniamy degradację bezwzględną (rzeczywistą) oraz degradację względną.

Degradacja bezwzględna (lub tzw. rzeczywista) związana jest z trwałym obniżeniem lub zniszczeniem aktywności biologiczno-chemicznej gleby, a tym samym pogorszenie jej walorów, w tym ekologicznych i rolniczych. Rozróżniamy cztery rodzaje degradacji bezwzględnej: (W strefach intensywnego oddziaływania przemysłu przetwórczo-wvdobywczego degradacja objawiać się może najczęściej w czterech formach.)

1. Geotechniczna degradacja gleb - dotyczy szczególnie zniekształcenia rzeźby terenu w wyniku działalności górnictwa, budownictwa wodnego, drogowego czy kolejowego,

2. Fizyczna degradacja gleb - polega na zagęszczaniu masy glebowej, pogarszaniu się jej struktury, jak również nadmiernym odwodnieniu gruntów na skutek leja depresyjnego, wadliwej melioracji, oddziaływania zbiorników wodnych oraz działania erozyjnego wody i wiatru.

3. Biologiczna degradacja gleb - powstaje na skutek pogorszenia się struktury gleby, jej wilgotności i stosunków powietrznych lub poprzez niszczenie szaty roślinnej. Formą biologicznej degradacji jest tak zwane zmęczenie gleb. Na glebach zmęczonych dochodzi do nagromadzenia się czynników chorobotwórczych oraz szkodników specyficznych dla uprawianego gatunku (lub innych roślin z tej samej rodziny botanicznej).

4. Chemiczna degradacja gleb - związana jest z zakwaszeniem lub nadmierną alkalizacją gleby, naruszeniem jej równowagi jonowej, bądź wysoką lub nawet toksyczną koncentracją soli w roztworach glebowych lub metali ciężkich, siarki, fluoru oraz związków biologicznie czynnych, takich jak np. węglowodory.

Degradacja względna polega na przeobrażeniu się dotychczasowego układu glebowego, w wyniku czego powstaje nowy układ, który charakteryzuje się aktywnością biologiczną nie mniejszą od struktury glebowej początkowej. Przykładem takiej degradacji może być zmiana odczynu gleby z silnie kwaśnego na obojętny lub alkaliczny. W wyniku takiego procesu mogą pojawić się skutki, które oddziaływać będą zarówno pozytywnie, jak i negatywnie na występującą na danym obszarze szatę roślinną. Przykładem mogą być drzewostany szpilkowe, dla których taka zmiana stanowi duże zagrożenie.

Według Siuty (1985) do głównych form degradacji gleby zalicza się:wyjałowienie ze składników pokarmowych i naruszenie równowagi jonowej, zakwaszenie i alkalizację środowiska, zanieczyszczenie składnikami o charakterze toksycznym, zasolenie,nadmierny ubytek próchnicy,zniekształcenie rzeźby terenu,mechaniczne zniszczenie lub uszkodzenie poziomu próchnicznego,zanieczyszczenie mechaniczne,techniczno-przestrzenne rozdrobnienie powierzchni biologicznie czynnej,,zanieczyszczenie (skażenie) biologiczne.

Chemiczna degradacja gleby

Chemiczna degradacja gleby polega na wprowadzeniu do niej różnych związków chemicznych pochodzenia zewnętrznego, które wpływają na ograniczenie bądź też całkowite zniszczenie jej aktywności biologicznej. Na ogół nie powoduje zmian w morfologii gleb, natomiast wywołuje istotne przeobrażenia ich chemizmu.

Degradacja gleby powodowana jest głównie przez:

1. - zanieczyszczenia atmosferyczne, największe znaczenie maja tu zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego, które są emitowane przez różne zakłady przemysłowe, motoryzację oraz rozmaite procesy urbanizacyjne.

Rozpowszechnianie tych zanieczyszczeń zależy od:

- ruchu powietrza - dominujące znaczenie ma tu wiatr, głowie jego siła i kierunek. Znajomośc ich pozwala przewidzieć kierunki zagrożenia ze strony rozprzestrzeniania zanieczyszczeń oraz ich zasięg

- opadów atmosferycznych- krople deszczu absorbują pyły i gazy, zwiększając ich szybkość opadania

- warunków topograficznych - góry ograniczają migrację zanieczyszczeń, ale sprzyjają gromadzeniu się ich w kotlinach

- zasięg zależy także od ; wysokości emitora, gęstości, temperatury i prędkości wylotowej oraz prędkości wiatru u wylotu komina

Czynniki te często powodują że zanieczyszczenia są przenoszone na znaczne odległości od źródła emisji.

Głównymi przyczynami zanieczyszczeń gleby są pyły ich powstanie wiąże się z procesami produkcyjnymi i procesami spalania. Szczególnie duże ich ilości powstają podczas spalania paliw stałych.

Zawierają one składniki niebezpieczne np. metale ciężkie najczęściej są to ołów, cynk, miedź, chrom, kadm, rtęć, nikiel, których cechą jest duża zdolność do bioakumulacji, tj. systematycznego gromadzenia się w środowisku, szczególnie ożywionym.

Ich zawartość w glebie uzależniona jest od; Geochemicznego charakteru gleb macierzystych ,Zachodzących procesów geologicznych i glebotwórczych,Zanieczyszczeń przemysłowych, Działalności agrotechnicznej związanej z nawożeniem i kształtowaniem własciowości chemicznych i fizycznych

2. Przyczyna zmian chemicznych środowiska glebowego mogą być również nieumiejętnie stosowane nawozy mineralne oraz chemiczne środki ochrony roślin.

Bardzo często nawożenie mineralne ogranicza się do stosowania tylko nawozów azotowych - nadmiar azotu przyczynia się do zakwaszenia gleb, przez co ogranicza się dostępność fosforu, magnezu, potasu i skutecznie narusza równowagę jonową.

Chemiczne środki ochrony roślin, a zwłaszcza zawarte w nich substancje aktywne wywierają wpływ na mikroorganizmy glebowe, co decyduje o przebiegu wielu procesów biochemicznych zachodzących w glebie m.in. rozkładu substancji organicznej i syntezy próchnicy glebowej. Wpływ tych środków wiąże się także z nagromadzeniem metali ciężkich - dotyczy to głowie plantacji wieloletnich np. chmielniki, gdzie prowadzona jest intensywna walka chemiczna.

3. Rolnicze wykorzystywanie odpadów przemysłowych i komunalnych może również powodować zmiany chemiczne a zagrożenia jakie niesie ich wykorzystanie to:

Wprowadzenie aktywnych, obcych substancji jak antybiotyki, oleje, smary - mogą być szkodliwe dla żywych org.

Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi
4. Zasolenie gleby - nadmiar soli rozpuszczalnych w strefie korzeniowej może być przyczyna wypadania roślin bądź rozwoju ich chorób. Zjawisko to może się głowie pojawiać na terenach przemysłowych , obszarach narażonych na emisje soli - likwidacja śliskości dróg , hałdach popiołu, wysypiskach, terenach pokopalnianych.Szkodliwy nadmiar soli w glebie powoduje ;Zmniejszenie dostępności wody dla roślin, Zniekształcenie równowagi jonowej w glebach,Podwyższenie koncentracji soli w roślinach, co obniża ich wartość użytkową

5. Jedną z ważniejszych form degradacji gleb, a w konsekwencji i wód gruntowych jest ich zanieczyszczenie związkami ropopochodnymi.

Przyczynami są;Wycieki ropy lub jej produktów ,Wprowadzenie do środowiska ropopochodnych i zaolejonych odpadów,Awarie instalacji transportujących ropę. W glebach zanieczyszczonych maleje przepuszczalność, obniża się retencyjność oraz zawartość fosforu i potasu. Giną drobnoustroje tlenowe, a mogą się namnażać beztlenowe, co nasila niekorzystne procesy przemian mikrobiologicznych.

6 Zanieczyszczenie gleb wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi źródłem ich w glebie są ; ropa, produkty spalania i transformacji substancji organicznej. Ze względu na rakotwórcze właściwości zaliczane są do najbardziej szkodliwych zanieczyszczeń środowiska przyrodniczego. Najbardziej znane to ; naftalen, benzo(a)piren, Głównym ich źródłem są zanieczyszczenie emitowane przez pojazdy samochodowe.

Procesy sprzyjające wyjałowieniu gleby:- duży udział gleb lekkich - mało zasobne w składniki pokarmowe - słabo wykształcony kompleks sorpcyjny- klimat wilgotny- niezrównoważone nawożenie mineralne- zakwaszenie gleby sprzyja wymywaniu składników pokarmowych- nawozy łatwo rozpuszczalne- niedostateczne uprawianie gleb

Skutki wyjaławiania gleb:- ubóstwo składników pokarmowych- bardzo niska zasobność- naruszona równowaga jonowa które działają antagonistycznie do innych jonów

Antagonizm (hamuje)

NH4+ - Mg2+

K+ - Ca2+, Mg2+, Na+

Ca2+ - Fe2+, Mn2+, Zn2+

Mg2+ - Ca2+, Na+, Mn2+

Antagonizm anionowy

NO3- - Cl-

NO2- - SO4, H2PO4

SO4 2- - MoO4 2-

Sposoby przeciwdziałania wyjałowieniu gleb- nawożenie dostosowane do wymagań pokarmowych roślin- jednoczesne stosowanie nawożenia mineralnego i organicznego- stosowanie dużych dawek P, Mg, K ponad wymagania pokarmowe roślin na glebach o niskiej zasobności. W Polsce monitoring jakości gleb dotyczy obecnie głównie ich kwasowości i zasobności w składniki pokarmowe.

Systematyczne badania stopnia zanieczyszczenia gleb np. solami, metalami ciężkimi lub związkami organicznymi są rzadziej spotykane.Przy kontroli oddziaływania stacji paliw wprowadzono obowiązek oznaczania gleb subst. org. pochodnych ropy naftowej.

Degradacja i dewastacja gleb

Degradacja gleb jest to pogorszenie ich właściwości chemicznych, fizycznych i biologicznych oraz spadek ich aktywności biologicznej, co powoduje zmniejszenie ilości oraz jakości pozyskiwanej biomasy roślin. Całkowitą utratę wartości Użytkowych gleb nazywamy dewastacją.

_ - gleby (grunty) zdegradowane = takie, których wartość Użytkowa zmalała wskutek pogarszania się warunków przyrodniczych lub wskutek zmian środowiska oraz działalności przemysłowej, a także wadliwej działalności rolniczej

_ - gleby (grunty) zdewastowane = grunty, które całkowicie utraciły wartości Użytkowe wskutek działania tych przyczyn.

Głowne mechanizmy zagroŜenia gleb

- według Strategii Tematycznej Ochrony Gleb (2002)1. Erozja2. Spadek zawartości materii organicznej3. Skażenie gleby3.1. Lokalne skażenie gleby3.2. Rozproszone skażenie gleby4. Zasklepianie gleby5. Zagęszczanie gleby6. Spadek różnorodności biologicznej7. Zasolenie8. Powodzie i osuwiska ziemi.

Mechanizmy usuwania zanieczyszczeń z gleb:

* Rozkład - dotyczy substancji organicznych- biologiczny = biodegradacja (bioremediacja)- fotochemiczny,- chemiczny (np. w drodze chemicznego utleniania)- termiczny

* Wymywanie - dotyczy różnych zanieczyszczeń- Gorącą parą wodną- Wodą z dodatkiem detergentów,- Wodą z dodatkiem innych substancji zwiększających rozpuszczalność

(np. dla metali ciężkich - kwasy lub związki kompleksujące)

* Odparowywanie - dotyczy zanieczyszczeń lotnych- (organicznych i nieorganicznych, np. Hg)

*Fitoremediacja (fitoekstrakcja) - pobranie przez rośliny- Dotyczy np. metali ciężkich, tez niektórych zanieczyszczeń organicznych.

Degradacja gleby ma wiele form i różnorodną genezę. Każdy czynnik zmniejszający produktywność gleby, aż do całkowitej eliminacji upraw roślinnych, działa degradująco.

Uwzględniając zawartość próchnicy właściwej, niektórzy autorzy (Siuta 1983) rozróżniają stopnie degradacji gleb:

Stopień degradacji	zawartość próchnicy t/ha
słabo zdegradowane	40 - 50
średnio zdegradowane	30 - 40
zdegradowane	20 - 30
silnie zdegradowane	10 - 20
grunty bezglebowe	do 10

Zdegradowane będą również gleby mające wysoką zawartość próchnicy butwinowej (ektohumus) odłożonej na powierzchni ziemi na skutek zakłóceń w procesach rozkładowych substancji organicznej, wywołanych zanieczyszczeniami przemysłowymi.

Stan degradacji środowiska dla całego kraju- Wyróżnia się na nim dwa zasadnicze stopnie degradacji: bardzo duży i duży oraz średni i mały stopień.:Tereny zdegradowane w stopniu b.dużym zajmują tylko ok. 0,5`% powierzchni, natomiast obszary zdegradowane w stopniu średnim i małym zajmują już ok. 2,2`%, powierzchni całego kraju. W pobliżu stref zdegradowanych wydzielono tereny zagrożone degradacja, których łączny obszar zajmuje ponad 12 %, ogólnej powierzchni kraju. Po uwzględnieniu małych terenów zagrożonych degradacją (które nie mogły być zamieszczone na załączonej mapie) szacuje się, że łączna ich powierzchnia wynosi l7-20/% całego kraju.Największe skupiska terenów zdegradowanych i zagrożonych degradacją znajdują się w części południowej i południowo-zachodniej Polski. Są to obszary zagłębi przemysłowych i aglomeracji miejsko-przemysłowych (7-górnośląski, l1-królewski, 19-rybnicki, 12-legnicko-głogowski). Mniejsze powierzchnie obszarów zdegradowanych występują w środkowej i północnej części kraju, są to m.in. obszary: 21-tarnobrzeski, 22-tarnowwski, 13-łódzki, 23 tomaszowski, 3-bydgosko-toruński i 26-włocławski, a w, północnej części obszar 6 - gdański i 20-szezeciński.Małe i pojedyncze skupiska terenów zdegradowanych występują w środkowo-wschodniej części Polski.

Ponadto może nastąpić degradacja spowodowana zanieczyszczeniem gleb wskutek nadmiernego stosowania gnojowicy, ścieków komunalnych, odpadów przemysłowych itp.

W formie chemicznej degradacji gleb nasila się proces zakwaszenia gleb przez związki siarki (zwłaszcza (S02) w rejonach przemysłowych i częściowo uprzemysłowionych. Naruszenie równowagi jonowej w glebie następuje pod wpływem zanieczyszczeń przemysłowvch, jak i jednostronnego nawożenia. Nadmierna koncentracja siarki i metali ciężkich, przede wszystkim ołowiu, występuje szczególnie na terenach przemysłowych, zurbanizowanych i wzdłuż szlaków komunika cyjnych. Najczęściej zewnętrznym przejawem degradacji gleb jest zmniejszenie lub całkowity brak produkcji biomasy na zdegradowanych obszarach. Należy przy tym podkreślić, że gleba, dzięki swoim właściwościom fizycznym, chemicznym i biologicznym, ma ogromne zdolności regeneracyjne i może opierać się długo czynnikom degradującym. Najmniej odporne na czynniki degradujące są gleby piaskowe oraz wszelkie gleby słabo próchniczne. Odporność gleb na degradację wzrasta wraz ze wzrostem zawartości w nich części koloidalnych i organicznych.

Degradacja rzeczywista (bezwzględna)

Degradacja rzeczywista (bezwzględna) polega na:

trwałym zmniejszeniu lub zniszczeniu aktywności biologicznej środowiska,

pogorszeniu produkcyjnych i ekologicznych walorów szaty roślinnej,

zmniejszeniu lub zdyskwalifikowaniu pokarmowej i technologicznej wartości plonów,

trwałym pogorszeniu higienicznego stanu środowiska.

Jak jednak często degradacja gleb jest nadal postrzegana w wąskim zakresie, głównie w aspekcie nadmiernych koncentracji metali ciężkich.

PRÓCHNICA CZYNNIKIEM I WSKAŹNIKIEM JAKOŚCI ŚRODOWISKA GLEBOWEGO

Gleby Polski nie należą na ogół do zasobnych w próchnicę. Zdecydowały o tym przede wszystkim fizyczne i chemiczne właściwości skał glebotwórczych (macierzystych) oraz warunki klimatyczne. Rozpiętość zawartości próchnicy w glebach jest bardzo duża.

Do najzasobniejszych w ten składnik zalicza się czarnoziemy, czarne ziemie, większość średniozwięzłych i zwięzłych gleb dolin rzecznych (tak zwane mady) oraz rędziny czarnoziemne. W wymienionych glebach poziom próchniczny jest zwykle dobrze wykształcony. Gleby te Zawierają co najmniej 2o/o próchnicy w około 30 cm warstwie, zwanej poziomem próchnicznym. Stanowi to około 90 t próchnicy na obszarze jednego ha. W doborze wykształconych różnych odmianach gleb czarnoziemnych zawartość próchnicy wynosi 150-250 t/ha. Jest to dużo, jak na warunki polskie, lecz niewiele w porównaniu czarnoziemami Ukrainy.Taka sama masa próchnicy, lecz inaczej rozmieszczona w glebie, daje inny efekt ekologiczny. Zwiększenie koncentracji próchnicy kosztem zmniejszenia grubości poziomu próchnicznego (np. do 3% w 20 cm warstwie gleby) zmniejsza aktywność biologiczną gleby, podczas gdy zwiększenie grubości warstwy kosztem zmniejszenia procentowego udziału próchnicy aktywność tę nasila (rys).W większości uprawnych gleb polski zawartość próchnicy w 25 cm warstwie wynosi 1,5-1,8 % stanowi to około 55-65/70 t/ha. Niemało jest też gleb, zwłaszcza piaskowych o 20-centymetrowym poziomie próchnicznym z zawartością próchnicy 1,5 '%, co w przeliczeniu na 1 ha daje 45 t. Taką zawartość próchnicy uznaje się już za pierwszy przejaw degradacji lub niedorozwoju każdej gleby użytkowanej rolniczo.Przez degradację gleb mineralnych rozumiano dawniej każdy wyraźny ubytek próchnicy w górnej części (warstwie ornej) poziomu próchnicznego. Obserwowano to najwyraźniej w glebach czarnoziemnych, w których miąższość poziomu próchnicznego była dużo większa niż głębokość orki. obecnie nie ma to już istotnego znaczenia w diagnostyce degradacji środowiska glebowego, ponieważ dotyczy najczęściej gleb zachowujących nadal wysokie walory agroekologiczne.W ocenie stanu środowiska glebowego i w praktyce ekologicznej ważniejsza jest znajomość zawartości próchnicy i wykształcenia poziomu próchnicznego niż próba dociekania genezy istniejącego stanu rzeczy. Każdy grunt, który jest pozbawiony trwałej szaty roślinnej, typu leśnego lub darniowego może być zdegradowany w różnym stopniu - słabo, średnio i silnie. Najczęściej spotykaną formą degradacji gleby jest zniszczenie poziomu próchnicznego przez sprzęt mechaniczny, stosowany do różnorodnych prac ziemnych i eksploatacji kopalin. Gleby na terenach przeznaczonych pod zabudowę techniczną przekształca się w grunty bezglebowe. W ich otoczeniu zniekształcenie poziomu próchnicznego gleby osiąga na ogół jeden z wymienionych stopni. Ze względu na różną reakcję roślin na odczyn gleby, pomiary pH mają znaczenie wskaźnikowo-porównawcze. Łatwo na jego podstawie można ocenić potrzebę uregulowania odczynu gleby, trudniej natomiast ustalić przyczynę i stopień degradacji środowiska. Pomiary pH prowadzone systematycznie w ciągu odpowiednio długiego czasu pozwalają śledzić nie tylko zmiany odczynu, lecz także określić ich przyczyny. Dotyczy to zwłaszcza wpływu obiektów przemysłowych na otoczenie.Pełny obraz zakwaszenia gleby daje oznaczenie w niej zawartości kationów wymiennych (Ca2 +, Mg2 +, K +, Na + ) i wyliczenie na tej podstawie stopnia wysycenia kompleksu sorpcyjnego jonami H⁺ W większości nieleśnych gleb gliniastych i pyłowych wysycenie jonami H⁺ nie osiąga 50 o/o, a najczęściej mieści się w przedziale 10-25 %. Mniej niż l0o/o jonów H+ stwierdza się tylko w niektórych rędzinach, madach, czarnoziemach, czarnych ziemiach, glebach brunatnych właściwych.

Niezależnie od przyczyny zakwaszenia stopień zdegradowania nieleśnych gleb mineralnych ocenia się na podstawie procentowego udziału jonów H⁺ w kompleksie sorpcyjnym w następujący sposób:

gleby bardzo słabo zdegradowane - 25-40 o/o H⁺

gleby słabo zdegradowane - 40-55 % H⁺

gleby średnio zdegradowane - 55-70 % H⁺

gleby silnie zdegradowane - 70-85% H⁺

gleby bardzo silnie zdegradowane - > 85% H⁺[Siuta 1976].

Kompleks sorpcyjny gleb leśnych jest bardzo silnie wysycony jonami H⁺ ze względu na kwaśny odczyn próchnicy i dlatego podany sposób oceny degradacji nie jest stosowany w odniesieniu do tych gleb.W strefie zanieczyszczeń rozpraszanych z kopalni otworowej siarki, gdzie całkowitemu zniszczeniu uległa szata roślinna, pH gleby zmniejszyło się do około 1,2 a kwasowość hydrolityczna zwiększyła się z około 2 do ponad 40 me w 100 g gleby. W strefie dużej degradacji środowiska wartość pH gleby wynosi 3,1-4,0, a kwasowość hydrolityczna 6-10 me w 100 g gleby [Siuta, Lekan, Żórawska 1971 ].Degradacji gleby spowodowanej zakwaszeniem można zapobiegać stosując profilaktyczne wapnowanie. Przez wapnowanie można też odkwaszać i rekultywować gleby zdegradowane aż do zaniku aktywności biologicznej włącznie. Ten sposób rekultywacji gleby stosuje się do odtwarzania gleb bardzo silnie zdegradowanych na terenach otworowego górnictwa siarki

PRZYCZYNY DEGRADACJI GLEB ORAZ ICH OCHRONA I REKULTYWACJA .Gleba to biologicznie czynna powierzchnia ziemi, powstała z utworu geologicznego, zwanego skała, macierzystą., w wyniku wietrzenia fizycznego, chemicznego i biologicznego.Gleba jest głównym elementem środowiska przyrodniczego. Na lądzie gleba i przyziemna część atmosfery tworzą naturalne siedlisko roślin, zwierząt i człowieka. Gleba jest ośrodkiem życia i spełnia wiele istotnych funkcji w ogólnym procesie życia na Ziemi, m.in. produkcyjną, retencyjną, sanitarną.jest nieodnawialna.Poza funkcją produkcyjną gleba tworzy ogromnych rozmiarów naturalny zbiornik retencyjny¹ zasobów wodnych. Wody opadowe gromadzone w glebie są niezbędne dla życia roślin. Dzięki żyjącym w glebie drobnoustrojom spełnia ona również ważną funkcję sanitarną i uczestniczy w niezbędnym dla ciągłości życia na Ziemi procesie rozkładu (mineralizacji) martwych resztek organicznych, wpływając w ten sposób na obieg pierwiastków w środowisku. Dzięki właściwościom sorpcyjnym² gleba spełnia funkcję naturalnego filtra; pochłania m.in. związki toksyczne.Jakość gleby zależy od właściwości skały macierzystej, klimatu, rzeźby terenu, roślinności, mikroflory (bakterii, grzybów, promieniowców) i działania człowieka. Właściwości i urodzajność (produktywność) gleby zależą od:- składu mineralnego skały macierzystej i stopnia przeobrażenia jej w procesie glebo twórczym;-zawartości i jakości materii organicznej martwej (próchnicy, resztek organizmów roślinnych i zwierzęcych), będącej źródłem składników odżywczych oraz czynnikiem strukturo twórczy m;~ zdolności do gromadzenia wody i oddawania jej roślinom, co zależy głównie od uziarnienia (składu mechanicznego) i struktury gleby;wymiany powietrza pomiędzy glebą i atmosferą, zapewniającej tlenowe warunki do życia korzeni roślin (rys. 2.20).

¹ Retencja- magazynowanie wody w gruncie; zapas wody zatrzymanej. Zbiornik retencyjny to zbiornik wodny przeznaczony do gromadzenia wody. 

FORMY I CZYNNIKI DEGRADACJI GLEBJednym z wiciu czynników deformacji środowiska przyrodniczego i widocznego już zagrożenia dla życia na Ziemi są nasilające się procesy degradacji gleb.Degradacja gleby to pomniejszenie lub zniszczenie ekologicznej i produkcyjnej wartości gleby. Stopniowy spadek zawartości próchnicy, zakwaszenie, zasolenie, ubytek składników pokarmowych, zanieczyszczenia chemiczne to formy degradacji gleb (tab. 2.7). Erozja wodna i wiatrowa również pomniejszają wartość gleby lub ją niszczą; także przesuszenie lub podtopienie (zawodnienie) w coraz większym stopniu glebę degradują. Techniczne zniszczenie gleby i szaty roślinnej stanowią najwyższą formę degradacji gleb, zwaną dewastacją¹. Gleba i szata roślinna mogą być też zdewastowane przez zanieczyszczenie chemiczne.Degradacji gleby można przeciwdziałać sposobami agrotechnicznymi. Przykładem tego jest wapnowanie gleb kwaśnych. Gleby zdegradowane częściowo lub całkowicie, nawet technicznie zdewastowane grunty (przez górnictwo i składowanie odpadów), powinny być zrekultywowane. Rekultywacja nie oznacza przywrócenia glebie stanu wyjściowego, często jest to niemożliwe; przez rekultywację należy rozumieć nadanie gruntowi walorów użyteczności.

Czynniki degradujące można podzielić na: n a t u r a l n e - zachodzące bez czynnego udziału człowieka i antropogeniczne — powodowane przez człowieka. Spośród wielu czynników niekorzystne zmiany w wielu glebach powodują:

a) pożary, erozja, susza, trzęsienia ziemi;
b) przemysłowo-chemiczne zanieczyszczenia, np. metalami ciężkimi (zwłaszcza Pb, Cd), kwaśnymi i kwasotwórczymi składnikami mineralnymi i organicznymi składnikami toksycznymi obecnymi w nawozach;
c} chemizacja rolnictwa - chemiczna ochrona roślin, nawożenie mineralne;
d) odkrywkowa i podziemna eksploatacja kopalin;
e)techniczna zabudowa: budownictwo mieszkaniowe, przemysłowe,
szlaki komunikacyjne;
*Degradacja i dewastacja- obniżenie się (degradacja) lub całkowita utrata (dewastacja) wartości użytkowej gruntu, w wyniku niekorzystnych zmian rzeźby terenu, gleby, warunków wodnych i szaty roślinnej. Przyczyną zachodzących zmian może być działalność przemysłowa, agrotechniczna, bytowa człowiek;) lub działanie sił przyrody (erozja, pożary, susze, trzęsienia ziemi). 
f. działalność bytowa człowieka;
e) składowanie odpadów przemysłowych i bytowo-gospodarczych.
Głównymi źródłami zanieczyszczenia gleby są zakłady przemysłowe,które emitują pyły (zawierające metale ciężkie) oraz gazy (związki siarki, azotu, węgla, chloru, fluoru). Podobnie transport, szczególnie samochodowy, zanieczyszcza glebę i rośliny ołowiem i węglowodorami (w tym rakotwórczymi). Duży udział w zanieczyszczeniu gleby ma rolnictwo, które wskutek postępującej chemizacji upraw (nawozy mineralne, środki ochrony roślin) pomniejsza często żyzność gleby oraz pogarsza jakość żywności i paszy.

Erozja to proces rozmywania (erozja wodna) lub rozwiewania (erozja wiatrowa) powierzchniowej warstwy gleby. Naturalną erozję gleb, która jest przeważnie nieszkodliwa, nasilają:
— niszczenie naturalnej szaty roślinnej (leśnej i trawiastej);- nieprawidłowa uprawa ziemi;- wadliwy dobór roślin uprawnych;- niewłaściwy wypas bydła;- nieprawidłowe melioracje wodne.
Pustynnienie i stepowienie to proces spowodowany postępującym niedostatkiem wody w glebie i w przyziemnej części atmosfery. Nadmierne wylesianie i odwodnienie terenu oraz intensywne rolnictwo, to główne czynniki stepowienia krajobrazu (w tym gleby). Przyczyny i skutki stepowienia są następujące:- zmniejszenie ilości i regularności opadów atmosferycznych;- intensywny spływ powierzchniowy bez wnikania wody do gleby;- zwiększone parowanie z powierzchni gruntu; pozbawienie ziemi należytej okrywy roślinnej, np. lasów, stepów, sawann, w celu stworzenia wielkich monokultur roślinnych;- wadliwie przeprowadzane melioracje;- nadmierne użytkowanie (do celów przemysłowych i komunalnych) wód powierzchniowych i podziemnych.Mówi się że Przyczyną stepowienia może być również efekt cieplarniany, spowodowany nadmierną emisją CO₂, metanu, freonów.

Zniekształcenie gruntów to niekorzystne zmiany budowy i właściwości powierzchni ziemi i stosunków wodnych na danym terenie. Gruntami zniekształconymi są:- zapadliska i wypiętrzenia na terenach górniczych;- wyrobiska i zwałowiska pokopalniane;- składowiska odpadów przemysłowych i komunalnych;- tereny zawodnione, zanieczyszczone mechanicznie i chemicznie;- obszary pod zabudową miejską, przemysłową i komunikacyjną;- tereny pozbawione szaty roślinnej;- osuwiska¹.

Chemiczne zanieczyszczenia gleb powodują zachwianie równowagi biologicznej środowiska glebowego. Jednym z przejawów zachwiania równowagi biologicznej jest zjawisko zwane zmęczeniem gleb².chemicznych i biologicznych w środowisku glebowym. W strefie intensywnego zanieczyszczenia środowiska degradacja gleby spowodowana jest:- związkami siarki (SO₂, SO₃, H₂SO₄, FeS, H2S). Ich nadmiar w glebie (np. H₂SO₄) działa niekorzystnie na organizmy glebowe w sposób bezpośredni i pośredni. Działanie bezpośrednie polega na zakwaszeniu środowiska bytowania organizmów i hamowaniu ich rozwoju (w szczególności mikroorganizmów). W bardzo kwaśnym środowisku rośliny Tracą zdolność przyswajania składników pokarmowych (np. N, Ca, P, K), nawet gdy występują one w dostatecznie dużych stężeniach. Działanie pośrednie zakwaszenia gleby polega na wymywaniu trudno rozpuszczalnych substancji mineralnych, z rozpadem minerałów włącznie. Oprócz naruszenia równowagi składników pokarmowych wyzwalają się substancje toksyczne;- związkami sodu (NaCl, Na2SO₄, Na₂CO3), przyczyniającymi się do zasolenia gleby;- związkami azotowymi (amoniakiem, azotanami), lokalnie fluorem, chlorem, sodem, potasem;- ropą naftową i jej pochodnymi;- związkami metali ciężkich, głównie ołowiu (Pb), kadmu (Cd), cynku (Zn), rtęci (Hg);- substancjami radioaktywnymi, np. strontem 90, cezem 137. Wszystkie te substancje, przenikając z gleb do roślin, a następnie doorganizmów zwierząt i człowieka, powodują skażenie wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.

Rolnicze zanieczyszczenie gleb uprawnych następuje wskutek nieumiejętnego nawożenia mineralnego i nadmiernego stosowania gnojowicy oraz w wyniku używania chemicznych środków ochrony roślin (pestycydów) czy chemicznych regulatorów wzrostu roślin (r e t a r d a nt ó w).Nawozy mineralne stosuje się w celu zaspokojenia pokarmowych potrzeb roślin i uzyskania wysokich plonów. W zależności od składnika dominującego wyróżnia się nawozy: azotowe, potasowe, fosforowe, wapniowe oraz wieloskładnikowe i mikronawozy. Nawozy stosuje się powszechnie w rolnictwie, ogrodnictwie, a nawet w leśnictwie. Właściwe stosowanie nawozów mineralnych daje korzyści w postaci wysokich plonów. Jednak zbyt wysoka koncentracja nawozów, spowodowana nie-umiejętnym nawożeniem, wpływa ujemnie na jakość plonów, nasila chemiczne wyjałowienie gleby i zmniejsza aktywność biologiczną środowiska.Nadmierne wprowadzenie do gleby nawozów mineralnych powoduje:
a) naruszenie równowagi jonowej wzmagające ubytek składników. Następuje np. intensywna wegetacja roślin i związane z tym zwiększone pobieranie również innych składników zawartych w glebie, albo - przez koncentrację jonów i zakwaszające ich działanie - nasilają się; procesy wymywania składników z gleby;
b) zanik zdolności przyswajania przez rośliny innych niezbędnych do życia składników odżywczych, np. miedzi w wyniku nadmiaru azotu, fosforu, potasu;
c) degradację struktury gleby;
d) zatrucie środowiska substancjami toksycznymi, np. metalami ciężkimi.

Gnojowica to odchody zwierzęce zmieszane z wodą. Jest to produkt powstający podczas przemysłowej hodowli zwierząt metodą bezściólkową. Gnojowica może być wykorzystywana jako naturalny nawóz organiczny, możliwy jest też przerób gnojowicy na biogaz. Stosowana w nawożeniu w sposób racjonalny może przyczyniać się do wzrostu plonów. Naruszenie jednak zasad agrotechniki w nawożeniu gnojowicą, np. przedawkowanie, jest przyczyną jej uciążliwości dla środowiska i człowieka. Istnieje także niebezpieczeństwo zakażenia uprawianej roślinności patogenami (bakteriami, wirusami, jajami robaków pasożytniczych), których jest nośnikiem.
Chemiczne środki ochrony roślin (pestycydy) to naturalne lub syntetyczne substancje stosowane w celu zwalczania chorób i szkodników roślin. Zakłada się, że środki te powinny charakteryzować się dużą toksycznością w stosunku do chorób i szkodników, a matą dla uprawianych roślin oraz dla zwierząt i ludzi. Pestycydy okazały się jednak bronią obosieczną, gdyż - oprócz pozytywnych - powodują także skutki negatywne. Niektóre pestycydy kumulują się w tkankach, co działa szkodliwie na organizm, ponadto mogą przebywać w glebie przez wiele lat, mimo że z czasem ich biologiczna aktywność zanika (np. DDT ponad 15 lal, arsenian ołowiowy - 15 lat, HCH Lindan - ponad 11 lat, Chlordan ponad 12 lat). Niektóre z pestycydów hamują tworzenie się brodawek na korzeniach roślin motylkowych (np. Heptachlor, Toxafen).

Obecnie znamy ponad 200 syntetycznych pestycydów. W zależności od grupy roślin czy zwierząt, na które oddziałują, dzieli się je m.in. na:- retardanty- środki powodujące opóźnienie wzrostu roślin.
Trwałość pestycydów w glebie zależy od struktury, rodzaju, odczynu pH oraz ilości mikroorganizmów w glebie. Insektycydem najczęściej do niedawna stosowanym był DDT; w ciągu 25 lat wykorzystano ok. 1,5 mln ton tego środka i jest on obecny wszędzie na kuli ziemskiej. Dużą wadą DDT jest właściwość kumulowania się w organizmach, w szczególności będących ostatnimi ogniwami w szeregach troficznych (rys. 2.21) oraz duża odporność na rozkład. Do organizmu człowieka DDT przenika nie tylko z pokarmem zwierzęcym, ale także z roślinnym. Wieloletnie stosowanie DDT uodporniło szereg owadów na jego działanie (np. stonkę ziemniaczaną), a spowodowało wyniszczenie ich naturalnych wrogów.Obecnie wycofuje się z produkcji i użycia pestycydy o szerokim spektrum szkodliwości i długich okresach trwałości na rzecz preparatów działających wybiórczo i rozkładających się względnie szybko.
Mechanizmy ich rozprzestrzeniania się i przemieszczania w biocenozach pozostają jednak nic zmienione, a jedynie czas ich zaleganiu w organizmach jest ograniczony trwałością preparatu, skumulowane zaś w kolejnych ogniwach łańcuchów pokarmowych nic mają tak wysokich stężeń.Stosowanie pestycydów w produkcji rolnej stało się koniecznością, natomiast sposoby złagodzenia lub zneutralizowania ich toksycznego działania na środowisko nie zostały dotychczas do końca rozwiązane. Wybiórczość działania preparatów jest także nadal sprawą problematyczną.Oprócz przemysłu i rolnictwa istotnym źródłem zanieczyszczenia gleb jest motoryzacja. Spośród skażeń najgroźniejszy tu jest ołów (Pb), znajdujący się w spalinach emitowanych z silników benzynowych.
WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ GLEB NA ŚRODOWISKO I ŻYCIE CZŁOWIEKA
Prawidłowy rozwój człowieka jest uzależniony od struktury i składu gleby, która z pożywieniem roślinnym i zwierzęcym dostarcza mu odpowiedniej ilości wysokokalorycznych składników odżywczych, witamin, substancji mineralnych, niezbędnych do budowy i właściwego funkcjonowania organizmu. Razem z pożywieniem człowiek pobiera składniki korzystne, jak i niekorzystne dla swego rozwoju. Ekologiczne skutki chemizacji gleby dotyczą - rzecz jasna - nie tylko człowieka, ale całego świata organicznego (roślin, zwierząt). Zreasumujmy zatem przyczyny, mechanizm oddziaływania i skutki skażeń gleby.
1. Kumulacja substancji toksycznych w roślinach staje się przyczyną skażenia wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.
2. Przemieszczanie się środków chemicznych z gleby do wód powoduje eutrofizację wód powierzchniowych i podziemnych.
3. Zakwaszenie gleby, wywołane zanieczyszczającymi powietrze związkami siarki i azotu, a docierającymi do gleb i wód w postaci kwaśnych deszczów lub suchego opadu, powoduje hamowanie rozwoju organizmów, niszczenie szaty roślinnej.
4. Zatrucie gleby metalami ciężkimi (nikiel, rtęć, kadm, arsen, ołów), a następnie kumulowanie się tychże w tkankach roślin jest przyczyną nieodwracalnych zmian w organizmach roślinnych, powoduje zmniejszenie przyrostu masy roślinnej, zmniejszenie plonowości. U człowieka nadmiar metali ciężkich może powodować miażdżycę i nowotwory.
5. Zatruwanie gleby nawozami mineralnymi, w wyniku nieumiejętnego i nadmiernego ich stosowania, może prowadzić do pogorszenia się jakości plonów, powodować zanik aktywności mikroflory glebowej, w szczególności niekorzystnie oddziaływać na procesy nitryfikacji i procesy wiązania azotu atmosferycznego. Nadmierna przewaga potasu (K⁺) w roślinach rosnących na glebach przenawożonych prowadzi do groźnych chorób zwierząt (np. tężyczki pastwiskowej). Przewapnowaniu gleb może spowodować chlorozę liści, zakłócenie metabolizmu węglowodanów i białek. Niebezpieczne jest także przenawożenie nawozami azotowymi . Nadmiar azotu pobranego przez rośliny kumuluje się w tkankach w formie azotanów. Zbyt wysoka zawartość azotanów w roślinach jest szkodliwa dla ludzi i zwierząt. U zwierząt nadmiar azotanów przejawia się wzrostem ronień, obniżeniem mleczności, niepłodnością, powolnym wzrostem. U ludzi powoduje rozliczne, niekiedy ciężkie schorzenia (m.in. methemoglobinemię - wielostronne niedotlenienie organizmu, szczególnie niebezpieczne dla dzieci) notowane stosunkowo często w okolicach Puław.
6. Przenawożenie gnojowicą może spowodować zaburzenia właściwości chemicznych i biologicznych gleb oraz skażenie gleb i roślin bakteriami chorobotwórczymi. Skutkiem tego może być wzrost zachorowań zwierząt, a nawet człowieka, na brucelozę, różycę, pryszczycę, gruźlicę.
7. Skażenie pestycydami wskutek nieumiejętnego ich stosowania może spowodować zatrucia ptactwa i zwierząt oraz liczne schorzenia u człowieka. Do organizmu człowieka, jak i zwierząt, pestycydy wnikają drogą pokarmową, oddechową i przez skórę. Trudno ulegając przemianom metabolicznym, kumulują się w tkankach (zwłaszcza tłuszczowej), powodują osłabienie ochronnego działania skóry, alergie, nowotwory, patologiczne zmiany w układzie nerwowym i układzie krążenia, zaburzają procesy biochemiczne, przemiany węglowodanowe, białkowe, inaktywują wiele enzymów.
SPOSOBY OCHRONY GLEBPod pojęciem ochrona gleb rozumiemy zespól czynników prawnych, organizacyjnych i technicznych, zmierzających do:
a) minimalizacji erozji wodnej i wiatrowej;
b) przeciwdziałania chemicznej degradacji gleb pod wpływem zanieczyszczeń przemysłowych, motoryzacyjnych, nawożenia mineralnego;
c) przeciwdziałania przesuszeniu i zawodnieniu gleb;
d) ograniczenia do niezbędnego minimum technicznych deformacji gruntu i mechanicznego zanieczyszczenia gleby;
c) zachowania gruntów o walorach ekologiczno-produkcyjnych; f) ograniczenia przejmowania gruntów pod zabudowę techniczną i eksploatację kopalin.
SPOSOBY PRZECIWDZIAŁANIA EROZJI GLEBZapobieganie erozji gleb wymaga stosowania zabiegów przeciwerozyjnych - rolniczych i melioracyjnych - mających na celu zahamowanie spływu wód i przeciwdziałanie niszczycielskiej sile wiatru na terenach szczególnie narażonych, i nie tylko. Zabiegi chroniące gleby przed erozją, to: - tarasowanie stromych stoków;- prowadzenie dróg małymi spadami;- prawidłowy kierunek upraw (prostopadle do spływu wód);- unikanie monokultur i stosowanie płodozmianu;- zaprzestanie orki i wypasu zwierząt na stromych zboczach;- zaprzestanie nadmiernego wyrębu drzew;- zwiększanie zalesień i zadrzewień, w szczególności na zboczach;- zakładanie ochronnych pasów zieleni;— budowanie progów na potokach, w celu zmniejszenia prędkości spływu wody;- wyeliminowanie ciężkiego sprzętu i maszyn rolniczych (na stokach).
SPOSOBY PRZECIWDZIAŁANIA CHEMICZNEJ DEGRADACJI GLEBDo sposobów chroniących glebę przed chemiczną degradacją ze strony przemysłu należą:- ograniczenie emisji pyłowo gazowych (w szczególności SO₂ i NO_X oraz metali ciężkich);- budowa osłon biologicznych (fitosanitarnych) w postaci pasów zieleni. Zwarte i wysokie osłony w znacznym stopniu redukują zanieczyszczenia chemiczne gleby i roślin;- właściwe składowanie odpadów przemysłowych (hutniczych, górniczych) i komunalnych;- wykorzystywanie gleb najsłabszych na cele budownictwa, przemysłu, komunikacji;- dostosowanie użytkowania terenów i produkcji roślinnej do panujących warunków w strefie degradującego działania zanieczyszczeń.Sposobami chroniącymi glebę przed chemiczną degradacją ze strony rolnictwa są:- racjonalne i umiarkowane stosowanie środków ochrony roślin oraz nawozów mineralnych; dostosowanie do rodzajów upraw i gleby;- wprowadzanie i stosowanie na szerszą skalę metod ekologicznej produkcji rolnej (rolnictwo ekologiczne);- stosowanie nawozów naturalnych (kompostu, obornika, biohumusu) w nawożeniu gleby;- stosowanie biologicznych i mechanicznych metod ochrony roślin.
Biologiczne metody ochrony roślin polegają na aktywnym wykorzystaniu przez człowieka przyrody ożywionej w celu likwidacji bądź ograniczenia szkodliwych zwierząt i roślin oraz zapobieżenia gradacjom i inwazjom szkodników. Walka biologiczna polega na:- stosowaniu feromonów. Feromony to substancje zapachowe wydzielane na zewnątrz organizmu i wywołujące określone reakcje biologiczne u innych osobników lego samego gatunku, np. przywabianie samców u owadów, ssaków;- wprowadzaniu naturalnych biologicznych wrogów szkodników na drodze introdukcji i aklimatyzacji bądź wykorzystywaniu wrogów już istniejących;- stosowaniu patogennych mikroorganizmów - bakterii, wirusów, grzybów owadobójczych;- wykorzystywaniu metod agrotechnicznych mających na celu pogarszanie warunków rozwojowych szkodliwych roślin, np. przez wprowadzenie odpornych roślin uprawnych, odpowiednie terminy orki,stosowaniu metod genetycznych, polegających na zakłócaniu normalnego rozwoju przez używanie preparatów utrudniających metabolizm, zapłodnienie. 
REKULTYWACJA GRUNTÓW I GLEB ZDEWASTOWANYCHRekultywacja jest to zespół działań naukowych, organizacyjnych i technicznych mających na celu przywracanie wartości użytkowej terenom i gruntom już zdewastowanym. Rekultywacji najczęściej wymagają:— składowiska odpadów górniczych, energetycznych, komunalnych;- wyrobiska po odkrywkowej eksploatacji skał, gliny, piasku, żwiru, torfu, wapieni, węgla brunatnego;- nieużyteczne drogi oraz powierzchnie zabudowane techniczne;- gleby zniszczone przez erozję wodną;- grunty zawodnione;- gleby zdegradowane technicznie, będące nieużytkami rolnymi;- gleby silnie zdegradowane przez przemysłowe zanieczyszczenia chemiczne wydzielane do atmosfery.
W czasie działań rekultywacyjnych wykorzystuje się dwie metody:a) techniczną - polegającą na przystosowaniu gruntu do wyznaczonej funkcji (użytkowania) poprzez: ukształtowanie rzeźby terenu, uregulowanie stosunków powietrzno--wodnych na gruntach przesuszonych i zawodnionych, pokrycie toksycznych gruntów warstwą gleby (detoksykacja), budowę dróg, umacnianie skarp;b) biologiczną - polegającą na ukształtowaniu gleby i szaty roślinnej przez: nawożenie, wprowadzanie roślin próchnicotwórczych (np, motylkowych i traw).Rekultywacja rzadko odtwarza wyjściowy stan gruntów, zapewnia jednak przywracanie funkcji ekologicznych i gospodarczych terenu. Zagospodarowanie gruntów zrekultywowanych polega na rolniczym, leśnym lub innym ich użytkowaniu oraz na wybudowaniu niezbędnych obiektów i urządzeń.

---