17 Przyczyny i skutki zakwaszenia gleb

Gleba pełni szereg kluczowych funkcji w środowisku przyrodniczym:

- jest podstawą produkcji rolnej i leśnej

- jest środowiskiem życia różnorodnych organizmów

- stanowi element krajobrazu i dziedzictwa kulturowego środowiska.

Zagrożenia gleb związane z zanieczyszczeniem powietrza oraz nawożeniem to m.in.:

_ spadek zawartości substancji organicznej,

_ degradacja chemiczna w tym m.in. :

_ skażenia lokalne i rozproszone,

_ zakwaszenie,

_ zasolenie,

_ niedobory składników mineralnych.

Przyczyny zakwaszenia gleb

Przyczyny naturalne

_ Pochodzenie gleb

_ Warunki klimatyczne

_ Procesy biologiczne zachodzące w strefie korzeniowej roślin:

_ mineralizacja materii organicznej,

_ procesy humifikacji,

_ aktywność mikrobiologiczna.

Antropogeniczne przyczyny zakwaszenia gleb

_ Emisja tlenku siarki (IV) – SO2

_ Emisja tlenków azotu - NOx

_ Emisja kwasotwórczych zanieczyszczeń atmosfery

_ Stosowanie nawozów azotowych – amonowych, amoniakalnych, saletrzano-amonowych, amidowych,

_ Stosowanie innych nawozów zakwaszających lub uaktywniających kwasowość gleby

Skutki zakwaszenia gleby

_ Początki chemicznej degradacji i rozpadu struktur wtórnych minerałów ilastych,

_ Wzrost udziału grzybów,

_ Zmniejszenie udziału mikroorganizmów korzystnych dla roślin wyższych (bakterie nitryfikacyjne),

_ Wzrost aktywności glinu ruchomego,

_ Wzrost aktywności metali cięŜkich,

_ Uwstecznianie P,

_ Zwiększone wymywanie magnezu, potasu, wapnia, azotu

Na obecny stan zakwaszenia gleb mają przede wszystkim wpływ:

czynniki przyrodnicze:

- pochodzenie gleb,

- warunki klimatyczne,

czynniki antropogeniczne:

- nawożenie,

- zanieczyszczenie powietrza

Regulacja odczynu gleb jest warunkiem :

_ uzyskiwania wysokich plonów o pożądanych parametrach jakościowych,

_ właściwej ochrony rolniczej przestrzeni produkcyjnej (głównie gleby i wód)

Wapnowanie gleb

Wapnowanie jest podstawowym zabiegiem na rzecz poprawy stanu jakości gleb:

_ likwiduje ich zakwaszenie

_ zmniejsza aktywność metali ciężkich w glebie,

_ przyczynia się do lepszej przyswajalności składników pokarmowych roślin

Rola wapnowanie gleb

Wapnowanie jest podstawowym zabiegiem regenerującym gleby zdegradowane w

wyniku silnego zakwaszenia i zanieczyszczenia metalami ciężkimi.

Jednocześnie efektem wapnowania jest:

-zwiększona przyswajalność makroelementów,

-wzrost plonów roślin wrażliwych na odczyn,

-poprawa struktury gleby,

-wzrost aktywności mikroorganizmów.

Biorąc pod uwagę :

- przyczyny zakwaszenia gleb, a wśród nich te niezależne od działań rolników,

- ocenę stanu zakwaszenia gleb i wynikające z niej potrzeby wapnowania

- korzyści wynikające z doprowadzenia gleb do właściwego odczynu

zasadne wydaje się uznanie problemu wapnowania problem społecznym.

Rozwiązanie problemu poprawy odczynu gleb wymaga:

- monitorowania środowiska glebowego,

- pomocy finansowej na zakup środków wapnujących.

Przyczyny zakwaszania się gleb

Ciągłe zakwaszanie się gleb w naszych szerokościach geograficznych jest zjawiskiem nieuniknionym. Wyraźna przewaga opadów atmosferycznych nad parowaniem prowadzi do wypłukiwania przez przesiąkające wody opadowe zasadowych składników – głównie wapnia i magnezu – w głąb profilu glebowego.

Straty wypłukiwanego wapnia przekraczają zwykle ok. 6-8 razy ilości wypieranego magnezu, chociaż przemieszczane są w głąb również jony sodu, oraz w znacznie mniejszym stopniu jony potasu. Szacuje się, że w zależności od typu gleb straty z 1 ha mogą wynosić rocznie: od 200 do 1500 kg CaO, od 20 do 40 kg MgO, oraz 15 do 60 kg K. Tak duże różnice zależne są od ilości opadów atmosferycznych, jak również od kategorii agronomicznej, która ma wpływ na sorpcję i przepuszczalność gleb. Duży wpływ na wymywanie jonów wapnia i magnezu w głąb profilu glebowego odgrywa też transpiracja rosnących tam roślin uprawnych i chwastów. Brak okrywy roślinnej sprzyja silniejszemu wymywaniu jonów, podczas gdy przy bujnej roślinności i dużej transpiracji, straty są znacznie mniejsze.

Szczególnie łatwo jony wapnia i magnezu wypłukiwane są z gleb lekkich, charakteryzujących się niewielkimi zdolnościami sorpcyjnymi. Sprawia to, że gleby piaszczyste są najczęściej narażone na silne zakwaszenie i deficytowe zawartości magnezu.

Kolejnym czynnikiem wpływającym na zakwaszanie się gleb jest dwutlenek węgla. Zwykła woda deszczowa, nawet bez żadnej emisji spalin, na skutek reakcji z CO2 znajdującym się w powietrzu, wykazuje kwaśny odczyn, w granicach pH - 5,6. Woda opadowa w rejonach przemysłowych zagrożonych „kwaśnymi deszczami”, może mieć pH znacznie niższe. Również rozkładająca się w glebie materia organiczna pochodząca z resztek roślinnych: obornika, nawozów zielonych, roślinnych i innych pochodzenia zwierzęcego, jak również oddychające korzenie roślin, są źródłem znacznych ilości CO2 w glebach i wodach. Rozpuszczony w wodzie dwutlenek węgla tworzy słaby roztwór kwasu węglowego (H2CO3), który dysocjując uwalnia znaczne ilości jonów H+ i HCO3- . Zarówno kwas węglowy jak i jony HCO3- zwiększają rozpuszczalność węglanu wapnia i krzemianów wapniowych zawartych w glebach ułatwiając proces wmywania wapnia w głąb profilu. Wytworzone i obecne w glebie jony wodorowe wypierają z kompleksu sorpcyjnego gleby jony wapnia.

Źródłem znacznych ilości jonów H+ w glebie są procesy nitryfikacji, czyli przechodzenia azotu z form amonowych w azotanowe. Dostarczane do gleby nawozy amonowe, mocznik, resztki pożniwne i nawozy naturalne przekształcając się w formy azotanowe uwalniają spore ilości jonów H+, których obecność w glebie sprzyja ich zakwaszaniu.

Roztwór glebowy wzbogacany jest również w jony H+ w trakcie biologicznego utleniania Fe2+, siarki i siarczków, zaś jony Al3+ powstają z rozkładu minerałów i związków zawierających glin.

Gleby w wieloletnich uprawach sadowniczych, w sadach i plantacjach jagodowych narażone są na dodatkowe zakwaszenie. Systematycznie, corocznie wykonywane orki w innych działach rolnictwa, warzywnictwie i kwiaciarstwie gruntowym, pozwalają na ciągłe wyorywanie na powierzchnię częściowo już wmytych składników pokarmowych, w tym wapnia i magnezu. Zabiegi te chronią warstwę orną gleby przed nadmiernym zakwaszeniem, umożliwiając wapniowi ponowną penetrację w głąb profilu. Niestety w sadach i na plantacjach, po posadzeniu roślin orki głębokie przez wiele lat stają się już niemożliwe. Ruch przemieszczanych składników, może odbywać się tylko w jednym kierunku, w głąb gleby. Rolę orki w sadach i plantacjach zadarnionych, częściowo pełni murawa, która często koszona, „wyciąga” częściowo już wmyte składniki na powierzchnię gleby. Zdecydowanie silniej zakwaszane są gleby pod pasami ugoru herbicydowego, gdzie ogranicza się występowanie chwastów. Czysta gleba pozbawiona roślinności i transpiracji narażona na intensywne wypłukiwanie wapnia i magnezu, a częściowo też potasu, wykazuje silniejsze zakwaszenie i niższą zawartość tych składników, niż w obok leżących pasach murawy.

W bilansie jonów zasadowych nie bez znaczenia jest ubytek jonów Ca2+, Mg2+ i K+ wywożonych corocznie z pól wraz z plonami. W zależności od uprawianych gatunków roślin i uzyskiwanych plonów, w ten sposób może „opuścić” glebę o powierzchni 1 ha, od 50 do 200 kg CaO rocznie.

Człowiek swoją działalnością również istotnie przyczynia się do znacznego obniżenia odczynu gleb. Duże ilości emitowanych przez przemysł energetyczny, motoryzacyjny, grzewczy itp. do atmosfery gazów: dwutlenku siarki, tlenków azotu i dwutlenku węgla docierają do gleb i wód w postaci kwaśnych deszczy i tzw. suchego opadu.

Szacuje się, że średnio na hektar opada rocznie około 200 kg dwutlenku siarki. W ostatnich latach dzięki ochronie środowiska, udaje się ograniczać skutki zanieczyszczeń powietrza, ale w dalszym ciągu przyczynia się ono do ciągłego obniżaniu odczynu naszych gleb.

Na proces zakwaszania się gleb istotny wpływ odgrywają też formy nawozów mineralnych stosowanych w rolnictwie, zwłaszcza azotowych i potasowych. Zdecydowana większość tych nawozów to nawozy fizjologiczne kwaśne. Wyjątkiem może być tylko saletra wapniowa, która ma nawet działanie odkwaszające. Pozostałe nawozy w mniejszym lub większym stopniu zakwaszają glebę. Najsilniej działa siarczan amonu. Silny zakwaszający wpływ na glebę mają tez: saletra amonowa, mocznik, siarczan potasu i sól potasowa. Mniejsze właściwości zakwaszające mają salmag i saletrzak, w których do saletry amonowej dodawany jest wapń.

Okazuje się, że nie tylko forma nawozów, ale i wysokość stosowanych dawek nawozów, zwłaszcza azotowych i potasowych ma wpływ na odczyn gleb.

Zakwaszenie gleb olbrzymią barierą we wzroście plonów

O plonach roślin decyduje zarówno system korzeniowy jak i organy nadziemne. Korzenie pobierają z gleby i dostarczają do łodyg, liści, kwiatów, owoców wodę oraz składniki pokarmowe. Olbrzymi wpływ na rozwój sytemu korzeniowego i na pobieranie składników pokarmowych wywiera odczyn gleby.

Skutki zakwaszania gleb

Odczyn gleby (pH) decyduje o jej życiu biologicznym gleby i o przyswajalności składników pokarmowych, zarówno makro jak i mikroelementów. W glebach zakwaszonych o niskim pH występują następujące, niekorzystne zjawiska:

Na glebach bardzo silnie zakwaszonych o pH 4 - azot, fosfor, potas, wapń, magnez są bardzo słabo dostępne dla roślin. Przyswajalność ich zwiększa w miarę wzrostu pH. Optimum dostępności azotu, fosforu i potasu dla korzeni zaczyna się dopiero przy pH > 6. Warto podkreślić, że w warunkach niskiego pH najmniej z pośród makroelementów dostępny dla roślin jest - magnez. To tłumaczy bezwzględną konieczność nawożenia wapnem i magnezem gleb zakwaszonych i jednocześnie ubogich w magnez.

Silne zakwaszenie większości gleb w Polsce jest główną przyczyną słabego pobierania głównych składników pokarmowych znajdujących się w glebach, a tym samym niskich plonów.

Część ważnych dla roślin mikroelementów: żelazo, miedź, cynk, mangan, kobalt są bardziej dostępne na glebach zakwaszonych. Z kolei molibden najlepiej dostępny jest na glebach zasadowych, a bor na glebach lekko kwaśnych i obojętnych.

Na glebach kwaśnych w roztworze glebowym uruchamia się wolny glin (Al2+) i występuje również nadmierna koncentracja manganu (Mn2+) – pierwiastków, które zakłócają i hamują wzrost korzeni, u niektórych roślin. Na nadmiar glinu bardzo wrażliwe są jęczmień i lucerna, wrażliwy jest rzepak, a żyto, łubin żółty, groch polny, seradela są bardzo tolerancyjne. Z kolei na nadmiar manganu bardzo wrażliwą obok lucerny i jęczmienia jest kukurydza cukrowa, dużą wrażliwość wykazuje obok rzepaku koniczyna biała, a bardzo tolerancyjne są trawy pastewne i słonecznik.

W glebach kwaśnych fosfor wprowadzany w nawozach mineralnych wiąże się z glinem i żelazem, w formy niedostępne dla roślin. Ulega tzw. uwstecznieniu. Fosfor ulega też uwstecznianiu na glebach zasadowych o pH >7,5.

Niski odczyn gleby hamuje procesy utleniania azotu amonowego (NH4+) do azotanowego (NO3_), a jednocześnie słabo rozwinięty system korzeniowy nie jest w stanie efektywnie pobierać jonów azotanowych z gleby; w rezultacie wzrasta wymycie azotu azotanowego poza zasięg systemu korzeniowego i następuje skażenie wód gruntowych.

Nadmiar kwaśnych kationów w glebie zmniejsza aktywność mikroorganizmów rozkładających słomę, resztki pożniwne, obornik i inne nawozy organiczne. W glebach zakwaszonych słabo rozwijają się mikroorganizmy utleniające azot amonowy do azotanowego, co powoduje gorsze zaopatrzenie roślin w ten składnik pokarmowy i w rezultacie wolniejszy wzrost roślin. W glebach zakwaszonych nie mają warunków do życia bakterie wiążące wolny azot z powietrza (azotobakter) i większość bakterii brodawkowych współżyjących z roślinami motylkowymi.


Wyszukiwarka