Ludzkość i jej istnienie od początku jest związane z glebą.
Gleba jest to wierzchnia, ożywiona część skorupy ziemskiej zmieniona pod wpływem czynników glebotwórczych, zdolna do wyprodukowania zielonej masy roślin
Gleby powstały i dalej powstają (zmieniają się) pod wpływem tzw. Czynników glebotwórczych. Zaliczamy do nich: klimat, roślinność, świat zwierzęcy, ukształtowanie powierzchni, czas oddziaływania czynników wymienionych o raz człowiek i jego działalność.
Wszystkie wymienione czynniki oddziałują na skały macierzyste, bądź na gleby i o powstawaniu różnych gleb decyduje wypadkowa oddziaływania poszczególnych czynników.
Grunt jest pojęciem bardziej wieloznacznym, szerszym niż gleba np. grunty rolne, leśne, zdegradowane itp. W rozumieniu technicznym grunt oznacza wierzchnią warstwę ziemi.
Rola jest to wierzchnia część gleby podlegająca uprawie.
Teren jest to obszar, na którym prowadzona jest różnego rodzaju działalność człowieka np. tereny leśne, rolne, miejskie, górnicze, przemysłowe itd.
Ziemia: 1. Jako planeta
2. Określona obszar (teren) np. ziemia lubuska
3. Jako część gleby (gruntu) np. ziemia torfowa, próchnicza, organiczna itp.
Decydujące znaczenie w procesie tworzenia gleb miały organizmy żywe oraz ich produkty przemiany materii
GLEBA – układ dynamiczny, podlega ciągłym przemianom, dzięki temu zdolna jest do wyżywienia roślin i dalej zwierząt
Powstawanie gleb
Skały macierzyste i gleby podlegają wietrzeniu nieożywionemu oraz wietrzeniu biologicznemu. Początkiem tworzenia się gleb było wietrzenie biologiczne, czyli pojawienie się żywych organizmów np. porostów. Organizmy te prowadziły do zmian na powierzchni skał lub gleb. Powstawały produkty ich przemiany materii. Ciała obumarłych organizmów i drobne okruszki skał zaczęły tworzyć tzw. Kompleks sorpcyjny gleb, który zaczął gromadzić wodę. Kompleks ten zaczął zakwaszać środowisko i oddziaływać głębiej na skały i gleby, ciągle nasilając swoją działalność. Powstała gleba jest tworem ożywionym, dynamicznym i zdolnym do wyżywienia roślin oraz zwierząt.
Funkcje gleby (wg prof. Blume)
Wyróżnia się 6 głównych funkcji gleby. Wśród nich 3 uznawane są jako funkcje ekologiczne, a 3 pozostałe jako funkcje związane z działalnością człowieka.
I funkcje ekologiczne:
1. Produkcja biomasy, która stanowi podstawę wyżywienia zwierząt, źródło energii i surowców odnawialnych
2. Procesy filtracji, buforowania i transformacji. Gleba stanowi filtr, który może usuwać z wody różne zanieczyszczenia (składniki mineralne, chemiczne). Te składniki mogą reagować ze składnikami w glebach (buforowanie), ze składnikami w wodzie oraz mogą się wytrącać tworząc np. sole,
3. Utrzymanie naturalnego środowiska biologicznego- jeden z głównych elementów naturalnej rezerwy genów.
II funkcje związane z działalnością człowieka
1. Gleba jest fizycznym środowiskiem życia (prowadzi się na niej działalność) – tereny, obiekty rekreacyjne
2. Gleba to źródło surowców naturalnych, takich jak kopaliny użyteczne, woda, żwiry , piaski
3. Gleba to miejsce zachowania przedmiotów tzw. Spuścizny kulturowej ziemi i człowieka – zabytki, wykopaliska archeologiczne.
WŁAŚCIWOŚCI GLEBY:
Gleba jest układem trójfazowym, dynamicznym, wyróżniamy:
a. fazę stałą: są to głównie minerały, składniki mineralne, ich sole, części organiczno- mineralne, (próchnica) koloidalne kompleksy
b. fazę płynną: wodne roztwory pierwiastków i ich soli o bardzo zmiennym składzie ilościowym i jakościowym. Faza ta stanowi tzw. Roztwór glebowy, podstawowe źródło składników mineralnych dla roślin.
c. fazę gazową: powietrze glebowe
Idealny stan gleby powinien zawierać: 50% fazy stałej (45% inne, 5% m. organiczna) , 25% fazy gazowej, 25% fazy płynnej
Właściwości gleby dzielimy na : fizyczne, chemiczne, fizyko-chemiczne, biologiczne
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE:
decydują o przebiegu i tempie przechodzenia różnych procesów chemicznych i biologicznych w glebie, ale też decydują o warunkach biologicznych siedliska, o zaopatrywaniu roślin w wodę, składniki mineralne i powietrze.
Właściwości fizyczne dzielimy na: podstawowe i funkcjonalne
1. Właściwości fizyczne podstawowe: - pierwotne, związane z jakością substratu podstawowego
a. ciężar właściwy- jest to stosunek masy określonej objętości, suchej i pozbawionej powietrza gleby do masy takiej samej objętości wody. Średnio dla gleb polski wynosi ona 2,65 g*cm-3 z wahaniami od 2,3-2,8 g*cm-3 zależnie od zawartości części organicznych i składu mineralogicznego gleby. Gleby zawierające tzw. Minerały ciężkie jak magnetyt, granat, cyrkon posiadają ciężar właściwy dochodzący nawet do 3g*cm-3. Natomiast w glebach organicznych ciężar ten spada nawet do 2g*cm-3. Ciężar właściwy kształtuje się różnie w profilach glebowych. W glebach próchniczych poziomy powierzchniowe posiadają ciężar właściwy niższy niż poziomy głębsze. Ciężar właściwy określa się piknometrami.
b. ciężar objętościowy- jest to stosunek masy określonej objętości gleby (przy zachowaniu struktury w stanie nienaruszonym) do masy takiej samej objętości wody. Oznacza się go susząc glebę w temp. 105 st. C. Dla określenia tej właściwości pobiera się glebę do specjalnych cylinderków Kopeckiego o różnej objętości (100 cm3 lub 250cm3).
Ciężar objętościowy określa stosunki powietrzne gleby. Im jest on niższy tym gleba jest bardziej przewiewna. Jest to uzależnione od ilości przestworów wypełnionych powietrzem. Na ilość i wielkość przestworów wpływa głównie budowa agregatowa gleby i układ gleby, a także zawartość części organicznych i spulchnienie gleby.
W glebach mineralnych ciężar objętościowy wynosi od 1,1-1,8 g*cm-3. Wzrasta on zwykle wraz z głębokością poboru gleby. W glebach próchnicznych-organicznych wynosi on około 1g*cm-3.
!! Zabiegi uprawowe zmieszają wartość tego wskaźnika, zwłaszcza w poziomach powierzchniowych.
c. Struktura gleby – zdolność do tworzenia agregatów (bryłek, skupisk). Gleba, która posiada budowę agregatową posiada korzystne warunki dla rozwoju roślin i życia mikroorganizmów. Struktura gleby obejmuje budowę agregatową oraz układ i porowatość gleby.
Budowa agregatowa dzieli się na naturalną i sztuczną
Budowa agregatowa naturalna występuje na glebach nieuprawianych: w lasach, na użytkach zielonych (łąkach, pastwiskach itp.) oraz w głębszych poziomach gleb uprawnych. Naturalna budowę agregatową podzielono na tzw. Agregaty ziarniste, gruzełkowate, orzechowate, pryzmatyczne, słupkowe i kolumnowe oraz płytkowe agregaty.
W glebach uprawnych w poziomach ornych spotyka się agregaty gruzełkowate, baryłkowe i bryłowe.
W miarę próchnicznych glebach leśnych, użytków zielonych i w glebach ornych występują najczęściej najbardziej cenne agregaty gruzełkowate o nieregularnych kształtach kulistych, silnie porowate i rozpadające się przy nacisku na drobniejsze struktury. Najbardziej cenna – gruzełkowata – świadczy o dobrych stosunkach wodno – powietrznych i cieplnych gleby. Gruzełki często są silnie przerośnięte i powiązane z korzeniami roślin. Gruzełki charakteryzuje znaczna porowatość. Odpowiedzialne za tworzenie gruzełek – lepiszcze. Lepiszczem, który wiążę cząstki gleby w agregaty jest próchnica i inne związki koloidalne np. minerały ilaste, tlenki żelazowe.
W wyniku wieloletniej uprawy rolniczej stopniowo zanika struktura naturalna pod wpływem oddziaływania maszyn rolniczych. Z reguły powodują one zanikanie agregatów, szczególnie kiedy są stosowane przy niekorzystnym stanie uwilgotnienia gleby. Obróbka gleb w stanie suchym powoduje rozpylanie gleby natomiast w stanie uwilgotnienia praca narzędzi powoduje zlepianie się gleb.
Układem gleby nazywamy sposób rozmieszczenia agregatów.
Agregaty mogę być ułożone luźno (np. w pisakach nadmorskich) lub szczelnie (w glinach, iłach). Im układ jest bardziej luźny, tym większa jest porowatość gleby. Wyróżnia się następujące układy gleb:
- pulchny
-zwięzły
-zbity
- lużny
Czynniki wpływające na tworzenie się agregatów glebowych.
Mechanizm powstawania agregatów glebowych nie jest dokładnie poznany. Główną rolę tym procesie przypisuje się koloidom glebowym – próchnicy, min ilastym, które wiążą cząsteczki glebowe.
Proces koaugulacji nie jest wystarczającym do powstawania trwałych agregatów, ale go warunkuje. Sole wapnia i magnezu występujące w glebach stabilizują gruzełki i nadają trwałość – spełniają dużą rolę.. Ujemnie wpływają na powstawanie próchnicy jony jednowartościowe (np. sodu), które powodują tzw. Peptyzację koloidów organicznych i ostatecznie niszczenie agregatów.
Działanie próchnicy przejawia się dwojako. Po pierwsze może zlepiać cząstki mineralne powodując tworzenie zrębów agregatowych na glebach lekkich, luźnych piaskach. Może też rozluźniać cząstki gleby w glinach, iłach. zwiększając przestrzenie.
Warunki sprzyjające powstawaniu struktury glebowej:
-obecność koloidów organicznych i mineralnych
-działalność makro i mikrofazy glebowej
-działalność korzeni roślin, a w szczególności roślin trawiastych i z rodziny bobowatych
- odpowiednio wykonana agrotechnika (uprawa mechaniczna, nawożeniem, regulacja stosunków wodno-powietrznych)
-działanie mrozu
-zabiegi przeciwerozyjne
Czynniki powodujące niszczenie struktury agregatowej (działające ujemnie):
-warunki klimatyczne- ulewne deszcze
- erozja wodna i wietrzna
-stosowane w nawożeniu kationy jednowartościowe (np. Na, K)
- ugniatanie gleby przez zwierzęta i rośliny i maszyny
- źle wykonane zabiegi agrotechniczne
- uprawa roślin jednorocznych – głównie zbóż
d. Barwa gleby- bardzo ważna cecha morfologiczna gleb. O ważności jej świadczy nadanie podstawowych jednostek systematyki gleb nazw pochodzących od barwy gleby np. bielicowe, rdzawe, brunatne, czarnoziemy itp.
Barwa gleb zależy od barwy skały macierzystej, składu chemicznego, uwilgotnienia, rodzaju oświetlenia, struktury gleby. Próchnica, tlenki żelaza, krzemionka, węglan wapnia, gips i chlorki barwią gleby.
Na podstawie barwy gleb można wnioskować o różnych procesach i właściwościach, można wyciągać praktyczne wnioski o wykonywaniu głębszych zabiegów np. brunatna -> przewiewność, czarna -> niedosyt tlenu.
Do oznaczania barw gleb służy klucz Marsel’a.
e. Porowatość – jest to suma przestworów zajętych przez powietrze i wodę. Zależna od składu granulometrycznego, zawartości próchnicy, zabiegów agrotechnicznych, działalności mezofauny i korzeni roślin.
Gleby porowate posiadają z reguły korzystne właściwości wodno – powietrzne. Są przewiewne, a korzenie roślin i mikroorganizmy posiadają tu korzystne warunki do życia.
Gleby, w których od 20 – 40 % porowatości ogólnej zajmują pory, wypełnione powietrzem, są najbardziej korzystnymi dla roślin i organizmów.
f. zwięzłość- jest to cecha wskazująca na stopień związania cząstek glebowych. Przez nią gleba stawia większy lub mniejszy opór siłom zewnętrznym (korzeniom roślin, narzędziom)
Zwięzłość zależy od składu granulometrycznego, struktury, ciężaru objętościowego, ilości i jakości koloidów oraz wilgotności, zawartości próchnicy i węglanu wapnia.
g. Pulchność- jest odwrotnością zwięzłości, zależy od zawartości próchnicy słodkiej (jony Ca i Mg) /odwrotnie działa p. słona (Na)
h. Plastyczność – cecha polegająca na przybieraniu przez glebę różnych form pod wpływem działalności i utrzymywaniu się tych form po ustaniu działania sił.
Właściwość ta występuje przy pewnym stopniu uwilgotnienia. Wzrost zawartości w glebach zmniejsza plastyczność gleb, zwiększa , gdy występują cz. ilaste
i. Lepkość – zdolność gleby do przylegania do różnych przedmiotów. Zależy od składu granulometrycznego struktury i wilgotności. Gleby ciężkie mają lepkość większą niż gleby piaszczyste. Gleby suche nie wykazują lepkości. Stopień lepkości wzrasta wraz ze wzrostem zawartości koloidów w glebie.
j. Pęcznienie- jest to zwiększenie jej objętość pod wpływem wchłaniania wody. Zależy od: składu granulometrycznego, a głównie zawartości cz. ilastych oraz ilości i jakości kationów wymiennych - koloidy nasycone kationami sodu powodują wzrost pęcznienia, natomiast koloidy wysycone kationami wapna zmniejszają tę cechę.
Gleby strukturalne pęcznieją w mniejszym zakresie niż bezstrukturalne. Najsilniej pęcznieją torfy. Kg torfu wysokiego wchłania 24 l wody.
k. Kurczliwość- jest zjawiskiem odwrotnym do pęcznienia. Jest to cecha niekorzystna bo kurczenie się gleb powoduje powstawanie dużych szczelin, zwiększających wysychanie gleb
CHARAKTERYSTYKA GŁÓWNYCH KOLOIDÓW GLEBOWYCH
Koloidy dzielimy na:
1. Koloidy mineralne – należą minerały ilaste z grup: kaolinitu, illitu, montmorylonitu
oraz uwodnione tlenki żelaza i glinu. Minerały ilaste posiadają ładunki ujemne za powłoce koloidu, mają możliwość sorbowania kationów K+
Na+
Ca2+
Koloidy ilaste gleb klimatu wilgotnego sorbują głównie jony wodoru, sodu, potasu.
Natomiast gleby klimatu suchego sorbują jony wapnia, magnezu, najmniej wodoru.
Minerały ilaste posiadają ładunki „-„ na powłoce koloidu, mają możliwość sorbowania kationów.
Właściwości | Rodzaje koloidów | Próchnica |
---|---|---|
montmorylonit | illit | |
Wielkości cząstek | 0,01-1,00 | 0,1-2,0 |
Pojemność wymienna kationów me/100g | 80-100 | 15-40 |
kształt nieregular nieregular 6kątny
gleby ilaste – duża pojemność sorpcyjna. Minerały ilaste zwiększają zdolność gleby do sorbowania różnych związków soli, jonów itp.
2. Koloidy organiczno mineralne - Najważniejszą rolę spełnia próchnica – głównie występuje w wierzchnich poziomach gleb. Jest otoczona kationami . Próchnica może zabsorbować nawet do 250 centymoli na 1qkg
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNO- STRUKTURALE- WTÓRNE (Funkcjonalne)
WŁAŚCIWOŚCI WODNE
Woda pełni w glebie bardzo ważne funkcje:
- jest rozpuszczalnikiem dla składników mineralnych
- woda jest pokarmem i środowiskiem życia mikroorganizmów
- środowiskiem, w którym zachodzą liczne procesy glebowe
- umożliwia wymianę składników mineralnych pomiędzy fazą stałą gleby a roślinami
Współczynnik transpiracji- ilość wody potrzebna na wyprodukowanie 1kg suchej masy
ziemniaki250
burak cukrowy270
kukurydza
żyto310
trawyok. 1000
Współczynnik transpiracji świadczy o tym, że ilość wody zużytkowanej i pobieranej przez rośliny jest bardzo duża.
Bilans wodny- porównanie przychodów wody do gleby do jej rozchodów.
Przychody (źródła):
- opady atmosferyczne, (deszcz, śnieg, grad, rosa, mgła)
- woda podsiąkająca z głębszych warstw,
- woda kondensacyjna,
- woda sztucznie sprowadzana na glebę (nawadnianie)
Rozchody (ubytki)
-spływy powierzchniowe
- przesiąkanie wody w głąb ziemi
- transpiracja,
- ewapotranspiracja- wyparowanie z powierzchni nie pokrytej roślinami (z dużej powierzchni gleby)
- zatrzymywanie wody na liściach
Postacie wody w glebach:
- woda chemiczna-, woda wchodząca w skład minerałow lub związków soli i jest związana chemicznie (CasO4*H20) nie ulatnia się nawet pod wpływem temperatury 105 stopni, może przejść do roztworu glebowego w wyniku rozpuszczenia się minerału albo soli i nie bierze udziału w procesie glebowym, nie jest wykorzystywana przez rośliny, zawartość w glebie – 7 procent
- lód- wchodzi w skład minerałów; nie ulatnia się nawet w czasie suszenia (45st); może przejść do roztworu glebowego w wyniku rozpadu minerałów; nie bierze udziału w procesach glebowych i nie jest wykorzystywana przez rośliny; do 7% ilości w glebach, mało aktywna, udział w procesie wietrzenia fiz skał i minerałów.
- para wodna- zajmuje grube pory glebowe, przemieszcza się w glebach z miejsc o wysokich ciśnieniach do miejsc o niskich ciśnieniach, czyli z miejsc bardziej wilgotnych do suchych; przy spadkach temperatury przemieszcza się do miejsc o temperaturach niższych. Zawartość tej wody w warstwach ornych wynosi do 10 l/ha, i nawet ta bardzo mała ilość jest ważna dla roślin kserofitycznych,
- woda związana siłami molekularnymi- otacza powierzchnię koloidów i jonów. Wyróżniamy wodę molekularna:
•higroskopową- powstaje przez pochłanianie pary wodnej z powietrza na drodze kondensacji (otacza glebę – grudkę gleby jako I warstwa), gleby ciężkie mają jej więcej, bo w nich jest większa zawartość drobnych cząsteczek, (minerałów ilastych i iłów) nie jest wykorzystywana przez rośliny wyższe ze względu na silne związanie jej przez glebę
•błonkowata- druga warstwa wody osadzająca się na grudce gleby – po wodzie higroskopowej (gromadzi się na powierzchni wody higroskopowej), odgrywa pewną rolę w procesach glebowych bo jest słabiej związana z glebą. w piaszczystych jej ilość może dochodzić do 1%, a w gliniastych (zwięzłych) nawet 11%; może być częściowo pobierana przez rośliny,
- woda kapilarna- wypełnia kapilary (naczynia włosowate), przemieszcza się w różnych kierunkach kapilarnie (siły adhezji i kohezji), przesuwa się z kapilar szerszych ku węższym i z miejsc bardziej wilgotnych do bardziej suchych; bardzo ważne znaczenie w życiu roślin, w zaopatrywaniu ich w wodę; wysokość podnoszenia cieczy w kapilarze jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy kapilar – im cieńsze tym wysokość wyższa;; wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się szybkość i wysokość podnoszenia wody, zatem poziom wznoszenia będzie większy …. niż wiosną i jesienią. Wysokość do jakiej może się podnieść woda w glebach zależy od średnicy kapilar i stąd w piaskach jest niska i wynosi od 30 do 50 cm , w glinach do 1 cm a w pyłach do 4 m.
- woda grawitacyjna- wolna- podlega siłom ciążenia, poruszająca się z góry na dół, im gleba więcej jej zatrzyma, tym rośliny mogą z niej korzystać w części, co zdążą złapać zanim wsiąknie, im gleby piaszczyste tym mniej skorzystają. jest tylko częściowo pobierana przez rośliny,
- woda gruntowa- wstępuje na pewnej głębokości pod powierzchnią ziemi, podlega siłom ciążenia zatrzymując się na nieprzepuszczalnych utworach w głębi, tworzących poziomy wodonośne, których może być kilka; głębokość zalegania tej wody zależy głównie od ukształtowania terenu i transpiracji roślin. Na użytkach zielonych zwierciadło wody gruntowej wstępować może tuż pod powierzchnią ziemi (nawet 10-50 cm); na glebach uprawnych- głębiej, lekkich- powinien się znajdować nie głębiej niż 1,5 m, a na ciężkich- nie głębiej niż 2m.
Zdolności gleb do magazynowania wody, wpływ mają:
pojemność wodna – wpływa na tzw-retencję wodną czyli ilość wody jaką jest w stanie zatrzymać gleba.- zdolność do magazynowania zależy głównie od pojemności wodnej, a ta od składu granulometrycznego ( w tym zwartość drobnych cząstek), dlatego retencja w glebach piaszczystych jest słaba, a gliniastych i pyłowych dużo wyższa (zawartość próchnicy- gleby organiczne mają wysoką pojemność wodną i duże wartości retencyjne)
- ruchy wody (przesiąkanie)- przy okresowym nadmiarze wody może ona przesiąkać w głąb,; ilość wody przesiąkającej zależy głównie od jej dopływów, pojemności wodnej (zdolności magazynowania) i przepuszczalności.
- przepuszczalność wodna - zależy od składu granulometrycznego, struktury, temperatury, zawartości soli w glebach, próchnicy, działania organizmów żywych. Im gleba zbudowana jest z grubszych frakcji mech., tym większe są w niej pory i szybciej w nich woda przesiąka. W glebach piaszczystych przesiąkanie jest dużo większe niż w gliniastych.
Zwiększenie pojemności wodnej jest szczególnie ważne w glebach piaszczystych, gdzie woda opadowa przesiąka w głąb bardzo słabo, dlatego wszelkie prace prowadzone na tych glebach, które prowadzą do zwiększenia ich właściwości sorpcyjnych, poprawiają warunki życia roślin. Można to osiągnąć stosując odpowiednie zabiegi uprawowe- nawożenie i stosowanie płodozmianów.
Parowanie- zależy głównie od:
- zdolności podsiąkania wody
- głębokości występowania wody gruntowej,
- składu granulometrycznego,
- struktury,
- pojemności wodnej,
- powierzchni parowania,
- barwy gleby,
- nachylenia i wystawy terenu,
- warunków meteorologicznych
- szaty roślinnej.
Zmniejszenie parowania zależy od:
- Zmniejszenia podsiąku,
-obniżenie poziomu wody gruntowej,
-przewaga grubszych frakcji glebowych,
-dobra struktura,
-większa pojemność wodna,
- jasna barwa,
- mniejsza powierzchnia parowania,
- wystawa północna,
-mniejsze nachylenie stoków,
-niższa temperatura oraz
- większa zawartość szaty roślinnej
WŁAŚCIWOŚCI CIEPLNE GLEB
Intensywność procesów zachodzących w glebach zależy od temperatury którego głównym źródłem ciepła glebowego jest promieniowanie słoneczne. Ilość promieniowania zależy od szerokości geograficznej, klimatu, pory roku/dnia, ukształtowania powierzchni i rodzaju wystawy
Na ilość ciepła pochłoniętego przez ziemię wpływa też pokrywa roślinna i barwa gleb. Ważną cechą jest pojemność cieplna gleb zależąca od ciepła właściwego.
Ciepło właściwe gleby – to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 grama gleby o 1 stopień. Gleby ciężkie próchniczne i mokre posiadają wysoką pojemność cieplną i dlatego są nazywane glebami zimnymi (wolno się nagrzewają)Gleby piaszczyste – z reguły suche – łatwo się ogrzewają i studzą.
Oddawanie ciepła przez gleby zachodzi na drodze wypromieniowania lub parowana , gdy temp atmosfery jest niższa od glebowej. Intensywność zależy od składu granulometrycznego , zawartości wody, struktury gleby, szaty roślinnej, przezroczystości powietrza. Podczas parowania wymagana jest pewna ilość ciepła, co ostatecznie prowadzi do ochładzania się gleb
WŁAŚCIWOŚCI POWIETRZNE
Do najważniejszych właściwości powietrznych gleb należą: przewiewność, wymiana gazowa pomiędzy glebą a powietrzem atmosferycznym oraz pojemność powietrza.
Właściwości powietrzne kształtują klimat gleby wpływają na warunki wzrostu i rozwoju roślin oraz na życie biologiczne gleby.
Przewiewność – przepuszczalność powietrza, to zdolność do przewietrzania gleb. Polega na wymianie zużytego powietrza na świeże; źle działa zbyt niska i zbyt wysoka przewiewność. W glebach zwięzłych, podmokłych, bez przerw strukturalnych przewiewność jest niska, natomiast w glebach lekkich, bardzo lekkich jest wysoka.
Wymiana gazowa pomiędzy powietrzem glebowym a atmosferycznym– zależy od ciśnienia które występuje w glebie oraz w powietrzu atmosferycznym. oraz od stężenia składników w powietrzu. Nasilenie się wymiany gazów jest zależne też od ruchów wody w glebie, ruchy pionowe wody wypierają je z gleby a poziome wzbogacają je w powietrze.
Pojemność powietrzna gleb- czyli to co gleba może zatrzymać, zależy od występowania dużych porów w glebach. Im tych przestrzeni jest więcej tym pojemność powietrza jest większa. W glebach pod użytkami zielonymi pojemność powietrza powinna wynosić od 6-10% a w glebach ornych od 10-18%. Pojemność powietrzną poprawiają: głębokie orki, wapnowanie, nawozy organiczne. Odwrotnie działają: ugniatanie gleby przez zwierzęta i narzędzia, ulewne deszcze, zjawisko zabagniania.
Skład powietrza glebowego W glebach zachodzą różne procesy biochemiczne w wyniku, których skład powietrza glebowego zmienia się.
Zawartość azotu, tlenu i CO2 w powietrzu atmosferycznym i glebowym:
Powietrze | N | O2 | CO2 |
---|---|---|---|
atmosferyczne | 78,1 | 20,9 | 0,03 |
glebowe | 70,8-80,2 | 10,4-20,7 | 0,15-0,65 |
Powietrze glebowe zawiera znacznie więcej CO2 (prawie 15 razy) i mniej tlenu niż powietrzne atmosferyczne. Poza tym w powietrzu glebowym stwierdza się obecność amoniaku, a w glebach zabagnionych metan, siarkowodór, wodór.
CO2 pochodzi z oddychania organizmów oraz z rozkładu masy organicznej. W glebach strukturalnych zawartości tlenu wystarczają dla rozwoju roślin i mikoorganizmów. W poziomach głębszych gleb zawartości telnu zmniejszają się. W glebach ciężkich bezstrukturalnych, podmokłych, zabagnionych zawartość tlenu mogło być zbyt niskie dla życia organizmów.
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE GLEB
O właściwościach chemicznych gleb decyduje skład chemiczny gleb, który jest uzależniony od mineralogicznego, zawartości próchnicy, zawartości części koloidalnych, reakcji wymiany pomiędzy kolidami glebowymi a roztworem glebowym, działalności mikroorganizmów, działalności roślin i zwierząt
Od składu chemicznego zależy żyzność gleby. Spośród pierwiastków mineralnych które występują w glebach 17 uznaje się za niezbędne dla życia roślin (O2, C, H – mogą być pobierane z powietrza i wody pozostałych 14.
żyzność gleby – gdy zawiera dużo składników mineralnych
urodzajność – zdolność do wytwarzania dużego plonu
PIERWIASTKI MINERALNE:
Pierwiastki chemiczne mogą występować w glebach w formach nieprzyswajalnych i przyswajalnych dla roślin dlatego ważne jest, przy analizie gleb zaznaczyć zawartość jednych i drugich
Składniki mineralne występują: w minerałach, w związkach chemicznych, w postaci jonów, zawarte w substancji organicznej
.Sole i jony mogą być rozpuszczone w roztworach wodnych - niektóre składniki dwutl wegla i tlenu są gazami lub zawarte w solach.
Składniki zawarte w substancji organicznej i w minerałach glebowych mogą się z nich uwalniać i przechodzić w formy dostępne dla roslin. możliwy jest tez proces odwrotny.
Gleba jest utworem bardzo dynamicznym , jej skład ulega ciągłym zmianom pod wpływem bardzo skomplikowanych procesów w niej zachodzących.
makroelementy – spełniają ważniejsza role w życiu roślin i jest ich więcej . na ogół nadmiar nie jest szkodliwy – z wyjątkiem azotu
AZOT
Jest jednym z najważniejszych pierwiastków w życiu organizmów żywych. Wchodzi w skład budowy : związków białkowych, witamin, nukleotydów, kwasów nukleinowych, chlorofilu. Azot najwyraźniej wpływa na wielkość plonów. Stosowanie azotu w zbyt dużych dawkach działa szkodliwie na wysokość i jakość plonów, niepobrany przez rośliny może łatwo ulec wymyciu w głąb profilu, a nawet przedostawać się do wód gruntowych i je zanieczyszczać.
Źródła azotu mineralnego w glebach:
Azotu w powietrzu jest najwięcej, jednak w formie N2 nie jest on pobierany bezpośrednio przez rośliny. Rośliny pobierają azot z gleb w formach mineralnych, w których azot jest związany z tlenem, wodorem i węglem np. NO2, NO3, NH3, N-C.
jego źródła to:
- substancja organiczna, w glebie może być : 100 procent w próchnicy, a średnio 2 procent wegla org. W tej próchnicy można stwierdzić obecność wszystkich pierw
- mineralizacja przez drobnoustroje – wiąże azot
- wyładowania atmosferyczne – w ich czasie b. wysoka temperatura powoduje powstawanie tlenków N2 wraz z łukiem elektrycznym, łącząc się z wodą spadają i tworzy się HNO2 lub HNO3. w ciągu roku 30 kg/ha azotu
- bakterie :
1) wolnożyjące - tlenowe – azotowate wiąża na pow ierzchni 1 ha do 50 kg, - beztlenowe – clostridium
współżyjące z roślinami wyższymi– rhizobium – brodawkowe, żyją na roślinach bobowatych w korzeniach, każdy gat roslin współżyje z innym gatunkiem bakterii. ilość wiązanego N2 zależy od – gatunku rośliny bobowatej, - dł okresu wegetacji
- nawozy mineralne
- nawozy organiczne
Zawartości azotu w glebach są bardzo różne, najwięcej tego składnika zawierają gleby próchniczne np. w torfach zawartość sięga nawet do 4%, w glebach bielicowych do 0,01%, w brunatnych od 0,1 – 0,2%. Bardzo ważny jest stosunek węgla do azotu C: N. Średnio w glebach uprawnych w poziomach próchnicznych wynosi od 10-30: 1, jeżeli stosunek przekracza wartość 30:1 wówczas w tych glebach występuje bardzo silna sorpcja.
Formy azotu w glebach:
Azot w glebach występuje jako organiczny i mineralny. Z form mineralnych przeważają:
-forma amonowa N-NH4
- forma azotowa N-NO3
Obydwie mogą być pobierane bezpośrednio przez rośliny. Niepobrana przez rośliny forma azotowa może ulegać wymyciu z gleb jako, że forma ta nie jest wiązana przez kompleks sorpcyjny gleby. Straty wynikające z wymycia dochodzą nawet do 100%. W przypadku formy amonowej strat na drodze wymywania nie ma, ponieważ może być ona wiązana przez kompleks sorpcyjny gleby. Jego wiązanie będzie większe na glebach zwięzłych, gliniastych niż na lekkich. Na glebach piaszczystych sorpcja wymienna będzie słabsza. Część amoniaku może ulatniać się do atmosfery. Pewne straty azotu mogą zachodzić w warunkach beztlenowych wówczas występuje zjawisko denitryfikacji. – ulatniania się go do atmosfery (wypieranie NH3 przez silne zasady w glebach o pH>7)
Związki azotu w glebach podlegają ciągłym przemianom przechodząc w związki organiczne i na odwrót – w związki mineralne Główne procesy jakim podlegają związki azotu to:
-amonifikacja – przekształcanie związków organicznych do NH3
- nitryfikacja utlenianie amoniaku do azotanów od NH3 do NO3
-denitryfikacja – redukcja azotanów do azotynów, a później do wolnego azotu. od NO3 doNO2
Wymienione procesy zachodzą przy udziale wyspecjalizowanych drobnoustrojów.
FOSFOR
Wchodzi w skład związków budulcowych komórek: nukleoproteidów i fosfolipidów. Bierze udział w formowaniu tzw. części generatywnych oraz w oddychaniu komórkowym. Zawartość fosforu ogólnego w glebach Polski może wynosić od 0,01-0,02%, natomiast zawartość fosforu przyswajalnego jest dużo mniejsze i zwykle za niskie dla roślin. Zawartość fosforu przyswajalnego mieszczącego się w zakresach ok. 100 mg/kg (ppm)
Fosfor w glebach występuje w związkach organicznych i mineralnych. Powierzchniowe warstwy gleb mineralnych zawierają od 25-65% fosforu organicznego, a resztę stanowi fosfor mineralny. Warstwy głębsze gleb zawierają mało fosforu i jest to z reguły fosfor mineralny.
Organiczne formy fosforu to:
-fityna i jej pochodne
-kwasy nukleinowe i fosfolipidy
Źródłem ich są resztki roślinne.
Fosfor mineralny to jego połączenie z wapnem, żelazem, glinem , magnezem i manganem. Podstawową formą w jakiej występują fosforany w glebach są pochodne kwasy fosforowego (H3PO4)
I. H2PO3 - + H jednozasadowe – łatwo rozpuszczalne w wodzie, przyswajalne przez rośliny
II. HPO42- +H dwuzasadowe – średnio rozpuszczalne w wodzie
III. PO43- + H trójzasadowe – trudno rozpuszczalne w wodzie lub wcale
!! Retrogradacja fosforu czyli uwstecznianie fosforanów jest to przechodzenie z form łatwo przyswajalnych w formy trudno przyswajalne lub nieprzyswajalne. Zachodzi we wszystkich glebach, najmocniej w glebach kwaśnych i alkaicznych, najsłabiej w glebach obojętnych. Niekorzystna dla roślin, zapobieganie – utrzymywanie pH zbliżone do 7
Duży wpływ na przyswajalność fosforu ma poza odczynem obecność w glebie masy organicznej, a w szczególności kwasów huminowych, które mogą tworzyć połączenie tzw. helatowe z jonami wapna, żelaza i glinu, dzięki temu nie powstają nierozpuszczalne fosforany wapnia, żelaza i glinu.
Fosfor jest związany ze zjawiskiem eutrofizacji wód.
POTAS
Nie wchodzi w skład związków organicznych ale bierze udział w ich powstawaniu (w procesie fotosyntezy). Potas reguluje uwodnienie plazmy, przeciwdziała wymarzaniu oraz wyleganiu roślin. Zawartość potasu w glebach Polski wynosi od 0,01-2% (2% w madach). Źródłem potasu w glebach są minerały ilaste wyróżnia się formy: łatwo przyswajalną, trudno przyswajalną i nieprzyswajalną.
Potas w glebach może ulegać zjawisku fiksacji.(uwstecznieniu) Potas nie pobrany przez rośliny może ulegać wymywaniu.
WAPŃ
Występuje w glebach w postaci minerałów w kompleksie sorpcyjnym, roztworze glebowym i jako wapń organiczny. Zawartość wapna w glebach Polski waha się od 0,07-3,6% - w rędzinach może być więcej
Wpływ wapnia bezpośrednio na rośliny
-wapń reguluje gospodarkę wodną (odwadnia plazmę)
-wchodzi w skład błon komórkowych
-wpływa korzystnie na przebieg wielu ważnych procesów życiowych
Wpływ wapnia pośrednio na rośliny
-wpływa korzystnie na właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne
(wpływ na właściwości fizyczne)
- wapń działa strukturotwórczo
-wpływa korzystnie na stosunki wodno- powietrzne
(wpływ na właściwości chemiczne)
-działa odkwaszająco !!
- zwiększa przyswajalność molibdenu a zmniejsza rozpuszczalność glinu, boru, manganu i innych mikroskładników
(na właściwości biologiczne)
- wapno wpływa korzystnie na rozwój mikroorganizmów w glebach
MAGNEZ
Wchodzi w skład chlorofilu oraz bierze udział w procesie aktywacji wielu reakcji enzymatycznych . Jest antagonistą wapnia i potasu. Zawartość magnezu w glebach może wynosić od 0,6 – 1,2%. Jego źródłem są minerały glebowe i resztki roślinne. Występuje w formach jako zabsorbowany wymiennie przez kompleks sorpcyjny, w roztworze glebowym w połączeniach org i w postaci soli trudno rozpuszczalnych.
Magnez może ulegać wymywaniu z gleb.
SIARKA
Jest składnikiem budulcowym białek roślinnych, bierze udział w procesach oksydacyjno- redukcyjnych komórki oraz w procesie fotosyntezy. Pierwotnym źródłem siarki są siarczki, a wtórnym siarczany (gips i anhydryt), SO2,SO3 i pyły są pochodzenia przemysłowego.
W glebach polskich zawartość siarki wynosi od 0,001 do 0,12%. Nawożenie siarką nie jest wymagane, szczególnie wymagającymi siarki rośliny to rośliny krzyżowe (np. kapusta).
MIKROELEMENTY (MIKROSKŁADNIKI):
-występują w małych ilościach, rośliny również mało ich pobierają
-są katalizatorami wielu różnych ważnych procesów życiowych roślin
-ich nadmiar, jak i niedobór są szkodliwe dla org. Żywych
-ich źródłem są skały macierzyste, substancje organiczne, stosowane środki ochrony roślin oraz różnego rodzaju zanieczyszczenia przemysłowe
-najmniej jest ich w glebach piaszczystych
-wraz ze wzrostem zawartość cząsteczek drobnych (ilastych) zawartość składników zwiększa się
-pobieranie większości mikroskładników przez rośliny może być blokowane przez wapno i próchnicę
-w rejonach uprzemysłowionych często dochodzi do przekroczenia tzw. dopuszczalnych stężeń takich składników jak ołów, miedź, cynk, cyna, nikiel, kadm itd. (metali ciężkich)
- niedobory mogą wynikać z braku ich w skale macierzystej, może być związana z sorpcją przez próchnicę oraz z wapnowaniem
Fitoekstrakcja – pobieranie przez rośliny związków i pierwiastków z gleby oczyszczając je
ŻELAZO
W glebach występuje w dużych ilościach, ale rośliny pobierają go mało.
-spełnia ważną rolę fizjologiczną- bierze udział w procesie oddychania
-jest składnikiem krwi zwierząt i ludzi ,
-zawartość żelaza w glebach sięga nawet 2,5%, ulega dużym wahaniom
-formy żelaza występujące w glebach nadają jej barwę
-wodorotlenki żelaza posiadają zdolności sorpcyjne, korzystnie wpływają na tworzenie struktury w glebach
-przy odczynie powyżej 6,0 żelazo wytrąca się jako wodorotlenek żelazowy, a przy pH kwaśnym tworzy nierozpuszczalne połączenia z fosforanami
- zbite formy żelaza – powstają orsztyny żelaziste które mogą ograniczać przepuszczalność gleby
MANGAN
-jest katalizatorem w procesie oddychania, przemianach azotu i węglowodanów
- zawartość w glebach to 10-4000mg (ppm)
- najuboższe w mangan są gleby piaszczyste
-utlenienie manganu zmniejsza jego rozpuszczalność, podobnie działa zmiana odczynu z kwaśnego na obojętny
-w glebach kwaśnych stwierdza się nadmiar manganu
CYNK
-niezbędny dla organizmów żywych
-bierze udział w aktywacji enzymów
-cenny w ogrodnictwie i produkcji roślin zbożowych
-zawartość w glebach to 25-1000 mg/kg
MIEDŹ
-składnik enzymów z grupy oksydoreduktora
-bierze udział w tworzeniu krwi
-brak miedzi często występuje na świeżo zaoranych glebach (choroba nowiu)
- zawartość kilka - kilkadziesiąt mg/kg
MOLIBDEN
- rola w przemianach węglowodanów w roślinach – wpływa korzystnie na wzrost i rozwój komórek wzrostowych, procesy kwitnienia i owocowania, gospodarkę wodną i pobieranie soli
-ważny np. dla buraków cukrowych
- ważny w redukcji azotanów do amoniaku
-jego brak powoduje chorobę - suchą zgniliznę liści sercowych
- zawartość 5-100 mg/kg
- ważny w procesie wiązania azotu przez rizodia,
- jego rozpuszczalność wzrasta wraz ze wzrostem pH
CHLOR
-niezbędny do aktywizacji org. Żywych
- dodatnio wpływa na kiełkowanie nasion i rozwój roślin
- lubią go rzodkiew, szpinak, selery i buraki pastewne, a nie lubią tytoń, ogórki, ziemniaki
-łatwo wymywany przez wody opadowe – nie jest wiązany przez kompleks sorpcyjny
KOBALT
-składnik witaminy B12, dlatego jest niezbędny zwierzętom, zwłaszcza z grupy przeżuwaczy
-zawartość 0,1-30 mg/kg
-główne źródło to resztki roślinne
JOD
-niezbędny zwierzętom, brak powoduje chorobę gruczołu tarczycy- zasobne w jod są tereny nadmorskie, ponieważ występuje on w wodzie morskiej
-w glebach nadmorskich jest 0,19 do 10,4 mg/kg
FLUOR
- wchodzi w skład szkliwa zębów i skład kości
-jego źródłem są minerały – fluoryt i apatyt oraz nawozy fosforowe
-w naszych glebach to 20-1600 mg/kg, najwięcej w glebach ilastych i wapniowych
OŁÓW
-zawartość w roślinach nie przekracza 10mg/kg
-ostatnio coraz wyższe stężenie w roślinach, co świadczy o wzroście zanieczyszczenia środowiska, spowodowanym emisjami pyłowymi, spalinami,
-zawartość w glebie 3-50 mg/kg
- zanieczyszczenie tym składnikiem jest powodowane emisjami pyłowymi układów przemysłowych oraz silników spalających etylinę ołowiową.
BOR
- ważny [pierwiastek w przemianach węglowodanowych w roślinach
- ważny w procesach wzrostu
-reguluje gospodarkę wodną – szczególnie buraki cukrowe
- burak – sucha zgnilizna liści sercowych
-od 5 do 100 ppm
- duża ilość w skałach osadów morskich
-procesy kwitnienia i owocowania
Właściwości fizykochemiczne: sorpcyjne, odczyn pH, buforowość
WŁAŚCIWOŚCI SORPCYJNE
a. sorpcja gleb- zdolność do zatrzymywania i pochłaniania składników, jonów, cząsteczek. Zjawiska z tym związane, to zjawiska sorpcyjne.
• o zdolnościach sorpcyjnych decyduje koloidalna faza stała- kompleks sorpcyjny
• dzięki właściwościom sorpcyjnym możliwe jest regulowanie odczynu gleby, magazynowanie składników mineralnych i neutralizacja szkodliwych wpływów różnych substancji dostających się do gleby
• kompleks sorpcyjny gleby tworzą tzw. koloidy glebowe, wśród których wyróżnia się:
- minerały ilaste
- krystaliczne uwodnione tlenki żelaza i glinu
- próchnicę
- kompleksy ilasto- próchnicze
- minerały bezpostaciowe
b. rodzaje sorpcji
• wymienna (fizyko- chemiczna)- polega na wymianie jonów między roztworem glebowym a koloidalnym kompleksem sorpcyjnym gleby. Ilość jonów zaabsorbowanych przez kompleks sorpcyjny równa się ilości jonów uwalnianych do roztworu glebowego.
Jako że koloidy glebowe naładowane są ujemnie sorbują kationy.
W czasie reakcji wymiany powstaje stan równowagi dynamicznej pomiędzy ilością kationów wymiennych kompleksu sorpcyjnego, a ilością kationów w roztworze. Przeważa, jako że jądro kompleksu naładowane jest ujemnie, przeża sorpcja wymienna kationów. Gdy roztwór glebowy zostanie wzbogacony w kation (nawożenie) to ilość kationu wchodzi do kompleksu sorpcyjnego. Gdy roślina pobiera z roztworu kation, to taka sama ilość składnika musi przejść z fazy stałej do roztworu.
W glebach najczęściej spotykanymi kationami są kationy Ca+2, K+, Mg+2, Na+, NH3+, H+, Al+3, Fe+2, Fe+3. Mogą powodować kwasowość (H+, Al+3) lub zasadowość (reszta).
Na właściwości sorpcyjne wymienne wpływ mają:
- budowa sorbentu
- odczyn gleby
- rodzaj kationu
- rodzaj towarzyszącego anionu
- temperatura
- stężenie roztworu
- wartościowość kationów
-uwodnienie gleby
Właściwość | Rodzaje koloidów |
---|---|
montmorylonit | |
Wielkość cząsteczek w mikronach | 0,01- 1,00 |
Pojemność wymienna kationów w me/100g | 80- 100 |
Wraz ze wzrostem wartościowości kationów wzrasta ich energia wejścia do kompleksu sorpcyjnego
Szereg kationów pod względem energii wejścia (wg Gdovoje)
Li+<Na+<K+=NH4+<Mg+2<Ca+2Al+3<Fe+3<H+
Ilość / wielkość sorpcji zależy od zawartości w glebach min ilastych. wśród nich: kaolinit, illit, montmorylonit.
Ważna jest również tzw. energia wyjścia kationu z kompleksu sorpcyjnego, rządzi tu reguła:
im łatwiej kation jest sorbowany, trudniej daje się usunąć
Reakcje wymiany przebiegają szybko, trwają kilka minut, zależy to też od struktury sorbentu. Sorpcja wymienna anionów ma dużo mniejsze znaczenie niż kationów. Ma miejsce tylko dzięki obecności uwodnionych tlenków żelaza i glinu
#biologiczna- pobieranie składników przez rośliny lub mikroorganizmy; po obumarciu, na drodze mineralizacji, składniki mogą być uwalniane i przyswajane przez następne organizmy żywe
Zapobiega stratom przez wymywanie.
Niekiedy sorpcja składników przez mikroorganizmy jest tak silna, że rośliny wyższe mogą cierpieć na brak danego nawozu. zachodzi ostra konkurencja pomiędzy roślinami wyższymi a mikroorganizmami
#fizyczna- wiązania na powierzchni ciał stałych innych ciał, np. powstawanie wody higroskopowej w glebie.
O jej wielkości decyduje też stopień rozdrobnienia cząstek.
#mechaniczna- można ja porównać z działaniem sączka (grubsze cząstki są zatrzymywane)
Wielkość zależy od składu granulometrycznego, im więcej drobnych cząstek, tym silniejsza sorpcja mechaniczna.
# chemiczna – możliwość powstawania w glebach nierozpuszczalnych w wodzie związków – np. retrogradacja fosforanów
ODCZYN GLEB
Odczyn jest to ujemny naturalny logarytm ze stężenia jonów wodorowych. Określany jest stosunkiem jonów wodorowych do jonów wodorotlenowych. pH mieści się w zakresie 1-14, 1-7 odczyn kwaśny, 7 odczyn obojętny, 7-14 alkaiczne. Jony H decydują o odczynie kwaśnym, jony OH o alkalicznym. Iloczyn obu stężeń jest stały i w temp 22 stopni wynosi 10-7
Stan gleby, w którym pH jest kwaśne to kwasowość gleby. Kwasowość dzielimy na:
-czynną – wyraża st. jonów H w roztworze glebowym – oznaczana przez zalanie wodą destylowaną gleby . Oznacza się ją zalewając glebę 1 molowym chlorkiem potasu lub 0,01 molowym chlorkiem wapnia.
-czynną hydrolityczną- oznacza się ją działając na glebę octanem wapnia lub octanem sodu.
-potencjalną
# wymienna – st. jonów H i Al. w roztworze glebowym i kompleksie sorpcyjnym , oznaczana przez dodanie 1 M KCl do 0,01 M CaCl2
# hydrolityczna
Podział gleb w Polsce ze względu na kwasowość czynną wymienną:
-poniżej 4,5 pH – gleby bardzo silnie kwaśne
- od 4,6-5,5 pH – gleby kwaśne
- od 5,6-6,5 pH – gleby lekko kwaśne
- od 6,6-7,2 pH – gleby obojętne
- powyżej 7,2 pH – gleby alkaiczne
!! W glebach Polski pH mieści się od bardzo silnie kwaśnego do alkaicznego, jednak przeważają (50%) gleby bardzo silnie kwaśne oraz gleby kwaśne. Gleby słabo i lekko kwaśne to 30%, natomiast gleby alkaiczne i obojętne to 20%
O odczynie kwaśnym decyduje (przyczyny zakwaszania gleb)
1. skład skał macierzystych, z których powstały gleby. (brak Ca i Mg)
2. Przewaga klimatu tzw. huminowego (przewaga opadów atmosferycznych nad parowaniem) [klimat arridowy – przewaga parowania]
3. pobieranie składników przez rośliny
4. Emisje przemysłowe związków siarki.
5. Stosowania przez rolnictwo nawozów tzw. fizjologicznie kwaśnych.
Wpływ odczynu na gleby i rośliny
Gleby kwaśne zawierają mało wapnia i w kompleksie sorpcyjnym przeważają jony H+ i Al.+. Próchnica która pozbawiona jest wapnia i magnezu nie jest dobrym lepiszczem, dlatego też gleby kwaśne mają złą strukturę czyli złe stosunki wodno – powietrzne o termiczne. Warunki życia dla roślin i większości mikroorganizmów są niekorzystne Zawartość glinu, żelaza, manganu oraz większości mikroskładników może być w ilościach toksycznych dla roślin.
Większość uprawnych bardziej wymagających roślin znosi i plonuje dobrze na glebach o odczynie lekko kwaśnym lub obojętnym. Niektóre rośliny takie jak łubin żółty, owies, żyto o ziemniaki są mało wrażliwe na zakwaszenie gleb. Zasadolubnymi roślinami są prawie wszystkie rośliny motylkowate, rzepak, buraki cukrowe i większość roślin z grupy warzyw oraz rośliny sadownicze.
Wskaźnikowymi roślinami gleb kwaśnych są: skrzyp polny, paproć, mech, turzyce i szczaw. Natomiast wskaźnikowymi roślinami gleb zasadowych są mak, kąkol, pięciornik gęsi oraz wszystkie motylkowe ( np. koniczyna).
BUFOROWOŚĆ GLEB
Buforowość- zdolność gleby do przeciwstawiania się wszelkim zmianom. Cecha ta zależy głównie od pojemności sorpcyjnej, od ilości zabsorbowanych kationów zasadowych oraz od składu roztworu glebowego. Gleby gliniaste reagują wolniej niż wszystkie inne. Im pojemność sorpcyjna jest większa, tym większe są właściwości buforowe gleby i wolniejsze będą wszelkie zmiany właściwości na zabsorbowane czynniki gleb.
WŁAŚCIOWOŚCI RADIOAKTYWNE GLEB
Gleby mogą zawierać różne izotopy radioaktywne. Naturalna radioaktywność gleb jest niska i nic nie stanowi żadnego zagrożenia. Jednak w ostatnich latach stwierdza się rosnące zanieczyszczenie gleb, których źródłem są odpady elektrowni atomowych, próby termojądrowe, awarie elektrowni atomowych. Wówczas stwierdza się obecność w środowisku i w glebach izotopów promieniotwórczych. Najgroźniejszymi są izotopy strontu 80 i 89, rutenu 106 i cezu 141. Okresy połowicznego rozpadu wymienionych izotopów są bardzo długie. Organizmy żywe narażone na ich obecność mogą zapadać na choroby nowotworowe. – mutacje.
MATERIA ORGANICZNA GLEB
Materia organiczna- związki organiczne, z wyjątkiem nierozłożonych tkanek roślin i zwierząt, produktów ich częściowego rozkładu i żywych organizmów. Materia organiczna inaczej nazywana jest próchnicą lub humus.
Źródło materii organicznej to:
- obumarłe części nadziemnych roślin
- resztki po zbiorach i korzenie roślin
- obumarłe ciała makro i mezo fauny, ich wydzieliny
- martwe mikroorganizmy
- nawozy organiczne
Skład materii organicznej:
Materia organiczna ma bardzo różnorodny i złożony skład. Według pani Kononowej w skład związków organicznych wchodzą:
- nieswoiste substancje próchnicowe- substancje niehumusowe, które stanowią ok. 10-15 % całej materii organicznej
- substancje swoiste próchnicowe- substancje humusowe, które stanowią 75-80%
Substancje niehumusowe
Są to produkty częściowego lub nawet silnego rozkładu resztek organicznych przez mikroorganizmy oraz różne związki chemiczne będące wynikiem resyntezy (przebudowy) powodowanej przez mikroorganizmy glebowe. Zalicza się tu węglowodany, białka, tłuszczowce, pochodne fenoli, woski i smoły
Substancje humusowe
Są to bezpostaciowe substancje organiczne w barwie od żółtej poprzez brunatną, ciemnobrązową do czarnej i w glebach wśród nich wydzielono 3 główne grupy:
a. kwasy fulwowe- łatwo rozpuszczalne substancje o krótkich łańcuchach węglowych, bardzo „ruchliwe” w glebach- szybko wchodzą w reakcje
b. kwasy huminowe- substancje tzw koloidalne. Zbudowane z polimerów różnych struktur, mają budowę porowatą, dzięki temu są chłonne i mają duże właściwości sorpcyjne. Wśród tych kwasów wyróżnia się kwasy hymatomelanowe, kwasy huminowe szare, kwasy huminowe brunatne.
c. huminy- są to najmniej zbadane związki, uznawane za mało aktywne, ale ważne ze względu na to, że tworzą stałe połączenia z mineralnymi częściami gleby tworzą tzw związki organo- mineralne.
W skład substancji humusowych wchodzą:
- węgiel 40-60% części wagowej
- tlen 30-50% części wagowej
- wodór 3-7% części wagowej
- azot 1-5% części wagowej
- siarka, fosfor 0,1-4% części wagowej
Fulwokwasy zawierają więcej tlenu, a mniej węgla niż kwasy huminowe. Bardzo trudne jest ustalenie wzorów chemicznych dla substancji humusowych. Wiadomo, że substancje humusowe posiadają dużą powierzchnię właściwą, dlatego też pojemność sorpcyjna jest bardzo duża.
Tylko niewielka część substancji próchniczych występuje w stanie wolnym. Przeważnie są one związane z frakcją mineralną gleb.
Materia organiczna to bardzo skomplikowany i dynamiczny układ podlegający ciągłym przemianom. Charakter tych przemian zależy od wielu czynników, jednakże w procesach tych przemian wyróżnia się 2 podstawowe kierunki:
1. Mineralizacja czyli rozkład, w którym ostatecznie powstają proste, nieorganiczne związki jak CO2, H2O, NH4, SO4, HPO4, NO3 i inne, można wyróżnić 3 fazy wzajemnie się przenikające i przechodzące.
#inicjalna – obejmuje hydrolizę i utlenianie , które zachodzą w materii organicznej po obumarciu, największe zmiany dotyczą zw. aromatycznych i białek.
#mechanicznego rozkładu – rozdrobnienie mat. org i mieszanie go z glebą
# mikrobiologicznego rozkładu – enzymatyczny rozkład zw, organicznych i wykorzystaniu ich do budowy ciała mikroorganizmów.
2. Humifikacja czyli rozkład połączony z wytworzeniem substancji próchniczych typowych dla różnych gleb. Bardziej skomplikowany niż mineralizacja. Ma charakter biochemiczny. W procesach przemiany biorą udział enzymu wydzielane przez żywe organizmy występujące w glebach. Przebiega równolegle z mineralizacją różnych związków a w tych najważniejsza jest lignina oraz metabolity mikroorg.
3#lignina – wyjściowy główny substrat z którego powstaje próchnica.
pod wpływem działania bakterii i grzybów ulega rozkładowi do fenoli, a z fenoli poprzez utleniacze O2 powstają chinony, a z nich po przyłączeniu azotu po kondensacji powstają substancje humusowe. #próchnica – może powstawać z ninnyc węglowodanów niż lignina, z garbników, terpentów, oraz metabolitów mikroorg. zawartych w próchnicy, w glebach mineralnych w Polsce sięga od 0,6-6%. Najmniej stwierdza się jej w glebach bielicowych, a najwięcej w czarnoziemach, czarnych ziemiach i rędzinach. -!
!Rola próchnicy w glebach
1. źródło składników mineralnych- ; ulegając mineralizacji staje się dostarczycielem dużej ilości ważnych składników mineralnych -. Próchnica decyduje o żyzności gleb.
2. wpływa pozytywnie na wszystkie właściwości w glebach
- właściwości fizyczne: przede wszystkim na powstawanie struktury gruzełkowatej, korzystne stosunki wodne, powietrzne i cieplne, zwiększa pojemność wodną, nadaje glebom ciemne zabarwienie, wówczas gleby szybciej się nagrzewają (co sprzyja dłuższemu okresowi wegetacji), pochłania promienie słoneczne, dłuższy okres wegetacji
- właściwości fizykochemiczne: lekko odkwasza glebę (?) związki próchnicze zwiększają pojemność sorpcyjną gleb oraz zwiększa buforowość – wolniej i słabiej reagują na czynniki zmian., zatrzymuje związki mineralne w glebie
- właściwości biologiczne: gleby próchnicze są bardziej aktywne biologicznie (większa jest różnorodność organizmów w glebach)
- właściwości chemiczne – zwiększa zasobność w składniki mineralne, ale wpływa na przemiany związków chemicznych w glebie
3. Próchnica wpływa na ochronę środowiska glebowego
- działa fitosanitarnie czyli zwiększa odporność roślin na choroby
- podwyższona sorpcja związków próchniczych zmniejsza ujemne skutki zanieczyszczenia gleb różnymi związkami np. pestycydy, odpady, ścieki przemysłowe, metale ciężkie
SYSTEMATYKA GLEB POLSKI
Systematyka gleb w Polsce oparta jest na kryteriach, które uwzględniają rozwój gleb zachodzący pod wpływem czynników glebotwórczych i działalności człowieka. w nawiązaniu do np. gleb europy, świata.
W naszej systematyce gleb obowiązującej w innych krajach wydzielono klasy, typy, podtypy, rodzaje i gatunki gleb.
klasa- obejmuje gleby różnych i podtypów o zbliżonych właściwościach bioekologicznych, fizycznych i chemicznych, których zmiany były uwarunkowane określonym, podobnym układem czynników biotycznych i abiotycznych danego środowiska.
typ gleby- jest to podstawowa jednostka systematyki gleb. Wyraża fazę określonego kierunku rozwoju procesu glebotwórczego.
podtyp- wyróżnia się gdy na cechy głównego proces glebotwórczego jakiegoś typu nakładają się cechy innego procesu, które różnicują właściwości biologiczne, fizyczne i chemiczne gleby.
rodzaj- charakteryzuje skałę macierzystą i podłoże, z których wytworzyły się gleby.
gatunek- wyraża skład granulometryczny gleby.
podtyp
Np. Gleby brunatno ziemne, gleba brunatna właściwa wytworzona z gliny średniej.
klasa typ rodzaj gatunek
RĘDZINY
Tworzą się pod wpływem dominującego czynnika jakim jest skała skała macierzysta węglanowa. Skałami macierzystymi tych gleb są wapienie, margle, dolomity i gipsy. W zależności od czynników przeważających w środowisku mogą powstawać rędziny brunatne, czarnoziemne, bielicowe i inne. Rędziny charakteryzuje duża zawartość wapnia i magnezu. Odczyn tych gleb jest obojętny, a nawet alkaiczny. Gleby te są suche i zasobne w składniki mineralne. Ilość opadów decyduje o plonowaniu na tych glebach.
CZARNOZIEMY
Powstają w warunkach klimatu umiarkowanego lub kontynentalnego, przeważnie suchego, przy udziale roślinności łąkowo- stepowej lub leśno- stepowej a w klimacie umiarkowanym przy udziale roślinności łąkowej. Czarnoziemy zawierają nawet do 6% próchnicy, są to najżyźniejsze i najaktywniejsze biologicznie gleby świata. Próchnica jest wysycona jonami wapnia i magnezu. Spotykane naUkrainie. W Polsce gleby te występują jedynie na niewielkich obszarach. W Polsce na małych obszarach – są to czarnoziemy zdegradowane – woj. Lubelskie.
GLEBY BRUNATNE
Kształtują się w warunkach klimatu umiarkowanego mniej lub bardziej wilgotnego lub wilgotnego ciepłego przy obecności lasów liściastych i mieszanych. Charakteryzują się intensywnym wietrzeniem biochemicznym, w wyniku którego powstają połączenia substancji organicznej z częściami mineralnym, głownie kompleksy żelazisto- próchniczne nadające glebie barwę brunatną. Połączenia te w zależności od warunków klimatycznych mogą usadawiać się w całym profilu gleby (być przemieszczane w głąb). Gleby brunatne są glebami biologicznie czynnymi o szerokim zakresie pH i różnej żyzności, mniej lub bardziej strukturalne. (w zależności od skały macierzystej, gliny, iły – żyzne, piaskowce – słabe) Łatwe w uprawie. W Polsce obok gleb bielicowych są najczęściej spotykane. Nasze gleby brunatne powstawały z glin morenowych, utworów pyłowych, ale też z piaskowców.
GLEBY BIELICOWE
Powstają najczęściej z ubogich skał macierzystych różnego pochodzenia geologicznego pod roślinnością lasów iglastych w warunkach dużego zwilgocenia. Bezpośredni wpływ na przebieg procesu bielicowania poza klimatem wywiera mała zasobność skał macierzystych w związki alkaiczne oraz okresowo lub stale przemywany typ warunków wodnych oraz obecności trudno rozkładających się związków organicznych. Na powierzchni tych gleb, w ich profilach, gromadzą się kwaśne formy próchnicowe powstałe pod ściółką lasów iglastych. Charakterystyczny jest dla tych gleb poziom A2 tzw. poziom wymywania, który pozbawiony jest jonów żelaza, magnezu, wapnia i próchnicy- jest on przejaśniony. Gleby bielicowe są glebami kwaśnymi, szczególnie w poziomach wierzchnich, ubogie w próchnicę i składniki mineralne. Obok brunatnych w Polsce największa powierzchnia.
GLEBY BAGIENNE
Powstają w procesie gromadzenia szczątków organicznych w trwale beztlenowych warunkach środowiska silnie wilgotnego lub wodnego. Roślinność bagienna nie tworzy zwartej darni, a występuje kępami.
Wyróżnia się 2 typy gleb bagiennych:
• mułowe- powstają w warunkach silnego wilgotnienia lub na dnie zbiorników wodnych, czy w dolinach często zalewanych i podtapianych przez wolnopływające wody powierzchniowe. Gleby te często zawierają duże ilości części organicznych, niekiedy słabo rozłożonej (?) W czasie tworzenia się namułów mogą występować okresowe zmiany warunków sprzyjające tworzeniu się torfów. Gleby te najczęściej porośnięte są krzewami lub stanowią użytki zielone.
• torfowe- powstają w warunkach trwałego, nadmiernego uwilgocenia , braku tlenu (anaerobiozy) . Typy:
- niskie- powstają w wyniku procesów torfotwórczych (1cm torfu przyrasta 100 lat) w warunkach wody przepływowej. Wody przepływające niosą ze sobą dużo części mineralnych, osadzających się na torfie., dlatego torfy niskie charakteryzują się dużym zamuleniem, najczęściej dobrym stopniem rozkładu masy organicznej, szczególnie w poziomach powierzchniowych i wysoką zawartością części popielnych i posiadają pH od kwaśnego do obojętnego
- wysokie- powstają w wyniku nagromadzenia się resztech mchów torfowców, wełnianka pospolita a nawet drzew – olcha i sosna w warunkach b silnego uwilgotnienia przy małej ilości składników mineralnych. pH ok. 4 – silnie kwaśne..
- przejściowe- posiadają pośrednie właściwości omówionych wyżej, pH 4-5
GLEBY POBAGIENNE
Gleby, w których Proces bagienny został przerwany na skutek naturalnego bądź sztucznego obniżenia poziomu wody gruntowej. Gleby te zawierają dużo substancji organicznej o różnym stopniu rozkładu. Wyróżnia się 2 typy:
• murszowe- powstają w wyniku procesu murszo- twórczego przebiegającego w glebach mułowych torfowych po obniżeniu lustra do poziomu wody gruntowej. Polega na szybkiej i ciągłej mineralizacji masy organicznej. Murszenie jest procesem bardzo niekorzystnym na skutek szybkiego rozkładu materii organicznej, co prowadzi do bardzo silnego rozpylenia masy glebowej. Gleba jest lekka, przeważają procesy hydrofobowe, woda nie wsiąka, są silnie rozpylane. Mają wysoki Odczyn ok. 7 pH. W glebach tych stwierdza się silny brak wody.
CZARNE ZIEMIE
Powstają z bardzo bogatych w substancje organiczne zasobnych osadów bagiennych lub pojeziornych, w tzw. procesie darniowym. W odróżnieniu od czarnoziemów są niżej położone i odznaczają się wysokim poziomem wody gruntowej, wykazując z reguły w różnym stopniu rozwinięte procesy oglejenia- . Charakteryzują się dużym wysyceniem zasadami, odczynem obojętnym, trwałą strukturą gruzełkowatą. Są glebami wysoko produkcyjnymi, po doprowadzeniu do nich wilgotności w optimum. W Polsce – woj. Kujawskie, zachodniopomorskie, okolice Głogowa.
Proces oglejenia – obserwowany w glebach silnie uwilgoconych, wówczas żelazo i mangan występują w formach zredukowanych, dwuwartościowych. Gleba ma siny odcień (za mało powietrza) Jest to proces niekorzystny, ze względu na małą ilość powietrza. Może zachodzić dwojako:
# oglejenie oddolne – woda gruntowa podtapia glebę od dołu (proc. glejowy)
# oglejenie odgórne 0 gdy w glebie jest warstwa nieprzepuszczalna – woda zatrzymuje się na niej )proces pseudoglejowy)
Gleby pozbawione powietrza – zatrzymanie procesów biologicznych.
GLEBY NAPŁYWOWE
Powstały z materiału osadzonego naniesionego przez wodę lub przemieszczonego z miejsc wyższych w niższe. Materiał ten zawiera części glebowe o różnym stopniu uziarnienia i o różnym (niekiedy silnie zmienionym ) składzie chemicznym. Zalicza się tu :
• mady rzeczna- charakterystyczną cechą jest uwarstwienie związane z okresowym osadzaniem materiału mineralnego i organicznego o różnym stopniu uziarnienia i różnym składzie chemicznym, dlatego mady mogą być bardzo różnej żyzności. Miąższość warstw waha się od kilku do kilkudziesięciu cm. Odczyn mad kształtuje się zależnie od naniesionego materiału, podobnie z żyznością- są i bardzo żyzne i bardzo ubogie w składniki pokarmowe
• mady morskie- występują na niewielkich obszarach, powstają warstwowanych osadów morskich na terenach bezpośrednio przyległych do brzegu morskiego. Cechą charakterystyczną jest duże zasolenie, bo są one wysycone jodami sodu. Bardzo podobne do murszy są gleby słone, które występują na obszarach będących pod wpływem wód słonych (morskich) lub zanieczyszczeń przemysłowych.
GLEBY KULTUROZIEMNE
Gleby działek warzywnych i ogródków działkowych, bardzo zmienione pod wpływem działalności człowieka.
GLEBY INDUSTRIOZIEMNE
Przeobrażone w wyniku oddziaływań różnych przemysłów, oddziaływań zabudowy przemysłowej lub komunalnej lub też innych czynników infrastruktury. Są to gleby silnie zanieczyszczone przez odpady, ścieki, pyły, gazy. Najczęściej wymagają one rekultywacji, co związane jest z duzymi nakładami i długim okresem naprawy.
GLEBY SŁONE
Na terenie Polski występują na obszarach będących pod wpływem wód słonych : solanki, zanieczyszczenia przemysłowe (Zalew Szczeciński, okolice Kołobrzegu, Kłodawy, Małopolska, Śląsk)
Rekultywacja – koncepcja
Przemysł wydobywczy surowców min i energetycznych, ich przetwarzanie a także inne rodzaje działalności ludzkiej są przyczyną daleko idących przekształceń na dużych obszarach. Wg Profesora Skawiny i Strzyszcza istnieją rodzaje przekształceń:
-geomechaniczne
- hydrologiczne
-chemiczne
-fizykochemiczne
-termiczne
Powodują one powstawanie dużych obszarów wyłączonych z produkcji. Nowo powstałe tereny charakteryzują się bardzo niekorzystnymi warunkami wynikające ze zróżnicowania składu granulometrycznego, wł fizycznych, wł chemicznych i biologicznych
Dziedziną zajmującą się badaniem przekształconych terenów, opracowaniem i wdrażaniem metod naprawy gleb jes t REKULTYWACJA
Pełniejszą definicję opartą na wynikach badań sformułowali prof. Bender i Gilewska – rekultywacja jest zespołem czynności inżynierskich i agrotechnicznych oraz procesów biogeochemiczncych kształtujących nową i pożądaną strukturę industroziemnej gleby. Jest to zorganizowane współdziałanie czynników abiotycznych i biotycznych umożliwiających w możliwie krótkim czasie i przy zaangażowaniu możliwie najmniejszych środków, wytworzenie z gruntu – skały, produktywnej gleby.
2 metody odtwarzania gleb:
techniczne odtworzenie gleb przez pokrycie wierzchniej warstwy wyrobiska ziemię próchniczną, w ten sposób prowadzi się ją we wszystkich krajach Europy, Rosji. Nie wszędzie się sprawdza – duże koszty, efekty nie zawsze się sprawdzają.
biologiczne odtwarzanie gleb przy wykorzystaniu roślinności pionierskiej – teorie opracował Henson – sieje się rośliny motylkowate i one odkładając dużo masy organicznej w glebach i wiążą azot , bardzo poprawiają stan gleby.
prof. Bender – wyniki prowadzone z rekultywacji gruntów w koninie – metoda 2 nie jest najlepsza
jego koncepcja – model PAN – zakłada inny sposób ożywienia martwych gruntów – uzyskuje się rekultywacje przez :
naprawę chemizmu skały przez stosowanie nawożenia mineralnego w odpowiednich dawkach i proporcjach, nawożenie tych roślin powinno zapewnić dobry rozwój roślin uprawnych lub gatunków lasotwórczych – dawki będą uzależnione od wł. chem, fiz, utworów glebowych, np. dla tych w rejonach Konina proponują od 600 do 800 kg npk
naprawa właściwości fizycznych poprzez dostosowany do warunków system uprawy mechanicznej
wprowadzenie na nieużytki szaty roślinnej – od roślin wprowadzanych na rekultywacyjnych powierzchniach, mogą wiele zdziałać – w Rosji bez ingerencji człowieka przywracanie gruntów w przyrodzie trwa 600-800 lat
zakres jakości prac górniczych misi być dostosowany do warunków poparty odpowiednią budową infrastruktury
Koncepcja Bendera w modelu PAN zakłada się, że rekultywacja może być
- rolnicza
-leśna
można uprawiać wszystkie gat roślin i zakłada się, że po 20 latach można spodziewać się …………procesu glebotwórczego z poziomami genetycznymi. Plony nie są słabsze niż na normalnych glebach uprawnych
Według danych FAO lądy całego świata stanowią w milionach hektarów:
- ogółem 1384 (13 mld 574 mln ha)
- w tym tereny uprawowe1384 mld ha – ok. 10%
- łąki i pastwiska 2407 mld
- lasy 3800 mld
- tereny nieużytkowane, nadające się do uprawy 439 mln ha
- nieużytki i tereny zabudowane 5 mld 600 tys
Struktura użytkowania gleb w Polsce
Głównymi użytkami są grunty rolnicze i leśne, które stanowią ponad 80% powierzchni. W wielu krajach Europy wskaźnik ten jest dużo mniejszy. Ochronę gruntów w Polsce reguluje akt prawny.
Areał gruntów rolnych w Polsce od średniowiecza do IIgiej wojny światowej stale się powiększał. Od zakończenia IIgiej wojny światowej zarysowała się wyraźna tendencja do zmniejszania powierzchni użytków rolnych w Polsce. Podobna sytuację stwierdza się też w Europie. W naszym kraju tempo zmniejszania się powierzchni upraw jest bardzo duże.
W latach 1980-1994 w Polsce rocznie wyłączono na tereny osiedlowe prawie 2,5ha, pod zabudowę przemysłu 900ha, pod drogi prawie 500ha itp., użytki kopalniane 1400, inne - 2000.
Wzrost liczby mieszkańców kraju spowodował, że areał gleb uprawnych przypadających na jednego mieszkańca zmniejszył się. Gdy w 1946 roku było w Polsce ok. 20,4 mln ha wszystkich użytków rolnych, a liczba mieszkańców wynosiła prawie 24 mln obywateli, to na 1 obywatela przypadało 0,86 ha użytków rolnych. W chwili obecnej mamy ok. 2mln ha użytków rolnych mniej, a obywateli ok. 38mln. W ten sposób na 1 mieszkańca przypada 0,48 ha. Nie jest to mało gdy porówna się tą powierzchnię z innymi krajami Europy np.: Niemcy 0,82ha/os, (?)Włochy 0,28ha/os, Francja 0,52ha/os. , Hiszpania 0,8
Gleby powstawały ze złych skał macierzystych (piaskowa) , mało zasobne w składniki mineralne.
Nawożenie gleb w Polsce w latach ’80 na 1 ha użytków rolnych stosowano ok. 220 kg NPK, dziś – ok. 130
Degradacja i dewastacja
Degradacja gleb jest to pogorszenie ich właściwości chemicznych, fizycznych, biologicznych oraz spadek aktywności biologicznej, co powoduje zmniejszenie ilości i jakości produkowanej masy roślinnej.
Dewastacja – całkowita utrata wartości użytkowych gleb, strata zdolności do produkcji biomasy
Procesy degradacji gleb dzielimy ze względu na:
• sposób oddziaływania:
- degradacja czynników fizycznych
- fizyko- chemicznych
- pokarmowych
- toksykologicznych
- biologicznych
• pochodzenie: (genezę)
- naturalna
- geotechniczna
- przemysłowa
- urbanizacyjna
- komunikacyjna
- agrotechniczna
Profesor Szuta wyróżnia:
- degradację względną- polega na przeobrażeniu dotychczasowego układu stopniowo lub skokowo w układ nowy o aktywności nie mniejszej od poprzedniego. Spadek aktywności środowiska zachodzi w okresie przejściowym. Przykładem może być zmiana odczynu kwaśnego na obojętny lub zasadowy będąca dla drzew i iglastych degradacją, a dla upraw polowych bardzo korzystną.
- degradację rzeczywistą- (bezwzględna) polega na trwałym obniżaniu lub nawet zniszczeniu aktywności biologicznej, co wpływa na pogorszenie cech produkcyjnych, zmniejszeniu wielkości i jakości plonów i pogorszeniu stanu higienicznego środowiska.
FORMY DEGRADACJI
- wyjałowienie ze składników pokarmowych i naruszenie równowagi jonowej
- zakwaszenie gleb
- ubytek próchnicy i pogorszenie jakości
- zniekształcenie stosunków wodnych
- procesy erozyjne
- mechaniczna destrukcja struktury gleby
- zniekształcenie rzeźby terenu
- techniczno-przestrzenne rozdrobnienie powierzchni biolog czynne
- zan nieczyszczenia mechaniczne
-zanieczyszczenia – chemiczne
- zanieczyszczenia biologiczne
Wyjałowienie gleb ze składników pokarmowych i naruszenie równowagi jonowej
Zasobność gleb w składniki pokarmowe zależy od zawartości próchnicy składu granulometrycznego a w nim od najdrobniejszych cząsteczek i zawartości próchnicy . W Polsce przeważają gleby lekkie- mała zawartość części spławianych, są ubogie w składniki pokarmowe, przeważa w nich silne wymywanie składników- niska sorpcja. Gleby taki e są także kwaśne. (Zastosowane do tych gleb składniki w formie nawozów mogą spowodować naruszenie równowagi jonowej. Stosowane nawozy, zwłaszcza azot, bardzo intensyfikuje wegetację roślin przyczyniając się do pobierania z plonami znacznych składników nie podawanych w nawozach np. mikroelementów, których w glebach i tak jest mało.
Ta forma degradacji gleb jest najpowszechniejsza, ponieważ często wzrasta nawożenie mineralne przy coraz mniejszym stosowaniu nawożenia organicznego oraz przy małym wapnowaniu
Korzystny lub niekorzystny wpływ nawożenia mineralnego warunkowany jest również wysokością dawek, rodzajem i gatunkiem gleby, uprawą mechaniczną, wapnowaniem i doborem roślin.
Nawożenie mineralne powinno być poprzedzone rozpoznaniem czynników zewnętrznych, właściwości gleby, a zwłaszcza zasobności w składniki, próchnicę, pH.)
Zakwaszanie gleb
Kwasowość gleb ogranicza możliwości plonowania większości gat. roślin, a wręcz szkodzi ich rozwojowi i wegetacji. Dla większości roślin optymalny jest odczyn koło obojętnego.
pH | 4,5 | 5,0 | 5,7 | 6,8 | 7,5 |
---|---|---|---|---|---|
% plonów w stosunku do plonu najwyższego | 0-77 | 20-93 | 43-99 | 95-100 | 85-100 |
Im niżesz pH tym reakcja roślin jest silniejsza. Im wyższe pH, to plon zbliża się do plonu maksymalnego. Te różnice w stosunkach plonów wynikają z odmiennej tolerancji na zakwaszenie różnych gatunków roślin. W miarę zbliżania się kwasowości do granicy tolerancji roślin na pH, maleje aktywnośc biologiczna aż do zupełnego zaniku. Zawartość próchnicy jest największa w czarnoziemach i czarnych ziemiach.
Mechaniczne niszczenie poziomu próchnicznego gleb
Na terenach miejskich, przemysłowych, w czasie wykonywania prac i robót ziemnych dochodzi do b. dużego niszczenia i przekształcania poziomu próchnicznego gleb.
Degradacja stosunków wodnych
Nadmiar wody – zbyt mało tlenu , powoduje że w tych warunkach powstają w glebach szkodliwe składniki dla korzeni i to bardziej szkodzi niż nadmiar wody.
Erozja gleb
Mechaniczne przekształcanie cząstek gleby przez wiatr lub wodę. Wietrzna – eoliczna i wodna. Wodna dzieli się na rzeczną i wąwozową. Ok. ¾ powierzchni Polski jest atakowane przez erozję. Na erozję ma wpływ:
ukształtowanie powierzchni
budowa geologiczna
pokrywa terenu
wielkość opadów i ich intensywność
Zwiększają erozję:
- duże zróżnicowanie powierzchni terenu
- przewaga skał luźnych osadowych w terenie
- gleby o przewadze drobnych frakcji
- mniejsze pokrycie szatą roślinną
- intensywnie prowadzone zabiegi uprawowe
Degradacja struktury gleby
Próchnicę niszczy źle prowadzona uprawa, zabiegi uprawowe prowadzone w nieodpowiednim czasie, np. przy dużych opadach lub suszy, udeptywanie gleb przez zwierzęta, uprawa roślin zbożowych, niewłaściwe nawożenie, brak nawozów organicznych.
Kategorie degradacji gleby wg stopnia zbitości
KATEGORIE | GĘSTOŚĆ GLEBY G/CM |
---|---|
b. pulchne | Poniżej 0,9 |
Pulchne | 0,9-1,1 |
Porowate | 1,1-1,3 |
Średnio zbite | 1,3-1,5 |
Zbite | 1,5-1,7 |
Silnie zbite | 1,7-1,9 |
b. silnie zbite | 1,9-2,1 |
W glebie zbitej pogorszeniu ulegają porowatość oraz stosunki powietrzno – wodne. Ważnym jest czas oddziaływania czynników degradacyjnych. Gdy oddziaływanie jest krótkotrwałe, to gleba może się regenerować, a czas odnowy zależy od stanu jej kultury. W przypadku silnych degradacji i długim okresie jej oddziaływania ugniecenie może być tak silne, że odbudowanie właściwości wymaga dużych nakładów pracy.