Procesy rozwoju gleby.

1. Wstęp:

Rozwój gleby zależy w dużej mierze od:

– struktury gleby, czyli zdolność elementarnych cząstek stałej fazy gleby do łączenia się i

rozpadania na pojedyncze agregaty. Na powstanie określonej struktury gleby ma wpływ

kilka czynników, m.in.: rodzaj skały macierzystej, na której gleba się wytworzyła, procesy

glebotwórcze, jakie w niej przebiegają, i warunki klimatyczne;

– składników mineralnych (mikro i makroelementów);

– oraz ziarnistości gleby (ziarnista lub masywna).

Tak więc luźne osady erodują łatwiej niż skały zbite, przez co odpowiednie gleby są

głębsze.

Klimat oddziałuje na rozwój gleby bezpośrednio poprzez temperaturę i opady jak i pośrednio poprzez wpływ na roślinność. Energia słoneczna jako czynnik klimatyczny stanowi najpotężniejszą siłę napędową rozwoju gleby.

Rzeźba terenu (wysokość położenia, ukształtowanie powierzchni, ekspozycja na działanie

słońca) modyfikują rozwój gleby, gdyż wpływają na działanie siły ciążenia, klimatu, skał, wody, organizmów żywych oraz człowieka. Miejscowy mikroklimat różni się zwłaszcza w przypadku północnych i południowych zboczy wzgórz. Na stokach północnych z reguły temperatury powietrza i gleby, wartości natężenia oświetlenia i parowania są niższe niż na stokach południowych. W wyniku tego gleby są silniej i głębiej nasączone a często sięgają głębiej niż na stokach południowych, ale jednocześnie intensywność erozji z powodu niższych temperatur jest słabsza.

Oprócz wód opadowych na rozwój określonych gleb wpływ mają również wody gruntowe

oraz wody płynące i stojące. Jeśli chodzi o roślinność i faunę glebową, dla rozwoju gleby znaczenie ma fakt, że dana roślinność wraz z wyściółką dostarcza różnego organicznego materiału wyjściowego. Prócz tego roślinność pobiera z gleby wodę i składniki odżywcze, tworzy płaszcz ochronny na powierzchni gleb i wydziela kwasy organiczne oraz czynniki kompleksotwórcze, mające wpływ na procesy erozyjne.

Człowiek wpływa bezpośrednio poprzez wykorzystanie gleby jak i pośrednio przez zmianę

klimatu, rzeźby terenu, zawartości skał, roślinności i nawodnienia. W wyniku rolniczego

wykorzystania gleby zwiększa się ilość wód wsiąkających, wzrasta erozja i silnie zmienia się górna warstwa gleby.

2. Procesy rozwoju gleby:

2.1. Erozja:

W erozji udział biorą procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne. Nawodnienie i temperatura

sterują zasadniczo rodzajem i szybkością wietrzenia, prowadzącego do zróżnicowania profilu.

Wietrzenie oparte na rozpuszczaniu chemicznym oznacza neutralizację kwasów, przy czym przy niecałkowitym buforowaniu występuje zakwaszenie, pozbawienie gleby zasad oraz uwolnienie (toksycznych) jonów glinu.

2.2. Zamulenie i zbrunatnienie:

Zamulenie i zbrunatnienie prowadzą do powstawania tworów mineralnych z minerałów

ilastych i tlenków żelaza, co powoduje przekształcenie wyjściowych skał w gliniastą, brunatno zabarwioną glebę.

2.3. Rozkład i humifikacja:

Rozkład i humifikacja substancji organicznych trafiających do gleby, prowadzi do uwalniania jonów substancji odżywczych. Tylko niewielka ich część jest odkładana w postaci próchnicy trwałej.

2.4. Proces akumulacji biologicznej:

Zachodzi pod wpływem makro i mikroorganizmów. Polega na akumulacji i przemianach

materii organicznej, a także związków mineralnych, wchodzących w jej skład. W zależności od rodzaju roślinności oraz warunków oksydacyjno- redukcyjnych następuje w glebie nagromadzenie się większej lub mniejszej ilości substancji organicznej o różnych właściwościach. Pod roślinnością bagienną (trzciny, pałka wodna, tatarak, turzyce) powstaje swoista, mało zmieniona fizycznie i chemicznie substancja organiczna, tworząca pokłady torfu. Gdy proces bagienny przerywany jest dłuższymi okresami suszy, tworzy się bardziej zmieniony utwór organiczny, zwany murszem. Pierwotny rozkład materii organicznej zachodzi w drodze butwienia (proces tlenowy) lub lub gnicia (proces beztlenowy). W glebach mineralnych przeważają procesy tlenowe, dlatego nie ma w nich warunków do akumulacji większej ilości substancji organicznej – przy udziale mikroorganizmów ulega ona spalaniu biologicznemu, czyli mineralizacji. Pozostająca w glebie część substancji organicznej podlega znacznym przemianom mikrobiologicznym, określanym jako proces humifikacji. Efektem tego procesu jest powstanie próchnicy (humusu). Jej właściwości nie są jednolite. Zależą one od rodzaju roślinności, z której powstała i innych warunków środowiska. Pod lasami tworzy się próchnica „kwaśna”, o przewadze tzw. fulwokwasów, tworzących z wieloma składnikami gleby związki rozpuszczalne, a więc łatwo wymywalne. Ponieważ fulwokwasy są kwasami dość silnymi, pod ich wpływem następuje rozkład większości minerałów glebowych, w tym również trudno rozpuszczalnych krzemianów i glinokrzemianów. W efekcie większość składników gleby zostaje rozłożona, rozpuszczona i wymyta w głębsze poziomy, co jest istotą

procesu bielicowania. Odwrotnie działa roślinność zielna. Pod jej wpływem tworzy się w glebie próchnica wysycona jonami Ca i Mg, określana jako wysycona lub „słodka”, akumulująca dobrze składniki mineralne i zabezpieczająca je przed wymywaniem. Taką próchnicą cechują się niektóre typy gleb, jak czarnoziemy, czarneziemie, rędziny i gleby brunatne.

2.5. Proces murszenia (murszowy):

Torfy, muły i gytie pod wpływem wahania się wilgotności podlegają przemianom,

określanym ogólną nazwą murszenia. Procesy murszowe polegają na przemianach fizycznych, wywołanych głównie przez znaczne osuszenie osadów organicznych i przemianach chemicznych, spowodowanych częściowym ich utlenieniem. W wyniku tego powstaje gleba organiczna o niższej pojemności wodnej i niższej przepuszczalności wodnej. Ponadto w glebach zachodzą także inne procesy, jako powstanie mułów i namułów oraz procesy zasolenia.

2.6. Proces brunatnienia:

Nazwa pochodzi od brunatnej barwy związków Fe+++, powstających przy stosunkowo

intensywnym wietrzeniu materiału glebowego i pokrywających stosunkowo równomiernie ziarna gleby. Dzieje się to w warunkach powolnego ustępowania warunków beztlenowych, w wyniku czego nie dochodzi do radykalnego wymycia składników, a do ich lokalnej sedymentacji. Przy wietrzeniu, obok tych związków wytrącających się w postaci wodorotlenków żelazowych, tworzą się minerały ilaste, głównie grupy illitowej, poprawiające właściwości sorpcyjne i wodne gleby. Dzięki temu składniki chemiczne są dość równomiernie rozmieszczone. Gleby brunatne w porównaniu do gleb bielicowych, wytworzonych z analogicznych skał są znacznie żyźniejsze. Dzięki dużej aktywności biologicznej są w stanie zapewnić roślinom lepsze warunki wzrostu i rozwoju.

2.7. Proces wymywania:

W strefach klimatycznych o charakterze humidowym (wilgotnym) jest procesem

powszechnym, występującym we wszystkich glebach. Wynika to z istnienia wód nadmiarowych, w dużej mierze opuszczających określony teren na zasadzie spływu powierzchniowego i podziemnego. Polega on na tym, że odpływająca ze zlewni lub wsiąkająca w głąb profilu glebowego woda zabiera z sobą część rozpuszczonych związków i w mniejszym stopniu unoszonych w postaci zawiesiny. Szczególnie łatwo wymywane są z gleby jony wapnia i sodu. Wskutek tego gleby stale się zakwaszają, co dla gleb rejonów humidowych jest zjawiskiem naturalnym. Jednocześnie, wskutek stałego wypłukiwania z gleb soli łatwo rozpuszczalnych w wodzie, nie grozi w tych rejonach na większą skalę zasolenie gleb- tak charakterystyczne dla klimatu suchego.

2.8. Proces przemywania (płowienia, lessiważu):

Zachodzi w warunkach przesiąkania przez profil glebowy wód opadowych o neutralnym lub

alkalicznym odczynie- stosunkowo łagodnie oddziałujących na materię glebową. Jest

charakterystyczny dla siedlisk lasu liściastego i mieszanego, doprowadzając do utworzenia gleb płowych. Polega na mechanicznym przemieszczaniu w głąb profilu glebowego substancji iłowej. W odróżnieniu od procesu bielicowania odbywa się to bez chemicznych przemian materiału glebowego. W rezultacie powstaje specyficzny układ profilu glebowego, w którym na przemian występują poziomy bogatsze (wzbogacenia) i uboższe (wymywania) w materię iłową, przy czym w tzw. poziomie wzbogacania w ił jest go więcej niż w skale macierzystej.

2.9. Proces bielicowy:

Jest charakterystyczny dla gleb piaskowych, znajdujących się pod roślinnością leśną, iglastą

(sosna, świerk). Ze ściółki leśnej pod wpływem flory grzybowej powstają dość silne kwasy

fenolowe i polifenolowe. Pod wpływem tych kwasów rozkładowi ulegają minerały pierwotne i wtórne, a produkty ich reakcji tworzą rozpuszczalne w wodzie sole glinu, żelaza, fosforu,

kompleksowe związki organiczno- mineralne. Na miejscu pozostaje SiO2, która nadaje poziomowi wymywania (bielicowania) białawą jasno- popielatą barwę. Trudniej rozpuszczalne związki Al, Fe i P oraz substancja organiczna akumulują się w poziomie wmywania (iluwialnym), występującym poniżej poziomu wymywania. W wyniku procesu bielicowania powstają gleby silnie kwaśne i ubogie w składniki pokarmowe roślin.

2.10. Procesy glejowe:

Przy niedoborze tlenu w glebach oraz w obecności mikroorganizmów anaerobowych

zachodzą w nich procesy redukcyjne. Poznajemy je zazwyczaj po charakterystycznym

szarozielonkawym zabarwieniu zredukowanych poziomów, pochodzącym od związków żelaza dwuwartościowego Fe++. Proces ten może zachodzić od dołu profilu glebowego, pod wpływem wysoko zalegającej wody gruntowej i wtedy tworzą się gleby gruntowo-glejowe lub od góry, kiedy woda opadowa gromadzi się na powierzchni gleby i wskutek jej małej przepuszczalności przez dłuższy czas nie wsiąka. W tym drugim przypadku tworzą się gleby opadowo-glejowe. Na granicy występowania procesów utleniania i redukcji tworzy się w profilu glebowym poziom przejściowy o charakterystycznej morfologii, marmurkowości, cechującej się tym, że na sinozielonym tle występują brunatne plamy o barwie pochodzącej od utlenionych związków Fe+++.