Proces glebotwórczy - całokształt zmian przebiegających w powierzchniowych warstwach litosfery pod wpływem biosfery, atmosfery i hydrosfery, powodujący powstanie gleby
CZYNNIKI GLEBOTWÓRCZE : • skała macierzysta • klimat • organizmy żywe • woda • działalność człowieka WARUNKI POWSTAWANIA GLEB: • czas • rzeźba terenu
Skała macierzysta Stanowi 97 - 99 % masy większości gleb
Oddziaływanie na przebieg procesu glebotwórczego zależy od: stopnia rozdrobnienia i składu granulometrycznego i chemicznego Szczególnie istotny wpływ skał macierzystych na właściwości chemiczne i fizyczne gleb uwidacznia się w przypadku gleb inicjalnych, rędzin i organicznych gleb bagiennych
Klimat Składniki klimatu oddziałujące na rozwój gleby: -wielkość opadów -wilgotność względna -temperatura powietrza Szczególnie istotny przy tworzeniu się gleb jest stosunek opadów do parowania (O/P). Przy O>P mamy do czynienia z klimatem wilgotnym (humidowym), a przy O<P z klimatem suchym (aridowym). Przy dostatecznej wilgotności wzrost temperatury w zakresie powyżej zera powoduje zintensyfikowanie procesów wietrzenia. Gleby strefy tropikalnej są z tego powodu wielokrotnie głębsze niż gleby tundrowe. Przy dużej ilości opadów następuje wypłukiwanie soli rozpuszczalnych, co doprowadza do powstawania gleb ubogich, wyługowanych. Przy małej ilości opadów mamy do czynienia z podnoszeniem roztworów soli do wierzchnich warstw glebowych i ich zasoleniem. Klimat suchy nie stwarza warunków sprzyjających wietrzeniu chemicznemu. Obejmuje ono przede wszystkim łatwo rozkładalne minerały zawierające sód W Polsce (mimo czasowego występowania susz) mamy do czynienia z klimatem humidowym.
Śr roczna suma opadów 500 - 750 mm Śr temp powietrza 6,5 -8,5 °C
Konsekwencją tego stanu rzeczy (przewagi opadów nad parowaniem) jest odpływ pewnej ilości wody pochodzącej z opadów do morza. wraz z solami stanowiącymi składniki pokarmowe roślin, wypłukanymi z gleby. Szczególnie łatwo woda zabiera z gleby azotany, wapń, sód, chlorki i siarczany. Mówimy o procesie ługowania gleby, w wyniku którego traci ona składniki biogenne. Proces ten chroni glebę przed nadmiernym zasoleniem, co powszechnie stanowi problem pierwszorzędnej wagi w klimacie suchym (aridowym).
• niezbędna do egzystencji każdego żywego organizmu,
• bierze udział w wielu procesach fizycznych, chemicznych i fizyko- chemicznych, m.in. w wietrzeniu fizycznym i chemicznym skał glebotwórczych, transporcie zwietrzeliny i akumulacji osadów,
• przy nadmiarze wody w środowisku powstają specyficzne gleby bagienne, określane również jako gleby hydrogeniczne, czy hydromorficzne -gleby torfowe i gleby murszowe,
• w wyniku warunków beztlenowych w warstwach odciętych od dostępu powietrza lustrem wody powstają gleby glejowe,
• bardzo aktywny czynnik niszczący gleby (erozja wodna); przy tym proces ten należy rozumieć dwuetapowo -materiał zabrany przez wodę z jednego miejsca jest akumulowany w innym; w takim ujęciu procesowi degradacji z jednej strony towarzyszy proces tworzenia z drugiej -mady, gleby z osadów rzecznych, czasami morskich oraz gleby deluwialne, powstające u podnóży zboczy erodowanych.
Woda DZIAŁALNOŚĆ CZŁOWIEKA • przeobrażanie gleb: • melioracje wodne, • nawodnienie, • nawożenie, • uprawa mechaniczna, • zwiększenie podatności terenu na erozje, • zakwaszenie, • naruszenie równowagi jonowej, • zanieczyszczenia.
Organizmy żywe • aktywność organizmów jest ściśle związana z innymi czynnikami • rola roślinności :
-ochrona powierzchni ziemi przed niszczącym, bezpośrednim działaniem deszczu i gradu, zapobieganie erozji wodnej i wietrznej
-przemieszczanie składników pokarmowych z głębszych poziomów
-wydzielanie substancji chemicznych o charakterze kwasowym, biorących udział w procesach glebowych
-po obumarciu wzbogacanie gleby w próchnicę i substancje mineralne
• mikroorganizmy:
-rozkład substancji organicznej
-uruchamianie niektórych makroskładników (potas i fosfor)
-przemiany związków żelaza i siarki
-dostarczanie azotu do gleby
• rola zwierzą:
-mieszanie materiału glebowego,
-dostarczanie substancji organicznej,
-stabilizacji struktury gleby (dżdżownice)
Strefy roślinno - glebowe: 1. roślinność tundrowa - gleby inicjalne 2. las iglasty - gleby bielicowe (silne ługowanie składników, występowanie na powierzchni gleby ściółki leśnej) 3. las liściasty -gleby brunatne 4. roślinność stepowa -czarnoziem
Czas Początek powstawania gleb - pojawienie się roślinności na Ziemi Gleby przechodzą stadia rozwojowe, ulegając ciągłym przemianom pod wpływem czynników glebotwórczych. Tempo tych zmian zależy od czasu i intensywności działania Gleby kopalne reliktowe współczesne
Rzeźba terenu (relief) Rzeźba terenu jak i wysokość nad poziom morza modyfikują działanie czynników glebotwórczych. Przykładem jest obniżanie się temperatury wraz ze wzrostem wysokości nad poziom morza i oraz jednoczesnym nasileniem wietrzenia chemicznego, ługowania i wymywania. Relief ma również wpływ na tworzenie specyficznego klimatu lokalnego. Na półkuli północnej wystawa północna powoduje mniejsze naświetlenie, parowanie oraz niższą amplitudę temperatur gleby. Dzięki temu gleby na stokach są mocniej przesycone wodą natomiast procesy chemiczne, fizyczne i biologiczne przebiegają wolniej. Oprócz wystawy istotne znaczenie ma też nachylenie powierzchni terenu.
Rodzaje stoków: połogie kąt mniejszy od 5o spadziste od 5 do 20 o strome od 20 do 45 o urwiste ponad 45 o
Nachylenie ma bardzo duże znaczenie dla procesów erozyjnych W terenie urzeźbionym najmniejsze wpływ erozji obserwuje się na płaskich wierzchowinach. Na stokach poddanych procesom erozyjnym gleby są płytkie, słabo wykształcone. W obniżeniach terenu u podnóża znajduje się miejsce akumulacji materiału glebowego. Relief ma również wpływ na występowanie zmrozowisk, lokalnych obniżeń temperatury powietrza przy gruncie (zastoisko zimnego powietrza)
Procesy glebotwórcze
• rozkład i synteza substratu mineralnego i resztek organicznych
• przemieszczanie składników mineralnych i organicznych z udziałem żywych organizmów
• transport gazów, roztworów i zawiesin transportowanych przez fazę ciekłą gleby
• wymiana materii i przepływ energii między organizmami a substratem mineralnym gleby
Efektem długotrwałych procesów glebowych jest wykształcenie się trwałych cech w profilach glebowych, pozwalających na zaliczenie danej gleby do określonego typu według umownej systematyki gleb. Procesy glebowe dla charakterystyczne dla terenu Polski
PROCES AKUMULACJI BIOLO 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 powstaje swoista, mało zmieniona fizycznie i chemicznie substancja organiczna, tworząca pokłady torfu.
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). Próchnica lasów iglastych - silnia kwaśna Próchnica darniowa - „słodka” wysycona jonami wapnia i magnezu
PROCES DARNIOWY jest uwarunkowany bytowaniem trawiastej roślinności, która tworzy gęstą sieć korzeni w górnym poziomie gleby oraz przyczynia się do rozluźnienia masy glebowej i uformowania struktury drobnoagregatowej. W jego wyniku w wierzchniej części profilu glebowego powstaje wyraźnie wykształcony poziom próchniczy.
PROCES INICJALNY, zachodzący z udziałem pionierskich zbiorowisk drobnoustrojów, mchów, porostów itp., powoduje powstawanie gleb prymitywnych (inicjalnych). W jego wyniku kształtuje się słabo zaznaczony poziom akumulacji próchnicy.
PROCES BRUNATNIENIA Nazwa pochodzi od brunatnej barwy związków Fe+++, powstających przy stosunkowo intensywnym wietrzeniu pierwotnych krzemianów i glinokrzemianów. Przy wietrzeniu, obok tych związków wytrącających się w postaci wodorotlenków żelazowych i glinowych, tworzą się minerały ilaste, głównie grupy illitowej, poprawiające właściwości sorpcyjne i wodne gleby. Dzięki temu składniki chemiczne są dość równomiernie rozmieszczone, a gleby brunatne w porównaniu do gleb bielicowych, wytworzonych z analogicznych skał są znacznie żyźniejsze.
PROCES PRZEMYWANIA (PŁOWIENIA, LESSIVÉ) Polega na mechanicznym przemieszczaniu w głąb profilu glebowego cząsteczek koloidalnych. W odróżnieniu od procesu bielicowania odbywa się bez chemicznych przemian materiału glebowego. Zachodzi w warunkach słabo kwaśnego odczynu. Jest charakterystyczny dla siedlisk lasu liściastego i mieszanego, doprowadzając do utworzenia gleb płowych
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). Poziom ten charakteryzuje się barwą rdzawą, brunatną aż do czarnej. W wyniku procesu bielicowania powstają gleby silnie kwaśne i ubogie w składniki pokarmowe roślin.
PROCESY GLEJOWE Polega na redukcji różnych mineralnych związków (żelaza, manganu i innych) w warunkach nadmiernej wilgotności przy utrudnionym dostępie powietrza. 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 barwie pochodzącej od utl zw Fe.
PROCESY BAGIENNE Gromadzenie i humifikacja szczątków roślinnych w warunkach nadmiernego uwilgotnienia. W zależności od intensywności i długotrwałości warunków anaerobowych powstają utwory całkowicie zhumifikowane, zwane mułami, lub częściowo zhumifikowane zwane torfami
PROCESY MURSZOWE 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 utlenianiem. W wyniku tego powstaje gleba organiczna o niższej pojemności wodnej i niższej przepuszczalności wodnej, najczęściej w postaci ziaren. Im bardziej jest zhumifikowana masa organiczna, w procesie murszenia powstające ziarna są twardsze i bardziej trwałe.