CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE ŻYZNOŚĆ GLEB:
glebowe:
- zawartość koloidów - sorpcja
- skład mineralny - zasoby składników pokarmowych
- skład edafonu - procesy przemian resztek organicznych
- klimat glebowy - dostępność wody i tlenu; nagrzewanie się gleb
poza glebowe:
- roślinność - są gatunki użyźniające (np. motylkowe - łubiny, koniczyny) i zubożające glebę (np. sosna);
- relief - strome zbocza sprzyjają erozji, są suche; zagłębienia zbyt mokre;
- klimat - warunkuje rozwój roślin gł. przez opady i temperaturę (pory roku - długość sezonu wegetacyjnego)
- działania człowieka - uzupełniania składników pokarmowych, poprawa struktury gleb i warunków wodno-powietrznych, dobór roślin
KRĄŻENIE SKŁADNIKÓW W EKOSYSTEMIE LEŚNYM
Pobranie kg/rok/ha
Drzewostan świerkowy - 49kg N i Ca, 14kg K
Runo - 27kg N, 15kg Ca, 33kg K
Zwrot składników w lasach z obumarłymi szczątkami roślin
[kg/rok/ha]
Ca N K P
Lasy zasobne przeciętnie 80 40 10 10
Lasy sosnowe 19 35 5 4
Skład chemiczny gleb - składniki pokarmowe i ich źródła
Makroelementy : Pobierane z powietrza wody: C H O
Źródłem są minerały, składniki stałej fazy gleby:
N P K Ca Mg S
Mikroelementy: Źródłem są minerały, składniki stałej fazy gleby: Fe Mn B Mo Cu Zn Cl Co
Inne składniki ważne w ocenie procesu glebotwórczego lub toksyczne - źródłem są minerały, składniki stałej fazy gleby lub emisje antropogeniczne: Na Al. Pb Cd Si Cr i In.
Makroelementy pobierane są przez rośliny w dość dużych ilościach i zwykle występują w glebach w dość dużych ilościach - pełnią rolę budulcową biomasy. Mikroelementy są pobierane przez rośliny w ilościach bardzo małych, ale są niezbędne w procesach metabolicznych w żywych organizmach; zwykle występują w glebach także w małych ilościach; ich niedobór wywołuje zakłócenia w rozwoju roślin i następnie ludzi i zwierząt spożywających biomasę roślinną..
Azot _ og. zaw. 0,01-8% - głównie w materii organicznej - niedostępny (dostępne formy mineralne: NO i NH to tylko 1-2% z ogólnej zawartości)
Ważny jest stosunek zawartości węgla do azotu C/N
C/N Zaopatrzenie roślin w azot
<15 Dobre
15-18 Dobre
18-22 Średnie
>22 Słabe
Fosfor - P - średnio 0,16% (z tego 0,01 - 0,20% dostępny) - występuje w materii organicznej i w postaci minerałów w zależności od pH gleby w kwaśnych związany (sorpcja chemiczna) z żelazem i glinem, w obojętnych i zasadowych z wapniem, bardzo mało w roztworze glebowym.
Potas - K - spotykane ilości w glebach: 0,01% - 2,7%. W formach niedostępnych dla roślin występuje w materii organicznej i w niezwietrzałych minerałach (np. ortoklaz, muskowit, biotyt, illit); w formach dostępnych - zasorbowany wymiennie i w roztworze glebowym.
Wapń - Ca - spotykane ilości w glebach 0,07% - 3,6% W formach niedostępnych dla roślin występuje w materii organicznej i w niezwietrzałych minerałach (np. anortyt, hornblenda, kalcyt, dolomit), w formach dostępnych - zasorbowany wymiennie i w roztworze glebowym.
Magnez - Mg - spotykane ilości w glebach 0,06 - 1,2%. W formach niedostępnych dla roślin występuje w materii organicznej i w niezwietrzałych minerałach (np. chloryt, biotyt, hornblenda, dolomit, pirokseny), w formach dostępnych - zasorbowany wymiennie i w roztworze glebowym.
Siarka - S - spotykane ilości w glebach 0,002 - 0,12%. Występuje głównie w materii organicznej; w niektórych glebach w postaci minerału gipsu (siarczan wapnia). Dostępna po mineralizacji jako jon siarczanowy w roztworze glebowym.
Żelazo - Fe - spotykane ilości w glebach ok. 2,5% - średnio. W formach niedostępnych dla roślin występuje w materii organicznej i w niezwietrzałych minerałach (np. biotyt, hornblenda, pirokseny, oliwiny, getyt i hydrogetyt); w formach dostępnych - zasorbowane wymiennie i w roztworze glebowym. Ulega sorpcji chemicznej z fosforem.
Krzem - Si - 25 - 40%. Występowanie głównie w postaci minerałów, jak: kwarc, krzemiany i glinokrzemiany - skalenie , miki, pirokseny, amfibole, minerały ilaste, opal, chalcedon. Bardzo małe ilości w roztworze glebowym.
Glin - Al - 5 - 12%. Występowanie głównie w postaci minerałów, jak: glinokrzemiany - skalenie, miki, pirokseny, amfibole, minerały ilaste; tlenki i wodorotlenki - korund, hydralgilit . W glebach kwaśnych spore ilości w roztworze glebowym i zasorbowane wymiennie - ma toksyczne działanie na rośliny.
Sód - Na 0,18 - 0,37%. W formach niedostępnych dla roślin występuje w niezwietrzałych minerałach (np. albit, hornblenda, dolomit, pirokseny), w formach dostępnych - zasorbowany wymiennie i w roztworze glebowym. Większe ilości w glebach zasolonych w postaci soli - NaCl lub rzadziej sody Na2CO3. Dla większości roślin szkodliwy.
ROZTWÓR GLEBOWY
Stężenie ważniejszych składników w roztworze glebowym - bezpośrednio dostępnych dla roślin, ale także narażonych na wymywanie !!!
[w mg / dcm-3]
AZOT 50-150 !!!
FOSFOR 0,003-0,3
POTAS 4 - 40
WAPŃ 200 - 400 !!!
MAGNEZ 24 - 80
Główne aniony w roztworze glebowym:
NO , NO , CO , HCO , Cl-, SO , PO , HPO , i inne w tym kwasów organicznych: CH3COO-;
Główne kationy w roztworze glebowym:
Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH , Fe2+, Fe3+, Al3+, H+ i inne
MIKROELEMENTY - SPOTYKANE ZAWARTOŚCI W GLEBACH
B 5 100 mg ∙ kg-1
Mn 10 2000 mg ∙ kg-1
Cu 1 140 mg ∙ kg-1
Zn 10 250 mg ∙ kg-1
Mo 0,5 5 mg ∙ kg-1
Co 0,1 30 mg ∙ kg-1
Cl śladowe ilości
Mikroelementy wchodzą w skład katalizatorów ważnych reakcji biochemicznych - rozkładu lub syntezy - zachodzących w organizmach żywych. Są wykorzystywana w bardzo małych ilościach. Zarówno ich brak, jak i nadmiar (zanieczyszczenie lub skażenie) w glebach jest niekorzystny dla organizmów edafonu)
POTRZEBY NAWOŻENIA GLEB
OKREŚLAJĄC TE POTRZEBY NALEŻY UWZGLĘDNIĆ:
1. Właściwości gleb
- zasobność w składniki i ich dostępność
- pojemność sorpcyjna gleb
- odczyn gleb
- właściwości wodno-powietrzne gleb
2. Potrzeby pokarmowe roślin
- gatunek roślin
- wiek roślin
3. Właściwości nawozu
- skład chemiczny
- forma składnika (anion, kation)
- rozpuszczalność
4. Wymagania odnośnie ochrony środowiska
- nie dopuszczać do zanieczyszczenia wód
- nie wprowadzać toksycznych substancji w nadmiernych ilościach
Po analizie powyższych danych określa się skład nawozów, wielkość dawki i terminy stosowania
PODZIAŁ OGÓLNY NAWOZÓW:
organiczne: torf, kompost, obornik, mocznik
- poprawiają klimat glebowy
- dostarczają składniki pokarmowe
mineralne: azotowe, fosforowe, potasowe, wapniowe i inne;
proste - jednoskładnikowe,
złożone - wieloskładnikowe
- uzupełniają zapas składników pokarmowych
zielone: motylkowe, żyto i inne;
- wzbogacają glebę w azot i ogólnie w materię organiczną
- działają strukturotwórczo
Degradacja i ochrona gleb
Przez degradację gleb należy rozumieć pogorszenie się ich właściwości i spadek wartości, co przejawia się przede wszystkim obniżeniem żyzności. W skrajnych przypadkach następuje całkowite zniszczenie gleb
- Znaczna część gleb, to gleby „zdrowe”, w których prawidłowo funkcjonuje układ czynników biologicznych(organizmy glebowe przeprowadzające w glebach szereg niezbędnych procesów warunkujących obieg składników pokarmowych), fizycznych (struktura gleby - właściwości wodno-powietrzne) i chemicznych (makro- i mikroelementy glebowe - zaopatrzenie w składniki pokarmowe i brak toksycznych).
- Część gleb można określić, jako „chore”. Zalicza się do nich gleby zniszczone erozją, zanieczyszczone, mające zakłócone właściwości biologiczne, gleby wyjałowione, pozbawione wielu składników i wymagające odpowiedniego nawożenia.
- Są także gleby „martwe”, pozbawione życia i zdolności produkcyjnych. W warunkach naturalnych występują w niewielkich ilościach w pobliżu czynnych wulkanów lub na pustyniach. Często jednak są wynikiem działalności człowieka i wówczas spotyka się je na hałdach przemysłowych, usypiskach kopalnianych lub jako luźne, niedające się zagospodarować lotne piaski
Czynniki i procesy degradacyjne:
Przejmowanie gleb na różne cele niezwiązane z produkcja roślinną:
Wyłączanie z produkcji rolniczej lub leśnej wskutek przejmowania gleb na cele komunikacyjne, przemysłowe, urbanistyczne, kopalnictwo i inne.
Zmienia się struktura użytkowania gruntów.
Struktura użytkowania gruntów w Polsce
Rodzaj użytkowania |
Powierzchnia w tys. ha |
Procent w pow. Polski |
Polska ogółem |
31268 |
100,00 |
Użytki rolne |
18825 |
60,21 |
Grunty leśne, zadrzewione i zakrzewione |
9600 |
30,70 |
Grunty pod wodami |
646 |
2,07 |
Grunty zabudowane |
1590 |
5,09 |
Tereny rekreacji i wypoczynku |
65 |
0,21 |
Tereny komunikacyjne |
899 |
2,88 |
Użytki kopalniane |
29 |
0,09 |
Użytki ekologiczne |
35 |
0,11 |
Nieużytki |
479 |
1,53 |
Czynniki i procesy fizyczne:
erozja wodna - zmywanie przez wody opadowe gł. z wierzchołków i zboczy wzniesień cząstek glebowych lub całych warstw gleby; szkody erozyjne rosą w przypadku gleb pyłowych (lessy) lub piaszczystych przy braku okrywy roślinnej (bardzo dobrze chronią lasy i użytki zielone - trawiaste) i dużych spadkach terenu;
erozja eoliczna (wietrzna) - wywiewanie drobnych cząstek gleby w okresie braku okrywy roślinnej (gł. wiosną na terenach rolniczych) i przesuszenia gleb;
niekorzystne zmiany struktury i gęstości gleby wskutek ugniatania przez pojazdy i maszyny oraz udeptywania w czasie wypasu zwierząt lub przez ludzi (pogarszają się stosunki wodno-powietrzne w glebie → mniej wody dostępnej, niedobory tlenu →ograniczenie działalności organizmów glebowych; duże opory mechaniczne dla korzeni roślin);
niekorzystne zmiany profilowej budowy gleb, np. wskutek głębokiej orki;
niekorzystne zmiany stosunków wodnych i termicznych gleb, np. wskutek wadliwie przeprowadzonych melioracji (brak możliwości, zatrzymania wody w sezonach suchych),w zasięgu lejów depresyjnych wokół kopalni gł. odkrywkowych lub miejsc pozyskiwania wód na cele komunalne (przesychanie gleb hydrogenicznych - torfowych i mułowych), w sąsiedztwie sztucznych zbiorników wodnych (zabagnianie gleb → zamieranie roślinności nieprzystosowanej do nadmiernego uwilgotnienia);
całkowite zniszczenie gleb - przejmowanie pod budownictwo; przykrywanie warstwą asfaltu; pokrywanie zwałowiskami odpadów kopalnianych, hutniczych lub innych. Kopalnictwo odkrywkowe dewastuje układ warstw geologicznych do znacznych głębokości.
Czynniki i procesy fizykochemiczne i chemiczne:
zmniejszanie się zasobów próchnicy, która w większości gleb jest zasadniczym sorbentem, źródłem składników pokarmowych i nośnikiem energii dla organizmów heterotroficznych (cudzożywnych) wskutek uprawy mechanicznej (natlenianie i przyspieszenie mineralizacji) i ograniczania nawożenia organicznego, wygrabiania ściółek w lasach czy liści w parkach, koszenia trawników;
Wyjałowienie gleb ze składników pokarmowych - zmniejszanie zasobów składników pokarmowych, np. wskutek braku wyrównywania ich ubytków spowodowanych zbiorem plonów roślin uprawnych lub pozyskiwaniem użytków leśnych
jednostronne przenawożenie gleb → zakłócenie równowagi jonowej w glebie (w kompleksie sorpcyjnym i w roztworze glebowym);
niekorzystne zmiany odczynu gleb, np. zakwaszanie wskutek kwaśnych deszczów lub alkalizacja przez opad pyłów (z cementowni, hut) - skutkiem są zmiany rozpuszczalności składników pokarmowych i toksycznych, co zakłóca ich pobieranie przez rośliny, przyspiesza wymywanie w głąb poza zasięg korzeni, albo do wód gruntowych zanieczyszczając je;
nagromadzenie nadmiernych ilości pierwiastków i związków toksycznych pochodzących z imisji i ścieków przemysłowych i komunalnych, wysypisk odpadów, transportu, rzemiosła (metale ciężkie, węglowodory aromatyczne, siarka).- występuje osłabienie aktywności biologiczne edafonu, zanieczyszczenia pobierane przez rośliny mogą się dostać z ich biomasą do łańcucha pokarmowego;
czynniki i procesy biologiczne:
niekorzystne zmiany składu drobnoustrojów, roślinności i fauny glebowej, nadmierne zagęszczenie szkodników i patogenów, np. wskutek pożarów lasów, wprowadzania do gleb odpadów, ścieków komunalnych lub osadów pościekowych, gnojowicy, stosowania środków ochrony roślin
zakłócenia sprawnego obiegu pierwiastków → upośledzenie procesów rozkładu resztek organicznych (opad liści, resztki pozbiorowe, itp.);
Nie uwzględnianie małych, wyspowych zasięgów gleb żyznych otoczonych przez siedliska uboższe → zawężanie różnorodności biologicznej → degradacja tych żyźniejszych gleb;
biologiczne wypłycenie gleb lub pojawienie się w profilu glebowym przeszkód (np. podeszwa płużna) utrudniających lub nawet uniemożliwiających głęboką penetrację korzeni roślin uprawianych.
Zanieczyszczenia biologiczne np. odpadami zawierającymi organizmy chorobotwórcze, antybiotyki, hormony itp.. Stwarza bezpośrednie zagrożenie dla ludzi lub zwierząt oraz zakłóca równowagę w edafonie.
Ochrona gleb
poprzez wykorzystanie instrumentów prawnych, organizacyjnych i technicznych uwzględnia:
- ograniczenie ich przejmowania na cele nierolnicze, ze szczególnym uwzględnieniem gruntów o dużych walorach ekologiczno-produkcyjnych
- przeciwdziałanie chemicznej degradacji gleb - odpowiednie nawożenie, dobór roślin, ograniczenie emisji zanieczyszczeń;
- ograniczenia do minimum ujemnych skutków erozyjnych: stosowanie odpowiednie orki, wzdłuż warstwic, przy stromych zboczach stosowanie zapór w postaci np. specjalnych podmurówek
- przeciwdziałanie przesuszeniu i zawodnieniu - zwiększenie zadrzewień śródpolnych i naturalnych zbiorników retencyjnych;
- zminimalizowanie technicznych deformacji gruntu i zanieczyszczeń mechanicznych: zastąpienie ciężkich maszyn sprzętem mniejszym, ograniczenie przejazdów, wprowadzanie nowych technik uprawy roli i siewu (np. siew roślin uprawnych bez orki).