opracowane zagadnienia, 1. ROLNICTWO, Gleboznawstwo(1)


prof. dr hab. Barbara Gworek

Katedra Nauk o Środowisku Glebowym

Zakład Gleboznawstwa

Program wykładów z przedmiotu Gleboznawstwo dla studentów Wydziału Ogrodniczego

1. Gleba jako podstawkowy element środowiska przyrodniczego (także chroniony

prawem) oraz jej funkcje ekologiczne i gospodarcze. Podstawówce definicje. Różnice pomiędzy skałą a glebą.


  • Gleba i jej właściwości

Glebą nazywamy warstwę powierzchniową, pokrywającą skorupę ziemską. Powstała ona w wyniku długotrwałych procesów, które przebiegały na powierzchni Ziemi. O długości tego procesu świadczy fakt, iż warstwa ziemi o grubości 2-3cm kształtuje się od 200 do 1000 lat. Proces ten polega na oddziaływaniu czynników klimatycznych, które powodują wietrzenie skał, jak i na oddziaływaniu organizmów. Rozdrobniona skała zatrzymuje cząstki wody i powietrze. Z czasem pojawiają się rośliny utrwalające glebę. Bardzo ważną funkcję pełnią drobnoustroje, których zadaniem jest rozkładanie szczątków roślinnych i zwierzęcych, wzbogacając w ten sposób glebę w próchnicę i minerały. Gleba ma następujący skład:

- materia organiczna (5%);

- minerały (45%);

- woda (25%);

- powietrze (25%).

Utrzymanie wysokiej jakości gleby zapewniają organizmy glebowe. W związku z tym można potraktować glebę jako żywą warstwę skorupy ziemskiej. Jak wiadomo wszystko co żywe podlega ciągłym zmianom, będących wynikiem oddziaływania czynników naturalnych, a także wpływem działalności samego człowieka.

Gleba składa się z: 1. części szkieletowych (kamienie żwir), które obniżają wartość użyt-kową gleb utrudniając uprawę i wzmagając nadmierną przepuszczalność wody i przewie-wność gleb. 2. piasek - składa się głównie z kwarcu i mniejsze ilości krzemianów i glinokrzemianów. Wpływa rozluźniająco na gl., zwiększa przewiewność, zmniejsza zdol-ności zatrzymywania wody; jest to gleba sła-ba. 3. pył - składa się z drobnych ziaren kwa-rcu, z nieznacznych okruchów krzemianów i glinokrzemianów. Poprawia on właściwości fiz. gl., a szczególnie zdolność do magazy-nowania wody. 4. ił (części spławialne) - poprawia strukturę i właściwości wodne gl. oraz zdolności sorpcyjne



Ochrona gleb

Po pierwsze należy zapobieganie erozji gleby. Następnie musimy zadbać, aby utrzymać w niej właściwe stosunki hydrologiczne i zapobiec napływaniu zanieczyszczeń różnego pochodzenia i rodzaju. Najważniejsze jest zastąpienie wielu pracochłonnych i energochłonnych zabiegów naturalną samoregulacją. Wzrost wilgotności powietrza determinuje zadrzewienie śródpolne, jednocześnie zmniejszając intensywność parowania wody z gleby. Również wpływa ono stabilizująco na temperaturę, poprzez regulację glebowych stosunków wodnych. Dużym plusem jest także ochrona przed erozją wietrzną (zadrzewienia skutecznie osłabiają działanie wiatrów). Stanowią również szczególną barierę ochronną dla górskich powierzchni glebowych. Zapobiegają one powodziom, a co za tym idzie erozji glebowej. Na stokach górskich pokrytych jedynie polami, niezbędne jest stosowanie właściwej orki (równolegle do warstwic), w celu przeciwdziałaniu obsuwom gleby oraz zmniejszeniu spływu powierzchniowego wody. Podobnie zabiegi dotyczą bardziej stromych wzniesień. Na wyjątkowo stromych zboczach buduje się zapory w postaci podmurówek, bądź też leżących kłód. W przypadku, gdy zbocza wykorzystuje się pod pastwiska, należy ograniczać wypas do rozmiarów, które nie stanowią zagrożenia dla gleby. Rezultatem tych zabiegów jest wzrost zadrzewień śródpolnych, a także zbiorników retencyjnych o naturalnym charakterze.

Rekultywacja gleb

Odpowiednie zabiegi, które umożliwiają nam wykorzystanie zrekultywowanych terenów np. do celów leśnych czy komunalnych są bardzo pożądane. Niestety w większości przypadków otrzymuje się grunty o niepełnowartościowej glebie. Odpowiadają za to wciąż zachodzące przemiany, będące efektem np. wietrzenia. Niestety rekultywacja terenów zdegradowanych jest bardzo czasochłonna, trudna i kosztowna, a same sposoby rekultywacji zależą od stopnia i rodzaju degradacji.

Rekultywacja jest zabiegiem składającym się z następujących procesów:

- na początku konieczne jest techniczne ukształtowanie zdewastowanego gruntu;

- w dalszych działaniach rozpoczyna się mechaniczną uprawę tego gruntu;

- nawozi się intensywnie;

- sadzi się rośliny o właściwościach próchnicotwórczych.

Przyczyną degradacji mogą być zaburzenia wodno-powietrzne w glebie. Mogą one powodować nieodwracalne skutki. Powodem mogą być melioracje odwadniające. Gdy prowadzi się je nierozsądnie powodują przesuszenie gruntu, prowadzące do niszczenia ekosystemu. Inną przyczyną może być składowanie na powierzchni odpadów, żużlu czy popiołów, pochodzących z przemysłu przetwórczego, czy też energetycznego. W wyniku tego powstają obszary bezglebowe.


2. Czynniki glebotwórcze (litosfera, biosfera, klimat, hydrosfera, rzeźba terenu, człowiek, czas). Procesy fizycznego i chemicznego wietrzenia minerałów i skał. Produkty wietrzenia i ich właściwości ze szczególnym uwzględnieniem minerałów

ilastych oraz uwalnianych składników pokarmowych dla roślin.

Wpływ biosfery:

Wpływ rzeźby terenu:

Wpływ człowieka

Procesy wietrzenia fizycznego prowadzą do rozdrobnienia skał i minerałów, nie powodują

natomiast zmian w ich składzie chemicznym. Przebieg procesów wietrzenia fizycznego warunkowany jest aktywnością takich sił niszczących jak woda, temperatura, działalność lodowców i wiatrów. Dezintegrująca działalność sił niszczących jest najczęściej synergiczna i przejawia się w następujących zjawiskach fizycznych:

Nagrzewanie i ochładzanie. Nagrzewanie skał prowadzi do ich rozszerzania się (zjawisko rozszerzalności cieplnej), zaś ochładzanie - do kurczenia się. Przeważająca większość skał zbudowana jest z wielu minerałów, różniących się między sobą współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. W wyniku nagłych zmian temperatury dochodzi do powstania naprężeń, mogących powodować tworzenie się spękań i szczelin przyspieszających dalsze rozkruszanie skał. Dodatkowo, w efekcie słabego przewodnictwa cieplnego skał, temperatura na ich powierzchni jest często wyraźnie różna od temperatury panującej w częściach głębiej położonych. Takie zróżnicowanie temperatury indukuje powstawanie kierunkowych naprężeń , które z czasem prowadzą do odpryskiwania powierzchniowych warstw skały. Zjawisko to nazywane jest łuszczeniem się skał. Klasycznym przykładem produktów tego typu wietrzenia są granitowe "głowy cukru" w Rio de Janeiro.

Zamarzanie i rozmarzanie. Woda ma zdolność wnikania we wszelkie szczeliny, spękania i mikrootwory, powstałe w wyniku działania różnych czynników wietrzenia. Zamarzając, wywiera ogromne ciśnienie, sięgające 1666 t/m2. Ciśnienie to powoduje powstawanie szerokich szczelin w skałach i rozpadanie się mniejszych odłamków skalnych na coraz drobniejsze frakcje. W ten sposób tworzą się np. cyrki lodowcowe.

Pęcznienie i kurczenie. W zwietrzelinie obecnych jest wiele substancji zdolnych do pęcznienia, związanego z uwodnieniem i kurczenia się w wyniku odwodnienia. Procesom tym towarzyszy zmiana objętości i związany z nią "ruch" cząstek. Wzajemne ścieranie się cząstek i powstające w ich obrębie naprężenia przyczyniają się do dezintegracji wietrzejącego materiału.

Obtaczanie i ścieranie. transport materiałów macierzystych przez wodę, wiatr i lodowce silnie przyczynia się do ich rozpadu. Transportowane odłamki skalne, okruchy, czy nawet pojedyncze ziarna mineralne są narażone na nieustanne zderzanie i ocieranie się, zarówno o siebie nawzajem, jak i o napotkane przeszkody. W wyniku tych interakcji dochodzi do ścierania się ich powierzchni. Zjawisko to nazywane jest abrazją. Przykładem niszczącego działania mediów transportujących może być działanie wód płynących. Toczą one materiał skalny po dnie, czego efektem jest zdzieranie i obtaczanie powierzchni odłamków skalnych.. Czynnikiem transportującym i erodującym o wyjątkowej sile i zasięgu są również lodowce. Oddziałują one nie tylko na lite skały, na których zalegają, ale również na luźne materiały zbierane po drodze i przenoszone dalej. Ogromna masa przemieszczającego się lodowca miażdży wszelkie przeszkody znajdujące się na jej drodze, zdzierając i krusząc podłoże, po którym się posuwa. Działanie abrazyjne może być wywoływane również przez wiatr transportujący cząstki o małej średnicy. Znane są przykłady oddziaływania materiału niesionego przez wiatr na przeszkody w postaci skałek bądź głazów znajdujących się na jego drodze, w wyniku którego powstają formy zwane grzybami skalnymi.

Organizmy żywe. Działalność organizmów żywych również przyczynia się do rozpadu materiałów macierzystych, choć posiada znacznie mniejsze znaczenie od czynników wcześniej wymienionych. Dotyczy ono przede wszystkim niszczącego działania rozrastających się korzeni drzew i krzewów, choć pewną rolę przypisać należy także aktywności fauny drążącej różnego rodzaju kanaliki i tunele, wybitnie ułatwiające wnikanie wody. Rozluźniony w ten sposób materiał skalny odznacza się zwiększoną powierzchnią reakcji, co ma duże znaczenie przy wietrzeniu chemicznym.

Wietrzeniem chemicznym nazywamy procesy chemicznego rozkładu, w trakcie których

dochodzi do rozpuszczania i uwalniania składników oraz syntezy nowych minerałów bądź pozostawiania trwałych produktów końcowych rozpadu. Zachodzące przemiany są skutkiem ekspozycji skał i minerałów na warunki atmosferyczne, często skrajnie różne od warunków ich powstawania. Działanie agresywnych czynników środowiskowych, takich jak woda, tlen i CO2, wyzwala spontaniczne reakcje chemiczne w obrębie wietrzejącego materiału.

Produkty wietrzenia ogólnie dzieli się na :

  1. minerały ilaste,

  2. tlenki i wodorotlenki glinu, żelaza, tytanu i krzemu (tzw. trwałe produkty końcowe rozpadu),

  3. uwolnione jony.

Minerały ilaste oraz tlenki żelaza i glinu (najczęściej uwodnione) stanowią najbardziej

rozdrobnioną koloidalną fazę gleby. Są one najaktywniejszymi składnikami mineralnej frakcji gleby i posiadają ogromne znaczenie w kształtowaniu szeregu jej właściwości. Zagadnienia związane z mineralogią tych związków stanowią oddzielną, skomplikowaną gałąź wiedzy, wciąż jeszcze nie do końca poznaną. Na stronach poświęconych minerałom ilastym oraz tlenkom żelaza, glinu i tytanu podano wiadomości dotyczące ich budowy, cech makroskopowych oraz występowania. Poniżej przybliżone zostaną zagadnienia związane z ich genezą i specyficznymi właściwościami.

I. Geneza minerałów ilastych. Wtórne minerały glinokrzemianowe powstały w większości

z takich minerałów pierwotnych jak skalenie, miki, amfibole i pirokseny. Istnieją dwie drogi powstawania minerałów wtórnych:

Przekształcanie minerałów może być inicjowana przez reakcje chemiczne, w wyniku których następuje usuwanie pewnych rozpuszczalnych składników z sieci krystalicznej i zastępowanie ich przez inne. Przykładem tego typu przekształcenia może być proces przeobrażania muskowitu w uwodnioną mikę. Muskowit posiada bardzo sztywną sieć krystaliczną o stosunku warstw tetraedrycznych do oktaedrycznych 2:1. W trakcie procesu wietrzenia następuje uwolnienie pewnej ilości potasu z sieci krystalicznej i wnikanie na jego miejsce cząsteczek wody. Sieć krystaliczna rozluźnia się i traci sztywność. Jednocześnie w pakietach strukturalnych następuje wzrost ilości krzemu w stosunku do glinu. W ten sposób dochodzi do powstania illitu, co w uproszczony sposób można przedstawić następująco:

K2Al4(Al2Si6)O20(OH)4 + Si4+ ® K0,2(K0,8)Al4(AlSi7)O20(OH)4 + K+ + Al3+

muskowit + krzem ® illit + glin

K0,2 reprezentuje potas wymienny, natomiast K0,8 - potas związany półsztywno pomiędzy pakietami krzemianowymi. W powyższej reakcji zachodzi uwalnianie potasu i glinu przy niewielkich zmianach chemicznych, powodujących jednak rozluźnienie sieci krystalicznej i zapoczątkowanie właściwości wymiennych przy niewielkich zmianach struktury krystalicznej minerałów pierwotnych. W wyniku tych przekształceń podstawowa jednostka kryształu zachowuje trójwarstwowy typ budowy (stosunek 2:1). Dalsze uwalnianie potasu i podstawianie niektórych atomów glinu przez magnez prowadzi do powstawania montmorillonitu. Przykłady te ukazują strukturalne podobieństwo różnych minerałów ilastych. W wyniku stopniowego przechodzenia od jednego minerału do drugiego może dochodzić do powstawania minerałów przejściowych, nazywanych mieszanopakietowymi (tzw. minerały interstratyfikowane). Posiadają one właściwości pośrednie pomiędzy dwoma grupami minerałów, od których pochodzą ich nazwy, np. "illito-montmorillonit", "chloryto-illit" itp.

Krystalizacja minerałów ilastych z rozpuszczalnych produktów wietrzenia innych minerałów wydaje się bardziej istotna dla ich genezy niż powstawanie na drodze fizycznych przekształceń. W takich warunkach dochodzi do formowania kaolinitu, krystalizującego z roztworów zawierających rozpuszczalne związki glinu i krzemu. Proces ten prowadzi do całkowitej przebudowy struktury minerałów pierwotnych i jest wynikiem znacznie bardziej intensywnego wietrzenia niż omówiony powyżej proces przekształcania. Rekrystalizacja umożliwia powstanie wielu różnych minerałów ilastych z danego minerału pierwotnego, w zależności od działających czynników wietrzenia oraz rodzaju jonów obecnych podczas krystalizacji w roztworze.
Poszczególne minerały ilaste różnią się miedzy sobą genezą. Uwodnione miki, których przedstawicielem jest illit mogą powstawać zarówno na drodze przeobrażenia mik (łyszczyków), jak i na drodze rekrystalizacji w środowiskach bogatych w potas z produktów rozpadu minerałów takich jak skalenie. Chloryty powstają w wyniku przeobrażenia zasobnego w magnez i żelazo biotytu - minerału należącego do grupy łyszczyków. Dalsze przeobrażanie i wietrzenie chlorytów prowadzić może do powstawania illitu lub wermikulitu, który w następnej kolejności przechodzić może w montmorillonit. Powstawanie montmorillonitu związane jest z warunkami niezbyt silnego wietrzenia, słabo kwaśnym lub alkalicznym odczynem środowiska i obecnością nadmiaru magnezu. Może on powstawać przez rekrystalizację z różnych minerałów pierwotnych, a także w wyniku przeobrażania innych minerałów ilastych, np. chlorytu, illitu i wermikulitu. Kaolinit reprezentuje najbardziej zaawansowane stadium wietrzenia. Powstaje on w wyniku rozkładu krzemianów w środowisku kwaśnym bądź silnie kwaśnym, ubogim w kationy zasadowe. Rozpuszczalne związki glinu i krzemu mogą w odpowiednich warunkach rekrystalizować, tworząc kaolinit. Rozkład kaolinitu prowadzi do powstania tlenków glinu i rozpuszczalnej krzemionki.

II. Źródło ujemnych ładunków w minerałach ilastych. jako jedną z charakterystycznych cech tych minerałów wymieniono ich elektroujemność. Istnieją dwie możliwości powstawania ładunków ujemnych towarzyszących cząstkom minerałów ilastych:

  1. na krawędziach sieci krystalicznej minerałów ilastych znajdują się grupy hydroksylowe (-OH), związane z atomem krzemu lub glinu. Wchodzący w ich skład wodór związany jest z tlenem dość luźno (prawdopodobnie kowalentnie) i przy wysokich wartościach pH wykazuje tendencje do oddysocjowywania. Powierzchnia koloidu uzyskuje w ten sposób ładunek ujemny (niezrównoważony ładunek ujemny tlenu), który zrównoważony zostaje wskutek przyłączenia kationu zasadowego. Zjawisko to jest typowe dla minerałów ilastych o sieci dwuwarstwowej (typu 1:1). Również minerały o budowie trójwarstwowej wykazują podobne właściwości, zwłaszcza na narożach i krawędziach zniszczonych struktur krystalicznych. Powstałe w ten sposób ładunki ujemne są - przynajmniej częściowo - zależne od pH. W glebach średnio i silnie kwaśnych siła wiązania kowalencyjnego łączącego wodór z tlenem jest znaczna i ujemne ładunki na powierzchni sieci krystalicznej nie ujawniają się. Przy odczynie od pH 6 wzwyż siła wiązania kowalencyjnego słabnie i wodór może być łatwo zastępowany przez inne kationy.

  2. W sieci krystalicznej minerałów ilastych może dochodzić do tzw. izomorficznych podstawień jonowych. Istotą tego procesu jest zastępowanie danego atomu sieci krystalicznej innym, posiadającym zbliżony promień jonowy. W warstwie tetraedrów atom Si4+ może być podstawiany przez atom Al3+, natomiast w warstwie oktaedrów atom Al3+ może być podstawiany przez atomy Mg2+ lub Fe2+. W obu wypadkach pojawia się jedna wolna wartościowość ujemna. W przeciwieństwie do ładunków występujących na krawędziach kryształów, ładunki powstałe wskutek izomorficznych podstawień nie zależą od pH i określane są jako ładunki trwałe. Zjawisko podstawiania jonów występuje prawdopodobnie we wszystkich minerałach ilastych typu glinokrzemianowego, jednak ilość powstających ładunków ujemnych jest największa w minerałach o budowie trójwarstwowej.
    Zdolność minerałów ilastych do wymiany kationów z roztworem glebowym decyduje o ich ogromnym znaczeniu w kształtowaniu właściwości sorpcyjnych gleby. Stanowią one, obok związków próchniczych, podstawowy składnik kompleksu sorpcyjnego gleby. Na zdolności sorpcyjne gleb wpływ ma nie tylko ilość minerałów ilastych, ale także ich jakość. Ilość kationów sorbowanych przez minerały ilaste zależy bowiem od ich powierzchni właściwej.

III. Tlenki i wodorotlenki żelaza glinu i tytanu. Badanie tej grupy minerałów jest jeszcze

bardziej skomplikowane niż badanie minerałów ilastych. Prawdopodobnie wykazują one podobne do minerałów ilastych właściwości: posiadają budowę krystaliczną, są nośnikami ładunków ujemnych i mają zdolność do wymiany kationów z roztworem glebowym. Ilość ujemnych ładunków jest jednak mniejsza niż w przypadku minerałów ilastych, dlatego też zdolności sorpcyjne tych minerałów są mniejsze. Tlenki i wodorotlenki żelaza, glinu i tytanu występują w glebie w postaci koloidalnego filmu, swoistego "płaszcza" na powierzchni cząstek mineralnych. Są bardzo trudne zarówno do wyseparowania jak i do zidentyfikowania. Wszystkie są skrajnie słabo rozpuszczalne w normalnych roztworach glebowych (pH 4 - 9) - ich rozpuszczalność mierzy się w milimolach na litr roztworu. Najbardziej pospolitymi minerałami należącymi do tej grupy są:

IV. Uwolnione jony. W procesie wietrzenia dochodzi do uwolnienia ze zniszczonych struktur

krystalicznych szeregu jonów: magnezu, potasu, wapnia, fosforu, żelaza i in. Jony te zostają włączone do biogeochemicznego obiegu pierwiastków. Część z nich ulega wymyciu, część zaś wykorzystywana jest jako składniki pokarmowe roślin oraz w tworzeniu struktur krystalicznych minerałów wtórnych.


Wietrzenie typu biologicznego - gleby i skały osadowe rzadko zawierają jedynie jeden rodzaj iłów. Celem rekultywacji jest zintensyfikowanie procesów glebotwórczych, w których znaczną rolę pełni wietrzenie biologiczne. Dochodzi do niego w wyniku oddziaływania organizmów na skały lub poprzez chemiczne przetworzenie minerałów, przy użyciu produktów rozkładu materii organicznej (kwasy huminowe i dwutlenek węgla). Ten typ wietrzenia odgrywa ważną rolę podczas powstawania gleby. Z tego wynika tak wielkie znaczenie materii organicznej podczas rekultywacji obszarów bezglebowych. Próchnica może powstawać jedynie w glebie. Stanowi ona aż 90% substancji organicznej znajdującej się w glebie. Substancja organiczna to 5% gleby. W czasie humifikacji (humus = próchnica) powstają związki organiczne, które sklasyfikowano do 4 grup:

- fulwokwasy;

- kwasy hymato-melanowe;

- huminy (są to sole stymulujące, bądź hamujące wzrost organizmów żywych);

- kwasy huminowe.

Kwasy huminowe

Ich skład elementarny to:

- węgiel C - 50-60%;

- tlen O - 30-39%;

- wodór H - 1,5-5%;

- azot N - 1-5%.

Do tej pory nie poznano wzoru strukturalnego kwasów huminowych. Przypuszcza się, że huminy są mieszanką spolimeryzowanych związków o dużym pokrewieństwie. Ułożone są gąbczasto, dzięki czemu mają duże możliwości sorpcyjne oraz hydratacyjne. Ich połączenia chelatowe są trzonem kompleksu sorpcyjnego gleby. Są odpowiedzialne za dynamikę gleb. Połączenia chelatowe są przyczyną gruzełkowatej budowy, specyficznej barwy. Ponadto gromadzą jony, wodę i mają znaczenie w dla ciepła gleby. Chelaty polepszają żyzność gleby i regulują właściwy rozwój mikroorganizmów. Koloidalne wielordzeniowe hydroksy-kompleksy glin - humus oraz kompleksy humus - glin - minerał ilasty są charakterystyczne dla kwasów huminowych. Dzięki nim gleba ma odpowiednią troficzność, korzystne warunki wodne, prędkość sorpcji, jakość i ochronę przed jej skażeniem.


3.Części składowe gleb: stałe (mineralne i organiczne), woda. powietrze oraz ich potencjalny wpływ na właściwości gleb. Skład objętościowy gleb mineralnych i organicznych. Właściwości fizyczne gleb - pierwotne (gęstość fazy stałej, gęstość objętościowa, struktura, barwna, porowatość, zwięzłość i pulchność. plastyczność, lepkość, pęcznienie i kurczliwość).

-gęstość fazy stałej

zależy od składu mineralnego, ilości związków organicznych, proporcji pomiędzy składnikami organicznymi i mineralnymi

-gęstość objętościowa

w jej skład wchodzą wszystkie fazy, informuje o warunkach wodno-powietrznych, jest to masa określonej objętości gleby o nienaruszonej strukturze, określa stopień spulchnienia gleby, zależy od: składu granulometrycznego, gęstości fazy stałej, struktury gleby.

-struktura gleby

taki stan gleby,w którym poszczególne ziarna glebowe są zlepione w agregaty o określonych kształtach i wymiarach, może nas informować z jakiej skały macierzystej dana gleba powstała, jakie ma właściwości. Zapewnia wysokie plony, reguluje właściwości wodne, powietrzne i cieplne, wpływa na procesy biologiczne, chroni glebę przed erozją, zmniejsza nakład siły podczas mechanicznej uprawy roli. Czynnik powodujące niszczenie: mechaniczne (deszcze, ciężkie narzędzie rolnicze), fizykochemiczne (ługujące działanie wody opadowej, zakwaszanie gleby spowodowane wymywaniem jonów wapnia, zasolenie gleby), biologiczne (mineralizacja substanjci organicznej). Czynniki wpływające na utrzymanie właściwej struktury: mechaniczna uprawa roli, racjonalne nawożenie, odpowiednie zmianowanie upraw(płodozmian)

-barwa

informuje o określonym składzie chemicznym(próchnica, tlenki i wodorotlenki żelaza, kwarc), tym samym informuje czy gleba jest żyzna i zasobna w składniki mineralne. Na barwę wpływa również stan nawilgotnienia, stan rozdrobnienia, struktura gleby, kierunek procesów glebotwórczych. Wskaźnikiem jakości gleby są głównie jony żelaza, gdy warunki tlenowe są dobre to barwa będzie brunatna, natomiast gdy beztlenowe barwa gleby będzie zielonkawo-szara.

-porowatość

suma objętości wolnych przestrzeni zajętych przez powietrze i wodę w jednostce objętości gleby. Czyniki wpływające na porowatość gleby: skład granulometryczny, gęstość objętościowa i fazy stałej, struktura gleby, zawartośc próchnicy, uprawa roli.

Pory kapilarne:

-makropory > 0,0085mm

-mezopory 0,0002-0,0085mm

-mikropory <0,0002mm

w mezoporach znajduje się woda dostępna dla roślin. Duża zawartość wody w mikroporach jest w glebach ciężkich, ilastych.

-lepkość

siła z jaką przylegają cząstki i agregaty glebowe do różych przedmiotów

-plastyczność

zdolność gleby do powrotu do formy wyjściowej

-pęcznienie

zwiększenie objętości pod wpływem pochłaniania wody

-kurczenie

zjawisko odwrotne do pęcznienia

-zwięzłość

określa siłę, z jaką gleba przy różnym stopniu uwilgotnienia przeciwstawiania się naciskowi mechanicznemu.

4. Wtórne właściwości fizyczne gleb: wodne, powietrzne i cieplne. Naturalne i

agrotechniczne czynniki wpływające na właściwości fizyczne gleb ze szczególnym uwzględnieniem utrzymania właściwej struktury gleb.

Czynniki wpływające na utrzymanie właściwej struktury: mechaniczna uprawa roli, racjonalne nawożenie, odpowiednie zmianowanie upraw(płodozmian).

Rolnicze użytkowanie gleb. szczególnie tere-nów o bogatym urzeźbieniu powierzchni, przyspiesza procesy erozyjne. Za podstawowy zabieg przeciwerozyjny uważa się uprawę roli w poprzek spadku zbocza, co zmniejsza kilka-krotnie nasilenie tego zjawiska. Wprowadza się również poziomicowy układ pól, tzw. tarasy, których szerokość zmniejsza się wraz ze wzrostem nachylenia zboczy. Ważny jest odpowiedni dobór roślin, których system korzeniowy uodparnia glebę na niszczące działanie zjawisk atmosferycznych. Najlepiej chronią przed erozją trawy, ponieważ mają bardzo dobrze rozwinięty system korzeniowy. Tereny zagrożone erozją obsadza się również drzewami i krzewami, które zmniejszając siłę wiatru chronią gleby przed wywiewaniem. Jako środki przeciwerozyjne stosuje się także tzw. stabilizatory glebowe. Należą do nich nawozy mineralne z dodatkiem naturalnego adsorbentu np. humusu; połączenia typu związek organiczny - materiał ilasty oraz spe-cjalne preparaty — polimery Dzięki obecno-ści w łańcuchu tych substancji grup funkcyj-nych: -COOH, -NH2, -OH, następuje zlepia-nie cząstek glebowych w większe i trwalsze agregaty. Erozji można też zapobiegać poprzez chem. zwalczanie chwastów i minimalizację zabiegów uprawowych.

  1. Woda w glebie: znaczenie, źródła, kryteria podziału (stany fizyczne, dynamika ruchu siły wiążące, przyswąjalność dla roślin).

Ciekłym składnikiem każdej gleby jest woda. Jej źródło stanowią: opady deszczu i śniegu, grad, szron, rosa,podsiąk kapilarny, nawadnianie, woda gruntowa oraz kondensacja pary wodnej. Część wody, która dostaje się do gleby w formie opadów atm. ulega wyparowaniu oraz transpiracji przez rośliny, część natomiast wsiąka w glebę lub spływa po jej powierzchni. Występuje ona w glebie w różnych formach:

w. chemiczna - stanowi część składową związków znajdujących się w glebie, jest ona bardzo silnie związana z cząstkami glebowymi, nie bierze więc udziału w procesach glebowych i nie ma żadnego znaczenia dla roślin,

w. w postaci pary wodnej - stanowi jeden z elementów powietrza glebowego,

w. w postaci lodu - jest mało aktywna, niedostępna dla roślin, odgrywa istotną rolę w pr. wietrzenia skał i minerałów,

w. higroskopijna - jest związana siłami van der Waalsa z cząstkami glebowymi i nie może być pobrana przez mikroorganizmy i rośliny wyższe,

w. błonkowata - tworzy się na powierzchni błonek wody higr., jest ona słabiej związana (w porównaniu z wodą higr.) i bierze udział w procesach glebowych, może być wykorzystana przez rośliny,

w. kapilarna - wypełnia włoskowate kanaliki, których siły wiązania przewyższają grawitacje; woda porusza się w nich dzięki napięciu powierz., w różnych kierunkach, w zależności od niedosytu wilgotności glebowe, jest dostępna dla roślin,

w. grawitacyjna - wypełnia szerokie przestrzenie pomiędzy cząstkami gleby, jest ona łatwo dostępna dla roślin i przyczynia się do przewietrzania gleb,

w. gruntowa - znajduje się na pewnej głębokości na warstwie trudno przepuszczalnych osadów. Jest dostępna dla roślin ale zależy jak rozbudowany system korzeniowy ma dana roślina.

  1. Wody w glebie. Wymagania wodne roślin. Bilans wodny.

Wody w glebie to wydaje mi sie ze to samo co w punkcie 5. Reszty niestety nie mam

  1. Powietrze glebowe. Właściwości powietrzne gleb, przewiewność, wymiana gazowa, pojemność powietrzna gleb.

Powietrze glebowe różni się od atmosferycznego składem. Zawartość N 60-70%, O 10-20%, CO2 0,3%.

-przewiewność zdolność do przepuszczania powietrza

-wymiana gazowa szybkość i intensywność procesów dyfuzji gazów z gleby

-pojemność powietrzna ilość powietrza w glebie po nasyceniu jej wodą kapilarną, zależy od składu granulometrycznego.

  1. Próchnica glebowa: źródła, przemiany (procesy mineralizacji i humifikacji), skład frakcyjny i elementarny, właściwości sorpcyjne. Rola i rodzaje próchnicy.

Próchnica - złożona i dość trwała mieszanina brunatnych, amorficznych substancji koloidalnych powstała w wyniku modyfikacji pierwotnych tkanek roślinnych i zwierzęcych w wyniku syntezy przez różne organizmy glebowe. Większość stanowi frakcja pyłu i części spławialne

Rola próchnicy (dodatnia):

-podstawowe źródło C i N dla przetwarzających ją cudzożywnych organizmów glebowych oraz pośrednie źródło azotu dla autotroficznych roślin zielonych

-podstawowy czynnik decydujący o odczynie gleby - ze względu na kwaśny charakter związków humusowych i dużą pojemność sorpcyjną niektórych frakcji humusu

-wpływa na poprawę buforowych właściwości gleby poprzez obecność koloidów humusowych

-zwiększa zdolność magazynowania mineralnych składników odżywczych w postaci łatwo przyswajalnej dla roślin, co stanowi ochronę przed wypłukiwaniem tych składników przez wody opadowe

-koloidy humusowe spełniają rolę spoiwa niezbędnego dla tworzenia się korzystnej i gruzełkowatej struktury gleby

-ma dobry wpływ na pojemność wodną gleb oraz na kształtowanie się potencjału oksydacyjno-redukcyjnego .

Rola próchnicy (ujemna):

-rozpuszczalne w wodzie fulwokwasy mogą powodować nadmierne zakwaszenie gleby oraz sprzyjać wypłukiwaniu z niej wielu cennych składników, co w konsekwencji może być przyczyną wyjałowienia górnych warstw gleby.

Próchnica glebowa jest wskaźnikiem aktywności i kierunku biologicznych procesów glebowych oraz wykładnikiem biologicznej charakterystyki siedliska, co wynika z produktów biologicznego przetworzenia pośmiertnych szczątków roślin i zwierząt.

Typy siedlisk leśnych - określony typ próchnicy, gdzie lasom, lasoborom i borom przyporządkowane są trzy podstawowe typy próchnicy - mull, moder i mor.

Próchnica typu mull: (próchnica leśna)

-tworzy się na glebach bardzo żyznych, biologicznie czynnych, na siedliskach lasowych

-jest bogata w azot, o odczynie od słabo kwaśnego do obojętnego

-powstaje ze ściółki leśnej, która podlega szybkiemu rozkładowi mikrobiologicznemu i humufikacji, głównie przez mezo- i mikrofaunę glebową - ektopróchnica jest bardzo słabo wykształcona - najczęściej występuje tylko podpoziom surowinowy Ol

-forma ziemista w odmianie czarnej, brunatnej lub szarej, nadmiernie uwilgotnienie - forma mułowo-ziemista

-odmiany - kseromull dla siedlisk suchych, higromull dla świeżych i hydromull dla siedlisk mokrych

Próchnica typu moder: (próchnica gleb uprawnych)

-występuje na siedliskach lasów mieszanych i borów mieszanych w stanie zbliżonym do naturalnego lub mało zmienionych. Typ moder powstaje również w ekosystemach zdegradowanych na siedliskach lasowych jako forma degradacyjna

-jest na ogół kwaśna i powstaje przy współudziale grzybów i drobnej fauny glebowej

-charakterystyczny jest podpoziom butwinowy Of, który składa się z rozdrobnionych resztek roślinnych o rozpoznawalnej budowie tkankowej i ciemnobrunatnej barwie

-odmiany kseromoder, moder, higromoder i hydromoder oraz protomoder na siedliskach jałowych i bardzo suchych, kalcimoder na glebach węglanowych i bardzo zasobnych w składniki pokarmowe (Puchalski, Prusinkiewicz 1990).

Próchnica typu mor:(próchnica łąkowa)

-na ubogich siedliskach borowych

-złe warunki rozkładu substancji organicznej powodowane ubóstwem składników odżywczych, niedostatkiem wilgoci lub ciepła - nagromadzenie się grubych warstw kwaśnej ektopróchnicy, zwłaszcza w formie butwinowej

-proces humifikacji prowadzą głównie grzyby, a kwaśne substancje powstałe w trakcie tego procesu są wypłukiwane przez wody opadowe w głąb profilu glebowego, gdzie gromadzą się w postaci poziomów iluwialno-humusowych

-wszystkie podpoziomy próchnicy typu mor są wyraźnie wykształcone - podpoziom surowinowy Ol, butwinowy Of i epihumusowy Oh

-może występować w odmianach kseromor, mor, higromor i hydromor .

Próchnicę możemy jeszcze podzielić ze względu na stopień i charakter wysycenia:

-słodka Ca, Mg

-słona Na

-kwaśna Al,H

Próchnica składa się w większości ze związków organicznych, dzięki czemu zawdzięcza swoje właściwości hydrofilowe, zatrzymuje do 80% wody swojej masy. Duża pojemność sorpcyjna przyczynia się do wzrostu ilości substancji odżywczych, wpływa na warunki cieplne gleb.

Źródłami próchnicy są:

-resztki roślinne

-resztki zwierzęce+produkty przemiany materii

-obornik

-nawozy zielone

Zabiegi chroniące próchnicę:

-naworzenie

-płodozmian

-dodawanie substancji organicznej (mulczowanie)

humifikacja - procesy przekształceń materii organicznej gleb polegające na częściowym rozkładzie pierwotnych związków organicznych (szczątków roślinnych) i wtórnej syntezie. W wyniku humifikacji powstaje humus glebowy, nadający poziomom próchnicznym gleb ciemne zabarwienie. Związki humusowe są substancjami o złożonej strukturze. Z uwagi na swe cechy fizyczne i chemiczne odgrywają bardzo ważną rolę w kształtowaniu właściwości gleb.

Subst. org. w glebie ulega ciągłym przemianom jakościowym i ilościowym. Uzależnione są one od: enzymów znajdujących się w resz-tkach roślinnych i zwierzęcych, mikroorg. gl., fauny gl., klimatu glebowego, odczynu, zawartości przyswajalnych skł. pokarmowych. Źródłem subst. org. w glebie są obumarłe szczątki roślin i zwierząt (detrytus) podlegające rozkładowi mikrobiol., czyli minera-lizacji. Min. jest to całkowity rozkład zw. org. w glebach. Proces ten przebiega stopniowo. Najpierw zachodzi hydroliza i rozkład białek, amonifikacja, enzymatyczny rozkład węglo-wodanów, a następnie całkowita min. poszczególnych części zw. org. W glebach zachodzą dwie formy min.: butwienie (przebiega przy dostatecznym dostępie tlenu, przy pH zbliżonym do neutralnego, dając produkty całkowitego utlenienia, tj. : CO2, H2O, siarczany, azotany, fosforany; jest to proces egzoenergetyczny, podczas którego wydzielają się znaczne ilości energii cieplnej), gnicie (zachodzi w glebach wilgotnych i mało przewiewnych, w których istnieje niedostatek tlenu, przy pH =5. Produktami jego są, oprócz produktów całkowitego utlenienia, metan CH4,siarkowodór H2S, amoniak NH3, indol, skatol i inne. Podczas gnicia nie następuje podwyższanie temp. w rozkła-dających się substancjach organicznych). Równocześnie z min. przebiega humifikacja (proces syntezy zw. org.). W wyniku tego tworzy się próchnica — bezpostaciowa subst. org. o zmiennym i bardzo złożonym składzie chem. Tworzą ją odporne na rozkład resztki tkanek roślinnych i zwierzęcych, ciał mikroorg. i produktów ich działalności. Hum. zachodzi w war. tl. i beztl., przy udziale bakterii, promieniowców, grzybów, mezofauny (dżdżownice, nicienie, stawonogi). Próchnica tworzy się z różnych związków: węglowodanów, ligniny, białek, chlorofilu i innych. W pierwszym etapie humifikacji wielkocząsteczkowe zw. org. ulegają rozkładowi na prostsze, z których dopiero następuje synteza zw. próchnicznych. Ilość i jakość wytworzonej próchnicy zależy od przebiegu procesów glebotwórczych.

9. Gleba jako środowisko fizyczne: układy koloidalne i ich trwałość, rodzaje koloidów i ich wpływ na właściwości fizyczne i chemiczne gleb.

  1. Właściwości sorpcyjne gleb. Rodzaje sorpcji (mechaniczna, fizyczna, wymienna, chemiczna i biologiczna) i ich znaczenie w odżywianiu roślin. Pojemność sorpcyjna gleb a skuteczność nawożenia (azotowego, fosforowego, potasowego i innych).

Kompleks sorbcyjny jest to część sorbująca gleby. Zatrzymuje on jony, cząst. zawiesin, gazów i mikroorg. W jego skład wchodzą: wtórne minerały ilaste, próchnica glebowa, kompleksy ilasto-pró-chnicze. K. sorpc. jest jednym z ważniej-szych czynników warunkujących żyzność gl.

Gleba, dzięki zawartości próchnicy, wykazuje specyficzne właściwości sorpcyjne. Sorpcją gleby nazywa się jej zdolność do pochłaniania gazów i par z powietrza, cząsteczek i jonów z roztworów oraz mikroorganizmów i cząstek glebowych z zawiesin. Na wł. sorp. gleb wpływają m.in: rozdrobnienie fazy stałej gl. pH, porowatość. Sorp. warunkuje żyzność gl. Wyróżnia się następujące rodzaje sorpcji:

- s. mechaniczna - sorpcja mechaniczna polega na mech. zatrzymywaniu w wolnych przestrzeniach gleb zawiesin oraz mikroorga-nizmów zawartych w roztworach glebowych. S. mech. wpływa w znacznym stopniu na rozmieszczenie mikroorganizmów w profilu glebowym oraz na tworzenie się warstw trudno przepuszczalnych w glebie.

- s. fizyczna - polega na zatrzymywaniu przez rozdrobnione składniki stałe gleby mikroorga-nizmów, cząsteczek zw. chem., pary wodnej, CO2, O2, azotu i innych.

- s. chemiczna - Sorpcja chemiczna polega na wytrącaniu się trudno rozpuszczalnych soli w glebie w wyniku reakcji jonów znajdujących się w roztworze glebowym. Np. jeśli do gleby zawierającej CaCO3, a więc zawierającej w roztworze glebowym Ca(HCO3)2, doda się siarczanu (VI) magnezu MgSO4, wówczas następuje s. chem. anionu SO42-. Ca(HCO3)2 + MgSO4 = Mg(HCO3)2 + CaSO4 S. chem. ulegają w glebie przede wszystkim aniony, np.: SO42-, CO32-, PO43-, HPO42-, H2PO4-. Dzięki s. chem. następuje zatrzymanie w glebie pewnych składników, które odgrywają ważną rolę w rozwoju roślin.

- s. wymienna - polega na wymianie jonów, która zachodzi pomiędzy stałymi składnikami gl. a roztw. glebowym. zjawisko to może następować dzięki obecności grup kwaso-wych (karboksylowych -COOH, fenolowych -OH) znajdujących się w zw. tworzących próchnicę.

- s. biologiczna - spowodowana jest przez żywe organizmy zamieszkujące glebę. Polega ona na pobieraniu związków mineralnych przez korzenie roślin i mikroorganizmy. W ten sposób składnik zatrzymywany przez organizm jest dla innych niedostępny, aż do uwolnienia go po obumarciu organizmu. S. biol. chroni subst. rozp. w wodzie przed wymyciem

  1. Odczyn gleb. Czynniki naturalne i antropogeniczne wpływające na odczyn gleb. Wpływ odczynu na przebieg procesów glebowych i przyswajlność składników pokarmowych. Właściwości buforowe gleb.

Kwasowość powodują jony H+. O zawartości tych jonów decydują kwasy: H2CO3, H2SO4, H3PO4, octowy, szczawiowy, kw. huminowe i fulbowe. Jony H+ występują zarówno w roztworze gl. jak i kompleksie sorpcyjnym gl. W związku z tym wyróżnia się: kw. czynną (oznacza się ją w wodzie dest. i określa ilość wolnych jonów H+ występujących w roztw. gl.) i kw. potencjalną (wywołana przez jony H+ i Al3+ związane przez kompleks sorpc. gl.; dzieli się ją na wymienną (ujawnia się w wyniku działania na glebę roztw. KCl, który powoduje wyparcie pewnej ilości jonów H+ i Al3+ z kompl. sorpc. gl.) i hydrolityczną

Jedną z najważniejszych przyczyn tego zjawiska jest pobieranie pożywienia przez roślinność, ponieważ większość pokarmu przyswajają one w postaci jonów dodatnich, których ubytek jest równoważony przez oddawanie do gl. jonów H+. Na wzrost kw. gl. wpływa też: brak skł. zasadowych w skałach macierzystych, przewaga opadów nad paro-waniem, która sprzyja wymywaniu skł. zas. i powoduje nasilenie pr. bielicowania, wprowa-dzenie do gl. nawozów szt., działalność życio-wa mikroorg. i roślin wyższych (przyczynia się do powstawania kwasów), zabiegi upra-wowe, ba podczas zbioru z pól usuwa się wraz z roślinami duże ilości skł. zasadowych Ca, Mg, K, Na, kwaśne deszcze, które są wynikiem zaniecz. pow. tl. S i N, które reagu-jąc z wodą tworzą kwasy, gospodarka leśna (pozyskiwanie drzew powoduje, że do gruntu powraca mała część masy org. zgromadzonej przez drzewa, naturalny obieg materii zostaje zachwiany, a w rezultacie gl. ulega zakw.

W wyniku zakwaszenia następuje wymywa-nie z gl. składników pokarm.: K, Mg, Ca. Wraz z utratą subst. odżywczych zwiększa się zawartość trujących metali w rozt. glebowym. Gwałtownie wzrasta rozpuszcz. zw. Al., Fe, Mn oraz innych metali ciężkich. Zmniejszenie się dostępności subst. pokarm. z równoczes-nym trującym działaniem metali prowadzi do uszkodzenia korzeni, osłabienia i obniżenia odporności na choroby i szkodniki, co w rezultacie prowadzi do obumierania roślin lub ich trwałego uszkodzenia. Odczyn gl. wpływa na aktywność biologiczną gl., zbyt duże zakwaszenie powoduje obumieranie edafonu glebowego, co przyczynia się do obniżenia jej wartości użytkowej.

  1. Edafon glebowy - mikroflora (bakteria, promieniowce, grzyby, glony), mikrofauna (pierwotniaki, nicienie, skoczogonki. roztocze), mezofauna (wazonkowce, dżdżownice, stawonogi), makrofauna (krety, chomiki, króliki itp.). Rola i znaczenie edafonu w procesach glebowych i ich wpływ na żyzność gleb.

Edafon to zespół organizmów żyjących w glebie, które stanowią jeden z podstawowych jej elementów. Zamieszkują one glebę do głęb. 1m, największa ich liczba żyje jednak w bogatej w pożywienie warstwie ornej. Bez edafonu gleba nie byłaby zdolna do podtrzy-mania produkcji roślinnej. Jego rozwój zależy od wielu czynników, m.in. od rodzaju gleby, jej wilgotności, temp., odczynu oraz dostatku pożywienia. W skład ed. wchodzą m.in. bak-terie, promieniowce, grzyby, larwy owadów, pierścienice, wazonkowce, pajęczaki, a także drobne ssaki, jak krety, ryjówki, nornice i myszy. Skład procentowy ed. przedstawia się następująco: 40% - bakterie, 40% - grzyby i glony, 12% - dżdżownice, 5% - mezofauna, 3% - mikrofauna. Część ed. tworzy ogniwo destruentów, inna bierze udział w tworzeniu próchnicy i warunkuje żyzność gleby. Np. grzyby zaopatrują rośliny w wodę, sole min., subst. wzrostowe, bakterie asymilują azot z powietrza i dostarczają go roślinom w formie przyswajalnej, dżdżownice drążą głęboko glebę, przyczyniając się do jej przemieszania i spulchniania.

  1. Geologiczne procesy formowania gleb (aluwialne, deluwialne i torfotwórcze). Glebotwórcze procesy powstawania gleb: procesy wzbogacające wierzchnie poziomy glebowe w składniki biogenne (akumulacji substancji organicznej i zasolenia). procesy zubożające (przemywanie, bielicowanie, murszenie), procesy tzw. równowagi dynamicznej (brunatnienia, glejowe).

Proces aluwialny- proces nanoszenia przez rzekę materiału z którego powstanie gleba

Proces deluwialny- materiał nanoszony w wyniku osunięcia w terenach górzystych

Proces torfotwórczy- powstawanie gleby z materiałów roślinnych

Bielicowanie jest charakterystyczne dla gleb piaskowych znajdujących się pod roślinnością leśną iglastą (sosna, świerk). Zasadniczym czynnikiem powodującym go są resztki org., które zawierają trudno rozkładające się subst. garbnikowe. W wyniku działalności grzybów związki te ulegają przemianom w silne kwasy org. i pod ich wpływem rozkładają minerały pierwotne i wtórne, co prowadzi do silnego zakwaszenia podłoża. Produkty ich rozkładu to rozpuszczalne w wodzie sole min. Al, Fe i P. Związki te migrują wraz z wodą w głąb profilu glebowego. Na miejscu pozostaje krzemionka SiO2, która nadaje poziomowi wymywania jasno popielatą barwę (bielico-wanie). Trudniej rozpuszcz. związki Al, Fe, P i subst. org. kumulują się w poziomie wmy-wania. W wyniku bielicowania powstają gle-by b. kwaśne, ubogie w skł. min., próchnicę i wykazujące małe właściwości buforowe.

proces przemywania (płowienia, lessiważu) - polega na przemieszczaniu się w głąb profilu glebowego wymytych z wyżej leżących poziomów cząstek koloidalnych będących w stanie rozproszenia bez ich uprzedniego rozkładu. Przemywanie odbywa się przy słabo kwaśnym odczynie gleby.

proces glejowy - polega na redukcji różnych mineralnych związków (Fe, Mn, i in.) utworu glebowego w warunkach nadmiernej wilgotności (utrudnionego dostępu powietrza). Związki żelaza 3+ mające zabarwienie żółtordzawe lub brunatnordzawe przechodzą w wyniku tego biochemicznego procesu przy udziale mikroorganizmów beztlenowych w obecności substancji organicznej w związki żelaza 2+ przybierając formę ruchliwą, a wskutek tego są wymywane przez wodę wsiąkającą lub niekiedy mogą się skupiać tworząc konkrecje żelazisto - manganowe. W wyniku procesu glejowego poziomy lub warstwy zasobne w związki żelaza i manganu przybierają barwę zielonkawą, niebieskawą lub popielatą. (oglejenie odgórne - opadowe i dolne - wody gruntowe).

proces brunatnienia gleb - wietrzenie minerałów glebowych, głównie glinokrzemianów, zawierających w swoim składzie żelazo. Żelazo uwolnione w czasie wietrzenia osadza się na powierzchni cząstek glebowych, dając brunatne zabarwienie.

Proces murszenia polega kurczeniu się i rozpadzie na drobne ziarna masy organicznej: gytji (ciemny muł jeziorny zawierający rozpoznawalne szczątki organiczne, pochodzące głównie z planktonu), mułu lub torfu, na skutek utraty przez nią wody. Zachodzi w odwodnionych warstwach gleb bagiennych. Szybkość murszenia zależy od rodzaju materii organicznej ulegającej temu procesowi, stopnia jej rozdrobnienia oraz głębokości odwodnienia (wielkości obniżenia lustra wód gruntowych). W trakcie procesu murszenia masa torfowa przestaje narastać, okresowo zmniejsza się jej wilgotność a zwiększa dopływ tlenu. Następuje rozkład biologiczny torfu i zachodzą zmiany stanu fizycznego torfu (pęcznienie i kurczenie substratu torfowego).

  1. Systematyka gleb. Kryterium wydzielenia jednostek systematyki. Budowa morfologiczna oraz właściwości głównych typów gleb powstałych w wyniku procesów glebotwórczych. Rozmieszczenie gleb na kuli ziemskiej w zależności od stref klimatycznych.

Zróżnicowanie skały macierzystej, urozmaicona rzeźba terenu, klimat sprzyjają tworze-niu się różnych typów gleb. Wyróżnia się:

Gleby bielicowe - są szczególnie rozpowszechnione na obszarze Polski. Są one bardzo kwaśne, ubogie w skł. min., próchnicę i wyka-zują małe wł. buforowe. Gl. te powstają przy udziale roślinności lasów iglastych, na skałach ubogich w zw. zas. Zasadniczym czyn. powodującym bielicowanie są resztki org., np. szczątki szpilek lub kory. Zawierają one trudno rozkładające się subst. garbni-kowe. W wyniku działalności grzybów zw. te ulegają przemianom w kwasy fulwowe, fenol i polifenole co prowadzi do silnego zakwaszenia podłoża. Powstałe subst. reagują ze składnikami mineralnymi górnych warstw gleby. W wyniku tego procesu powstają rozpuszczalne połączenia org. - min. Częste deszcze wymywają je w głąb profilu glebowego tworząc jasny poziom. W głębszych warstwach gleby następuje z kolei rozkład części org. połączeń kompleksowych z równoczesnym uwalnianiem związanych z nimi kationów, np. jonów żelaza. Stąd właśnie pochodzi brunatne zabarwienie poziomów wymywania.

Gleby brunatne tworzą się z różnych, najczęściej bogatych w CaC03, skał macierzystych. W wytworzeniu tych gleb pomagają lasy liściaste lub mieszane. Podczas rozkładu minerałów zostają uwolnione m.in. zw. Fe, które powlekając cienką warstwą cząstki gl. nadają gl. brunatnym charakterystyczne rdzawobrunatne zabarwienie. Są średnio żyzne lub żyzne, słabo kw. lub obojętne, typowe dla klimatu umiarkowanego.

Czarnoziemy występujące w Polsce wykszta-łciły się na podłożu lessowym. Powstają z lessów w warunkach klimatu kontynentalnego i umiarkowanego suchego przy udziale roślinności łąkowo-stepowej i leśno-stepowej. Ich cechą charakterystyczną jest intensywne gromadzenie się w nich próchnicy (3% - 4%) wysyconej kationami Ca i Mg, składników pokarmowych stąd ich duża żyzność. Dzielą się na czarnoziemy leśnostepowe (żyźniejsze) i szare gleby leśne (wytworzone z uboższych lessów). W Polsce nieliczne, o charak-terze reliktowym, powstałe podczas panowania bardziej suchego i ciepłego klimatu. Ze względu na wysoką produktywność wykorzystane pod uprawę rolną. Współcześnie podlegają procesom brunatnienia i ługowania

Gleby torfowe powstają w warunkach dużej wilgotności spowodowanej stałym, wysokim poziomem wody grunt. lub powierzch. W glebach tych stale zachodzi proces torfotwórczy. Polega on na odkładaniu się niecałkowicie rozłożonych resztek roślinności bagiennej przy słabym dostępie powietrza. Cechą charakterystyczną gl. torf. jest struktura włóknista, która decyduje o ich wł. fiz.-chem. Naturalne lub sztuczne obniżanie poziomu wód grunt. wywołuje w torfie proces mursze-nia. Przy dużym dostępie tlenu masa org. ulega częściowej mineralizacji i intensywnej humifikacji. W wyniku tych przemian w górnych warstwach profilu glebowego pows-taje tzw. poziom murszowy, w którym zanika char. budowa torfu. Gl. torfowe są rozpowszechnione na terenie całej Polski, a przede wszystkim na obszarach Pobrzeża Bałtyckiego, Polesia oraz Pojezierzy - Mazurskiego i Pomorskiego.

Mady - typ gleb aluwialnych powstających w obrębie dolin rzecznych oraz na terenach delt z materiału przynoszonego przez wodę. Charakterystyczną cechą mad jest występowanie w ich profilu gl. różnej grubości warstewek, różniących się od siebie barwą oraz skł granulometrycznym, odpowiadających kolejnym, dużym wezbraniom wód, które zalewając dna dolin osadzają niesioną przez, siebie zawiesinę. Mady są przeważnie żyzne, mają zróżnicowaną zawartość próchnicy (1-8%). Mady tworzą siedliska lasów łęgowych. Wyróżnia się m.: rzeczne właściwe, rzeczne próchniczne i rzeczne brunatne. W Polsce najlepiej wykształcone m. występują na terasach w dolinach największych rzek (m.in. Wisły, Odry, Dunajca, Sanu), a także na obszarze Żuław Wiślanych.

Rędzina - zasobna w wapń i próchnicę gleba wytworzona w procesie wietrzenia skal wapniowych, węglanowych i gipsowych, nierzadko z domieszką materiału lodowcowego: piasku i gliny (r. mieszane), o korzystnych wł. fiz. i słabo zasadowym odczynie, płytka. Spotykana na pd. Polski: na Wyżynie Kieleckiej, Wyżynie Lubelskiej, w jurze Krakowsko-Częstochowskiej, w Tatrach i Pieninach. Zajmują one ok. 1% pow. Polski.

Gleby terenów górskich odznaczają się słabo wykształconym profilem, dużą kamienistością, najczęściej silnym zakwaszeniem.

15. Główne kierunki degradacji gleb związane z wpływem rolnictwa, ogrodnictwa.

urbanizacji i industrializacji. Podstawowe metody rekultywacji gleb zdegradowanych:

fizyko-chemiczne, chemiczne, biologiczne (w tym mikrobiologiczne).

Chemiczna degradacja gleb jest związana z intensywnym nawożeniem, które powoduje zakłócenie równowagi jonowej, przez niewła-ściwe dobranie proporcji nawozów. Stosowa-nie zbyt dużych dawek nawozów, szczególnie jednorazowo, powoduje, że nie są one całko-wicie wykorzystywane przez rośliny. Nadmiar jest więc wymywany do wód gruntowych i rzek, co prowadzi do ich zanieczyszczenia i eutrofizacji. Zbyt duże dawki nawozów sztu-cznych zaburzają rozwój organizmów glebo-wych, powodują zmiany jakościowe i ilościo-we flory i fauny glebowej. Zwiększenie nawo-żenia, szczególnie azotowego prowadzi do inwazji traw nitrofilnych, np: perzu kosztem roślin dwuliściennych, zwłaszcza motylko-wych. Następuje także zanik mikoryzy, która stanowi ochronę przed pobieraniem nadmiaru składników mineralnych i kumulowaniem ich w roślinach.

Przyczyny i skutki zawodnień?

Zawodnienie gleby to trwałe lub sezonowe podwyższenie poziomu wód gruntowych powyżej zasięgu głównych mas korzeni. Przyczyny zawodnień to: spiętrzenie wody w zbiornikach wodnych zaporowych, mokre składowiska odpadów, a także składowiska odpadów stałych, nasypy kolejowe, obwałowania cieków. Dzieje się tak dlatego, ponieważ ciśnienie wywierane przez duże masy ziemi zniekształca podłoże i uniemożliwia odpływ wód podziemnych, powodując lokalne spiętrzenia. Skutkiem zawodnień jest brak tlenu w glebie, co powoduje obumieranie roślin, znajdujących się na danym terenie. Może ono powodować też zmianę charakteru terenu, np. zabagnienie i ogólną degradację. Zbyt wysoki poziom wód może być przyczyną skażenia gleb subst. toksycznymi, np. H2S i siarczków, ponieważ w gl. ubogiej w tlen następuje redukcja zw. Fe i Mn, siarczanów, azotanów i fosforanów.

Zmęczenie gleb - okresowe załamanie równowagi biol. gleby wywołane czynnikami biol., chem. i fiz. Są to ujemne zmiany stanu biol. i właściwości gleby, powodujące obniżenie się jej urodzajności w wyniku jednostronnego użytkowania. Objawem zm. gl. jest ciągłe zmniejszanie się plonów, pomimo intensywnego nawożenia i uprawy. Występuje ono przy długotrwałych uprawach monokulturowych, zwłaszcza roślin będących edyfikatorami (zmieniają właściwości gleb), np. przy nieprzerwanej uprawie roślin motylkowych - koniczyny (wykoniczenienie) lub łubinu (wyłubinienie). Spowodowane jest ono m.in. przez jednostronne wykorzystywanie składni-ków pokarmowych oraz nagromadzenie się w glebie szkodliwych produktów przemiany materii wydzielanych przez rośliny lub mikroorganizmy. Przyczyną zm. gl. mogą być też choroby i szkodniki roślin uprawnych oraz oddziaływanie swoistych zw. chem. wydzielanych przez rośliny. Występuje również pod uprawami lnu, tytoniu, zbożami, użytkami zielonymi. Można mu przeciwdziałać poprzez znamionowanie roślin, nawożenie organiczne.

Degradacja fizyczna- możemy jej zapobiec poprzez okreslone kształtowanie pól uprawnych (np. Zapobiegać wymywaniu składników odżywczycha na polach na stokach wzniesień)

Degradacja chemiczna- zmiana właściwości gleby przez wprowadzenie do niej jakiś zanieczyszczeń chemicznych.

degradacja biologiczna- stanowią ją mikroorganizmy chorobotwórcze, uniemożliwiają tym samym prowadzenie uprawy na danym terenie.

Rekultywacja to działalność polegająca na przywróceniu wartości użytkowej gruntom rolnym i leśnym. Dzieli się ją na: techniczną (obejmuje czynność: uregulowanie stosunków wodnych, odtworzenie gleby metodami tech., np. przez nawożenie, budowę dróg dojazdowych, umacnianie skarp, brzegów terenów), i biologiczną (polega na stosowaniu zabiegów mających na celu wytworzenie biol warstwy gleby; w tym celu stosuje się: uprawę mech., nawożenie min. i org., wprowadzenie roślin glebotwórczych (rośliny motylkowe, trawy).

Kierunki rekult.: rolniczy (polega na tworze-niu na nich użytków zielonych, sadów, ogrodów działkowych, plantacji wieloletnich; gl. takie muszą się charakteryzować odpowiednim składem mech., zasobnością w skł. pokarmowe), leśny (zagospod. nieużytków na cele gosp. leśnej tj. produkcyjne nasadzenia lasów, zalesianie i zadrzewianie ochronne wokół aglomeracji miejskich i śródpolne, pełniące rolę fitomelioracyjną, zadrzewianie terenów erodowanych).

Rekultywacja gruntów potencjalnie żyznych - są to obszary glebowe o składzie mech. glin i utworów pyłowych. Są to utwory zasobne w K, Ca, Mg i mikroskładniki. Brak jest w nich N. Rekultywacja tych gruntów polega na ożywieniu biol. przez nawiezienie warstwy próchniczej lub intensywne nawożenie org.

Rekultywacja gruntów jałowych - są to piaski luźne, słabo gliniaste i żwir. Są to tereny trudne do rekult. ze względu na brak zw. azotowych i wszelkich innych dostępnych zw. min.oraz brak koloidów zdolnych do zatrzymywania i przechowywania skł. pokarmowych. Piaski nie mają zdolności do magazynowania wody, łatwo przesuchają. Rekultywacja polega na nawiezieniu warstwy próchniczej, intensy-wnym nawożeniu org. poprzez stosowanie osadów ściekowych, szlamu, kompostu. Korzystna jest uprawa roślin na nawóz zielony (łubin, żyto).

Rekultywacja gruntów leżących na podłoży toksycznym - skażenie gleb powoduje zaburzenia pr. kiełkowania i wzrostu roślin. Gleby skażone solami Zn, Cu, PB charakteryzują się słabym rozwojem roślinności. Metale te gromadzą się w tkankach roślin. Skażeniu met. cięż. przeciwdziała się przez blokowanie ich. Dość dobry skutek odnosi nawożenie gleby naw. fosforowymi. W wyniku reakcji kationów met. cięż. z anionami fosforanowymi powsta-ją nierozp. w wodzie zw., które nie są już takim zagrożeniem dla gl. Do oczyszczania gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi stosuje się też substancje o właściwościach chelatujących, np. drenaż roztworami EDTA (kwas wersenowy). Do oczyszczania gleb używa się również określone rośliny, które wykazują tendencję do kumulowania niektó-rych pierwiastków, np. niektóre trawy mają zdolność do pobierania z gleby Zn i unieruchamiania go w ścianach komórkowych. Wiele gatunków roślin dobrze znosi wysoką zawartość met. cięż. w glebie, gdyż mają ograniczoną zdolność pobierania tych pierw. Fakt ten wykorzystuje się do rekul. gleb i hałd zawierających met. cięż. Oczyszcz. i rekult. gleb skażonych promieniotwórczo jest bardzo trudna i uciążliwa, jednak i tu poszukuje się metod, które pomogą usunąć te izotopy z gleby. W glebach kwaśnych następuje szybkie pobieranie przez rośliny promieniotwórczego izotopu 90Sr. Aby zahamować kumulowanie się tego nuklidu w organizmach stosuje się wapnowanie gleby. Podobne zabiegi stosuje się na glebach skażonych 137Cs.


Wyszukiwarka