Ochrona gleb - H.Greinert

Ochrona gleb - H.Greinert, Studia, OŚ, Gleboznawstwo

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
OCHRONA GLEB
CZĘŚĆ I. ZARYS WIADOMOŚCI O GLEBIE
3
1.
Wstęp
3
2.
Czynniki glebotwórcze
3
2.1.
Ogólna charakterystyka skał macierzystych
3
2.2.
Rzeźba terenu (relief)
4
2.3.
Klimat
4
2.4.
Biosfera
5
2.5.
Działalność człowieka
5
2.6.
Rola czasu
5
3.
Procesy glebowe
5
3.1. Substancja organiczna gleby (próchnica)
6
4.
Główne składniki gleby
8
4.1. Skład stałej fazy gleby
8
4.1.1. Główne minerały glebotwórcze
8
4.1.1.1.
Minerały krzemianowe
8
4.1.1.2.
Minerały bezkrzemianowe
9
4.1.1.3.
Minerały ilaste
9
4.1.2.
Skład mechaniczny gleby
10
4.1.3.
Materia organiczna w glebie
10
4.1.3.1.
Edafon glebowy
10
4.1.3.2.
Mikroorganizmy glebowe
11
4.1.3.3.
Zwierzęta glebowe
12
4.1.3.4.
Rola roślin wyższych
12
4.1.4. Substancja organiczna w glebie
13
4.2.
Płynna faza gleby
14
4.3.
Powietrze glebowe
16
5.
Ważniejsze podstawowe właściwości fizyczne gleb
17
6.
Ważniejsze chemiczne i fizykochemiczne właściwości gleb
17
6.1.
Skład chemiczny gleb
17
6.2. Sorpcja glebowa
19
6.3. Kwasowość gleb
19
6.4. Buforowe właściwości gleb
20
6.5. Pojemność sorpcyjna gleby
20
6.6. Potencjał oksydacyjno-redukcyjny
21
7.
Przegląd gleb Polski oraz zwięzła charakterystyka ich właściwości
22
7.1. Zwięzła charakterystyka niektórych właściwości gleb Polski
22
7.1.1. Klasa I. Gleby mineralne początkowego stadium rozwojowego, bezwęglanowe
22
7.1.2. Klasa II. Gleby mineralne słabo wykształcone, bezwęglanowe
22
7.1.3. Klasa III. Gleby wapniowcowi
22
7.1.4. Klasa IV. Gleby czarnoziemne
23
7.1.5. Klasa V. Gleby brunatnoziemne
23
7.1.6. Klasa VI. Gleby bielicoziemne
23
7.1.7. Klasa VII. Gleby zabagnione
23
7.1.8. Klasa VIII. Gleby bagienne
24
7.1.9. Klasa IX. Gleby pobagienne
24
7.1.10. Klasa X. Gleby napływowe
24
7.1.11. Klasa XI. Gleby słone
24
7.1.12. Klasa XII. Gleby kulturoziemne
25
7.1.13. Klasa XIII. Gleby industrioziemne
25
CZĘŚĆ II. DEGRADACJA I NISZCZENIE GLEB
25
8.
Ogólna charakterystyka zagrożeń gleb
25
9.
Erozja gleb
25
9.1. Czynniki decydujące o erozji gleb
25
9.2. Rodzaje erozji wodnej
28
9.2.1. Erozja wodna powierzchniowa
28
9.2.2. Erozja liniowa
28
9.2.3. Erozja rzeczna
28
9.2.4. Sufozja
28
9.2.5. Soliflukcja
28
9.3. Osuwiska
28
9.4. Erozja eoliczna
28
8.1. Zmniejszenie się areału gleb
25
9.5. Przyrodnicze skutki erozji gleb
28
9.6. Zabiegi przeciwerozyjne
29
10.
Przekształcenia geomechaniczne
30
11.
Przekształcenia hydrologiczne
31
12.1. Odporność gleb na degradację chemiczną
31
12.2. Rodzaje przekształceń chemicznych gleby
32
12.2.1. Obniżenie zawartości przyswajalnych dla roślin składników pokarmowych (wyjałowienie gleby)
32
12.2.2. Naruszenie równowagi między składnikami pokarmowymi
32
12.2.3. Zakwaszenie gleb
32
12.2.4. Fitotoksyczne zanieczyszczenie gleby
33
12.2.5. Szkodliwe oddziaływanie zanieczyszczeń gleby na wartość pokarmową roślin
33
12.2.6. Zasolenie gleb
33
12.2.7. Alkalizacja gleb
33
12.2.8. Metaboliczna intoksykacja gleby
33
12.2.9. Spadek zawartości substancji organicznej
33
13. „Zmęczenie" gleby (degradacja biologiczna)
33
14. Przykłady degradacji i zniszczeń gleb w wyniku gospodarczej działalności człowieka
34
14.1. Chemizacja rolnictwa
34
14.1.1. Pestycydy, a ochrona gleb
34
14.1.2. Nawozy mineralne
36
14.1.3. Nawożenie gnojowicą
37
14.1.4. Wykorzystywanie ścieków do nawadniania i nawożenia gleb
38
14.1.4.1. Nawadnianie gleb ściekami
38
14.1.4.2. Wykorzystanie wartości nawozowej ścieków
38
14.1.4.3. Gleba jako sprawna oczyszczalnia biologiczna
38
14.1.4.4. Przydatność ścieków do nawadniania gleb
39
14.1.4.5. Technika nawadniania gleb ściekami
39
14.1.4.6. Dawki ścieków
40
14.1.4.7. Zabezpieczenie sanitarne przy nawadnianiu gleb ściekami
40
14.1.4.8. Charakterystyka gleb pod względem ich przydatności do nawadniania ściekami
40
14.1.4.9. Wpływ stosowania ścieków na właściwości gleb
40
14.1.5. Wpływ osadów ściekowych na gleby
43
14.1.5.1. Właściwości i skład osadów ściekowych
43
14.1.5.2. Wpływ osadów ściekowych na rośliny
43
14.1.5.3. Zmiany właściwości gleb, wywołane stosowaniem osadów ściekowych
44
14.1.6; Zmiany w glebach wywołane przez odpady komunalne i przemysłowe
44
14.1.6.1. Skład i właściwości odpadów bytowo-gospodarczych
44
14.1.6:2. Skład i właściwości odpadów przemysłowych
44
14.1.6.2.1. Odpady przemysłowe przydatne do nawożenia gleb
44
14.1.6.2.2. Odpady przemysłowe niebezpieczne lub szkodliwe dla środowiska glebowego
46
14.1.6.3. Wpływ odpadów na rośliny
46
14.1.6.4. Wpływ odpadów na gleby
46
15. Wpływ zanieczyszczenia atmosfery na środowisko glebowe
47
15.1. Ilość i skład zanieczyszczeń atmosferycznych
47
15.2. Wpływ zanieczyszczeń atmosferycznych na rośliny
48
15.3. Wpływ zanieczyszczeń atmosferycznych na gleby
49
16. Zanieczyszczenie gleb terenów zurbanizowanych
50
CZĘŚĆ III. REKULTYWACJA GLEB
51
17. Uwagi ogólne
51
17.1. Rekultywacja gleb zniszczonych w wyniku gospodarczej działalności człowieka
51
17.1.2. Rekultywacja gleb terenów górnictwa odkrywkowego
51
17.1.2.1. Rekultywacja gruntów przekształconych przez górnictwo węgla brunatnego
51
17.1.2.2. Rekultywacja terenów po odkrywkowych kopalniach kruszyw budowlanych i piasków podsadzkowych
52
17.1.2.3. Rekultywacja terenów poeksploatacyjnych odkrywkowych i otworowych kopalń siarki
53
17.1.3. Rekultywacja terenów górnictwa podziemnego
53
17.1.4. Rekultywacja składowisk odpadów poflotacyjnych
54
17.1.5. Rekultywacja terenów składowisk popiołów i żużli paleniskowych
54
17.1.6. Zazielenianie hałd fosfogipsów
54
17.1.7. Rekultywacja wysypisk odpadów komunalnych
54
17.1.8. Rekultywacja gleb zdewastowanych w wyniku działalności budowlanej
55
17.2. Detoksykacja gleb
55
17.3. Ulepszanie gleb
56
2
12. Przekształcenia chemiczne
31
17.1.1. Wiadomości wstępne
51
17.4. Uwagi końcowe
56
18. Wpływ użytkowania gleb na zanieczyszczenie i eutrofizację wód
57
18.1. Uwagi ogólne
57
18.2. Zanieczyszczenie wód powierzchniowych
57
19. Użytkowanie gleb a produkcja zdrowej żywności
59
1. Wstęp
Glebą nazywamy powierzchniową część skorupy ziemskiej, charakteryzującą się żyznością - zdolnością do zaspokajania
potrzeb roślin. Proces powstawania gleby, proces glebotwórczy zachodzi pod wpływem czynników glebotwórczych, do
których zaliczamy skałę macierzystą, rzeźbę terenu, klimat, biosferę i w coraz większym stopniu działalność człowieka
(rys. 1).
ZARYS WIADOMOŚCI O GLEBIE
Rys. 1. Czynniki glebotwórcze
Analizując jakikolwiek profil glebowy nie możemy zapomnieć o wieku gleby, a więc o czasie, w którym te czynniki
glebotwórcze działały.
Obok określenia „gleba" często używane jest też, zwłaszcza na mapach glebowych, słowo „grunt". Jest to pojęcie szersze niż
gleba i oznacza zazwyczaj część lub całość obszaru gospodarstwa o ustalonym sposobie użytkowania, jak grunty pod lasami,
wodami, budynkami, użytki zielone czy grunty orne. Dla wierzchniej warstwy gleby uprawianej przez człowieka, w jej stanie
naturalnym, na polu używa się też nazwy „rola", a dla zdjętej z pola lub spreparowanej do uprawy różnych grup roślin
„ziemia" (ziemia kompostowa, ziemia kwiatowa). Obecnie ogrodnicy używają częściej innego określenia dla zdefiniowania
środowiska rozwoju korzeni roślin, a mianowicie słowa „podłoże".
2. Czynniki glebotwórcze
2.1. Ogólna charakterystyka skał macierzystych
Skałami macierzystymi gleb nazywamy utwory geologiczne, z których w wyniku procesów wietrzeniowych i glebotwórczych
powstaje gleba. Ogólnie dzielimy je na trzy zasadnicze grupy:
1) skały magmowe,
2) skały osadowe,
3) skały metamorficzne.
3
18.3. Zanieczyszczenie wód podziemnych
58
Rys. 2. Udział poszczególnych faz w przeciętnej glebie mineralnej; strzałka wskazuje możliwości zmian w zależności od
udziału różnych grup porów glebowych
Skały magmowe powstały z roztopionej masy skalnej, zwanej magmą. Współcześnie możemy ją obserwować w czynnych
wulkanach w postaci lawy.
Lawa jest magmą, która wydostała się z głębi Ziemi na jej powierzchnię. Zanim ze skał magmowych powstaną gleby, muszą
one ulec zwietrzeniu, a więc mechanicznemu rozdrobnieniu i rozluźnieniu oraz całemu łańcuchowi przemian chemicznych
(rys. 2).
Szczególnie istotnym procesem chemicznym przebiegającym w różnych skałach jest powstawanie z krzemianów i
glinokrzemianów minerałów ilastych, posiadających zdolności zatrzymywania znacznych ilości wody oraz składników
pokarmowych w postaci jonowej.
Skały metamorficzne z punktu widzenia gleboznawczego mają właściwości podobne do skał magmowych. Są to
przekrystalizowane pod wpływem kontaktu z magmą skały magmowe lub osadowe. W większości przypadków szybciej i
łatwiej wietrzeją niż skały magmowe. Do wyjątków należą kwarcyty, bardzo odporne na wietrzenie.
Skały osadowe powstały w wyniku procesu niszczenia różnych skał na powierzchni Ziemi pod wpływem czynników
atmosferycznych (wietrzenia), transportu tego materiału przez wodę, wiatr, siłę ciężkości i lodowce oraz jego akumulacji.
Ze względu na genezę dzielimy je na:
1) skały pochodzenia mechanicznego (okruchowe),
2) skały pochodzenia chemicznego,
3) skały pochodzenia organicznego.
Skały okruchowe mają właściwości uzależnione przede wszystkim od średnicy ziaren. Pochodzenie geologiczne ma
również wpływ na ich właściwości. Wśród piasków najbogatsze w składniki pokarmowe są piaski wietrzeniowe, a najuboższe
piaski eoliczne. Starsze osady, które dostały się w głębsze warstwy Ziemi pod wpływem ciśnienia i różnych substancji
cementujących (SiO
2
, Fe
2
O
3
, CaCO
3
, minerały ilaste) ulegają diagenezie - scementowaniu. Ze skał luźnych tworzą się
ponownie skały masywne. Wśród tych ostatnich do najtwardszych należą niektóre piaskowce krzemionkowe.
Najważniejsze skały osadowe pochodzenia chemicznego to gips (CaSO
4
• 2H
2
O) i niektóre wapienie.
Ważną rolę glebotwórczą odgrywają też skały pochodzenia organicznego. Do najbardziej powszechnych w naszym kraju
należą torfy. Dzielimy je na trzy rodzaje: torfy niskie, przejściowe i wysokie. Torfy niskie tworzą się w żyznych stanowiskach
i nadmiarze wody, a więc w dolinach rzek, cieków i w obniżeniach terenowych, dokąd spływa bogata w składniki woda. W
związku z tym torfy niskie zawierają stosunkowo dużo składników popielnych, wśród których znaczna część to składniki
pokarmowe roślin, określane również składnikami biogennymi.
Torfy wysokie tworzą się w okolicach, gdzie woda zawiera mało składników pokarmowych. W związku z tym zawierają one
niskie ilości składników popielnych, a ich odczyn waha się w granicach pH 3-4. Cechuje je bardzo wysoka pojemność wodna,
sięgająca 2000% w stosunku do wagi suchej masy. Torfy przejściowe powstają zazwyczaj na obrzeżach torfowisk wysokich.
Mają właściwości pośrednie między torfami wysokimi i niskimi.
Ogólnie gleby torfowe cechuje wysoka pojemność wodna oraz bardzo duża pojemność sorpcyjna, wielokrotnie wyższa niż
przeciętnie w glebach mineralnych. Ich duża pojemność wodna sprawia, że spełniają one rolę regulatorów uwilgotnienia
okolicznych terenów, a także zbiorników retencyjnych wody. Odsączając się powoli z torfowisk, woda zasila cieki przez cały
rok. Dzięki torfowiskom poziom wody gruntowej w okolicznych glebach mineralnych jest stabilniejszy.
W niektórych okolicach naszego Kraju występują skały wapienne pochodzenia organicznego: wapienie i margle. Tworzą
się z nich gleby nazywane rędzinami wapiennymi.
W zależności od właściwości skał glebotwórczych tworzą się różne gleby. Ze skał twardych, granitów, piaskowców,
kwarcytów, tworzą się zazwyczaj gleby płytkie i kamieniste. Na skałach łatwo ulegających wietrzeniu, jak lessie, wapieniach
kredowych, glinach różnego pochodzenia powstają gleby głębokie, zazwyczaj zasobne w składniki pokarmowe.
2.2.
Rzeźba terenu (relief)
Rzeźba modyfikuje w terenie warunki klimatyczne, jak wilgotność, temperaturę, szybkość wiatru, nasłonecznienie i inne.
Na zboczach o południowej wystawie jest zazwyczaj mniej wody niż na zboczach o wystawie północnej z powodu jej
szybszego parowania. U podnóży gór, wzgórz i w obniżeniach terenowych gromadzi się woda, która może występować na
powierzchni, tworząc zbiorniki i cieki wodne, lub w postaci wody gruntowej pod powierzchnią gleby. Pod wpływem nadmiaru
wody tworzą się, przy udziale roślinności bagiennej, gleby hydrogeniczne, których przykładem są gleby torfowe. Różna
wystawa zboczy stwarza różne warunki cieplne i świetlne, co różnicuje roślinność, a przez nią także gleby. Nawet na
Pojezierzach, gdzie wzniesienia są stosunkowo nieduże, dobrze wykształcone profile gleb bielicowych spotyka się głównie na
zboczach o wystawie północnej, gdzie gleba jest wilgotniejsza. W wysokich górach warunki klimatyczne w zależności od
położenia mogą osiągać tak duże różnice, jak między poszczególnymi strefami klimatycznymi na Ziemi. Konsekwencją
urzeźbionego, silnie zróżnicowanego terenu jest erozja wodna. Powoduje ona wymywanie składników pokarmowych z gleb, a
przy większych spadkach i wyższych opadach, zmywanie całych poziomów glebowych, zwłaszcza poziomów próchnicznych.
W silnie urzeźbionym i zróżnicowanym geologicznie terenie występują takie rodzaje erozji, jak soliflukcja, czyli ześlizgiwanie
się po podłożu silnie uwodnionej warstwy gleby, najczęściej o składzie mechanicznym iłu, sufozja, erozja podziemna
występująca na terenach zbudowanych ze skał wapiennych, czy osuwiska.
2.3.
Klimat
Wśród czynników klimatycznych największy wpływ na procesy glebotwórcze wywierają opady i temperatura. Od tych
czynników zależy przede wszystkim wędrówka roztworów glebowych. W klimacie humidowym, wilgotnym, ilość wody w
postaci opadów jest w sumie wyższa, niż jej wyparowanie. Dlatego część wody przenika do głębszych partii skał, zasilając
4
wody gruntowe lub spływa do cieków, podprowadzających ją w rezultacie do mórz. Te wody zabierają z sobą rozpuszczone
składniki pokarmowe, w związku z czym w takim klimacie, w którym leży także Polska, mamy do czynienia ze stałym
ługowaniem tych składników z gleb. Skrajnym przykładem są gleby bielicowe, zubożane przez proces bielicowania, tj.
ługowania gleby przez wodę silnie zakwaszoną kwasami organicznymi. Inaczej wędrują roztwory glebowe w klimacie
aridowym, suchym. W tym klimacie parowanie przeważa nad opadami. W takich warunkach wilgotnościowych występuje w
glebie wynoszenie soli z poziomów głębszych na powierzchnię przez siły kapilarne, gdzie woda szybko odparowuje, a sól
zostaje w postaci kryształków. Przykładem tego są gleby słone. Klimat wywiera także duży wpływ na intensywność wietrzenia
skał. Najintensywniej wietrzeją skały w warunkach wysokiej temperatury i przy znacznej wilgotności, co ma miejsce w
klimacie tropikalnym. Z tego względu w takich warunkach tworzą się gleby bardzo głębokie, żyzne.
2.4. Biosfera
Biosfera, aczkolwiek silnie uzależniona od poprzednio omówionych czynników, wywiera także bardzo silne i różnorodne
działanie na skałę macierzystą. Przede wszystkim organizmy żywe są po obumarciu materiałem wyjściowym do tworzenia się
próchnicy w glebie przy aktywnym udziale mikroorganizmów. Jakość tego ważnego w glebie składnika zależy od rodzaju
resztek organicznych oraz rodzaju mikroorganizmów, biorących udział tak w rozkładzie materii organicznej jak i syntezie
próchnicy.
W warunkach naturalnych tworzy się między panującym klimatem, skałą macierzystą i typem roślinności pewien rodzaj
równowagi dynamicznej, cechujący określony typ gleby. W klimacie aridowym, pod roślinnością stepową tworzą się na
lessach czarnoziemy, natomiast w klimacie umiarkowanie wilgotnym pod lasami liściastymi i mieszanymi tworzą się z
różnych skał gleby brunatne, w klimacie wilgotnym pod lasami iglastymi i wrzosowiskami na piaskach tworzą się gleby
bielicowe. W makroskali mamy więc do czynienia z wyraźnymi strefami glebowo-roślinnymi. Naturalne zespoły roślinne są
często używane jako „biologiczny miernik" jakości środowiska glebowego. Często posługujemy się w tym celu także
określonymi gatunkami roślin o stosunkowo wąskich przedziałach optymalnego rozwoju, pH (rośliny acidofilne), wilgotności,
zawartości N (rośliny nitrofilne), Ca (rośliny kalicifilne).
2.5. Działalność człowieka
Czynnik antropogeniczny, czyli działalność człowieka nie jest niezbędna do powstania gleby, ale odgrywa coraz większą
rolę w jej kształtowaniu i przeobrażaniu. Zmiany właściwości gleb pod wpływem działalności człowieka mogą zachodzić w
kierunku korzystnym, jak i niekorzystnym. Korzystne cechy uzyskuje gleba pod wpływem melioracji wodnych
(odprowadzanie nadmiaru wody, doprowadzenie jej w okresach susz), nawożenia, uprawy mechanicznej.
Niekorzystne efekty przynosi wycinanie lasów. Uwidacznia się to w spadku zdolności retencyjnej środowiska glebowego,
wzrostem podatności materiału glebowego na erozję wietrzną (eoliczną) i erozję wodną.
Błędy w nawożeniu gleb prowadzą do szeregu niekorzystnych zmian ich właściwości. Częsty jest wzrost zakwaszenia
wskutek stosowania nawozów fizjologicznie kwaśnych, jak superfosfat, siarczan amonu, objawy niedoboru składników,
wywołane jednostronnym, niezrównoważonym nawożeniem mineralnym, powodującym zjawisko zwane antagonizmem
jonów, czy nadmiar jakiegoś składnika, co się ujemnie odbija na jakości plonów.
Obecnie coraz większym zagrożeniem dla gleb stają się zanieczyszczenia, rozchodzące się z wiatrem, wodą i wnoszone
często z odpadami, używanymi do nawożenia. Do występujących na dużą skalę zjawisk należy zakwaszenie gleb
spowodowane przez kwaśne deszcze, zawierające najczęściej kwas siarkowy, zatruwanie gleb przez metale ciężkie, niektóre
szczególnie szkodliwe substancje organiczne oraz substancje promieniotwórcze.
2.6. Rola czasu
Rozpatrując efekt działania czynników glebotwórczych, jakim jest gleba, nie można pomijać czynnika czasu. Im dłużej na
skałę macierzystą działały czynniki glebotwórcze, tym silniejszym przeobrażeniom podlegała gleba. W Polsce większość gleb
wiąże swój wiek z okresem ustąpienia określonego zlodowacenia. Najstarsze gleby występują na południu, najmłodsze na
północy. Od tej reguły mamy wyjątki: na osadach aktualnie tworzących się (namywach rzecznych, zmywach, torfach) tworzą
się najmłodsze gleby.
3. Procesy glebowe
Z chwilą powstania gleby zaczynają działać w niej kompleksy procesów, które umownie nazywamy procesami glebowymi.
Należy podkreślić, że równolegle z nimi działają również procesy geologiczne, jak wietrzenie skał i minerałów, ich transport i
akumulacja. Do głównych procesów glebowych zachodzących w naszych warunkach przyrodniczych należy zaliczyć:
- proces akumulacji biologicznej,
- proces brunatnienia,
- proces wymywania składników,
- proces przemywania,
- proces bielicowania,
- proces glejowy,
- proces murszenia.
Proces akumulacji biologicznej
odróżnia glebę od skały. Zachodzi pod wpływem makro i mikroorganizmów. Polega na
akumulacji i przemianach substancji organicznej, a także wchodzących w jej skład związków mineralnych. 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)
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl