III rok Ochrona Środowiska 04.04.2011

Uniwersytet Rzeszowski

Podstawowe skały macierzyste,

procesy glebotwórcze i systematyka gleb Polski.

Podstawowe skały macierzyste gleb Polski

Tworzywem gleb są różnego rodzaju i wieku utwory geologiczne zalegające na powierzchni litosfery – skały macierzyste.

Z mapy rozmieszczenia skał glebotwórczych w Polsce wynika, że zdecydowaną większość powierzchni kraju pokrywają skały osadowe luźne (nie scementowane). Jedynie w górach większość skał to skały osadowe masywne. Najwięcej skał glebotwórczych ma pochodzenie lodowcowe, są to gliny i piaski zwałowe. Pradoliny rzek pokrywają piaski akumulacji lodowcowo-rzecznej (fluwioglacjalne), a doliny aktualnie istniejących rzek i obniżenia terenowe – osady rzeczne (mady)i torfy.

Na obszarze Polski można wyróżnić 4 strefy, różniące się od siebie wiekiem i rodzajem skał glebotwórczych.

1. Sudety i ich przedgórze – zbudowane ze skał przed paleozoicznych i paleozoicznych (m.in. granity, granitognejsy, łupki krystaliczne, wapienie i piaskowce). Z utworów tych powstały gleby brunatne kwaśne i gleby brunatne wyługowane. Miejscami także gleby inicjalne i gleby słabo wykształcone.

2. Wyżyny Środkowopolskie – zbudowane ze skał osadowych paleozoicznych i mezozoicznych (dewon – dolomity i wapienie na obszarze świętokrzyskim; jura – skaliste wapienie osłony Gór Świętokrzyskich oraz Wyżyny Krakowsko – Częstochowskiej; kreda – wapienie i margle Wyżyny Lubelskiej i regionu Świętokrzyskiego) ( wapienie margle i dolomity). Utwory te są skałami macierzystymi rędzin.

3. Karpaty i Kotliny Podkarpackie – gdzie dominują skały osadowe górnej kredy i trzeciorzędu- tak zwany flisz. Flisz karpacki złożony jest z serii osadów o wielkiej miąższości, w skład której wchodzą naprzemianległe warstwy piaskowców i łupków ilastych bądź marglistych. Skały te stanowią substrat, z którego powstają gleby brunatne kwaśne i gleby brunatne wyługowane.

4. Niż Polski – pokryty osadami czwartorzędowymi, wśród których wyróżnia się utwory plejstoceńskie, przyniesione przez nasuwający się od północy lodowiec oraz utwory holoceńskie (aluwia, deluwia i torfy).

Utwory plejstoceńskie stanowią główne skały macierzyste gleb Polski. Średnia ich miąższość wynosi 50 – 100 m (ponad 200 m na Mazurach i całkowity brak w okolicach Kujaw i Pomorza).

Osady plejstoceńskie pod względem genezy dzieli się na 3 grupy:

1. Osady akumulacji lodowcowej – najbardziej rozpowszechnione w Polsce.

   - gliny zwałowe – skały macierzyste niemal połowy gleb w Polsce, złożone z bardzo niejednorodnego materiału (kwarc, skalenie, miki), powstają z nich gleby brunatne, oraz gleby płowe zaliczane do gleb żyznych i zasobnych w składniki pokarmowe dla roślin.

   - iły zastoiskowe – w ich składzie dominują minerały iłowe, więc powstałe z nich gleby odznaczają się niekorzystnymi właściwościami fizycznymi, dużą pojemnością wodną, słabą przepuszczalnością, lecz bogatym kompleksem sorpcyjnym. Powstają z nich czarne ziemie, smolnice, gleby pseudoglejowe, stagnoglejowe, czasem brunatne. Gleby wytworzone z iłów są zasobne w składniki , ale ciężkie w uprawie.

   - piaski sandrowe – bogate w minerały łatwo wietrzejące (kwarc, skalenie, miki). Są skałami macierzystymi gleb bielicoziemnych, a zwłaszcza gleb rdzawych i bielicowych. Do najlepiej uformowanych sandrów Polski zalicza się sandry Brdy, Wdy, Gwdy, Drawy.

2. Osady akumulacji eolicznej

   - piaski wydmowe – niespotykany w innych osadach wysoki stopień jednorodności, monofrakcyjności, monotonny skład mineralny z przewagą kwarcu, ubóstwo składników chemicznych – w tym składników pokarmowych, charakteryzuje je skrajnie niska pojemność sorpcyjna, małe zdolności buforowe, minimalna zwięzłość, bardzo mała higroskopijność i polowa pojemność wodna. Stanowią substrat, z którego powstają bardzo ubogie gleby – bielicoziemne, porośnięte borami i nie nadające się pod uprawę rolną.

   - lessy – są skałą macierzystą, z której powstają najwartościowsze dla rolnictwa gleby na terenie Polski. Bardzo odporny na wietrzenie, słomkowa barwa (od tlenków żelaza), skłonny do osiadania pod wpływem nawodnienia, i pękania w stanie suchym, duża porowatość, wysoka pojemność wodna i powietrzna, dobra przepuszczalność - to jego cechy charakterystyczne. Gleby wytworzone z lessów wykazują bardzo dobre właściwości fizyczne, są przewiewne, ciepłe i czynne biologicznie, a jednocześnie łatwe w uprawie. Odznaczają się strukturą gruzełkowatą. Niekorzystną cechą lessu jest jego podatność na erozję wodną. Jest to typowy utwór pyłowy ilasty. Występuje na wyżynach południowopolskich i na północnych stokach Karpat i Sudetów. Typowymi glebami ukształtowanymi z lessów są czarnoziemy, jedne z najlepszych gleb występujących w Polsce.

   - utwory lessopodobne –odróżniają się od lessów udziałem frakcji pyłu drobnego, niższą porowatością, oraz brakiem skłonności do osiadania pod wpływem nawodnienia. Są skałami macierzystymi gleb brunatno ziemnych – brunatnych i płowych.

3. Osady akumulacji wodnej

   - osady rzeczne młodszego plejstocenu – wykazują znaczną zmienność uziarnienia, odznaczają się charakterystycznym uwarstwowieniem, należą do skał ubogich w składniki pokarmowe. Stanowią skały macierzyste gleb bielicoziemnych.

   - osady rzeczne współczesne (holoceńskie) – ich uziarnienie zależy od szybkości prądu wody. Specyficzną cechą osadów rzecznych jest ich warstwowanie. Są one skałą macierzystą gleb aluwialnych zwanych madami.

   - osady rzeczno-jeziorne – utwory pyłowe – odznaczają się warstwowieniem, które ulega zatarciu w wyniku działania procesów glebotwórczych; najczęściej spotyka się je w środkowej Polsce. Odgrywają znaczną rolę jako skały macierzyste gleb brunatnych, płowych, czarnych ziem.

   - osady jeziorne – gytie – o bardzo różnym składzie (detrytusowe, wapienne, mineralne), po zaniku jeziora stają się skałami macierzystymi bardzo specyficznych gleb gytiowych.

   - utwory bagienne – torfy – zajmują ok. 4% powierzchni Polski, najliczniejsze na północy, są skałą gleb torfowych.

Procesy glebotwórcze

Procesy glebotwórcze to zmiany w powierzchniowej warstwie litosfery powodujące powstawanie, rozwój i przeobrażenia gleby. Zachodzą one na styku litosfery, hydrosfery i biosfery.

Procesy glebotwórcze:

1. Humifikacja

   Rozkład substancji organicznych pod wpływem edafonu (organizmów glebowych), w wyniku czego powstają i próchnica i związki humusowe. Zachodzi przy bogatej faunie glebowej, dobrym natlenieniu i obojętnym lub lekko kwaśnym odczynie gleby.

2. Bielicowanie

   Rozpuszczanie i wymywanie związków mineralnych (żelaza, glinokrzemianów) w głąb profilu, powstaje jasny poziom wymycia tych związków i brunatnoczerwony poziom wmycia. Zachodzi przy roślinności iglastej, silnie kwaśnym odczynie gleby, niedostatku wapnia, glebach piaszczystych, lekkich, przepuszczalnej skale macierzystej.

3. Brunatnienie

   Wietrzenie glinokrzemianów, w wyniku którego zostaje uwolnione żelazo i glin – bez ich przemieszczenia w głąb profilu, daje brunatne zabarwienie profilu glebowego. Zachodzi przy roślinności liściastej, obojętnym lub lekko kwaśnym odczynie, bogatej faunie glebowej, klimatach umiarkowanych morskich.

4. Oglejenie

   Redukcja związków żelaza i manganu (tzw. oglejenie właściwe), wytwarza niebieskawe lub zielonkawe zabarwienie w dolnej części profilu glebowego; tzw. pseudoglejenie zachodzi w obecności długotrwałych wód opadowych lub rozlewiskowych tworzy ciemne plamy, tzw. pieprze, w górnej części profilu. Zachodzi przy wysokim poziomie wód gruntowych, utrudnionym dostępie tlenu, skałach ciężkich, trudno przepuszczalnych, częstych i dużych opadach deszczu, obszarach często zalewanych.

5. Lateryzacja

   Pełny rozkład glinokrzemianów na tlenki żelaza i glinu przy wysokiej temperaturze i dużej ilości opadów; nadaje glebom czerwoną barwę; szyb­ki rozkład materii organicznej wytworzonej przez wody opadowe sprawia, że poziom próchniczny jest niewielki. Zachodzi przy klimatach ciepłych i wilgotnych; szyb­kim utlenianiu glinokrzemianów; buj­nej roślinności lasów równikowych.

6. Salinizacja (zasolenie)

   Gromadzenie się w glebie i na jej powierzch­ni wytrąconej soli z odparowującego roztwo­ru. Zachodzi przy klimatach suchych; podsiąkaniu wód słonych (sąsiedztwo mórz, słonych jezior); intensywnym nawadnianiu.

7. Ługowanie

   Przemieszczanie (przemywanie) przez prze­siąkające wody opadowe w głąb profilu gle­bowego cząstek ilastych (koloidów glebo­wych) wymytych z wyższych warstw - bez ich wcześniejszego rozkładu chemicznego; two­rzy się wyraźny poziom wmywania. Zachodzi przy obojętnym lub słabo kwaśnym odczy­nie; glebach lekkich, spiaszczonych.

8. Torfienie

   Rozkład materii roślinnej pod wpływem bakte­rii, grzybów. Zachodzi przy trwałym nawilgoceniu pochodzącym z wód opadowych i (lub) przepływo­wych; braku tlenu.

9. Murszenie

   Zmiana struktury torfu, polega na częściowej mineralizacji i zatracie swoistej, gąbczastej struktury (pojawia się proces humifikacji); prowadzi do utraty zdolności retencyjnych i degeneracji całego układu. Zachodzi przy nieumiejętnych zabiegach melioracyj­nych; odparowaniu wody w wyniku długotrwałej suszy.

Systematyka gleb Polski

IV wydanie Systematyki Gleb Polski opiera się na pojęciu gleby jako rezultacie wietrzenia wierzchniej warstwy skorupy ziemskiej na skutek oddziaływania zmieniających się w czasie czynników klimatycznych i organizmów żywych, w określonych warunkach ukształtowania terenu.

Przy tym zauważono człowieka jako czynnik modyfikujący kształtowanie gleb. Wynikiem tych wszystkich czynników jest zróżnicowanie rodzaju, układu i właściwości poziomów genetycznych tworzących glebę. Morfologia i właściwości poziomów genetycznych stanowią z kolei jedno z podstawowych kryteriów podziału gleb.

Systematyka dzieli gleby na:

• Dział- wg przeważającego czynnika glebotwórczego (lub braku takiej przewagi)

• Rząd – wg podobnego kierunku rozwoju i ekologii (np. brunatno ziemne, bagienne, aluwialne)

• Typ – wg takiego samego układu głównych poziomów genetycznych i zbliżonych właściwości chemicznych i fizykochemicznych, podobnego rodzaju wietrzenia, przemieszczania i osadzania składników oraz zbliżonego typu próchnicy (np. czarnoziemy, rędziny, mady)

• Podtyp - modyfikacji właściwości biologicznych, fizycznych, chemicznych i związanych z nimi cech morfologicznych profilu glebowego wywołanych nakładaniem się na cechy głównego procesu glebotwórczego cech innego procesu glebotwórczego (np. rędzinom czarnoziemnym – zespół lipowo – grabowo – dębowy)

• Rodzaj – wg pochodzenia geologicznego i właściwości skały macierzystej, z której wytworzyła się gleba (np. wytworzone z lessów, piasków)–

• Gatunek - wg składu granulometrycznego (uziarnienia) utworu glebowego całego profilu (np. piaski, pyły, iły, gliny)

Na podstawie tak przyjętych kryteriów Systematyka Gleb Polski zakłada podział gleb na 7 działów:

I. Gleby litogeniczne – o budowie i właściwościach uzależnionych głównie od właściwości skał macierzystych,

II. Gleby autogeniczne - o budowie i właściwościach uzależnionych od różnych czynników, bez przewagi któregoś z nich,

III. Gleby semihydrogeniczne – w których dolne i częściowo środkowe części profilu glebowego znajdują się pod wpływem wód gruntowych i oglejenia opadowego, natomiast w powierzchniowych poziomach dominuje opadowa gospodarka wodna, przy braku nagromadzenia dużych ilości storfiałej materii organicznej na powierzchni gleby mineralnej,

IV. Gleby hydrogeniczne – których mineralne i organiczne utwory macierzyste powstały lub uległy

przekształceniom pod wpływem warunków wodnych środowiska

V. Gleby napływowe – związane z erozyjno-sedymentacyjną działalnością wód powierzchniowych,

VI. Gleby słone – o właściwościach zdominowanych obecnością na głębokości do 100 cm warstw(y)

zawierających(ej) nadmiar soli

VII. Gleby antropogeniczne – utworzone pod wpływem mniej lub bardziej intensywnej działalności człowieka.