Gleba jest najbardziej zewnętrzną warstwą litosfery, powstałą na zwietrzelinie skały macierzystej i modyfikowaną przez procesy morfogenetyczne (klimat, hydrologię, organizmy żywe).

Pokrywa ona prawie całą powierzchnię lądów, tu przenikają się procesy biotyczne i abiotyczne, krążenie pierwiastków w przyrodzie. Gleba stanowi środowisko życia wielu organizmów. Może pełnić funkcję sanitarną, zapobiegając gwałtownym zmianom pH, działa na zasadzie buforu, jest swego rodzaju naturalnym filtrem, zatrzymując metale ciężkie, prowadząc wymianę jonów.

Składa się z trzech faz: stałej, ciekłej i gazowej. Gleba o strukturze gruzełkowatej ma największe zdolności gromadzenia wody, będąc naturalnym jej zbiornikiem. Zapewnia warunki dla życia roślin, które mogą się rozwijać, dzięki gromadzonej wodzie oraz substancjom mineralnym, jest też rezerwuarem nasion, które mogą przebywać w niej dłuższy czas. Oprócz roślin gleba zamieszkiwana jest przez liczne drobnoustroje, które biorą udział w obiegu węgla i azotu, a także włączania do obiegu innych, rzadkich pierwiastków. Inna funkcją gleby jest udział w tworzeniu krajobrazu, widoczny na przykładzie hali i połonin.

Rodzaj gleby zależy głownie od skały macierzystej, na której powstaje, a także od klimatu, rzeźby i procesów morfologicznych, warunków hydrologicznych, organizmów w niej żyjących oraz działalności człowieka. Jej żyzność i urodzajność uzależniona jest od składu chemicznego utworu macierzystego, odczynu gleby, składu mechanicznego (wielkość ziaren), który stanowi o jej strukturze i zdolności sorpcyjnych (zdolność do zatrzymywania wody, pary wodnej, gazów, jonów, innych molekuł, bakterii), zawartości próchnicy, węglanu wapnia, węgla organicznego ogółem, głębokości profilu glebowego. Wszystkie te czynniki składają się na charakterystykę typ gleby i jej klasy (klasyfikacja pod względem przydatności dla człowieka).

DEGRADACJA GLEB

Jeden z wielu procesów degradacji środowiska naturalnego. Stanowi poważne zagrożenie dla przyszłości życia.

Degradacja jest procesem prowadzącym do spadku jej żyzności przez niszczenia warstwy próchniczej (najbardziej powierzchniowej i żyznej), które może być skutkiem erozji (wodnej, wiatrowej, biologicznej), niewłaściwego użytkowania gleby, odwodnienia, zanieczyszczenia chemicznego (np. metale ciężkie, przenawożenie, środki ochrony roślin), katastrofy naturalne (pożary, susze, powodzie, trzęsienia ziemi). Efektem degradacji gleby jest spadek jej żyzności, właściwości sorpcyjnych i retencyjnych. Najgroźniejsza dla gleby jest jednak działalność człowieka, który przekształca ją mechanicznie i wciąż szpikuje chemikaliami. Jednym z czynników, który coraz bardziej wpływa na degradacje gleby w Polsce jest odwodnienie. Ogólnie, czynniki wpływające na degradację gleby dzielimy na:

1. Naturalne, do których należą pożary, susze, powodzie, trzęsienia ziemi i wszystkie rodzaje erozji

2. Antropogeniczne, do których zaliczamy zanieczyszczenia pochodzące z przemysłu (metale ciężkie, kwasy, zasady, toksyny), pochodzące z rolnictwa (nawozy sztuczne i zawarte w nich szkodliwe substancje, substancje ochrony roślin, górnictwo podziemne i odkrywkowe, budowa infrastruktury (drogi, koleje), urbanizacja (budowa domów, osiedli, ulic, wysypiska śmieci).

Zdegradowaną glebę można różnymi sposobami przywracać do stanu pierwotnego, przykładem może być wapnowanie w przypadku zakwaszenia gleby. Grunty całkowicie zdegradowane przez górnictwo, czy wykorzystane pod wysypiska śmieci należy poddać rekultywacji, czyli starać się przywrócić do jak najbardziej zbliżonego do naturalnego stanu, uczynić je choć trochę użytecznymi, ponieważ całkowite powrócenie do stanu normalnego jest niemożliwe.

Największym zagrożeniem dla gleby ze strony człowieka jest działalność przemysłu, produkującego olbrzymie ilości trujących gazów i pyłów, które dostają się do gleby wraz z wodą opadową (metale ciężkie, tlenki siarki, azotu, związki fluoru, chloru itd.). Podobnie duży wpływ na degradację gleby ma transport samochodowy produkujący związki ołowiu i węglowodory, które są w wielu przypadkach związkami rakotwórczymi. Niemały udział w zanieczyszczaniu ma rolnictwo, w którym wciąż obserwuje się wzrost zużycia środków chemicznych ochrony roślin, nawozów sztucznych.

Zniekształcanie gruntów

Są to niekorzystne zmiany powierzchni gruntów, właściwości mechanicznych i biologicznych na skutek działalności górniczej. Gruntami zniekształconymi są zapadliska i hałdy górnicze, miejsca składowania odpadów przemysłowych oraz miejskich, tereny zanieczyszczone chemicznie i mechanicznie, obszary zawodnione, obszary objęte zabudową miejską, przemysłową i infrastrukturą, tereny sztucznie pozbawione naturalnej roślinności oraz osuwiska.

Erozja

Jest procesem mechanicznego niszczenia powierzchni gleby, spowodowanym przez czynniki naturalne (woda, wiatr, organizmy żywe). Erozji towarzyszą procesy przenoszenia erodowanego materiału. Erozja spowodowana czynnikami naturalnymi zależy przede wszystkim od rodzaju podłoża skalnego, klimatu, opadów - wysokości i rozkładu w ciągu roku, organizmów zamieszkujących glebę, rzeźby terenu, głębokości profilu, struktury mechanicznej gleby oraz sposobu użytkowania gruntu. Naturalna erozja może być nasilona przez działalność człowieka (usunięcie naturalnej roślinności, nieprawidłowe użytkowanie ziemi, zły dobór uprawianych roślin, sztuczne osuszanie terenu - melioracja, nieprawidłowy wypas).

Stepowienie i pustynnienie

Są to procesy związane z opadaniem poziomu wody gruntowej zasilającej np. poprzez melioracje, a także spadek jej wartości przyrodniczej poprzez ubożenie, będące wynikiem stosowania nawozów sztucznych oraz zanieczyszczenia, usuwania roślinności naturalnej, intensyfikacji rolnictwa. Naturalnymi przyczynami tego postępującego na skalę globalną procesu są:

- spadek ilości opadów w wyniku zmian klimatycznych i brak regularności

- spływ powierzchniowy, utrata zdolności gleby do zatrzymywania wody

- intensyfikacja parowania powierzchniowego

- usuwanie naturalnej roślinności na rzecz sztucznych monokultur

- sztuczne odwadnianie - melioracje terenu

- zbyt intensywne wykorzystywanie zasobów wodnych (wykorzystywanych w przemyśle i rolnictwie)

- górnictwo

Stepowienie od pustynnienia różni się tym, że pozostają na obszarze jeszcze suchorośla, natomiast wyparta zostaje roślinność bujna, wymagająca większej ilości wody. Przyczyną pustynnienia i stepowienia może być również efekt cieplarniany.

Chemiczna degradacja gleb

Zanieczyszczanie chemiczne powodują zmiany właściwości mechanicznych gleby oraz zachwianie lub całkowite zniesienie jej funkcji biologicznych. Jednym z efektów może być zjawisko zwane zmęczeniem gleby. Wiąże się ono z obniżeniem jej żyzności, w skutek nieumiejętnego gospodarowania na danym gruncie, przenawożenie, używanie nieodpowiednich rodzajów nawozów, czy ciągłe obsiewanie gleby tą samą rośliną (monokultura). Długotrwałe zmęczenie gleby prowadzi do dalszych procesów degradacyjnych. Degradacja chemiczna odbywa się za sprawą różnorakich związków chemicznych; są to m.in.:

- związki siarki (tlenki siarki SO2, SO3, siarczki np. FeS, powstający w atmosferze kwas siarkowy H2SO4, siarkowodór H2S). Działają one głównie na organizmy glebowe zakwaszając glebę, hamuje ich wzrost i rozwój. Rośliny w zakwaszonym środowisku nie mogą pobierać wielu soli mineralnych, których optimum wchłaniania jest pH obojętne lub lekko zasadowe. Zbyt kwaśna gleba ma większe zdolności do gromadzenia w sobie metali ciężkich, szybciej wymywane są z niej substancje odżywcze.

- związki sodu (np. chlorek sodu NaCl, siarczan sodu Na2SO4, węglan sodu Na2CO3) są przyczyną zasolenia gleby

- związki azotu (amoniak NH3, azotany)

- metale ciężkie (ołów Pb, kadm Cd, rtęć Hg, cynk Zn)

- ropa naftowa i węglowodory

- pierwiastki radioaktywne - lokalnie

Związki te i pierwiastki dostają się do roślin i stanowią poważne zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi jak i zwierząt, kiedy są przekazywane dalej w łańcuchu pokarmowym.

Rolnictwo ingeruje w glebę poprzez stosowanie nawozów mineralnych, gnojowicy, sztucznych środków ochrony roślin. Nawozy stosowane są w celu poprawienia plonów poprzez zaspokojenie pokarmowych wymagań roślin. Ale zbyt wysoka zawartość nawozów w glebie powoduje:

- zakłócenia w równowadze jonowej gleby

- intensyfikacja wegetacji roślin, w związku z czym pobierają one znacznie większe ilości składników mineralnych zawartych w glebie, a tracą zdolność do pobierania innych minerałów, które także są niezbędne do życia

- zniszczona zostaje częściowo lub całkowicie struktura gleby, a warstwy w profilu glebowym zakłócone (w powierzchniowych warstwach profilu minerały są najbardziej skoncentrowane)

- środowisko zostaje zatrute toksynami

Gnojowica jest rodzajem naturalnego nawozy, składającego się z odchodów zwierzęcych wymieszanych z wodą. Powstaje podczas hodowli zwierząt na skalę przemysłową, jak i jest wykorzystywana w małych gospodarstwach. Jeszcze do niedawna była głównym nawozem, który zapewniał zwiększenie plonów. Ma ona jednak swoje wady. Przenawożenie powoduje, że w glebie gromadzi się zbyt dużo związków azotowych, które w nadmiarze są szkodliwe dla roślin. Kiedy przedostanie się do zbiorników wodnych i wód gruntowych jest przyczyną wzrostu ich żyzności (eutrofizacji). Przyczynia się także do zakażenia roślin i organizmów glebowych wirusami, bakteriami i innymi drobnoustrojami, które się w niej znajdują.

Środki ochrony roślin są substancjami naturalnymi, bądź syntetycznymi stosowanymi w rolnictwie w celu zapewnienia roślinom jak najlepszych warunków wzrostu poprzez usuniecie wszelkich szkodników zwierzęcych i chorób je atakujących. Z zasady są to środki, które powinny działać maksymalnie skutecznie i negatywnie na szkodniki i patogenny zagrażające roślinom, natomiast są bezpieczne dla samej rośliny, zwierząt i człowieka. W rzeczywistości jednak środki te mają negatywne skutki uboczne. Niektóre mogą kumulować się w tkankach rośliny przez bardzo długi czas, stanowiąc później zagrożenie dla spożywających. Ponadto gromadzą się w glebie, a czas ich rozkładu jest zbyt długi. Jednym z najgroźniejszych pestycydów, już wycofanych z produkcji i użytku był DDT. Związek ten działał zabójczo na insekty, ale także gromadził się we wszystkich organizmach, które miały z nim styczność, w wysokich dawkach prowadząc do zatrucia. W glebie rozkłada się przez kilkanaście lat. Ponadto niektóre pestycydy uniemożliwiają symbiozę systemów korzeniowych z bakteriami azotowymi.

Obecnie rozwój chemii w rolnictwie doprowadził do powstania różnorodnych środków ochrony roślin, które powodują już mniejsze efekty uboczne. Możemy je podzielić ze względu na to w jaki sposób i na jakiego szkodnika działają:

Bakteriocydy - bakteriobójcze

Herbicydy - chwastobójcze

Fungicydy - grzybobójcze

Insektycydy - owadobójcze

Rodentycydy - gryzoniobójcze

Akarycydy - roztoczobójcze

Repelenty - środki odstraszające szkodniki

Antrakanty - środki przyciągające szkodniki

Defolianty - powodujące opadanie liści

Defloranty - powodujące opadanie kwiatu

Wszystkie te pestycydy są dziś powszechnie stosowane, mimo, że nie udało się do końca rozwiązać problemów związanych z ich niepożądanym działaniem ubocznym zarówno na rośliny, glebę, czy organizmy żywe.

Oprócz rolnictwa i przemysłu niebagatelnym źródłem zanieczyszczenia gleby jest ruch samochodowy, dostarczający głównie związki ołowiu i siarki, w wyniku spalania paliwa.

Wpływ dewastacji gleby na środowisko i człowieka

Zarówno prawidłowy rozwój człowieka jak i prawidłowe funkcjonowanie środowiska, w którym żyje jest nierozerwalnie związane z zawartością w nim różnych substancji chemicznych. Wraz z roślinami, które żyją na glebie pobiera on składniki niezbędne do życia, a jednocześnie te, które przypadkowo lub celowo się tam znalazły, ale mają zupełnie odwrotne działanie, mianowicie działają toksycznie na organizm. Skutki zanieczyszczenia gleby nie dotyczą tylko człowieka, ale także wszystkich innych istot żywych. Podsumowując zatem przyczyny i skutki:

1. Skażenie roślin poprzez glebę powoduje skażenie całego łańcucha pokarmowego, który od owej rośliny bierze początek.

2. Środki chemiczne znajdujące się w glebie nie są w niej unieruchomione, ale przedostają się wraz z opadami do wód gruntowych, a także podziemnych, przyczyniając się do nadmiernej żyzności wód, określanej mianem eutrofizacji.

3. Zanieczyszczenia powietrza dostające się do gleby i wód pod postacią kwaśnych opadów (deszcz, śnieg) lub w postaci suchego opadu pyłowego powodują zakwaszenie gleby, a tym samym zaburzenia w prawidłowym wzroście i rozwoju roślin i innych organizmów.

4. Metale ciężkie dostające się do gleby (cynk, ołów, rtęć, kadm) powodują jej degradacje, poprzez uniedostępnienie innych związków mineralnych dla roślin, a także dostając się do ich tkanek powodują zaburzenia w ich prawidłowym funkcjonowaniu, zmniejszenie plonu i spadku jego jakości. Po przedostaniu się z pokarmem roślinnych do organizmu człowieka mogą być przyczyną wielu chorób, włącznie z nowotworami.

5. Nieumiejętne stosowanie nawozów sztucznych może doprowadzić do przenawożenia, a co za tym idzie spadku jakości gleby, która przestaje pełnić swoje podstawowe funkcje. Niekorzystnie działa przenawożenie na symbiozę roślin motylkowych z bakteriami nityfikującymi. Zbyt duża ilość potasu w glebie, a następnie w roślinach prowadzi do poważnych chorób bydła pasącego się na takim pastwisku (zaburzenia działania układu nerwowego). W przypadku gleb zakwaszonych stosuje się wapnowanie. W przypadku zbyt intensywnego wapnowania może dojść do zakłóceń przemian białek i węglowodanów, a także do chlorowy liści. Także nadmiar azotu w glebie jest niekorzystny. Pobierany przez rośliny, jest przekształcany i magazynowany przez nie w formie azotanów. Zbyt duże ich stężenie jest szkodliwe dla zdrowia ludzi jak i zwierząt. U zwierząt objawia się zahamowaniem wzrostu, niepłodnością i spadkiem mleczności. U człowieka może prowadzić do methemoglobinemii, która prowadzi do niedotlenienia organizmu.

6. Nadmierne przenawożenie gnojowicą prowadzić może do nadmiernej koncentracji azotu w glebie, a także może być przyczyną zakażenia licznymi patogenami znajdującymi się w niej (wirusy, grzyby, bakterie). Dotyczy to zarówno zwierząt, jak i człowieka.

7. Nieumiejętne stosowanie nadmiernej ilości pestycydów nie tylko przyczynia się do degradacji gleby, kumulowania w niej szkodliwych, toksycznych związków, ale także gromadzi się w roślinach, wchodząc w ten sposób w łańcuch pokarmowy. Pestycydy przyczyniają się także do zatrucia wód powierzchniowych i gruntowych. Także z botanicznego punktu widzenia zdecydowanie niszczą bioróżnorodność pól uprawnych, co negatywnie odbija się na całym zbiorowisku i ekosystemie.

Ochrona gleb i jej sposoby

Ochrona gleb jest jedną z dziedzin nauki o ochronie środowiska. Większość państw posiada regulacje prawne, które dążą do zapobiegania degradacji środowiska, a w razie już zaistniałych zmian do jego odnowy i rekultywacji. Działania w celu ochrony gleb skupiają się na:

- zminimalizowaniu skutków naturalnej erozji wodnej i eolicznej

- zminimalizowaniu ingerencji w postaci sztucznego nawadniania oraz osuszania gruntów

- ograniczeniu technicznej ingerencji w grunt, przekształcania krajobrazu i mechanicznego zanieczyszczania

- zminimalizowaniu negatywnych skutków zanieczyszczeń chemicznych, jakie dostają się do gleby, a przede wszystkim zmniejszenie ich ilości

- dążeniu do zachowania krajobrazowej i edukacyjnej funkcji gleby

- zminimalizowaniu zajmowania gruntów pod zabudowy przemysłowej

- odbudowie i rekultywacji zniszczonych i zdegradowanych gleb (kopalnie, hałdy)

Przeciwdziałanie erozji

Zabiegi przeciwdziałające erozji gleb są niezmiernie ważne w celu utrzymania jej wartości użytkowej. Są to zabiegi melioracyjne i rolnicze. Skupiają się one na zahamowaniu spływu powierzchniowego, przeciwstawienie się działalności wiatrów, na terenach wyjątkowo narażonych. Zabiegami tymi mającymi na celu ochronę gleby są:

- kierunek upraw prostopadły do kierunku spływu wód

- pozostawienie stromych zboczy wolnych od wypasania i orki

- ograniczenie wyrębu drzew

- intensyfikacja zalesiania, głownie na zboczach, w celu zapobiegania spływom

- stosowanie tarasowania stromych zboczy

- budowanie dróg i prowadzenie ich niewielkimi spadami

- w uprawach stosowanie płodozmiany, by uniknąć wyjałowienia gleby

- pozostawianie pasów zieleni

- rezygnowanie z ciężkich maszyn, głównie na kołach, które ubijają glebę, niszcząc jej strukturę

- w celu zmniejszenia szybkości spływu w potoku - budowa progów

Przeciwdziałanie degradacji i zanieczyszczeniom chemicznym

Sposoby przeciwdziałania degradacji można podzielić na te, które wiążą się z działalnością przemysłu i rolnictwa. Sposobami, które mają chronić glebę przed zanieczyszczeniami przemysłowymi są:

- ograniczenie produkcji szkodliwych pyłów i gazów (głownie tlenki siarki, azotu oraz metale ciężkie)

- stosowanie wokół zakładów przemysłowych ochronnych pasów zieleni, które stanowią pewną osłonę, która w znacznym stopniu zmniejsza przechodzenie zanieczyszczeń do wody i gleby, a także organizmów

- zgodne z przepisami sanitarnymi składowanie i przechowywanie odpadów zarówno komunalnych jak i przemysłowych

- racjonalne wykorzystanie różnych klas gleb (najlepsze przeznaczane dla rolnictwa, najsłabsze dla przemysłu)

- użytkowanie gruntów dostosowane do panujących warunków i intensywności zanieczyszczenia

Sposobami ochrony ze strony rolnictwa są:

- wprowadzanie do hodowli roślin metod naturalnych, ekologicznych (naturalne nawozy, wykorzystywanie naturalnych wrogów szkodników roślin)

- ograniczone stosowanie nawozów sztucznych i środków ochrony roślin, ściśle dostosowane do uprawianej rośliny i typu gleby

- wprowadzanie naturalnych metod (biologiczne i mechaniczne) w celu wyeliminowania szkodników

Metodami biologicznymi nazywamy takie metody, które wykorzystują naturalne zależności przyrodnicze. W rolnictwie metodami takimi są m.in.:

- wykorzystywanie fermononów - głównie w zwalczaniu owadzich pasożytów

- tępienie szkodników poprzez ich własnych, naturalnych wrogów (specjalne sprowadzanie na dany teren, lub wykorzystanie już obecnych)

- wykorzystanie zależności między roślinami w zbiorowisku, w celu pozbycia się chwastów

- dostosowanie wszystkich zabiegów rolniczych ściśle do wymagań uprawianej rośliny, co poprawia efektywność upraw

Sposoby rekultywacji zdegradowanych gleb

Rekultywacja to działania mające na celu przywrócenie stanu użytkowego gleby, który utraciła w wyniku skażenia/zdegradowania. Są to działania na szczeblu naukowym, technicznym i organizacyjnym. Obszarami wymagającymi rekultywacji są:

- miejsca składowania odpadów przemysłowych i komunalnych

- nieczynne wyrobiska surowców skalnych (wapienie, piaski, gliny, węgiel brunatny)

- hałdy pokopalniane

- gleby zniszczone w wyniku erozji

- nieużytki rolne

- gleby silnie zanieczyszczone chemicznie w okolicach zakładów przemysłowych (szkodliwe zanieczyszczenia pyłowe i gazowe)

Działania mające na celu rekultywację gruntów wykorzystują do tego celu dwie metody:

1. Metoda biologiczna - polega na wprowadzeniu na tereny zdegradowane roślin najbardziej wytrzymałych na skażenie, ale które są roślinami pionierskimi i przyczyniają się do rekonstrukcji warstwy próchniczej gleby.

2. Metoda techniczna - polega na przekształceniu zdegradowanego gruntu za pomocą mechanicznego umacniania zboczy, uregulowanie rzeźby terenu, naniesienie świeżej warstwy gleby na tę zanieczyszczoną, regulacja nawodnienia w zależności od stanu, albo odwodnienia, albo nawodnienie.

Mimo szeregu procesów wykorzystywanych podczas rekultywacji, bardzo rzadko udaje się przywrócić glebę do stanu naturalnego sprzed degradacji. Najczęściej są to już grunty drugiej kategorii, ale przywrócone do użytkowania (lasy, inne obiekty użyteczności publicznej). W tym czasie zachodzą naturalne procesy samooczyszczania się gleby, ale są one wolne i powrót gleby do stanu naturalnego zajmuje dziesiątki lat.