Przyczyny niszczenia i degradacji gleb oraz ich ochrona i rekultywacja

1. Co to jest gleba?

Gleba to powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej. Jest ona wytworem długotrwałych procesów odbywających się na powierzchni Ziemi. Wytworzenie 2-3 cm warstwy gleby trwa około 200-1000 lat. Tworzenie się gleby następuje w wyniku wietrzenia skał pod wpływem czynników klimatycznych oraz działalności organizmów żywych. Rozdrobniony materiał skalny ma zdolność zatrzymywania wody i powietrza. Sprzyja to pojawieniu się roślin, które utrwalają glebę. Szczątki roślinne oraz szczątki i odchody zwierzęce są rozkładane przez drobnoustroje glebowe, co prowadzi do zwiększenia ilości próchnicy i wzbogaca glebę w związki mineralne.

Przeciętny skład gleby jest następujący:
Składniki organiczne - 5%
Woda - 25%
Powietrze - 25%
Składniki mineralne - 45%

Gleby istnieją i utrzymują swoje cechy dzięki organizmom glebowym. Uznać je więc należy za żywą warstwę skorupy ziemskiej. Z tych też względów gleby podlegają ciągłym przemianom, które mogą być spowodowane czynnikami naturalnymi lub wpływem działalności ludzkiej.

2. Przyczyny niszczenia i degradacji gleb.

2.1 Co to jest erozja?

Najbardziej rozpowszechnione niszczenie gleb jest spowodowane erozją.

Erozja polega na mechanicznym niszczeniu powierzchni Ziemi przez różne czynniki zewnętrzne, połączonym z przenoszeniem produktów niszczenia. Rozróżnia się erozję wodną i wietrzną.

Jednym z przykładów erozji wodnej jest spłukiwanie cząstek gleby przez wody deszczowe. Zjawisko to zachodzi podczas każdego deszczu, a jego nasilenie zależy od stopnia pokrycia ziemi roślinnością. Najlepszą osłoną gleb w przypadku erozji są lasy i zbiorowiska trawiaste. Wycinając lasy i niszcząc naturalne zespoły roślinne, człowiek odsłania gleby i przyczynia się znacznie do przyspieszenia erozji. Zjawisko to osiąga szczególne nasilenie w terenach górzystych, gdzie nachylenie zboczy sprzyja spłukiwaniu i przemieszczaniu się elementów gleb. Innym rodzajem erozji wodnej jest erozja rzeczna. Płynące rzeki przenoszą stale duże ilości rozdrobnionego podłoża oraz części spłukanych gleb do rzek przez wody opadowe. Brzegi mórz są niszczone falowaniem wody morskiej.

Erozja wietrzna polega na przenoszeniu ziaren piasku i próchnicy gleb przez wiatr. Przy dużym nasileniu erozji wietrznej można zaobserwować burze pyłowe. Obecnie w Polsce zauważa się coraz częstsze takie zjawiska, zwłaszcza na wylesionych obszarach odznaczających się deficytem wody.

2.2 Zmiany stosunków wodnych.

Drugim po erozji powodem niszczenia gleb są zmiany stosunków wodnych na danym terenie. Zmiany te są w większości spowodowane gospodarką człowieka i mogą polegać zarówno na nadmiernym osuszeniu gleb, jak i na nadmiernym ich nawadnianiu. Przyczyną osuszania gleb są kopalnie głębinowe i odkrywkowe. W wypadku rozpoczęcia wydobywania węgla brunatnego na południe od Poznania, gdzie węgiel ten stwierdzono w złożu o długości 60 km i szerokości od 3 do 5 km, zakłócenia w obiegu wody obejmą obszar o powierzchni 16 500 km 2 , a na obszarze 3200 km2 nastąpi zupełny zanik wód powierzchniowych. Obniżenie poziomu wód gruntowych, a tym samym znaczne kłopoty z pozyskaniem wody, powoduje regulacja rzek i wycinanie lasów, a także - i to w dużym stopniu - pobieranie wody dla celów komunalnych większych miast.

2.3 Melioracje

Dalszą przyczyną niszczenia gleb są niewłaściwie prowadzone melioracje.
Melioracje polegają na zbiegach technicznych wykonywanych w celu odprowadzenia nadmiaru wód lub nawodnienia terenów o deficycie wodnym. Melioracje dotyczą ściśle określonych terenów. Często jednak wpływają negatywnie na sąsiednie tereny. Nawet kontrolowane melioracje polne obniżają poziom wód podziemnych, co szczególnie niekorzystnie odbija się na gospodarce leśnej, powodując przesuszenie i niszczenie gleb leśnych. Niejednokrotnie też w wyniku niewłaściwie prowadzonych melioracji dochodzi do nadmiernego odwodnienia jakiegoś obszaru oraz do wystąpienia nadmiaru wód na innym obszarze. Jeszcze częściej w wyniku melioracji cenne zasoby wód zostają w przyspieszonym tempie odprowadzone do rzek, a następnie do mórz.

2.4 Wydeptywanie gleb.

Do czynników wpływających na niszczenie gleb należy także wydeptywanie gleb przez ludzi, lub przez zwierzęta. Poważny problem stwarza wypas owiec na górskich halach. Nadmierny wypas grozi niszczeniem hal, a ostre i twarde racice owiec mogą zupełnie zniszczyć strukturę podłoża. Sytuacja taka groźna jest dla wszystkich terenów, gdzie wypas zwierząt odbywa się na zboczach wzniesień.

2.5 Degradacja gleb.

Przez degradację gleb należy rozumieć pogorszenie się ich właściwości i spadek wartości, co przejawia się przede wszystkim obniżeniem żyzności. Na określenie stopnia degradacji gleb wprowadzono określenia gleb zdrowych, chorych i martwych.
- Przez gleby zdrowe rozumie się gleby, w których prawidłowo funkcjonuje układ czynników biologicznych (organizmy glebowe), fizycznych (struktura gleby) i chemicznych (makro- i mikroelementy glebowe).
- Do gleb chorych zalicza się gleby zniszczone erozją, zanieczyszczone, mające zmniejszone właściwości biologiczne. Do tej grupy należą również gleby wyjałowione, pozbawione wielu składników i wymagające odpowiedniego nawożenia.
- Gleby martwe to gleby pozbawione życia i zdolności produkcyjnych. W niewielkich ilościach występują one w warunkach naturalnych w pobliżu czynnych wulkanów lub na pustyniach. Częściej jednak są rezultatem działalności człowieka i wówczas spotyka się je na hałdach przemysłowych, usypiskach kopalnianych lub jako luźne, nie dające się zagospodarować lotne piaski.

Głównymi przyczynami degradacji gleb są skażenia przemysłowe i komunikacyjne, chemizacja rolnictwa, chemiczne metody walki ze szkodnikami pól i liasów oraz niewłaściwe metody uprawy. Skażenia przemysłowe i komunikacyjne dostają się do gleby przez powietrze lub za pośrednictwem wody, względnie też przy udziale obu tych czynników łącznie. Przykładem są kwaśne deszcze, zawierające związki siarki i prowadzące do zmiany kwasowości gleby i spadku jej żyzności. Pewnym paradoksem jest, że olbrzymi udział w degradacji gleb ma samo rolnictwo, którego podstaw są właśnie dobre i zdrowe gleby. Szkodliwy dla gleb wpływ mechanizacji i chemizacji rolnictwa bywa często negowany i bagatelizowany.

2.6 Inne przyczyny niszczenia gleb.

Na całym niemal świecie obserwuje się stałe i często szybkie ubytki terenów, których głównymi zasobami są mniej lub bardziej żyzne gleby. Ubytki takie są spowodowane przede wszystkim zajmowaniem nowych terenów pod budownictwo przemysłowe i mieszkaniowe, a także rekreacyjne. Również budowa dróg i innych tras komunikacyjnych zabiera coraz więcej gruntów ornych i leśnych.

Przez niszczenie gleb należy rozumieć ich dewastację oraz degradację. W wypadku dewastacji mamy do czynienia z całkowitym zniszczeniem gleb, któremu towarzyszy zazwyczaj silne przekształcenie, a nawet spustoszenie powierzchni terenu. Sytuacja taka występuje tam, gdzie ziemię zabrano pod budownictwo lub gdzie przykryto ją warstwą asfaltu. Podobne zmiany występują na terenach przemysłowych, gdzie duże powierzchnie ziemi zostały pokryte zwałowiskami różnorodnych odpadów kopalnianych, hutniczych lub innych. Doprowadza się w ten sposób do powstania trwałych nieużytków, których zagospodarowanie jest niezwykle trudne. Krańcowym przykładem dewastacji jest odkrywkowe pozyskiwanie kopalin. Kopalnictwo odkrywkowe niszczy nie tylko gleby i powierzchnię terenu, ale całkowicie dewastuje układ warstw geologicznych w głębi ziemi, i to do znacznych głębokości. W rezultacie zostają zupełnie zniszczone wszelkie mechanizmy procesów glebotwórczych, naturalne procesy regulacyjne wód oraz świat roślinny i zwierzęcy. Po eksploatacji odkrywkowej pozostaje całkowita pustynia, na której z jeszcze większym nasileniem występuje erozja wodna i wietrzna i która staje się na wiele lat źródłem zanieczyszczeń pyłowych dla sąsiednich , a nawet odległych terenów.

3. Ochrona gleb.

Zasadnicze działanie mające na celu ochronę gleb sprowadza się do przeciwdziałania erozji gleb, do utrzymania w nich właściwych stosunków wodnych oraz zahamowania przenikania do gleb zanieczyszczeń. Podstawowym warunkiem osiągnięcia Chodzi o to by pracochłonne, energochłonne zabiegi zastąpić naturalną samoregulacją biologiczną. Zadrzewienia śródpolne zwiększają wilgotność powietrza, a tym samym zmniejszają parowanie z gleb. Wpływają regulująco na temperaturę, regulują stosunki wodne w glebie. Przy gruntach nachylonych zmniejszają spływ powierzchniowy i przeciwdziałają erozji wodnej. Stanowiąc zaporę dla wiatrów, zmniejszają ich siłę a tym samym erozję wietrzną. Zadrzewienia stanowią szczególną ochronę dla gleb górskich. Znana powszechnie jest ich rola w zapobieganiu powodziom, a tym samym- szybkiej erozji wodnej gleb. Tam gdzie stoki gór i wzniesień są pokryte polami, konieczne jest stosowanie odpowiednie orki, wzdłuż warstwic, co zapobiega obsuwaniu się warstwy gleby i zmniejsza spływ wody. Przy bardziej stromych zboczach stosuje się zapory w postaci specjalnych podmurówek lub leżących kłód. Jeżeli zbocza są wykorzystywane jako pastwiska, konieczne jest ograniczenie wypasu zwierząt do rozmiarów nie zagrażających wydeptywaniem gleb. pozytywnych rezultatów w tych działaniach jest znaczne zwiększenie zadrzewień śródpolnych i naturalnych zbiorników retencyjnych.

3.1 Walka z zanieczyszczeniami.

Walka z zanieczyszczeniami przemysłowymi i komunikacyjnymi gleb jest uzależniona od ogólnego zmniejszenia tych zanieczyszczeń w atmosferze i w wodach powierzchniowych. Część gazów spalinowych wzdłuż tras komunikacyjnych mogą skutecznie zatrzymać zadrzewienia i żywopłoty. Podobnie przed zanieczyszczeniami przemysłowymi pól pewną osłonę stanowią zadrzewienia śródpolne. Ochrona gleb jest uzależniona od ogólnego planu zagospodarowania kraju i od rozmiarów rozwoju przemysłu.

Osobnym zagadnieniem są zanieczyszczenia gleb spowodowane przez samo rolnictwo, a więc przez duże fermy hodowlane, przez środki ochrony roślin i nawozy sztuczne. Problemy te są możliwe do rozwiązania i w dużym stopniu zależą od omówionych poprzednio zdolności samoregulacyjnych gleb i całego środowiska. Znane są już dzisiaj nawozy produkowane sztucznie, ale nazywane nawozami biologicznymi, gdyż oprócz niezbędnych składników mineralnych i mikroelementów zawierają też drobnoustroje glebowe. Poprawę sytuacji można uzyskać też poprzez zmianę struktury nawozu. Wyprodukowanie nawozów granulowanych, szybko rozpuszczalnych pozwala zmniejszyć dawki nawożenia i umożliwia zastosowanie nawozu w najwłaściwszym dla roślin okresie rozwoju. W odniesieniu do mechanizacji metod uprawy gleb korzystne wydaje się zastąpienie ciężkich maszyn sprzętem mniejszym, bardziej zwrotnym, dostosowanym do ograniczonych pasami zadrzewień powierzchni pól. Wypróbowane są też zupełnie nowe techniki uprawy roli i siewu. Zaczęto podejmować próby siewu roślin uprawnych bez orki. Skonstruowano nawet specjalne maszyny do tego typu siewu. W rezultacie zmniejszono zapotrzebowanie na paliwa zużywane przy energochłonnej orce, bronowaniu, siewie i innych niezbędnych zabiegach tradycyjnych.

Omówione wyżej metody ochrony gleb dotyczą gleb zdrowych i chorych. Zupełnie zniszczone gleby martwe wymagają znacznie więcej zabiegów. Cały zespół takich zabiegów i różnorodnych prac mających na celu przywrócenie gospodarce rolnej lub leśnej użyteczności terenów, a zwłaszcza gleb, nazywamy rekultywacją.

4. Rekultywacja

Rekultywacja polega na ukształtowaniu technicznym powierzchni zniszczonego terenu, następnie na mechanicznej uprawie gruntu, bogatym nawożeniu i uprawie roślin próchnicotwórczych.

Nie wszystkie tereny zniszczone nadają się bezpośrednio do rekultywacji rolnej lub leśnej. Przy silnych zanieczyszczeniach i dużej toksyczności gruntu trzeba stosować rekultywację specjalną. Dopiero po wielu latach grunty te mogą być przywrócone rolnictwu lub leśnictwu. Wszystkie zabiegi rekultywacyjne są bardzo energochłonne i długotrwałe.
Całość procesu rekultywacji i zagospodarowania można podzielić na trzy etapy:

Etap I - dokonuje się inwentaryzacji obszar-u zdegradowanego, należy ustalić przyczyny, stopień, zasięg degradacji.

Etap II - popracowanie projektu techniczno-ekonomicznego rekultywacji i zagospodarowania. Dokumentacja powinna składać się z części technicznej i kosztorysowej. Projektant powinien wybrać możliwie najskuteczniejszy sposób rekultywacji i zagospodarowania przy minimalizowaniu nakładów.

Etap III - realizacja projektu rekultywacji i zagospodarowanie w terenie.

Z tych względów przy podejmowaniu decyzji o przeznaczeniu określonych terenów na cele wydobywcze, przemysłowa, budowlane itp. należy uwzględnić wszystkie możliwe skutki końcowe, zyski i straty.

4.1 Rodzaje rekultywacji

Działalność związana z rekultywacją terenów zdegradowanych obejmuje trzy fazy:

4.1.1 Rekultywacja przygotowawcza - dotyczy opracowania dokumentacji technicznej i kosztorysowej, szczegółowe zapoznanie nieużytku, ustalenie kierunku rekultywacji i zagospodarowania.

4.1.2 Rekultywacja techniczna - (podstawowa) dotyczy najczęściej terenów po eksploatacji odkrywkowej, składowaniu odpadów przemysłowych i komunalnych. Która obejmuje następujące prace:
a) odbudowę sieci niezbędnych dróg dojazdowych,
b) właściwe ukształtowanie rzeźby terenu - polega na niwelowaniu powierzchni wierzchowin zwałów, łagodzeniu stromych skarp, zboczy, uporządkowaniu rzeźby spągu wyrobisk. Ma ono na celu polepszenie stosunków wodnych, zmniejszenie erozji wodnej.
c) właściwe uregulowanie stosunków wodnych - Dokonuje się tego przez regulację cieków wodnych, budowę kanałów, rowów odwadniających oraz budowę zbiorników wodnych. W niektórych przypadkach stosuje się nawodnienie.
d) odtworzenie gleb metodami technicznymi.
e) niwelacja terenu - wymaga przemieszczeń olbrzymich mas ziemnych; do czego potrzebne są duże środki transportowe, ciężki sprzęt mechaniczny.
f) kształtowanie stromych urwistych zboczy i skarp - ma na celu zapewnienie im należytej stateczności. Przy wysokich zwałach przekraczających 8 - 1o m unika się jednolitego nachylenia.
g) całkowite lub częściowe odkwaszenie gleb , oraz tam gdzie zachodzi konieczność - izolacja gruntów toksycznych lub jałowych.
Izolacja polega na przykryciu gruntu warstwą materiału użyźniającego, której grubość zależy od zamierzonego kierunku zagospodarowanego obszaru. Do tak przygotowanego podłoża wprowadza się rośliny przez siew lub zasadzanie.

4.1.3 Rekultywacja biologiczna, która obejmuje:
a) obudowę biologiczną zboczy zwałów i skarp wyrobisk
w celu zabezpieczenia ich stateczności oraz zapobiegania procesom erozji,
b) regulację lokalnych stosunków wodnych przez budowę niezbędnych urządzeń melioracyjnych i Ochronę wód przed zanieczyszczeniem,
c) odtworzenie gleb metodami agrotechnicznymi.

Rekultywacja biologiczna obejmuje również zabiegi agrotechniczne jak: uprawa mechaniczna gruntu, nawożenie mineralne, wprowadzenie mieszanek próchnicznych, głównie motylkowych i traw.

Czas trwania rekultywacji biologicznej trwa bardzo różnie w zależności od typu nieużytku, właściwości fizykochemicznych podłoża, typu zagospodarowania.

W przypadku przykrycia surowego gruntu warstwą materiału użyźniającego cykl nie powinien trwać dłużej niż 2 okresy wegetacyjne i ma na celu przykrycie powierzchni zwału roślinami motylkowymi. Po przeoraniu roślin powierzchnia nadaje się do zagospodarowania leśnego lub rolnego.
W przypadku nie przykrycia powierzchni zwału warstwą gruntów żyznych, stosując kilkakrotny siew roślin próchnicotwórczych Cykl zabiegów agrotechnicznych jest dłuższy i może trwać od 3 do 6 lat.

Podstawowym warunkiem uzyskania wysokiej aktywności biologicznej gleby jest zasobność v; składniki pokarmowe. Bardzo ważne jest wzbogacanie rekultywowanego gruntu w odpowiednią ilość substancji organicznej. Cel ten można osiągnąć stosując obornik, kompost, torf, słomę, nawozy zielone, gnojowicę. Wielkość dawki powinna być porównywalna z wysoką dawką obornika 5o t/ha. Rekultywację biologiczną można przyśpieszyć przez sztuczne zasiedlenie podłoża szczepami bakterii np. Bradyrhizobium, Azobacter, Rhizobium.

5. Podsumowanie

Gleba jest jednym z najcenniejszych zasobów Ziemi, gdyż od niej zależy rozwój roślin stanowiących bazę pokarmową wszystkich zwierząt i człowieka. Według wszelkich przewidywań ceny nieskażonej i zdrowej żywności będą na rynkach światowych stale wzrastać wraz ze wzrostem liczby ludności i stopniem skażenia środowiska. Człowiek pozbawiony ziemi ornej staje się niewolnikiem techniki i jest zupełnie zależny od tych, którzy dysponują żywnością.