Gleboznawstwo. Rozdział 2 - ebook

Przedmowa

Na polskim rynku księgarskim od kilkunastu lat jest odczuwalny brak nowoczesnego, ogólnopolskiego podręcznika z gleboznawstwa. Ostatni ukazał się w 1999 roku i w wielu przypadkach stracił na aktualności. Wynika to przede wszystkim z ustalenia nowych kryteriów uziarnienia, opracowanych przez Polskie Towarzystwo Gleboznawcze (PTG 2009). Nawiązują one ściśle do podziałów na frakcje i grupy granulometryczne, jakie są stosowane w świecie. PTG opracowało także kolejne wydanie Systematyki gleb Polski (SgP 2011), oparte na poziomach diagnostycznych, identycznych jak w taksonomiach gleb o zasięgu światowym (Soil Taxonomy – 1999) oraz WRB (2007), zalecanej w krajach Unii Europejskiej. Ponadto w podręczniku zaprezentowano najistotniejsze zagadnienia odnośnie do składu mineralogiczno-petrograficznego litosfery, geologii dynamicznej i historycznej, charakterystyki materiałów macierzystych, z których kształtują się gleby pod wpływem czynników i procesów glebotwórczych oraz ich podstawowe właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne.

Poza wspomnianą klasyfikacją przyrodniczą gleb przedstawiono zagadnienia z zakresu podstaw kartografii oraz klasyfikacji użytkowej gleb (klasy bonitacyjne i kompleksy przydatności rolniczej), określające ich wartość rolniczą i najbardziej racjonalne sposoby zagospodarowania.

W przygotowaniu podręcznika wzięli udział uznani specjaliści i wykładowcy z wielu ośrodków akademickich Polski. Może to być gwarancją wysokiej wartości merytorycznej opracowania. Dodatkowym walorem jest aneks prezentujący fotografie najważniejszych typów gleb Polski. Specjalny rozdział poświęcono problematyce dotyczącej zagrożeń, degradacji i rekultywacji gleb. Wzrastająca bowiem antropopresja, wywołująca przekształcenia geomechaniczne, hydrologiczne i chemiczne pokrywy glebowej, wymaga szczególnej troski w zakresie jej ochrony, ażeby zasoby glebowe pozostawić przyszłym pokoleniom w możliwie najlepszym stanie.

W podręczniku stosowano odsyłacze do odpowiednich rozdziałów bądź podrozdziałów, w których szczegółowo omówiono poruszone zagadnienia, procesy itp. Mimo to nie udało się uniknąć pewnych drobnych powtórzeń, co w przypadku pozycji dydaktycznej o interdyscyplinarnym charakterze wydaje się nie tylko dopuszczalne, lecz niekiedy nawet merytorycznie wskazane, zgodnie z sentencją „…repetitio est mater studiorum…”.

Przedkładana pozycja jest przeznaczona głównie dla studentów uniwersytetów przyrodniczych, aczkolwiek w pełni będą mogli z niej korzystać także studenci innych uczelni, studiujący takie kierunki, jak biologia, geografia, ochrona środowiska, architektura krajobrazu, geodezja itp. Sądzimy, że przygotowany podręcznik będzie także cenną pozycją dla doktorantów oraz młodych pracowników naukowych, zatrudnionych w różnych ośrodkach naukowo­-badawczych Polski (uczelniach, instytutach itp.).

Oddając do rąk polskich Czytelników niniejsze opracowanie, mamy nadzieję, że przyczyni się ono do lepszego zrozumienia nauki o glebie, jednej z najważniejszych części składowych biosfery. Z gleby zrodziło się życie – Bóg z gliny ulepił postać Adama – oraz się ono w niej kończy.

AutorzyWkładka do podręcznika Gleboznawstwo, red. nauk. Andrzej Mocek, PWN, Warszawa 2015

Niniejsza mapa została opracowana jako jedna z map tematycznych do Atlasu geologicznego Polski przewidzianego do wydania w roku 2015. Dzięki uprzejmości wydawcy Atlasu, którym jest Państwowy Instytut Geologiczny, można ją reprodukować i umieścić jako wkładkę w podręczniku Gleboznawstwo pod red. A. Mocka, wydanym przez PWN. Część geometryczna mapy w obu edycjach, tj. geologicznej i podręcznikowej, jest taka sama, inny natomiast jest komentarz do edycji geologicznej i inny do podręcznika.

Powszechnie jest akceptowany pogląd, że mapa gleb jest obrazem przestrzennego rozmieszczenia gleb na obszarze, który przedstawia. Tak jest w istocie. Ale mapa gleb odzwierciedla również określony stan wiedzy o glebach i prawidłowościach ich geograficznego rozmieszczenia. Za syntezę stanu wiedzy o glebach, procesach kształtujących gleby i wynikach tych procesów można uważać systematykę gleb. Systematyka gleb jest to hierarchiczny podział gleb na jednostki według zespołu spójnych (umownych i obiektywnych) kryteriów tworzących system, tj. pozostających ze sobą we współzależności. Systematyka gleb wynika z przyjętej filozofii gleby i gleboznawstwa jako nauki badającej zarówno to, co się dzieje wewnątrz masy glebowej, jak i współzależności gleb z innymi elementami środowiska. Od dawna we wszystkich systematykach gleb jednostką podstawową jest typ gleby.

Legendy map glebowych przedstawiających większe obszary powinny się wywodzić z określonej systematyki gleb, a przestrzenne rozmieszczenie jednostek wyróżnionych w legendzie powinno być ściśle skorelowane z morfogenezą terenu, zbiorowiskami roślinnymi, warunkami wodnymi i zagospodarowaniem terenu. Legenda niniejszej mapy powinna się wywodzić z ostatniej Systematyki gleb Polski przyjętej przez Polskie Towarzystwo Gleboznawcze. Jednakże duże zróżnicowanie pokrywy glebowej sprawia, że wyróżnienia legend do map w małych skalach nie mogą powtarzać in extenso typów i podtypów gleb wyróżnionych w systematykach gleb. Istnieje więc praktyka, że w niektórych krajach niezależnie od systematyki gleb publikuje się również wykazy gleb dla map w określonych skalach. W Polsce wiele lat temu też były takie próby, ale w większości przypadków legenda do mapy jest tworzona przez autora konkretnej mapy. Wyjątek stanowią mapy wykonywane według jednolitych zasad dla całego kraju, np. mapy klasyfikacyjne, glebowo rolnicze i glebowo siedliskowe. Jak wspomniano, na mapach glebowych w małych skalach nie można przedstawić wszystkich typów gleb wyróżnionych w systematyce, a tylko zgrupowania typów i podtypów gleb połączonych według podobieństwa genetycznego i podobieństwa podstawowych właściwości.

Ostatnia drukowana mapa gleb Polski (Atlas Rzeczpospolitej, 1994) była oparta na IV wydaniu Systematyki Gleb Polski z roku 1989. Obecnie obowiązująca Systematyka Gleb Polski opublikowana w latach 2008 i 2012 (V wydanie) wyróżnia znacznie więcej jednostek (np. 3 typy i 22 podtypy gleb płowych) i zmienia hierarchię wielu jednostek taksonomicznych. Niniejsza mapa stara się uwzględniać nową Systematykę, ale nie rezygnuje z wysokiej pozycji taksonomicznej rędzin i mad, takiej, jaką miały w poprzedniej Systematyce i w polskiej tradycji gleboznawczej. Nie rezygnuje również z nazwy „gleby mułowe”, używanej od dziesiątków lat na polskich mapach glebowych.

Najnowsze badania z zastosowaniem mikromorfologii wykazały, że większość gleb na wyżynach lessowych i na urzeźbionych wysoczyznach polodowcowych, zaliczanych dotychczas do gleb brunatnych ze względu na brązowobrunatny kolor poziomu zalegającego pod poziomem próchnicznym, nie ma diagnostycznego poziomu cambic, a poziom diagnostyczny argic wskazujący na akumulację iłu przemieszczonego z poziomów wierzchnich. Przeważa więc pogląd, że należy je zaliczyć do gleb płowych z zerodowanym poziomem eluwialnym. Dlatego taką jednostkę wydzielono po raz pierwszy na mapie gleb Polski.

Przy redagowaniu niniejszej mapy starano się respektować kanon, że gleba jest jednym z elementów środowiska przyrodniczego, kształtowanym przez wpływ pozostałych elementów, którymi są powierzchniowe utwory geologiczne, morfogeneza i związana z nią rzeźba terenu, roślinność, warunki wodne. Kontury wyróżnione na mapie gleb powinny być więc współzależne z konturami na mapach przedstawiających wymienione wyżej elementy środowiska. Tak też starano się zrobić, zwracając szczególną uwagę na mapę geomorfologiczną i rzeźbę terenu. Wspomniane współzależności są bardziej widoczne w krajobrazach młodo glacjalnych, mniej na równinach przekształconych peryglacjalnie. Ale pełnej nakładalności konturów nie ma, ponieważ nieco inna jest interpretacja kartograficzna utworów powierzchniowych w geologii (zaniedbywalne płytsze warstwy powierzchniowe), a inna interpretacja jednostek glebowych.

W skali 1 : 2 500 000 najmniejszy kontur zapewniający jeszcze czytelność mapy (1 mm x 5 mm) przedstawia obszar 2,5 km x 12,5 km, więc nawet małe kontury, nie mówiąc o większych, nie przedstawiają jednorodnych, zgodnych z legendą powierzchni glebowych, a jednostki glebowo krajobrazowe (morfolitogeniczne, ang. soilscape) są wypełnione kilkoma typami gleb. Dlatego w legendzie wyróżniono 2 kolumny: gleby przeważające w konturach i gleby towarzyszące.

Dla ułatwienia korzystania z tej mapy do celów porównawczych w skali Europy i dla ułatwienia korzystania z Europejskiej Bazy Danych o Glebach dodano w legendzie odpowiedniki według międzynarodowego wykazu gleb WRB (World Reference Base for Soil Resources).

Przy redagowaniu niniejszej mapy głównymi źródłami były:

1. S. Białousz, Gleby – klasyfikacja genetyczna, mapa z Atlasu Rzeczpospolitej z 1994 r.

2. Soil Atlas of Europe, wyd. Komisji Europejskiej, 2005.

3. S. Białousz, Soil Map of Poland according to WRB, mapa 1 : 1 000 000 przygotowana dla Komisji Europejskiej, 2011 (wersja elektroniczna).

4. Mapy: geomorfologiczna i geologiczna 1 : 500 000, potencjalnej roślinności naturalnej 1 : 300 000

Źródła uzupełniające:

1. S. Skiba, Gleby Karpat (wersja elektroniczna).

2. J. Marcinek, Gleby Wielkopolski.

3. R. Bednarek, Z. Prusinkiewicz, Geografia gleb, PWN, 1997.

4. Model pokrywy glebowej terenów młodoglacjalnych przedstawiony w publikacji: S. Białousz, Wpływ morfogenezy Pojezierza Mazurskiego na kształtowanie się gleb, Roczniki Nauk Rolniczych, Monografie. Nr 166, Warszawa 1978.

5. S. Białousz i inni, Baza danych gleb i krajobrazów dorzecza Odry opracowana dla Komisji Europejskiej.

6. Materiały z konferencji gleboznawczych i badań własnych, podczas których autor poznał w terenie większość gleb Polski.

Problem gleb płowych zerodowanych autor konsultował z M. Jankowskim, J. Marcinkiem, A. Mockiem, S. Skibą, R. Turskim.

Legenda

(w nawiasach odpowiedniki wg klasyfikacji międzynarodowej WRB)

+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| Gleby przeważające w konturach | Gleby towarzyszące |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 1 gleby inicjalne skaliste i rumoszowe (litosole) oraz gleby słabo ukształtowane (rankery) | brunatne kwaśne, bielicowe, deluwialne |
| (Lithic Leptosols, Leptic Umbrisols) | (Dystric Cambisols, Podzols, Colluvic Sols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 2 gleby inicjalne akumulacyjne (wydmowe) | rdzawe, bielicowe |
| (Haplic Arenosols) | (Dystric Arenosols, Podzols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 3 rędziny i pararędziny | brunatne eutroficzne, deluwialne |
| (Rendzic Leptosols, Rendzic Phaeozems, Calcaric Cambisols) | (Haplic Cambisols, Colluvic Sols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 4 czarnoziemy | płowe zerodowane, deluwialne |
| (Haplic Chernozems, Luvic Chernozems) | (Haplic Luvisols, Colluvic Sols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 5 gleby brunatne eutroficzne, typowe i wyługowane | płowe, deluwialne, brunatne kwaśne |
| (Haplic Cambisols) | (Luvisols, Colluvic Sols, Dystric Cambisols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 6 gleby brunatne dystroficzne (kwaśne) | słabo ukształtowane (rankery), rdzawe bielicowane, deluwialne |
| (Dystric Cambisols, Leptic Umbrisols) | (Leptic Umbrisols, Leptic Podzols, Colluvic Sols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 7 gleby rdzawe typowe i brunatne eutroficzne | rdzawe bielicowane, deluwialne |
| (Brunic Arenosols, Calcaric Arenosols) | (Dystric Arenosols, Colluvic Sols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 8 gleby rdzawe typowe i rdzawe bielicowane | bielicowe, płowe zaciekowe |
| (Brunic Arenosols, Dystric Arenosols) | (Podzols, Albic Albeluvisols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 9 gleby płowe typowe i płowe opadowo-glejowe | płowe zaciekowe, glejowe, rdzawe |
| (Albic Luvisols, Stagnic Luvisols) | (Albic Albeluvisols, Gleysols, Brunic Arenosols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 10 gleby płowe zaciekowe, typowe i opadowo-glejowe | płowe typowe, glejowe, czarne ziemie |
| (Albic Albeluvisols, Stagnic Albeluvisols) | (Albic Luvisols, Umbric Gleysols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 11 gleby płowe zerodowane | płowe typowe, brunatne eutroficzne, deluwialne |
| (Haplic Luvisols) | (Albic Luvisols, Haplic Cambisols, Colluvic Sols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 12 gleby bielicowe i bielice | rdzawe, glejowe, murszowe |
| (Haplic Podzols, Albic Podzols) | (Dystric Arenosols, Dystric Gleysols, Histic Gleysols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 13 czarne ziemie | glejowe, murszowe |
| (Mollic Gleysols, Gleyic Phaeozems) | (Umbric Gleysols, Histic Gleysols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 14 gleby glejowe i mułowe | murszowe, czarne ziemie, bielice |
| (Umbric Gleysols, Limnic Gleysols) | (Histic Gleysols, Mollic Gleysols, Podzols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 15 gleby organiczne (murszowe i torfowe) | glejowe, mułowe, czarne ziemie |
| (Histic Gleysols, Sapric Histosols, Fibric Histosols) | (Umbric Gleysols, Limnic Gleysols, Mollic Gleysols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 16 mady rzeczne | mułowe, murszowe, torfowe |
| (Fluvisols) | (Limnic Gleysols, Histic Gleysols, Fibric histosols) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 17 gleby antropogeniczne i tereny zabudowane | różne |
| (Anthrosols, Technosols) | (various) |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| 18 wody (Water bodies) | |
+--------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------+1.1. Definicja

Gleba jest integralnym składnikiem wszystkich ekosystemów lądowych i niektórych płytkowodnych. Stanowi ona powierzchniową warstwę litosfery, miąższości około 1,5–2,0 m, ukształtowaną z określonego materiału macierzystego (skały macierzystej) pod wpływem ściśle zdefiniowanych czynników i procesów glebotwórczych (patrz rozdz. 2 i 3). Bardzo często spotyka się także bardziej rozwiniętą definicję gleby, w której wymienione są poszczególne czynniki glebotwórcze. W takim ujęciu definicja gleby przedstawia się następująco:

Gleba obejmuje naturalną zewnętrzną warstwę litosfery (skorupy ziemskiej) ukształtowaną w wyniku integralnego oddziaływania klimatu i żywych organizmów na zwietrzelinę skalną (macierzysty materiał glebowy) w warunkach określonego reliefu, w ciągu pewnego przedziału czasu, przy wydatnym wpływie bezpośrednim bądź pośrednim gospodarczej działalności człowieka.1.2. Funkcje gleby

Gleba pełni bardzo różnorodne funkcje w środowisku i krajobrazie. Jej walory dostrzegano już w starożytności. W tradycji hebrajskiej pierwszemu człowiekowi nadano imię Adam, od słowa adama, oznaczającego glebę. Imię jego partnerki – wybrane przez Adama – brzmiało Heva (później transliterowane do Ewa), co oznaczało „życie” lub „matkę życia”. Można zatem przyjąć, że imiona Adam i Ewa oznaczały niemal dosłownie glebę i życie. Według Greków ziemia to Gaja, czyli bogini, która z woli boga nieba Uranosa urodziła wszystkich bogów greckiego panteonu. W języku łacińskim terminem glaeba określano ziemię uprawną (rolę).

Pierwsze wielkie cywilizacje rozwijały się w miejscach, gdzie występowały żyzne gleby. Wystarczy wspomnieć o Asyrii i Babilonii, krainach Mezopotamii usytuowanych w dolinach Eufratu i Tygrysu, czy Egipcie rozwijającym się w dolinie Nilu. Już wówczas dostrzegano jedną z najważniejszych ról, jakie odgrywa gleba, tj. udział w produkcji biomasy. Gleba poza tym, że jest magazynem wielu składników pokarmowych dla roślin (patrz rozdz. 6), charakteryzuje się zdolnością retencjonowania znacznych ilości wody oraz stanowi substrat, w którym rozwijają się podziemne organy roślinne. W jednometrowej warstwie gleby w wielu przypadkach może się zmagazynować całoroczna ilość wody opadowej (patrz rozdz. 5).

Ponadto gleba stwarza określone warunki edaficzne do bytowania różnorodnej mikroflory i mezofauny. Drobnoustroje glebowe decydują niemal o wszystkich procesach przebiegających w tej części biosfery. Decydują one o rozkładzie i syntezie związków mineralnych i organicznych, krążeniu pierwiastków i składników pokarmowych w przypowierzchniowej warstwie litosfery oraz uczestniczą w wielu procesach samoregulujących (np. buforowości), zapewniających ekosystemom mniejszą lub większą odporność na działanie czynników destrukcyjnych, a tym samym decydują o bioróżnorodności (patrz rozdz. 7). W 1 gramie gleby może występować ogromna liczba mikroorganizmów, odpowiedzialnych za biochemiczne procesy enzymatyczne, prowadzące do rozkładu różnych odpadów lub zanieczyszczeń. Ta higieniczno-sanitarna rola gleby bardzo często jest niewłaściwie wykorzystywana przez człowieka, traktującego ją jako miejsce depozycji odpadów, w którym wszystko ulegnie dekompozycji.

Gleby w odróżnieniu od skał, z których powstały (patrz rozdz. 2), są tworami ożywionymi, wzbogacanymi w materię organiczną, dostarczaną przez resztki roślinne i zwierzęce. Materia ta akumuluje się głównie w wierzchnich (0–30 cm) poziomach przypowierzchniowych, tworząc tzw. humosferę (łac. humus – próchnica). Zawiera ona większe ilości materii organicznej i energii, aniżeli są zgromadzone w biomasie wszystkich organizmów lądowych. Tym samym ta przypowierzchniowa, próchniczna część litosfery stanowi ogromny, geochemiczny akumulator przekształconej energii słonecznej i odgrywa niezwykle istotną rolę w sekwestracji węgla.

Reasumując, można stwierdzić, że gleba jest systemem niezwykle ważnym w krajobrazie, znacznie stabilniejszym od powietrza i wody, choć wykazującym zdecydowanie większą różnorodność w czasie i przestrzeni. Stanowi ona nieodnawialne i niepomnażalne bogactwo naturalne, słabo dostrzegalne za pomocą zmysłów. Powoduje to, że zalicza się do elementu przyrody, który wzbudza stosunkowo małe zainteresowanie wśród polityków i innych decydentów.

Poza wyżej wymienionymi najważniejszymi funkcjami czysto biologicznymi, gleby stanowią również podstawową bazę dla techniki, przemysłu i struktur socjoekonomicznych oraz ich rozwoju, tj. dla konstrukcji przemysłowych (obiektów), domów, systemów transportu, terenów sportowych i rekreacyjnych, składowisk śmieci i innych. Używa się ich także jako surowców, np. piasku i żwiru, gliny, iłu w budownictwie, drogownictwie oraz produkcji wyrobów ceramicznych. Gleby są neogenicznym i kulturowym dziedzictwem, tworząc istotną część krajobrazu oraz stanowią paleontologiczne i archeologiczne skarbnice o wysokiej wartości dla poznania historii Ziemi i ludzkości.