Warstwa glebowa

Na powierzchni Ziemi zachodzą intensywne procesy wietrzenia. Wietrzenie poprzedza powstawanie gleby. Polega ono na rozluźnianiu, kruszeniu i rozdrabnianiu składników skalnych. W miejscach, gdzie nie działają czynniki usuwające produkty wietrzenia gromadzi się zwietrzelina pokrywająca skałę. Zwietrzałe skały stają się luźne, porowate, pochłaniają a także zatrzymują wodę i powietrze. Zaczynają się więc tworzyć niezbędne warunki do życia organizmów. W momencie pojawienia się w zwietrzelinie organizmów żywych rozpoczyna się proces glebotwórczy, który prowadzi do powstania gleby. Na skutek rozkładu szczątków organizmów roślinnych i zwierzęcych zwietrzelina nabiera pewną ilość materii organicznej. Gleba jest to cienka, przypowierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej, stanowiąca mieszaninę składników stałych, ciekłych i gazowych. Jej rozwój odbywa się w warunkach przenikania litosfery, hydrosfery, atmosfery i biosfery. Powłoka, w której odbywają się procesy glebowe nazywana jest pedosferą. Rozmnażające się drobnoustroje (bakterie i grzyby) powodują rozkład obumarłych szczątków roślinnych i zwierzęcych. Proces ten prowadzi do powstania próchnicy (humusu). Jest to składnik gleby w postaci bezkształtnej, cienkiej masy, powstający na skutek rozkładu szczątków organicznych. W miarę gromadzenia się próchnicy wytwarza się warstwa próchnicza, w której zbierają się składniki pokarmowe wykorzystywane przez rośliny. Pokrywa glebowa kształtuje się w wyniku długotrwałego działania czynników glebotwórczych. Są to przede wszystkim: rzeźba terenu, stosunki wodne, klimat, czas, rodzaj skały macierzystej, oraz działalność człowieka. Najważniejszym jednak czynnikiem prowadzącym do powstania warstwy glebowej jest świat roślinny i zwierzęcy. Rośliny, które rosną na zwietrzelinie skalnej przekształcają ją w dogodne dla siebie środowisko. Gleba pod ochroną roślin w mniejszym stopniu narażona jest na działanie wiatru. Rośliny pobierają z podłoża składniki mineralne, które przerabiane są na substancję organiczną. Obumarłe rośliny stanowią źródło związków organicznych w glebie. Zwierzęta żyjące  w glebie, a więc głównie gryzonie, owady, czy dżdżownice rozdrabniają resztki roślinne i przyczyniają się do wymieszania ich ze składnikami mineralnymi.

Klimat jest także istotnym czynnikiem glebotwórczym. Wahania temperatury powietrza, oraz zróżnicowane opady atmosferyczne w znacznym stopniu wpływają na powstawanie gleby. W zależności od stref klimatycznych proces glebotwórczy przebiega w inny sposób. Gleba jest ściśle związana ze skałą macierzystą, na której powstaje. W miarę upływu czasu oddziaływanie skały macierzystej maleje, natomiast uwidacznia się działanie roślinności i innych czynników glebotwórczych. Oddziaływanie rzeźby terenu zaznacza się głównie w procesie powstawania gleb górskich i bagiennych. Rzeźba terenu oddziałuje także na szatę roślinną.

Gleba tworzy się na skutek długotrwałego procesu glebotwórczego. 1 cm3 próchnicy powstaje w sprzyjających warunkach naturalnych w przeciągu 300- 500 lat. Zróżnicowanie procesów glebotwórczych na kuli ziemskiej prowadzi do powstania różnych typów gleb.

Profil glebowy

Każda gleba odznacza się określonymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Gleby różnią się głównie barwą, składem chemicznym, oraz różną liczbą poziomów glebowych. Najwięcej informacji o glebie można zdobyć wykonując odkrywkę, dzięki której możliwe jest zbadanie jej zróżnicowania w przekroju pionowym, czyli profilu gleby. Profil glebowy jest to przekrój pionowy przez glebę, wskazujący ułożenie poszczególnych poziomów od powierzchni gleby do skały macierzystej. Gleba zbudowana jest z różnych poziomów charakterystycznych dla danego typu gleb. Z wyglądu gleby można także dowiedzieć się nieco o składzie fizycznym i chemicznym, oraz o właściwościach gospodarczych danej gleby.

Podstawowy profil glebowy składa się z czterech poziomów, które są niekiedy oznaczane literami А, B, C i D. Najwyższy poziom glebowy, znajdujący się bezpośrednio pod ściółką leśną, lub darnią na łące nazywa się poziomem próchniczym. Charakteryzuje się on występowaniem bogatego życia organicznego. Stanowi on główne miejsce akumulacji próchnicy. Jej zawartość decyduje o żyzności gleby, tj. zdolności do przekazywania substancji pokarmowych roślinom. Wsiąkające wody opadowe przyczyniają się do wypłukiwania lub rozpuszczania składników pokarmowych i przenoszenia ich w głąb gleby. Przy intensywnie przebiegającym procesie wymywania, w glebie, poniżej poziomu próchnicznego, powstaje warstwa zubożona w przyswajalne składniki pokarmowe, zwana poziomem wymywania (eluwialnym). Poziom ten charakteryzuje się wymywaniem z niego łatwo rozpuszczalnych składników mineralnych do warstwy niższej. Warstwa gleby, w której następuje odkładanie i nagromadzanie związków przenoszonych przez wodę wsiąkającą nazywa się poziomem wmywania (iluwialnym). W nim gromadzą się minerały ilaste, tlenki żelaza i glinu, węglan wapnia, czy próchnica. Czwarty poziom stanowi skała macierzysta, w której nie występują już procesy glebotwórcze, natomiast wyraźne są skutki wietrzenia. Jeżeli gleby znajdują się w zasięgu płytko zalegającego zwierciadła wód gruntowych powstaje poziom glejowy. Jest to poziom, w którym zachodzi odtlenianie substancji glebowej. Tworzy się on przy braku powietrza i  nadmiarze wilgoci. Najczęściej jest on widoczny w głębszych warstwach gleb. Odznacza się on niebieskawym lub zielonkawym kolorem pochodzącym od wytrąconych związków żelaza. Poziom glejowy wykształca się  w glebach zabagnionych.

Składniki gleby

Podstawowymi składnikami gleby są: związki mineralne, materia organiczna, woda i powietrze, które wypełniają miejsca między cząstkami gleby. Zdecydowana większość gleb na Ziemi składa się głównie z cząstek mineralnych. Powstałe one z rozkruszenia i wietrzenia skały macierzystej. Skały w procesie wietrzenia ulegają rozpadowi na minerały. Najpowszechniej spotykanymi minerałami występującymi w glebach są minerały tworzące skały, a więc: kwarc, skalenie, łyszczyki, pirokseny, amfibole itp. Kwarc jest bardzo twardy i odporny na wietrzenie. Stanowi on główny składnik granitów, piaskowców i piasków. Minerał ten nie jest składnikiem odżywczym dla roślin i zwierząt stanowiących materię organiczną w glebie. Podczas procesu wietrzenia skała macierzysta ulega przemianom chemicznym. Złożone związki chemiczne i minerały stają się bardziej przyswajalne dla roślin i zwierząt. Mineralne składniki gleby są różnej wielkości. Spotkamy pośród nich kamienie, żwir, piasek, czy pyły różnego pochodzenia. Duża ilość kamieni i żwiru w glebie  zwiększa jej przepuszczalność, co powoduje jej wysuszenie.

Obumarłe szczątki roślin i zwierząt stanowią organiczne składniki gleby. Pod wpływem procesów fizycznych i chemicznych ulegają one rozkładowi. Niektóre związki organiczne łączą się i tworzą próchnicę. Ma ona bardzo złożoną budowę. Substancja ta stanowi mieszaninę różnych związków organicznych, które podlegają zmianom w zależności od szaty roślinnej, warunków klimatycznych, jak też od właściwości samej gleby. Najważniejszymi składnikami próchnicy są tzw. kwasy humusowe. Próchnica glebowa odgrywa bardzo istotną rolę dla rozwoju roślin, ponieważ zawiera ważne składniki odżywcze takie jak: azot, magnez, wapń, fosfor i inne. Próchnica ma także duże znaczenie w procesie tworzenia się struktury gleby. Skleja ona i cementuje cząsteczki glebowe w porowate ziarenka i grudki. Im więcej jest w glebie próchnicy, tym więcej jest grudek, a więc gleba jest bardziej odporna na wymywanie przez wodę. Próchnica nadaje także glebie ciemną barwę, co sprzyja szybszemu ogrzewaniu się warstwy glebowej. Rozwój i działalność drobnoustrojów w glebie zależy w dużym stopniu od ilości próchnicy, której jest w glebie zwykle niedużo. Jej ilość waha się od kilku procent do kilku setnych procenta.

Każda gleba, nawet ta najbardziej sucha zawiera w swoim składzie pewne ilości wody glebowej, która pochodzi głównie z opadów atmosferycznych, oraz wody gruntowej. Woda w glebie występuje pod różnymi postaciami. Można  wyróżnić można trzy rodzaje wody glebowej: wodę kapilarną, błonkową, oraz wodę higroskopijną. Woda kapilarna posiada zdolność poruszania się w glebie we wszystkich kierunkach. Znajduje się ona w najdrobniejszych kanalikach glebowych i rureczkach. Woda kapilarna jest łatwo przyswajalna przez rośliny. Woda, która występuje w glebie w postaci błonek otaczających pojedyncze grudki to woda błonkowa. Woda ta jest rudno dostępna dla roślin. Woda higroskopijna jest najbardziej związana z glebą i dostaje się do niej wprost z wilgotnego powietrza. Gleby próchnicze posiadają najwięcej tego rodzaju wody. Woda higroskopijna nie może być wykorzystywana przez rośliny, gdyż siła ssąca korzeni nie jest w stanie przezwyciężyć siły przyciągania wody przez cząsteczki glebowe. Woda glebowa odgrywa bardzo ważną rolę w procesie rozwoju roślin. Pobierają one składniki odżywcze, które są w niej rozpuszczone. Woda glebowa nie jest nigdy zupełnie czysta. Są w niej rozpuszczone pewne ilości soli, zawiera także powietrze, oraz inne składniki organiczne.

Powietrze glebowe wypełnia te przestrzenie pomiędzy cząsteczkami gleby, które nie są zajęte przez wodę. W glebach suchych jest mało wody a tym samym dużo powietrza. Powietrze glebowe zawiera o wiele więcej dwutlenku węgla, niż powietrze atmosferyczne.

Podstawowe typy gleb na kuli ziemskiej

Strefowość klimatyczna powoduje strefowe występowanie określonej roślinności a tym samym strefowe zróżnicowanie procesów glebotwórczych. Prowadzi to do powstania różnych stref glebowych.

• Gleby tundrowe występują na obszarze wieloletniej zmarzliny w klimacie subpolarnym. Są one bardzo płytkie i słabo wykształcone. Gleby tego typu zawierają niewielkie ilości próchnicy (1-2 %). Gleby tundrowe są bardzo rzadko uprawiane. Występują one w północnej części Europy, Azji i Ameryki Północnej.

• Gleby brunatne i płowe powstają w strefie klimatów umiarkowanych ciepłych, gdzie występują lasy liściaste i mieszane. Gleby tego typu rozwijają się pod pokrywą tych lasów, które zrzucają swoje liście na zimę. Zawartość próchnicy w tych glebach wynosi w granicach 2-3 %. Przy odpowiednich zabiegach rolniczych gleby brunatne i płowe dają wysokie plony. Brunatny kolor zawdzięczają one obecnym w ich składzie związkom żelaza. Gleby brunatne i płowe występują na obszarach Zachodniej Europy, w Afryce Południowej, oraz we wschodniej części Australii i północno- wschodniej części Stanów Zjednoczonych.

• Gleby bielicowe powstają w klimacie umiarkowanym chłodnym. Są to typowe gleby lasów iglastych. Tworzą się one często na piaszczystym podłożu. Gleby bielicowe charakteryzują się kwaśnym odczynem, oraz słabo rozwiniętym poziomem próchniczym, pod którym występuje białawy piasek tworzący poziom wymywania. Gleby bielicowe występują na obszarach północnej i środkowej Europy, na obszarach Kanady i w północnej części Stanów Zjednoczonych.

• Czarnoziemy to gleby tworzące się na lessach w klimatach umiarkowanych. Odznaczają się one bardzo bogatym poziomem próchnicznym sięgającym nawet do 1 metra. Zawierają one dużo składników odżywczych i są bardzo żyzne. Zawartość próchnicy w czarnoziemach waha się w granicach 8- 15 %. Czarnoziemy są bardzo często zajęte pod uprawę roślin. Występują one głównie w Południowo0wschodniej Australii, w Ukrainie, oraz na preriach Ameryki Północnej.

• Lateryty są to gleby obszarów okołorównikowych. Wysoka temperatura, oraz duża wilgotność powoduje intensywne wietrzenie chemiczne skał magmowych, oraz szybki rozkład próchnicy. Czerwonawa barwa tych gleb pochodzi od dużej zawartości związków żelaza. Gleby te są ubogie w próchnicę (ok. 1 %). Lateryty występują w Ameryce Środkowej, Amazonii, Afryce Równikowej, oraz w północnej Australii.

Niektóre typy gleb powstają na całej kuli ziemskiej, niezależnie od warunków klimatycznych. Na ich powstanie mają natomiast wpływ warunki lokalne. Są to tzw. gleby astrefowe, które zawsze zachowują właściwości skały macierzystej. Wzdłuż dolin rzecznych i na obszarach delt tworzą się mady. Są one żyzne i bogate w próchnicę. Gleby tego typu powstają na skutek osadzania ilastych i organicznych substancji podczas wylewów rzek. Na skałach bogatych w węglan wapnia tworzą się rędziny. Są one płytkie, ale zasobne w próchnicę. Gleby te mają odczyn zasadowy. Na obszarach śródziemnomorskich rędziny tworzą odmianę zwaną terra rossa. Na terenach bagiennych tworzą się mało urodzajne gleby bagienne. Gleby bagienne zawierające dużo składników mineralnych mogą po osuszeniu przekształcić się w zasobne w próchnicę i żyzne czarne ziemie.