Przyczyny zakwaszania się gleb

Ciągłe zakwaszanie się gleb w naszych szerokościach geograficznych jest zjawiskiem nieuniknionym. Wyraźna przewaga opadów atmosferycznych nad parowaniem prowadzi do wypłukiwania przez przesiąkające wody opadowe zasadowych składników – głównie wapnia i magnezu – w głąb profilu glebowego.
Straty wypłukiwanego wapnia przekraczają zwykle ok. 6-8 razy ilości wypieranego magnezu, chociaż przemieszczane są w głąb również jony sodu, oraz w znacznie mniejszym stopniu jony potasu. Szacuje się, że w zależności od typu gleb straty z 1 ha mogą wynosić rocznie: od 200 do 1500 kg CaO, od 20 do 40 kg MgO, oraz 15 do 60 kg K. Tak duże różnice zależne są od ilości opadów atmosferycznych, jak również od kategorii agronomicznej, która ma wpływ na sorpcję i przepuszczalność gleb. Duży wpływ na wymywanie jonów wapnia i magnezu w głąb profilu glebowego odgrywa też transpiracja rosnących tam roślin uprawnych i chwastów. Brak okrywy roślinnej sprzyja silniejszemu wymywaniu jonów, podczas gdy przy bujnej roślinności i dużej transpiracji, straty są znacznie mniejsze.

Równocześnie w powierzchniowych warstwach, w kompleksie sorpcyjnym gleb, ubytkowi zasadowych jonów Ca ²⁺ i Mg ²⁺ towarzyszy gromadzenie się znacznych ilości kwaśnych jonów H ⁺ i Al ³⁺, co prowadzi do stopniowego zakwaszania się tych poziomów.

Szczególnie łatwo jony wapnia i magnezu wypłukiwane są z gleb lekkich, charakteryzujących się niewielkimi zdolnościami sorpcyjnymi. Sprawia to, że gleby piaszczyste są najczęściej narażone na silne zakwaszenie i deficytowe zawartości magnezu.

Kolejnym czynnikiem wpływającym na zakwaszanie się gleb jest dwutlenek węgla. Zwykła woda deszczowa, nawet bez żadnej emisji spalin, na skutek reakcji z CO₂ znajdującym się w powietrzu, wykazuje kwaśny odczyn, w granicach pH - 5,6. Woda opadowa w rejonach przemysłowych zagrożonych „kwaśnymi deszczami”, może mieć pH znacznie niższe. Również rozkładająca się w glebie materia organiczna pochodząca z resztek roślinnych: obornika, nawozów zielonych, roślinnych i innych pochodzenia zwierzęcego, jak również oddychające korzenie roślin, są źródłem znacznych ilości CO₂ w glebach i wodach. Rozpuszczony w wodzie dwutlenek węgla tworzy słaby roztwór kwasu węglowego (H₂CO₃), który dysocjując uwalnia znaczne ilości jonów H⁺ i HCO₃^- . Zarówno kwas węglowy jak i jony HCO₃^- zwiększają rozpuszczalność węglanu wapnia i krzemianów wapniowych zawartych w glebach ułatwiając proces wmywania wapnia w głąb profilu. Wytworzone i obecne w glebie jony wodorowe wypierają z kompleksu sorpcyjnego gleby jony wapnia.

Źródłem znacznych ilości jonów H⁺ w glebie są procesy nitryfikacji, czyli przechodzenia azotu z form amonowych w azotanowe. Dostarczane do gleby nawozy amonowe, mocznik, resztki pożniwne i nawozy naturalne przekształcając się w formy azotanowe uwalniają spore ilości jonów H⁺, których obecność w glebie sprzyja ich zakwaszaniu.

Roztwór glebowy wzbogacany jest również w jony H⁺ w trakcie biologicznego utleniania Fe²⁺, siarki i siarczków, zaś jony Al³⁺ powstają z rozkładu minerałów i związków zawierających glin.

Gleby w wieloletnich uprawach sadowniczych, w sadach i plantacjach jagodowych narażone są na dodatkowe zakwaszenie. Systematycznie, corocznie wykonywane orki w innych działach rolnictwa, warzywnictwie i kwiaciarstwie gruntowym, pozwalają na ciągłe wyorywanie na powierzchnię częściowo już wmytych składników pokarmowych, w tym wapnia i magnezu. Zabiegi te chronią warstwę orną gleby przed nadmiernym zakwaszeniem, umożliwiając wapniowi ponowną penetrację w głąb profilu. Niestety w sadach i na plantacjach, po posadzeniu roślin orki głębokie przez wiele lat stają się już niemożliwe. Ruch przemieszczanych składników, może odbywać się tylko w jednym kierunku, w głąb gleby. Rolę orki w sadach i plantacjach zadarnionych, częściowo pełni murawa, która często koszona, „wyciąga” częściowo już wmyte składniki na powierzchnię gleby. Zdecydowanie silniej zakwaszane są gleby pod pasami ugoru herbicydowego, gdzie ogranicza się występowanie chwastów. Czysta gleba pozbawiona roślinności i transpiracji narażona na intensywne wypłukiwanie wapnia i magnezu, a częściowo też potasu, wykazuje silniejsze zakwaszenie i niższą zawartość tych składników, niż w obok leżących pasach murawy.

W bilansie jonów zasadowych nie bez znaczenia jest ubytek jonów Ca²⁺, Mg²⁺ i K⁺ wywożonych corocznie z pól wraz z plonami. W zależności od uprawianych gatunków roślin i uzyskiwanych plonów, w ten sposób może „opuścić” glebę o powierzchni 1 ha, od 50 do 200 kg CaO rocznie.

Człowiek swoją działalnością również istotnie przyczynia się do znacznego obniżenia odczynu gleb. Duże ilości emitowanych przez przemysł energetyczny, motoryzacyjny, grzewczy itp. do atmosfery gazów: dwutlenku siarki, tlenków azotu i dwutlenku węgla docierają do gleb i wód w postaci kwaśnych deszczy i tzw. suchego opadu.

SO₂ + H₂O + ½ O₂  H₂SO₄ 2 NO₃ + H₂O + ½ O₂  2 HNO₃

Szacuje się, że średnio na hektar opada rocznie około 200 kg dwutlenku siarki. W ostatnich latach dzięki ochronie środowiska, udaje się ograniczać skutki zanieczyszczeń powietrza, ale w dalszym ciągu przyczynia się ono do ciągłego obniżaniu odczynu naszych gleb.

Na proces zakwaszania się gleb istotny wpływ odgrywają też formy nawozów mineralnych stosowanych w rolnictwie, zwłaszcza azotowych i potasowych. Zdecydowana większość tych nawozów to nawozy fizjologiczne kwaśne. Wyjątkiem może być tylko saletra wapniowa, która ma nawet działanie odkwaszające. Pozostałe nawozy w mniejszym lub większym stopniu zakwaszają glebę. Najsilniej działa siarczan amonu, używany w nawożeniu borówki wysokiej, w celu utrzymania bardzo niskiego pH gleby. Żeby zneutralizować skutki użycia 1 kg azotu stosowanego w postaci siarczanu amonu, potrzebne jest wysianie aż 5,2 kg CaCO₃. Silny zakwaszający wpływ na glebę mają tez: saletra amonowa, mocznik, siarczan potasu i sól potasowa. Mniejsze właściwości zakwaszające mają salmag i saletrzak, w których do saletry amonowej dodawany jest wapń.

Jeszcze przed kilkunastu laty znaczne ilości wapnia można było wnosić wraz z innymi nawozami mineralnymi. Przykładowo wysiewając 100 kg superfosfatu pojedynczego wnoszono wraz z 18 kg P₂O₅ aż 30 kg CaO. Obecnie używając nawozów skoncentrowanych, np. superfosfat potrójny w znacznie mniejszych ilościach, można dostarczyć glebie tylko minimalne dawki wapnia. Z użycia wyparte zostały też takie nawozy zawierające wapń jak: supertomasyna, mączki fosforytowe i kostne. W intensywnych uprawach warzywniczych i kwiaciarskich doskonałe efekty daje stosowanie, wprawdzie drogiej, ale dającej doskonałe rezultaty saletry wapniowej.

Okazuje się, że nie tylko forma nawozów, ale i wysokość stosowanych dawek nawozów, zwłaszcza azotowych i potasowych ma wpływ na odczyn gleb. Potwierdzają to wyniki długoletniego doświadczenia prowadzonego w Sadzie Nawozowym w Dąbrowicach –

Tabela 3.

W sadzie jabłoniowym badany był wpływ różnych poziomów nawożenia azotem (w kg N/ha): N_0, N₆₀, N₁₈₀, N₃₀₀ , fosforem (w kg P₂O₅/ha): P₀, P₃₀, P₉₀ oraz potasem (w kg K₂O/ha):

K₀, K₉₀ i K₂₇₀. Po 4 i 5 latach stosowanych kombinacji odczyn gleby i zawartość magnezu ( które nie stanowiły celu badań) kształtowała się następująco w poszczególnych warstwach gleby.

Tabela 3. Wpływ wysokości nawożenia NPK na odczyn gleby i zawartość magnezu

w różnych poziomach gleby.

Warstwy gleby	pH w KCl
	N0P0K0	N60P30K90	N180P90K270	N300P90K270
0-20 cm	5,1	4,8	4,2	4,0
20-40 cm	4,7	4,6	4,3	4,1
40-60 cm	4,4	4,5	4,3	4,2
60-80 cm	4,6	4,8	4,3	4,3
80-100 cm	4,7	4,7	4,4	4,4
	Mg w mg/100 g gleby
0-20 cm	3,7	2,6	2,2	2,0
20-40 cm	2,3	1,8	1,7	1,8
40-60 cm	4,0	4,0	5,0	5,0
60-80 cm	6,7	6,4	7,0	8,0
80-100 cm	8,0	7,9	8,9	9,8

Wzrostowi dawek azotu i potasu towarzyszył wyraźny spadek odczynu gleby, oraz zawartości magnezu, głównie w wierzchnich warstwach. Nie nawożona przez wiele lat gleba (N₀P₀K₀ ), w warstwie ornej i podornej posiadała najwyższy odczyn oraz najwyższą zawartość przyswajalnego magnezu.