Ekosistemski pogled na prsti

Univerza v Mariboru, Filozofska fakulteta, Mednarodni center za ekoremediacije

EKOSISTEMSKI POGLED NA PRSTI Prof. ddr. Ana Vovk Kor탑e

Nazarje, 2015

UNIVERZA V MARIBORU Filozofska fakulteta, Mednarodni center za ekoremediacije

EKOSISTEMSKI POGLED NA PRSTI

Prof. ddr. Ana Vovk Kor탑e

Nazarje, 2015

EKOSISTEMSKI POGLED NA PRSTI Avtorica: red. prof. ddr. Ana Vovk Korže Mednarodni center za ekoremediacije, Filozofska fakulteta Univerze v Mariboru, Koroška c. 160, 2000 Maribor Leto izdaje: 2015 Recenzija: Izr. prof. dr. Azra Bećiraj Dr. Mojca Kokot Krajnc Založba: GEAart, Nazarje Oblikovanje: Jana Randl Ilustracije: Barbara Kogoj Ilustracije živali: Irena Kodele Krašna Naklada: 100 izvodov Tisk: Demat, 2015 CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 631.427 502.174:502.521 VOVK Korže, Ana Ekosistemski pogled na prsti / Ana Vovk Korže ; [ilustracije Barbara Kogoj, ilustracije živali Irena Kodele Krašnja]. - Nazarje : GEAart, 2015 ISBN 978-961-93683-6-7 277768448

Predgovor Prsti so kompleksna naravna snov in so rezultat mnogih procesov, ki jih izvajajo živi organizmi nad in v prsteh.

Poznavanje prsti postaja ključnega pomena tako z vidika samooskrbe, prilagajanja na podnebne spremembe in iz vidika dolgoročnega uravnoteženega razvoja. Poudarek je na ekosistemskem pogledu na prsti, torej iz vidika celote, pri čemer je kmetijska funkcija samo ena od mnogih funkcij prsti.

V monografiji so prikazane vsebine o nastanku prsti (preperevanje, razgradnja, nastajanje humusa, pomen organske snovi) in sestavi prsti. Posebna pozornost je namenjena razumevanju preperevanja matične podlage in procesa humifikacije, saj sta bistvena za nastanek in razvoj prsti. Velik poudarek je na spoznanju, da so prsti žive, da v njih potekajo mnogi procesi in da so osnova vsemu življenju.

Posebna pozornost je namenjena funkcijam prsti ter odnosu do prsti, pri čemer so navedene dosedanje tehnike in pristopi varovanja prsti, ki kar kličejo po novih ekosistemskih pristopih.

Tak nov pogled na prsti prinašajo ekoremediacije, permakultura ter biodinamika. V središču zanimanja so prsti kot živo telo, zato se pri ravnanju s prstmi upošteva celovit pristop. Sklepno poglavje je namenjeno izobraževanju o prsteh s poudarkom na izkustvenih pristopih, ki so osnova za razumevanje prsti kot ekosistema.

Slika 1. Prsti so vir življenja.

"V prsti na dlani roke je več živih organizomov kot je ljudi na zemlji. Suha teža talnih organizmov, to je bakterij, gliv, deževnikov, enoceličarjev in insektov je nad 5 ton na hektar (www.hypersoil.uni-muenser.si)."

Avtorica

3

Kazalo vsebine 3 6 9 12 17 26 27 28 29 29 30 34 35 37 39 42 45 50 54 59 61 64 66 66 78 80 82 84 91 91 92 93 93 94 96 96 100 101 104 122 128 131 133

Predgovor 1 Ekosistemski pogled na prsti 2 Nastanek prsti 2.1 preperevanje kot osnova za nastajanje prsti 2.2 Nastajanje mineralov 2.3 Razgradnja 2.4 Nastajanje humusa v prsti 2.4.1 Neživa organska snov 2.4.2 Stabilna neživa organska snov - humus 2.4.3 Vrste humusa 2.5 Pomen nežive organske snovi 2.6 Eksogena neživa organska snov 3. Sestava prsti je posledica preperevanja in humifikacije 3.1 Rodovitnost prsti 3.2 Horizonti in procesi v prsti 3.3 Temeljni problemi klasifikacije prsti 4 Prsti so živa snov v ekosistemu 5 Organizmi v prsti 6 Prst kot osnova vsemu življenju 7 Funkcije prsti v ekosistemu 7.1 Prsti kot čistilno sredstvo 7.2 Razumevanje funkcij prsti 8. Ekosistemski pristopi raziskovanja prsti 8.1 Primer ekosistemske analize prsti v Dravinjskih goricah 9. Etika prsti 10 Ogroženost prsti v ekosistemu 10.1 Zakonodaja o varovanju prsti 11 Ekoremediacije in prsti 11.1 Dosedanje metode čiščenja prsti 11.1.1 Metoda pranja prsti (soil washing) 11.1.2 Metoda odstranjevanja nečistoč (soil flushing) 11.1.3 Metodi vpihovanja zraka (soil venting in pneumatic fracturing) 11.1.4 Metoda ekstrakcije (Soil venting) 11.1.5 Metoda vpihovanja plina (Pneumatic fracturing) 11.2 Fitoremediacije 11.2.1 Tipi fitoremediacij za kovine 11.3 Bioremediacije 11.3.1 Tipi bioremediacij 11.3 Ekoremediacije na učnem poligonu za samooskrbo Dole 12 Permakultura in prsti 12.1 Permakultura na učnem poligonu Dole 13 Biodinamika in prsti 14. Izobraževanje o prsteh z ekosistemskega vidika

4

133 14.1 Gradiva za izobraževanje o prsteh 133 14.2 Izkustveno izobraževanje o prsteh na učnem poligonu v Dolah 136 15. Zaključek 137 Viri in literatura

5

Ekosistemski pogled na prsti

1

Ekosistemski pogled na prsti

Prsti so živi del ekosistema in v zgodovini je bil človek močno povezan s prstjo, saj je od nje živel. Prsti so imele dolgo časa samo kmetijsko funkcijo, o ekosistemski vlogi prsti se ljudje niso spraševali, saj je bila samoumevna. Danes vemo, da so prsti pomembno skladišče ogljika (Agencija RS, 2013) in zrcalo preteklosti in prihodnosti, zato dobivajo prsti vse večji pomen tudi izven kmetijske stroke. Čeprav so v zadnjem desetletju mnogi izgubili stik z zemljo, tudi zaradi globalizacijskih procesov, postajajo prsti vse bolj pomemben naravni vir. Prsti zadržujejo dvakrat toliko organskega ogljika kot rastlinstvo. Prst v EU vsebuje več kot 70 milijard ton organskega ogljika oziroma okoli 7 odstotkov celotnih svetovnih zalog. To številko razumemo bolje, če vemo, da države članice EU letno izpustijo 2 milijardi ton ogljika iz vseh virov (Agencija RS, 2013).

Več kot polovica svetovnih zalog ogljika v EU se nahaja v šotiščih Finske, Irske, Švedske in Velike Britanije (Ellis in Melor, 1995).

Iz vidika življenjske dobe človeka so prsti neobnovljiv vir, saj nastajajo zelo počasi in se obnavljajo več desetletij. Prsti imajo zato odločilno vlogo pri podnebnih spremembah. Tudi minimalna izguba, na primer le 0,1 % ogljika iz evropskih tal, izpuščena v zrak, je enakovredna izpustom ogljika 100 milijonov dodatnih avtomobilov na cestah (Agencija RS, 2013). Prsti imajo tudi čistilno vlogo, saj pomagajo prečiščevati vodo, ki jo potem pijemo kot pitno vodo. Zdrava prst zmanjšuje tveganje poplav in z nevtraliziranjem ali filtriranjem potencialnih onesnaževal varuje zaloge podtalne vode. Glavna sestavina, ki omogoča shranjevanje ogljika v tleh je organska snov. Sestavljata jo živa in mrtva snov v prsti, z vključenimi ostanki rastlin in mikroorganizmi. Gre za zelo dragocen vir, ki zagotavlja bistvene funkcije za okolje in gospodarstvo ter sestavlja popolnoma samostojen ekosistem.

Organske snovi v tleh najpomembneje vplivajo na rodovitnosti zemlje. So izvir življenja, zlasti življenja rastlin. V prst vežejo hranila, jih v njej shranjujejo in z njimi oskrbujejo rastline. Številnim organizmom, od bakterij do črvov in žuželk, organska snov v tleh omogoča predelovanje ostankov rastlin in zadrževanje hranil, ki jih nato srkajo rastline in pridelki. Organske snovi v tleh vzdržujejo tudi strukturo prsti, izboljšujejo filtriranje vode, zmanjšujejo izhlapevanje, povečujejo sposobnost zadrževanja vode in preprečujejo zbitost tal. Poleg tega organske snovi v prsti pospešujejo razpadanje onesnaževal in jih vežejo na svoje delce ter tako zmanjšujejo možnost njihovega izpiranja (Ellis in Melor, 1995).

S fotosintezo večina rastočih rastline iz ozračja absorbira CO2 in proizvajajo svojo lastno biomaso. Medtem ko proces rasti rastlin nad površjem vidimo, podoben proces rasti poteka tudi pod površjem. Korenine nenehno sproščajo različne organske spojine v zemljo in tako prehranjujejo raznovrstne mikrobiološke organizme v prsti. S tem se povečuje biološka aktivnost prsti, ki spodbuja razpadanje organskih snovi v njej , da se lahko sproščajo mineralna hranila, nujno potrebna za rast rastlin. Deluje pa tudi obratno: nekaj ogljika se pretvori v stabilne organske spojine, ki ogljik zadržujejo, da ne pride v ozračje več sto let. Način kmetovanja, vrsta prsti ter podnebni pogoji vplivajo na to ali bo biološka aktivnost imela pozitiven ali negativen vpliv na organske snovi v prsteh. Povečevanje organske snovi v tleh ustvarja dolgoročne ponore ogljika iz ozračja (ta lastnost je najbolj zaželena poleg ostalih pozitivnih učinkov). Zmanjševanje organske snovi pomeni, da se CO2 sprošča v ozračje, kar negativno vpliva na kvaliteto zraka.

6

Ekosistemski pogled na prsti

Način rabe zemlje tako v veliki meri vpliva na naravni način, vezave in sproščanja ogljika iz tal. Najpomembneje je, da se zavemo, da se največ ogljika iz tal sprošča, kadar travnike, gozdne površine ali naravne ekosisteme spremenimo v obdelovalne površine. Proces „širjenja puščav“ – pri čemer plodna in zdrava prst izgubi hranila do takšne mere, da ne more omogočati življenja in jo lahko celo odpihne – je eden od perečih problemov, ki ogrožajo prst po vsej Evropi. „Naravni pogoji: suša, spremenljivost režima padavin, hudourniki in ranljivosti prsti, skupaj z dolgotrajnimi pritiski prebivalstva v preteklosti in v sedanjosti vplivajo na širjenje puščav po obsežnih območjih južne Evrope,“ opozarja Jose Luis Rubio, predsednik Evropskega združenja za varstvo tal in vodja enote za proučevanje tal, ki jo vodita Univerza v Valenciji in mesto Valencija (Lynden, 1994). Danes je v južni, osrednji in vzhodni Evropi okoli 8 % ozemlja, to je 14 milijonov hektarjev, ogroženega zaradi možnega širjenja puščave. Če upoštevamo tudi zmerno ogrožena območja, ta številka naraste na več kot 40 milijonov hektarjev.

Med evropskimi državami so najbolj ogrožene Španija, Portugalska, južna Francija, Grčija in južna Italija (Agencija RS, 2013).

Postopno propadanje tal zaradi erozije, izgube organskih snovi, zasoljevanja ali uničevanja njene strukture vpliva tudi na druge dele ekosistema – vodne vire, rastlinski pokrov, favno in mikroorganizme prsti – na spiralen način, kar sčasoma ustvari opustošeno in neplodno pokrajino. Prsti so ključni in zelo kompleksen naravni vir, katerega vrednost nenehno zanemarjamo. Evropska zakonodaja ne obravnava vseh tveganj na celovit način in nekatere države članice niti nimajo ustrezne zakonodaje za zaščito tal. Evropska komisija že več let oblikuje predloge za celovito politiko zaščite tal. A ker je več držav članic menilo, da so ti predlogi sporni, do sprejetja ni prišlo. Posledično prsti niso zaščitene na enak način kot drugi naravni elementi, kot na primer voda in zrak (Agencija RS, 2013).

Ekosistemi šotišč so med vsemi kopenskimi ekosistemi najbolj učinkovita skladišča ogljika. Šotišča pokrivajo le okoli 3 odstotke svetovnih kopenskih površin, vsebujejo pa kar 30 odstotkov vsega ogljika, ki je v tleh. Kar jih uvršča med najučinkovitejša dolgoročna naravna skladišča ogljika na Zemlji. Vendar posegi ljudi to naravno ravnotežje nastajanja in razpadanja žal prepogosto porušijo in šotišča se lahko spremenijo v onesnaževalce s CO2. Trenutni izpusti CO2 zaradi osuševanja šotišč, požarov in izkoriščanja se ocenjujejo na okoli 3000 milijonov ton na leto – kar je enakovredno več kot 10 odstotkom svetovnih izpustov, nastalih zaradi rabe fosilnih goriv. Način trenutnega gospodarjenja s šotišči je v večini primerov netrajnosten in v veliki meri negativno vpliva na biotsko raznovrstnost in podnebje (Agencija RS, 2013).

Z izrazom degradacija prsti označujemo pojav, ko prst izgubi katerokoli od svojih funkcij, ena od definicij pa je tudi ta, da je degradacija prsti človeško pogojen proces, ki zmanjšuje sedanje in prihodnje sposobnosti prsti, da vzdržuje življenje na Zemlji (Oldeman s sod., 1991). Razumevanje pojma degradacije oziroma skupnega obremenjevanja prsti v študijah ranljivosti je nekoliko ožje. Do degradacije prsti pride zaradi premeščanja prostega materiala, slabšanja kakovosti prsti zaradi fizikalnih, kemijskih in bioloških procesov ter dokončne izločitve prsti iz njene naravne funkcije (izguba prsti). Za večino procesov, ki jih označujemo kot degradacijske, velja, da potekajo tudi v naravnem okolju. To so bodisi različne oblike erozije prsti, za-

7

Nastanek prsti

2

Nastanek prsti

Prsti so sestavljene iz mineralnega in organskega dela ter vode in zraka. Mineralni in organski del ter pore v prsti so bistvene za življenje v tleh. Različni tipi prsti so rezultat fizikalnih, kemijskih in bioloških procesov, ki potekajo v prsti. Proces nastajanja prsti se začne s preperevanjem kamnin in sedimentov, ki ga povzročajo voda, veter in organske snovi. Z razpadanjem anorganskega in organskega dela se začne proces nastanja prsti, pri čemer nastanejo peski, melji in gline kot osnovni anorganski deli prsti.

Kombinacija teh treh anorganskih sestavin pomembno vpliva na fizikalne in tudi kemijske lastnosti prsti.

Prsti z visoko vsebnostjo peska so zračne, voda skozi njih se hitro pretaka in so zelo občutljive na pomanjkanje padavin. Prsti z visokim deležem gline pa so težke in dolgo časa zadržujejo vodo v porah.

Prsti so tudi dom mnogih živih bitij in organska snov je temelj za njihovo rodovitnost. Organska snov se kopiči na površini in ustvarja zgornjo rodovitno plast, ki ji pravimo tudi organski horizont, in je po izgledu temnejši prav zaradi organske snovi (EC 1561, maj 2003). V prsteh potekajo mnoge funkcije, kar jim daje posebno vlogo v ekosistmu. Zato so kompleksni pokrajinotvorni elementi pomemben naraven vir, ki je le delno oziroma pogojno obnovljiv. So živi in dinamični vir ter dom za številne živali in rastline.

Prst opravlja številne naravne in »družbene« funkcije, od produkcije biomase, predstavlja vir energije, omogoča živemu svetu oskrbo s hrano, filtrira, zadržuje in blaži učinke polutantov, zadržuje, filtrira in nevtralizira snovi, je vir surovin in pomemben del pokrajine. Prst lahko obravnavamo kot delno obnovljiv naravni vir predvsem zato, ker je z vidika človeka proces nastajanja prsti zelo počasen.

Prst začne nastajati s preperevanjem matične ali kamninske podlage in tako nastane preperelina. Ta kamnina je lahko apnenec, dolomit, peščenjak, granit in lapor. Te kamnine so lahko še čvrste ali pa že razpadle. Na to preperelino se naselijo nižje razvite rastline in živali. S svojim delovanjem in ostanki jo počasi spreminjajo in preoblikujejo.Tako nastaja vedno bolj rahla in zračna prst, ki vpija in zadržuje vlago. Pri nastajanju prsti delujejo številni dejavniki, ki jih imenujemo pedogenetski dejavniki. Vsaka prst, njene lastnosti in procesi, ki potekajo v njej, so rezultat vzajemnega delovanja vseh teh dejavnikov, čeprav pogosto lokalno en dejavnik prevlada nad ostalimi in je vpliv preostalih komaj čutiti (Repe, 2006).

Prsti nastajajo iz kamnin. Proces nastajanja prsti je zelo dolg s součinkovanjem podnebja, podzemne vode in reliefne izoblikovanosti, vegetacije, talnih organizmov in antropogene rabe (slika 2). vegetacija

vegetacija

vegetacija

PRSTI

kamnine čas Slika 2. Součinkovanje faktorjev nastajanja prsti (PRIREJENO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de)

9

Ekosistemski pogled na prsti

Prsti nastajajo običajno na površini kamin oz. sedimentov kot tanka plast in se jim globina povečuje s časom. Šele po daljšem času prsti prekrijejo kamine v celoti in te razpadajo na droben material. Temu procesu sledijo takoj rastline in živali, ki pospešijo nastajanje prsti.

Nepreperela kamnina

Preperela kamnina

Začetki nastajanja prsti

Začetki vegetacije

Razvita prst

Slika 3. Od kamnine do prsti (PRIREJENO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de).

Rastline in živali pospešujejo preperevanje, zato kamnine vse bolj razpadajo. V prsti se kopiči vse več anorganskih in organskih snovi ter v porah se zadržuje voda. Vegetacijska odeja hitro ščiti nastajajočo prst pred izsuštivjo in vlago, mrazom in erozijo. S tem se bogatijo prsti z organsko snovjo, ki s procesom humifikacije razpada v stabilno obliko humus.V interaktivni povezavi med matično podlago, reliefom, klimo, rastlinskimi in živalskimi organizmi ter človekom nastaja prst (slika 3).

Fizikalno preperevanje kamnin povzroča drobljenje kamnin na manjše kose brez mineralnih in kemičnih sprememb. Procesi, ki to povzročajo so: temperaturne razlike, voda, led, vegetacija in veter. Kamnine se zaradi temperaturnih sprememb krčijo in raztezajo, zaradi česar pričnejo pokati. Na to preperevanje pa močno vplivajo tudi korenine, ki se vrivajo v razpoke kamnin in tako lahko z debeljenjem premaknejo velike kose kamnin.

10

Nastanek prsti

Relief

Klima

Čas Faktorji

Razgradnja

Kamnine

Organizmi

Mineralizacija

Humifikacija

Minerali

Humus

Spremembe

Rast

Mikrostrukture

vegetacija

Procesi

Prsti

Odnašanje

Nanašanje

plin

voda

hranilne organske koloidi snovi snovi Značilnosti Pedon

Slika 4. Faktorji in procesi nastajanja prsti (PRIREJENO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de)

Pri nastajanju prsti vzporedno in povezano potekajo procesi razgradnje kot so razpadanje, preperevanje, mineralizacija in humifikacija (transformacijski procesi) s procesi premeščanja, nalaganja in drugimi translokacijskimi procesi (slika 4). Posledica teh procesov so nalaganje glin, lesiviranje, podzoliranje, premeščanje karbonatov, zasoljevanje, oglejevanje, psevdogoljevanje, braunizacija, rubifikacija, fersialitizacija in sortiranje.

Kemijsko preperevanje povzroča kemijske in mineraloške spremembe kamnin. Glavne kemijske reakcije, ki povzročajo spreminjanje kamnin so: hidratacija, hidroliza in oksidacija. Na to pa vpliva še prisotnost CO2 v vodi. Posebna oblika hidrolize je raztapljanje. Kamnine pa lahko kemijsko preperevajo tudi zaradi delovanja rastlin in živali.

Glineni minerali – so pomembni, ker nastajajo zaradi fizikalno kemijskih lastnosti, predvsem zaradi sposobnosti za zadrževanje kationov v tleh in sposobnosti absorpcije kationov. Razlike v strukturi glinenih mineralov so vzrok njihovim različnim lastnostim, zato je tip kristalne rešetke osnova za klasifikacijo teh mineralov. Kaolinit praktično ne nabreka in ima majhno kationsko kapaciteto, smektiti močno nabrekajo in imajo veliko kationsko izmenjalno kapaciteto, klorit in vermikulit pa slabo nabrekata, a imata veliko kationsko izmenjalno kapaciteto.

11

Nastanek prsti

H+

H+ Kationi

Kationi

Ca2+

Ca2+ H+

H+ 2

1

2

Talna raztopina

1

Talna raztopina

Slika 10. Potek izmenjalne kapacitete (PRIREJENO PO: http:hypersoil.uni-muenster.de).

H+ Anioni

NO3

HCO-3

H+ Kationi

H+

Ca2+

HCO-3

Izmenjevalec

Talna raztopina

Slika 11. Rastlina in izmenjalna kapaciteta ( PRIREJENO PO: http:hypersoil.uni-muenster.de).

25

Korenine

Ekosistemski pogled na prsti

2.3 Razgradnja Razgradnja organske snovi (odmrlih in spremenjenih delov rastlin in živali) je stalen proces v naravi. Pri tem imajo najbolj pomemebno vlogo mikroorganizmi, bakterije, glive in talne živali.

Pri razgradnji organizma sodelujejo številni organizmi, narisani so samo nekateri.

pršica deževniki ličinka dvokrilec

skakač ličinka ličinka pršica

deževnik skakač

Slika 12. Od lista do humusa (PRIREJENO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de)

Ko se organske snovi popolnoma razkrojijo na CO2, H2O, Mg, Fe, N, se začne proces mineralizacije. Ko se organske snovi razgradijo v humus, govorimo o humifikaciji.

Proces razgradnje poteka v treh fazah, vse so med seboj zelo povezane. Kot humifikacijo označujemo proces nastajanja stabilnega humusa v prsteh. Ta proces poteka s součinkovanjem talnih organizmov in razgradnjo rastlinskih ostankov.

Pri humifikaciji poteka razgradnja organske snovi in pretvorba v amorfne, visokopolimerne temno obarvane huminske snovi, ki obogatijo zgornji del prsti in pomenijo rodovitnost prsti. Humus vpliva na prezračenost prsti in zmožnost vsrkavanja vode.

26

Sestava prsti je posledica preperevanja in humifikacije

3

Sestava prsti je posledica preperevanja in humifikacije

Prsti so zelo kompleksni in zapleteni sistem in pokrivajo zgornji del zemeljske površine. Po sestavi prsti vsebujejo mineralni in organski del ter v porah prsti vodo in zrak. zrak 25 %

voda 23 %

Druga makrofauna Mikro in mezofauna 5% 3% Deževniki Korenine 12 % 10 % 40 % Glive, alge

Humus 85 %

5% edafon talna flora in favna

7% organska substanca

45 % mineralna substanca

40 % bakterije

Slika 20. Sestava prsti (POVZETO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de).

Na osnovi prepleta trdne, vodne in plinaste faze imenujemo prsti tri-fazni sistem. Razlike v prsteh nastajajo zaradi različne sestave matične podlage, deleža organske snovi in razporeditve vode in zraka v prsti.

Mineralna sestava Mineralna sestava prsti je posledica preperevanja matične podlage in sestavlja preko 90 % sestave trdnega dela prsti. Mineralni del prsti vpliva na vse lastnosti prsti in neposredno na možnosti rabe prsti (slika 21). zrak 25 %

45 % mineralne snovi

voda 23 %

7% organska snov

Slika 21. Razmerje med mineralnim in organskim delom prsti (POVZETO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de).

35

Ekosistemski pogled na prsti

Velik pomen v prsti ima velikost mineralnih delcev (zrnavost prsti, tekstura prsti) in njihove kemijske lastnosti ter starost le teh. Mehanska sestava vpliva tudi na sturkturo prsti in potek življenjsko pomembnih procesov v prsti.

Tekstura Prsti se precej razlikujejo po teksturi oz. mehanski sestavi, ki je posledica velikosti mineralnih delcev. Mineralna sestava vpliva na teksturo prsti. V splošnem razlikujemo frakcije prsti na grobe skeletne prsti nad 2 mm premera in fine prsti s premerom delcev pod 2 mm. V preglednici 5 so prikazane vrste grobih in finih prsti (preglednica 5).

Preglednica 5. Razdelitev in poimenovanje frakcij prsti (POVZETO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de).

oznaka teksturnih frakcij zaobljene

oglate

premer mm

simboli

konglomerati

breče

> 63

kamenje K

prodniki

grušč

63 - 2

skelet S

pesek

2 - 0,063

P

melj

0,063 - 0,002

M

glina

< 0,002

G

grobe prsti

fine prsti

Glede na velikost mineralnih delcev v finih prsteh razlikujemo tri tipe prsti: peščene, meljaste in glinaste.

Ker so v naravi prsti različno porazdeljene, se pojavljajo prehodni tipi kot so peščena glina, meljasti pesek in podobno. Ilovica je kot četrta oblika prsti, kjer so v podobnem razmerju deleži peska, melja in gline. Zrnavost in tekstura določa odnos med vodo, zrakom in hranili. Le ta neposredno vpliva na prekoreninjenost in možnost obdelave prsti. Skupaj z drugimi dejavniki določata zrnavost in tekstura tudi rodovitnost prsti.

Preglednica 6. Lastnosti prsti v odvisnosti od teksture (POVZETO PO: www.hypersoil.uni-muenster.de)

Lastnosti

peščene prsti

ilovice

glinaste prsti

velikost por

visoka

majhna

vsebnsot zraka vol %

30 - 40

0 - 15

prezračensot

intenzivno

slaba

gibanje vode

dobro

slabo

zadrževaje vode

slabo

vsebnsot hranil

nizka

srednja

visoko visoka

adsobcijska moč

nizka

visoka

segrevanje

dobro

slabo

prekoreninjenost

dobra

slaba

obdelava

lahka

težka

Ekosistemski pogled na prsti

5

Organizmi v prsti

Največ organizmov žive v zgornjem delu prsti in sicer v globino med 0 in 30 cm. Tod je največ hrane in najboljša prezračenost prsti (dovolj kisika v prsti). Število in sestava organizmov se spreminjata glede na letni čas in glede na abiotske dejavnike okolja. Nasploh velja, da je v prsti ogromno organizmov in da le ti opravljajo vse pomembne funkcije v njej.

Ločimo talne živali in talne mikroorganizme. Rastline sicer s svojimi koreninami segajo v prsti, vendar jih ne štejemo med talne organizme. Rastline so izredno pomembni proizvajalci nove primarne organske snovi iz CO2 kot anorganskega vira ogljika. Mikroorganizmi opravljajo funkcijo razgradnje odmrle biomase rastlin in živali. Živali pa so porabniki primarno in sekundarno proizvedene biomase.

Za organizme v prsti je biolog Raoul France v začetku 20. stol. uvedel pojem edafon (edaphos – grško zemlja). Organizme je razdelil na talno floro in talno fauno. Glede na definicijo nadzemnih rastlin ni prištel k edafonu, ampak samo podzemne (koreninske) dele (http://hypersoil.uni-muenster.de/0/02.htm).

K talni flori spadajo neterestični organizmi kot so bakterije, glive, alge in imajo pomembno vlogo pri razgradnji in mineralizaciji. Po deležu jim pripada med 60 do 90 % glede na tip prsti.

Talne živali Po telesni velikosti razdelimo talne živali v več skupin: 1. mikrofavna (dolžina od 0,02 do 0,2 mm): praživali, kotačniki, počasniki, mnoge vrste glist;

A

B

C

D

Slika 29. Praživali: bičkarji (A), amebe (B) in migetalkarji (C), lupinaste amebe (D)

2. mezofavna (dolžina od 0,2 do 2,0 mm): pršice, skakači, nekatere vrste glist;

A

B

C

Slika30. V tleh najpogosteje zastopani predstavniki mezofavne: nematodiji (A), pršice (B) in skakači (C).

50

Ekosistemski pogled na prsti

Preglednica 10: Ekosistemske značilnosti biotopov

Biotopi

dolina Dravinje in dolina Ložnice – bio- južni del na prehodu osrednji del – biotopi njeni pritoki – bioto- topi B v dolino Dravinje – D pi A biotopi C

Dravinjske gorice LITOLOŠKA OSNOVA

peščeno ilovnate in meljasto-glinaste na- lapor glinaste naplavine plavine

RELIEF nadmorska v. m naklon ° ekspozicija

250 - 270 0-2 -

250 0-2 -

300 - 450 10 - 20 j, s

280 - 350 5 - 20 (vse)

KLIMATSKI PODATKI To C - leto To C - veg.doba To C - poletje To C - zima P mm - leto

9.5 15.5 18.1 0.4 1076

9.4 15.6 18.4 -0.2 1012

9.5 15.5 18.1 0.4 1076

9.5 15.5 18.1 0.4 1074

VODNA BILANCA PE mm - leto VS mm - leto VD mm - leto Im

642.1 406.4 0 63.3

622.4 339.2 0 62.6

642.1 406.4 0 63.3

642.1 406.4 0 63.3

PRSTI prevladujoča prst tekstura % vode PVK mm Kf cm/sec*10-3

obrečna A-C PI, I 20 - 25 162 3.1

hidromeliorirana MI 22 124 2.3

evtrična in distrična IG 18 142 4

evtrična psevdooglej.

IG 22 140 1.3

GOZDNE ZDRUŽBE

-

gozd doba in evropske gozd belega gabra s gomoljčice čresmo

gozd bukve s kostanjem

RABA TAL

travniki

hidromeliorirane njive in gozd

gozd, njive in travniki

ANTROPOGENI POSEGI

-

agro-hidromelioracije rigolanje

njive, travniki, vinograd, gozd

ilovica in pesek

-

Iz primerjalne tabele se vidi, da je litološka osnova, iz katere so zgrajene Dravinjske gorice še nesprijeta. Ker pade tod nad 1000 mm padavin in ker so šibki nakloni, voda na vznožjih pobočij zaostaja v prsti. To dokazuje tudi vodna bilanca v prsti, ki je vso leto pozitivna. Po teksturi prevladujejo ilovnate prsti, ki zaradi višjega deleža gline zadržujejo podzemni odtok padavinske vode. Na takšnih rastiščnih pogojih najbolje uspevajo gozdovi in sicer dobovi, gabrovi in bukovi.

Z ekosistemsko analizo prsti dobimo vpogled v lastnosti prsti, ki določajo rastiščne razmere v regiji. Poznavanje rastiščnih razmer je pomembno za načrtovanje posegov v prostor. Cilj geografskih raziskovanj prsti je celostna analiza regije oz. pokrajine. Poznavanje prsti je potrebno tudi za trajnostni odnos do narave.

76

Ekosistemski pogled na prsti

tode čiščenja prsti, ki so se v tujini uveljavile že v 90- ih letih prejšnjega stoletja, to so soil washing, soil flushing, soil venting in pneumatic fracturing.

Kot uspešen primer čiščenja prsti bi omenili še metodo stabilizacije in soldifikacijo (S/S) težkih kovin, ki sta jo izvedla Voglar, G. E. in Leštan, D. Na območju izgradnje tehnološkega parka v Celju, območju s težkimi kovinami onesnaženi zemljini so optimatizirali metodo S/S, ki je zaradi enostavne uporabe, nizke cene in visoke učinkovitosti pogosto uporabljena tehnika pri čiščenju degradiranih tal industrijskih območij (Voglar, G.E. in Leštan, D., 2008).

Geografska in kulturno pokrajinska raznolikost Slovenije in razmeroma visoka stopnja naravne ohranjenosti ter policentrična razporeditev naselij in turistično-rekreacijskih središč opredeljuje celotno območje države Slovenije kot zelo primerno za uporabo ekoremediacij. Ekoremediacije so uporaba biotskih, abiotskih faktorjev in njihovih interakcij za čiščenje in obnovo onesnaženih prsti, sedimentov ali vodnih teles (podtalnice, rek, jezer). Ekoremediacije delujejo na ravni ekosistemov, medtem ko bioremediacija pomeni uporabo mikrobov za čiščenje okolja. Koncept ekoremediacij temelji na celostnem varovanju okolja, pri čemer degradirana območja spet dobijo svojo funkcijo (http://www.ecosolutiontopollution.com/Frames/ FAQmain.htm).

Ekoremediacijski pristopi so večnamenski in omogočajo zadrževanje vode, kar pozitivno vpliva na stabilnost podzemne vode in obogatitev habitatov, povečanje biotske pestrosti in s tem večanju biomase in samočistilnih sposobnosti pokrajinskih prvih. Z ekoremediacijami je možno varčevati z energijo in celo energijo pridobivati (uporaba obnovljivih virov energije - izraba biomase za energetske namene).

Preglednica 11: Možnosti uporabe ERM

Razvojni problem

Vsebina cilja

Ekoremediacije

prekomerno onesnaževanje vodnih izboljšanje in ohranjanje kakovosti virov vodnih virov

zmanjšanje porabe vode v dejavnostih in gospodinjstvih ustrezno čiščenje odpadnih voda večnamembnost vodnih virov zadrževanje vode in preprečevanje poplav ohranjanje biotske raznovrstnosti

upravljanje z vodami v pogojih kli- zmanjšanje posledic škodljivega dematskih sprememb lovanja voda in pomanjkanja vode

sonaravna sanacija ogroženih območij zaradi poplav in plazov izboljšanje poplavne varnosti izboljšanje vodne oskrbe na vodo oskrbnih območjih

velike količine odpadkov, negativne zmanjšanje obremenjevanja okolja s snovne in okoljske posledice komunalnimi odpadki

regionalni sistemi Limnotop kot model okoljske sanacije odlagališč

povečevanje prometnega obreme- umiritev prometnih pritiskov na okolje njevanja okolja

priprava operativnega programa sonaravnega varstva pred hrupom in prometom

88

Ekoremediacije in prsti

trajnostno upravljanje z naravnimi ohraniti visoko stopnjo varnosti hraviri v kmetijstvu in gozdarstvu ne zaradi nadzora nad upravljanjem z naravnimi viri

pomoč pri razvoju kmetijstva v smeri integrirane pridelave dosledno uveljavljanje okoljskih meril pri pridelavi hrane

zmanjševanje pokrajinske in biotske ohranjanje pokrajinske in biotske raraznovrstnosti znovrstnosti

varovanje narave s sonaravnimi metodami nosilnosti okolja in biotski pestrosti prilagojene dejavnosti

velika degradacija okolja v večpla- odprava kritičnega onesnaževanja stno onesnaženih širših območij okolja v večplastno onesnaženih širših kritično onesnaženih lokalnih območjih

sonaravni ukrepi zmanjševanja kritičnega obremenjevanj sestavin okolja izdelava regionalnih in občinskih programov sonaravnega varstva okolja ter regionalnih bilanc naravnih in drugih varovalno in razvojno pomembnih virov okoljska sanacija in uvajanje razvojnih ali varovalnih funkcij zlasti v opuščenih in degradiranih območjih

premajhna integracija okoljevarstve- povečanje integracije okoljevarstvenih zahtev v sektorske politike in po- nih zahtev v sektorske politike in potrošniške vzorce trošniške vzorce

internacionalizacija okoljskih stroškov v cene proizvodov in storitev promocija ekoloških izdelkov, varčevanje z energijo in pridobivanje nove sofinanciranje podjetniških projektov proizvodnje ekoloških izdelkov in storitev ter promocija že obstoječih izdelkov in storitev

nizka stopnja socialnega kapitala spodbujanje vrednot potrebnih za onemogoča razmah timskega in pro- projektnem, timske in mrežne oblike jektnega dela ter mrežno organizira- organiziranosti nost

spodbujanje timskega dela in projektih skupin na različnih področjih varstva okolj oblikovati ukrepe za spodbujanje timskega dela in projektnega managementa za sonaravni razvoj lokalnih okolij

Ekoremediacijske metode vključujejo zbiranje, zadrževanje, čiščenje ter večkratno uporabo vode. Pri tem izkoriščajo samočistilne sposobnosti naravnih ekosistemov ter jih dopolnjujejo s postavitvijo rastlinskih čistilnih naprav, vegetacijskih pasov in drugih sonaravnih metod, s čimer posnemajo naravo in procese v naravnih ekosistemih. Te metode so še zlasti primerne za čiščenje odpadnih voda na redko poseljenih območjih, kjer bi bilo zbiranje in centralno čiščenje neracionalno. Ekoremediacija je lahko izjemno koristna na poljedelskih površinah, saj lahko z izbiro pravih metod zmanjšamo ali celo preprečimo odtekanje hranilnih snovi in zaščitnih sredstev v vodotoke in podtalnico, hkrati pa zagotavljamo vodo za zalivanje.

Z razvojem novih znanj se širi področje o ERM. ERM dobivajo širšo dimenzijo in postajajo način življenja ljudi in multifunkcionalni način varovanja okolja. S krepitvijo potrebe po interdisciplinarnem pristopu varovanja okolja se ERM pojavljajo kot način udejanjanja metodami za kondicioniranje pitne vode.

89

Ekoremediacije in prsti

11.3.1 Tipi bioremediacij Procesi bioremediacije se razlikujejo med seboj po tehniki, tipu remediacije. Glede na lokacijo onesnaženja, se lahko poslužujemo tehnik na površini zemlje ali pod njo. Remediacije na površini in pod njo čistijo prst do globine približno 30 centimetrov. Prsti, da omogočimo optimalno uspevanje bakterij ne rigolamo pač pa ji dodamo manjkajoče nutriente in vlago (http://www.bioremediationgroup.org/AboutUs/Home.html).

BIOSTIMULACIJA Pri tej metodi dodajamo kontaminirani prsti ali vodi nutriente ter kisik in tako stimuliramo pospešeno rast v zemlji in vodi avtohtonih mikroorganizmov. Tekom procesa sproti spremljamo stopnjo, vsebnost onesnaženja in tako spremljamo časovni potek remediacije.

BIOPOVEČANJE Pri tej tehniki dodajamo mikroorganizme, ki so sposobni odstranjevanja specifične vrste onesnaženja prsti ali vodi, ki ju želimo čistiti. Metodo pogosto uporabljamo pri čiščenju komunalnih odplak.

PRAVE BIOREMEDIACIJE Ta tip se pojavlja spontano v primerih kontaminacij, ko že prisotni mikroorganizmi pričnejo razkrajati polutante. Znanstveniki so tako spremljali spontan razkroj goriv, ki so ogrožala vodo in prst. Vse se je dogajalo s pomočjo mikroorganizmov, ki so tam že bili. Seveda pa je tak postopek počasnejši, kot bi bila načrtna uporaba morda sposobnejših, alohtonih mikroorganizmov.

Vsi trije tipi bioremediacij so lahko v uporabi na samem mestu onesnaženja (in situ), lahko pa z njimi čistimo kontaminacije, polutante ki so bili predhodno preneseni drugam (ex situ).

Poznamo še druge delitve bioremediacij: In-situ remediacije Pri tehnikah in-situ čistimo prst na njeni izvorni lokaciji (brez predhodnega premeščanja). Pri teh tehnikah injiciramo v prst kisik ter včasih tudi potrebne nutriente. Same nutriente pa odložimo na površino prsti, tako da se ti lahko infiltrirajo do območja onesnaženja.

Ex-situ remediacije Ex-situ metode pomenijo črpanje vode (v kombinaciji z drugim raztopinami) v kontaminirano prst, še pogosteje pa izkop prsti pred fazo remediacije. Še preden začnemo z remediacijo, je lahko proces prekinjen z ločitvijo. Ločeno lahko čistimo trdi in tekočo fazo, odvisno od narave onesnaženja.

101