1. Właściwości gleby (żyzność, retencja i sorpcja)

Gleba jest to powierzchniowa, biologicznie czynna warstwa skorupy ziemskiej, powstała z różnych skał macierzystych pod wpływem czynników glebotwórczych (głównie przez drobnoustroje, wyższe rośliny i zwierzęta, klimat, woda, rzeźba terenu, gospodarka człowieka) i podlegająca stałym przemianom w procesie glebotwórczym. Podstawową funkcją gleby jest zapewnienie roślinom warunków wzrostu i rozwoju. Głównymi pierwiastkami wchodzącymi w skład gleby są: krzem, glin, żelazo, wapń, w mniejszych ilościach występują magnez, potas, fosfor, sód, a w ilościach śladowych mikroelementy , np. bor, miedź, mangan, molibden, kobalt.

Jedną z jej istotnych cech jest żyzność. O żyzności gleby decydują głównie jej skład granulometryczdcinka cieku o długości 9,7 m i średniej szerokości w dnie 3,40 m. W kanalikach glebowych nie wypełnionych wodą znajduje się powietrze, które znacznie różni się składem od powietrza atmosferycznego. Ma znacznie więcej azotu

(ponad 80%) i dwutlenku węgla (do 4%), ale znacznie mniej tlenu (ok.16 do 18%).

Ogromne znaczenie ma tam zawartość tlenu, który jest niezbędny zarówno dla korzeni roślin, jak i dla tlenowych organizmów glebowych. Nawet bardzo krótki brak tlenu hamuje rozwój wielu roślin, a jeśli się przedłuża, następuje nieuchronnie ich śmierć. Brak tlenu w glebach nadmiernie uwilgoconych ogranicza pobieranie wody. Przy braku potrzebnej ilości tlenu w glebach mogą rozwijać się różne gatunki beztlenowców.

Dwutlenek węgla w glebie produkują korzenie roślin i edafon. Jego koncentracja w powietrzu glebowym jest co najmniej 10 razy większa niż w powietrzu atmosferycznym. Jego wydzielanie w nocy jest najmniejsze, kiedy gleba się ochładza, a największe w ciągu dnia, kiedy temperatura znacznie wzrasta.

Straty wody glebowej wynikają z:

• spływu powierzchniowego.

• przesiąkania wody w głąb gleby

• transpiracji (parowanie roślin)

• wyparowania

Straty i źródła wody składają się na bilans wodny.

Rozróżnia się następujące postacie wody w glebie:

• woda chemiczna

• woda w postaci lodu

• woda w postaci pary wodnej

• woda związana siłami molekularnymi

• woda kapilarna

• woda grawitacyjna

• woda gruntowa

• Stosunki ilościowe podstawowych elementów gleby (wg.Adamczyka).

• faza mineralna - 45%

• faza materii organicznej - 5%

• faza wody glebowej - 25%

• faza powietrzna - 25%

3. Określenie składu mechanicznego gleby.

Mechaniczny skład gleby jest to właściwość gleby związana ze stopniem rozdrobnienia jej fazy stałej. Mechaniczny skład gleby określa się procentowym udziałem frakcji glebowych. Na podstawie mechanicznego składu gleby można wnioskować o wielu ważnych właściwościach fizycznych i chemicznych gleby.

W zależności od stopnia zwietrzenia części mineralne gleby dzieli się według wielkości na:

• części szkieletowe (kamienie, żwir) - powyżej 1 mm średnicy,

• części ziemiste - poniżej 1 mm średnicy (piasek, pył),

• części spławialne - poniżej 0,02 lub 0,01 mm, a wśród nich ważne części ilaste (tzw. ił koloidowy) - poniżej 0,0001 lub 0,0002 mm;

Cząstki ziemiste, najczęściej połączone w agregaty, tworzą strukturę gleby, określającą stosunki wodno-powietrzne w glebie; o strukturze gleby decyduje układ cząstek miner., zlepionych substancjami koloidowymi, tworzących różne agregaty; najkorzystniejsza dla roślin uprawnych jest struktura gruzełkowa gleby, uzyskiwana przez właściwą uprawę i nawożenie.

W kolejności od frakcji największych do najmniejszych wyróżniamy:

Frakcja 1	Kamienie > 20 mm:
		Grube < 200 mm
		Średnie 200 - 100 mm
		Drobne 100 - 20 mm
	Frakcja 2	Żwir od 1 mm - 20 mm
		Gruby 20 - 10 mm
		Drobny 1 - 10 mm
	Frakcja 3	Części ziarniste
		Piasek: 0,1 mm - 1 mm
		Gruby
		Średni
		Drobny
	Frakcja 4	Pył: 0,02 mm - 0,1 mm
		Gruby
		Drobny
	Frakcja 5	Części iłowo - pyłowe: < 0,02 mm
		Grube
		Drobne
		Koloidalne

W naszym badaniu gleby sita różnią się nieco od tych profesjonalnych, tak więc według naszych sit frakcje pod względem wielkości dzielimy na:

Frakcję: kamienie - otoczki: ≥ 60 mm

Frakcję: żwir i gruz: 2 - 60 mm

Frakcję: gleba miałka: ≤ 2 mm:

Do której należą:

Piasek: gruby, średni, drobny.

Pył: gruby, średni, drobny

Ił

Proporcje poszczególnych frakcji:

gleba gliniasta:

100% stanowi 4,5 cm

pierwsza frakcja pyłowo iłowa o wysokości 2,7cm

4,5cm ———— 100 %

2,7cm ———— x %

x = 60,2%

druga frakcja piasek o wysokości:0,3cm

4,5cm ————100 %

0,3cm ————x %

x = 6,6%

trzecia frakcja żwir o wysokości: 1,2cm

1,2cm —— x%

4,5cm ——— 100%

x = 26,6%

czwarta frakcja kamień o wysokości: 0,3 cm

0,3cm ———x%

4,5cm ————100%

x = 6,6%

gleba łąkowa (kretowina)

100% stanowi 2,58 cm

pierwsza frakcja pyłowo iłowa o wysokości 0,05cm

0,05cm ———— x%

2,58cm ———— 100%

x = 1,94%

druga frakcja piasek o wysokości:0,03 cm

0,03cm ———— x%

2,58cm ———— 100%

x = 1,16%

trzecia frakcja żwir o wysokości: 2 cm

2cm————x%

2,58cm ————100%

x = 77,5%

czwarta frakcja kamień o wysokości: 0,5 cm

0,5cm————x%

2,58cm ————100%

x = 19,4%

gleba próchnicza

100% stanowi 3,9 cm

pierwsza frakcja pyłowo iłowa o wysokości 2cm

2cm ———— x%

3,9cm ————100%

x = 51,28%

druga frakcja piasek o wysokości:0,2cm

0,2cm ———— x%

3,9cm ———— 100%

x = 5,13%

trzecia frakcja żwir o wysokości: 1,2cm

1,2cm———— x%

3,9cm ————100%

x = 30,7%

czwarta frakcja kamień o wysokości: 0,5 cm

0,5cm————x%

3,9cm ————100%

x = 12,89%

4. Cechy utworów glebowych oznaczanych metodą organoleptyczną (rozcieranie gleby w palcach na sucho, wilgotno oraz próba wałeczkowania wg. Kowalińskiego).

gleba gliniasta

Rozcieranie próbki w palcach w stanie naturalnym:		Wałeczkowanie:
Na sucho:	Na wilgotno:
Utwór gliniasty: trudno zgnieść, na przełomie widoczny szkielet i piasek.	utwór pyłowy: zgnieść łatwo, brudzi palce, po wyschnięciu palców osad „mąki”.	Utwór ilasty: wałeczki przy zginaniu nie łamią się, są cienkie.

gleby łąkowa (kretowina)

Rozcieranie próbki w palcach w stanie naturalnym:		Wałeczkowanie:
Na sucho:	Na wilgotno:
utwór ilasto - pyłowy: gruzdełki rozsypują się trudniej niż piasku, a łatwiej od gliny, bardzo trudno zgnieść.	utwór ilasty: rozmazuje się daje się polerować, gruzdełki powoli chłoną wodę, bardzo plastyczny.	Utwór gliniasty: wałeczki przy zginaniu łamią się, są cienkie.

gleba próchnicza

Rozcieranie próbki w palcach w stanie naturalnym:		Wałeczkowanie:
Na sucho:	Na wilgotno:
utwór piaszczysty: rozsypuje się łatwo przy gnieceniu w palcach, dużo piasku.	utwór piaszczysty: brudzi lekko palce, rozsypuje się łatwo przy zgnieceniu.	Utwór piaszczysty: nie daje wałeczków, a piaski gliniaste dają grube wałki łamiące się łatwo.

5. Badanie właściwości sorpcyjnych gleby i analiza roztworów glebowych.

gleba gliniasta

Zauważyć można następujące właściwości sorpcyjne:

Kiedy dodaliśmy 50 ml wody gleba szybko ją pochłonęła, po dodaniu kolejnych 150 ml wody pochłanianie także było szybkie. Utworzył się jakby muł o konsystencji błota. Cząstki gleby opadają powoli na dno naczynia.

Z pomiarów wyszło nam że pH tej gleby jest równe 4 z czego wniosek, że gleba ta należy do gleb o odczynie kwaśnym. Przy takim zakresie pH następuje w glebie wietrzenie chemiczne, powstawanie nowych minerałów uwarunkowane jest natomiast wzrostem pH do bardziej obojętnego. Rozkład cząstek jest bardzo mały i wzrasta wraz ze wzrostem pH. W glebie o takim pH jest najwięcej pierwiastków Fe i Mn, mniej natomiast jest pierwiastków takich jak azot i siarka, fosfor, bor, potas, a także miedź i cynk.

gleba łąkowa (kretowina)

Gleba ta szybko pochłonęła dodawane ilości wody. Na dnie stworzyły się grudki, których czas opadania był średni.

Odczyn tej gleby jest optymalny i wynosi 6. Przy takim zakresie pH wietrzenie chemiczne nie jest już tak duże jak przy pH = 4. jest to optymalny zakres do powstawania nowych minerałów. Następuje duża mineralizacja gleby, a także przemieszczanie cząstek ilastych. Rośnie aktywność biologiczna. W glebie o pH = 6 z biogenów najwięcej jest azotu i siarki, które powodują odpowiednie użyźnienie gleby. Duża jest także zawartość miedzi i cynku, poprzez które gleba ma odcień żółtawy. Mało natomiast jest pierwiastków takich jak żelazo, mangan, potas, a nawet wapń i magnez.

gleba próchnicza

Gleba ta bardzo szybko pochłania wodę, natomiast opadanie cząstek jest bardzo wolne a to dlatego, że gleba ta zawiera dużo związków humusowych. Cząstki, które opadły na dno naczynia utworzyły z cząstkami pływającymi po powierzchni wody pierścień o zabarwieniu żółtawo - brunatnym. Barwa ta świadczy o obecności związków humusowych jak również związane jest to z dużą zasobnością i biologiczną aktywnością gleby.

Odczyn tej gleby mieści się w przedziale 6 - 7. Przy tym zakresie pH dalej powstaje dużo nowych minerałów, wietrzenie chemiczne jest coraz mniejsze. Zakres znajduje się na przełomie zakresu optymalnego i zakresu zasadowego gleby. Można przyjąć, że odczyn tej gleby jest lekko zasadowy. W glebie o takim odczynie następuje duże przemieszczanie części ilastych. Dobór składników mineralnych powoduje i zwiększa żyzność gleby. Coraz więcej można spotkać takich pierwiastków jak: azot, siarka, fosfor, wapń, magnez, miedź, cynk, molibden. Mało natomiast związków żelaza i manganu. Tak duża obecność tych wszystkich biogenów zwiększa urodzajność gleby, przez co występuje w niej więcej zróżnicowanych gatunków roślin i zwierząt.

6. Badanie edafonu ze szczególnym uwzględnieniem makrobezkręgowców

Mikroorganizmy występują w powierzchniowej warstwie gleby na całym świecie. Wiatr, woda i transport przez zwierzęta wzmaga ich rozprzestrzenienie. Są one transportowane drogą powietrzną na duże odległości jako samodzielne cząstki, zasocjowane z cząstkami kurzu lub w aerozolach.

Człowiek ma ogromny wpływ na różnorodność biologiczną gleby. Przekształcenie lasu w grunt uprawny zmienia mikroflorę i faunę glebową. Na ogół liczebność mikroorganizmów zmniejsza się z głębokością profilu glebowego podobnie jak ilość korzeni roślin i zawartość glebowej substancji organicznej.

Gleba jest najbardziej zróżnicowanym środowiskiem, w którym obok mikroorganizmów glebowych jak glony, pierwotniaki, grzyby, występuje bardzo liczna fauna glebowa: wirki, nicienie, wrotki, pierścienice, wazonkowce, ślimaki oraz bardzo liczne gatunki różnych stawonogów, jak skorupiaki, wije, pajęczaki, owady itp.

Istnieje wiele prób podziału organizmów glebowych, np. według ich wielkości, związku z glebą, sposobu wykorzystania mikrośrodowisk glebowych oraz ich roli w procesach glebowych. Bardzo ważna jest rola mikrofauny glebowej.

Zwierzęta glebowe dzieli się według ich wielkości na następujące ugrupowania:

Mikrofauna	Od 0,02 do 0,2 mm - są to głównie zwierzęta żyjące w wodzie glebowej, pierwotniaki, wrotki, nicienie i roztocze.
Mezofauna	Od 0,2 do 2 mm - są to skoczogonki, roztocze, wrotki, nicienie, wirki, chrząszcze i larwy muchówek.
Makrofauna	Od 2 do 20 mm - są to dobrze już widoczne zwierzęta, zdolne do tworzenia sobie przestrzeni w glebie. W większości są to owady, krocionogi, pareczniki, większe pajęczaki, stonogi, wazonkowce, mniejsze dżdżownice i ślimaki.
Megafauna	Powyżej 20 mm - są to zwierzęta zdolne do rycia w glebie i tworzenia sobie w niej przestrzeni, jak większe ślimaki i dżdżownice, duże stawonogi i kręgowce glebowe.

W badanych próbkach gleby rozpoznane zostały:

Roztocze	to jedna z największych grup glebowych metazoa. Należą one do podkrólestwa Arthropoda. Głowotułów i brzuch są zespolone razem do formy bezsegmentowej. Roztocze w glebie jest mięsożerne, żeruje na nicieniach, jajach owadów, larwach i innych roztoczach.
Stonoga	każdy segment ich ciała jest wyposażony w jedną parę długich, połączonych stawami odnóży. Odnóża ułatwiają szybkie poruszanie się i pozwalają na mięsożerny tryb życia. Kształt ciała zmienia się od długiej nitkowatej formy dla żyjących w glebie, do krótkich i grubych form żyjących w szczelinach lub pod kamieniami i ściętymi drzewami.
Dżdżownice	są dobrze znanymi annelidami glebowymi. Wszystkie mają kształt cylindryczny, ciało ich składa się z wielu segmentów. Pospolita w glebie dżdżownica - nocny pływak - posiada ciało złożone z ponad 100 segmentów. Dżdżownice drążą korytarze w glebie. Są one nieselektywnymi zjadaczami osadów. Trawią bogatą w związki organiczne glebę, pompując ją przez gardziel. Trawiona jest materia zarówno mineralna, jak i organiczna. Niestrawialne części są wydalane po wzbogaceniu ich w wapń. Podczas żerowania dżdżownice nie tylko naruszają cząstki gleby, ale także transportują materiał z góry w dół i z dołu w górę.
Skoczogonki	to bezskrzydłe owady zamieszkujące glebę. Posiadają sześć nóg. Wiele gatunków ma pod brzuchem rozwidlony sprężynowy organ, dzięki któremu podczas skoku mogą przelecieć w powietrzu 5 do 10 cm. Skoczogonki różnią się pomiędzy sobą sposobem żerowania. Niektóre z nich są saprofagami i żerują na odpadach roślinnych i próchnicy, inne odżywiają się grzybami, jeszcze inne są koprofagami, lecz prawie żadne z nich nie są drapieżnikami. Skoczogonki nie mają większego znaczenia ekonomicznego jako pasożyty lub szkodniki.
Krocionóg	ma wielosegmentowe ciało o długości od ok. 2 mm do 20 lub 30 cm i szerokości od mniej niż 2 mm do więcej niż 20 mm. Wymiary te pozwalają zaliczyć je do grupy makrofauny. Każdy segment ciała ma dwie pary krótkich i silnych odnóży. Odnóża te zdolne są do poruszania się w wilgotnej glebie i liściach. Większość krocionogów jest saprofagami, odżywiającymi się organicznymi resztkami i humusem. W ich pokarmie ¼ stanowi materia mineralna.
Larwa skrzydlatego owada.	Owady te posiadające skrzydła podzielone są na 16 rzędów, siedem z nich ma więcej niż 20 000 gatunków. Formy larwalne w licznych rzędach żyją w ściółce leśnej w glebie. Należą one do nekrofagów (żyjących w padlinie), koprofagów (żyjących w odchodach) lub saprofagów (roztocze).

7. Wnioski

Do ćwiczenia użyliśmy próbek ziemi, które zostały pobrane na Błoniach oraz w lesie Cygańskim. Były to trzy próbki różnej gleby i każdą z nich badaliśmy na sucho jaki sporządzając roztwór z pobranych próbek. Ćwiczenie to pozwoliło nam zapoznać się z niektórymi metodami wykorzystywanymi do badania gleby jako środowiska ekologicznego. Za pomocą tych ćwiczeń poznaliśmy także organizmy (makrobezkręgowce) występujące w glebie. Przybliżyło nam metodykę oraz instrumenty jakimi należy się posługiwać w tego typu badaniach. Ćwiczenia praktyczne pozwalają szybciej i bardziej zrozumiale opanować przerabiany program nauczania.

Literatura:

1. Dobrzański B., Zawada S., Gleboznawstwo, PWRiL Warszawa 1995.

2. Trojan P., Ekologia ogólna, PWN Warszawa 1975.

3. Wiąckowski S., Ekologia ogólna, Oficyna Wydawnicza Bydgoszcz 1998.

Gleba jako środowisko ekologiczne

2

---