FIZYCZNE WŁA

Ś

CIWO

Ś

CI GLEB

substancja

mineralna

45%

powietrze

25%

substancja

organiczna

5%

woda

25%

Główne składniki gleb

Trójfazowy układ gleby

Faza stała – składniki mineralne, składniki organiczne,

związki mineralno-organiczne

Faza ciekła – roztwór glebowy, czyli woda z rozpuszczonymi

w niej związkami mineralnymi i organicznymi

Faza gazowa – powietrze glebowe, czyli mieszanina gazów

i pary wodnej

Faza stała gleby

Składniki mineralne – okruchy skał, minerały,

substancje mineralne

Składniki organiczne – próchnica, resztki roślinne, zwierzęce,

organizmy glebowe

Związki mineralno-organiczne

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEB

Skład mechaniczny (granulometryczny)

Gęstość: właściwa, objętościowa

Porowatość

Zwięzłość

Plastyczność

Lepkość

Pęcznienie i kurczenie się gleb

Skład granulometryczny gleb (tekstura gleb)

Frakcja

– zbiór ziaren (cząstek) o określonych średnicach,

mieszczących się w przedziale liczb granicznych, które

wyznaczają największą i najmniejszą średnicę zastępczą określonej
frakcji, np. 1,0-0,1 mm.

Części szkieletowe – ziarna o średnicy > 1,0 mm

Części ziemiste – ziarna o średnicy < 1,0 mm

Podział fazy stałe na frakcje granulometryczne

(wg. BN-78/9180-11)

0,1-0,02

0,1-0,05

0,05-0,02

gruby

drobny

pył

1,0-0,1

1,0-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

gruby

ś

redni

drobny

piasek

> 20

> 200

200-100

100-20

grube

ś

rednie

drobne

kamienie

< 0,02

0,02-0,006

0,006-0,002

< 0,002

ił pyłowy gruby

ił pyłowy drobny

ił koloidalny

cz

ęś

ci iłowe

Cz

ęś

ci

ziemiste

20-1

20-10

10-1

gruby

drobny

ż

wir

Cz

ęś

ci

szkieletowe

Ś

rednica [mm]

Podfrakcja

Frakcja

Grupa frakcji

Krzywa uziarnienia

Podział utworów glebowych na grupy i podgrupy granulometryczne

0-20

0-20

21-35

36-50

41-75

56-100

41-79

41-64

25-59

0-24

0-38

0-23

Pyły

-pył piaszczysty (płp)

-pył zwykły (płz)

-pył gliniasty (płg)

-pył ilasty (płi)

51-75

67-100

25-49

0-24

0-9

0-9

Iły

-ił pylasty (ip)

-ił (i)

21-25

21-25

26-35

26-35

36-50

36-50

51-75

51-65

76-90

0-25

26-40

0-25

26-40

0-25

26-40

0-24

25-39

0-14

50-79

35-53

40-74

25-48

25-64

10-38

10-49

10-24

10-24

Gliny

-glina piaszczysta (gp)

-glina piaszczysta pylasta (gpp)

-glina lekka (gl)

-glina lekka pylasta (glp)

-glina

ś

rednia (gs)

-glina

ś

rednia pylasta (gsp)

-glina ci

ęż

ka (gc)

-glina ci

ęż

ka pylasta (gcp)

-glina bardzo ci

ęż

ka (gbc)

0-5

0-5

6-10

6-10

11-15

11-15

16-20

16-20

0-25

26-40

0-25

26-40

0-25

26-40

0-25

26-40

70-100

55-74

65-94

50-68

60-89

45-63

55-84

40-58

Piaski

-piasek lu

ź

ny (pl)

-piasek lu

ź

ny pylasty (plp)

-piasek słabo gliniasty (ps)

-piasek słabo gliniasty pylasty (psp)

-piasek gliniasty lekki (pgl)

-piasek gliniasty lekki pylasty (pglp)

-piasek gliniasty mocny (pgm)

-piasek gliniasty mocny pylasty (pgmp)

Cz

ęś

ci iłowe

< 0,02 mm

Pył

0,1 - 0,02 mm

Piasek

1 - 0,1 mm

Zawarto

ść

frakcji [%]

Grupy – podgrupy granulometryczne (symbol)

Podział utworów glebowych na grupy i podgrupy granulometryczne

wg. BN-78/9180-11

GĘSTOŚĆ GLEBY

Gęstość właściwa (fazy stałej)

γ

= Ms / Vs

[g/cm

3

]

Ms – masa próbki suchej

Vs – objętość próbki suchej

Wartość

γ

zależy od składu mineralnego i zawartości próchnicy:

- gleby mineralne: 2,65 – 2,80
- gleby organiczne: 1,40 – 2,00

Gęstość właściwą wyznacza się za pomocą piknometru

Gęstość objętościowa w układzie naturalnym

γ

o

= M / V

[g/cm

3

]

M – masa próbki o nienaruszonej strukturze (Ms, Ms+Mw)

V – objętość próbki (Vs + Vw + Vg)

Gęstość

γ

o

rzeczywista – gleby wysuszonej w temp. 100°C

Gęstość

γ

o

chwilowa – gleby z zawartą w niej wodą

γ

o

gleb gliniastych i ilastych – 1,00 – 1,60 g/cm

3

γ

o

gleb piaszczystych – 1,20 – 1,80 g/cm3

G

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa

1.1 - 1.9 g/cm

3

G

ę

sto

ść

wła

ś

ciwa

2.6 g/cm

3

Gęstość objętościowa =

Masa / Objętość całości

Gęstość właściwa =

Masa / Objętość fazy stałej

Gęstość gleby - wyznaczanie

G

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa - przykład

• Masa próbki naturalnej (wilgotnej) = 50 gramów

• Obj

ę

to

ść

próbki = 40 cm

3

• G

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa = 50 g / 40 cm

3

=

1.25 g/cm

3

POROWATOŚĆ GLEBY

Po

= (Vp / V)*100% [%]

Vp – obj

ę

to

ść

przestrzeni wolnych w glebie zaj

ę

tych

przez powietrze i wod

ę

V – całkowita obj

ę

to

ść

gleby

Porowatość ogólna gleby – ogólna objętość porów:
- makropory – φ > 8,5 µm
- mezopory – φ 0,2-8,5 µm
- mikropory – φ < 0,2 µm

- gleby piaszczyste – 35-45%
- gleby gliniaste i lessy – 40-50%
- iły i gleby wysoko próchnicze – 50-60%
- gleby organiczne (torfy) – 80-90%

Porowatość gleby zależy od:

czynników wewnętrznych: skład ziarnowy, zawartość próch-

nicy, tekstura i struktura gleby, fauna glebowa, ilość korzeni

czynników zewnętrznych: klimat (wilgotność, temperatura),

zabiegi agrotechniczne

Porowato

ść

ogóln

ą

oblicza si

ę

według wzoru:

Po = (

γ

-

γ

o

)/γ * 100%

γ

– gęstość właściwa gleby

γ

o

– gęstość objętościowa gleby

Lub przy użyciu aparatury (porometr Loebella, piknometr
powietrzny Nietscha w modyfikacji Święcickiego)

Porowatość gleby - obliczanie

• G

ę

sto

ść

wła

ś

ciwa gleby = 2.5 g/cm

3

• G

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gleby = 1.2 g/cm

3

• Porowato

ść

gleby

(2.5 – 1,2) / 2.5 = .52 albo inaczej 52 %

powietrza i/lub wody

Czyli,

ż

e 52% obj

ę

to

ś

ci naturalnej próbki

gleby zajmuje powietrze i/lub woda,

a 48% cz

ą

stki stałe.

KONSYSTENCJA GLEBY

W zale

ż

no

ś

ci od stopnia uwilgotnienia gleb w odniesieniu do

gleb spoistych (np. gliny, iły) wyró

ż

nia si

ę

trzy konsystencje:

-

zwarta -

ma j

ą

gleba sucha, która podczas działania na ni

ą

nacisku nie zmienia swego kształtu, a po przekroczeniu pewnej
granicy ulega rozkruszeniu,

- plastyczna -

ma j

ą

gleba wilgotna, która pod działaniem

siły zewn

ę

trznej odkształca si

ę

, a po ust

ą

pieniu jej działania

zachowuje nadany kształt,

- płynna -

ma j

ą

gleba mokra, której pod wpływem siły

zewn

ę

trznej nie mo

ż

na nada

ć

kształtu, poniewa

ż

rozpływa si

ę

Gleby niespoiste (np. piaski) na skutek wzrostu wilgotno

ś

ci staj

ą

si

ę

płynne bez przechodzenia w stan plastyczny.

Wilgotno

ść

na granicach konsystencji okre

ś

la si

ę

mianem

granicy płynno

ś

ci, plastyczno

ś

ci i skurczu:

-

granica plastyczno

ś

ci (Lp

) jest to wilgotno

ść

, przy

której gleba przechodzi z konsystencji zwartej w plastyczn

ą

.

- granica płynno

ś

ci (Ly)

jest to wilgotno

ść

, przy której

gleba z konsystencji plastycznej przechodzi w płynn

ą

,

- granica skurczu (Ls)

oznacza tak

ą

wilgotno

ść

, przy

której próbka gleby w miar

ę

dalszego suszenia przestaje

zmienia

ć

swoj

ą

obj

ę

to

ść

PLASTYCZNOŚĆ GLEBY

Jest to właściwość zmiany swego kształtu pod wpływem sił
zewnętrznych i zachowania nadanych kształtów po ustaniu
działania tych sił.

Gleby bardzo plastyczne (gliny ci

ęż

kie, iły)

Gleby

ś

rednio plastyczne (gliny

ś

rednie i lekkie)

Gleby mało plastyczne (piaski gliniaste i słabo gliniaste)

Gleby nie plastyczne (piaski lu

ź

ne i

ż

wiry)

PLASTYCZNOŚĆ GLEBY – cd.

Wska

ź

nik plastyczno

ś

ci W

p

= L

y

- L

p

Spoisto

ść

gleb Wska

ź

nik plastyczno

ś

ci

spoiste Wp < l

mało spoiste l < Wp < 10

ś

rednio spoiste 10 < Wp < 20

spoiste ci

ęż

kie 20 < Wp < 30

bardzo spoiste Wp > 30

ZWIĘZŁOŚĆ GLEBY

Jest to siła z jaką gleba przeciwstawia się naciskowi mecha-
nicznemu.
Miarą zwięzłości jest

spójność.

Zwięzłość gleby zależy od: składu granulometrycznego,
struktury, wilgotności, zawartości koloidów i próchnicy

Gleby zwi

ę

złe (wytworzone z iłów i glin ci

ęż

kich)

Gleby

ś

rednio zwi

ę

złe (wytworzone z glin lekkich,

piasków gliniastych mocnych, utworów pyłowych)

Gleby słabo zwi

ę

złe (wytworzone z piasków gliniastych

lekkich, słabo gliniastych piasków pylastych)

Gleby lu

ź

ne (wytworzone ze

ż

wirów i piasków)

LEPKOŚĆ GLEBY

Jest to właściwość gleby w stanie wilgotnym polegająca na
przyleganiu do różnych przedmiotów.

Zależy od składu granulometrycznego, wilgotności, struktury
gleby i jej rodzaju. Gleba uzyskuje lepkość dopiero po osią-
gnięciu pewnego stanu uwilgotnienia.

Gleby pozbawione lepko

ś

ci – gleby suche

Gleby o maksymalnej lepko

ś

ci – zawieraj

ą

ce max. 60%

frakcji ilastej

Gleby zwi

ę

złe bezstrukturalne wykazuj

ą

wi

ę

ksz

ą

lepko

ść

,

ni

ż

gleby o dobrej strukturze

PĘCZNIENIE I KURCZLIWOŚĆ GLEBY

Pęcznienie to zwiększanie objętości gleby pod wpływem
pochłaniania wody. Kurczliwość to proces odwrotny. Procesy te
obserwuje się tylko w glebach zwięzłych, plastycznych.

Pęcznienie gleb P = (Pmax – V) / V

jest to stosunek przyrostu objętości gleby maksymalnie spęczniałej
Pmax do jej początkowej objętości

Kurczenie się gleb K = (V – Vmin) / V

Vmin oznacza minimalna objętość gleby uzyskiwaną wówczas,
gdy osiąga ona wilgotność odpowiadającą granicy skurczu

PĘCZNIENIE I KURCZLIWOŚĆ GLEBY

przykładowe wartości

16

5

25

32

190

Pył ilasty

Glina lekka

Glina ci

ęż

ka

Ił

Bentonit

P

ę

cznienie P [%]

Rodzaj utworu

POWIERZCHNIA WŁAŚCIWA GLEBY

Powierzchnia wła

ś

ciwa gleby jest to powierzchnia

przypadaj

ą

ca na jednostk

ę

jej masy, wyra

ż

ana w

metrach kwadratowych na gram

Faza ciekła gleby

Woda w postaci pary wodnej

Woda molekularna

- woda higroskopowa

- woda błonkowata

Woda kapilarna

- woda kapilarna właściwa

- woda kapilarna przywierająca (zawieszona)

Woda wolna

- woda infiltracyjna (przesiąkająca)

- woda gruntowo-glebowa

Udział głównych form wody w glebach

w zależności od składu granulometrycznego

Molekularna

Kapilarna

Wolna

Drobnoziarniste

(gliny ci

ęż

kie,

iły)

Ś

rednioziarniste

(piaski gliniaste,

pyły, gliny)

Gruboziarniste

(

ż

wiry, piaski)

Utwory glebowe

Forma

wody

RUCH WODY W GLEBIE

Przemieszczanie się wody w glebie charakteryzuje
przepuszczalność wodna gleb.

Określa ona ruch wody podczas:

wchłaniania wody opadowej przez glebę

przesiąkania, czyli filtracji wody gruntowej

Wchłanianie

następuje w dwóch etapach:

nasiąkanie gleby wodą

pionowe przesiąkanie wody wolnej (infiltracyjnej)

Podczas

przesiąkania (filtracji)

ruch wody odbywa się

głównie w kierunku poziomym i przebiega w porach w
pełni nasyconych wodą.

10 – 10

-1

10

-2

– 10

-3

10

-4

– 10

-6

10

-6

– 10

-8

10

-9

– 10

-10

ś

wir drobny

Piasek drobnoziarnisty

Pył

Glina

Ił

Współczynnik

filtracji k [cm/s]

Rodzaj utworu

Warto

ś

ci współczynnika filtracji ró

ż

nych utworów glebowych

CHEMIZM ROZTWORU GLEBOWEGO

W roztworze glebowym występują przede wszystkim jony:
H

+

, Na

+

, K

+

, NH

4

+

, Ca

2+

, Mg

2+

, Fe

2+

, Fe

3+

, HCO

3

-

, Cl

-

, NO

3

-

,

CO

3

2-

, SO

4

2-

i niektóre metale przejściowe

oraz różne rozpuszczalne substancje organiczne i gazy:
O

2

, CO

2

, CH

4

, N

2

, H

2

S

Mineralizacja polskich wód glebowych kapilarnych =
100-3000 mg/L.

Mineralizacja wody gruntowej-glebowej jest zazwyczaj
znacznie niższa.

POWIETRZE GLEBOWE

POWIETRZE GLEBOWE

H

2

S, SO

3

SO

4

2-

Siarka (S)

N

2

, NH

3

, N

2

O, NO

2

-

NO

3

-

Azot (N)

CH

4

, C

2

H

4

CO

2

W

ę

giel (C)

O złych stosunkach

powietrznych

(formy zredukowane)

O dobrych stosunkach

powietrznych

(formy utlenione)

Forma wyst

ę

powania w glebach

Pierwiastek