HUMIFIKACJA - przebiega w dwóch etapach:
- rozdrobnienie materiału organicznego, dużą rolę odgrywa tu mezofauna glebowa, również czynniki atmosferyczne powodują osłabianie struktur szczątków roślinnych - szczególnie cykliczne zamarzanie i rozmarzanie gleby w zimie, oraz zmiany uwilgotnienia wywołujące pęcznienie i kurczenie szczątków roślinnych;

- zasiedlanie szczątków roślinnych i zwierzęcych przez mikroorganizmy glebowe;

- maceracja rozdrobnionych i zasiedlonych szczątków roślinnych;

- biochemiczna przebudowa materiału organicznego (głównie substancji ligninowych) przy udziale mikroorganizmów glebowych; powstają wielkocząsteczkowe łańcuchowe związki próchniczne posiadające dużą trwałość.

FORMY I TYPY PRÓCHNICY W GLEBACH.

1. Lądowe lub ziemne formy - obejmujące mor, moder i mull. Wszystkie te formy są charakterystyczne dla gleb leśnych wytworzonych z utworów mineralnych i znajdujących się poza zasięgiem trwałego, nadmiernego uwilgotnienia.

2. Półwodne i wodne - formy obejmują próchnice murszową, torfową i gytiową. Tworzy się w warunkach silnego uwilgotnienia, spowodowanego najczęściej wodą gruntową, która jest przyczyną anaerobowego rozkładu materiału organicznego.

WPŁYW SUBSTANCJI HUMUSOWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEB - materia organiczna wywiera dodatni wpływ na tworzenie się wodoodpornej struktury gleb, korzystnych warunków powietrzno-wodnych oraz temperaturowych. W glebach piaszczystych próchnica działa jako lepiszcze i zwiększa ich zwięzłość. Pod wpływem próchnicy zmniejsza się w glebach lekkich przemieszczanie cząstek drobnych w głąb profilu. W glebach ciężkich próchnica wpływa na zmniejszanie ich zwięzłości. Substancje próchniczne gleby mają wysoką pojemność wodną. W stosunku do swojej masy mogą zatrzymać 3-5-krotnie więcej wody, która znajduje się w glebie w formie dostępnej.

WPŁYW SUBSTANCJI HUMUSOWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNE I CHEMICZNE GLEB -

Substancje humusowe wpływają na zdolności sorpcyjne i kształtowanie się zasobności gleb. Dzięki zdolności sorbcyjnej substancje próchniczne regulują stężenie roztworów glebowych. Sorbują one znaczne ilości kationów Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, K+, H+. Substancje próchniczne zwiększają zdolności buforowe gleb, regulując odczyn ich roztworów oraz stężenie składników pokarmowych.

Frakcje związków próchnicznych

1. Bituminy

2. Związki humusowe

a ) kwasy humusowe

- kwasy fulwowe

- kwasy huminowe brunatne

- kwasy huminowe szare

- kwasy hymatomelanowe

b ) huminy i ulminy

c ) związki organiczno-mineralne

- chelaty

- kompleksy ilasto-humusowe

Bituminy

frakcja bardzo trudno rozpuszczalna - ekstrakcja mieszaniną alkoholu i benzenu lub eterem, jest to mieszanina utlenionych węglowodorów, żywic oraz wosków. Powstają w glebach torfowisk wysokich i przejściowych wytworzonych z torfów sfagnowych. Tworzą się również w glebach bielicowych i rdzawych pod drzewostanami iglastymi z substancji żywicznych. Związki bezazotowe, ubogie w tlen a bogate w wodór. W glebach żyznych jest ich bardzo niewiele, w wysokich torfach do 18 %.

Kwasy fulwowe

Rozpuszczają się w wodzie, kwasach, zasadach i alkoholu, jest to niejednorodna mieszanina mało skondensowanych kwasów próchnicznych o dużej kwasowości. Barwa żółta do brązowej. 1-2 % N, w glebach żyznych więcej. Z kationami jedno i dwuwartościowymi tworzą łatwo rozpuszczalne sole (fulwiany) - biorą udział w procesach ługowania kationów zasadowych. Połączenia kwasów fulwowych z kationami 3-wartościowymi (Al. i Fe) są rozpuszczalne gdy jest mało żelaza i glinu w stosunku do dużej ilości kwasów fulwowych - taka sytuacja występuje w bardzo kwaśnych glebach bielicowych. Kwasy fulwowe powodują w nich procesy bielicowania. Natomiast w glebach mniej kwaśnych z dużą ilością żelaza i glinu w stosunku do małej ilości kwasów fulwowych nie następuje przemieszczanie żelaza i glinu. Pojemność sorpcyjna 350 - 500 me/100 g. Mają zdolność rozpuszczania minerałów.

Kwasy huminowe

Rozpuszczalne w roztworach alkaliów. Nie rozpuszczają się w wodzie i alkoholu. Natomiast koagulują pod wpływem kwasów oraz dwuwartościowych i trójwartościowych kationów. Stabilizują składniki pokarmowe w wierzchnich poziomach gleby. Stanowią 20 do 50 % wszystkich substancji próchnicznych. Są podstawową frakcją humusu w glebach żyznych - najwięcej w czarnoziemach i czarnych ziemiach oraz madach. Zawierają 2 - > 5 % azotu. Są produktami kondensacji związków aromatycznych (lignin) z produktami rozkładu białek. Masa cząsteczkowa 700 do > 1400 (niektórzy podają że do 50 tyś.). Posiadają wiele grup funkcyjnych: -OH, -COOH (karboksylowa), -OCH3 (metoksylowa) i in. Pojemność sorpcyjna 350 - 500 me/100 g. Mają charakter łagodnych kwasów organicznych. Kwasy huminowe brunatne rozpuszczają się w ługach zimnych natomiast kwasy huminowe szare rozpuszczają się w ługach gorących.

Kwasy hymatomelanowe

Rozpuszczają się w alkaliach oraz alkoholu. Podobnie jak kwasy huminowe nie rozpuszczają się w wodzie a pod wpływem kwasów koagulują. Uważa się, że są przejściową formą kwasów próchnicznych. Są bardziej prostymi formami kwasów huminowych (formy niedojrzałe - bardzo dużo w świeżym oborniku, natomiast w oborniku dojrzałym jest ich niewiele). Początkowe stadium humifikacji. 1,5-2,5 % N. Mniej kwaśne od kwasów fulwowych, a znacznie bardziej niż kwasy huminowe.

Huminy i ulminy

Rozpuszczalne w stężonych, gorących ługach. Zwykle trwale połączone z minerałami ilastymi. Działają wybitnie strukturotwórczo. Kompleksy kwasów humusowych z Fe, Al, Mn, Cu, Mo i in. w których metal zajmuje centralną pozycję w cząsteczce. Są łatwo rozpuszczalne w wodzie, nie wchodzą łatwo w reakcje z innymi składnikami gleby. Metale z chelatów są łatwo uwalniane do roztworu glebowego i pobierane przez rośliny.

Kompleksy ilasto-humusowe

1.Związki próchniczne pokrywają cienką warstwą minerały ilaste.

2. Kwasy humusowe połączone z minerałami ilastymi przez uwodnione tlenki glinu i żelaza. Kompleksy próchniczno-żelazistoilaste

występują w glebach brunatnych.

3. Minerały ilaste sorbują kwasy humusowe.

Właściwości fizyczne gleby:

• Podstawowe

• Skład granulometryczny

• Gęstość fazy stałej, gęstość gleby

• Wilgotność

• Porowatość

• Struktura

• Konsystencja

• Zwięzłość

• Lepkość

• Pęcznienie i kurczliwość

• Powierzchnia właściwa

• Funkcjonalne (wodne)

• Siły wiązania wody w glebie

• Pojemność wodna gleby

• Ruch wody w glebie

• Właściwości powietrzne i cieplne gleb

• Powietrze glebowe (skład)

• Dyfuzja

• Pojemność cieplna

• Współczynnik przewodności cieplnej

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

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

Grupa frakcji	Frakcja		Wymiary (mm)
Części szkieletowe	Kamienie Żwiry		Powyżej 20 20-1
Części ziemiste	Piasek (1,0-0,1)	Gruby Średni Drobny	1,0-0,5
						0,5-0,25
						0,25-0,1
				Pył (0,2-0,02)	Gruby Drobny	0,1-0,05
						0,05-0,02
				Części spławialne (poniżej 0,02)	Ił pyłowy gruby Ił Pyłowy Drobny Ił koloidalny	0,02-0,005
						0,005-0,002
						Poniżej 0,002

GĘSTOŚĆ GLEBY

Gęstość właściwa (fazy stałej)

γ = Ms / Vs [g/cm3]

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

γo = M / V [g/cm3]

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

V - objętość próbki (Vs + Vw + Vg)

Gęstość γo rzeczywista - gleby wysuszonej w temp. 100°C

Gęstość γo chwilowa - gleby z zawartą w niej wodą

γo gleb gliniastych i ilastych - 1,00 - 1,60 g/cm3

γo gleb piaszczystych - 1,20 - 1,80 g/cm3

POROWATOŚĆ GLEBY

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

Vp - objętość przestrzeni wolnych w glebie zajętych przez powietrze i wodę

V - całkowita objętość 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 próchnicy, tekstura i struktura gleby, fauna glebowa, ilość korzeni

- czynników zewnętrznych: klimat (wilgotność, temperatura), zabiegi agrotechniczne

Porowatość ogólną oblicza się według wzoru:

Po = (γ - γo)/γ * 100%

γ - gęstość właściwa gleby

γo - gęstość objętościowa gleby

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

KONSYSTENCJA GLEBY

W zależności od stopnia uwilgotnienia gleb w odniesieniu do gleb spoistych (np. gliny, iły) wyróżnia się trzy konsystencje:

- zwarta - ma ją gleba sucha, która podczas działania na nią nacisku nie zmienia swego kształtu, a po przekroczeniu pewnej granicy ulega rozkruszeniu,

- plastyczna - ma ją gleba wilgotna, która pod działaniem siły zewnętrznej odkształca się, a po ustąpieniu jej działania zachowuje nadany kształt,

- płynna - ma ją gleba mokra, której pod wpływem siły zewnętrznej nie można nadać kształtu, ponieważ rozpływa się

Gleby niespoiste (np. piaski) na skutek wzrostu wilgotności stają się płynne bez przechodzenia w stan plastyczny.

Wilgotność na granicach konsystencji określa się mianem granicy płynności, plastyczności i skurczu:

- granica plastyczności (Lp) jest to wilgotność, przy której gleba przechodzi z konsystencji zwartej w plastyczną.

- granica płynności (Ly) jest to wilgotność, przy której gleba z konsystencji plastycznej przechodzi w płynną,

- granica skurczu (Ls) oznacza taką wilgotność, przy której próbka gleby w miarę dalszego suszenia przestaje zmieniać swoją objętość

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 ciężkie, iły)

- Gleby średnio plastyczne (gliny średnie i lekkie)

- Gleby mało plastyczne (piaski gliniaste i słabo gliniaste)

- Gleby nie plastyczne (piaski luźne i żwiry)

Wskaźnik plastyczności Wp = Ly - Lp

Spoistość gleb Wskaźnik plastyczności

spoiste Wp < l

mało spoiste l < Wp < 10

średnio spoiste 10 < Wp < 20

spoiste ciężkie 20 < Wp < 30

bardzo spoiste Wp > 30

ZWIĘZŁOŚĆ GLEBY

Jest to siła z jaką gleba przeciwstawia się naciskowi mechanicznemu. Miarą zwięzłości jest spójność. Zwięzłość gleby zależy od: składu granulometrycznego, struktury, wilgotności, zawartości koloidów i próchnicy

- Gleby zwięzłe (wytworzone z iłów i glin ciężkich)

- Gleby średnio zwięzłe (wytworzone z glin lekkich, piasków gliniastych mocnych, utworów pyłowych)

- Gleby słabo zwięzłe (wytworzone z piasków gliniastych lekkich, słabo gliniastych piasków pylastych)

- Gleby luźne (wytworzone ze żwirów 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 osiągnięciu pewnego stanu uwilgotnienia.

- Gleby pozbawione lepkości - gleby suche

- Gleby o maksymalnej lepkości - zawierające max. 60% frakcji ilastej

Gleby zwięzłe bezstrukturalne wykazują większą lepkość, niż 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

POWIERZCHNIA WŁAŚCIWA GLEBY

Powierzchnia właściwa gleby jest to powierzchnia przypadająca na jednostkę jej masy, wyrażana 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

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.

---