Wykład I Wstęp do gleboznawstwa
Gleboznawstwo (pedologia)- nauka o glebach jako elemencie środowiska naturalnego. Jest nauką zajmującą się:* genezą (powstawanie, przekształcenia), *budową (morfologia, mikromorfologia), *właściwościami (fizyczne, chemiczne, biologiczne), *klasyfikacją, *rozmieszczeniem. Jest nauką ściśle powiązaną z geologią i geografią.
Gleba- powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej powstała ze zwietrzeliny różnych skał macierzystych w wyniku oddziaływania czynników glebotwórczych. Jest elementem środowiska naturalnego zmiennym w czasie i przestrzeni.
Czynniki glebotwórcze: *skała macierzysta, *klimat, *woda, *żywe organizmy, *rzeźba terenu (relief), *działalność człowieka, *czas (wiek gleby).
Skała macierzysta- naturalne skupienie minerałów wchodzących w skład skorupy ziemskiej a powstałych na drodze procesu geologicznego.
Proces geologiczny- wszystkie naturalne zjawiska wywołujące trwałe zmiany w skorupie ziemskiej.
Procesy glebotwórcze- zachodzą pod wpływem czynników glebotwórczych zmieniających skałę ożywiony twór, jakim jest gleba.
W wyników procesów glebotwórczych gleba nabiera cech zaspokajających potrzeby żywnościowe roślin wyższych. Stwarza warunki do: *ukorzeniania się roślin, *udostępniania wody i składników pokarmowych.
Na terenie Polski występują gleby które tworzą się pod wpływem procesów: *brunatnienia, *bielicowania (powstaje ponad 30 %), *przemywania (płowienie), *glejowych, *bagiennych, *darniowych, *murszenia.
Klimat
Najważniejsze elementy klimatu: temp powietrza (T), opady atmosferyczne (N), wilgotność powietrza (W), parowanie (V ).
Klimat wilgotny (humidowy)- roczna suma opadów przekracza sumę parowania: N-V>0.
Klimat suchy (aridowy)- gdy roczna suma parowania przewyższa sumę opadów: N-V<0.
Klimat ciepły i wilgotny- procesy wietrzenia skał i minerałów przebiegają intensywniej. Profil glebowy jest dobrze wykształcony o dużej miąższości (głębokości).
Etapy tworzenia gleby: wietrzenie, powstawanie zwietrzeliny, rozwój roślinności i działalność mikroorganizmów, powstawanie próchnicy.
Poziomy glebowe: organiczny (próchnica), mineralny, skała macierzysta
Jeżeli klimat jest wilgotny to woda się przemieszcza i przenosi składniki gleb.
Klimat wilgotny- ruch wody ↓ E- poziom wymywania eluwialny, B- poziom wzbogacenia iluwialny, C- poziom skały macierzystej. Są to warunki sprzyjające powstawaniu gleb bielicowych.
Klimat suchy- ruch wody ↑ B- poziom wzbogacenia (łatwo przyswajalne sole NaCl, gips), EC- poziom przejściowy, C-poziom skały macierzystej. Są to warunki sprzyjające powstawaniu gleb piaszczystych o półpustynnych- buroziemy, gleby słone.
Na obszarach pagórkowatych i górskich część wody wsiąka a część spływa po powierzchni zubożając gleby na stoku. Warstwa deluwialna (żyzna, zasobna)- u podnóży gór.
Działanie wiatru:
Może zachodzić zjawisko erozji eolicznej (wietrznej).
Niszczące działanie wiatru- deflacja- wywiewanie luźnego materiału.
Cząstki wywiewane przez wiatr osadzają się: u podnóża pagórków, w zagłębieniach terenu- niekiedy daleko oddalonych. Powstają grube warstwy utworów nawiewowych.
Cechy klimatu Polski:
Średnia roczna suma opadów 500-700mm, w górach >1200mm. Średnia roczna temp 7-8 °C, w partiach szczytowych 0 °C.
Nad obszarem Polski ścierają się masy charakterystyczne dla klimatu: umiarkowanego ciepłego, oceanicznego i kontynentalnego.
Woda
Znaczenie wody w procesie glebotwórczym: oceany, morza, jeziora→ miejsce gromadzenia utworów skalnych. Lodowce, lód, opady atmosferyczne→ czynniki o charakterze niszcząco- budujących (zamarzanie- przemieszczanie mechaniczne, wody roztopowe, intensywne opady letnie- erozja, zmywanie). Udział w procesach wietrzenia, redukcji, bielicowania i inne. Przemieszczanie cząstek mineralnych i organicznych.
Stanowi roztwór glebowy.
Morfologiczna działalność lodowców: jeden z najważniejszych procesów geomorfologicznych. 2 typy lodowców: górskie i kontynentalne (lądolody). Czas w historii Ziemi obejmujący działanie lądolodu północnego. Na obszarze Polski wystąpiły 4 zlodowacenia (glacjały): podlaskie, krakowskie, środkowopolskie, bałtyckie.
Niszcząco modelująca działalność lodowca:
Wygładzanie podłoża (detersja). Wyorywanie z podłoża odłamków skalnych (detrakcja). Zdzieranie materiału przez czoło lodowca (egzaracja).
Różne formy akumulacyjne:
Morena czołowa- materiał zwałowy o wysokości do kilkunastu metrów. Powstaje przed czołem lodowca. Morena denna- powstaje z materiały przymarzniętego do dna lodowca.
Żywe organizmy:
Fauna glebowa wpływa na: rozdrobnienie i mieszanie materiału glebowego. Wzbogaca glebą w substancje organiczne. Obieg składników pokarmowych. Mineralizację. Strukturę. Powierzchnie gleby. Cechy morfologiczne gleby (tzw. Nowotwory glebowe: koprolity, kretowiny).
Przedstawiciele fauny glebowej: gryzonie, nicienie, ślimaki, dżdżownice.
Rola roślinności w procesie powstawania i kształtowania gleby: ochrona przez niszczącym działaniem wody i wiatru (erozja). Rozkład obumarłych części roślin (mineralizacja i humifikacja). Korzenie i części naziemne roślin powstające w powierzchniowych warstwach gleb biorą udział w powstawaniu poziomów genetycznych ściółki leśnej, próchnicy. Udział w wietrzeniu skał i minerałów (wietrzenie fizyczne). Udział w kształtowaniu struktur gleby.
Mikroorganizmy glebowe: (Mikroflora- bakterie, promieniowce, grzyby. Mikrofauna- pierwotniaki). Udział w procesie mineralizacji i humifikacji materii organicznej. Uczestniczą w krążeniu węgla, azotu, siarki. Wpływają na wzrost i rozwój roślin wyższych. Biorą udział w przemianach geochemicznych i fizykochemicznych. Procesy wietrzenia.
Rzeźba terenu:
Ukształtowanie dużych powierzchni terenów- makrorelief, średnich- mezorelief, małych- mikrorelief.
Na stokach spadzistych (5-20°) i stromych (20-45°) tworzą się gleby płytkie o słabo wykształconym lub niewykształconym profilu glebowym. U podnóża stoków tworzą się gleby głębsze o zwiększonej miąższości. Z rzeźba terenu związane są procesy erozyjne.
Erozja wodna- wymywanie i przemieszczanie cząstek glebowych przez wody spływające po stokach. Powierzchniowa: płaska (woda unosi najdrobniejsze cząstki organiczne nie powodując wyraźnych żłobin. Następuje spłycenie poziomu próchnicznego). Liniowa (tworzą się wyżłobienia). Podziemna (suffozja)- tworzenie w dolnych częściach profilu glebowego pustych przestrzeni w wyniku przepływu wody (zapadanie się gleby, korytarze).
W Polsce ok. 20% gleb ulega erozji wodnej.
Zapobieganie erozji- melioracje przeciwerozyjne: cele: zmniejszenie prędkości spływu. Umocnienie tras odpływu bądź wywiewania. Sposoby: zalesienia, zakładanie leśnych pasów śródpolnych, zakładanie trwałych użytków zielonych, zabiegi umacniające powierzchnię gleby.
Działalność człowieka a proces glebotwórczy
Niszczenie gleby- bezplanowe niszczenie gleb, nieumiejętne osuszanie gleb bagiennych, szkody wywołane przez przemysł.
Działania w kierunku zachowania i tworzenia gleb: zagospodarowanie nieużytków, rekultywacja terenów zniszczonych przez przemysł, zakładanie lasów, zabiegi agrotechniczne w tym nawożenie, regulacja stosunków wodnych.
Wykład II Minerały glebowe
Minerał- pierwiastek lub związek chemiczny powstały na drodze naturalnych procesów geologicznych. W większości w stanie stałym i w formie krystalicznej. Charakteryzuje się jednorodnym składem chemicznym i stałymi wartościami fizycznymi.
Powstawanie minerałów: krystalizacja z magmy, wytrącanie z roztworów wodnych, metamorfoza, jako produkt wietrzenia innych minerałów.
Magma- stop występujący pod twardą pokrywą ziemską. Wydobywa się w postaci lawy (utrata ciał lotnych). Krzepnięcie magmy- minerał pierwotny, wietrzenie- minerał wtórny.
Właściwości fizyczne minerałów.
Właściwości optyczne: barwa (wrażenie wzrokowe), barwa rysy (barwa sproszkowanego minerału), połysk (odbijanie promieni od powierzchni minerału. Np. metaliczny, diamentowy, szklisty, perłowy, matowy), przezroczystość (zdolność do przepuszczania lub zatrzymywania promieni słonecznych)
Właściwości mechaniczne: twardość- opór, jaki stawia minerał w trakcie zarysowywania (10 stopni twardości wg skali Mohsa: 1-talk, 2-gips, …, 10-diament). Gęstość- ile razy minerał jest cięższy od tej samej objętości wody (w granicach 2,5-3,5 g/cm3). Łupliwość- zdolność minerału do pękania pod wpływem uderzania, naciskania. Kruchość. Sprężystość.
Właściwości morfologiczne- pokrój (charakterystyczny kształt), skupienia (formy, w jakich minerały występują np.. wykwity, nacieki, bliźniaki).
Właściwości chemiczne minerałów
Ogólny podział minerałów: * bezpostaciowe (amorficzne)- ciecze, gazy, szkliwa, atomy, cząsteczki chemiczne- nie posiadają geometrycznego uporządkowania. Nie występują w postaciach ograniczonych płaszczyznami i krawędziami np. opal. *krystaliczne (kryształy)- uporządkowana budowa wewnętrzna tworzy sieć krystaliczne. 2 typy sieci krystalicznych: (1- atomowa- diament, jonowa- sól kuchenna).
Podział minerałów (6 gromad)
*pierwiastki rodzime (złoto, siarka, miedź, diament). *siarczki i siarkosole (piryt, chalkopiryt, molibdenit). Pierwiastki rodzime, siarczki i siarkosole odgrywają niewielką rolę w procesach glebotwórczych. Maja zastosowanie przemysłowe. *tlenki i wodorotlenki: tlenki krzemu (kwarc, krzemionka, agat), tlenki żelaza i glinu (hematyt, getyt, limonit, korund, diaspor, gibbsyt). Znaczenie tlenków i wodorotlenków: stanowią ok. 17% skorupy ziemskiej w tym kwarc ok. 12%. W glebach mineralnych kwarc- 60-90% masy glebowej tworząc tzw. szkielet gleby. Tlenki glinu i żelaza wpływają na barwę, pH, przyswajalność składników pokarmowych, biorą udział w procesach bielicowania, brunatnienia i glejenia. *solowce= halogenki (chlorki, fluorki i inne)- halit- NaCl, sylwin- KCl, karnalit- MgCl2*KCl*6H2O, fluoryt- CaF2. znaczenie: głównie w glebach słonych. Karnalit i sylwin używane do celów nawozowych. *sole kwasów tlenowych: azotany (saletra chilijska NaNO3, saletra indyjska KNO3), węglany (kalcyt CaCO3, dolomit CaCO3*MgCO3, magnezyt MgCO3). (Znaczenie węglanów: b. duże znaczenie glebotwórcze, wpływ na pH, buforowość gleby. Ze skał wapiennych tworzą się gleby zwane rędzinami). Siarczany (gips anhydryt, kainit). Fosforany (apatyt, fosforyty, wiwianit). Krzemiany i glinokrzemiany (szczególnie ważne), pierwotne, wtórne (minerały ilaste). Znaczenie: stanowią ok. 80% skorupy ziemskiej. Krzemiany pierwotne (powstają z magmy w wyniku krystalizacji). Podział: wyspowe- oliwin, grupowe- beryl, łańcuchowe- , warstwowe (muskowit- mika biała, biotyt- mika czarna), przestrzenne- skalenie i skaleniowce. Budowa krzemianów pierwotnych- tetraedr (czworościan), atom centralny to atom Si. Krzemiany wtórne powstają w wyniku wietrzenia chemicznego z minerałów pierwotnych, głównie warstwowych i przestrzennych. Budowa- oktaedr (ośmiościan) oprócz tetraedrów. Atom centralny to atom Al. Podział krzemianów wtórnych: grupa smektytu, grupa illitu, grupa kaolinitu, grupa wermikulitu, grupa chlorytu.
…Warstwy tetraedrów i oktaedrów tworzą pakiety…
Ze względu na układ warstw (tetraedrów i oktaedrów) tworzących pakiety wyróżnia się materiały o budowie:
sieć typu 1:1 pakiety: (tetraedr Si, oktaedr Al) i (tetraedr Si, oktaedr Al)- między nimi jest przestrzeń międzypakietowa „niewielka, sztywna”.
sieć typu 2:1 pakiety: (tetraedr Si, oktaedr Al, tetraedr Si) i (tetraedr Si, oktaedr Al, tetraedr Si)- przestrzeń międzypakietowa jest duża i wnikają w nią kationy np. potas.
Minerały organiczne: * torf, ropa naftowa, węgiel. *bursztyn, asfalt. *i inne tworzące skały organiczne.
Skała macierzysta: naturalne skupienia minerałów wchodzących w skład skorupy ziemskiej, powstałe na drodze procesów geologicznych. Jest wynikiem procesów: *krzepnięcia magmy (80% skał to skały magmowe)- głębinowe (plutoniczne), wylewowe (wulkaniczne). * Krystalizacji soli w akwenach (osadowe, chemiczne). *Przeobrażenia (skały metamorficzne). * Wietrzenia innych skał i osadzania produktów wietrzenia, często z udziałem transportu (osadowe, okruchowe). * Gromadzenia, osadzania resztek roślin lub zwierząt w morzach i na lądach.
Wykład III Procesy wietrzenia
95% skorupy ziemskiej to skały magmowe i metamorficzne.
Wietrzenie fizyczne (rozdrabnianie skał): różnice temperatur (nagrzewanie, ochładzanie, zamarzanie)- powstają szczeliny- rozpad na mniejsze bloki- minerał wtórny.
Insolacja (nasłonecznienie)- rozluźnienie i rozpad skał na skutek działania wysokiej temp.
Zamrożenie- rozpad skał powoduje zamarzająca woda.
Wraz ze spadkiem temp. ludu wzrasta ciśnienie na ściany szczeliny.
Przykłady wietrzenia fizycznego: zaokrąglone formy skalne jako efekt nasłonecznienia. Grzyby skalne jako efekt wybiórczego. Rumowisko skalne (gołoborze) efekt wietrzenia mrozowego.
Wietrzenie chemiczne: uwalnianie z minerałów pierwotnych wielu pierwiastków (Mg, K, Ca, Fe), które w skałach występują w formach niedostępnych dla roślin. Powstawanie nowych minerałów.
Wietrzenie chemiczne (działanie wody)- przykłady: hydroliza (działanie jonów H, OH), redukcja, hydratacja (uwodnienie.
Wietrzenie biologiczne: Minerał wtórny (wydzieliny mikroorganizmów, aktywność rośliny, wydzieliny, mineralizacja)
Morfologia gleb
Poziomy genetyczne- procesy glebotwórcze prowadzą do stopniowego wykształcenia się w skale macierzystej pewnych stref (poziomów).
Poziomy główne:
O: poziom organiczny- zawiera ponad 20% świeżej lub częściowo rozłożonej materii organicznej. W glebach mineralnych i mineralno- organicznych poziom O tworzy się na powierzchni utworu mineralnego. Podział w zależności od miąższości: < 10cm- gleba mineralna, 10-30cm mineralno- organiczna, >30cm organiczna.
A: poziom próchniczny- powstaje w warstwie powierzchniowej gleby mineralnej. Jest ciemno zabarwiony. Zawiera dużo materii organicznej (nie więcej niż 20%).
E: poziom wymywania (eluwialny)- wytworzony bezpośrednio pod poziomem A lub O. charakterystyczna jaśniejsza barwa (mniej materii organicznej). Większa zawartość krzemionki. Mniejsza zawartość tlenków Fe, Mn i innych, które uległy wymyciu do poziomu leżącego poniżej B.
B: poziom wzbogacania (iluwialny)- leży poniżej poziomu E (jeśli występuje) lub A względnie O. nie zaznaczają się w nim cechy skały macierzystej lub są słabo widoczne. Duża akumulacja tlenków i materii organicznej w skutek wymywania z poziomów leżących powyżej. Nagromadzenie frakcji ilastej (wmywanie lub rozkład minerałów pierwotnych). Często nagromadzanie węglanów Ca i Mg, gipsu.
C: poziom skały macierzystej ( w każdej glebie)- składa się z materiału mineralnego mało zmienionego przez procesy glebotwórcze. Nie wykazuje cech innych poziomów glebowych. Może zawierać wmyte węglany, krzemionkę, żelazo i sole.
G: poziom glejowy- powstaje w wyniku procesów redukcji (warunki beztlenowe). Barwa stalowa z odcieniem niebieskim lub zielonkawym.
P: poziom bagienny- część profilu gleby organicznej objęta bagiennym procesem glebotwórczym.
M- poziom murszenia- część profilu gleby organicznej objęta procesem murszenia.
R: podłoże skalne- lita lub spękana skała (magmowa, przeobrażona, osadowa) występująca w podłożu.
Poziomy mieszane: część profilu glebowego w którym zmiany morfologiczne między sąsiednimi poziomami głównymi obejmują pas szerszy niż 5cm. Cechy przyległych procesów są wyraźne i istnieje ciągłość między wcinającymi się języczkami i poziomymi ograniczającymi je. Zapis: A/E, A/C, B/C itd..
Poziomy przejściowe: część profilu glebowego w którym równocześnie widoczne są cechy 2 sąsiednich poziomów glebowych. Zapis: AE, BE, BC. Pierwsza litera oznacza poziom, do którego poziom glebowy jest bardziej podobny.
Podpoziomy: oznaczane są cyframi (A1, B1, B2, C1, C2). Liczby wskazują na różnice cech (barwa, struktura). Często po liczbie występuje mała litera oznaczająca właściwości podpoziomów np. A2g, Bt.
Przyrostki do oznaczania cech i właściwości poziomów (przykłady):
a: dobrze zmumifikowana materia organiczna w poziomie A.
ca: akumulacja węglanu wapnia.
et: eluwialne wymycie frakcji ilastej (dotyczy poziomu E).
fe: iluwialna akumulacja żelaza (dotyczy poziomu B)
g: cechy glejowe
h: dobrze zmumifikowana materia organiczna w niższych poziomach
t: iluwialna akumulacja frakcji ilaste (dotyczy poziomu B)
p: poziom rozluźniony wzruszony przez orkę znajduje się na powierzchni gleb np. Ap.
Procesy glebotwórcze:
Proces inicjalny- zachodzi z udziałem pionierskich zbiorowisk drobnoustrojów, mchów, porostów. Powoduje powstanie gleb prymitywnych (litosole, regosole). Słabo zaznaczony poziom próchniczny.
Proces darniowy- uwarunkowany obecnością roślinności trawiastej (dużo resztek korzeniowych, kłączy). Rozluźnienie masy glebowej (struktura drobnoagregatowa). Wyraźnie zaznaczony poziom próchniczny.
Proces brunatnienia (b. ważny w warunkach Polski)- aktywne biologicznie gleby wielogatunkowych lasów liściastych. Polega na rozpadzie pierwotnych krzemianów z wydzieleniem żelaza w postaci związków nierozpuszczalnych. Związki te nadają glebie brunatny kolor. Tworzy się tzw. poziom brunatnienia.
Proces bielicowania (b. ważny zachodzi w Polsce)- selektywne wypłukiwanie w głąb profilu glebowego produktów rozkładów minerałów glebowych i substancji organicznej. Przemieszczaniu ulegają głównie tlenki glinu i żelaza. Powstaje tzw. poziom eluwialny (wymycia) charakterystyczna biała barwa. Poniżej poziomu eluwialnego tworzy się strefa iluwialna (wmycia) o rdzawej lub ciemnobrunatnej barwie. Poziom iluwialny jest bardziej scementowany i wzbogacony. Bielicowanie jest typowe dla mało aktywnych biologicznie gleb leśnych zwłaszcza lasów iglastych, utworów piaszczystych, ubogich i kwaśnych.
Proces płowienia (dominuje w Polsce)- polega na wymywaniu nie rozłożonych minerałów głównie iłu koloidalnego górnych warstw profilu glebowego. W efekcie powierzchniowe warstwy gleby są pozbawione najdrobniejszej frakcji mineralnej. Powstaje tzw. teksturialny poziom wmywania.
Proces glejowy- zachodzi w warunkach dużej wilgotności a przez to małej dostępności tlenu. Polega na redukcji związków Fe i Mn z udziałem anaerobowych drobnoustrojów. Gleby glejowe maja niebiesko- zielony kolor.
Proces torfienia- złożony proces chemiczny, duża wilgotność, obecność roślin bagiennych.
Proces murszenia- następuje po odwodnieniu torfowiska i ustaniu warunków beztlenowych. Złożony proces biochemiczny- humifikacja i mineralizacja. Zanika włóknisto- gąbczasta struktura torfu i pojawia się specyficzna struktura drobnoagregatowa.
Poziomy diagnostyczne gleb mineralnych- umożliwiają precyzyjny i jednoznaczny opis profilu glebowego.
Wykład IV Właściwości fizyczne gleb
Właściwości fizyczne gleb:
- pierwotne (podstawowe): skład granulometryczny, gęstość, porowatość, plastyczność (konsystencja), lepkość, zwięzłość, pęcznienie i kurczliwość.
- funkcjonalne (wtórne): właściwości wodne, powietrzne, cieplne.
Skład granulometryczny jest podstawową i niezmienną w czasie właściwością gleby określającą jej wartość użytkową. Od składu granulometrycznego zależy większość właściwości fizycznych i chemicznych.
Gęstość:
Gęstość właściwa- masa 1 cm3 gleby pozbawionej jakichkolwiek przestworów. R= m/v [g/cm3]- stosunek fazy stałej gleby (m) do objętości (v) zajmowanej przez tą fazę. Zależy od: składu mechanicznego, zawartości próchnicy (może ulegać zmianie- im więcej próchnicy tym mniejsza gęstość), głębokości (im głębiej tym mniejsza gęstość).
- gleby mineralne gęstość właściwa: 2,4-2,8 g/cm3
- gleby organiczne- 1,5-2,0: niezamulone: 1,5-1,7, słabo zamulone: 1,7-1, silnie zamulone: 1,9-2,0.
Znaczenie: wskazuje orientacyjnie na skład fazy stałej. Wskazuje na stopień zamulenia gleb organicznych. Charakteryzuje poziomu genetyczne (poziom A najmniejsza, poziom C największa). Jest niezmienna w danej glebie.
Gęstość objętościowa gleb: stosunek masy określonej objętości gleby suchej pobranej z zachowaniem naturalnego układu (m) do jej objętości (v). Ro= m/v [g/cm3].
- gleby mineralne gęstość objętościowa: 0,8-1,9 g/cm3
- gleby organiczne: 0,08-0,75.
Zależy od: zawartości próchnicy (im więcej tym mniejsza Ro), głębokości (im głębiej tym mniejsza Ro). Właściwość dynamiczna zmienia się w sezonie wegetacyjnym. Duża gęstość może wskazywać na poziom iluwialny gleb bielicowych lub wytworzenie „podeszwy płużnej”.
Gęstość objętościowa chwilowa- uwzględnia masę określonej objętości gleby z aktualną zawartością wody. Roch= (ms+mw)/V [g/cm3], MS- masa fazy stałej, MW- masa wody. Roch zależy od aktualnej wilgotności gleby.
Porowatość: sumaryczna objętość porów określonej gleby. Charakteryzuje stosunki wodno- powietrzne gleby.
- mineralne gleby uprawne: 28-75%
-gleby organiczne: 5-94%.
Zależy od: składu granulometrycznego (im większa ilość cząstek spławianych tym większa porowatość). Próchnicy (im jest jej więcej tym porowatość jest większa). Sposobu użytkowania gleby (rośliny). Zabiegów uprawnych. Warunków pogody (wilgotność). Struktury gleb.
Optymalna porowatość gleby: ziemniaki: 58-62^, buraki cukrowe: 44-54%, pszenica: 41-44%.
Wielkość porów: makropory >30μm, mezopory 0,2-30μm, mikropory <0,2μm.
Gleba gruboziarnista (duży udział makroporów) duża przewiewność, duża przepuszczalność, gleba zbyt sucha.
Gleba drobnoziarnista (duży udział mikroporów) dużo wody, mała przewiewność, mała przepuszczalność, złe warunki do rozwoju korzeni.
Najkorzystniejsze warunki wodno- powietrzne są gdy przeważają mezopory.
Plastyczność- gleba sucha zachowuje się jak ciało sztywne- kruszy się przy nacisku. Gleba wilgotna wykazuje zdolność plastycznego odkształcania.
Gleby spoiste (gliny, iły) w zależności od wilgotności posiadają różne konsystencje: zwarta (gleba sucha), plastyczna (gleba wilgotna- odkształca się i po zaprzestaniu działania siły zachowuje ten kształt), płynna (gleba mokra- rozpływa się).
Gleby niespoiste (piaski- są płynne bez przechodzenia w konsystencję plastyczną).
Znaczenie: określenie metody uprawy, określenie warunków pracy narzędzi, określenie parametrów, elementów pracy.
W praktyce: gleby lekkie- efekt orki w niewielkim stopniu zależy od wilgotności, spulchnienie. Gleby ciężkie: w stanie zwartym- orka będzie kruszyła agregaty na duże bryły. Najlepsze pokruszenie i spulchnienie uzyska się w glebie o konsystencji bliskiej granicy plastyczności (zwarta/ plastyczna). Orka gleby bliskiej granicy konsystencji płynnej (plastyczna/ płynna) powoduje tylko odwrócenie gleby.
Lepkość (przylepność)- zdolność do przylegania cząstek gleby do narzędzi i maszyn rolniczych. Zależy od: składu granulometrycznego gleby (im więcej tym większa). Wilgotności (większa w glebach wilgotnych). Struktury gleby (mniejsza w glebach o lepszej strukturze). Rodzaju narzędzia (czy jest porowate, płaskie…)
Maksymalna lepkość następuje w przedziale wilgotności odpowiadającemu plastycznemu stanowi konsystencji.
Zwięzłość- opór jaki gleba stawia narzędziom podczas jej rozcięcia lub rozklinowania.
Zależy od: składu granulometrycznego (większa w glebach ciężkich). Od struktury gleby. Zawartości CaCO3. Wilgotności (suche stanowią zwykle większy opór). Uprawianej rośliny.
Od zwięzłości (i lepkości) zależy rozwój systemu korzeniowego.
Pęcznienie, kurczliwość- zmiana objętości gleby w warunkach różnej wilgotności.
Zależy od: zawartości minerałów ilastych. Zawartości materii organicznej. Składu chemicznego roztworu glebowego.
Piaski nie pęcznieją.
Skład roztworu glebowego: obecność jonów jednowartościowych Na+, K+ zwiększa pęcznienie i kurczliwość. Obecność jonów 2 i 3 wartościowychCa2+, Mg2+, Al3+ zmniejsza pęcznienie i kurczliwość.
Struktura gleby to rodzaj i sposób wzajemnego powiązania raz przestrzenny układ elementarnych cząstek fazy stałej gleby.
Podział (struktury gleb mineralnych):
- proste (nieagregatowe): *Rozdzielno ziarnista- ziarna glebowe nie są ze sobą zlepione. *Spójna (zwarta)- tworzy jednolitą masę, nie wykazuje trwałych pęknięć ani szczelin (gliny piaszczyste, piaski gliniaste).
- agregatowe:
- Skleroidalna- powstają grudki lub agregaty: *Koprolitowa (nieregularne kształty, elementy dżdżownic). *Gruzełkowa (agregaty kuliste, porowate i twarde). *Ziarnista- agregaty nie są porowate, powstają gdy gleba odmarza- zamarza.
- foremno wielościenna- agregaty o nierównomiernych kształtach: *Wrzecionowata- agregaty to graniastosłupy. *Dyskoidalna- tworzą się płytki.
Charakterystyka struktury gruzełkowej: agregaty są trwałe. Pod działaniem siły zewnętrznej agregaty rozpadają się na mniejsze części. Spoiwem są: kwasy próchniczne, śluzy bakteryjne, minerały ilaste, koloidy mineralno- organiczne wysycane Ca.
Kształtowanie struktury gruzełkowej: skała macierzysta (cząstki spławiane). Zawartość próchnicy im większa tym lepsza struktura. Zabiegi uprawne (orka, bronowanie). Odkwaszanie gleby (wprowadzanie do gleby Ca). Nawożenie mineralne (większy plon- więcej resztek roślinnych- więcej próchnicy). Nawożenie naturalne i organiczne (obornik, słoma, nawozy zielone). Uprawa roślin strukturotwórczych (motylkowe, trawy, mieszanki motylkowo- trawiaste)- dużo resztek roślinnych, palowy system korzeniowy, penetracja głębszych warstw profilu glebowego. Aktywność biologiczna gleby (dżdżownice).
Wpływ struktury na plon roślin uprawnych: lepsze warunki wodno- powietrzne. Lepsza dostępność składników pokarmowych. Mniejsze opory gleby dla rosnących korzeni. Lepsze warunki dla życia dżdżownic.
Wykład V Właściwości wodne gleby
Znaczenia wody w glebie: jest 1 z frakcji składowych gleby. Stanowi roztwór glebowy (w stanie płynnym rozpuszcza składniki mineralne, organiczne, O2. CO2, toksykanty). Warunkuje życie biologiczne gleb. Wpływa na przebieg procesów glebowych (mineralizacja, humifikacja, wietrzenie minerałów. Niezbędna dla rozwoju roślin (fotosynteza). Stanowi środowisko obiegu i wymiany składników między fazą stałą gleby, roztworem glebowym, a rośliną.
Zapotrzebowanie roślin uprawnych na wodę (dm3) potrzebna na wyprodukowanie 1kg suchej masy to współczynnik transpiracji: kukurydza 223, ziemniak 250, burak cukrowy 270, jęczmień 280.
Źródła wody w glebie: opady atmosferyczne. Woda podsiąkająca z głębszej gleby. Kondensacja pary wodnej w glebie. Wody powierzchniowe (rzeki, strumyki, jeziora). Wody z nawodnień.
Postacie wody dostępnej dla roślin: woda molekularna (b. trudno dostępna), kapilarna (łatwo dostępna), wolna woda, grawitacyjna (okresowo dostępna), gruntowa (częściowo dostępna).
Retencja wody glebowej- zdolność gleby do zatrzymywania wody opadowej.
Retencja użyteczna- ilość wody, z której mogą korzystać rośliny.
Gospodarka wodna gleby (3 typy):
I typ: gruntowo- wodny (GW)- woda glebowa gruntowa i kapilarna w zasięgu korzeni. Małe wahania sezonowe zwierciadła wody. Rośliny są w niewielkim stopniu uzależnione od opadów.
II typ: opadowo- gruntowo- wodny (OGW)- duże wahania sezonowe zwierciadła wody gruntowo- glebowej. Na wiosnę większy zapas wody. Latem i wczesna jesienią może wystąpić deficyt.
III typ: opadowo- retencyjny (OR)- woda zalega b. głęboko. Źródłem wody dla rośliny są opady.
Wykład VI Właściwości chemiczne gleb -BRAK MATERIAŁÓW!!!
Systematyka gleb:
Systematyka gleb Polskich oparta jest na kryteriach przyrodniczych i uwzględnia: genezę gleb, rozwój pod wpływem różnych procesów glebotwórczych na obszarach wysokich zlodowaceń, wpływ działalności człowieka, właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne.
Jednostki hierarchiczne w systematyce gleb(oznaczane literą rzymską). Nadrzędna jednostka systematyki obejmuje gleby wytworzone pod przeważającym wpływem jednego z czynników glebotwórczych (gleby hitogeniczne, semihydrogeniczne, hydrogeniczne, antropogeniczne). Albo pod wpływem wszystkich czynników bez dominującego wpływu żadnego z nich (gleby autogeniczne). W ramach działu uwzględnia się rzędy.
Rząd (liczba rzymska+ duża litera)- obejmują gleby o podobnym: kierunku rozwoju, stopniu zwietrzenia, typie materii organicznej, typie powiązań materii organicznej z częściami. Rzędy obejmują różne typy.
Typ (liczba rzymska+ duża litera+ liczba arabska)- podstawowa jednostka systematyczna, stanowi trwałą fazę ewolucji gleby, taki sam układ poziomów genetycznych, zbliżone właściwości fizyczne i chemiczne, podstawowy rodzaj wietrzenia i przemieszczania składników pokarmowych, w warunkach naturalnych każdemu typowi odpowiada określone zbiorowisko roślinne.
Podtyp (małe litery).
Rodzaj - określa genezę i właściwości skały macierzystej.
Gatunek- określa uziarnienie utworu glebowego całego profilu glebowego, wyrażony procentowym udziałem poszczególnych frakcji granulometrycznych.
DO TEGO MIEJSCA MIELIŚMY DO TEJ PORY
I Gleby litogeniczne- budowa i właściwości uzależnione od właściwości skały macierzystej, występują na terenach górskich, budowa profilu glebowego A-C, mała zawartość próchnicy.
I A gleby mineralne bezwęglanowe słabo wykształcone: gleby inicjalne (kamieniste- litosole lub gleby w początkowej fazie rozwoju- regosole), bez wyraźnie wyznaczonych poziomów diagnostycznych, płytkie (miąższość ok. 10 cm).
I B gleby wapniowcowe o różnym stopniu rozwoju: gleby wytworzone ze skał reglanowych (wapieni, dolomitów), KS wysycony zasadami (z przewagą wapnia), próchnica słodka wysycona wapniem, odczyn zasadowy (w poziomie A obojętny), obejmuje 2 typy: rędzinowe i pararędzinowe.
I B1 Rędziny- skałę macierzystą stanowią węglany lub siarczany wapnia, 1,2 % gleb w Polsce (wyżyna krakowska, częstochowska, lubelska, śląska), w warunkach naturalnych porośnięte lasami z dużym udziałem buków.
I B2- Pararędziny- skałę macierzystą stanowią najczęściej piaski zwałowe o dużej zawartości węglanów, stanowią ok. 0,1% powierzchni kraju.
II gleby autogeniczne
II A gleby czarnoziemne
II A 1- Czarnoziemy- jedne z najżyźniejszych gleb w Polsce, wytworzone z lessów, powstały na terenach łąkowo-stepowych, dominacja procesów biologicznych nad wietrzeniem fazy mineralnej, duży dopływ materii organicznej, zawartość próchnicy 2 - 4 % (znaczny udział kwasów huminowych i humin), duże wysycenie KS zasadami (50 - 70%), dzielą się na 2 podtypy: czarnoziemy nie zdegradowane i zdegradowane, łącznie stanowią ok. 1,5% gruntów ornych.
II B Gleby brunatnoziemne- powstają w warunkach klimatu umiarkowanego pod lasami liściastymi i mieszanymi, bogate w glinokrzemiany, uwalniane w procesie wietrzenia tlenki żelaza wraz ze związkami organicznymi tworzą na ziemiach mineralnych otoczki brunatnego koloru, w miarę nasilania się tego procesu tworzą kompleksy żelazisto-próchniczno-ilaste, stanowią ok. połowę gleb Polski.
II B1 Gleby brunatne właściwe- poziom próchniczny 20 - 30cm barwy brunatno-szarej lub szarej, zawartość próchnicy 2 - 3%, odczyn lekko kwaśny do zasadowego, wysycenie KS zasadami.
II B2 Gleby brunatne kwaśne- powstały ze skał kwaśnych, morfologicznie podobne do gleb brunatnych właściwych, w mniejszym stopniu wysycone zasadami < 30%
II B3 Gleby płowe- charakteryzują się silnym wymyciem węglanów i najdrobniejszej frakcji minerałów ilastych, wysycenie KS zasadami zróżnicowane (20 - 6-%), ubogi poziom próchniczny o miąższości 15 - 20cm, zawartość próchnicy poniżej 2%.
II C Gleby bielicoziemne- stanowią ok. 25% gleb Polski, skałami macierzystymi są najczęściej przepuszczalne i ubogie w składniki pokarmowe utwory piaszczyste, łatwo ulegają wietrzeniu, charakteryzują się silnym zakwaszeniem i małą pojemnością sorpcyjną, pod kilkucentymetrową warstwą próchniczną znajduje się poziom wymywania (jasnoszary lub biały), wymyciu ulegają wodorotlenki Al., Fe, Mn i związki próchniczne, w ich miejscu tworzy się biała lub szara warstwa krzemionki.
II C1 Gleby rdzawe- tworzą się kompleksy złożone z piasku i tlenków glinu i żelaza (hydroksytlenki), mają barwę rdzawą, niskie pH (poniżej 5,0), w większości porośnięte roślinnością leśną, mała miąższość poziomu próchnicznego.
II C2 Gleby bielicowe- stanowią ok. 25% gleb Polski, poziom próchniczny o miąższości >10cm, są mało zasobne w składniki pokarmowe, silnie zakwaszone (pH 3,0 - 4,5).
II C3 Bielice- bardzo ubogie w składniki pokarmowe, pod poziomem organicznym (O) rzadko występuje poziom próchniczny.
III gleby semihydrogeniczne- w powierzchniowych warstwach profilu glebowego dominuje gospodarka wodna opadów. Wpływ wód opadowych lub silne oglejenie opadowe obejmuje środkowe i dolne warstwy profilu glebowego.
III A Gleby glejo-bielicoziemne: gleby, w których cechy morfologiczne i właściwości chemiczne są w górnej części profilu, są rezultatem bielicowania, a w dolnej silnego oglejenia gruntowego.
III B Czarne ziemie- powstały w warunkach dużej akumulacji materii organicznej, z utworów mineralnych o dużej zawartości węglanów wapnia. Istotny wpływ w procesie glebotwórczym wód gruntowych lub dużej wilgotności powietrza. Powstały pod roślinnością darniowo-łąkową.
III C Gleby zabagnione- głównym czynnikiem kształtującym profil tych gleb jest woda (gruntowa lub opadowa. Trwałe lub okresowe warunki beztlenowe. Charakterystyczne są warstwy oglejone jako wynik redukcji związków żelaza.
III C1- Gleby opadowo-glejowe.
III C2- Gleby gruntowo-glejowe.
IV Gleby hydrogeniczne- powstały z utworów mineralnych i organicznych, które powstały lub uległy przekształceniom w warunkach wodnych środowiska. Geneza tych utworów wiąże się ze zjawiskami sedentacji, sedymentacji.
Sedentacja- osadzanie się materiału powstałego ma miejscu jego występowania w formie mineralnej lub organicznej.
Sedymentacja- osadzanie materiału przetransportowanego przez wodę i wiatr.
W wyniku sedentacji i sedymentacji gromadzą się hydrogeniczne utwory glebowe powstałe z rozkładów materii organicznej i części mineralnych (głównie CaCO3).
Gleby hydrogeniczne charakteryzuje różna zawartość materii organicznej (m.o.): Mineralne właściwe do 3% m.o. Mineralne próchniczne 3-10% m.o. Mineralno-organiczne 10-20% m.o. Organiczne 20% m.o.
Decesja- zachodzi wtedy, gdy uwodnienie utworów glebowych ulegnie zmniejszeniu lub zostanie zatrzymane. Następuje wówczas wzmożony proces humifikacji (tworzenia próchnicy) i mineralizacji (rozkład próchnicy).
IV A Gleby bagienne- akumulacja materii organicznej następuje w wyniku procesu bagiennego: torfotwórczego (warunki beztlenowe), mułowego lub błotnego (warunki słabo tlenowe).
IV A1- Gleby mułowe.
IV A2- Gleby torfowe.
Torfowiska niskie- położone w dolinach rzecznych lub terenach źródliskowych rozchód wody na ewapotranspirację jest równoważony przez opady i dopływ wód pH>5
Torfowiska przejściowe- powolny przepływ wód, mały odpływ wód gruntowych, pH 4-5.
Torfowiska wysokie- powierzchnia torfowiska często wypukła. Przewaga opadów nad ewapotranspirację, odczyn silnie kwaśny pH< 4.
IV B Gleby pobagiene- powstałe z gleb bagiennych po odwodnieniu przerywającym proces akumulacji materii organicznej. Odwodnienie i napowietrzenie powierzchniowej warstwy gleby powoduje wiele przeobrażeń natury fizycznej, chemicznej i biologicznej (proces murszenia.
IV B1 Gleby murszowe- posiadają warstwę o miąższości, co najmniej 30cm zawierającą powyżej 20% materii organicznej.
IV B2 Gleby murszowate- warstwa o miąższości poniżej 30cm, zawierają mniej niż 20% materii organicznej.
V Gleby napływowe- powstałe w wyniku erozji lub sedymentacji pod wpływem wód powierzchniowych, charakterystyczna warstwowa budowa profilu glebowego (sedymentacja)
V A Gleby aluwialne- powstają na równinach, w dolinach rzek, rzadziej na skutek wahań poziomu wód gruntowych.
V A1 Mady rzeczne.
V A2 Mady morskie.
V B Gleby deluwialne- na terenach pagórkowatych, w dolinach, u podnóży stoków. Ze względu na duży stopień naniesienia cząstek mineralnych i organicznych są zwykle bardzo zasobne w składniki pokarmowe.
VI Gleby słone- w warunkach Polski bez znaczenia. Występują w strefie nadmorskiej, na Kujawach i nad Nidą.
VII Gleby antropogeniczne- powstają pod wpływem intensywnej działalności człowieka. Działalność pozytywna (wzbogacanie gleby w próchnicę), - gleby kulturoziemne. Działalność negatywna- gleby industrioziemne i urbanoziemne.
VII A Gleby kulturoziemne- poziom aluwialny próchnicy o dużej miąższości. Struktura gruzełkowa, duża zasobność w składniki pokarmowe.
VII A1 Hortisole? (Gleby ogrodowe).
VII A2 Regosole (gleby przeobrażone w wyniku głębokiej uprawy).
VII B Gleby industrio- i urbanoziemne: gleby przeobrażone w wyniku działalności przemysłu (zwłaszcza górnictwa), zabudowy przemysłowej infrastruktury. Mechanicznie zniszczony profil glebowy, zaburzenia gospodarki wodnej, zanieczyszczenia lub skażenia wywołanymi przez pyły, dymy, lotne popioły i odpady przemysłowe.