SUBSTANCJA ORGANICZNA GLEBY ORAZ JEJ PRZEMIANY W ZALEŻNOŚCI OD WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNYCH GLEBY

Na substancję organiczną gleby składają się:

• Organizmy żywe,

• Resztki roślinne i zwierz.,

• Próchnica, która jest mieszaniną substancji koloidalnych, powstałą w wyniku daleko posuniętych modyfikacji pierwotnych tkanek roślinnych lub w wyniku syntezy z produktów rozkładu resztek roślinnych i zwierz. przez organizmy glebowe.

W uprawnych glebach mineralnych próchnica stanowi 80 - 90 % całej substancji organicznej, (dlatego próchnica i sub.org. używane są jako synonimy). Zawartość próchnicy w gl. mineralnych jest ogólnie przyjętym wskaźnikiem ich żyzności potencjalnej.

Sub. org. podlega ciągłym zmianom ilościowym i jakościowym w procesach mineralizacji i humifikacji, procesy te zachodzą równolegle w tym samym czasie.

Procesy przemieniające związki organiczne w mineralne noszą nazwę mineralizacji, zachodzą nieustannie w glebie i są częścią obiegu węgla (i innych pierw.) w przyrodzie.

Procesy mineralizacji mogą zachodzić w warunkach:

• Tlenowych (aerobowych) - jest to wtedy butwienie (tworzą się związki: CO₂, H₂O, H₂O₂, SO₄^2-, PO₄^3-, NO₃ (przebiega w wyższych temp. i przy odczynie obojętnym).

• Beztlenowych (anaerobowych) = gnicie (powstaje: CO₂, H₂O, CH₄, H₂S, CS₂ (skatol); nadmierna wilgotność (tym samym niedostatek tlenu), kwaśny odczyn , niska temp.

Głównym produktem rozkładu (spalania sub. org.) jest CO₂ .Gaz ten ulatnia się do atmosfery i częściowo jest asymilow. przez rośliny zielone.

Przyjmuje się, że od ¾ do 4/5 substancji organicznej ulega procesom mineralizacji, natomiast tylko ¼ do 1/5 przekształca się w związki próchniczne.

Humifikacja - obejmuje wiele skomplikowanych procesów rozkładu, przebudowy, i syntezy różnych związków organicznych z udziałem organizmów glebowych, prowadzących do powstania nowych związków organicznych zw. próchnicą (humusem).

W powstawaniu próchnicy biorą udział:

• Trudno rozkładające się połączenia pochodzenia roślinnego tj. woski, tłuszcze, ligniny, celuloza, (zmodyfikowane związki pochodzenia roślinnego (pochodzące z substancji organicznej różnego pochodzenia: ściółka leśna, obumarła darń, resztki pożniwne))

• Nowe związki syntetyzowane przez organizmy i stanowiące część ich ciała: wielocukrowce, poliuronidy.

Na przebieg humifikacji i skład próchnicy wpływ mają:

• Ilość i jakość resztek roślinnych i zwierzęcych

• Skład jakościowy i ilościowy mikroorganizmów

• Właściwości wodne gleby

• Uziarnienie i skład chemiczny gleby

Zawartość próchnicy zależy od typu gleby (tj. od warunków przyrodniczych w jakich kształtowała się gleba).

Najwięcej próchnicy mają czarnoziemy, mady próchniczne, czarne ziemie, rędziny czarnoziemne, średnia zawartość: gleby płowe i brunatne, najmniej: bielicowe, rdzawe oraz gl. inicjalne

Zawartość próchnicy różni się także w konkretnym typie glebowym i zależy od:

• Uziarnienia gleby

• Składu mineralogicznego i chemicznego

• Właściwości wodnych

• Właściwości chemicznych tj.: pH, zawartość CaCO₃

• Ilości i rodzaju organizmów glebowych

• Sposobu użytkowania gleby

Wpływ próchnicy na glebę jest następujący:

• Oddziałuje na fizyczne właściwości gleby

• Wpływa na barwę gleby (zabarwienie od szarego do czarnego), z ciemną barwą wiąże się szybsze i silniejsze nagrzewanie się gleb

• Przyczynia się do tworzenia struktur agregatowych (strukt. gruzełkowatej)

• Zwiększa pojemność wodną gleby

• Korzystnie wpływa na porowatość, zwięzłość, lepkość

• Wpływa na zdolność sorpcyjną gleby

• Wykazuje od 2 - 30 razy większą pojemność sorp. niż koloidy mineralne (150 - 300 cmol(+)/kg )

• Decyduje o pojemn. sorp. w poziomach A gleb mineralnych

• Dostarcza składników pokarmowych i przyczynia się do ich uwalniania dzięki:

• Zawartości łatwo wymiennych kationów,

• Obecności N, P, S i innych składników w formie organicznej

• Uwalnianiu składników z minerałów w wyniku oddziaływania kwasów humusowych

• Korzystnie wpływa na wiele procesów biochemicznych i chemicznych poprzez:

• Regulowanie procesów oxydacyjno -redukcyjnych

• Silne właściwości buforowe

• Obecność substancji wzrostowych oddziałujących na rozwój roślin

Skład próchnicy:

Nieswoiste substancje organiczne - produkty częściowego lub daleko posuniętego rozkładu resztek organicznych oraz związków chemicznych będących wynikiem syntezy prowadzonej przez mikroorganizmy glebowe:

• Węglowodany

• Białka

• Tłuszcze

• Bituminy (woski i smoły)

Swoiste substancje próchniczne - kompleks bezpostaciowych substancji organicznych:

• Związki humusowe: kwasy huminowe szare i brunatne, kwasy hymatomelanowe

• Kwasy fulwowe (krenowe i apokrenowe)

• Huminy

Bituminy - mieszanina węglowodorów, smoł i wosków. Ilość ich wzrasta z głębokością w profilu i wraz z pogorszeniem się stosunk. wodno-pow. Odporne na działanie bakterii, rozkładane przez grzyby w warunkach tlenowych

Kwasy huminowe szare - barwa szaroczarna, duże zdolności sorpc., mają znaczenie strukturotwórcze. W większych ilościach występują w czarnoziemach, rędzinach, gl. brunatnych właściwych.

Kwasy huminowe brunatne - barwa brunatna, podobne do w/w, charakterystyczne dla gleb bielicowych, kwaśnych gleb brunatnych i gleb płowych, kwaśnych gleb zabagnianych i bagiennych

Fulwokwasy - barwa żółta, rozpuszczalne w wodzie, kwaśne, b. ruchliwe (rozpuszczalność i ruchliwość wpływają na zakwaszanie się gleb i ich bielicowanie), nie mają zdolności sorpcji wymiennej. Są bardzo łatwo wymywane z górnych części profilu w głąb. Mają najmniejszą pojemność sorpcyjną wymienną. Duża ich zawartość w glebie wskazuje na zakwaszenie gleby, gdyż kwasy fulwowe są wysycone głównie kationami o charakterze kwaśnym

Huminy - produkty denaturacji kw huminowych, często wiązane przez minerały ilaste (kompleksy organiczno-mineralne), rola strukturotw. (wiążą gl. w gruzełki), ulegają powolnej mineralizacji przez drobnoustroje.

PODZIAŁ PRÓCHNICY

Wg. warunków siedliskowych:

• Gleb uprawnych

• Gleb łąkowych (próchnica darniowa)

• Gleb torfowych (próchnica torfowa)

• Gleb leśnych (próchnica leśna)

• Gleb podwodnych (próchnica gytiowa)

Ze względu na stopień i charakter jej wysycenia:

• Próchnica słodka

• nasycona jonami Ca²⁺, Mg²⁺,

• tworzy się przy odczynie słabo kwaśnym lub obojętnym

• rędziny, czarnoziemy, gl. brunatne

• najlepsze właściwości fizyczne (strukturotwórcze)

• Próchnica kwaśna -

• nienasycona, zawierająca H⁺ i Al³⁺

• kolor jasny

• gl. kwaśne: bielicowe i glejowe

• słabsze właściwości strukturotwórcze i sorpcyjne

• Próchnica słona -

• wysycona jonami Na⁺

• łatwo peptyzuje, silnie pęcznieje

• wadliwe właściwości fizyczne

• gleby słone

Znacznie próchnicy:

• Magazynuje duże ilości N, P, K, Ca, Mg, S, które przy powolnej mineralizacji są uwalniane dla roślin

• Kwasy humusowe są materiałem klejącym - decydują o trwałości gruzełków gleb.

• Przeciwdziała uwstecznianiu się wymiennych jonów potasowych

• Nadają glebom lekkim spójność, a gl. zwięzłym kruchość i pulchność

• Odgrywa pośrednią rolę przy zaopatrywaniu roślin w CO₂

• Pobudza system korzeniowy do wzrostu

• Jej brak uniemożliwia rozwój mikroorganizmom

• Ciemna barwa pochłania promienie słoneczne (nagrzewanie się)

TYPY PRÓCHNIC LEŚNYCH (rys. 1):

• Mor - powstaje na glebach wytworzonych ze skał macierzystych o składzie mechanicznym piasków luźnych i piasków słabogliniastych (skały te mają odczyn kwaśny lub b. kwaśny), ubogie w składniki pok.

Gleby te są b. przepuszczalne dla wody opadowej.

Porastają je lasy iglaste z charakterystycznym podszytem (opad igieł i obumarłe resztki zakwaszają środowisko. W przemianie sub. org. w próchnicę biorą udział grzyby i promieniowce.

Nagromadzony w ciągu okresu weget. materiał org. nie ulega mineralizacji i humifikacji, a gromadząc się na powierzchni tworzy poziom próchnicy nakładowej dochodzącej do ponad 20 cm.

Próchnica wewnątrz gleby jest małej miąższości, kwaśna niestabilna, może przemieszczać się w głąb profilu z wodą.

• Mull - powstaje na glebach wytworzonych ze skał macierzystych o składzie mechanicznym gliny średniej, pyłu gliniastego, pyłu ilastego, iłu, w niektórych rędzinach na skałach wapiennych.

Skała macierzysta ma pH obojętne lub zasadowe.

Powstają pod wpływem roślinności trawiastej lub lasów mieszanych i roślinności trawiastej.

Gleby optymalnie uwilgotnione. Substancja org. dostająca się do gleby nie jest tak kwaśna i bagatsza w składniki pok.

Z próchnicy nadkładowej występuje tylko surowina (O_l), która w ciągu okresu wegetacyjnego jest zhumifikowana i zmineralizowana przez bakterie (przechodzi w poziom próchnicy wewnątrzglebowej, która posiada min. 30 cm miąższości.

Jest słodka z przewagą kwasów huminowych. B. pożądana.

• Moder - pośrednia pomiędzy w/w powstaje na glebach wytworzonych ze skał osadowych luźnych o różnym składzie mechanicznym, posiadających zdolność magazynowania wody. Skała macierzysta charakteryzuje się odczynem lekko kwaśnym, czasami obojętnym. Próchnica ta tworzy się pod wpływem roślinności lasów mieszanych. Posiada próchnicę nadkładową zbudowaną z 2 podpoziomów: surowiny i detrytusu.

Próchnica wewnątrzglebowa ma pH lekko kwaśne i miąższośc do 25 cm.

Próchnica jest sub. koloidalną, ale w przeciwieństwie do koloidów mineralnych jest amorficzna (brak budowy krystalicznej). Mała plastyczność i przyczepność ma znaczenie praktyczne: w gl. drobnoziarnistych polepsza właściwości strukturotwórcze, zwiększając zgruźlenie oraz poprawia właściwości wod.-powiet.

Na zawartość próchnicy w glebach mają wpływ następujące czynniki:

1. jakość i ilość związków organicznych

2. tempo humifikacji związków organicznych, o którym decyduje aktywność biologiczna gleb

3. tempo mineralizacji próchnicy zawartej w glebach

4. właściwości fizyczne, fizykochemiczne i chemiczne masy glebowej

5. ilość i jakość zawartych w glebach związków mineralnych

Zwiększanie próchnicy w glebie:

• Orki melioracyjne

• Wapnowanie

• Racjonalny system uprawy roli i roślin

• Prawidłowy płodozmian

• Racjonalne nawożenie (stosowanie nawozów organicznych)

• Utrzymanie w glebie odpowiednich stosunków wodno-powietrznych

• Uprawa roślin motylkowych

• W glebach lekkich glinowanie i iłowanie

Rys. 1 Typy próchnic leśnych

1

---