Wykład I

Gleboznawstwo zajmuje się:

• procesami tworzenia i rozwoju gleb

• budową i różnicowaniem się profilu glebowego

• właściwościami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi gleb

• żyznością i przydatnością użytkową gleb

• systematyką i kartografią gleb

• ochroną gleb

Gleba- jest naturalnym tworem wierzchniej warstwy skorupy ziemskiej powstałym ze zwietrzeliny skalnej pod wpływem zmiennych w czasie różnych czynników glebotwórczych

• Gleba jest złożonym, żywym i dynamicznym tworem przyrody w którym zachodzą ciągle procesy rozkładu, syntezy i przemieszania związków mineralnych i organicznych

Cechy gleby:

• każda gleba odznacza się swoistymi cechami morfologicznymi, fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi dzięki którym stwarza warunki życia dla roślin i zwierząt

• specyficzną cechą gleby jest żyzność

• zasób przyrody niepomnażalny i w skali życia ludzkiego, a nawet wielu pokoleń ludzkich, nieodnawialny

• najważniejsze przyrodnicze bogactwo ludzkości, dlatego powinna stanowić dla człowieka jedno z najcenniejszych wartości

• jest składnikiem wszystkich ekosystemów wodnych i lądowych

Europejska Karta Gleby:

• przyjęta została rzez Radę Europy w 1972 roku

• w 12 punktach definiuje rolę gleby w życiu człowieka i jego środowisku przyrodniczym

Najważniejsze funkcje gleby:

• udział w produkcji i rozkładzie biomasy

• akumulacja próchnicy

• udział w przepływie energii prze ekosystem

• udział w magazynowaniu i obiegu pierwiastków ( przede wszystkim C,N,S,P)

Czynniki glebo twórcze:

• skała macierzysta

• klimat i woda(gruntowa, glebowa, opadowa)

• biosfera

• rzeźba terenu

• czas

• działalność człowieka

Skały Macierzyste Gleb:

• są to skały osadowe, luźne lub zwietrzeliny skał masywnych, osadowych, magmowych i metamorficznych

Wartość glebotwórcza skał zależy od :

• podatności na procesy wietrzenia

• składu granulometrycznego powstającej zwietrzeliny

• składu chemicznego skały i produktów jej wietrzenia(np. zawartości składników pokarmowych roślin, stopnia wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym)

• ilości i rodzaju minerałów ilastych

• podatności zwietrzeliny na erozje wodną i wietrzną

• układu warstw skalnych do głębokości około 5 m w przypadku niejednorodności litograficznej

! Skład chemiczny i mineralny skały macierzystej wpływa na jej podatność na wietrzenie, a tym samym na tempo rozwoju powstającej gleby

! Szczególnie silna zależność właściwości chemicznych i fizycznych gleb od skały macierzystej występuje w glebach inicjalnych, rędzinach oraz glebach bagiennych i pobagiennych

Skały macierzyste gleb obszaru Polski:

• skały magmowe i metamorficzne(<5% obszaru Polski)

• skały osadowe(<95% obszary Polski w tym osady polodowcowe >75%)

1. piaski wodnolodowcowe- tworzą gleby słabej jakości

2. piaski zwałowe(morenowe lub z rozmytych glin)- tworzą gleby średnie lub słabe

3. piaski aluwialne starych tarasów akumulacyjnych - tworzą gleby bardzo słabe

4. piaski aluwialne współczesnych tarasów akumulacyjnych - tworzą gleby średnie lub słabe

5. piaski wydmowe- nieprzydatne do uprawy

6. gliny zwałowe- dobre skały macierzyste gleb

7. utwory pyłowe- tworzą gleby dobre, zwłaszcza gdy występują na glinach

8. lessy- bardzo dobra skała glebotwórcza

9. iły- tworzą gleby słabe lub dobre, zwłaszcza gdy mają złe właściwości fizyczne

10. inne skały okruchowe, osadowe i ilaste( brekcje, zlepieńce, piaskowiec, iłowiec, łupki skalne)

11. skały wapienne- wartość różna, zależy od podatności na wietrzenie

12. dolomity- tworzą gleby płytkie szkieletowe

13. margle- zwykle dobre skały macierzyste gleb

14. opoki- tworzą gleby słabe(opoki odwodnione) lub średniej jakości (opoki wapienne)

15. skały krzemiankowe- tworzą gleby słabe

16. gipsy- średnia lub mała wartość glebotwórcza w zależności od ilości domieszek

17. torfy- wartość glebotwórcza od dobrej do bardzo dobrej, zależnie od składu botanicznego, stopnia zmulenia oraz głębokości występowania i wahania poziomu wody gruntowej

18. gytie(osady denno-jeziorowe)- wartość zależna od składu i uwilgotnienia

19. namuły rzeczne- tworzą gleby żyzne ale mokre; wartość dobra lub średnia

Nazwa grupy	Zwartość w % w glebie	zwartość w % w użytkach rolnych
Żwir i piasek	53%	46%
Gliny i iły	18,3%	22,4%
Skały wapienne	1,1%	1,6%
Różne skały masywne	6,1%	3,9%
Osady organiczne i mineralno-organiczne	8,5%	9,6%

Klimat:

• warunkuje intensywność i charakter wietrzenia skał i minerałów, więc powstającej zwietrzeliny i jej zasobności w składniki mineralne

• wpływa na kierunek procesów glebotwórczych

• określa warunki cieplne i wilgotnościowe przebiegu wszystkich procesów glebowych

• wywiera decydujący wpływ na tworzenie się i rozkład związków mineralnych

Parametry klimatu wpływające na tworzenie się gleb:

• temperatura(średnia, roczna, miesięczna, wahania dobowe itp.)

• opady(suma roczna i rozkład)

• względna wilgotność powietrza i parowanie

• nasłonecznienie

• wiatry

• długość zalegania pokrywy śnieżnej

• długość okresu wegetacji określonych roślin

Wykład II

Wpływ klimatu na procesy glebotwórcze:

• bezpośredni ( np. erozja wietrzna i wodna, akumulacjaosadów wód popowodziowych)

• pośredni:

• oddziaływanie na glebę roślinność różnych stref klimatycznych

• zróżnicowania aktywności mikrobiologicznej

• różna intensywność i typ wietrzenia

• kierunek ruchu roztworów glebowych

• typ gospodarki rolnej i leśnej

! Od klimatu zależy nie tylko wilgotność gleby, przebieg wietrzenia i rodzaj szaty roślinnej, ale także np.: ilość i jakość próchnicy glebach oraz powstanie w profilach glebowych określonej sekwencji poziomów glebowych, czyli powstawanie typów i podtypów gleb.

Wietrzenie skał w różnych strefach klimatycznych:

• intensywność wietrzenia chemicznego wzrasta wraz z temperaturą i wilgotnością

• od klimatu zależy budowa wewnętrzna i skład chemiczny produktów wietrzenia np.: minerałów ilastych

1. W strefie arktycznej panuje głównie wietrzenie fizyczne

2. W lasotundrze i tajdze zachodzi wietrzenie fizyczne i chemiczne. Na glebach występuje kwaśna wolno rozkładająca się substancja organiczna. Zakwaszony roztwór glebowy rozkłada krzemiany i wymywa kationy zasadotwórcze. Trudno zwykle rozpuszczalne żelazo i glin tworzą ruchliwe połączenia z niektórymi związkami organicznymi i przemieszczają się w głąb profilu glebowego. Zakwaszenie gleby utrudnia tworzenie się minerałów ilastych. Powstają wtedy gleby bielicowe i bielice.

3. W strefie umiarkowanej substancja organiczna jest miej kwaśna i rozkłada się szybciej. Kationy zasadotwórcze także SA wymywane, ale przemieszczanie się żelaza i glinu z substancją organiczna jest słabsze. Tworzą się minerały ilaste z przewaga illitu. Wzrasta stężenie roztworów glebowych.

4. W strefie ciepłej i wilgotnej substancja organiczna rozkłada się bardzo szybko. Środowisko jest obojętne lub słabo alkaliczne. Rozkład minerałów jest całkowity w strefie kilku - kilkunastu metrów od powierzchni. Wymywane są kationy zasadotwórcze i krzemionka. Nagromadzają siew glebach wodorotlenki żelaza i glinu, tworząc ceglaste zwietrzeliny laterytowe. Spośród minerałów ilastych powstaje głównie kaolinit.

Strefy glebowo- klimatyczno-roślinne:

• strefy klimatyczne różnią się charakterem zwietrzeliny oraz aktywnością biologiczną

• ze strefami klimatycznymi związane są określone zespoły roślinne

• klimat i roślinność sprzyjają określonym procesom glebowym tworzącym określone typy gleb

1. Strefa arktyczna(polarna)- pustynia lodowa

2. Strefa tundry- gleby pierwotne szkieletowe, słaboziarniste oraz bagienne(torfowe)

3. Strefa tajgi(borów)- gleby głównie bielicowe, opadowo-glejowe i bagienne

4. Strefa lasów liściastych i mieszanych (leśno-łąkowa),umiarkowana- gleby głównie płowe, brunatne, czarne ziemie i hydromorficzne

5. Strefa leśno-stepowa- głównie czarnoziemy zdegradowane, szare gleby leśne i gleby płowe

6. Strefa łąkowo- stepowa(czarnoziemna)- głównie czarnoziemy

7. Strefa suchych stepów - gleby kasztanowe, południowe, czarnoziemy i gleb słone

8. strefa półpustynna(pustynnych stepów)- szaroziemy i gleby słone

9. strefa pustynna(opady <150mm)- gleby inicjalne

10. strefa subtropikalna i tropikalna- gleby laterytowe, czerwonoziemy i żółtoziemy

Czynniki kształtujące mikroklimat:

• geotermologia terenu

• pokrywa roślinna(drzewiasta)

• nasłonecznienie zboczy

• stosunki wodne

Klimat glebowy:

• dotyczy głównie temperatury powietrza glebowego, wilgotności wymiany gazów między glebą a powietrzem atmosferycznym

• wpływa na wszystkie czynniki fizyczne, chemiczne i biologiczne kształtujące glebę

• zależy od klimatu nadglebowego (makroklimatu i mikroklimatu), a także od wielu właściwości gleby(uziarnienie, struktura, porowatość, zawartość wody, głębokość lustra wody gruntowej, aktywność drobnoustrojowa itp.)

Klimatyczne czynniki budująco-niszczące:

• opady

• lód i lodowce

• woda powierzchniowa- zjawiska deluwialne, aluwialne i koluwialne

• wody glebowe i gruntowe- zjawiska zabagniania, przesiąkania i podsiąkania

! Wpływ na procesy biologiczne(odżywianie roślin) i biochemiczne(oksydacyjno- redukcyjne), chemiczne i fizyczne

! Biosfera jako czynnik glebotwórczy

Gleba jest naturalnym środowiskiem życia różnych organizmów:

• mikroorganizmów( wirusy, bakterie, promieniowce, grzyby, glony i pierwotniaki)

• mezofauny( nicienie, wazonkowce, dżdżownice, stawonogi)

• makrofauny( krety, susły, chomiki, świstaki)

• mikroflory(składnik biocenoz wszystkich ekosystemów, dominują różne rośliny wyższe)

Przybliżona ilość mikroorganizmów w warstwie ornej:

Grupy mikroorganizmów	Masa ciał mikroorganizmów w kg/ha
Bakterie(Schizomycetes)	1500-15000
Grzyby(Mycamycetes)	100-1000
Glony(Alga)	60-450
Pierwotniak(Protaza)	20-250

Znaczenie mikroorganizmów :

• mineralizacja związków organicznych

• synteza związków biologicznie aktywnych ( witaminy, antybiotyki, substancje wzrostowe i inne)

• aktywne uczestnictwo w krążeniu pierwiastków w przyrodzie

• udział w odżywianiu roślin wyższych(mikoryza, bakterie brodawkowe)

Rola poszczególnych grup:

• Wirusy(Virales):

• W glebach występują formy roślinne, zwierzęce i pasożytujące na mikroorganizmach (bakteriofagi, aktinofagi, mikrofagi, algofagi inne)

• Bakterie(Schzomycetes):

• Tworzą związki organiczne ze składników mineralnych w procesie fotosyntezy lub chemosyntezy. Korzystają z węgla zawartego w CO₂ lub w związkach typu Ca(HCO₃)₂ i z azotanu mineralnego(NH₄⁺, NO₃^-) lub z atmosferycznego N₂

• Thiobacillus Ferroxidans, Ferrobacillus Ferroxidans, Gallionella Ferruginea- chemoautotroficzne bakterie żelazowe

• w środowiskach kwaśnych ( pH= 2,2-5,0) utleniają Fe₂⁺ do Fe₃⁺

• w środowiskach alkalicznych utleniają Fe₂⁺ a także Mn²⁺

Zjawisko oglejania- zmiana barwy związana ze zmiana stopnia utlenienia żelaza; świadczy o ilości tleny w warstwach glebowych

Bakterie cudzożywne(ich rola w glebie):

• odżywiają się substancja organiczną utleniana w warunkach tlenowych i beztlenowych

• część z nich wiąże wolny azot atmosferyczny :

• bakterie wolno żyjące (niesymbiotyczne) np.: tlenowce z rodzajów: Azotobakter, Arthrobacter, Bejerunckia, Derxia i beztlenowce z rodzaju Clostridium i inne.

• bakterie symbiotyczne (współżyją z roślinami motylkowymi) np. bakterie z rodzaju Rhizobium- R. Trifolii, R. Melitowi i inne

! Bakterie nie wiążące wolnego azotu. Podział na grupy ze względu na sposób:

• tlenowe i bez tlenowe rozkładają błonnik(celulozę)

• rozkładające białko, aminokwasy, kwasy nukleinowe

• rozkładające mocznik i asymilujące azotany

• utleniające różne związki żelazowe i manganowe

• redukujące różne związki mineralne

• uczestniczące w rozkładzie pestycydów, węglowodorów aromatycznych i innych związków szkodliwych w glebach

Promieniowce(bliskie bakteriom ale różniące się morfologią):

• gatunki z rodzaju Micromonospora, Nocardia i Streptomyces rozkładają celulozę, ligninę, chitynę, fenole, sterydy i inne trudno rozkładane związki

• w glebie dominują gatunki rodzaju Stretomyces, rozkładające substancję organiczną w gleby

• niektóre gatunki żyją w symbiozie z różnymi roślinami wyższymi np.: Sterptomyces Alni współżyją z olchą(Alnus) i wiąże azot atmosferyczny

Grzyby:

• wszystkie grzyby są heterotrofami i tlenowcami

• w środowiskach kwaśnych z duża ilością substancji organicznej (np. w glebie leśnej) występują w większej ilości niż baterie

• biorą udział w rozkładzie celulozy, ligniny, kreatyny, pektyny, związków aromatycznych i innych

• część z dotychczas poznanych ponad 690 gatunków żyję symbiozie z roślinami wyższymi (mikoryza)

• w glebach żyją przedstawiciele następujących klas grzybów:

• glonowce- ok. 200 gatunków(Phycomycetes)

• Workowce- 35 gatunków ( Ascomycetes)

• Podstawczaki- liczna grupa grzybów zwłaszcza w ekosystemach leśnych ( Basidiomycetes)

• Grzyby niedoskonałe- 385 gatunków (Deuteromycetes)

Śluzowce(Fungi Imperfecta, Myxomucetes i Acrasiales):

• organizmy zbliżone do grzybów

• najlepiej rozwijają się w glebach z dużą ilością rozkładanej substancji organicznej np. w lasach

• odżywiają się martwą materią, ale także polują na mikroorganizmy

! mikroorganizmy i ich enzymy biorą udział we wszystkich procesach biochemicznych związanych z przemianą związków organicznych i mineralnych w glebach, są to:

• mineralizacja związków organicznych

• unieruchamianie związków mineralnych - sorpcja biologiczna

• udział w procesach wietrzenia skał i minerałów poprzez wydzielanie kwasów organicznych( octowy, mlekowy, masłowy, tropinowy, 2-ketoglukozowy i inne) i mineralnych( węglowy, azotowy) a także aktywnych gazów(CO₂, H₂S i inne)

• utlenianie, bądź redukowanie związków mineralnych

• zwiększanie rozpuszczalności i ruchliwości np.: Fe, Ca, Mg, Zn, Mn, Cu, Co w postaci trwałych kompleksów z organicznymi metabolitami mikroorganizmów(np.: kwas 2-ktetoglukozowy, polipeptydy, aminokwasy, kwasy karboksylowe)

• aktywny udział w wszystkich procesach związanych z krążeniem w środowisku: C, N, H, S, P i wiele innych pierwiastków

• udział(obok dżdżownic )w tworzeniu próchnicy

• synteza wielu substancji biologicznie czynnych: aminokwasy, witaminy, kwas giberelinowy i inne

! Ubytek mikroorganizmów w glebie jest jednym ze wskaźników zatrucia gleby, zwykle substancjami wnoszonymi przez człowieka.

Glony:

• zwierają chlorofil i asymilują CO₂ z atmosfery.

• organizmy wodne, w glebach głównie na powierzchni, a także na wilgotnych skałach, murach i podobnych miejscach

• biomasa to 10-550kg/ha, największa na łąkach i w ogrodach

• należą do cennych organizmów pionierskich zasiedlających nagie skały stopniowo wzbogacające ekosystem w węgiel organiczny

• główne grupy:

• Sinice(Cyanophyceae)- zwyczajowo zaliczane go glonów ze względu na podobieństwa morfologiczne i autotrofizm; Niektóre sinice np. Nostoc Calucola wiążą azot atmosferyczny z powietrza; Współżyją z bakteriami z rodzaju Azobacter stymulując ich wzrost i razem wiążą więcejazotu niż każdy z tych organizmów odzielnie

• Okrzemki(Diatomeae)- jednokomórkowe, ruchliwe organizmy, zabarwione na żółto lub brunatno(oprócz chlorofilu zawierają dużo karotenu u ksantofilu)

• Zielenice(Chlorophyceae)- wielka bardzo zróżnicowana grupa jasnozielonych organizmów

Mikrofauna glebowa- Pierwotniaki(Protaza):

Klasa	Grupa	Wielkość w mikrometrach
Korzenionóżki	Pełzaki	Ameby mają wielkości i kształty zmienne
Wiciowce	Fotosyntetyzujące Niefotosyntetyzujące	5-20
Orzęski		10-80

• spośród pierwotniaków najliczniejsze są w glebach wiciowce i ameby

• łącznie poznano kilkaset gatunków pierwotniaków

• biomasa pierwotniaków w glebach w strefie umiarkowanej jes dość mała, <5g/m² (<50kg/ha)

• więcej pierwotniaków występuje w glebach klimatu chłodnego( do 20g/m² czyli do 200kg/ha)

• odżywiają się głównie bakteriami i innymi mikroorganizmami

• przyczyniają się do ogólnego obiegu składników i wpływają korzystnie na aktywność biochemiczną gleby

Wykład III

Znaczenie mezofauny w glebie:

Nicienie(Nematoda):

• robaki wielkości 0,5-1,5mm w glebie bardzo pospolite, zwłaszcza latem

• pasożyty kożeni i przyziemnych części roślin, nie żywią się martwą substancją organiczną

• wpływają w produkcję pierwotną (zjadają rośliny żywe)

• wpływają na rozkład materii organicznej (zjadają mikroorganizmy)

• nicienie drapieżne wpływają na ilość organizmów należących do wyższych rzędów

Wazonkowce(Enchytraeidae):

• żywią się martwymi resztkami organicznymi

• są też liczne gatunki drapieżne żywiące się głównie bakteriami i grzybami

• aktywne są w glebach wilgotnych, ale dostatecznie natlenionych

• mieszają resztki roślinne z mineralną częścią gleby, podobnie jak dżdżownice

Dżdżownice(Lumbriciphae);

• w korzystnych warunkach stanowią większą część biomasy bezkręgowców

• mają wpływ na przewiewność i przepuszczalność gleb. W glebach ciężkich do 66% przestworów powietrznych mogą stanowić chodniki tych zwierząt

• tworzą strukturę gruzełkowatą

• odżywiają się martwą materią organiczną uruchamiając z niej składniki

• rocznie przerabiają ok. 10-90, przeciętnie 35 ton gleby na 1 ha; 10-centymetrowa warstwa gleby na 1ha może być przerobiona w ciągu 20-60 lat

• koprolity dżdżownic są wzbogacone w enzymy i zawierają dużo próchnicy

• rozdrabniają resztki organiczne i przygotowują je do mikrobiologicznego rozkładu

• biomasa dżdżownic na łąkach i pastwiskach w naszych warunkach klimatycznych wynosi 1000-4000 kg/ha, a na glebach ornych jest ich 50-500kg/ha

Stawonogi (Arthropoda):

• wije-przyczyniają się do rozkładu substancji organicznych , a niektóre z nich jak pareczniki, dwuparce i stonogi drążą korytarze w glebie, wpływając na jej przewiewność i przepuszczalność

• roztocza (pajęczaki)-podobnie jak inne stawonogi rozdrabniają resztki roślinne

• owady - największe znaczenie w glebie mają skoczogonki. Pewną role odgrywają owady uskrzydlone, zwłaszcza larwy chrząszczy, np. pędraki oraz larwy motyli, różnych błonkówek i niektóre prostoskrzydłe(turkuć podjadek). Rozdrabniają resztki roślinne i mieszają je z glebą, np. mrówki budując korytarze mieszają znaczne ilości gleby

! Odchody stawonogów stanowią niekiedy znaczną część próchnicy glebowej

Makrofauna glebowa:

• znaczenie dla gleb ma działalność niektórych ssaków: susły, krety, chomiki, nornice, świstaki i króliki

• mieszają, spulchniają, rozdrabniają materiał glebowy oraz tworzą naturalny drenaż gleby

Wpływ roślin wyższych na tworzenie się gleb:

• rośliny są głównie źródłem substancji organicznej w glebie

• korzenie roślin biorą udział w kruszeniu skał

• roślinność drzewiasta przyczynia się do biologicznej akumulacji wielu pierwiastko w wierzchnich poziomach gleb

Wpływ na glebę roślinności borowej:

• resztki organiczne roślinności borowej są ubogie w azot i składniki mineralne

• gleby są zakwaszone, zawierają mało kationów zasadowotwórczych

• występuje wolny i niepełny rozkład substancji organicznej, gdy silnie kwaśny odczyn gleby nie sprzyja rozwojowi bakterii

• tworzy się próchnica surowa(w ściółce typu mor z dużą ilością kwasów organicznych, niezobojętnionych zasadami, które zakwaszają gleby i przyspieszają rozpad minerałów)

• produkty wietrzenia minerałów przemieszczane są w głąb gleby

• pod roślinnością borową powstają więc głównie gleby bielicowe, rdzawe i bielicowe, bardzo ubogie w składniki pokarmowe dla roślin i w większości nieprzydatne rolniczo

Wpływ na glebę roślinności lasów liściastych:

• roślinność leśna wymaga gleb zasobniejszych , o wysokim poziomie wysycenia kationami o charakterze zasadowym

• popielność resztek organicznych jest większa i więcej kationów Ca i MG jest w glebie , więc tworzą się gleby słabo zakwaszone lub niezakwaszone

• korzystne warunki rozwoju bakterii, promieniowców i fauny glebowej oznaczają szybką mineralizacje i humifikację obumierającej substancji organicznej

• powstaje niezakwaszone , dobrze zmumifikowana próchnica typy mull

• pod lasami liściastymi tworzą się głównie gleby brunatne

Wpływ na glebę roślinności łąkowej:

• roślinność łąkowa pozostawia w glebie dużo substancji organicznej podatnej na mineralizację i humifikację

• większe uwilgotnienie gleb łąkowych niż ornych oraz zwarta darń ogranicza dostęp do tlenu i tempo rozkładu mikrobiologicznego substancji organicznej, co sprzyja gromadzeniu się dużej ilości próchnicy, zwłaszcza gdy skała zawiera CaCO₃

• przy średnim uwilgoceniu powstają tu gleby zwane czarnymi ziemiami

• w położeniach bardziej wilgotnych tworzą się gleby murszowate i mineralno-muszrowe i murszaste

• w położeniach suchych powstają głównie gleby brunatne

Wpływ na glebę roślinności zbiorowisk Hydrofilnych:

• w lasach i na łąkach nadmierne uwilgotnionych niedobór tlenu, szczególnie gdy woda jest stojąca ogranicza rozkład substancji organicznej i nagromadza się torf

• natomiast natleniona woda przepływająca prze zbiorowisko sprzyja lepszemu rozkładowi masy organicznej i powstaje organiczny muł, wzbogacony zwykle w namuły mineralne

• pod zespołami roślinności hydrofilowej powstają gleby bagienne; mułowe i torfowe

Wpływ na glebę roślinności terenów uprawnych(agocenoz):

• każda grupa roślin nieco inaczej wpływa na glebę.

• Np.: różna jest masa korzeni i resztek pożniwnych pozostających na polu po zbiorze użytecznych części roślin:

• Trawa zielona do 15 ton/ha

• Lucerna, kończyna, mieszanki pastewne ok. 5-8ton/ha

• Zboża ok. 2ton/ha

• Okopowe mniej niż 1ton/ha

• dlatego w glebach pod roślinami wnoszącymi bardzo mało resztek organicznych obserwuje się ujemny bilans próchnicy

• składniki mineralne są wynoszone z gleb wraz z plonem i bez nawożenia następuje silna degradacja gleb

Rzeźba terenu jako czynnik glebotwórczy:

• rzeźba terenu(relief) a także położenie w stosunku do poziomu morza wpływają na przebieg procesów glebotwórczych

• modyfikują one także oddziaływanie innych czynników glebotwórczych

• rzeźba terenu przyczynia się do tworzenia klimaty lokalnego(mikroklimatu)

• oprócz wystawy istotny wpływ na powstanie i właściwości gleb ma nachylenie powierzchni terenu gdyż wpływa na zróżnicowanie temperatury, wilgotności i erozję

• odmienne warunki tworzenia się gleb występują :

• w makroskali na terenach nizinnych , wyżynnych w górach średnio wysokich i w górach wysokich

• w mniejszej skali, przy względnie jednorodnym klimacie, tworzenia się gleby zależy od formy terenowej, związanej często z geologicznym pochodzeniem skały

• rzeźba ternu wpływa na tworzenie się gleby głownie poprzez:

• erozję

• modyfikację mikroklimatu i tym samym roślinności, np. w lasach na północnych stokach wydm powstają bielicowe, a na południowych głównie gleby rdzawe

• modyfikację obiegu wody w glebie

! Kartografia gleb w skalach szczegółowych traktuje rzeźbę terenu jako jeden z najważniejszych czynników różniących pokrywę glebową.

Czas jako czynnik glebotwórczy:

• uwzględniając historyczny rozwój gleb można wydzielić:

• gleby współczesne, wykształcone w aktualnie panującym klimacie

• gleby z cechami dziedzicznymi w profilu, wykształconymi przez poprzednio panujące klimaty, czyli gleby reliktowe

• gleby kopalne(polesowe) wykształcone przez poprzednie klimaty, a obecnie zwykle przykryte osadami młodszymi

• wiek gleb oznacza się metodą polinologiczną(analiza pyłków kwiatowych), lub przy pomocy radiowęgla C₁₄

Zmiany klimatyczne na obszarze Polski północnej

Czas w tysiącach lat	Faza klimatyczna	Okres	Klimat i roślinność
17-14	Najstarszy okres	Postglacjał (Plejstocen)	Klima arktyczny; roślinność tundrowa
14-13,3	Boling			Klimat umiarkowanie chłodny; pierwsze płaty leśne
13,3-12	Starszy dryas			Klimat subarktyczny, suchy; tundra bezleśna
11-12	Allerod			Klimat umiarkowany; lasy sosnowo-brzozowe i sosnowe
11-10	Młodszydryas			Klimat subarktyczny , suchy; tundra parkowa z sosna i brzozą
10-9	Preborealny		Holocen	Klima umiarkowanie chłodny i suchy; lasy sosnowo-brzozowe
9-7,5	Borealna			Klimat umiarkowany ciepły i suchy; lasy sosnowe z leszczyną
7,5-4,5	Atlantycka			Klimat ciepły, wilgotny; lasy mieszane
4,5-2,6	Subboarealna			Klimat chłodniejszy i suchszy ; narastają torfowiska, rozprzestrzenianie świerka
<2,6	Subatlantycka			Klimat współczesny z okresami oziębień; w lasach rozwój zbiorowisk sztucznych

Człowiek jako czynnik glebotwórczy:

• szkodliwa działalność człowieka prowadzi do degradacji lub całkowitego zniszczenia gleb

• najważniejsze formy degradacji gleb:

• zniekształcenie rzeźby terenu i zniszczenie lub uszkodzenie pokrywy glebowej (eksploatacja kopalin, budownictwo, składowanie odpadów, powodowanie erozji)

• wylesienie, przesuszanie i wyjaławianie gleb uprawnych ( erozja, wymywanie składników, zmniejszanie ilości próchnicy , stepowanie)

• zakwaszanie i zniekształcenie chemicznych właściwości gleb( niewłaściwa uprawa i nawożenie, niedostateczne wapnowanie, kwaśne deszcze

• chemiczne zanieczyszczenie gleb:

• przemysł- metale ciężkie, węglowodory, zanieczyszczenie atmosfery rożnymi związkami, składowiska odpadów

• komunikacja- solenie dróg, zanieczyszczenia z rur wydechowych

• rolnictwo- niewłaściwe stosowanie nawozów i środków ochrony roślin, stosowanie kompostów z odpadów przemysłowych i śmieci

• przesuszanie lub zawodnienie gruntów:

• melioracje zbyt intensywne odwadniają bagna i torfowiska

• likwidacja roślinności

• leje depresyjne ujęć wody podziemnej i związanych z górnictwem

• obniżenie lub podniesienie poziomu wód gruntowych

• mechaniczne zniekształcenia i zanieczyszczenia gleb oraz szaty roślinnej:

• techniczna zabudowa powierzchni

• składowanie odpadów

• górnictwo odkrywkowe

• zapadliska i wietrzenia na terenach górnictwa głębinowego

• degradacja właściwości fizycznych gleb, głównie stosunków wodno-powietrznych i termicznych, poprzez zniszczenie struktury i zagęszczanie gleb

• oddziaływanie ciężkich maszyn, udeptywanie gleby

• zanieczyszczenie związkami chemicznymi i niszczącymi strukturę , niszczenie próchnicy

• biologiczne zanieczyszczenia gleb i zjawisko ,,zmęczenia” gleb:

• przedawkowanie gnojowicy, niewłaściwe stosowanie obornika, fekalia, osadów ściekowych, składowanie odpadów komunalnych

• niewłaściwe(uproszczone) zmianowanie roślin - monokultura

! Pozytywne oddziaływania człowieka na gleby:

• zagospodarowanie nieużytków

• rekultywacja terenów zdegradowanych

• stosowanie zabiegów przeciwerozyjnych

• przyczynianie się do tworzenia gleb o dużej zwartości próchnicy(hortisali, itp.)

Wykład IV

Cechy morfologiczne gleby

1. Barwa:

Do substancji koloidalnych barwiących glebę należą:

• próchnica- barwy od szarej do prawie czarnej i brunatnoszare

• uwodnione tlenki żelazowe- barwy od żółtej do czerwonej

• związki żelazowe- barwa niebieska, zielononiebieska lub stalowoszara

• tlenki manganu- barwa brunatna, czerwonobrązowa lub czerwonofioletowa

• krzemionka, węglan wapnia i magnezu, gips, chlorki i inne sole- barwa biała

Tabele barw wzorcowych:

• Atlas barw MunsellSoil Color Charts.(wyd. USA)

• Standard Soil Color Charts. (wyd. Japńskie)

Każda z barw określana jest przez 3 terminy:

• Hue- odcień(ton) barwy, np. 10YR(yellow red)

• Value- jasność(czystość) barwy( od jasnej do ciemnej)

• Chroma- nasycenie(natężenie)barwy (intensywność koloru)

Np. 10YR 4/6 oznacza barwę żłóto-czerwoną o odcieniu 10, jasności 4 i nasyceniu 6

2. Struktura gleby:

Struktury agregatowe gleb mineralnych:

• Sferoidalne:

• Koprolitowa

• Gruzełkowa

• Ziarnista

• Foremnowielościenne:

• Ostrokrawędzista

• Zaokrąglona

• Bryłowa

• Wrzecionowate:

• Pryzmatyczna

• Słupowa

• Dykoloidalne:

• Płytkowa

• Skorupowa

Struktura gleby- jest to stan agregacji cząsteczek stałej fazy gleby

Czynniki decydujące o tworzeniu struktury:

• koloidy organiczne- polisacharydy, poliuronidy i kwasy humusowe

• substancje mineralne -wtórne minerały ilaste

• żele wodorotlenków Fe, Al., Mn

• w pewnym stopniu SiO₂ i CaCO₃

• żywe rośliny, mikroorganizmy i mezofauna (np. dżdżownice), wydzielające aktywne, klejące substancje organiczne

! Cechą dobrej struktury jest trwałość agregatów. Nadają ją koloidy organiczne wysycane jonami Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺.

! Na tworzenie się i trwałość struktury wpływa też człowiek poprzez racjonalną uprawę, nawożenie i zmianowanie

! Optymalny układ porów w glebie zapewnia struktura gruzełkowa.

Czynniki niszczące strukturę gleby:

• mechaniczne: deszcz, ciężkie maszyn i narzędzia, zwierzęta

• fizykochemiczne: wymywanie jonów Ca²⁺ prze wodę , zakwaszenie gleby, zasolenie gleby, wysokie nawożenie potasowe i azotowe(NH₄⁺)

• biologiczne: czynniki przyspieszające mineralizacje próchnicy lub utrudniające jej tworzenie się np. monokultura zbożowa

Opis struktury glebowej:

• typ struktury

• klasa wielkości agregatów

• stopień wykształcenia struktury i jej trwałości

Typy struktur glebowych:

• w glebach mineralnych- nieagregatowa, agregatowa

• w glebach organicznych - gąbczaste, włóknista, kawałkowa, oraz amorficzna, galaretowata, ziarnista, koksikowi, proszkowa, gruzełkowa

Struktury nieagregatowa:

• rozdzielnocząsteczkowa- w piaskach luźnych

• spójna(masywna, zwarta)- gleba tworzy jednolitą masę

Struktury agregatowe:

• struktura sferoidalne( kształt kulisty, powierzchnie gładkie lub chropowate, ale nie przylegające do otaczających agregatów)

• Koprolitowa- koprolity mezofauny, kształt nieregularny

• Gruzełkowa- agregaty nieregularne kuliste, porowate, spojone związkami próchnicznymi, śluzami bakteryjnymi i minerałami ilastymi, przy nacisku rozpadają się, poprzerastane drobnymi korzeniami

• Ziarnista- agregaty słabo porowate, gładkie, lekko kanciaste, twarde

• struktury foremnowieolościenne( wielościany foremne o gładkich lub chropowatych powierzchniach przylegających do agregatów sąsiednich )

• Ostrokrawędzista- powierzchnie agregatów gładkie, a krawędzie i naroża ostre

• Zaokrąglona- powierzchnie agregatów gładkie, wklęsłe lub wypukłe, zaokrąglone na narożach i krawędziach

• Bryłowa- nieregularne duże agregaty o chropowatej powierzchni, powstające w poziomie uprawnym na skutek orki

• struktury wrzecionowate( agregaty kształtu graniastosłupów wydłużonych wzdłuż osi pionowej w profilu):

• Pryzmatyczna- graniastosłupy wrzecionowate z płaskimi powierzchniami górnymi i dolnymi

• Słupkowa- graniastosłupy wrzecionowate krawędziach zaokrąglonych, zaokrąglona jest też górna powierzchnia słupów

• struktury dyskoloidalne(agregaty rozbudowane w kierunku osi poziomych, dominuje łupliwość agregatów w płaszczyźnie poziomej i pionowej układ płytek)

• Płytkowa- agregaty kształtu płytek prostych, ułożone poziomo

• Skorupkowa- agregaty kształtu płytek miseczkowato wklęsłych, o gładkiej powierzchni górnej i szorstkiej dolnej

• struktury gleb organicznych:

• w torfach słabo lub średnio rozłożonych:

• gąbczasta- elastyczna, bardzo porowata masa słabo rozłożonych torfów mechowiskowych

• włóknista właściwa- w słabo rozłożonych torfach turzycowiskowych i szuwarowych

• kawałkowa- w torfach drzewnych(olejowych) i poziomach M3 gleb murszowych

• w innych glebach organicznych:

• amorficzna- w torfach silnie rozłożonych

• galaretowata- charakterystyczna dla organicznej gytii. Pod naciskiem rozpada się na ostrokrawędziste kawałki, nie brudzi rąk

• ziarnista- poziomy murszoweM2, na sucho sypka, luźna, nie brudzi rąk; na mokro ziarna wyczuwalne w palcach

• koksikowa- poziomy murszowe zdegradowane w torfach silnie rozłożonych; ziarna drobne, ostrokrawędziste, twarde

• proszkowa- poziomy powierzchniowe gleb murszowych uprawnych, na sucho proszek, na mokro mazista

• gruzełkowa-typowa dla poddarniowych poziomów łąk na glebach organicznych .

Rodzaje struktur agregatowych według średnicy agregatów w mm:

Rodzaj struktury	Typy struktury:
		Stereoigalna	Foremnowielościenna		Wrzecionowata	Dyskoloidalna
		Koprolitowa Gruzełkowa Ziarnista	Ostrokrawędziowa Zaokrąglona	Bryłowa	Pryzmatyczna Słupowa	Pyłkowa Skorupkowa
B.drobna (cienka)	<1	<5	-	<10	<1
Drobna (cienka)	1-2	5-10	50	10-20	1-2
Średnia	2-5	10-20	50-100	20-50	2-5
Gruba	5-10*	20-50	100-250	50-100	5-10
B. gruba	>10*	>50	>250	>100	>10

*- nie dotyczy struktury gruzełkowej

Odmiany struktur agregatów wg. stopnia wykształcenia struktury:

• Struktura słaba- agregaty ledwo rozróżnialne w profilu. Gdy rozkruszy się glebę w przeważającej ilości występuje materiał bezagregatowy.

• Struktura średniotrwała- agregaty średnio trwałe, dobrze uformowane, wyraźnie widoczne w glebie rozkruszonej, ale nie dające się wyróżnić w glebie nie rozkruszonej.

• Struktura trwała- agregaty trwałe, widoczne nawet w glebach nierozkruszonych, słabo do siebie przylegają; po rozkruszeniu gleby przeważają agregaty naturalne.

3. Układ Gleby(tekstura)

Sposób ułożenia ziaren i agregatów w glebie :

• Luźny- poszczególne ziarna lub agregaty nie są z sobą sklejone; występują w piaskach luźnych, żwirach i w murszach o strukturze ziarnistej lub koksikowej.

• Pulchny- w poziomach powierzchniowych gleb dobrze uprawianych o strukturze gruzełkowej; występuje tu dużo porów międzygruzełkowych i wewnątrzgruzełkowych; stwarza to optymalne warunki powietrzno-wodne i termiczne dla wzrostu roślin

• Zwięzły(słabo ,średnio, silnie)- agregaty przylegające do siebie dość szczelnie tworząc mało makropodów, w których stale występuje powietrze; typowy dla gleb średnio ciężkich i ciężkich:

• Słabo zwięzły- poziomy próchniczne gleb o strukturze ziarnistej

• Średnio zwięzły- poziomy próchniczne o strukturze pryzmatycznej, w tym poziomy brunatnienia Bbr.

• Silnie zwięzły - poziomy iluwialne Bt gleb płowych ; utrudnione przenikanie wody i korzeni

• Zbity(i silnie zbity)- charakteryzuje gleby gliniaste ciężkie, szczególnie poziomy iluwialne tych gleb przesycone związkami żelaza. Bezstrukturalna masa glebowa składa się ze szczelnie ułożonych, przylegających do siebie ziaren różnej wielkości, zlepionych związkami żelaza. Jest układem wyjątkowo niekorzystnym dla roślin uprawnych:

• Silnie zbity- występuje w glebach bardzo ciężkich w stanie suchym oraz poziomach rudawcowi-iluwialnych gleb. Poziomy całkowicie nieprzepuszczalne dla wody o korzeni

• Zbity- środkowe poziomy gleb wytworzonych z glin ciężkich i iłów. Poziomy bardzo słabo lub całkowicie nieprzepuszczalne dla wody i korzeni.

• Scementowany- warstwy glebowe scementowane głównie żelazem, a w innych strefach klimatycznych także wapniem lub krzemionką.(np. ruda darniowa)

4. Konkrecje(nowotwory) i domieszki glebowe:

• konkrecje- są to widoczne gołym okiem skupienia różnych substancji powstałe w wyniku procesu glebotwórczego. Wyraźnie odznaczają się barwa i kształtem od otaczającej masy glebowej.

Konkrecje pochodzenia chemicznego i biochemicznego:

• nacieki próchniczne- ciemne lub ciemnobrunatne plamy w formie nacieków lub kieszeni na ścianie profilu

• nagromadzenie krzemionki(SiO₂)- białe plamy, języki, żyłki w poziomach eluwialnych, napowierzchni agregatów

• wytrącanie węglanów wapnia(CaCO₃)- zwykle białe i tworzą różne formy: wykwity, żyłki, rurki, kukiełki, pleśń., pseudogrzybnie. Często w środowiskowych i dolnych poziomach gleb wytworzonych z lessów i glin marglistych.

• wytrącanie łatwo rozpuszczalnych soli (NaCl, Na₂SO₄, MgCl₂, CaCl₂)- zwykle bezbarwne i białawe, występują w glebach słonych w klimacie suchym. Tworzą powłoczki w wykwit na powierzchni gleby oraz żyłki i plamy w poziomach powierzchniowych i na ścianach profili glebowych.

• wytrącanie gipsu(CaSO₄* 2H₂O)- bezbarwne lub żółtawe wytrącenia w formie wykwitów, nalotów i pseudogrzybnie w glebach klimatu suchego i czarnoziemach południowych, glebach kasztanowych.

• wytrącenia żelaziste( wytrącanie związków Fe²⁺ i Fe³⁺)- zależnie od stopnia scementowania wyróżnia się wytrącenia konkrecyjne i niekonkrecyjne. Konkrecje żelaza są silnie scementowane i łatwe od wypreparowania z gleby. Tworzą pieprze, groszki, rurki przykorzeniowe, nieregularne bryły, orsztyny, rudę darniową a także faliste smugi i warstewki żelaziste(pseudofibry).

Konkrecje pochodzenia zoogenicznego:

• zaliczamy tu głównie koprolity mezofauny glebowej; najczęściej dżdżownice występujące zarówno na powierzchni gleby jak i w większych przestworach glebowych.

Domieszki glebowe:

• substancje nie związane z skałą macierzystą gleby i procesem glebotwórczym, wprowadzone do gleby sztucznie, najczęściej przez człowieka. Są to zwykle materiały ceramiczne, gruz, metale, guma, tworzywa sztuczne i inne słabo rozkładające się odpadki z gospodarstw.

4. Stopień rozkładu torfu:

• stopień rozkładu torfu określany jest ilością amorficznej masy torfowej(humusu), w stosunku do całej masy torfu. Badanie wykonuje się metodami polowymi i laboratoryjnymi.

Fizyczne właściwości gleb:

!!! Gleba jest dynamicznym utworem trójfazowym:

• Faza stała- minerały pierwotne, minerały wtórne, związki organiczne i związki mineralno-organiczne

• Faza ciekła- roztwór glebowy, czyli woda wraz z rozpuszczonymi w niej związkami mineralnymi i organicznymi. Roztwór( rzeczywisty bądź koloidalny) bardzo zmiennym składzie ilościowym i jakościowym

• Faza gazowa- powietrze glebowe, czyli mieszanina gazów i pary wodnej

Często jednak porów glebowych zajętych przez wodę i powietrze jest nie 50% a tylko 30%-40% objętości gleby, nawet mniej.

Wykład V

Fizyczne właściwości gleb cd.

Gęstość fazy stałej(właściwa):

Gfs = Ms/Vs[g/cm³]

Ms- masa próbki suchej

Vs- objętość próbki suchej

Wartość Gfs zależy od składu mineralnego i zawartości próchnicy:

• gleby mineralne: średnio 2,65 wahania 2,30 -2,80

• gleby organiczne: 1,40 - 2,40

1. Gęstość fazy stałej wyznacza się za pomocą pikometru

2. Gęstość fazy stałej pozwala wnioskować o składzie gleb mineralnych oraz o stopniu zamulenia częściami mineralnymi (popielności)gleb organicznych.

3. Służy także do obliczania porowatości ogólnej gleby.

Gęstość gleby suchej(objętościowa) o układzie naturalnym

Gs = Ms/ V[g/cm³]

Ms- masa jednostki objętościowo wysuszonej o nienaruszonym składzie i strukturze

V - objętość próbki

1. Wielkość gęstości gleby suchej zależy głównie od struktury gleby, jej składu, składu granulometrycznego i gęstości fazy stałej

2. Gs gleb gliniastych i ilastych : 1.00- 1,60

3. Gs gleb piaszczystych : 1,20- 1,80

Gęstość gleby suchej:

• określa stosunki powietrzne w glebie( gleba bardziej przewiewna o podobnym uziarnieniu marniejszą gęstość , gdyż zawiera więcej przestworów wypełnionych powietrzem)

• związana jest z stopniem spulchnienia gleby( gleby pulchne, strukturalne mają niższą gęstość)

• wzrasta zwykle wraz z głębokością( najwyższe poziomy uzyskuje w poziomie skały macierzystej, a zwłaszcza w poziomach glejowych)

• wiąże się z uziarnieniem ( jest zwykle mniejsza w glebach drobnoziarnistych niż w piaszczystych

!!!! W glebach mineralnych waha niezwykle w granicach 1,1-1,8, zaś w glebach organicznych zróżnicowanie jest znacznie większe 0,6- 1,2 . Zależy między innymi od rodzaju skały organicznej i stopnia jej zamulenia.

Gęstość polowa gleby o układzie naturalnym:

Gp = Mp/V [g/cm³]

Mp - masa jednostki objętościowej gleby zaraz po pobraniu w terenie, z zachowaniem wilgotności, struktury i układu gleby

V- objętość próbki

!! Gęstość polowa gleby jest większa od gęstości gleby suchej o aktualną wilgotność gleby

Porowatość ogólna gleby:

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

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

V- całkowita objętość gleby

Porowatość ogólna gleby- sumaryczna objętość porów:

• makropory -średnica >8,5 mikrometra

• mezopory - średnica 0,2-8,5 mikrometra

• mikropory- średnica < 0,2 mikrometra

• gleby piaszczyste - 35-40%

• gleby gliniaste i lessy - 40-50%

• iły gleby wysokopróchniczne - 50-60%

• gleby organiczne(torfy) - 80-90%

Porowatość gleby zależy między innymi od:

• czynników wewnętrznych: uziarnienia, zawartość próchnicy, tekstura i struktura gleby, działalność mezofauny i korzeni

• czynników zewnętrznych: klimat(wilgotność, temperatura), zabiegi agrotechniczne(uprawa, nawożenie)

!!! Porowatość umożliwia wnikanie do gleb wody , powietrza, ciepła, organizmów glebowych i korzeni roślin.

!!!Wpływa więc na przebieg procesów wietrzenia, fizycznych, chemicznych i biologicznych.

Porowatość ogólną oblicza się według wzoru:

Po = (Gfs - Gs)/Gfs*100[%]

Gfs- gęstość fazy stałej(właściwej) gleby

Gs- gęstość gleby suchej

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

Porowatość kapilarna gleb- Pk

• porowatością kapilarną gleb nazywamy sumaryczną objętość porów wypełnionych wodą przy polowej objętości wodne, zwartych w jednostce objętości i wyrażonych w procentach

• dotyczy porów mniejszych niż 8,5 mikrometra, gdyż tylko takie pory mogą utrzymać wodę wbrew siłą grawitacji, gdy nie ma ona kontaktu z wodą gruntową

• porowatość kapilarna obejmuje:

• pory drobne - mikropory <0,2 mikrometra średnicy

• pory średnie - mezopory 0,2-8,5 mikrometra średnicy

• porowatość kapilarna zajmuje zwykle 50-80% porowatości ogólnej

• porowatość kapilarną wyznacza się doświadczalnie po przez określenie wilgotności gleby po wypełnieniu wodą wszystkich porów kapilarnych ( mniejszych od 8,5 mikrometra średnicy )

Porowatość powietrzna(niekapilarna gleb)- Pn

• porowatością powietrzną gleby nazywamy sumaryczną objętość porów wypełnionych powietrzem przy polowej objętości wodnej, zawartych w jednostce objętości i wyrażonych w procentach

• dotyczy makroporów o średnicy > niż 8,5 mikrometra

• często nazywa się ją porowatością niekapilarną ( Pn = Po - Pk [%])

• porowatość powietrzna w dobrych glebach uprawnych stanowi około 30-50% porowatości ogólnej

• w glebach łąkowych jest ona zwykle mniejsza i równa 10-30% porowatości ogólnej.

Zwięzłość gleby:

• jest to siła z jaką siła z jaką przeciwstawia się gleba naciskowi mechanicznemu

• zwięzłość wiąże się ż oporem stawianym prze glebą korzeniom roślin i narzędziom rolniczym

• zwięzłość gleby zależy od: składu granulometrycznego, struktury, układu, wilgotności, ilości koloidów mineralnych, próchnicy i węglanu wapnia

• gleby zwięzłe( wytworzone z iłów i glin ciężkich)

• gleby średnio zwięzłe(wytworzone z glin średnich, piasków gliniastych mocnych, utworów pyłowych

• gleby słabo zwięzłe (wytworzone z piasków gliniastych lekkich, słabo gliniastych piasków pylastych )

• gleby luźne(wytworzone ze żwirów i piasków)

• próchnica i CaCO₃ zwiększają nieznacznie zwięzłość gleb lekkich a zmniejszają ciężkich

• ciężkie gleby o strukturach agregatowych są mniej zwięzłe niż gleby o strukturach nieagregatowych spójnych

• wzrost wilgotności w początkowej fazie zmniejsza zwięzłość gleb ciężkich a zwiększa gleb lekkich

• przy podobnej ilości koloidów większą zwięzłość wykazują gleby różnoziarniste i równoziarniste

• wysycenie koloidów sodem(dyspersja) zwiększa, a wysycenie wapniem(koagulacja) zmniejsza zwięzłość gleb

• odwrotnością zwięzłości jest pulchność gleby

• zwięzłość gleby mierzy się siłą( w N) potrzebną do rozkruszenia kostki gleby o boku 30mm

• wartość siły wacha się od zera( barka zwięzłości) przy układzie luźnym do ponad 800 N przy układzie silnie zbitym.

Plastyczność gleby:

• jest to zdolność gleby do zmiany kształtu pod wpływem sił zewnętrznych i zachowana nadanych kształtów po ustaniu działania tych sił

• występuje tylko w glebach wilgotnych i zależy od ilości i jakości iłu koloidalnego i próchnicy

• ma istotne znaczenie głównie w budownictwie

• miarą plastyczności gleby jest tzw. liczba plastyczności gleby, czyli różnica pomiędzy procentową zawartością wody w glebie w stanie papki ( granica płynności) i w wałeczku wykonanym z gleby który przy zginaniu pęka (granica wywałkowania)

• gleby bardzo plastyczne ( gliny ciężkie, iły ,Lp>15)

• gleby średni plastyczne ( gliny średnie i lekkie, Lp 7-15)

• gleby mało plastyczne ( piaski gliniaste i słabo gliniaste, Lp 1-7 )

• gleby nieelastyczne ( piaski luźne żwiry, Lp <1)

Lepkość (przylepność) gleby:

• jest to zdolność gleby do przylegania w stanie wilgotnym do różnych przedmiotów np.: do narzędzi znajdujących siew glebie

• lepkość, podobnie jak zwięzłość wpływa na wielkość oporów jakie muszą pokonać maszyny rolnicze w czasie pracy

• zależy od składu granulometrycznego i chemicznego, wilgotności i struktury gleby, rodzaju materiału do którego się przylepia

• gleba sucha jest pozbawiona lepkości

• gleby o dużej lepkości zawierają dużo frakcji ilastych

• gleby zwięzłe niestrukturalne wykazują większą lepkość, niż gleby o dobrej strukturze

• gleby gliniaste przylepiają się lepiej do drewna niż żelaza, a gleby piaszczyste i torfowe odwrotnie

Pęcznienie i kurczenie się gleby:

• pęcznienie jest to zwiększanie nieobjętości gleby pod wpływem wody

• kurczenie to proces odwrotny do pęcznienia

• pęcznienie gleb- P = ( Vn - Vs)*100[%]- jes to stosunek przyrostu objętości gleby w stosunku do objętości gleby początkowej wyrażony w procentach ( Vn- gleba napęczniała , Vs- gleba sucha)

• kurczenie się gleb K = (Vw - Vs)/Vw- jest to stosunek zmniejszania objętości gleby w stosunku do objętości początkowej wyrażony w procentach ( Vw- gleba wilgotna, Vs- gleba wysuszona)

• pęcznienie i kurczenie zależą od zawartości w glebie koloidów, zwłaszcza próchnicy i montmorillonitu oraz od rodzaju i ilości kationów wymiennych w glebie

• kationy Na⁺ powodując peptyzację koloidów zwiększają pęcznienie i kurczenie gleb

• kationy Ca²⁺ powodując koagulację koloidów zmniejszają pęcznienie i kurczenie gleb

• najsilniej pęcznieją gleby torfowe(P = 30-80%) oraz gytiowe(P = 45-85%), słabiej gleby mułowe i próchniczne( P= 20-25%)

• silnie pęcznieją także ciężkie gleby słone oraz gleby wytworzone z iłów, glin ciężkich i bardzo ciężkich

• najsilniej kurczą się także gleby torfowe, szczególnie wytworzone z torfów wysokich, sfagnowych (K = 70 do> 82%) oraz gleby gytiowe detrytusowe ( K = 90-95%)

• torfy niskie mają kurczliwość rzędu 50-70%, gytie mineralno-organiczne 70-85%, a gytie wapienne (mineralne) około 50%

• pęcznienie i kurczenie się gleb to zjawiska niekorzystne gdyż powodują zatykanie porów, lub tworzenie się szczelin i uszkadzanie korzeni roślin

• pęcznienie u kurczenie się gleb( wartości przykładowe):

Rodzaj utworu	Pęcznienie P[%]
Pył ilasty	16
Glina lekka	5
Glina ciężka	25
Ił	32
Bentonit	19

Wodne właściwości gleb:

1. Znaczenie wody w glebie

1. woda warunkuje wzrost i rozwój roślin:

• pęcznienie nasion przy kiełkowaniu

• pobieranie składników pokarmowych

• utrzymanie stężenia soku komórkowego

• regulacja termiczna rośli( woda jest czynnikiem termostatycznym w roślinie gdyż jej wysokie ciepło właściwe i ciepło parowania powoduje, że silne promieniowanie słoneczne nie uszkadza roślin)

• umożliwia produkcję masy roślinnej

1. woda wpływa na procesy mikrobiologiczne zachodzące w glebie

• np.: proces nitryfikacji rozpoczyna się przy wilgotności gleby równej 1,5 x maksymalna higroskopijność, a największa intensywność tego procesy występuje przy wilgotności bliskiej połowie pojemności wodnej gleby

1. woda wpływa na procesy glebotwórcze:

• wietrzenie chemiczne minerałów glebowych

• przemieszczanie w profilu glebowym związków w procesach wymywania, przemywania i wytrącania

• tempo rozkładu substancji organicznej i rodzaj tworzące się próchnicy

• procesy oksydo-redukcyjne np. oklejanie

• procesy bagienne np. torfotwórcze

1. woda wpływa na chemiczne i fizyczne właściwości gleby:

• wilgotność powietrza glebowego i przyglebowego

• stosunki cieplne gleby(ma wysokie ciepło właściwe)

• gęstość polową, zwięzłość, lepkość, plastyczność, pęcznienie i kurczenie gleby

• tworzenie siei zanikanie struktury

• dostępność substancji pokarmowych dla roślin

1. zapotrzebowanie rośli na wodę:

• ilość wytranspirowanej wody prze roślinę przy tworzeniu jednostki suchej masy określana jest jako współczynnik transpiracji

• wartość współczynnika transpiracji od 200 do ponad 1000kg wody na 1kg suchej masy roślinny

• zależy od gatunku i odmiany rośliny, warunków klimatycznych i glebowych oraz od stanu fizjologicznego rośliny

• przykładowe wielkości współczynników transpiracji:

Roślina	Wsp. Tr.	Roślina	WSP. Tr.	Roślina	WSP. Tr.
Kukurydza	223	Jęczmień	280	Lucerna	400
Ziemniaki	250	Żyto ozime	310	Owies	420
Buraki cukr.	270	Pszenica	356	Kończyna cz.	500
Groch	275	bobik	382	Rzepak	610

Przykładowe zapotrzebowanie dla lucerny w wodę (netto):

• plon siana to 10t/ha o wilgotności 17% = 8,3 t suchej masy /ha

• plon korzeni = 0,7 t suchej masy / ha

• razem to 9,0 t suchej masy/ha, 9,000 kg suchej masy lucerny x 400kg wody( współczynnik transpiracyjny dla lucerny)= 3.600.000 kg wody = 3.600 t wody = 3600 m³ wody

• na wytworzenie 9 ton suche masy prze lucernę potrzeba 3600 m³ wody; 1mm opadowy odpowiada 10 m³ wody na obszarze 1ha; 3600m³ odpowiada 360mm opadów

• na wyprodukowanie 9 t siana lucerna zużywa 360mm wody, przy czym jest to woda netto bez strat parowania lub odpływ z gleby dostępna dla roślin w czasie okresy wegetacyjnego

• opady atmosferyczne w Polsce centralnej w ciągu całego roku wynoszą 500mm

2. Źródła wody w glebie:

1. opady atmosferyczne(deszcz, śnieg, szron, grad, rosa , mgła, para wodna):

• ważna jest wysokość i rozkład opadów w okresie wegetacyjnym

• opady dobowe mniejsze niż 5 mm nie mają większego znaczenia dla roślin

• opady roczne w Polsce:

• na większości obszaru 500-600mm

• w części centralnej(poznańskie, bydgoskie, włocławskie, konińskie) <500mm

• na morzem, na Śląsku, w Bieszczadach 600-700mm

• w pasie podgórskim 700-1000mm

• w górach >1000mm

1. woda podsiąkającą z głębszych warstw :

• szybkość i wysokość podsiąkania wody kapilarnej właściwej czyli wody pozostającej w kontakcie z wodą gruntową zależy od:

• średnicy i kształtu kapilar

• temperatury wody

• zawartości w wodzie różnych substancji

teoretyczna wysokość podnoszenia wody zależnie od średnicy kapilar

∅ kapilary	H cm	∅ kapilary	H cm
10	0,3	0,1	14,9
4	0,7	0,01	149
1	3	0,001	1486
0,5	6

Wysokość kapilarnego podnoszenia wody zależnie od średnicy cząstek

frakcja	∅ cząstek w[mm]	H cm	frakcja	∅ cząstek w [mm]	H cm
Żwir drobny	5-2	2,5	Piasek drobny	0,2-0,1	42,6
Piasek gruby	1-0,5	13,1	Pył drobny	0,05-0,02	200
Piasek średni	0,5-0,2	24,6

Wysokość kapilarnego podnoszenia wody zależnie od grupy granulometrycznej gleby:

• piasek 30-50cm

• glina- ok. 200cm

• pył - do kilku metrów

3. Straty wody glebowej:

• spływy powierzchniowe

• przesiąkanie w głąb gleby wód gruntowych

• transpiracja roślin

• parowanie gleby

4. Postacie wody w glebie:

• woda związana chemicznie( krystalizacyjna)

• woda w postaci lodu

• woda w postaci pary wodnej :

• woda w postaci pary wodnej przemieszcza się w glebie z miejsc wilgotniejszych do miejsc suchszych i cieplejszych do zimniejszych

• w powierzchniowej warstwie 0-20cm jest jej do 10kg/ha

• rocznie kondensacja pary wodnej w wierzchniej warstwie gleby [0-15cm] odpowiada wg. Trenela 26 mm opadów.

• kondensacja pary wodnej występuje w ciągu całego roku, w zimie jest minimalna, wzrasta wiosną i największa jest w czerwcu a następnie zmniejsza się do jesieni.

• woda związana z cząsteczkami gleby siłami molekularnymi:

• higroskopowa

• błonkowata

• występuje na powierzchni koloidów i cząsteczek większych; otacza także jony zawarte w roztworach

Woda higroskopowa:

• jest pochłaniana prze suchą glebę z powietrza, niedostępna dla roślin

• otacza najdrobniejsze cząsteczki gleby cienką , silnie przywierającą powłoką

• jej ilość w glebie zależy od stanu rozdrobnienia masy glebowej, ilości próchnicy, ilości soli w roztworach glebowych i rodzaju kationów wymiennych na powierzchni żeli glebowych.

• Powierzchnia zewnętrzna fazy stałej, do której przywiera ta woda wynosi do ok. 0,1m²/g, w piaskach do około 800m²/g

• Woda ta nie przemieszcza się , nie wykazuje przewodnictwa elektrycznego, zamarza w temp. -78⁰ C. Ulatnia się z gleby w temp. 105⁰C

• woda higroskopowa maksymalna jest to maksymalna ilość pary wodnej jaką może pochłonąć gleba z powietrza przy największej prężności pary wodnej w powietrzu ( wilgotność względna powietrza 98% przy temp. 25⁰C)

przeciętna ilość wody higroskopowej w gatunkach gleb i minerałach [%]

Wyszczególnienie	Woda higroskopowa	Woda higroskopowa maksymalna
Torf niski	10-15	45
Less	24	6
Piasek luźny	1-2	2,5
Rędzina kredowa	5-7	12
Kaolinit	2	2,5-4
Montmorillonit	10	40

Woda błonkowata:

• występuje na cząsteczkach glebowych wokół błonek wody higroskopowej

• wody tej jest około 2-4 razy więcej niż wody higroskopowej maksymalnej

• jest ona tylko częściowo dostępna dla roślin

• woda kapilarna:

• występuje w przestworach kapilarnych zwykle o średnicy <8,5 mikrometra

• dzięki siłom adhezji(przyczepności wody do ścian kapilar) i kohezji ( siły spójności między cząsteczki wody) woda ta jest utrzymywana w glebie wbrew siłom grawitacji

• łatwo dostępna dla roślin z kapilar o ∅ 8,5-0,6 mikrometra

• trudno dostępna z kapilar o ∅0,6-0,2 mikrometra

• niedostępna dla roślin z kapilar o ∅< 0,2 mikrometra

• przemieszczająca się z dołu do góry wzbogaca wierzchnie warstwy w składniki mineralne

• woda kapilarna właściwa pozostaje w kontakcie z wodą gruntową

• woda kapilarna zawieszona (przywierająca) nie ma kontaktu z wodą gruntowa

• woda kapilarna wewnątrzagregatowa

• wysokość i szybkość kapilarnego podciągania wody zależy od temperatury

• najszybciej woda podnosi się kapilarami jesienią , zimą i wiosną

• na ruch wody w kapilarach wpływają: pęcherzyki powietrza; kwasy organiczne; koloidy, zawiesiny i jony zawarte w roztworach; zwężanie i rozszerzanie kapilar; parowanie i pobierania wody przez rośliny; zmiany ciśnienia atmosferycznego

• w glebach średnio ziarnistych woda gruntowa zalegająca nawet na 5m głębokości wywiera wpływ na wilgotność warstw powierzchniowych i rozwój roślin uprawnych

• inne źródła wody glebowej :

• dopływ powierzchniowy i podpowierzchniowy zgodny z konfiguracja terenu i układem warstw geologicznych

• kondensacja pary wodnej

• woda z nawodnień

Woda grawitacyjna(wolna):

• przesiąka prze glebę po opadach porami o średnicy większej niż 8,5 mikrometra, ale tylko wówczas gdy, gleba jest dostatecznie wilgotna( gdy wilgotność gleby przewyższa pojemność wodną polową)

• woda grawitacyjna wolno przesiąkająca jest dostępna dla roślin

• woda grawitacyjna szybko przesiąkającą jest niedostępna dla roślin

Woda gruntowa (wolna):

• występuje w glebie na warstwach trudno przepuszczalnych

• ma wpływ na wilgotność warstw korzeniowych gdy występuje na głębokościach do około 5 m ( w lasach do 6-7m)

• gdy zalega zbyt płytko pływa ujemnie na rośliny uprawne

Siły działające w glebie na wodę, krzywe pF:

• siły grawitacyjne powodujące odpływ wody w dół

• siły wiążące wodę w glebie

• adsorpcyjne(adhezyjne i elektrostatyczne), na powierzchni fazy stałej

• dyfuzyjne pochodzące od jonów zaabsorbowanych przez fazę stałą

• kapilarne przemieszczające wodę w przestworach kapilarnych

• siły wiążące wodę w glebie zmieniają się wraz z wilgotnością gleby

• siły te wyrażone w hPa wynoszą od 0 ok. 6.000.000 hPa

• wyrażone w atmosferach wynoszą od 0 do ok. 6000 at.

• natomiast wyrażone wysokością słupkową wody mają podobne wartości jak hPa od 0 do 6.000.000 cm

• unikając wielkich liczb Schoffield wprowadził symbol pF: pF=log₁₀h[cm] słupa wody, gdzie h[cm] oznacza wysokość słupa wody odpowiadająca wartości siły wiązania wody w glebie ( np.: pF 2 = 10cm , pF 4 = 10.000cm a pF 7 10.000.000 cm słupa wody)

• graficzne wartości wody :

pF	Formy wody i stopnie jej dostępności dla roślin
0,2-2,0	Woda grawitacyjna, szybko przesiąkająca, w minimalnym stopniu pobierana prze rośliny
2,0-2,2	Woda grawitacyjna wolno przesiąkającą, pobierana przez rośliny w ciągu 3-4 dni po dłuższych opadach
2,2-3,7	Woda kapilarna łatwo dostępna dla roślin
3,7-4,2	Woda kapilarna trudno dostępna dla roślin
4,2	Punkt trwałego więdnięcia roślin
4,7	Maksymalna higroskopowość

Ruchy wody w glebie:

• przemieszczanie wody w glebie charakteryzuje przepuszczalność wodna gleb określa ona ruchy wody podczas: wchłania wody opadowej prze glebę, przesiąkania czyli filtracji wody wolnej

• wchłanianie wody opadowej prze glebę wiąże się z nasiąkaniem gleby wodą

• pionowe przesiąkanie wody wolnej (infiltracyjne) następuje po nasiąknięciu gleby wodą

• ruchy wody gruntowej podczas przesiąkania (infiltracji) odbywa się głównie w kierunku poziomym i przebiera w porach dużych , w pełni nasyconych wodą

• wartości współczynnika infiltracji różnych utworów glebowych

Rodzaj utworu	Współczynnik infiltracji k [cm/s]
Żwir drobny	10-10^-1
Piasek drobnoziarnisty	10^-2-10^-3
Pył	10^-4-10^-6
Glina	10^-6-10^-8
Ił	10^-9-10^-10

Gospodarka wodna gleb:

• ilość wody magazynowanej w glebie(bilans wodny gleby) zależy od:

• warunków klimatycznych

• ukształtowania terenu

• zdolności retencyjnej gleby

• poziomu wody gruntowo-glebowej

• działalności gospodarczej człowieka

Składniki BILANSU WODNEGO GLEB:

W= Wo + ( So+K+Wg+Wn)-(T+P+Sp+Sg) gdzie:

W- zapas wody warstwie gleby na koniec badanego okresu

Wo- zapas wody w warstwie gleby na początku badanego okresu

So- suma opadów w badanym okresie

K- woda z kondensacji pary wodnej

Wg- woda z podsiąku kapilarnego

Wn- woda z napływu wgłębnego i powierzchniowego

T- wielkość transpiracji i parowania z powierzchni roślin w badanym okresie

P- wielkość parowania z powierzchni gleby

Sp- wielkość spływu powierzchniowego

Sg- wielkość odpływu podziemnego

Typy gospodarki wodnej:

• określa się na podstawie położenia zwierciadła wody guntowo-glebowej w stosunku do strefy korzeniowej roślin z uwzględnieniem podsiąku kapilarnego

1. Typ gruntowo-wodny(GW): zwierciadło wody gruntowo-glebowej lub strefa wody kapilarne podpartej znajduje się stale w górnej lub środkowej części profilu, przy małych wahaniach sezonowych

1. podtyp gruntowo-wodny górny(GWg): woda zalega w górnej części profilu; ogranicza to miąższość warstwy biologicznie czynnej

2. podtyp gruntowo-wodny okresowo górny(GWog): woda zalega przeważnie w środkowej, a tylko okresowo w górnej strefie profilu; ogranicza to miąższość warstwy korzeniowej

3. podtyp gruntowo-wodny dolny(GWd); woda zalega w dolnej części profilu; optymalne warunki dla rozwoju roślinności łąk i pastwisk i niektórych roślin leśnych

2. Typ opadowo- gruntowo-wodny(OGW): typ pośredni między gruntowo-wodnym a opadwo-retencyjnym; duże wahania poziomu wody gruntowo-glebowej; zwykle tylko wiosną zapas wody glebowej uzupełniany jest przez wodę gruntowo-glebową

1. podtyp opadowo-gruntowo-wodny górny(OGWg): woda gruntowo-glebowa oddziałuje okresowo na górną część profilu; duża zmienność stanu uwilgotnienia warstw powierzchniowych związana z dużymi sezonowymi wahaniami poziomu zwierciadła wody gruntowej

2. podtyp opadowo-gruntowo-wodny dolny(OGWd): woda gruntowo-glebowa oddziałuje okresowo na dolną część profilu; zwykle nie występują objawy nadmiernego uwilgotnienia

3. Typ opadowo-rentencyjny(OR): jedynym źródłem wody dla roślin są tu opady atmosferyczne magazynowane w porach glebowych

1. podtyp opadowo-retencyjny wadliwy(ORw): dotyczy gleb ciężkich o potencjalnych zdolnościach magazynowania wód opadowych ale ze względu na utrudnioną infiltrację zdolności te nie są w pełni wykorzystane

2. podtyp opadowo-retencyjny korzystny(ORk): dotyczy gleb o dużych zdolnościach retencyjnychgleby średniozwięzłe, strukturalne

3. podtyp opadowo-retencyjny suchy(ORs): dotyczy gleb o małych zdolnościach retencyjnychgleby bardzo lekkie i lekkie

Faza gazowa gleby :

• stosunki powietrzne gleby wiążą się ściśle z klimatem glebowym i z procesami mikrobiologicznymi

• najważniejsze powietrzne właściwości gleby to: przewiewność, wymiana gazowa w glebie, pojemność powietrzna gleby

Przewiewność:

• zależy od: wilgotności gleby, ilości różnej wielkości porów, ilości głęboko korzeniących się roślin, aktywności zwierzą tworzących korytarze glebowe

• przewiewność zbyt mała(gleby ciężkie) i zbyt duża(gleby bardzo lekkie) nie jest korzystna dla rozwoju roślin

• przewietrzanie gleby umożliwia zaopatrzenie jej w tlen i usunięcie powietrza zużytego przez organizmy glebowe , bogate w CO₂

Wymiana gazowa w glebie:

• wiąże się z przewiewnością gleby i zależy od: stosunków wodnych w glebach , stosunków porów, struktury, ruchu wody w glebie, pokrywy roślinnej, siły wiatrów

• ważnymi składnikami przewiewności gleby są: dyfuzja tlenu w glebie i roztworach glebowych, zawartość tlenu w roztworach glebowych, potencjał oksydacyjno-redukcyjny gleb

Natlenienie:

• gleby uprawne nieglejone w drobnej kulturze, w poziomach akumulacyjnych zawierają najczęściej 4-7 mg O₂/dm³

• gleby w poziomach oglejonych zawierają okresowo mniej niż 1mg O₂/dm³

• według Haselmanna normalny rozwój świerków odbywa się przy zawartości tlenu w roztworze glebowym 1,3-4,7 mg O₂/dm³ roztworu, co odpowiada wysyceniu tlenu roztworu glebowego w 10%-40% ; mniejsza zawartość tlenu hamuje rozwój drzew

• ocena zdolności gleby do zaopatrzenia korzeni roślin w tlen określana jest metodą Lemona i Ericksona metoda ta polega na mierzeniu szybkości redukcji tlenu prze ujemnie spolaryzowaną elektrodę platynową umieszczoną w glebie, wyznaczona w ten sposób wielkość nazywa się wydatkiem dyfuzji tlenu i oznaczana jest symbolem ODR( Oxygen Dyffusion Rate) ODR określa stan natlenienia korzeni roślin w glebie:

• ODR>40* 10^-8g/cm/min zaspokaja całkowicie potrzeby korzeni większości roślin uprawnych na tlen.

• ODR w przedziale 20*10^-8-40* 10^-8g/cm/min powoduje częściowe niedotlenienie korzeni rośli

• ODR <20*10^-8g/cm/min powoduje całkowite zahamowanie wzrostu korzeni większości roślin uprawnych

Stopień natlenienia gleby określa także potencjał redukująco- utleniający(redox), czyli wartość Eh gleby.

Pomiaru Eh dokonuje się zazwyczaj elektrodami: platynową i kalomelową (Hg₂Cl₂)

Wartości EH zależy od ilości i jakości występujących w glebie reduktorów i utleniaczy:

• w środowisku obojętnym, przy dużej ilości tlenu wartość Eh może wynosić nawet do 800 mV

• najczęściej w wierzchniej warstwie gleby EH waha się w granicach 350-700 mV

• przy Eh <400 mV w glebach zaczyna brakować tlenu i związki mineralne ulegają redukcji:

• np. w w środowisku obojętnym ubytek tlenu powoduje że:

• przy Eh ok. 340 mV ulegają redukcji azotany do wolnego azotu, a przy Eh ok. 250 mV ulegają redukcji Mn⁴⁺ doMn²⁺ itp.

Pojemność powietrzna gleb(porowatość niekapilarna):

• jest to ilość powietrza w glebie w stanie wilgotności kapilarnej

• według Kopecky'go pojemność powietrzna gleby w stanie wilgotności kapilarnej powinna wynosić przynajmniej:

• w glebach leśnych 5%

• w glebach łąkowych i pastwiskowych 6-10%

• w glebach uprawnych pod zbożami 10-18%

• optymalna wielkość tej porowatości na terenach uprawnych to 20-25%

Cieplne właściwości gleb

Stosunki termiczne gleb kształtują się w wyniku dopływu i rozchodzenia się ciepła w środowisku glebowym

R = G +A +E

R- energia cieplna dostarczana do powierzchni terenu prze promieniowanie słońca i atmosfery

G- energia cieplna przekazywana do gleby

A- energia cieplna oddawana do atmosfery przez konwekcje

E- energia cieplna zużyta na parowanie wody

Podstawowe właściwości cieplne gleby:

1. współczynnik przewodnictwa cieplnego -λ

• ilość energii przekazywanej w czasie 1 sekundy przez 1m³ gleby, przy różnicy temperatur 1^oK; wyrażany jest w W/m*K

• w glebie suchej ciepło przewodzone jest cząstki stałe(przestwory wypełnione powietrzem stanowią warstwy izolujące, gdyż przewodnictwo cieplne powietrza jest bardzo małe)

• woda ma około 20 razy większe przewodnictwo cieplne niż powietrze i dlatego w glebie wilgotnej współczynnik przewodnictwa cieplnego jest większy.

2. Objętościowa pojemność cieplna - Cv

• ilość energii potrzebnej do ogrzania 1m³ gleby o nienaruszonej strukturze o 1^oK; wyrażana jest w J/m³*K

• wartość ta zależy od proporcji ilościowej poszczególnych składników gleby (cząstki mineralne, cząstki organiczne, woda, powietrze) z których każdy z nich ma inne ciepło właściwe i objętościową pojemność cieplną

• wartości cieplne głównych składników gleby:

Składnik gleby	Ciepło właściwe(śr.) J/g*K	Pojemność cieplna objęt. J/m^3*K
Cz. Organiczne	1,93	2,51
Cz. Mineralne	0,75	2,01
woda	4,19	4,19
powietrze	1,17	0.001

3. Współczynnik przewodnictwa temperaturowego - k

• dotyczy szybkości wyrównywania się temperatury w glebie

k = λ/Cv

• wyrażany jest w m²/sek.

• Zależność ta określa o ile stopni wzrośnie temperatura gleby w jednostce czasu w wyniku dopływu takiej ilości ciepła, która jest równa wartości przewodnictwa cieplnego λ

4. Współczynnik przyswajalności cieplnej gleby- b

• określa zdolność gleby do akumulowania ciepła.

• Zależy od przewodnictwa cielnego i pojemności cieplnej gleby

b = pierwiastek z λCv

• wyrażany jest w J/m²*K*s^1/2

Przenoszenie i akumulacja cieplna w glebie

Przenoszenie ciepła w glebie odbywa się głównie w kierunku pionowym przez:

• przewodzenie(największa ilość ciepła)

• promieniowanie cząsteczek

• ruchy wody i powietrza pod wpływem grawitacji

• ruchy pary wodnej i powietrza pod wpływem gradientu temperatury(konwekcja)

• zmiana stanu skupienia wody(parowanie, kondensacja, zamarzanie, topnienie)

• wiosną i latem różnica miedzy akumulacją ciepła w dzień i w nocy jest zwykle dodatnia i gleba nagrzewa się

• w okresie jesienno-zimowym różnica ta jest ujemna i gleba ochładza się

Temperatura gleby:

• rozkład temperatury w profilu glebowym w ciągu roku zależy od pojemności cieplnej gleby Cv i wartości współczynnika przewodnictwa temperaturowego k

• gleby suche, porowate nagrzewają się szybko i szybko oddają ciepło

• dobowe wahania temperatury gleby zanikają na głębokości kilkudziesięciu cm do 1 m, rocznie sięgając kilkudziesięciu metrów

• głębiej w profilu występuję opóźnienie w profilu w występowaniu zmian temperaturowych w stosunku do powierzchni do kilku godzin (ekstrema dobowe na kilkudziesięciu cm) do kilku miesięcy (ekstrema roczne na głębokości kilku metrów)

• na temperaturę gleby w dużym stopniu wpływa wystawa powierzchni nachylonej. Zimą, wiosną i jesienią najcieplejsze są stoki o wystawie południowo- zachodniej, latem o wystawie południowo-wschodniej

Odczyn i kwasowość gleby:

• odczyn gleby określany jest określany przez stosunek stężenia jonów H⁺ do stężenia jonów OH^- w roztworze glebowym

• iloczyn stężenia obu jonów w wodzie (i roztworach wodnych) jest wielkością stalą i w temperaturze 22⁰ C wynosi 10^-14

• w roztworze wody destylowanej(roztwór obojętny) odczyn (pH) wynosi 7

• w roztworach kwaśnych pH<7 zaś w roztworach zasadowych pH>7

• odczyn gleb wyrażony w pH oznaczony jest elektrometrycznie w roztworze glebowym, powstałym po zalaniu powierzchni suchej próbki gleby wodą destylowaną lub roztworem KCL(1mol/dm³) wymieszaniu i odczekaniu 12 godz.

• Stosuje się następujący podział gleb według ich odczynu wyrażonego wartością pH w roztworze 1m KCL:

• <3,5 gleby bardzo silnie kwaśne(tylko dla gleb leśnych)

• <4,5(3,6- 4,5 tylko dla gleb leśnych) silnie kwaśne(bielice, bielicowe leśne i uprawne, torfowe torfowisk wysokich, glejowo murszowe)

• 4,6-5,5 gleby kwaśne(bielicowe, rdzawe, brunatne kwaśne, płowe, torfowe torfowisk niskich, glejowe, pseudoglejowe)

• 5,6-6,5 gleby słabo kwaśne (lekko kwaśne)(czarnoziemy leśno-stepowe i leśno łąkowe, brunatne właściwe i wyługowane, torfowe torfowisk dolinnych, deluwialne)

• 6,6-7,2 gleby obojętne(czarnoziemy leśno-stepowe i leśno-łąkowe, brunatne właściwe, mady, mułowo-gytiowe, deluwialne)

• <7,2- gleby zasadowe (rędziny, słone)

W Polsce przeważają gleby odczynie kwaśnym:

• gleby kwaśne i bardzo kwaśne zajmują ok.50% powierzchni

• gleby słabo kwaśne zajmują ok. 30% powierzchni

• gleby obojętne zasadowe zajmują ok. 20% powierzchni

O odczyni gleby w Polsce decyduje m.in.:

• bardzo ubogie w składniki mineralne skały macierzyste

• przewaga opadów nad parowaniem i wymywanie składników zasadowych z gleb

• rozpad ubogiej w składniki zasadowe materii organicznej

• wynoszenie z pól wraz z plonem roślin składników zasadowych i niedostatecznie uzupełnianie tego niedoboru nawozami

• wprowadzenie do gleb substancji zakwaszających(np. (NH₄)SO₄, 2NH⁺₄, SO^-2₄ , nawozy fizjologicznie kwaśne, kwaśne deszcze itp.)

Kwasowość gleb:

• jest to stan gleby, w którym ma ona kwaśny odczyn, czyli zarówno w roztworze glebowym jak i w kompleksie sorpcyjnym występuje przewaga ilości jonów wodorowych nad jonami wodorotlenowymi

• wyróżnia się kwasowość czynną i potencjalną:

• kwasowość czynna(aktualna) :

• jest uwarunkowana ilością jonów wodorowych w roztworze

• mierzy się ją w wodnych wyciągach z gleb

• stanowi zwykle niewielki ułamek kwasowości potencjalnej

• ulega wahaniom w cyklu rocznym, zwykle największa bywa latem

• odczyn gleb mierzony na terenie Polski w wyciągu z wodą destylowaną jest najczęściej kwaśny (pH 3,5-6,8)

• kwasowość potencjalna:

• jest uwarunkowana występowaniem wymiennych jonów wodoru i glinu zabsorbowanych prze koloidy glebowe

• wartość tej kwasowości mierzy się w Cmol(+)/kg gleby

• kwasowość potencjalną dzielimy na wymienna i hydrolityczna

Odkwaszanie gleb:

• głównym zabiegiem odkwaszającym gleby jest wapnowanie przy użyciu CaCO₃ CaO lub CaMg(CO₃)₂

• wielkość dawki nawozu wapniowego ustala się na podstawie kwasowości hydrolitycznej

• po do daniu węglanu wapnia do gleby następuje jego hydroliza, a jon wapniowy wypiera kationy H⁺,Al.³⁺ z KS

• jony glinu w reakcji z wodą w środowisku zasadowym wytrącają się w postaci wodorotlenku w roztworze pozostają jony wodorowe

• jony wodorowe neutralizowane są przez jony wodorotlenowe powstałe w czasie hydrolizy węglanu wapnia, a kwas węglowy rozpada Siena wodę i dwutlenek węgla

Gleby kwaśne maja następujące cechy :

• pozbawione są węglanu wapnia

• w KS dominują jonu wodorowe i glinu

• w próchnicy występuje dużo łatwo rozpuszczalnych w owdzie fulwokwasów kosztem kwasów huminowych

• stosunki powietrzno-wodne są złe na skutek niestabilne struktury gruzełkowej

• w roztworach glebowych występuje dużo toksycznego dla roślin glinu, żelaza i manganu

• szereg związków zawierających składniki pokarmowe roślin jest trudno rozpuszczalna

• ograniczeniu ulega aktywność bakterii i promieniowców(np.: zahamowana jest nitryfikacja i wiązanie wolnego azotu)

Gleby zasadowe:

• może wystąpić obniżona rozpuszczalność takich związków pokarmowych roślin jak : żelazo, mangan, miedź, cynk, bor i fosfor

• większość roślin uprawnych rozwija się najlepiej przy odczynie gleb obojętnym lub słabo kwaśnym
  

1




---