Podstawy gleboznawstwa

• Chemiczne i fizykochemiczne
właściwości gleb
• Materia organiczna gleb

Chemiczne i fizykochemiczne

właściwości gleb

Chemiczne właściwości gleby to skład
chemiczny, formy i związki występujących w
niej pierwiastków.

Właściwości fizykochemiczne to właściwości
podlegające zarówno prawom fizyki jak i
chemii. Należą tu odczyn, zdolności sorpcyjne
i oksydoredukcyjne.

Pierwiastki chemiczne

wchodzące w skład gleby.

Pierwiastki występujące w glebie podzielić
można na:

• Makroelementy

• Mikroelementy

Makroelementy występują w glebach w dużych
ilościach i są w stosunkowo dużych ilościach
pobierane

przez

rośliny.

Nadmiar

makroelementów z reguły nie jest szkodliwy
dla roślin (wyjątek – azot i potas).
Do makroelementów zaliczamy: węgiel, wodór,
tlen, azot, potas, wapń, magnez i siarkę.

Pierwiastki chemiczne

wchodzące w skład gleby.

Mikroelementy występują w glebach w bardzo
małych ilościach. Rośliny potrzebują ich
bardzo mało, ale są one niezbędne do ich
prawidłowego rozwoju. Zarówno nadmiar jak i
niedobór mikroelementów jest szkodliwy dla
roślin .
Do najważniejszych mikroelementów należą:
mangan, bor, molibden, chlor, kobalt, jod,
fluor, cynk, miedź i żelazo.

Dla roślin znaczenie ma nie całkowita
zawartość pierwiastków (zarówno makro- jak i
mikroelementów), ale ta ich część która może
być przez nie pobrana. Ta część jest określana
jako forma przyswajalna.

Makroelementy - azot

Azot jest potrzebny roślinom jako:
- materiał budulcowy białek
- składnik witamin, kwasów

nukleinowych, chlorofilu i enzymów

Makroelementy - azot

Źródła azotu glebowego:
- Opady atmosferyczne (ok. 10 kg/ha

rocznie)

- Wiązanie przez bakterie niesymbiotyczne

(ok. 10 kg/ha rocznie)

- Wiązanie przez mikroorganizmy

symbiotyczne (nawet do 130 kg/ha
rocznie)

- Nawozy mineralne (ok. 70 kg/ha rocznie)

Makroelementy - azot

Straty azotu glebowego:
- Wymywanie azotu z gleby
- Straty przez erozję
- Pobieranie przez rośliny
- Ulatnianie się do atmosfery

Makroelementy - azot

Zawartość azotu w warstwie próchnicznej

gleb uprawnych waha się od 0,02 do
0,35 % (tzn. że 1 ha tej warstwy zawiera
od ok. 600 do ok. 10500 kg tego
pierwiastka).

Rośliny pobierają azot w formie mineralnej

jako jon NO

3-

lub NH

4+

. Azot w formie

organicznej

jest

dla

roślin

nieprzyswajalny!

Makroelementy - azot

Zaledwie 1 – 2 % azotu glebowego występuje w formie

mineralnej (od 1% w warstwie przypowierzchniowej

do 5 % w warstwach głębszych).

Dostępność azotu uwalnianego podczas rozkładu

resztek roślinnych zależy od stosunku C:N. Przy

stosunku

szerokim

(np.

30:1)

następuje

immobilizacja azotu przez mikroorganizmy, przy

zbyt

wąskim

stosunku

(np.

17:1)

nadmiar

uwalnianego przez mikroorganizmy azotu nie jest w

pełni wykorzystywany przez rośliny i ulega wymyciu.

Makroelementy - azot

Związki azotu w glebach ulegają ciągłym

przemianom.

Związki

organiczne

przechodzą w mineralne i odwrotnie.

Najważniejsze procesy przemian form

azotu to :

Amonifikacja
Nitryfikacja
Denitryfikacja

Makroelementy - azot

http://www.uni-kassel.de/hrz/db4/extern/elearning/latest/FB11/projekte/strona/index.htm

Makroelementy - azot

Amonifikacja to proces przemiany azotu organicznego

na azot amonowy. Proces ten zachodzi przy
współudziale mikroorganizmów glebowych zarówno
w warunkach beztlenowych jak i tlenowych.

Nitryfikacja to utlenianie amoniaku poprzez azotyny na

azotany zachodzące przy udziale mikroorganizmów w
warunkach

dobrego

natlenienia,

odpowiedniej

wilgotności, temperatury i odczynu gleby.

Denitryfikacja to redukcja azotanów do azotynów a

następnie do tlenków azotu i ostatecznie do wolnego
azotu.

Makroelementy - azot

Procesy amonifikacji i nitryfikacji są

korzystne, gdyż dzięki nim zwiększa się
pula azotu mineralnego dostępnego dla
roślin.

Proces denitryfikacji jest uznawany za

niekorzystny gdyż powoduje straty azotu
glebowego.

Makroelementy - fosfor

Fosfor wchodzi w skład związków budujących

komórki (nukleoproteidy, fosfolipidy) i bierze

udział w procesie oddychania organizmów

żywych.

Ogólna

zawartość

fosforu

w

warstwie

próchnicznej gleb uprawnych waha się od

0,0002 do 0,008 %) co odpowiada 300 do

6000 kg ha.

Fosfor w glebie znajduje się w formach

mineralnych (ortofosforany) oraz formach

organicznych (po około 50 % każda). Dla

roślin przyswajalna jest forma H

2

PO

4-

.

Makroelementy - fosfor

Fosfor w glebie może ulęgać retrogradacji
(uwstecznianiu).

Proces

ten

polega

na

przechodzeniu form przyswajalnych (H

2

PO

4-

)

w formy nieprzyswajalne (PO

43-

).

Retrogradacja może zachodzić pod wpływem

wytrącania

jonów

fosforanowych

przez

kationy metali 2 i 3 wartościowych, w wyniku

sorpcji przez koloidalne wodorotlenki żelaza i

glinu lub sorpcji przez minerały ilaste.

Makroelementy - potas

Potas jest pierwiastkiem biorącym udział

w procesie fotosyntezy i oddychania.

Reguluje uwodnienie tkanek roślin.

Zawartość K w wierzchniej warstwie

gleby wynosi od 0,01 % do 2 % (od 300

do 60 000 kg/ha).

Praktycznie w całości występuje w

formie mineralnej. Jest pobierany jako

jon K

+

.

Makroelementy - potas

Potas

może

ulegać

uwstecznieniu

(retrogradacji, fiksacji). Polega ono na

niewymiennym

wiązaniu

jonów

K

+

w

przestrzeniach

międzypakietowych

minerałów

ilastych

typu

2:1

(illit,

wermikulit). Uwsteczniony potas nie jest

dostępny dla roślin.

Potas może być wiązany wymiennie w

kompleksie sorpcyjnym gleby co pozwala na

magazynowanie tego pierwiastka w glebie.

Makroelementy - wapń

Wapń inkrustuje błony komórkowe roślin,

reguluje gospodarkę wodną oraz przebieg
procesów metabolicznych.

Sprzyja tworzeniu gruzełkowej struktury gleb.

Zawartość Ca w glebie waha się najczęściej od

0,07 % do 3,6 %, więcej może go być w
glebach wytworzonych ze skal węglanowych.

Przez rośliny pobierany jest w formie jonowej

Ca

2+

.

Makroelementy - magnez

Magnez wchodzi w skład chlorofilu i bierze

udział w wielu reakcjach enzymatycznych.

Zawartość magnezu ogólnego wynosi od 0,06

% do 1,2 %.

Przez rośliny pobierany jest w formie jonu

Mg

2+

.

Jon Mg

2+

może być sorbowany wymiennie w

glebie. Przy zakwaszeniu gleby jest
usuwany z kompleksu sorpcyjnego szybciej
niż jon Ca

2+

.

Makroelementy - siarka

Siarka

jest

składnikiem

białek

roślinnych i bierze udział w procesach
oksydoredukcyjnych.

W glebach zawartość siarki waha się od

0,002 % do 0,12 %. Występuje w
formach organicznych (nawet do 90%)
i mineralnych.

Materia organiczna gleb

Materia organiczna gleb jest mieszaniną
wielu substancji o bardziej lub mniej złożonej
budowie

uzależnionej

od

substratu

wyjściowego i warunków bioekologicznych w
jakich się one tworzyły.

Głównymi źródłami materii organicznej w
glebie są:

- obumarłe części roślin (części nadziemne i
korzenie)

- obumarłe szczątki makro- i mezofauny
glebowej i ich ekskrementy

- obumarłe mikroorganizmy

- nawozy organiczne (w glebach uprawnych)

Skład i właściwości materii

organicznej gleb

Materia organiczna gleb to wszystkie
występujące w glebie związki zawierające
węgiel pochodzenia organicznego.
Należą tu występujące w glebie żywe
organizmy

jak

też

obumarłe

szczątki

organiczne wraz z produktami ich rozkładu i
humifikacji, określane mianem substancji
organicznej gleby.

Skład i właściwości materii

organicznej gleb

Skład i właściwości materii

organicznej gleb

Substancja

organiczna

gleby

to

suma

obumarłych składników organicznych (głównie
roślinnych)

występujących w glebie, od świeżych,
nierozłożonych

resztek

roślinnych

i

zwierzęcych do bezpostaciowych produktów
rozkładu i resyntezy.

Żywe organizmy nie są zaliczane do
substancji organicznej gleby choć niekiedy
stanowią 10 – 15 % glebowego węgla
organicznego.

Skład i właściwości materii

organicznej gleb

Substancje próchniczne to ciemno zabarwione,
bezpostaciowe substancje będące produktami
rozkładu resztek organicznych oraz związki
będące wynikiem resyntezy powodowanej przez
mikroorganizmy w glebie. Dzielone są na
swoiste i nieswoiste substancje próchniczne.

Skład i właściwości materii

organicznej gleb

Swoiste substancje próchniczne stanowią 85 –
90 % masy substancji próchnicznych. Należą tu
wysokocząsteczkowe związki barwy żółtej,
brunatnej, ciemnobrązowej i czarnej dające
wyekstrahować się z gleby 0,1 M roztworem
NaOH,

solami

obojętnymi

albo

rozpuszczalnikami organicznymi. Należą tu taki
grupy związków jak:

- kwasy fulwowe

- kwasy huminowe

- huminy

Swoiste związki próchniczne

Kwasy huminowe to frakcja związków
próchnicznych o barwie ciemnobrązowej do
czarnej, które mogą być ekstrahowane z gleby
za pomocą alkalicznych rozpuszczalników
(NaOH) i które ulegają strąceniu po
zakwaszeniu roztworu.

Kwasy fulwowe to frakcja związków
próchnicznych o barwie żółtej do żółtobrązowej,
rozpuszczalnych w wodzie w całym zakresie pH.
Pozostają one w roztworze po strąceniu kwasów
huminowych w wyniku zakwaszenia roztworu.

Swoiste związki próchniczne

Swoiste związki próchniczne

Huminy to związki próchniczne o barwie czarnej
nierozpuszczalne w wodzie w całym zakresie pH.
Huminy należą do najmniej zbadanych substancji
próchnicznych. Poszczególne frakcje próchniczne
stanowią układ zróżnicowanych ale pokrewnych
sobie związków organicznych. Różnią się one
między sobą: masą cząsteczkową, liczbą grup
funkcyjnych, stopniem polimeryzacji i innymi
cechami.

Swoiste związki próchniczne

Skład i właściwości materii

organicznej gleb

Nieswoiste substancje próchniczne stanowią 10
– 15 % masy substancji próchnicznych. Należą
tu związki o dobrze rozpoznanej budowie,
zaklasyfikowane

do

różnych

w

chemii

organicznej

grup

strukturalnych

np.

węglowodany,

aminokwasy,

lignina,

tłuszczowce.

Rola substancji organicznej gleb

Wpływ związków próchnicznych na właściwości

fizyczne gleby

Substancje

próchniczne

wpływają

dodatnio

na

tworzenie

się

struktury

agregatowej

gleb,

poprawiając stosunki wodno - powietrzne. W glebach

piaszczystych powodują zwiększenie zwięzłości, a w

glebach o cięższym składzie granulometrycznym,

wpływają na zmniejszenie zwięzłości.

Związki próchniczne posiadają wysoką pojemność

wodną. W stosunku do swej wagi mogą one

zatrzymać 3 - 5 krotnie więcej wody w formie

dostępnej dla roślin.

Dzięki ciemnemu zabarwieniu próchnica silnie

pochłania

promienie

słoneczne,

poprawiając

właściwości termiczne gleby

.

Wpływ

związków

próchnicznych

na

właściwości fizykochemiczne i chemiczne
gleb

Związki próchniczne wpływają na zdolności

sorpcyjne i na kształtowanie się zasobności
gleb.

Swoiste

związki

próchniczne

stanowią

organiczną

część

składową

kompleksu sorpcyjnego, a ich pojemność
sorpcyjna wynosi od 300 - 1400 meq/100g.
Próchnica odpowiada za 20 - 70%
całkowitej pojemności sorpcyjnej gleby.

Związki próchniczne zwiększają zdolności

buforowe gleb, regulując i stabilizując
odczyn gleby.

Próchnica reguluje stężenie kationów

Ca

2+

, Mg

2+

, NH

4

+

, Na

+

,K

+

i H

+

w

roztworze glebowym poprzez ich
uwalnianie bądź sorbowanie.

Próchnica ma znaczny wpływ na

gospodarkę azotem i fosforem. Jest
podstawowym

źródłem

tych

pierwiastków, które w tej postaci są
magazynowane w glebie. Formy te po
mineralizacji są dostępne dla roślin
wyższych.

Wpływ związków próchnicznych na rozwój i wzrost

roślin i mikroorganizmów

Związki próchniczne są źródłem C, N i P, które po

zmineralizowaniu są dostępne dla roślin.

Makro- i mikroorganizmy glebowe czerpią z

substancji organicznej niezbędną dla ich życia
energię i mineralne składniki pokarmowe. Z tego
względu gleby zasobne w próchnicę odznaczają się
wyższą aktywnością biologiczną.

Substancje próchniczne wprowadzone do gleby

mogą

przeciwdziałać

występowaniu

chorób

niektórych roślin uprawnych, przy czym to
fitosanitarne działanie jest spowodowane silnym
mnożeniem się mikroorganizmów saprofitycznych,
które są antagonistami fitopatogenów.