Gleboznawstwo

(UWAGA!!! Uzupełnienia pojawiają się, tak jak poprawki, także wewnątrz całego opracowania. Nie są to tylko dodatkowe tematy dopisywane „na końcu”)

Zakres materiału

1. Mineralogia i petrografia

2. Powstanie gleb, czynniki i procesy glebotwórcze.

3. Właściwości fizyczne:

• Skład granulo-metryczny fazy stałej

• Gęstość właściwa i objętościowa, porowatość

• Struktura gleby

• Konsystencja gleby, plastyczność, lepkość, zwięzłość, pęcznienie i kurczenie

• Woda glebowa, źródła, postacie wody, wilgotność gleb

• Powietrze glebowe

4. Właściwości chemiczne:

• Pierwiastki chemiczne

• Sorpcyjne właściwości gleb

• Odczyn kwasowości

• Buforowe właściwości gleb

5. Substancja organiczna gleby:

• Skład i właściwości substancji organicznych

• Rozkład substancji, humifikacja, mineralizacja

• Połączenia mineralno-organiczne

• Formy i typy próchnicy w glebach

• Rola próchnicy

• Regulowanie zasobów próchnicy w glebach

6. Organizmy glebowe

7. Morfologia gleb:

• Profil gleb

• Poziomy i warstwy

• Cechy profilu glebowego

8. Klasyfikacja gleb:

• Systematyka

• Bonitacja

• Kompleksy przydatności rolniczej

9. Kartografia gleb

Powstanie gleb, czynniki i procesy glebotwórcze.

Gleboznawstwo-nauka o glebie zajmująca się:

• Poznawaniem procesów powstawania i przekształcania się gleb

• Ich budową i składem

• Właściwościami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi

• Żyznością i produktywnością

• Przydatnością użytkową oraz przestrzennym rozmieszczeniem jednostek systematycznych gleb.

Gleba-jest naturalnym tworem przyrody, powierzchniową warstwą skorupy ziemskiej, złożona z cząstek mineralnych, materii organicznej, wody, powietrza i organizmów.

Warstwa gleby jest zależna od terenu i może sięgać głębokości 3 metrów. Przyjmuje się głębokość występowania organizmów.

Powyższy schemat podziału dotyczy idealnej gleby, gdyż w normalnych warunkach jest on zróżnicowany i zmienny. Zawartość poszczególnych składników ma bardzo duży wpływ na jakość gleb np. rośliny zbożowe potrzebują 16% zawartości powietrza w przeciwnym razie gniją. Ważnym czynnikiem jest sposób dawkowania wody. Korzeń rośliny powinien mieć możliwość penetrowania gleby w głąb i podążania za nią. Umożliwia to silna dawka wody, która przepłynie przez wierzchnią warstwę gleby. Ciągłe zmiany warunków atmosferycznych powodują zmianę procentowej zawartości wody w zewnętrznej warstwie gleby. Im głębiej tym te wahania są mniejsze i roślina zakorzeniona głęboko nie jest narażona na wyschnięcie lub gnicie. Słaby opad też jest korzystny, jeżeli byłby ciągły i zaopatrywał roślinę bez przerwy. Faza stała gleby tworzy kompleks sorpcyjny, a próchnica (humus) jest magazynem minerałów, które pobiera roślina. Są to głównie kwasy organiczne.

Żyzność i produktywność-między żyznością i produktywnością istnieje bardzo duża zależność. Gleby dobrej jakości (wysokiej klasy), ale położone w źle dostępnym terenie, który uniemożliwia uprawę tradycyjną i wymagają użycia ciężkiego sprzętu automatycznie tracą wartość i uzyskują niższą klasę. Jednym ze sposobów radzenia sobie z taką glebą jest uprawa bez orkowa. Polega na zaniechaniu mechanicznej obróbki ziemi, co w bardzo dużym stopniu zmniejsza koszty uprawy, mimo iż przynosi o 15% niższy plon jest bardziej opłacalna. W glebie uprawianej tą metodą zwiększa się czterokrotnie liczba organizmów żywych, np. dżdżownic, które przerabiają glebę zastępując uprawę mechaniczną.

Systematyka gleb (czynniki i procesy glebotwórcze):

ERA	OKRES	PODOKRES	EPOKA	WYDARZENIE	FLORA I FAUNA	CZAS (miliony. lat)
Kenozoiczna	Czwartorzęd		Holocen	Zlodowacenie	Człowiek	0,012
						Plejstocen	Zlodowacenie	Trawy	1-2
				Trzeciorzęd	Neogen	Pliocen	Orogeneza Alpejska		70
						Miocen
					Paleogen	Oligocen
						Eocen
						Paleogen
Mezozoiczna						125
Paleozoiczna						280

EPOKA		ZLODOWACENIE (GLACJAŁ)	INTERGLACJAŁ
Plejstocen	Neoplejstocen	Północnopolskie	Emski Mazowiecki Kramarski Mazowiecki
					Środkowopolskie
				Mezoplejstocen	Południowopolskie
					Podlaskie
		Eoplejstocen		Pretegeńskie

Zlodowacenie północnopolskie-na linii Zielona Góra, Leszno, Żerków, Konin, Ostrołęka najlepiej zachował się krajobraz polodowcowy. Lodowiec zmieniał 3-krotnie miejsce dłuższego postoju (3 stadiały) Podczas zlodowacenia Wisły i recesji lądolodu z obszaru Polski powstały wzgórza moren czołowych, liczne ozy (wąski wał zwykle o wysokości kilkunastu metrów i długości od kilkuset metrów do kilkudziesięciu kilometrów, o krętym przebiegu i falistej linii. Formy terenu, powstające w szczelinach i kanałach lądolodu w jego strefie czołowej dzięki akumulacji materiału, najczęściej piaski i żwiry, niesionego przez wody lodowcowe), kemy (pagórek o płaskim wierzchołku, wysokości od kilku do kilkudziesięciu metrów, szerokości do kilkuset metrów, zbudowany z piasków, mułków i żwirów, osadzonych w szerokich szczelinach i zagłębieniach martwego lodu przez wody), pola sandrowe (rozległy, bardzo płaski stożek napływowy, zbudowany ze żwiru i piasku osadzonych przez wody lodowcowe), a także jeziora rynnowe (wypełniają wgłębienia w rynnach polodowcowych, którymi wypływała woda spod lodowca), zaporowe i wytopiskowe (powstały przez wytopienie się martwego lodu, czyli części lodowca oderwanej od całości) obszarów pojezierzy. W południowej Polsce doszło do sedymentacji (osadzenie się, opad na dno) lessów.

Procesy glebotwórcze- całokształt zjawisk fizycznych, chemicznych i biologicznych zachodzących w wierzchniej warstwie skorupy ziemskiej, w wyniku których kształtują się gleby. Przebiegają one w określonych warunkach klimatycznych i na określonych utworach macierzystych, pod wpływem określonej szaty roślinnej doprowadzają do ukształtowania się odpowiednich typów gleb.

Czynniki glebotwórcze-wywołują one w substracie gleby wiele zmian np.:

• Przemiany mineralnego tworzywa gleb, tj. rozkład minerałów pierwotnych, oraz synteza minerałów wtórnych (ilastych)

• Przetwarzanie substancji organicznej (humifikacja, mineralizacja)

• Przemieszczanie składników w profilu glebowym w postaci roztworów rzeczywistych, koloidalnych, zawiesin, oraz przy udziale organizmów żywych

• Wymiana materii i przepływ energii między organizmami żywymi a glebą.

Elementarne procesy glebotwórcze:

• Proces inicjalny-proces powstania gleb prymitywnych (itosoli, regosoli, arenosoli) Przy współudziale organizmów pionierskich, mchów i porostów (obecne pustynie i góry)

• Poziom akumulacji próchnicy-kształtuje się słabo zaznaczony poziom akumulacji próchnicy (A)

• Proces draniowy- powstawanie w wierzchniej warstwie profilu glebowego ciemnego poziomu próchnicznego (Ad). Przebiega on głównie pod wpływem roślinności trawiastej. Substancja organiczna powstaje głównie z korzeni traw i ma kilka- kilkanaście centymetrów.

• Proces brunatnienia-zachodzi w lasach liściastych, gleba ma odczyn obojętny. Polega na wydzieleniu się żelaza z krzemianów pierwotnych. Żelazo osadza się na powierzchni ziaren. Powstaje poziom brunatnienia (B)

• Proces płowienia (przemywania)-polega na przemieszczaniu się cząstek w głąb gleby bez ich uprzedniego rozpadu. Powstaje poziom przemywania Eet i Bt (brązowy, brunatny)

• Proces bielicowania- przebiega przy kwaśnym odczynie gleb głównie piaskowych ubogich w składniki pokarmowe przede wszystkim w borach ilastych klimatu umiarkowanego, wilgotnego i chłodnego. Proces ten polega na rozkładzie glinokrzemianów i koloidów glebowych, na wymywaniu w głąb profilu gleby składników w pierwszej kolejności zasadowych a następnie na uruchamianiu kwasów próchnicowych oraz związków żelaza i glinu przy równoczesnej częściowej redukcji związków żelaza.

• Proces oglejenia- polega na redukcji różnych mineralnych związków (Fe, Mn, i in.) utworu glebowego w warunkach nadmiernej wilgotności (utrudnionego dostępu powietrza). W wyniku procesu glejowego poziomy lub warstwy zasobne w związki żelaza i manganu przybierają barwę zielonkawą, niebieskawą lub popielatą (oglejenie odgórne-opadowe i dolne-wody gruntowe).

Proces powstawania gleby począwszy od skały macierzystej, czyli jej podstawowego tworzywa, może mieć różny przebieg w zależności od panującego układu czynników glebotwórczych, do których zalicza się:

• Skała macierzysta-jest naturalnym zespołem minerałów wchodzących w skład skorupy ziemskiej, a powstałych na drodze procesu geologicznego. Minerały możemy podzielić na

• Skałotwórcze:

• Główne-kwarc, skalenie, plagioklazy, pirokseny,

• Poboczne-niewielkie ilości np. magnetytu, cyrkonu, apatytu

• Akcesoryczne (dodatkowe)-turmalin, granat

• Złożone-siarczki, tlenki

Podział skał:

• Magmowe

• Osadowe

• Metamorficzne

Te 3 rodzaje skał są ze sobą ściśle powiązane, ponieważ procesy warunkujące ich powstanie nakładają się i zazębiają. Skały magmowe i metamorficzne stanowią 95% skorupy ziemskiej.

• Woda-postacie wody na ziemi:

• Wody otwarte-morza, oceany, jeziora, sztuczne zbiorniki (etap powstawania)

• Lodowce, lód

• Opady (deszcz, śnieg, grad)

Są to czynniki niszcząco-budujące.

• Organizmy żywe-działalność glebotwórcza flory i fauny jest ściśle powiązana z klimatem, wodą i skałą macierzystą.

Fauna:

• Mieszanie materiału glebowego

• Wzbogacanie w substancje organiczne

• Obieg składników pokarmowych

• Mineralizacja substancji pokarmowych

• Stabilizacja struktury gleb

Flora:

• Współdziała z tworzywem gleby, czynnikami glebotwórczymi (fauną, klimatem, wodą itd.)

• Formuje cechy profilów glebowych

• Chroni powierzchnię gleby przed bezpośrednim działaniem opadów

• Klimat-ważny czynnik glebotwórczy. Określa charakter wietrzenia i wpływa na kierunki procesów glebotwórczych.

Składniki klimatu:

• Opady atmosferyczne

• Wilgotność względna powietrza

• Temperatura powietrza

Ogólna wilgotność gleby-wypadkowa intensywności działania czynników klimatycznych.

Iloraz Meyera-stosunek średnich opadów rocznych do średnich niedoborów wilgotności powietrza.

Klimat humidowy-klimat, w którym opady są większe od parowania.

Klimat aridowy- parowanie przeważa nad opadami.

Wpływ klimatu na ukształtowanie się i ewolucję gleb odzwierciedla się w budowie ich profilów.

Klimat Polski- średnia suma opadów 300mm-600mm, średnia suma temperatur jest większa od zera (lipiec 10⁰C-20⁰C). Polska znajduje się w podstrefie lasów mieszanych, gdzie poza drzewami iglastymi spotyka się również drzewa liściaste. W strefie kształtują się gleby: bielicowe, płowe, brunatne, czarne ziemie, gleby bagienne.

• Rzeźba terenu:

• Nizinny- od 0 do 200m-300m:

• Obszary płaskie i równe (równiny, niziny płaskie).

• Pagórkowate i faliste (do 80m).

• Pagórkowate.

• Wyżyny- wzniesienia ponad 200m-300m, słabo rozczłonkowane, często równinne.

• Góry-powstałe wskutek ruchów górotwórczych lub działalności wulkanicznej (niskie-do 500m, średnie do-1500m, wysokie-ponad 1500m)

Profile glebowe mogą kształtować w zależności od rzeźby terenu np. przez zmywanie części gleby z wzniesień, przez uprawę itp.

• Działalność człowieka-polega ona na:

• Zagospodarowaniu nieużytków

• Rekultywacja terenów zniszczonych (natura, przemysł, kopalnictwo)

• Regulowanie stosunków wodnych (odwadnianie i nawadnianie)

• Wycinanie i odtwarzanie lasów

• Zabiegi uprawowe

• Nawożenie (mineralne, organiczne, nawozy zielone, wapnowanie)

Człowiek może wpływać swoją działalnością na zmianę własności gleb i powodować i ewolucję.

Glebotwórcza działalność człowieka-tworzenie gleb antropogenicznych (Mortisole-poldery w Holandii, gospodarstwa ekologiczne w Niemczech)

• Czas-nie jest czynnikiem glebotwórczym w ścisłym tego słowa znaczeniu. Oznacza on trwanie procesów powstawania i rozwoju gleb. Gleby przechodzą swoje stadia rozwojowe, gleby o tym samym wieku nie muszą być w tym samym stadium rozwojowym, gdy w tym samym stadium oddziaływanie czynników na skały będzie różne.

Klasyfikacja gleb w Polsce:

• Systematyka gleb-powstała na podstawie kryteriów genetycznych. Jednostki hierarchiczne:

• Dział (7 działów)-dominujący jeden czynnik lub wszystkie czynniki (hydrogeniczne, autogeniczne)

• Rząd (15)- podobny kierunek rozwoju, podobieństwo ekologiczne, różnice morfologiczne

• Typ (35)- ten sam układ poziomów genetycznych, zbliżone właściwości, podobny rodzaj wietrzenia, podobny typ próchnicy (jednostka podstawowa)

• Podtyp (78)- na cechy jednego procesu glebotwórczego nakładają się cechy innego (gleba płowa oglejona)

Rodzaj gleby- określa go geneza właściwości skały macierzystej (utwory zwałowe i piaski fluwioglacjalne)

Gatunek gleby-uziarnienie utworu glebowego, całego profilu glebowego (skład granulometryczny).

• Bonitacja- odzwierciedla wartość rolniczą, właściwości i warunki przyrodnicze terenu. Podczas oceny uwzględnia się takie czynniki jak (dla gruntów ornych):

• Skład granulometryczny

• Miąższość poziomu próchniczego i zawartość próchnicy

• Strukturę

• Właściwości wodne

• Odczyn i obecność CaCO₃

• Ukształtowanie terenu

Klasyfikacja bonitacyjna:

• I-gleby orne najlepsze

• II-gleby orne bardzo dobre

• IIIa-gleby orne dobre

• IIIb-gleby orne średniej jakości

• IVa-średnie lepsze

• IVb-średnie gorsze

• V-orne słabe

• VI-orne najsłabsze

• VIRz-orne pod zalesienie

• Kompleks przydatności rolniczej- zespoły różnych gleb o zbliżonych właściwościach rolniczych, które mogą być podobnie użytkowane.

1. Mineralogia.

Minerały-naturalne pierwiastki i związki chemiczne występujące w przyrodzie, w większości w stanie stałym (ciekłym-ropa, gazowym-gaz ziemny), w formie krystalicznej, odznaczające się jednorodnym składem chemicznym i stałymi właściwościami fizycznymi.

Mady-gleby niewykształcone.

Budowa wewnętrzna minerałów. Dzielimy je na:

• Bezpostaciowe (amorficzne)-ciecze, gazy, szkliwa, żele, w których atomy lub cząsteczki nie posiadają geometrycznego uporządkowania.

• Krystaliczne-ciała o prawidłowej budowie wewnętrznej, posiadają uporządkowane ułożenie atomów w sieć krystaliczną

Powstanie gleby-za jej źródło uważa się magmę:

• Minerały pierwotne-tworzą się z magmy w wyniku jej krzepnięcia, krystalizacji, wytrącania się, lub z jej par lub gazów.

• Minerały wtórne-powstają w wyniku wietrzenia, rozpadu i przebudowy istniejących minerałów i skał pod wpływem czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych

Rodzaje wietrzenia:

• Fizyczne-rozdrabnia do wielkości 0,05mm (wiatr, woda, temperatura)

• Chemiczne- np. uwodnienie (anhydryt CaSO₄ pod wpływem wody powstaje z niego gips, z krzemianów powstają minerały ilaste)

• Biologiczne-działalność organizmów żywych, głównie mikroorganizmów

Właściwości fizyczne minerałów:

• Optyczne:

• Barwa

• Barwa rysy (jak jest taka sama jak minerału to oznacza, że nie jest przezroczysty, jeżeli nie to jest barwiony)

• Połysk (zdolność do odbijania promieni świetlnych)

• Przezroczystość.

• Mechaniczne:

• Twardość

1	Talk	Rysuje się paznokciem
2	Gips
3	Kalcyt
4	Fluoryt		Rysuje się ostrzem noża
5	Apatyt
6	Ortoklaz
7	Kwarc	Rysuje szkło
8	Topaz	Tnie szkło
9	Korund
10	Diament

• Gęstość (Stosunek masy do objętości, większość ma w granicach 2,5g/cm³-3,5g/cm³, najpospolitszy kwarc SiO₄ ma 2,65g/cm³)

• Łupliwość (zdolność do pękania i oddzielania się minerału pod wpływem uderzenia)

• Morfologiczne:

• Pokrój-charakterystyczny kształt, w jakim występuje:

• Izomeryczny-gdy się odkształca tak samo we wszystkich kierunkach

• Wydłużony

• Blaszkowy

• Geoida-rozrasta się „do środka”

• Dendryty (forma drzewa)

• Szczotki

• Nacieki (stalagmity, stalaktyty, stalagnaty)

• Stan skupienia-forma, w jakiej występuje w przyrodzie

Klasyfikacja minerałów (chemiczna):

• Pierwiastki rodzime- np., Pt, Au, Ag, Hg, Cu, S, C (grafit, diament). Nie mają znaczenia glebotwórczego

• Siarczki-sole H₂S (piryt FeS₂, sfaleryt ZnS, galena PbS, chalkopiryt CuFeS₂). Niewielkie znaczenie za wyjątkiem pirytu

• Tlenki i wodorotlenki-duże znaczenie glebotwórcze, stanowią 17% składu kuli ziemskiej, z czego 12% to kwarc. W wierzchniej warstwie zajmuje 60%-90% składu:

• Tlenki krzemu-kwarc i krzemionki główny składnik gleby mineralnej 60%-90%

• Tlenki glinu-korund, diaspor, gipsyd

• Tlenki żelaza-hematyd

Tlenki Glinu i żelaza stanowią od kilku do kilkunastu procent zawartości gleby. Biorą udział w procesach bielicowania, brunatnienia, oglejenia, nadają barwę i wpływają na współczynnik pH.

• Solowce- halit (sól NaCl), sylwin, karnolit, fluoryt. Gleby słone występują, gdzie parowanie wody przewyższa ilość opadów, co powoduję pojawianie się soli w glebie, gdyż nie zostaje ona rozpuszczona i wmyta w głąb ziemi. Mają znaczenie glebotwórcze w suchym klimacie.

Sole kwasów tlenowych:

• Nitratyn, Nitryt (bez znaczenia glebotwórczego)

• Węglany: kalcyt (skały wapienne, rędziny kredowe), dolomit, magnetyt (duże znaczenie glebotwórcze, zwiększają pH)

• Siarczany: gips, anhydryt, kainit (z gipsu tworzą się rędziny siarczanowe, kainit i gips służą jako nawozy)

• Fosforany: apatyty (fluorowy, chlorowy, hydroksylowy, robi się z nich nawozy fosforowe), fosforyty, wiwanit

• Krzemiany i glinokrzemiany: Sole kwasów krzemowych H₄SiO₄ stanowią ok. 80% masy skorupy ziemskiej. Podstawowym elementem budowy krzemianów pierwotnych jest tetraedr.




Wyróżnia się w zależności od układu tetraedry:

• Krzemiany wyspowe (granaty, oliwiny)

• Krzemiany grupowe (beryl)

• Krzemiany łańcuchowe (pirokseny, amfibole)

• Krzemiany warstwowe:

• Mika biała (muskowit)

• Mika czarna (biotyt)

• Krzemiany przestrzenne:

• Skalenie (ortoklaz, albit, anartyt, mieszanina izomorficzna dwóch ostatnich to plagioklazy zasadowe lub kwaśne zależy, którego składnika jest więcej)

• Skaleniowce (leucyt, nefolin)

Krzemiany wtórne (minerały ilaste)-powstają w wyniku wietrzenia (głównie chemicznego) krzemianów pierwotnych (warstwowych i przestrzennych).

Elementami budowy krzemianów wtórnych są:

• Tetraedry- czworościany SiO^-4 (rysunek wyżej)

• Oktaedry- ośmiościany AlOH^-6




Tetraedry i oktaedry wchodzą w skład pakietów. Wyróżniamy pakiety:

• Typu 1:1 zbudowane z jednego tetraedru i jednego oktaedru (np. kaolinit).




• Typu 1:2 zbudowane z tetraedrów i jednego oktaedru (illit, montmorylonit-smektyt).




Właściwości minerałów ilastych:

• Silne rozdrobnienie (mniejsze niż 2m)

• Budowa pakietowa typu 1:1, 1:2, 2:1:1

• Ładunek kompleksu sorpcyjnego ujemny, więc następuje sorpcja kationów

• Zróżnicowana pojemność sorpcyjna np.:

• Kaolitu 5-15 cmol⁽⁺⁾/kg

• Illitu ok. 40 cmol⁽⁺⁾/kg

• Smektytu 80-120 cmol⁽⁺⁾/kg

• Duża powierzchnia właściwa np. smektytu 800m²/g

• Pęcznienie i kurczenie się minerałów

• Lepkość i plastyczność

Przykłady minerałów organicznych:

• Torf-zajmuje 4% powierzchni Polski, często jest skałą macierzystą gleb hydrogenicznych, torfowych, morfowych, murszastych.

• Węgiel kamienny i brunatny

2. Petrografia.

Skała-skupienie minerałów jednego lub wielu, powstałe w wyniku procesu geologicznego (krzepnięcie magmy, krystalizacja soli, akumulacja materii przez rzeki)

Wyróżniamy skały:

• Polimineralne- np. granit (zdecydowana większość skał to poiminerały)

• Monomineralne- np. sól kamienna

Budowa skał:

• Struktura-wielkość, kształt, sposób wykształcenia się minerałów w skale.

• Jawnokrystaliczna

• Skrytokrystaliczna

• Szklista

Lub:

• Równo ziarnista (grubo, średnio, bardzo drobno ziarnista)

• Różno ziarnista

• Porfirowa

• Tekstura- sposób przestrzennego rozmieszczenia minerałów w skale.

• Bezładna (bezkierunkowa)

• Uporządkowana (kierunkowa)

Lub:

• Zbita

• Gąbczasta

Podział skał wg genezy:

• Magmowe- powstają z magmy w wyniku jej krzepnięcia. Znaczenie glebotwórcze w Tatrach i Sudetach. Z magmy powstają:

• Skały głębinowe-zastygnięcie następuje głęboko pod ziemią, gdzie panuje duże ciśnienie i temperatura. Magma zastyga powoli, co sprawia, że kryształy mają czas na krystalizację, są duże i dobrze wykształcone. Powstaje struktura jawnokrystaliczna.

• Wylewne-powstają na powierzchni lub nieznacznie pod powierzchnią. Zastygają przy niskim ciśnieniu i temperaturze. Magma stygnie szybko, nie wytwarzają się kryształy, albo jest ich bardzo mało. Powstaje ciało amorficzne (bezpostaciowe jak szkło) ze strukturą skrytokrystaliczną.

• Żyłowe

• Szkliwo wulkaniczne (pumeks).

Przykładowy skład mineralogiczny:

• Granit

Kwarc	32,6%
Ortoklaz	34,5%
Plagioklaz kwaśny	19,2%
Biotyt	4,7%
Muskowit	4,5%
Inne	4,5%

• Bazalt

Plagioklaz zasadowy	57%
Piroksen	28,4%
Oliwin	8,4%
Magnetyt	5,4%

Podział skał w zależności od zawartości SiO₂:

• Kwaśne ponad 65% SiO₂.

• Obojętne 52%-65% SiO₂.

• Zasadowe 40%-52% SiO₂.

• Ultra zasadowe mniej niż 40% SiO₂.

Klasyfikacja skał magmowych.

Skały	Klasa Granitu	Klasa Sjenitu	Klasa Diorytu	Klasa Gabra	Klasa Perydotu	Struktura
Głębinowa	Granit	Sjenit	Dioryt	Gabro	Perydotyt	Jawnokrystaliczna Ziarnista
Wylewna	Syolit /Porfir/ Kwarc	Trackit /Porfir Bez kwarcu	Andezyt	Bazalt	-	Skrytokrystaliczna Porfirowa
% SiO2.	> 65%	65%	52%	52%-40%	< 49%

Wzrost udziału minerałów ciemnych

Wzrost udziału minerałów jasnych

Z glebotwórczego punktu widzenia:

• Zasadowe (ciemne) zawierają więcej Ca, Mg, Fe, mniej SiO₂, lepsze skały macierzyste dla gleb niż kwaśne.

• Zasadowe łatwiej wietrzeją niż kwaśne

• Głębinowe (gruboziarniste) łatwiej wietrzeją niż wylewne

• Osadowe-powstają w wyniku:

• Wietrzenia innych skał

• Diagenezy-osadzania produktów innych skał

• Nagromadzenia i działania resztek roślin, zwierząt, soli

Powstawanie skał osadowych jest długotrwałe i skomplikowane, związane jest z dużymi zmianami warunków atmosferycznych takich jak:

• Temperatura (-80⁰C- +80⁰C)

• Stężenie jonów H (pH5- pH9)

• Opady (od zera do tysięcy mm)

• Potencjał oksydo-redukcyjny Fe⁺³ Fe⁺²

• Organizmy żywe

Etapy w procesie powstawania skał osadowych:

• Wietrzenie

• Transport (nanosiny rzeczne-aluwialne, deluwialne-zmywane do obniżenia terenu, utwory eoliczne-poprzez wiatr)

• Sedymentacja

• Diageneza-cementacja

Klasyfikacja skał osadowych:

• Skały okruchowe

• Skały ilaste

• Skały chemiczne i organiczne

Skały ilaste-bardzo drobno okruchowe, główny skład to minerały ilaste, mają strukturę bezładną lub równoległą (warstwową). Należą do nich:

• Iły (iłowce)-zaliczane często do skał okruchowych bardzo drobno ziarnistych.

• Gliny-zawierają domieszkę kamieni żwiru, dużo piasku (struktura mieszana)

Znaczenie glebotwórcze skał osadowych jest bardzo duże. Stanowią 5% litosfery, a powierzchniowo 75%. Są to głównie skały glebotwórcze. Skały okruchowe i ilaste ze względu na pochodzenie pogrupowane są na:

• Wietrzeniowe (gliny, iły, rzadziej piaski)

• Polodowcowe (osady morenowe, piaski, gliny zwałowe)

• Wodne (aluwialne mady np. piaski pyły, iły)

• Fluwioglacjalne (wodno-lodowcowe, sandry, żwiry)

• Jeziorne, morskie, deluwialne

• Eoliczne (pył, piaski wydmowe)

• Wulkaniczne (bloki, bomby, piaski, pyły)

• Metamorficzne

3. Właściwości fizyczne gleby.

Właściwości fizyczne gleby:

• Podstawowe

• Skład granulometryczny

• Gęstość fazy stałej, gęstość gleby

• Wilgotność

• Porowatość

• Struktura

• Konsystencja

• Zwięzłość

• Lepkość

• Pęcznienie i kurczliwość

• Powierzchnia właściwa

• Funkcjonalne (wodne)

• Siły wiązania wody w glebie

• Pojemność wodna gleby

• Ruch wody w glebie

• Właściwości powietrzne i cieplne gleb

• Powietrze glebowe (skład)

• Dyfuzja

• Pojemność cieplna

• Współczynnik przewodności cieplnej

Skład granulometryczny-część stała to głównie cząstki organiczne i mineralne różnie rozdrobnione, ciekła to woda i rozpuszczone w niej związki organiczne i mineralne (roztwór glebowy), gazowa to mieszanina różnych gazów i pary wodnej. Między fazą ciekłą i gazową istnieje zależność f=1/g.

Frakcja granulometryczna- zbiór ziaren glebowych, objętych wspólną nazwą, mieszczących się w jednym określonym wymiarze średnicy w milimetrach.

Grupa granulometryczna- utwory o określonej procentowej zawartości poszczególnych frakcji granulometrycznych.




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

Zawartość frakcji
Grupa granulometryczna	Piasek (%)	Pył (%)	Części spławialne (%)	Typ gleby
Utwory piaszczyste (piaski)	(…)	0-40	< 20	PL 0-5% (cz. Spławialne) PSG 5%-10% PGL 10%-15% PGM 15%-20%
Utwory gliniaste	>9	0-40	> 20	GOSP 20%-25% (cz. Spławialne) GLSŁP 25%-35% GŚ 35%-50% GC pow. 50%
Iły	0-9	< 50	> 50	I IP pow. 25% (Pyłu)
Pyły	(…)	> 40	< 50	PŁZ do 35% (cz. Spławialne) PŁI pow. 35%

Piaski i Gliny o zawartości 25%-50% pyłu posiadają w nazwie słowo „pylasta”.

Systematyka gleb (Trójkąt PTG)

Analiza mechaniczna, oznaczanie procentowej zawartości frakcji granulometrycznych w danej glebie.

Przygotowanie próbek gleb do analizy:

• Wysuszenie próbek pobranych w terenie w temperaturze pokojowej (stan powietrznie suchy)

• Rozdrobnienie w przypadku zbrylenia i przesianie przez sito o średnicy 1mm (oddzielenie części szkieletowych) (wg PN-R 04033 średnica sita to 2mm).

Powietrznie suche części ziemiste stanowią materiał wyjściowy do wszystkich analiz.

Dyspreparowanie próbek-preparowanie w celu rozbicia agregatów glebowych na frakcje granulometryczne.

Dyspersji dokonuje się przez:

• Dodanie dysperatorów tzn. związków chemicznych rozbijających agregaty np. NaOH, NH₄OH, Calgon

• Mieszanie lub gotowanie

Calgon- dysperator uniwersalny tzn. nadający się zarówno do próbek bezwęglanowych jak i zawierających węglan wapnia. Jest to mieszanina 6-metafosforanu sodu⁺ i węglanu sodu (bezwodnik 35g/l).

Metody oznaczania składu:

• Sitowe

• Sedymentacyjne

• Pipetowe

• Analiza całkowita

• Areometryczne

• Przepływowe

• Wirówkowe

Gęstość właściwa (p)- stosunek masy gleby suchej absolutnie (wysuszonej w 105⁰C) do objętości fazy stałej gleby. Zależy ona od:

• Składu mineralogicznego

• Zawartości substancji organicznej

W glebach mineralnych waha się od 2,4-2,65 (kwarc)-2,8. Określa się ją ze wzoru:

P=M/V_s [g/cm³]

Metody oznaczania (metoda pikometryczna):

• Pusty pikometr (a)

• Pikometr + gleba (b)

• Pikometr + gleba + woda (c)

• Pikometr + woda (d)

p= (b-a)/[(d-a)-(c-b)]

Gęstość objętościowa- stosunek masy gleby absolutnie suchej do objętości w stanie naturalnym. Zależy ona od:

• Struktury

• Składu granulometrycznego

• Zawartości substancji organicznej

• Sposób ułożenia cząsteczek mineralnych

• Stopień wzruszenia lub odleżenia gleby

• Głębokość profilu

W glebach mineralnych waha się 11-1,5 kwarc-20

Metody wyznaczania (w cylindrze metalowym o znanej objętości):

• Pobrać glebę do cylindra

• Wysuszyć w temp. 105⁰C

• Zważyć cylinder z glebą suchą (a)

• Zważyć cylinder pusty (b)

p₀=(a-b)/V

Gęstość objętościowa gleby wilgotnej- stosunek masy gleby wilgotnej do objętości w stanie naturalnym

Oznaczanie odbywa się tą samą metodą, co dla gleby suchej, ale bez procesu suszenia.

p_ow= M_w/V

Porowatość-stosunek objętości porów do objętości gleby

n=V_p/V 100%

Podział porów:

• Makropory (większe od 8,5m)

• Mezopory (8,5-0,2m)

• Mikropory (mniejsze od 0,2m)

Porowatość ma ścisły związek z gęstością objętościową i zależy od tych samych czynników. W glebach mineralnych waha się: 29%-66%.

Metody oznaczania:

n=(p-p₀)/p 100%

Konsystencja-może być:

• Zwarta-ma ją gleba ucha. Nie odkształca się ona pod wpływem siły, tylko się kruszy.

• Płynna-gleba mokra. Pod wpływem siły rozpływa się i nie można jej nadać kształty.

• Plastyczna-wilgotna gleba. Pod wpływem siły odkształca i zachowuje nadany kształt.

• Gleby niespoiste-(piaski) nie wykazują plastyczności.

Z konsystencją wiążą się pojęcia:

• Granica plastyczności (W_p)- wilgotność, przy której gleba przechodzi z zwartej w plastyczną (wyznaczane metodą wałeczkowania).

• Granica płynności (W)- wilgotność, przy której przechodzi z konsystencji plastycznej w płynną.

• Wskaźnik plastyczności (J_p)- różnica między granicą plastyczności i płynności. Określa szerokość przedziału plastyczności (o ile musi wzrosnąć wilgotność alby zmienił się stan).

4. Właściwości chemiczne gleby

Na substancję (materię) organiczną gleby składają się:

• Organizmy żywe

• Resztki roślinne i zwierzęce

• Próchnica-złożona i dość trwała mieszanina amorficznych substancji koloidalnych (80%-90% materii organicznej); posunięta modyfikacja tkanek roślinnych; synteza produktów rozkładu resztek.

Gleby	Wytworzone z:	Zawartość próchnicy
Brunatne (średnio 1,8)	Glin lekkich	1,8
		Glin ciężkich	2,1
		Lessów	1,9
	Płowe (średnio 1,7)	Glin lekkich	1,6
		Glin ciężkich	1,9
		Lessów	2,1
	Czarne ziemie (średnio 3,2)	Glin lekkich	2,7
		Glin ciężkich	3,3
		Pyłów	3,0
Czarnoziemy	-	2,6
Mady próchniczne	-	3,7
Rędziny czarnoziemne	-	3,6

Mineralizacja-nieustannie zachodzące procesy w glebie przemieniające związki organiczne w mineralne. Zachodzi w warunkach:

• Tlenowych-butwienie, (CO₂, H₂O, SO₄^2-, PO₄^3-, NO₃) przebiega w wyższej temperaturze i odczynie obojętnym. Reakcje egzotermiczne.

• Beztlenowych-gnicie, (CO₂, H₂O, CH₄ i inne) przebiega przy nadmiernym uwilgotnieniu, niskiej temperaturze i odczynie kwaśnym. Przy zawartości 4% substancji organicznej następuje rozkład i wydzielenie energii równej 20-25t węgla na ha (20-30kg/ha/dobę)

Humifikacja-skomplikowane procesy rozkładu, przebudowy i syntezy różnych związków organicznych przy współudziale organizmów glebowych. Powstaje nowy związek zwany humusem (próchnicą).

W powstaniu próchnicy udział biorą 2 grupy związków:

• Substancje trudno rozkładające się (tłuszcze, woski, ligniny)

• Nowe związki syntezowanie przez mikroorganizmy.

Na przebieg humifikacji i skład próchnicy wpływają:

• Ilość i jakość resztek roślinnych i zwierzęcych

• Skład jakościowy i ilościowy mikroorganizmów

• Właściwości wodne gleby

• Uziarnienie i skład chemiczny gleby

Zawartość próchnicy waha się w szerokich granicach i zależy od:

• Uziarnienia gleby

• Właściwości wodnych

• Właściwości chemicznych gleby (pH, CaCO₃ itp.)

• Ilość i rodzaj mikroorganizmów glebowych

• Sposób użytkowania

Skład związkowy:

• Huminy (barwa czarna 50%-60% węgla)

• Kwasy huminowe (58% węgla barwa czarna/brunatna)

• Kwasy humato-melanowe (62% węgla barwa brunatna)

• Fulwokwasy (55% węgla barwa żółta/słomkowa)

Skład pierwiastkowy:

• C- 59%

• O- 30%

• N- 5%

• H- 4%

• Popiół- 2%-8% (P, S, Ca, MG, K, Na, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, b)

Znaczenie próchnicy glebowej na:

• Fizyczne właściwości gleby:

• Barwa

• Tworzy struktury agregatowe (gruzełkowe)

• Zwiększa pojemność wodną gleby

• Korzystnie wpływa na gęstość, porowatość, zwięzłość, lepkość itp.

• Chemiczne właściwości gleby

• Wykazuje 20-30 razy większą pojemność sorpcyjną niż koloidy mineralne

• Decyduje o pojemności sorpcyjnej w poziomach A gleb mineralnych

• Dostarcza i uwalnia składniki pokarmowe dzięki:

• Zawartości łatwo wymiennych kationów

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

• Uwalnia składniki z minerałów (kwasy huminowe)

Sorpcja- zdolność gleby do zatrzymywania w sobie cząstek.

17

WWW.TRIL.HK.PL

Gleba

Faza stała

Przestrzenie wolne

Część mineralna

Część organiczna

Powietrze

Woda

---