GLEBOZNASTWO

1. Frakcje i grupy glebowe.

2. Metody oznaczania składu granulometrycznego gleby.

3. Konkrecje glebowe.

4. Postacie wody w glebie.

5. Typy i skład próchnicy.

6. Proces humifikacji i mineralizacji.

7. Ciężar właściwy i objętościowy.

8. Sorpcja i jej rodzaje.

9. Kwasowość i jej rodzaje

10. Sposoby oznaczania CaCO₃ w glebie.

11. Rola P, K, Ca, N w glebie.

12. Rola i postacie Fe w glebie.

13. Rodzaje gleb, charakterystyka poziomów glebowych.

1. Frakcje i grupy glebowe:

Skład granulometryczny gleb to ilościowy stosunek grubszych cząstek mineralnych do drobniejszych. Frakcje i grupy glebowe są wyróżnione ze względu na wielkość ziaren mineralnych. Frakcja to zbiór mineralnych utworów glebowych ograniczonych górna i dolną granicą średnicy ziaren, wyraża się ją w mm. Grupa to jednostka podziału mineralnych utworów glebowych określona na podstawie zawartości dominujących frakcji ziaren, wyraża się ją w %.

Frakcje granulometryczne gleby

Cząstki szkieletowe Ziarna > 1 mm	Kamienie > 20 mm
		Żwir 20 ~1 mm
	Cząstki ziemiste Ziarna < 1 mm	Piasek 1~0,1 mm
		Pył 0,1~0,02 mm
		Ił < 0,02 mm

Grupy granulometryczne gleby - nazwy grup są takie jak nazwy frakcji (różnice występują dopiero w podgrupach), z tym, że dodatkową grupę glebową stanowią gliny.

 

2. Metody oznaczania składu granulometrycznego gleby:

1. mechaniczne (analiza sitowa),

2. sedymentacyjne (analiza areometryczna, pipetowa, mikroagregatowa),

3. przepływowe (wg Kopeckiego),

4. organoleptyczne.

3. Konkrecje glebowe:

4. Postacie wody w glebie:

1. woda w postaci lodu,

2. woda w postaci pary wodnej,

3. woda molekularna,

• higroskopowa,

• błonkowata,

woda kapilarna,

• właściwa,

• zawieszona,

• woda wolna,

• infiltracyjna,

• gruntowo - glebowa.

Udział poszczególnych form wody w zależności od składu mechanicznego gleby:

Woda molekularna - utwory glebowe drobnoziarniste (gliny ciężkie, iły)

Woda kapilarna - utwory glebowe średnioziarniste (piaski gliniaste, pyły, gliny)

Woda wolna - utwory glebowe gruboziarniste (żwiry, piaski)

Ad. a) Lód w glebie występuje w przypowierzchniowych warstwach gleby, gdy temperatura powietrza jest ujemna. Woda ta nie jest dostępna dla roślin.

Ad, b) Woda ta wchodzi w skład powietrza glebowego. Krąży pomiędzy powietrzem glebowym a atmosferycznym. Przyczyna tego krążenia jest uwarunkowana różnicami prężności pary w powietrzu glebowym i atmosferycznym.

Ad. c) Są to cząsteczki wody związane z cząstkami glebowymi siłami pola elektrycznego (co wynika z dipolowej budowy wody), siłami Van der Waals'a i hydratacją kationów wymiennych. Molekularna pojemność wodna gleby to maksymalna ilość wody molekularnej, którą może gleba zatrzymać.

Woda higroskopowa tworzy warstwę wody bezpośrednio przylegającą do cząstek glebowych. Woda błonkowata jest związana siłami molekularnymi przez zewnętrzne warstwy wody higroskopowej. Granica pomiędzy nimi jest niewyraźna. Jedynie woda błonkowata może być w minimalnym stopniu wykorzystywana przez rośliny.

Ad. d) Jest to woda, która na skutek istnienia sił kapilarnych (włoskowatych) jest wciągana lub utrzymywana w kanalikach glebowych.

Woda kapilarna właściwa - jej źródłem jest zwierciadło wód podziemnych, ponad które woda wsiąka w kanaliki dzięki siłom włoskowatości.

Woda kapilarna zawieszona - jej źródłem jest woda przesiąkająca do gleby, pochodząca z opadów lub spływu powierzchniowego. Jej obecność jest warunkiem istnienia siły włoskowatości nie mniejszej od siły ciągnącej wodę w dół.

Ad. e) Jest to woda wypełniająca w glebie pory większe od kapilarnych i przemieszczająca się w dół pod wpływem grawitacji.

5. Typy i skład próchnicy:

Próchnica to amorficzny (bezpostaciowy) kompleks zbudowany ze złożonych związków organicznych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Jest ona często związana z mineralna masą gleby, jako połączenia mineralno - organiczne. Zawiera gł. C, O, N, H i in.

Związki próchnicze (humusowe) dzielą się na:

• bituminy - mieszaniny węglowodorów i ich pochodnych tlenowych,

• kwasy huminowe - szare (właściwe) i brunatne, zbudowane gł. z C i O,

• kwasy fluwowe - stanowią najbardziej utlenioną część próchnicy,

• huminy - są mało aktywną częścią próchnicy.

Typy próchnicy:

• próchnica właściwa (amorficzna) - powstaje w wyniku całkowitej humifikacji oraz dobrego wymieszania z mineralnymi częściami gleby; jest korzystna z rolniczego punktu widzenia,

• próchnica surowa (torfowa) - jest częściowo zhumifikowana, zawiera wyraźnie widoczne cząstki roślinne; jej gł. składnik to kwasy fluwowe; jest niekorzystna z rolniczego punktu widzenia.

6. Proces humifikacji i mineralizacji:

Źródłem produktów do procesów rozkładu, w których udział biorą mikroorganizmy, jest obumarła materia organiczna.

a) Mineralizacja, w zależności od wilgotności i dostępności tlenu, dzieli się na:

• butwienie - to rozkład materii organicznej odbywający się przy dostępie tlenu; jego efektem są produkty pełnego utlenienia, jak CO₂, H₂O i in.,

• gnicie - przebiega w warunkach beztlenowych, powstają takie związki jak CH₄, H₂S, indol, skatol, i in.

b) Humifikacja jest procesem zachodzącym w dwóch etapach:

• rozkład substratu organicznego do prostszych elementów budulcowych,

• synteza powstałych wcześniej prostych elementów, w wyniku której powstają swoiste substancje próchniczne.

7. Ciężar właściwy i objętościowy gleby:

Ciężar właściwy gleby - to stosunek ciężaru fazy stałej gleby G_s (próbka sucha), do objętości zajmowanej przez tę fazę V_s

γ = G_s / V_s [g/cm³]

Zależy od składu mineralnego i zawartości substancji organicznych.

Ciężar objętościowy gleby - to ciężar jednostki objętości gleby w stanie naturalnym lub innym, aktualnie nas interesującym

γ ₀ = G/V [g/cm³]

Wyróżnia się γ ₀ gleby suchej, wilgotnej, gleby pod wodą i in.

8. Sorpcja i jej rodzaje:

Sorpcja to zdolność gleby do zatrzymywania i pochłaniania różnych składników, a w tym jonów i cząsteczek. Decyduje o niej koloidalna faza stała. Sorpcja pozwala regulować odczyn gleby, magazynować dostarczane składniki i neutralizować szkodliwe dla organizmów żywych substancje, które dostały się do gleby.

Rodzaje sorpcji:

1. wymienna (fizykochemiczna),

2. chemiczna,

3. biologiczna,

4. fizyczna,

5. mechaniczna.

Ad. a) Sorpcja wymienna polega na wymianie jonów pomiędzy roztworem glebowym a koloidalnym kompleksem sorpcyjnym gleby. Na miejscu jonów zasorbowanych na powierzchni koloidów glebowych wchodzi równoważna chemicznie ilość jonów z roztworu glebowego, np.:

Ad. b) Powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków w skutek reakcji chemicznych.

Ad. c) Sorbentami są organizmy żywe, gł. rośliny wyższe i mikroorganizmy, które pobierają i gromadzą jony na czas życia.

Ad. d) Polega na zagęszczaniu molekuł innych ciał znajdujących się w ośrodkach płynnych lub gazowych. W przeciwieństwie do sorpcji wymiennej nie są zatrzymywane jony, a całe molekuły (np. H₂O, CO₂, NH₃).

Ad. e) Jej działanie podobne jest do działania sączka. Gleba, podobnie jak sączek, ma zdolność do zatrzymywania w swoich porach cząstek stałych, zawartych w zawiesinach wypłukiwanych z powierzchni.

9. Kwasowość i jej rodzaje:

Kwasowość gleby to stan gleby, w którym występuje przewaga jonów H⁺ w roztworze i w kompleksie sorpcyjnym nad jonami OH^-.

Wyróżnia się kwasowość:

1. czynną - pochodzi od czynnych jonów wodorowych roztworu glebowego,

2. wymienną - powodowaną przez jony wodorowe występujące w roztworze glebowym i adsorbowane przez glebowy kompleks sorpcyjny (Al³⁺, Fe²⁺),

3. hydrolityczną - ujawnia w glebie wszystkie jony H⁺ i Al³⁺, te w roztworze i te adsorbowane przez koloidy.

10. Sposoby oznaczania CaCO₃ w glebie:

1. Metoda Scheiblera - wykorzystuje się tu tę właściwość, że CaCO₃ potraktowany HCl wydziela CO₂, którego objętość mierzy się w aparacie Schreiblera.

2. Metoda miareczkowania - również polega na rozkładzie CaCO₃ przez HCl.

11. Rola P, K, Ca, N w glebie:

P - składnik związków budujących komórki i ziaren roślin, udział w oddychaniu, obniżanie zawartość N w roślinach (którego to nadmiar szkodzi).

K - fotosynteza, oddychanie, uwodnienie tkanek, obniżanie poziomu N.

Ca - inkrustacja ścian komórkowych roślin, wpływ na odkładanie szczawianów, regulacja gospodarki wodnej i metabolizmu.

N - budulec białek, witamin, kwasów nukleinowych, chlorofilu i in., stymulator wzrostu.

12. Rola i postacie Fe w glebie:

Funkcje żelaza ważne dla organizmów żywych:

• udział w procesach red-oks (m.in. oddychanie),

• udział w tworzeniu chlorofilu i fotosyntezie u roślin,

• składnik krwi zwierząt.

Funkcje żelaza w glebie:

• od stosunku Fe²⁺ do Fe³⁺ zależy barwa gleby,

• wodorotlenki żelaza odznaczają się dużą sorpcją.

Przy pH > 6 dochodzi do niedoboru żelaza, gdyż wytrącają się wodorotlenki żelaza.

Przy pH kwaśnym żelazo wiąże fosfor i powstaje fosforan żelaza.

Żelazo w glebie występuje jako Fe²⁺, Fe³⁺ i chelaty.

13. Rodzaje gleb i charakterystyka poziomów glebowych:

Niezbędne definicje:

Gleby mineralne i gleby mineralno - organiczne:

Poziom organiczny - stanowią go obumarłe i w pewnym stopniu zhumifikowane szczątki roślinne i zwierzęce.

Poziom próchniczy - jest miejscem akumulacji próchnicy, odznacza się ciemną barwą.

Poziom wymywania (eluwialny) - występuje pod poziomem organicznym lub próchniczym.

W warstwie tej wymywane są składniki gleby. Jasną barwę nadaje jej krzemionka powstająca przy wietrzeniu glinokrzemianów. Poziom ten dobrze widoczny jest w glebach bielicowych.

Poziom wmywania (iluwialny) - występuje pod poziomem eluwialnym, następuje w nim osadzanie wymytych wyżej składników gleby (gł. tlenki żelaza i glinu, sole wapnia i fosforu oraz inne związki). Ma on barwę rdzawoszarą lub jasnobrunatną.

Poziom glejowy - wykształca się w warunkach wilgotnych i beztlenowych. Popielate, zielonkawe i niebieskawe zabarwienie nadają mu zredukowane związki żelaza i manganu.

Poziom skały macierzystej - występuje najgłębiej, prezentuje różny stopień zwietrzenia.

Gleby organiczne:

Poziom organiczny - w odróżnieniu od tegoż w glebach mineralnych, ten powstaje w warunkach beztlenowych.

Poziom bagienny - to część gleby objęta bagiennym procesem glebotwórczym. Składa się z 3 warstw: korzeniowej (w niej znajduje się większość korzeni roślin), torfowej podścielającej I (w której zalega zwierciadło wód gruntowych) i torfowej podścielającej II (całkowicie zalanej wodami gruntowymi).

Poziom murszowy - Charakteryzuje gleby pobagienne, w różnym stopniu wykształcone.

Rodzaje gleb:

Gleby BRUNATNE - Powstają na skałach bogatych w składniki pokarmowe oraz zasobne w wapń, gł. na piaskach polodowcowych, również glinach. Zawierają dobrze wykształcony poziom próchniczny (szary lub brunatny), pod którym znajduje się poziom brunatnienia. Brunatnienie polega na wietrzeniu minerałów pierwotnych, pod wpływem czego tworzą się wtórne minerały ilaste. Przejście pomiędzy poziomem próchnicznym a poziomem brunatnienia jest niewyraźne. Wymywanie w glebach brunatnych praktycznie nie zachodzi.

Gleby PŁOWE - Powstają na skałach pyłowych i ilastych pochodzenia polodowcowego, pod wpływem procesu przemywania („lessivage” - ił koloidalny przechodzi z poziomu wymywania do poziomu wmywania), pod lasami liściastymi i mieszanymi. W glebach tych substancje organiczne szybko mineralizują się.

Gleby BIELICOWE - Tworzą się na piaskach wydmowych pochodzenia glacjalnego, pod borami szpilkowymi. Bielicowienie polega na tym, że gromadząca się kwaśna materia organiczna jest słabo rozkładana ze względu na surowy klimat i znaczne uwilgocenie. Zakwaszona woda łatwo wymywa dobrze rozpuszczalne sole w głąb profilu glebowego. Bielice mają wyraźny odczyn kwaśny.

Gleby RDZAWE - Powstają na piaskach polodowcowych, lecz w mniej wilgotnych warunkach. Charakteryzują się, podobnie jak bielice, kwaśnym pH, lecz nie mają już tak wyraźnego poziomu bielicowienia.

RĘDZINY - Tworzą się na skałach wapniowych, gł. węglanach i siarczanach wapnia. Cechuje je gruba i wyraźna próchnica. Obecność CaCO₃ w tych glebach inhibuje wietrzenie chemiczne. Rędziny są bogate w Ca²⁺ i połączone związki próchniczo-mineralne.

CZARNOZIEMY - Powstają na lessach, mają bardzo grubą warstwę próchniczą.

Gleby TORFOWE - to gleby organiczne powstające na bagnach w warunkach trwale beztlenowych, przy dużej ilości obumarłej materii, której jednak rozkład nie jest zupełny. Produktem tych procesów jest torf, odkładający się w głębszych warstwach gleby.

Gleby MURSZOWE - Obniżenie poziomu wód gruntowych powoduje osuszanie gleb bagiennych, co wywołuje intensywną humifikację substancji organicznych. W ten sposób powstają pobagienne gleby murszowe. Są one bogate w substancje organiczne; posiadają charakterystyczny poziom osuszania.

---