Gleboznawstwo
Wykład 1
GLEBA – jest to powierzchniowa zwietrzała warstwa litosfery, ożywiona przez procesy biologiczne, zdolna do zaspokajania potrzeb wodnych i pokarmowych roślin.
ROLA – to wierzchnie poziomy gleby, które poddane są działaniu narzędzi uprawowych.
GRUNT – nazwa używana do charakterystyki całości lub części posiadanej przez rolnika powierzchni. Wyraża ona głównie sposób użytkowania np. grunty orne, grunty pod lasami i inne.
Często rolnicy używają zamiast pojęcia grunt – nazwy ziemia.
GRUNT BUDOWLANY – to wszystkie utwory geologiczne występujące w zasięgu oddziaływań budowli inżynierskich wznoszących na powierzchni lub w głębi skorupy ziemskiej oraz używana jako materiał do budowli ziemnych.
Do gruntów budowlanych zaliczamy:
skały – naturalne grunty mineralne i organiczne których faza stała powstała w wyniku procesów geologicznych
grunty antropogeniczne – zalicza się grunty nasypowe utworzone z produktów działalności człowieka (opady komunalne, pyły dymnicowe, odpady poflotacyjne) w wysypiskach, zwałowiskach, budowlach ziemnych.
Podział w zależności od warunków powstawania:
grunty pochodzenia miejscowego (powstające na miejscu wietrzenia),
naniesione : morskie, rzeczne, lodowcowe, eoliczne, zastoiskowe i organiczne.
ZIEMIA – w ogrodnictwie nazwa ta stosowana jest do określenia jednorodnego lub skomponowanego z wielu składników podłoża, służącego do uprawy określonych roślin, np. ziemia kompostowa, wrzosowa, liściowa i in.
PODŁOŻE – w gleboznawstwie, to warstwa podścielająca w glebach niecałkowitych.
W ogrodnictwie, pojęcie to stosowane jest do określenia środowiska rozwoju podziemnych części roślin.
GLEBY NALEŻĄ DO ZASOBÓW WYCZERPYWALNYCH, NIEPOMNAŻALNYCH, ŁATWO ZNISZCZALNYCH ORAZ TRUDNO ODTWARZALNYCH.
FUNKCJE WIODĄCE GLEBY:
Podstawa życia i przestrzeń życiowa dla człowieka i zwierząt
Siedlisko dla naturalnej roślinności i organizmów glebowych
Stanowisko dla użytkowania leśnego i rolniczego
Miejsce gromadzenia wody i składników pokarmowych
Funkcje dokumentacyjne, krajobrazowe i kulturowo - historyczne
PODZIAŁ POLSKI ZE WZGLĘDU NA WIEK SKAŁ:
| Sudety i przedgórze | Zbudowanie ze skał przedpaleozoicznych i paleozoicznych (granity, gnejsy, porfiry, bazalty, wapienie, piaskowce). Na przedgórzu występują również utwory lodowcowe i wietrzeniowe oraz eoliczne. |
|---|---|
| Wyżyny środkowopolskie | Zbudowane głównie ze skał osadowych paleozoicznych i mezozoicznych (dolomity, wapienie, margle). Występują tutaj również utwory lodowcowe i wietrzeniowe oraz eoliczne. |
| Karpaty i kotliny podkarpackie | Dominują skały osadowe górnej kredy i trzeciorzędu (tzw. flisz). Flisz karpacki złożony jest z serii osadów o miąższości do kilku tysięcy metrów, w skład której wchodzą naprzemianległe warstwy piaskowców i łupków ilastych bądź marglistych. |
| Niż polski | Pokryty osadami czwartorzędowymi, utwory plejstoceńskie przeniesione przez lodowiec oraz holoceńskie (aluwia, deluwia, torfy) |
| Krajobraz młodoglacjalny | Wzgórza moreny czołowej (wzgórza i pagórki gliniasto-piaszczyste) |
RODZAJE OSADÓW LODOWCOWYCH:
Glacjalne – osadzone w miejscu zalegania lodowca
Ekstraglacjalne – osadzone na przedpolu lodowca. Są to utwory fluwioglacjalne, tzn. materiały lodowcowe wyniesione z moren przez wodę i osadzone na przedpolu stacjonowania lodowca
Utwory i zjawiska peryglacjalne – wydmy, less, torfy i inne.
PODZIAŁ SKAŁ OSADOWYCH POLODOWCOWYCH ZE WZGLĘDU NA GENEZĘ:
Osady akumulacji lodowcowej – glina zwałowa, piaski zwałowe, piaski sandrowe, iły wstęgowe)
Osady akumulacji eolicznej – piaski wydmowe, lessy
Osady akumulacji wodnej – osady rzeczne, rzeczno – jeziorne, jeziorno – bagienne, bagienne
MINERAŁY – określane jako związki chemiczne, rzadziej pierwiastki charakteryzujące się ustalonymi właściwościami fizycznymi. Powstają jako produkty krystalizacji lub wytrącania się z wieloskładnikowych stopów magmowych, gazów i roztworów wodnych. Mogą też powstawać z minerałów już istniejących (ametyst, kalcyt, apatyt).
SKAŁA – jest naturalnym zespołem minerałów.
Są 3 rodzaje skał:
magmowe
przeobrażone/metamorficzne
osadowe
Proces tworzenia się skał osadowych można podzielić na 4 fazy:
Wietrzenie (fizyczne i chemiczne)
Transport
Sedymentacja i sortowanie
Diageneza
Skała z której powstała gleba, stanowi jej podstawowe tworzywo, dlatego nazywamy ją SKAŁĄ MACIERZYSTĄ.
Wykład 2
SKAŁY MACIERZYSTE GLEB POLSKI
To skały różnej genezy, z których w wyniku procesów geologicznych i glebowych powstają gleby.
Skały magmowe i metamorficzne stanowią 95% skorupy ziemskiej, a skały osadowe tylko 5%. Niemniej jednak skały osadowe pokrywają 75% powierzchni Ziemi.
O wartości glebotwórczej skały macierzystej decyduje głównie skład chemiczno – mineralogiczny, twardość, struktura, tekstura.
W Polsce największy procent skał macierzystych stanowią skały osadowe.
Wśród skał osadowych w zależności od składu mineralogicznego i genezy wyróżnia się:
skały osadowe okruchowe
skały osadowe chemiczne i biochemiczne
Skały osadowe okruchowe dzielą się na:
luźne (gruzy, żwiry, piaski, gliny, iły, utwory pyłowe, lessy)
scementowane
ŻWIRY I GRUZY – ziarna większe od 1mm, złożone z okruchów ostro krawędziowych (gruz),
lub otoczonych w czasie transportu (żwir). Występują w dolinach rzek górskich i lodowcowych, wzdłuż brzegów morskich. Mają złe właściwości glebotwórcze.
PIASKI – składają się głównie z okruchów o średnicy 1 - 0,1 mm. Najczęściej występują piaski kwarcowe, złożone z otoczonych lub ostrokrawędzistych ziaren kwarcu powleczonych najczęściej tlenkami żelaza, rzadziej tlenkami manganu lub węglanami. Domieszkami są skalenie, apatyty, łyszczki, glaukonit. Zajmują one ponad 50% powierzchni kraju.
Ze względu na genezę dzielą się na:
piaski lodowcowe (zwałowe i wodnolodowcowe)
wydmowe (eoliczne)
morskie (wietrzeniowe)
aluwialne (współczesnych tarasów akumulacyjnych oraz starych tarasów akumulacyjnych)
Najgorsze są piaski starych tarasów akumulacyjnych - szczególnie dużych rzek.
Gleby wytworzone z piasków wydmowych zalicza się do gleb początkowego stadium rozwojowego.
Piaski luźne i słabo gliniaste są z reguły porośnięte borami sosnowymi i tworzą się z nich gleby bielicowe.
UTWORY PYŁOWE – to skały okruchowe drobnoziarniste. Występują na terenie całej Polski, zwłaszcza na południu tworzą duże obszary. Wykazują bardzo dobre i dobre właściwości glebotwórcze.
W swoim składzie zawierają ponad 40% cząsteczek pyłowych o rozmiarach 0,1-0,02 mm.
Ze względu na genezę dzieli się je na:
lessy
utwory lessowate
utwory pyłowe wodnego pochodzenia
LESSY – występują płatami na Wyżynie Lubelskiej (płat nałęczowski, Roztocza Zachodniego, horodelski, Sokalski), na Wyżynie Małopolskiej (płat opatowsko-sandomierski, miechowski), w zachodniej Polsce: płat raciborski, mniejsze wyspy na Przedgórzu Sudeckim oraz płaty lessowe północnych stoków Karpat. Powstały w plejstocenie na skutek nagromadzania pyłów wywiewanych z utworów morenowych
i fluwioglacjalnych przez wiatry wiejące od lodowca. Wadą lessów jest ich podatność na erozję Tworzą charakterystyczne strome i głębokie urwiska i wąwozy. Wykazują doskonałe stosunki wodnopowietrzne.
Są najlepszymi skałami macierzystymi.
UTWORY LESSOWATE – utwory pochodzenia wodnego, np. jeziornego, rzecznego lub często
o nie dającej się ustalić genezie. Przypominają lessy, ale zawierają więcej drobnego piasku. W stosunku
do lessu są mniej porowate i przepuszczalne oraz przeważnie bez węglanowe i płytsze.
UTWORY PYŁOWE WODNEGO POCHODZENIA – głównie wodnolodowcowe,
w przeciwieństwie do lessów zawierają większą ilość pyłu grubego, piasku a także niewielkie ilości żwiru
i kamieni.
UTWORY IŁOWE – osadziły się w spokojnej wodzie na dnie zbiorników wodnych, składają się głównie z cząsteczek poniżej 0,02mm.
W Polsce największe powierzchnie zajmują iły lodowcowe i wietrzeniowe powstałe ze zwietrzenia łupków ilastych.
Z iłów różnej genezy powstają gleby zaliczane do różnych typów o niekorzystnych właściwościach fizycznych, słabej przewiewności i przepuszczalności lecz o dużej pojemności wodnej. Są ciężkie
w uprawie.
GLINY – utwory różnoziarniste, pokrywają 18% powierzchni Polski. Ze względu na genezę dzielą się na: lodowcowe, aluwialne, wietrzeniowe.
Na terenie Polski przeważają gliny pochodzenia lodowcowego, zwałowe lub produktów jej przemycia
i przesortowania. Skład mineralogiczny i granulometryczny gliny zależy od podłoża po którym posuwał
się lodowiec.
Glina zwałowa jest utworem nie posortowanym, chaotycznie wymieszanym i głazonośnym. Jest produktem zmieszania przez lodowiec różnych skał, minerałów, produktów wietrzenia, miejscowych i przenoszonych z krajów północnych.
W glinach starszych zlodowaceń nastąpiło w wyniku przemycia przez wody lodowcowe, deszczowe a także w wyniku procesów glebotwórczych – powierzchniowe spiaszczenie, wypłukanie węglanów i żelaza.
Z glin wytworzyły się gleby brunatno ziemne.
SKAŁY CHEMICZNE I BIOCHEMICZNE - Ze skał tego typu znaczenie glebotwórcze posiadają wapienie, kreda, dolomity, gipsy i torfy.
Skały węglanowe (wapienie, kreda, dolomity i syderyty) zbudowane są z części węglanowej i niewęglanowej tzw. reszty skalnej (ilastej, krzemionkowej).
Wapienie tworzyły się głównie w morzach i jeziorach z wapiennych skorupek, rzadziej roślin, które czerpały węglan wapnia.
Wartość glebotwórcza wapieni zależy od porowatości i twardości, wieku i jakości reszty niewęglanowej.
Skały macierzyste – rodzaje gleb
| Skały macierzyste gleb (rodzaje) | Udział w stosunku do pow. całkowitej gleb [%] | Udział w stosunku do pow. użytków rolnych [%] | |
| 1 | Żwiry | 0,9 | 0,5 |
| 2 | Piaski luźne i słabo gliniaste | 34,6 | 24,8 |
| 3 | Piaski gliniaste głębokie i zalegające na piskach luźnych | 10,2 | 12,4 |
| 4 | Piaski gliniaste na zwięźlejszym podłożu | 7,3 | 8,6 |
| Suma udziałów [%] piasków | 52,1 | 45,8 | |
| 5 | Gliny spiaszczone | 8,5 | 10,2 |
| 6 | Gliny średnio zwięzłe i zwięzłe | 9,6 | 13,2 |
| Suma udziałów [%] glin | 18,1 | 23,4 | |
| 7 | Iły | 0,8 | 1,0 |
| 8 | Utwory pyłowe wodnego pochodzenia | 4,2 | 4,6 |
| 9 | Lessy i utwory lessowate | 3,5 | 4,8 |
| 10 | Utwory aluwialne (mady) | 4,7 | 5,8 |
| 11 | Skały wapienne ( rędziny) | 1,1 | 1,6 |
| 12 | Skały masywne różnej genezy | 6,1 | 3,6 |
| 13 | Osady organiczne i mineralno - organiczne | 8,5 | 9,6 |
PODZIAŁ SKAŁ POD WZGLĘDEM ICH WŁAŚCIWOŚCI GLEBOTWÓRCZYCH
NAJGORSZE skały glebotwórcze: kwarcyty, piaski luźne, żwiry, torfy wysokie. Tworzą się z nich najgorsze gleby, przeważnie bielicoziemne
ZŁE: piaski słabogliniaste, piaskowce krzemionkowe, torfy przejściowe
ŚREDNIE: wapienie i dolomity zbite, ciężkie gliny, piaskowce żelaziste, granity, gnejsy, sjenity, mady
DOŚĆ DOBRE: ciężkie gliny i iły wapniste, skały magmowe zasadowe i ultrazasadowe (dioryty, gabra), piaski gliniaste mocne, wapienie, kreda
DOBRE: margle krzemionkowe, gliny średnie, utwory lessowate
BARDZO DOBRE: lessy wapniste słabo zwietrzałe, gliny średnie pylaste, osady rzecznie próchniczne
NAJLEPSZE: lessy typowe, osady rzeczne próchniczne pyłowe, głębokie, węglanowe
Wykład 3
SKŁAD GRANULOMETRYCZNY
Gleba nie jest tworem jednorodnym, lecz zmiennym w czasie i przestrzeni układem faz:
fazę stałą gleby stanowią cząstki mineralne, organiczne i organiczno – mineralne w różnym stopniu rozdrobnione
fazę ciekłą gleby jest woda, w której rozpuszczone są związki mineralne i organiczne, tworząc roztwór glebowy
fazę gazową stanowi mieszanina gazów i pary wodnej
Udział poszczególnych faz w przeciętnej glebie mineralnej średnio wynosi:
Minerały i próchnica – 50%
Woda – 30%
Powietrze – 20%
SKŁAD GRANULOMETRYCZNY – jest to stan rozdrobnienia mineralnej części fazy stałej gleby. Jest on wyrażony za pomocą procentowego udziału poszczególnych cząstek mineralnych (frakcji granulometrycznych).
FRAKCJA – to zbiór cząsteczek o określonych średnicach, mieszczących się w przedziale liczb granicznych, które wyznaczają największą i najmniejsza średnicę zastępczą określonej frakcji.
Frakcje glebowe w zależności od wielkości wykazują zróżnicowanie pod względem składu mineralogicznego.
Wielkość frakcji i ich rozmieszczenie (upakowanie) wpływa na:
- rozkład porów w glebie, decydując o możliwościach wymiany gazowej i retencji wody opadowej
Skład mineralogiczny frakcji determinuje:
- właściwości cieplne – szybkość nagrzewania się i wychładzania gleby
- właściwości sorpcyjne
- zasobność gleby w składniki mineralne
Podział frakcji glebometrycznych:
Części szkieletowe, d >2
Frakcje blokowe (b)
Frakcje głazowe (gł)
Frakcje kamieniste (k)
Frakcje żwirowe (ż)
Części ziemiste, d<2
Frakcje piaskowe (p) 0,05<d<2,0 (piasek: b. gruby, gruby, średni, drobny, b. drobny)
Frakcje pyłowe (py) 0,002<d<0,05 (gruby, drobny)
Frakcje iłowe (i) d<0,002
KAMIENIE I ŻWIR – niewiele zmienione okruchy skalne. Skład mineralogiczny zbliżony do skał z których powstały. W niewielkich ilościach wpływają rozluźniająco na gleby ciężkie, w większych ilościach utrudniają lub wręcz uniemożliwiają uprawę.
PIASEK – składa się przede wszystkim z kwarcu i krzemionki (SiO2). We frakcjach tych mogą występować jako powłoki takie minerały jak: gipsy, hematyt, limonit, nadając im różne zabarwienie. Obecność tej frakcji w glebie zwiększa jej przepuszczalność i przewiewność a zmniejsza retencję wodną
i wysokość podsiąku kapilarnego.
PYŁ – zawiera obok cząstek kwarcowatych i krzemionkowatych dużą ilość cząstek skaleniowych
i mikowatych, szybko ulegając wietrzeniu chemicznemu i wymywaniu. Frakcja ta w utworach piaszczystych zwiększa pojemość wodną i wysokość podsiąku kapilarnego, w utworach gliniastych zmniejsza pęcznienie
i plastyczność gleb a w glebach pyłowych zwiększa podatność na erozję.
IŁ KOLOIDALNY – składa się głównie z minerałów ilastych (wtórne glinokrzemiany) oraz koloidów próchnicy. Do najważniejszych należą minerały grupy kaolinitowej, illitowej i smektytowej. Ił ma dużą zdolność sorpcji, głównie wymiennej i dużą molekularną pojemność wodną. Bierze udział w tworzeniu agregatów glebowych, decyduje o lepkości, zwięzłości i plastyczności. Zbyt duży udział tej frakcji może powodować nadmierną zwięzłość.
PODZIAŁ UTWORÓW GLEBOWYCH NA GRUPY GRANULOMETRYCZNE
Poszczególne grupy granulometryczne utworów glebowych charakteryzują się odmiennymi właściwościami fizycznymi, chemicznymi i technologicznymi, związanymi przede wszystkim z cechami frakcji dominującej a także ilością i jakością koloidów glebowych.
Utwór glebowy to procentowy udział poszczególnych frakcji.
Dzielą się na:
Piaski (luźne – pl, słabo gliniaste – ps, gliniaste - pg). Charakteryzują się znaczną przewagą frakcji piasków.
Gliny (piaszczysta – gp, lekka – gl, piaszczysto – ilasta – gpi, zwykła – gz, ilasta – gi, pylasto – ilasta - gpyi). Nie ma jednej wyraźnie wyróżniającej się frakcji.
Pyły (gliniasty – pyg, zwykły – pyz, ilasty - pyi). Wiodąca frakcja pyłu.
Iły (piaszczysty – ip, pylasty – ipy, zwykły – iz, ciężki - ic). Dominująca frakcja iłowa.
Wykład 4
UTWORY GLEBOWE:
kamieniste i żwirowe - zawierają 0 – 50% części kamienistych i żwirowych. Wykazują niedobory wody, są zbyt przepuszczalne.
o przewadze frakcji piasku – duża zawartość powietrza, wyrażona przepuszczalnością powietrzną
i wodną, małym podsiąkaniem kapilarnym a także brakiem zdolności magazynowania składników pokarmowych i szybkim tempem rozkładu próchnicy.
UTWORY GLINIASTE (równoziarniste) – charakteryzują się korzystnym układem stosunków wodnopowietrznych a także zasobnością w składniki pokarmowe.
UTWORY ILASTE I Z GLIN CIĘŻKICH – o bardzo dużej zawartości frakcji iłowych, charakteryzują się gorszymi właściwościami fizycznymi, są zasobne w składniki pokarmowe.
UTWORY PYŁOWE – korzystne cechy wodnopowietrzne ale są podatne na erozję.
KATEGORIE CIĘŻKOŚCI AGROTECHNICZNEJ GLEB:
- bardzo lekkie – piaski luźne i piaski słabo gliniaste
- lekkie – piaski gliniaste
- średnie – gliny piaszczyste, gliny lekkie, pyły gliniaste, pyły zwykłe
- ciężkie – gliny piaszczysto – ilaste, gliny zwykłe, gliny ilaste, gliny pylasto – ilaste, pyły ilaste
- bardzo ciężkie – iły piaszczyste, iły pylaste, iły zwykłe, iły ciężkie
Gleby bardzo lekkie i lekkie – kategoria gleb lekkich
Gleby bardzo ciężkie i ciężkie – kategoria gleb ciężkich
Właściwości fizyczne gleb to zespół cech związanych głównie z aktualnym stanem tworzywa glebowego.
Właściwości fizyczne:
gęstość fazy stałej,
gęstość gleby,
porowatość,
zwięzłość,
lepkość,
pęcznienie,
kurczenie.
Właściwości pochodne:
wodne,
powietrzne,
cieplne.
Właściwości fizyczne zależą przede wszystkim od składu granulometrycznego i struktury gleby.
Struktura gleby – fizyczne ukonstytuowanie materiału glebowego, które wyraża się za pomocą wielkości, kształtu i ułożenia cząsteczek stałej fazy i porów, włączając w to zarówno cząstki elementarne tworzące jednostki złożone jak i te jednostki złożone.
Układ – element struktury dotyczący sposobu ułożenia elementów strukturalnych.
STRUKTURA
| NATURALNA | SZTUCZNA (ROLNICZA) |
|---|---|
| Powstaje w wyniku działania naturalnych składników glebotwórczych. Charakterystyczne dla poziomów glebowych nie zmienionych przez działalność człowieka. | Zazwyczaj gruzełkowata, charakterystyczna dla uprawnych warstw gleby o wysokiej sprawności i kulturze. Agregaty są typu bryłek od 1 – 10 mm, odporne na rozmywające działanie wody. |
PORY GLEBOWE – przestrzenie pomiędzy cząsteczkami stałej fazy gleby, są wypełnione wodą lub powietrzem.
AGREGATY GLEBOWE – kompleksy cząstek stałej substancji glebowej, izolowane ze wszystkich stron i stykające się z innymi cząstkami stałej substancji tylko w jednym lub kilku miejscach.
BRYŁKI – skomplikowany obrys, powierzchnie ich ścian nie mają żadnego geometrycznego związku. Powstają na różnej drodze przy udziale fauny glebowej na skutek łączenia się mniejszych elementów.
W glebie występuje ciągły proces rozpadu jednych agregatów i tworzenia się nowych.