Skład mechaniczny gleby, skład granulometryczny gleby, tekstura gleby, uziarnienie gleby, wyrażona w procentach wagowych zawartość poszczególnych ugrupowań elementarnych cząstek glebowych, określonych na podstawie ich średnic (frakcji granulometrycznych): frakcje grubsze (∅>1 mm), zwane szkieletem glebowym, frakcje drobne (∅<1 mm), czyli części ziemiste.
Na podstawie udziału poszczególnych frakcji wyróżnia się grupy mechaniczne gleb: utwory kamieniste, żwiry, piaski, gliny, utwory pyłowe i iły.
Typy i procentowy udział najczęstszych gleb naszego kraju
Gleby bielicowe, płowe i brunatne są najczęstsze. Stanowią łącznie 82% wszystkich naszych gleb. Pozostałe gleby to:
Składniki chemiczne
Wyróżniamy następujące pierwiastki: węgiel C, glin Al., wapń Ca, żelazo Fe, chlor Cl, wodór H, potas K, magnez Mg, azot N, sód Na, tlen O, fosfor P, siarka S, krzem Si + mangan Mn, molibden Mo, miedź Cu, kobalt Co, ołów Pb, cynk Zn, bor B, tytan Ti.
Część mineralna to przede wszystkim: krzem Si, glin Al, żelazo Fe, wapń Ca. Krzem Si występuje w 60 do 90 % pod postacią krzemionki.
Gleba ma następujący skład:
- materia organiczna (5%);
- minerały (45%);
- woda (25%);
- powietrze (25%).
- skład granulo-metryczny.
Podstawowymi składnikami gleby są cząstki mineralne, które powstają w wyniku erozji wietrznej działającej na skałę macierzystą. Do mineralnych składników zaliczamy minerały: ilaste (np. illit), krzemianowe (np. kwarc i skalenie) i bezkrzemowe (kalcyt i gips). Większość cząsteczek jest różna, więc cząsteczki glebowe podobne pod względem składu oraz właściwości fizycznych zakwalifikowano do grup frakcyjnych. W naszym kraju materiał glebowy dzieli się na dwie grupy:
1. Części szkieletowe, które stanowi frakcja kamieni o średnicy powyżej 20nm i frakcja żwiru o średnicy 20-1nm.
2. Części ziemiste, do których zaliczamy frakcję piasku (średnica 1-0,1nm), frakcję pyłu (średnica 0,1-0,02) i frakcję zwaną częściami spławianymi o średnicy poniżej 0,02nm.
Do części spławianych zaliczamy ił pyłowy koloidalny, drobny i gruby. Składem granulometrycznym nazywamy udział danej frakcji w definicyjnej jednostce masy gleby. Uznaje się to za zasadniczą cechę gleby, mającą związek z materiałem macierzystym i jego jakością.
Gatunki gleb (skład mechaniczny):
żp żwiry piaszczyste płz pyły zwykłe (gleby pyłowe lekkie i średnie)
żg żwiry gliniaste płi pyły ilaste (gleby pyłowe mocne)
pl piaski luźne ls lessy i utwory lessowate zwykłe (gleby lessowe i lessowate
lekkie i średnie)
ps piaski słabo gliniaste li lessy i utwory lessowate ilaste (gleby lessowe i lessowate
mocne)
pgl piaski gliniaste lekkie ip iły pylaste (gleby ilaste ciężkie)
pg
m
piaski gliniaste mocne i iły (gleby ilaste bardzo ciężkie)
gl gliny lekkie l rędziny lekkie
gs gliny średnie s rędziny średnie
gc gliny ciężkie c rędziny ciężkie
Prawo Stokesa - prawo określające siłę oporu ciała w kształcie kuli poruszającego się w płynie (cieczy lub gazie). twierdzenie mówiące, że cyrkulacja pola wektorowego po zamkniętym i zorientowanym konturze gładkim jest równa strumieniowi rotacji pola przez dowolną powierzchnię ograniczoną tym konturem.
Metody pomiaru wilgotności:
Metoda TDR- Pomiar wilgotności gleby oparty na metodzie reflektometrii w domenie czasu TDR (Time Domain Reflectometry) polega na pomiarze prędkości rozchodzenia się impulsu elektromagnetycznego w badanym ośrodku, która zależy od stałej dielektrycznej tego ośrodka. Woda ma względna stałą dielektryczną (ok. 81), dużo większą od względnej stałej dielektrycznej fazy stałej gleby (ok. 4) i powietrza glebowego (ok. 1). Zawartość wody istotnie modyfikuje stałą dielektryczną gleby, a zatem wpływa na prędkość propagacji w niej fali elektromagnetycznej. Aparat mierzy czas rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w umieszczonej w wybranej warstwie gleby sondzie stanowiącej falowód. Opracowanie reflektometrycznego miernika wilgotności wymagało pokonania poważnej bariery technicznej, tzn. skonstruowania układu umożliwiającego pomiar czasu rzędu pikosekundy. Inne metody określania względnej wilgotności to badania elektro-oporowe i georadarowe
Metoda szuszarkowa - polega na suszeniu materiału i mierzeniu ubytku masy. Jest to najbardziej rozpowszechniona metoda często stosowana jako metoda odniesienia do kalibracji i sprawdzania innych metod pomiarowych. Jest to metoda laboratoryjna, wymaga stacjonarnego oprzyrządowania.
Metody elektryczne pomiaru wilgotności materiałów dają możliwość konstruowania tanich przyrządów przenośnych, dzięki, którym jest możliwy pomiar wilgotności materiałów w naturalnym, pierwotnym miejscu bez potrzeby pobierania próbek i transportu ich do laboratorium. Najbardziej rozpowszechniony jest pomiar wilgotności materiałów w oparciu o ich własności rezystancyjne (metoda rezystancyjna) lub własności dielektryczne (metoda dielektryczna, pojemnościowa).
Metoda rezystancyjna - opiera się na pomiarze rezystancji materiału, która uzależniona jest od zawartości wody w materiale. Woda zawarta w materiale w połączeniu z elektrolitami przewodzi prąd elektryczny. W zależności od ilości wody w materiale różna jest rezystancja i na tej podstawie można określać wilgotność materiału. Niestety rezystancja materiału zależy również od składu chemicznego wody jaka znajduje się w materiale, co zawęża zakres pomiarowy od góry oraz wpływa na błędy pomiaru np. w przypadku nadmiernego zasolenia materiału. Metoda rezystancyjna bardzo dobrze sprawdza się w pomiarze wilgotności drewna i materiałów drewnopochodnych. W dość szerokim zakresie pomiarowym wilgotność drewna zależy prawie liniowo od logarytmu z rezystancji. Trudnością elektroniczną jest w tym przypadku pomiar bardzo dużych rezystancji np. aby osiągnąć zakres 5% wilgotności potrzeba mierzenia rezystancji na poziomie 100GΩ. Dla innych materiałów metoda rezystancyjna dobrze nadaje się do stwierdzania stanu suchości – nawet materiał, który zawiera w sobie wodę silnie przewodzącą staje się izolatorem po wysuszeniu.
Metoda dielektryczna – polega na pomiarze przenikalności dielektrycznej materiału, która zależy od zawartości wody w materiale. Dipolowa budowa cząsteczek wody powoduje, że jej przenikalność dielektryczna ma znacznie większą wartość niż pozostałych składników materiału (w temperaturze pokojowej przenikalność dielektryczna wody wynosi około 81, a np. dla drewna 2...7). Mierząc przenikalność materiału w sposób pośredni możemy ocenić ilość wody w materiale. Są dwa zasadnicze sposoby pomiaru stałej dielektrycznej – w dziedzinie czasu – metoda TDR (ang: Time Domain Reflectometry) oraz w dziedzinie częstotliwości FD (ang: Frequency Domain). W metodzie TDR przenikalność dielektryczna gleby wyliczana jest na podstawie pomiaru prędkości propagacji impulsu elektromagnetycznego wzdłuż falowodu utworzonego z elektrod przewodzących prąd elektryczny, tworzących sondę pomiarową umieszczoną w badanym materiale. Przenikalność dielektryczna warunkuje prędkość propagacji w takim falowodzie. Na podstawie pomiaru prędkości propagacji impulsu elektromagnetycznego można ocenić wilgotność materiału.
W metodach FD przewodzące elektrody umieszczone w materiale traktuje się jako okładki kondensatora, którego dielektrykiem jest mierzony materiał. Wartość przenikalności dielektrycznej materiału wpływa na pojemność tak utworzonego kondensatora. Pomiar tej pojemności pozwala na ocenę wilgotności materiału.
Adhezja (łac. adhaesio – przyleganie) – łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz
Kohezja - ogólna nazwa zjawiska stawiania oporu przez ciała fizyczne, poddawane rozdzielaniu na części. Jej miarą jest praca potrzebna do rozdzielenia określonego ciała na części, podzielona przez powierzchnię powstałą na skutek tego rozdzielenia.
Osmoza - dyfuzja cząsteczek rozpuszczalnika, np. wody przez membranę półprzepuszczalną, np. błonę komórkową oddzielającą dwa roztwory różniące się potencjałami chemicznymi. Różnica potencjałów chemicznych wynika z różnicy składu (stężenia) roztworów. Jeżeli pomiędzy takimi roztworami istnieje różnica potencjałów chemicznych, pojawia się wówczas proporcjonalne do niej tzw. ciśnienie osmotyczne, π, które wymusza przepływ cząsteczek przez membranę a czasami może spowodować jej zniszczenie (np. błona komórkowa może zostać rozerwana gdy komórka umieszczona jest w czystej wodzie: błona komórkowa nie przepuszcza jonów soli na zewnątrz, a więc jedyną możliwość wyrównania potencjałów chemicznych jest rozcieńczenie zawartości komórki do poziomu otaczającego ośrodka poprzez "pompowanie" do komórki cząsteczek wody).
Ciśnienie osmotyczne (potencjał osmotyczny) π - różnica ciśnień wywieranych na półprzepuszczalną membranę przez dwie ciecze, które ta membrana rozdziela. Przyczyną pojawienia się ciśnienia osmotycznego jest różnica stężeń związków chemicznych lub jonów w roztworach po obu stronach membrany i dążenie układu do ich wyrównania.