Ochrona gleby – wykład 2

13.10.2010

Frakcje:

• Części szkieletowe (kamienie, żwir)

• Części ziemiste

- frakcje piaskowe (piasek gruby, średni i drobny); głównie kwarc, skalenie oraz blaszki mik, zwiększa przepuszczalność i przewiewność gleb

- frakcje pyłowe (pył gruby, drobny); odłamki kwarcu, czasem domieszka mik, w piaskach zwiększa pojemność wodną i wysokość podsiąku kapilarnego, w glinach zmniejsza pęcznienie i przylepność i plastyczność gleb

- frakcje ilaste (ił pyłowy gruby, drobny, ił koloidalny); ił pyłowy gruby (0,01-0,005 mm) – krzemionka i niewielka ilość kwarcu, znaczna ilość zmniejsza porowatość, a także trwałość struktury gleb.

Ił koloidalny (0,005-0,0001 mm) – głównie krystaliczne i bezpostaciowe glinokrzemiany. Decyduje o stosunkach wodno-powietrznych, sorbuje mikroorganizmy stanowiąc ich siedlisko, sorbuje enzymy produkowane przez mikroorganizmy i rośliny oraz inne substancje biologicznie czynne.

Faza ciekła – roztwór wodny substancji mineralnych, organicznych i gazów. Bezpośrednio oddziałuje na wzrost i rozwój roślin, na temperaturę gleby, jej przewiewność, aktywność mikrobiologiczną, przyswajalność składników odżywczych, stężenia ewentualnych składników trujących.

Posiada zdolności buforowe, czyli zdolność przeciwstawiania się zmianom w reakcjach zakwaszania i alkalizacji. Tworzy w glebie układ oksydoredukcyjny decydujący o kierunku i charakterze reakcji biochemicznych i chemicznych.

Postacie wody w glebie:

• Woda w postaci pary wodnej

• Woda molekularna (higroskopowa i błonkowata)

• Woda kapilarna (właściwa i przywierająca)

• Woda wolna (infiltracyjna czyli przesiąkająca, woda gruntowo-glebowa)

Jony występujące w roztworze glebowym:

H⁺, Na⁺, K⁺, NH⁴⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, HCO₃^-, Cl^-, NO₃^-, CO₃^2-, SO₄^2-, gazy: O₂, CO₂, CH₄, N₂, H₂S i inne

Faza gazowa gleby:

Powietrze w glebie mieści się w przestworach i kanalikach w których nie ma wody (roztworów glebowych), a zatem wszystkie wolne przestrzenie są wypełnione fazą gazową w strefie aeracji powyżej strefy saturacji czyli powyżej zwierciadła wody gruntowej.

Skład powietrza jest podobny do składu powietrza atmosferycznego 80% azotu, 20% tlenu, plus inne (CO₂), skład powietrza zmienia się wraz z głębokością.

Źródłem powietrza glebowego jest powietrze atmosferyczne, które przenika do gleby z wodą lub drogą dyfuzji.

Pierwiastki – o mniejszym znaczeniu w żywieniu roślin; krzem (25%-40%), glin (5%-12%), sód (0,18%-0,37%).

Makroelementy:

• azot: 99% azotu w glebie znajduje się w formie związków organicznych

• fosfor: występuje w formie organicznej i mineralnej

• potas: prawie cały znajduje się w mineralnej frakcji gleby

• wapń: rozpuszczalne węglany wapnia w kompleksie sorpcyjnym, jako kation wymienny oraz w formie soli rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych w roztworze glebowym

• magnez

• siarka

Mikroelementy: ,żelazo, mangan, cynk, miedź, bar, molibden, chlor, kobalt, jod, fluor, ołów

Morfologia gleby:

• budowa profilu glebowego

• miąższość profilu glebowego

• barwa

• struktura

• układ

Miąższość – całkowita głębokość kek wszystkich poziomów profilu glebowego od skały macierzystej nie ujawniającej procesu glebotwórczego.

Gleby:

• wytworzone ze skał niemasywnych całkowite (jednorodny profil powyżej 150cm) i niecałkowite (płytsze profile)

• wytworzone ze skał masywnych

• gleby organiczne

Morfologia gleb zależy od właściwości skał macierzystych i przebiegu procesów glebotwórczych.

Poziomy glebowe albo poziomy genetyczne lub poziomy diagnostyczne są podstawowym kryterium typologii gleby.

Poziomem glebowym nazywamy mineralną, organiczną lub organiczno-mineralną część profilu glebowego, w przybliżeniu równoległą do powierzchni gleby, odróżniającą się od innych poziomów stosunkowo jednorodną barwą, konsystencją, uziarnieniem, składem chemicznym, ilością i jakością materii organicznej i innymi właściwościami bezpośrednio rozpoznawanymi i ocenianymi w profilu glebowym.

Poziomy genetyczne, będące podstawą wyróżnienia typów i podtypów gleb tworzą system poziomów diagnostycznych. Wyróżnia się m.in. poziomy główne, przejściowe, mieszane, pod poziom, nieciągłości, itd.

Poziomy :

• poziom organiczny w glebach mineralnych ( występują głównie w glebach leśny i jest nazywany ektopróchnicą) oraz w glebach organicznych

• poziom próchniczy

• poziom wymywania

• poziom wzbogacania

• skała macierzysta

• poziom glejowy

• poziom bagienny w glebach organicznych

• poziom morszenia (organiczny, mineralny)

• podłoże mineralne w glebach organicznych

• podłoże skalne (lita lub spękana skała)

Barwa gleby – ma ścisły związek ze składem oraz fizycznymi i chemicznymi właściwościami utworów glebowych i jest pochodną barw podstawowych czyli białej, czarnej i czerwonej ( żółtawej ).

Tabela Munsella – odcień, czystość, nasycenie, (np. 104R 3\4 ).

Struktura gleby czyli stan zagregowania cząstek fazy stałej :

• warstwowa

• słupkowa

• pryzmatyczna

• sferyczna ( orzechowata, ziarnista, gruzełkowata )

odnosi się do gleb mineralnych i mineralno-organicznych.

Układ gleby :

Luźny – piaski luźne, żwiry,

Pulchny – dobrze uprawione poziome próchnicze,

Zwięzły – gleby cięższe,

Zbity – gleby ciężkie gliniaste, masa glebowa bez strukturalna.

Fizyko-chemiczne właściwości gleby:

Sorpcja – zdolność zatrzymywania i pochłaniania różnych składników, a w tym jonów i cząstek.

O zjawiskach sorpcyjnych zachodzących w glebie decyduje silnie zdyspergowana koloidalna faza stała ( sorpcyjny kompleks glebowy). Dzięki sorpcyjnym właściwością gleby możliwa jest w nich regulacja odczyny oraz magazynowania dostarczanych w nawozach składników pokarmowych roślin, a także szkodliwych substancji.

Kompleks sorpcyjny jest zbudowany z koloidów glebowych:

Minerały ilaste, krystaliczne, uwodnione tlenki żelaza i glinu, minerały bezpostaciowe próchnica oraz kompleksy ilasto próchnicze.

Rys. „schemat budowy koloidu”

Sorpcja wymienna – wymiana jonów między roztworem glebowym, a koloidalnym kompleksem sorpcyjnym gleby. Sorpcja wymienna kationów – główny rodzaj sorpcji wymiennej. Sorpcja wymienna anionów – głównie przez uwodnione tlenki żelaza i glinu.

Sorpcja chemiczna – powstanie nierozpuszczalnych związków.

Sorpcja biologiczna.

Sorpcja fizyczna – zagęszczanie na powierzchni silnie zdyspergowanych ciał stałych molekuł i innych ciał, znajdujących się w ośrodku płynnym lub gazowym otaczającym dane ciało np. powstawanie wody higroskopowej czy też koagulacja koloidów.

Sorpcja mechaniczna – mechaniczne zatrzymanie zawiesin.

Odczyn gleby – określany jako stosunek jonów wodorowych H⁺, do jonów wodorotlenowych OH^-, na które dysocjuje woda. H­₂O = H⁺ + OH^-

Jony wodorowe warunkują odczyn kwaśny, a jony wodorotlenkowe warunkują odczyn zasadowy.

Stężenie jonów wodorowych przyjęto wyrażać ujemnym logarytmem wartości tego stężenia i oznaczyć symbolem pH.

-lg [ H⁺] = pH

Roztwory kwaśne pH < 7

Roztwory obojętne pH = 7

Roztwory zasadowe pH > 7

Żeby podnieść o 1 jednostkę pH to trzeba użyć jonów wapnia niższego z 5-6.

Gleby Polski.

• 50 % powierzchni kraju – gleby kwaśne i bardzo kwaśne.

• 30 % powierz nich kraju – gleby słabo kwaśne.

• 20 % powierz nich kraju – gleby obojętne i słabo zasadowe.

Kwasowość – oznacza ilość jonów wodorowych i glinowych związanych wymiennie lub niewymiennie z fazą stałą gleby.

Czynna – pochodzi od jonów wodorowych w roztworze ze względu na bezpośredni kontakt z systemem korzeniowym roślin i organizmami glebowymi, jest ona najbardziej szkodliwa.

Oznaczamy ją w wyciągu wodnym bądź w zawiesinie glebowej.

Potencjalna – kwasowość powodowana przez wymienne jony wodoru i glinu zabsorbowane przez koloidy glebowe.

Wymienna – ( KCl) pochodzi od jonów H⁺ wypieranych z kompleksu sorpcyjnego przez roztwór soli obojętnych jak np. KCl, CaCl₂ oraz od jonów H⁺, które powstają w wyniku hydrolizy AlCl₃.

Chlorek glinu w środowisku wodnym jest solą nietrwałą i rozpada się według reakcji :

AlCl_3­ + 3HOH = Al. (OH)₃ + 3HCl ( HCl dysocjuje na H⁺ i Cl^- )

Kwasowość wymienna świadczy o zaawansowanym procesie zakwaszenia gleby. Gleby o dużej kwasowości wymiennej zwykle posiadają słabe właściwości chłonne. Próchnica kwaśna działa jako koloid ochronny i sprzyja wymywaniu innych koloidów w głąb profilu.

Hydrolityczna – oznaczona przy udziale (CH₃COO)₂ Ca. W wyniku działania soli hydrolizujących zasadowo są wypierane z kompleksu sorpcyjnego jony kwasowości wymiennej oraz jony wodoru i glinu bardzo silnie związane z koloidami glebowymi, stąd też kwasowość hydrolityczna jest zawsze większa od wymiennej. Kwasowość ta występuje we wszystkich glebach, nawet słabo zasadowych. Na podstawie całkowitej kwasowości hydrolitycznej oblicza się dawkę wapna potrzebną do odkwaszenia danej gleby.

Gleba H⁺ + (CH₃COO)₂ Ca = Ca ²⁺ gleba + 2CH₃COOH