Gleba-dynamiczny wielodyspensyjny ukł złożony z 3faz: stałej,płynnej(woda glebowa),gazowej(pow glebowe).

Skł nieorganiczne-Minerały:kwarc,glinokrzemiany,tlenki żelaza, manganu,krzemiany,tlenki miki, skalenie.

Skł organiczne:obumarłe organizmy, zw próchniczne, drobnoustroje glebowe(bakterie,grzyby,glony, pierwotniaki).

Cząstki stałe są różnej wielkości i mają różny skład chemiczny. Wielkość cząstek stałych charakteryzuje skład mechaniczny gleby.

Skład mechaniczny-%zawartość frakcji glebowych w fazie stałej mineralnej.

2rodzaje składu mechanicznego:

1)agregatowy-zmienny w czasie i przestrzeni, zależny od warunków w jakich znajduje się gleba.

2)granulometryczny-stosunkowo stały dla danej gleby.

Nazwa frakcji Średnica cząstek(mm)

A.Cz szkieletowe

1. Kamienie >20

2. Żwir 20-1

B. Cz. Ziemiste <1

3.Piasek 1-0,1

a)gruby 1-0,5

b)średni 0,5-0,25

c)drobny 0,25-0,1

4.Pył 0,1-0,01

a)gruby 0,1-0,05

b)drobny 0,05-0,01

5. cz spławiane <0,01

a)ił pyłowy gruby 0,01-0,05

b)ił pyłowy drobny 0,05-0,001

c)ił koloidalny <0,001

Cząstki na podstawie analizy laboratoryjnej szeregujemy w pewne grupy tzw. frakcje tj. uszeregowanie elementarnych cz glebowych wg wymiarów i średnic.

PTG-polskie towarzystwo gleboznawcze

Met oznaczania skł mechanicznego:

Analizę mechaniczną gleby, czyli określenie %zawartości poszczególnych frakcji można wykonać stosując metody:

I met sitowe

II met szlamowania

1. Sedymentacyjne

A Aterberga

B Pipetowa (Kohna)

C areometryczna (Casagrande)

D areometryczna w modyfikacji Pruszyńskiego

E orientacyjna (Kruedener)

2. Met przepływowe

A Kopecky

B Puławska

C Schone

III met odwirowywania

Met sitowe- są met pomocniczymi przy oznaczeniu skł mechanicznego metodą aerometryczną i piopetową. Służą do wydzielania frakcji za pomocą przesiewania materiału przez zestaw sit.

S=g/G * 100%

G-naważka próbki glebowej użytej do analizy w gramach

g-naważka gleby suchej pozostałej w sicie.

PODSTAWOWE własności utworów glebowych

Własności fizyczne- wielkości charakteryzujące stan materii, które możemy zmienić bez zmiany materii substancji.

I Podstawowe(związane z własnością substratu gleby): gęstość objętościowa, gęstość fazy stałej, struktura, barwa, porowatość, zwięzłość, pulchność, plastyczność,lepkość, pęcznienie, kurczliwość, gęstość właściwa.

II wtórne-uzależnione od pierwotnych są one wynikiem funkcjonowania gleby jako środowisko bytowania organizmów.

-właściwości wodne, powietrzne, cieplne decydują o klimacie glebowym.

Gęstość fazy stałej gleby-jest to stosunek masy określonej objętości suchej i pozbawionej powietrza gleby do masy takiej samej objętości wody. Śr gęstość (mineralnych?) gleb polskich wynosi 2,65g/cm3. Wpływa na to przewaga kwarcu w glebie. Waha się ta gęstość od 2,3 do 2,8g/cm3. Zależne jest to głównie od części organicznej i składu mineralogicznego gleb.

Gleby zawierające minerały ciężkie (magnetyt, granat, epidot, cyrkon, hornblenda) gęstość dochodzi do 3g/cm3. W glebach silnie próchnicznych spada do 2 i <2g/cm3. W glebach organicznych gęstość jest jeszcze niższa i waha się w granicach od 1,3 do 1,7g/cm3(bagienne, torfy wysokie i niskie).

Gęstość objętościowa w ukł naturalnym gleby- jest to stosunek masy określonej objętości gleby o zachowanej strukturze do masy takiej samej objętości wody, czyli jest to ogólna objętość gleby(cz stałych wraz z porami). Gęstość obj gleby możemy oznaczać zaraz po jej pobraniu (czyli wraz z wodą się w niej znajdującą) i jest to gęstość obj chwilowa. Można ją oznaczać w glebie wysuszonej do 105⁰, więc pozbawionej wody i jest to gęstość obj rzekowa.

Porowatością gleby nazywamy sumę przestworów zajętą przez powietrze i wody przypadającą na jednostkę objętości gleby. Metoda oznaczenia gęstości fazy stałej utworów glebowych metodą kolb miarowych przy użyciu alkoholu etylowego.

Wykonuje się również w piktometrach.

Rezultat dobrze wypycha pory. Ma lepszą zwilżalność niż woda.

Sposób oznaczenia:

1. Pustą Kolbe miarową ważymy

2. Do kolby nalewamy alkohol do kreski i ważymy

3. Obliczamy gęstość alkoholu (g_a)

4. Osuszamy kolbę

5. Do osuszonej kolby wsypujemy suchą (drobno zmieloną)próbkę utworu glebowego do około ¼ do ½ objętości kolby.

6. Ważymy kolbę z utworem glebowym

7. Wlewamy alkohol do kolby z glebą pod kreskę

8. Zamykamy koreczkiem

9. Delikatnie opukujemy w celu wypchnięcia pęcherzyków powietrza.

10. Dodajemy alkohol do kreski i ważymy

11. Wykonujemy obliczenia gęstości fazy stałej

g_s=M_s*g_a/M_ka+M_s-M_ksa

g_s-gęst fazy stałej utworu glebowego(g/cm3)

M_s-masa próbki utworu glebowego w grama

G_a-gęstość alkoholu (g/cm3)

M_ka-masa kolby z alko

M_ksa- masa kolby z utworem glebowym i alko

Woda glebowa (roztwór glebowy) ze względu na rozpuszczone w niej sole mineralne jest niezbędna do życia biologicznego gleby dla przebiegu różnych procesów glebowych (np. wietrzenia minerałów, mineralizacji, humifikacji i innych.) oraz dla wzrostu masy roślinnej i zwierzęcej. Pomiędzy fazą gleby, roztworem a rośliną zachodzi ciągła wymiana skł. pokarm. Co w dużej mierze uzależnione jest od stężenia soli w roztworze i glebie.

250l H20 do wyproduk. 1kg ziemniaków.

Źródła wody glebowej: 1.Opady atmosferyczne 2.Woda posiadająca z głębszych warstw. Glebowych 3.Woda kondensacyjna powstająca w wyniku skraplania.

Straty wody glebowej: 1. Spływ powierzchniowy 2. Podsiąkanie wody w głąb gleby i zasilania wód gruntowych 3. Transpiracja roślin uprawnych i chwastów 4. Jałowe wyparowanie wody z gleby niepokrytej lub słabo pokrytej roślinnością (ewaporacja).

Postacie wody glebowej: 1. Woda chemicznie związana (konstytucyjna, krystalizacyjna) CaSO4 ∙ 2H20- gips, CaSO4- anhydryt 2. Lód 3. Para wodna 4. Woda zw. siłami monokularnymi (jej cząstki są silnie zw. danymi siłami, które występują na pow. Cząstek koloidalnych i jonów. W. higroskopowa- ściśle związana, w. błonkowana- luźno związana) 5. W. kapilarna (właściwa lub przywierająca) 6. W. wolna (grawitacyjna) 7. W. gruntowa.

Retencja wody w glebie: właściwości retencyjne wody zależą od wielkości sił związania (sorbowania) cząsteczek wody przez glebę. Siły te mają wielkość od 0 do 60765 hPa.

Schoffield wprowadził pojęcie pF, aby nie było takich dużych liczb.

pF- logarytm z wysokości słupa wody wyrażonego w [cm] odpowiadający sile ssącej gleby.

1cm sł. H2O = 0,001atm = pF0

10cm sł. H2O = 0,01atm = pF1

100cm sł. H2O = 0,1atm = pF2

1atm = 101 325 P

Krzywa pF- graficzne przedstawienie zależności pomiędzy pF, a wilgotnością gleby

Filtracja: przypływ wody przez glebę przy pełnym jej nasyceniu wodą.

Współczynnik filtracji K: przewodnictwo hydrauliczne w warunkach pełnego nasycenia gleby wodą. W zależności od kierunków przepływu cieczy w glebie wyróżniamy współczynniki filtracji: poziomej Kh, pionowej Kw

Oznaczenie współczynnika filtracji metodą Ostromęckiego: 1. W terenie pobieramy próbkę glebową o nienaruszonej strukturze do cylindra stalowego (wciskamy go przy pomocy szpadla, wbijamy w glebę i odcinamy nadmiar gleby) całość od dołu zamykamy pokrywką z siatki drucianej, która będzie stanowiła podstawkę.

Kt=V/ Tai [cm/s]

A- pole przekroju poprzecznego cylindra [cm2]

V- obj. Odpływu w czasie T [cm3]

T- czas [s]

I=h/l- średni spadek w czasie pomiaru

l- grubość warstwy gleby [mm]

h- średnia różnica poziomu wody [cm]

t- temperatura cieczy

Mt/M10- iloraz wpół. Lepkości dynamicznej ze wzoru Helmholtza

K10=Mt/M10 * Kt [cm/s]

Orientacyjne wartości współczynników wodnoprzepuszczalnosci:

Drobny żwir	10 - 10^-1
Piasek grubo i średnioziarnisty	10^-1 - 10^-2
Piasek drobnoziarnisty	10^-2 - 10^-3
Piasek pylasty	10^-3 - 10^-4
Less o strukturze nienaruszonej	10^-3 - 10^-4
Less o strukturze przerobionej	10^-5 - 10^-7
Pyły	10^-4- 10^-6
Gliny	10^-6 - 10^-8
Gliny zwięzłe	10^-7 - 10^-9
Iły	10^-9 - 10^-10

Proces wietrzenia pirytu:

FeS2 + 2O2 →Fe SO4 + S

2FeS2 + 2H2O + FO2 → 2FeSO4 +2H2SO4

Na skutek wietrzenia następuje podgrzanie zawartością resztek węgla I następuje zapłon. Pogorszenie właściwości fizycznych, chemicznych w wyniku podgrzania termicznego zależy od temp., która czasami dochodzi do 800˚C. Jedyną korzystną rzeczą jest ujednolicenie materiału → lepsze wł. wodne.

Zasolenie ogólne utworów glebowych:

100-300g (zależnie od skł. mechanicznego) uprzednio wysuszonej i przesianej przez sito o średnicy oczek 2mm gleby. Umieszczamy w kubku. Z cylindra miarowego (100ml) zalewamy glebę w kubku małymi porcjami wody destylowanej, intensywnie mieszając glebę bagietką. Dolewanie wody kończymy przy osiągnięciu przez glebę charakterystycznej konsystencji pasty.

Sporządzanie: każdy rodzaj gleby posiada określone możliwości odnośnie pełnego nasycenia wodą i otrzymanie konsystencji pasty, np. skł mechan., zawart. substancji org. lub węglanu wapnia. W miarę wzrostu części spławianych gleby zaw. substancje org. i węglanu wapnia wzrasta również ilość potrzebnej wody do uzyskania stanu pełnego nasycenia(SP)

Praktyczne objawy uzyskania punktu pełnego nasycenia gleby wodą: 1. Po przecięciu bagietka gleba zlewa się , ale nie za szybko 2. Po nabraniu na bagietkę gleba swobodnie opada 3. Na powierzchni pasty powinna występować połyskliwa błonka wody 4. Przy przechylaniu kubka na boki nie ma wody wolnej - woda utrzymywana jest siłami glebowymi.

SP= il. dodanej wody [cm³]/ s.m. gleby [g] *100%

piaski	15-20
Piaski słabo gliniaste	20-30
Piaski gliniaste	30-45
Utwory pyłowe piaszczyste	30-50
Iły gliniaste i iły pyłowo piaszczyste	45-60
Gliny pyłowe i gliny	55-90

Próbkę pozostawiamy na okres 1 godz. Po tym czasie całość pasty glebowej przenosimy do lejka Büchnera z umieszczonym na dnie krążkiem bibuły filtracyjnej i odsączamy nadmiar wody w zestawie do podciśnieniowego sączenia. Po uzyskaniu ok. 15ml przesączu w kuwecie zbierającej rozpoczynamy pomiar przewodnictwa elektrycznego. Pomiar wykonujemy na elektrokonduktometrze. Uzyskany wynik mnożymy przez poprawkę na temp.(1,042) i otrzymujemy przewodnictwo elektryczne roztworu z pełnego nasycenia gleby wodą [mS/cm]. W miarę wzrostu zawartości soli rozpuszczalnych w glebie wzrasta również przewodnictwo roztworu glebowego w glebie EC (elektrokondukcja) w temp. 25˚C

Gleby niezasolone	EC < 4 mS/cm, wt=25˚C
Gleby średnio słone	EC 4-8 mS/cm, wt=25˚C
Gleby słone	EC 8-16 mS/cm, wt=25˚C
Gleby bardzo słone	EC >16 mS/cm, wt=25˚C

%soli w stosunku do s. m. gleby S=(0,064*EC*SP)/100

W roztworze wyciągu glebowego poza oznaczeniem EC oznaczamy także pH, a następnie możemy oznaczyć w nim kationy (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) i aniony (CaC -, CO3 -, SO4 2-, Cl-) wchodzące w skład soli glebowych. Pozwoli nam to na określenie rodzaju soli w glebie, a tym samym umożliwi ocenę ich szkodliwości w stosunku do gleby i roślin

1S (simens)= 1/Ohm

Oznaczenie zasolenia w roztworze glebowym wyrażone przewodnictwem elektrycznym ma na uwadze jego wpływ na rośliny. Gleby w zależności od skł. mech. posiadają różne możliwości w stosunku do zatrzymanej ilości wody, np. 100g s. m. gleby gliniastej potrzebuje do pełnego nasycenia 50cm3 wody. Natomiast gleba piaskowa tylko 25cm3. Jeżeli teraz w obu tych glebach będziemy mieć jednakową ilość soli to stężenie roztworu w glebie piaszczystej będzie dwukrotnie większe niż w glebie gliniastej. Tym samym szkodliwość zasolenia dla roślin będzie znacznie większa na glebie piaszczystej. Podawanie wyników w wartościach bezwzględnych, np. w % soli w stosunku do suchej masy jest mniej właściwe dla rosnących roślin niż wyrażone w postaci przewodnictwa elektrycznego wodnego roztworu gleby przy pełnym jej nasyceniu.

Rodzaje kwasowości utworów glebowych

Oznaczenie całkowitej kwasowości hydrolitycznej wykonuje sie metoda Kappena. Zasada oznaczania polega na wyparciu wszystkich jonów wodorowych gleby kationami alkalicznie hydrolizującej soli (octan wapniowy) i odmiareczkowaniu uwolnionego w tej reakcji wolego kwasu octowego. Miareczkujemy 0,1 molowym NaOH wobec fenoloftaleiny do barwy różowej. Do kolby Ertenmayera o objętości 250 ml naważamy 40g gleby powietrznie suchej i przesianej przez sito o średnicy oczek 1mm. Zalewamy 100cm3 0.5 molowego octanu wapniowego 40g gleby + 100 cm3 0,5 molowego (CH3COO)2Ca2H2O. Po zalaniu gleby octanem próbkę wytrząsamy na aparacie rotacyjnym w ciągu 1 h. Następnie przesączamy przez bibułę filtracyjna odrzucając pierwsze mętne krople. Z klarownego przesączu odpipetować do ertenmayerki 50 cm3 (odpowiada to 20g gleby) i miareczkować wobec fenoloftaleiny 0,1 molowy NaOH do barwy różowej. Następnie wykonujemy niezbędne obliczenia.

H= a*b*r*1,5 (meq/100g-cmol(t)/kg)

H - kwasowość hydrolityczna

a - ilość cm3 odczynnika NaOH zużytego do zobojętnienia badanej próbki

b - molarność NaOH(miano odczynnika)

r - rozcieńczenie

r=100(g)/il.gl.do miareczkowania(g)

Na podstawie kwasowości możemy obliczyć ilość wapnia potrzebną do odkwaszenia gleby.

CaO = (H*0,028*10*3000000)/1000 (kg/ha)

0,0028-liczba gramów CaO odpowiadająca jednemu meq kwasowości hydrolitycznej

10-przeliczenie ze 100g na 1kg

3000000- waga 1ha gleby ornej o miąższości 1,5 20cm w kg

1000-przeliczenie g na kg

Odczyn gleby - zależnie od stosunku wolnych, zdysocjowanych jonów wodorowych H+ do wolnych zdysocjowanych jonów wodorotlenowych OH- rozróżnia sie trzy rodzaje odczynu -obojętny, kwaśny, zasadowy pH - ujemny logarytm ze stężonych jonów wodorowych wyrażonych w gramojonach na litr. Za pomocą pomiarów przewodnictwa elektrycznego ustalono, ze woda destylowana w temp. 22st. zawiera w jednym litrze 10^-7 zdysocjowanych wolnych jonów wodorowych H+ oraz 10^-7 zdysocjowanych, wolnych jonów wodorotlenowych OH- stężenie wiec jonów wodorowych wynosi 10^-7 i jest równe log(H+)=7 Równocześnie woda destylowana zawiera taka sama ilość jonów wodorotlenowych OH- czyli przy pH równym 7 woda ma odczyn obojętny.

Gleby można w zależności od Ph mierzonego w 1 molowym KCl podzielić na grupy

pH <4,5 gleby silnie kwaśne

4,6-5,5 gleby kwaśne

5,6-6,5 gleby słabo kwaśne

6,6-7,2 gleby obojętne

>7,2 gleby alkaliczne, zasadowe

W zdegradowanych siedliskach glebowych nalezy liczyc sie ze skrajnymi wartosciami odczynu co zwiazane jest z dzialanoscia przemyslu wydobywczego. W gelbie mozemy wyroznic kwasowosc: czynna(aktualna), wymienna, hydrolityczna( potencjalna)

Kwasowosc czynna wywolana jest obecnaoscia w roztworze glebowym wolnych jonow wodorowych warunkujacych jego kwasny odczyn. Oznaczamy ja przez okreslenie pH w wyciagu wodnym gleby(pH w H2O). Kwasowosc wymienna charakteryzuja jony wodorowe znajdujace sie w roztworze glebowym oraz jony wodorowe wyparte z kompleksu sorpcyjnego gleby przy pomocy roztworu soli obojetnych (1 molowy KcL, NaCl, BaCl2). Kwasowosc hydrolityczna- charakteyzuja ja jony wodorowe znajdujace sie w roztworze glebowym oraz jony wyparte z kompleksu sorpcyjnego gleby za pomoca roztworu soli zasadowych ( w skutek hydrolizy wykazuja odczyn zasadowy) np. octan wapnia lub octan sodu. W skutek traktowania gleby roztworem soli hydrolitycznie zasadowej nastepuje wypchniecie jonow wodorowych z kompleksu sorpcyjnego w stopniu wyzszym niz mialo to miejsce przy uzyciu soli obojetnych. Dlatego tez przy wapniowaniu gleb ustalenie dawki wapnia wedlug kwasowosci hudrolitycznej wydaje sie byc najbardziej miarodajna

Przyswajalne składniki pokarmowe. Oznaczenie fosforu z użyciem mieszaniny molibdenowo - wanadowej metodą kolorymetryczną.

Fosfor(P₂O₅), potas(K₂O), azot(N) stanowią podstawowe składniki pokarmowe dla roślin, czyli makroelementy. Zawartość ich w glebie w formie dostępnej dla roślin stanowi najważniejszy czynnik decydujący o zasobności gleby. Zawartość w glebie dostępnego P₂O₅ i K₂O waha się na ogół od 4 do 20mg na 100g gleby. Znaczna część 15-80% ogólnej zawartości fosforu glebowego znajduje się w formie organicznej. Podobnie azot występujący w glebie znajduje się często w ponad 95% w formie organicznej. Potas natomiast występujący głównie w formach mineralnych. Organiczne związki fosforu i azotu w sprzyjających warunkach glebowych ulegają mineralizacji i stają się dostępne dla roślin. Azot w glebie stanowi jeden z najważniejszych składników chemicznych, wynika to z wysokiej zawartości tego składnika w glebie (torfy niskie 2-4% suchej masy, torfy wysokie 0,8-1,2% s.m., gleby mineralne ok. 0,1% s.m.) w stosunku do innych składników chemicznych potrzebnych do odżywiania roślin.

Azot występuje w formie organicznej (zw.niedostępne) i mineralnej. W formie organicznej w przeważającej części - ponad 90% azotu ogólnego. O zawartości azotu decyduje głównie zawartość subst. organ. w glebie.

C:N=10:1

Obok azotu organicznego w glebie występuje niewielka ilość azotu mineralnego (zw. dostępne dla roślin- rozpuszczalne w wodzie).

Azot mineralny występuje w 3 formach:

- azot azotanowy N-NO₃

- azot amonowy N-NH₄

- azot azotynowy N-NO₂

N-NO₂ występuje w warunkach ubogich w tlen, czyli zazwyczaj głębiej w profilu glebowym, jest formą przejściową związków azotanowych i występuje w glebie w ilościach śladowych. Na azot mineralny składa się głównie azot amonowy i azotanowy.

W korzystnych warunkach azot organiczny ulega częściowo mineralizacji i dopiero w postaci N-NH₄ lub N-NO₃ może być pobrany przez rośliny.

W badaniach nad produkcyjnością gleby szczególnie ważna jest zawartość łatwo dostępnych składników pokarmowych dla roślin. Ocenę zasobności gleby w przyswajalne składniki N, P, K a także w inne składniki można przeprowadzić metodami biologicznymi, fizycznymi i chemicznymi. Do ekstrakcji N, P, K z utworów glebowych używa się różnych rozpuszczalników: wody destylowanej, roztworów kwasów, zasad i soli oraz różnych roztworów buforowych.

Oznaczenie azotu ogólnego wykonuje się metodą Kjeldaha, która polega na całkowitym rozkładzie materii organicznej gleby stężonym kwasem siarkowym w wysokiej temp. a następnie destylacji.

Potas możemy oznaczać np. za pomocą fotometru płomieniowego w wyciągu kwasu solnego (HCl)

Metoda oznaczania fosforu ogólnego

1.Przygotowanie roztworu podstawowego

Naważkę gleby 2,5g wsypujemy do parowniczki i wstawiamy do pieca kaflowego o temp. 550 stopni C. Następnie spopieloną glebę w parowniczce zalewamy 20cm³ 20% HCl i odparowujemy do sucha na łaźni wodnej (3 razy).

Następnie przenosimy pozostałość przez sączek za pomocą zakwaszonej, gorącej wody destylowanej do kolby miarowej o objętości 250cm³ . Przygotowano roztwór podstawowy.

2. Oznaczenie fosforu ogólnego metodą kolorymetryczną z użyciem mieszaniny molibdenowo - wanadowej

10 cm3 roztworu podstawowego przenosimy do kolby miarowej o objętości 100cm3, dodajemy 5cm3 mieszaniny molibdenowo - wanadowej. Dopełniamy wodą destylowaną do kreski. Odstawiamy na około pół minuty i kolorymetrujemy przy długości fali 400nm na kolorymetrze uprzednio wyskalowanym na podstawie próby zerowej. Następnie odczytujemy zawartość fosforu ogólnego z krzywej standardowej. Wykonujemy niezbędne obliczenia. Roztwory standardowe - na ich podstawie wykreślamy krzywą standardową - krzywą charakterystyczną dla danego oznaczenia i aparatu pomiarowego, na którym to oznaczenie jest wykonywane.

Obliczenia

2,5g gleby do spalenia 250cm³ kolba

Xg 10cm³

X=0,1g

Np. odczyt z krzywej standardowej wynosi 120 ug(mikrogramy) P

0,1g 120 ug P

100g x

120 000ug P/100g = 120 mg P/100g= 0,12g P/100g= 0,12% P

---