Wykład 3 Opis profilu gleby. Substancja organiczna - przemiany, skład, właściwości
Slajd Barwa
Barwa jest ważną cechą morfologiczną, bo na jej podstawie w pierwszej kolejności rozróżniamy poziomy w profilu glebowym, a nawet od barwy pochodzi dużo nazw gleb np. brunatne, czarnoziemy, czarne ziemie, bielice. Barwa jest ściśle związana z składem i można na jej podstawie wnioskować o wielu właściwościach gleby (np. biały poziom - silne zakwaszenie gleby i mało składników odżywczych, barwa brązowa - dobre natlenienie gleby, zasobność w składniki odżywcze). Barwa gleby pochodzi od 3 podstawowych kolorów: białego, czarnego i czerwonego. Barwa biała pochodzi m.in. od krzemionki, min. grupy kaolinitu, węglanu wapnia, a w glebach zasolonych od kryształów soli (NaCl, CaCl2). Barwa czarna pochodzi od związków humusowych, ale też od dwutlenku manganu, magnetytu (Fe3O4). Barwa czerwona i częściowo żółta pochodzi od tlenków żelaza, im więcej jest wodorotlenków żelaza tym barwa bardziej żółta.
Ponadto związki zredukowanego żelaza dają zabarwienie zielonkawe lub niebieskawe (niebieskawe pojawia się gdy tlen przeniknie do głębszych warstw utworów torfowych zawierających wiwianit).
Na trójkącie widzimy że w gleboznawstwie barwę gleby opisujemy nie tylko podstawowymi kolorami jak w gruntoznawstwie.
Slajd Tablica Munsella
Aby obiektywnie określić barwę gleby stosuje się atlas barw wg Munsella. Zawiera on tablice wzorcowe z którymi porównuje się rzeczywiste barwy gleby (na slajdzie jedna z tablic). Miejsce każdej barwy czyli każdy taki kwadracik opisują 3 parametry: 1) hue [hju:] czyli odcień czyli określenie dominującej barwy, na przykładzie mamy barwę pośrednią pomiędzy barwami podstawowymi czerwoną i żółtą, o odcieniu 10 2) value czyli czystość barwy, określona przez porównanie z idealną bielą i 3)chroma [krouma] czyli nasycenie czyli określenie stopnia szarości/czerni
Slajd Struktury gleb mineralnych
pytanie do studentów: gleby mineralne czyli jaka zawartość próchnicy? (do 5%)
czynniki strukturotwórcze: frakcja iłu koloidalnego, próchnica - głównie swoiste związki próchniczne, sole, przede wszystkim najczęściej występujący węglan wapnia oraz węglan magnezu (tu poszukać 2 slajdów w M. artykule), wydzieliny organizmów glebowych
struktura rozdzielnoziarnista - cząstki elementarne występują luźno, w utworach szkieletowych, piaskach luźnych, niektórych utworach pyłowych
struktura spójna - tworzywo glebowe tworzy spójną masę, nie wykazują żadnych regularnych pęknięć. występuję w głębszych poziomach gleb wytworzonych z piasków gliniastych, glin piaszczystych, pylastych
Slajd Struktury gleb organicznych
włóknista charakterystyczna dla torfów
amorficzna charakterystyczna dla dobrze rozłożonych torfów
galaretowata charakterystyczna dla gytii
proszkowa charakterystyczna dla powierzchniowych warstw murszowych intensywnie uprawianych
Slajd Układ
luzny - ziarna i agregaty nie sa połączone, charakt. dla piasków
pulchny- charakt. dla poziomów A o strukturze gruzełkowej i granulometrii pyłu, duża porowatość międzyagregatowa, daje korzystne warunki powietrzne
zwięzły- typowy dla poziomów A gleb wytworzonych na gruntach spoistych, agregaty dość szczelnie przylegają do siebie
zbity- występuje w glebach ciężkich, szczególnie poziomy iluwialne, ziarna glebowe są scementowane związkami zelaza i silnie przylegaja do siebie
Slajd Nowotwory glebowe
nowotwory glebowe to widoczne gołym okiem skupienia substancji np. nacieki próchniczne, wytrącenia soli, wytrącenia żelaziste. Tworzą one różnego rodzaju żyłki, konkrecje, wykwity.
Slajd Rozkład substancji organicznej
modyfikowane ligniny - lignina jest takim składnikiem substancji organicznej, który jest odporny na rokład w tych pierwszych etapach wietrzenia, zostaje prawie niezmieniona. Następnie jest podstawowym substratem, z którego powstają substancje próchnicze w procesie humifikacji
materiał org. to wg moich def. substancja organiczna
Slajd fazy mineralizacji i humifikacji
omówić 3 etapy procesu mineralizacji:
1 faza inicjalna - obejmuje głównie hydrolizę i utlenianie, zachodzą bezpośrednio po obumarciu
2 faza mechanicznego rozkładu - rozdrobnienie materiału org., pod wpływem makro i mezofauny
3 faza mikrobiologicznego rozkładu - przemiana substancji org. przez mikroorganizmy
w wyniku procesu mineralizacji - powstają proste związki nieorganiczne, które krążą w roztworach glebowych/gruntowych. w zależności od war. wodno-powietrznych w procesie mineralizacji wyróżniamy:
a)butwienie - proces aerobowy o charakterze egzotermicznym, dostęp tlenu, powstają produkty pełnego utlenienia
b) gnicie - proces anaerobowy, brak tlenu może być spowodowany nadmiernym uwilgotnieniem, słabą przewiewnością, intensywnym rozwojem mikroorganizmów tlenowych zużywających zbyt szybko tlen. Przy gniciu powstają obok produktów pełnego utlenienia takie związki jak: metan, siarkowodór, skatol (CS2)
Proces humifikacji jest bardziej złożony niż mineralizacji. zachodzą omówione wcześniej 3 fazy rozkładu, ale nakłada się na nie wiele innych złożonych procesów biochemicznych.Na ogół przyjmuje się że humifikacja przebiega w dwóch etapach:
rozkład subst. org. do prostszych elementów
procesy syntezy i resyntezy prostszych związków, prowadzące do powstania substancji próchnicznych
Slajd Tempo rozkładu roślin
Tempo rozkładu resztek roślinnych zależy od składu chemicznego wyjściowego materiału organicznego. Wolno rozkładają się takie związki jak: lignina, woski, żywice, garbniki; najszybciej: cukry, skrobia, białka. Na rośliny przekłada się to w ten sposób, że najszybciej rozkładają się rośliny motylkowe, trawy, wolniej drzewa liściaste, iglaste, najwolniej wrzosy.
ta tabelka to ciekawostka
Slajd Podział próchnicy na frakcje
zdefiniować: a) nieswoiste związki próchniczne/humusowe - stanowią 10 - 15% próchnicy, b) swoiste związki próchniczne - stanowią 85 - 90% próchnicy, definiuje się je na podstawie rozpuszczalności, dodać że huminy rozpuszczają się w związkach organicznych, dzielą się na 3 główne grupy
Slajd Właściwości próchnicy
kwasy fulwowe - barwa jasna, łatwo rozpuszczalne, również w wodzie przez co łatwo przemieszczają się w profilu glebowym, mają budowę mikrostrukturalną podobna do kwasów huminowych, ale są słabiej wykształcone i często nazywane niedojrzałą formą frakcji kwasów huminowych,
kwasy huminowe - ciemniejsza barwa, najważniejsza frakcja próchnicy, najbardziej aktywna, charakteryzuje się wysoką hydrofilnością i pojemnością sorbcyjną
huminy - najbardziej trwała frakcja, tworzą silne wiązania z częściami mineralnymi gleby, barwa czarna, najtrudniej rozpuszczalna, mało aktywna fizyko-chemicznie, niska pojemność wymiany jonowej i niska hydrofilność, huminy są słabo zbadaną frakcją
Ilość kwasów huminowych i fulwowych jest charakterystyczna dla poszczególnych typów gleb, zawartość humin nie jest jednoznaczna.