Zadanie 1 A
Faza stała gleby
Na tworzywo fazy stałej gleby składają się cząstki mineralne, organiczne oraz organiczno-mineralne.
Składniki mineralne gleb są okruchy skał i minerały
Składniki organiczne nazywamy przede wszystkim próchnicę, resztki zwierzęce oraz roślinne znajdujące się w różnym stopniu rozkładu oraz organizmy żyjące w glebie.
Składniki mineralno-organiczne związki dwóch powyższych składników o dużym stopniu dyspersji, często powstające z tworzywa fazy stałej
Stosunek ilościowy składników mineralnych do organicznych wywiera duży wpływ na właściwości gleb i stanowi jedno z kryteriów podziału gleb. Właściwości gleb oraz zachodzące w nich procesy fizyczne, fizykochemiczne i biologiczne są zależne w znacznym stopniu od rozdrobnienia fazy stałej. Powierzchnia właściwa gleb zależna jest od kształtu cząsteczek oraz również od stopnia ich rozdrobnienia.
Podział fazy stałej gleby na frakcje granulometryczne
Frakcja-zbiór ziarn o określonych średnicach, mieszczących się w przedziale liczb granicznych wyznaczających najmniejszą i największą średnicę zastępczą frakcji.
Ziarna o średnicach większych od 1mm nazywa się częściami szkieletowymi natomiast mniejsze nazywa się częściami ziemistymi
Frakcja kamieni( >20mm)w skład wchodzą przede wszystkim odłamki skał oraz pojedyńcze ziarna minerałów.
Frakcja żwiru(20-1.0mm)w skład wchodzą odłamki skał oraz ziarna minerałów, im drobniejsze tym większą przewagę uzyskują okruchy kwarcu
Frakcja piasku(1.0-0.1mm)w skład wchodzą głównie okruchy kwarcu.
Frakcja pyłu(0.1-0.02mm)w skład wchodzą głównie drobne odłamki kwarcu, czasem z domieszką mik. Frakcja pyłu w piaskach zwiększa pojemność wodną i wysokość podsiąku kapilarnego, w glinach zmniejsza pęcznienie, lepkość i plastyczność gleb.
Frakcja ilasta, spławialna(<0.02mm) dzieli się na trzy podfrakcje:
Iłu pyłowego grubego składająca się głównie z krzemionki i niewielkich ilości kwarcu.
Iłu pyłowego drobnego składająca się głównie z krzemionki i niewielkiej ilość materiałów ilastych.
Iłu koloidalnego składająca się głównie z minerałów ilastych, cząstek organicznych i połączeń organiczno-mineralnych.
Zadanie 1B
Roztwory glebowe
Przez pojęcie roztwory glebowe rozumiana jest faza ciekła gleby którą jest woda, w której rozpuszczone są związki mineralne i organiczne .
Roztwór glebowy jest jednym ze składników tworzących trójfazowy układ gleb, bierze udział we wszystkich zachodzących w niej procesach, wywiera duży wpływ na życie roślin. Ilość oraz jakość wody w glebie są silnie zróżnicowane i uzależnione głównie od klimatu, rzeźby terenu, warunków hydrologicznych, budowy gleby i jej właściwości itp.
Woda w glebie podlega działaniu głównie sił:
Elektrostatycznych pochodzących od niezobojętnionych ładunków elektrycznych występujących na powierzchni cząstek gleby, decydują o istnieniu wody molekularnej.
Kapilarne w glebie powstają na granicy trzech faz jako efekt działania napięcia powierzchniowego cieczy i zjawisk towarzyszących zwilżaniu, decydują o istnieniu wody kapilarnej.
Osmotyczne w wodzie glebowej ujawniają się głównie w wyniku różnic koncentracji roztworów w otoczeniu cząstek glebowych.
Całkowita siła wiążąca wodę z glebą to siła ssąca.
Postacie wody w glebie:
Woda w postaci pary wodnej wchodzi w skład powietrza glebowego zajmującego przestwory glebowe, jej ilość zależy głównie od temperatury, częściowo od wilgotności. Jej charakterystyczną cechą jest ciągła jej wymiana pomiędzy powietrzem glebowym a atmosferycznym.
Woda molekularna jest to ogół wody glebowej, jej ilość zależy od składu granulometrycznego, mineralnego i chemicznego gleby oraz zawartości substancji organicznej, a przede wszystkim od ilości i rodzaju koloidów glebowych i składu jonowego ich kompleksu sorpcyjnego.
-Woda higroskopowa jest to woda tworząca na powierzchni cząstek glebowych powłokę
bezpośrednio do nich przylegającą. Woda ta może pochodzić z pary wodnej powietrza glebowego i jest związana z cząsteczkami glebowymi z dużą siłą. Jest ona niedostępna dla roślin gdyż siła wiążąca ją z glebą znacznie przekracza siłę ssącą korzeni roślin uprawnych.
-Woda błonkowata jest to woda związana siłami molekularnymi przez zewnętrzne warstwy wody higroskopowej ,przy czym powstaje głównie z wody powietrza glebowego silnie nasyconego parą wodną lub z zasobów wody wolnej jak również wody kapilarnej. Tylko część wody błonkowatej jest dostępna dla roślin w przedziale wody bardzo trudno dostępnej.
Woda kapilarna Na granicy fazy stałej i ciekłej oraz ciekłej i gazowej w kapilarach o ø = setnych mm, występują siły kapilarne objawiające się wciąganiem lub wypychaniem cieczy z kanalików glebowych.
-Woda kapilarna właściwa jest to woda kapilarna występująca w strefie podsiąku kapilarnego(włoskowatego) i pozostająca w kontakcie z wodą gruntowo-glebową. Dostępna dla roślin.
-Woda kapilarna przywierająca - są to formy wody kapilarnej, których źródłem zasilania jest woda .przenikająca do gleby - pochodząca z opadów atmosferycznych lub spływu powierzchniowego lub nawodnienia. Dostępna dla roślin.
Woda wolna Jest to woda wypełniająca w glebie pory większe od kapilarnych oraz przemieszczająca się pod
wpływem sił grawitacji - nie jest związana z cząstkami gleby ani siłami kapilarnymi.
-Woda wolna infiltracyjna zwana grawitacyjną, pojawia się w glebie po obfitych opadach lub dzięki bocznemu napływowi podpowierzchniowemu. Dostępna dla roślin.
-Woda gruntowo-glebowa występuje gdy płytko zalegająca woda podziemna znajduje się bezpośrednio w glebie lub poza nią , lecz na tyle płytko, że podsiąkanie kapilarne wywiera istotny wpływ na procesy zachodzące w glebie.
Pytanie 2 gr. A)
Gleba jest naturalnym środowiskiem życia różnych organizmów (mikroflora, mikrofauna, mezofauna, makrofauna, mikroflora). Mikroorganizmy potencjalnie występują wszędzie i są niezbędnym czynnikiem ciągłości przemiany materii w przyrodzie. Warunkiem ich działalności życiowej jest przekształcenie i mineralizacja martwych resztek roślinnych i zwierzęcych, udział w tworzeniu próchnicy glebowej, która spełnia ważną rolę przy magazynowaniu i udostępnianiu składników pokarmowych roślinom. Mikroorganizmy mają podstawowe znaczenie w krążeniu węgla, azotu, fosforu, siarki i innych związków, jak witaminy oraz substancje wzrostowe. Życie mikroorganizmów glebowych jest ściśle związane z życiem roślin (odżywiają rośliny, uczestniczą w symbiozie bakterii z roślinami wyższymi). Są podstawowym czynnikiem decydującym o żyzności gleb.
Do mikroorganizmów glebowych zaliczamy:
a) wirusy - są mikroorganizmami o najmniejszych wymiarach. O ich obecności wnioskujemy na podstawie objawów chorobowych. Znane są wirusy zwierzęce, roślinne i bakteryjne. W glebach mogą występować wszystkie formy wirusów. Dla rolników szczególne znaczenie mają bakteriofagi atakujące bakterie brodawkowe żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi.
b) bakterie - stanowią podstawową masę mikroorganizmów glebowych. Są najczynniejsze pod względem metabolicznym. Nie wykazują dużej różnorodności kształtów. Są najmiejszymi i najliczniejszymi organizmami w glebie. Pojedyńcza komórka może mieć wielkość 0,5x1µm a w 1 gramie ziemi żyje od miliona do kilku miliardów bakterii. Bakterie w przeciwieństwie do roślin i zwierząt mogą żyć również w warunkach beztlenowych oraz w bardzo różnych temperaturach. Są odporne na wysuszenie i niekorzystną dla innych organizmów temperaturę. Bakterie beztlenowe rozkładają celulozę i ligniny do cukrów prostych, które są z kolei utleniane przez bakterie tlenowe. Szczególnie duże znaczenie dla żyzności gleby mają bakterie wiążące wolny azot, są to bakterie współżyjące z roślinami - Rhizobium oraz wolno żyjące w glebie - Azotobacter i Clostridium. Wzbogacają one glebę w azot czerpany z powietrza.Główną pozycję zajmują tu bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi (łubin, groch, fasola, koniczyna, lucerna). Są to tzw. bakterie korzeniowe (brodawkowe), które mają zdolność wiązania wolnego azotu z powietrza. Wraz z pojawieniem się korzeni roślin motylkowych wnikają do nich, gdzie tworzą narośla w postaci brodawek.
Bakterie samożywne - autotrofy - zaliczane są tu bakterie zdolne do syntezy połączeń organicznych ze składników mineralnych w procesie fotosyntezy, wykorzystujące jako źródło energii promieniowanie słoneczne. Pobierają one węgiel z CO2. Są to bakterie beztlenowe, rozwijające się tylko na świetle. Stanowią stosunkowo małą grupę znanych form bakteryjnych. Bakterie cudzożywne - heterotrofy - bakterie, które odżywiają się substancją organiczną, utleniając ją w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Wyróżniamy prototrofy i auksotrofy. Pierwsze bytują w naturalnych środowiskach ubogich w pokarm (wystarczają im proste związki organiczne), a drugie potrzebują także skomplikowanych związków organicznych, jak: aminokwasy i witaminy. W pożywieniu bakterii heterotroficznych obok źródeł węgla, azotu, wodoru i tlenu muszą znajdować się związki mineralne fosforu, potasu, siarki, magnezu, żelaza, wapnia, manganu, cynku, miedzi, kobaltu i innych.
c) promieniowce - organizmy tworzące długie, rozgałęzione nitki lub pałeczkowate komórki - bardzo szeroko rozpowszechnione. Występują licznie w glebach, kompostach, torfach, mule rzek i jezior. Tworzą konidie. Nie są tak odporne jak przetrwalniki bakterii. Gleby łąkowe zawierają więcej promieniowców niż gleby uprawne. Rozkładają aminokwasy, tłuszcze, polisacharydy. Niektóre gatunki współżyją z roślinami wyższymi - wiążą azot atmosferyczny. Promieniowce wytwarzają liczne antybiotyki, barwniki, witaminy.
d) grzyby glebowe - odgrywają główną rolę w rozkładzie martwej materii organicznej. Wytwarzają w glebie substancje czynne (gibereliny). Grzyby mikoryzowe współdziłają z roślinami wyższymi zaopatrując je w niektóre składniki pokarmowe trudno dla nich dostępne (fosfor, woda), natomiast pobierają od nich węglowodany potrzebne do własnego rozwoju. Do rozwoju grzybów w glebach konieczna jest optymalna wilgotność i dostęp powietrza oraz obecność substancji organicznej jako źródła energii. Biorą udział w rozkładzie błonnika, pektyn, związków aromatycznych, ligniny, keratyny, czynne są w niektórych syntezach. Mają duże znaczenie w procesach glebotwórczych, tworzeniu się próchnicy i odżywianiu roślin.
e) śluzowce - zbliżone do grzybów. Najczęściej można je znaleźć w lasach. Warunkiem ich występowania jest obecność w środowisku dostępnych dla nich węglowodanów, jak też innych materiałów pokarmowych oraz odpowiednia wilgotność. Czynne w syntezie witamin z grupy B.
f) pierwotniaki - są to m. innymi wiciowce, korzenionórzki, orzęski - jedyne zwierzęta zaliczone do drobnoustrojów i powszechnie występujące w glebie.
Pierwotniaki glebowe są organizmami jednokomórkowymi, wielkości 5-20 µm. Najczęściej występują w górnych warstwach gleby, tam gdzie jest najwięcej bakterii. Większość z nich żywi się bakteriami, glonami, grzybami oraz obumarłą materią organiczną. Najlepiej rozwijają się w temperaturze 18-200C. Bez dostępu tlenu giną. Wytwarzają cysty odporne na suszę.
g) glony - są to m. innymi sinice, okrzemki i zielenice, żyją w wierzchniej warstwie gleby na głębokości 2-3 cm, gdzie dochodzi światło. zawierają chlorofil, który umożliwia im wytwarzanie materii organicznej w procesie fotosyntezy.
Glony wzbogacają glebę w substancję organiczną, a wytwarzając kwasy organiczne przyczyniają się do rozpuszczenia połączeń wapnia w glebie, dostarczają tlenu korzeniom roślin i odkwaszają glebę poprzez pochłanianie dwutlenku węgla.
Pytanie 2 gr. B)
Zooedafon - wszystkie organizmy zwierzęce, żyjące w glebie. Zaliczamy tu: makrofaunę - krety, susły; mezofaunę - dżdżownice, larwy owadów oraz mikrofaunę. Zooedafon odgrywa podstawową rolę we wszystkich procesach glebotwórczych, przyśpieszając mineralizację związków organicznych, rozkład skal, nadając glebie budowę gruzełkowatą i przewiewną itp. decyduje o jej żyzności. Wyróżniamy:
a) nicienie - żywią się treścią komórek roślin. Ekologiczne znaczenie nicieni może być trojakie, a przejawia się we wpływie na:
- produkcję pierwotną - nicienie odżywiają się roślinami wyższymi,
- pierwotny rozkład - nicienie żywiące się mikroorganizmami,
- konsumpcję organizmów należących do wyższych rzędów.
b) wazonkowce - spełniają dużą rolę w mieszaniu resztek roślinnych z mineralną częścią gleby, gdyż żywią się rozkładającymi się szczątkami organicznymi. Czynne w glebach wilgotnych.
c) dżdżownice - wymagają gleb o odczynie zbliżonym do obojętnego lub słabo kwaśnego, odpowiednio wilgotnych i ciepłych o dużej ilości martwej materii organicznej. Wpływają na przewiewność i przepuszczalność gleb, co polepsza jej właściwości fizyczne. Odżywiając się martwą materią organiczną przyczyniają się do jej rozkładu i wywierają duży wpływ na krążenie składników pokarmowych roślin w glebie. Przygotowują resztki roślinne do rozkładu mikrobiologicznego.
d) inne zwierzęta - stawonogi, roztocza, skoczogonki, przyczyniają się do rozkładu materii organicznej w glebie. Roztocze ponadto uczestniczą w przemieszczaniu produktów rozkładu do strefy korzeniowej roślin. Susły, krety, chomiki, świstaki, króliki - rozdrabniają materiał glebowy, przenoszą go na znaczne głębokości, spulchniają i drążą glebę [naturalny drenaż].
3