SUBSTANCJA ORGANICZNA GLEBY ORAZ JEJ PRZEMIANY W ZALEŻNOŚCI OD WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNYCH GLEBY
Na substancję organiczną gleby składają się:
Organizmy żywe,
Resztki roślinne i zwierz.,
Próchnica, która jest mieszaniną substancji koloidalnych, powstałą w wyniku daleko posuniętych modyfikacji pierwotnych tkanek roślinnych lub w wyniku syntezy z produktów rozkładu resztek roślinnych i zwierz. przez organizmy glebowe.
W uprawnych glebach mineralnych próchnica stanowi 80 - 90 % całej substancji organicznej, (dlatego próchnica i sub.org. używane są jako synonimy). Zawartość próchnicy w gl. mineralnych jest ogólnie przyjętym wskaźnikiem ich żyzności potencjalnej.
Sub. org. podlega ciągłym zmianom ilościowym i jakościowym w procesach mineralizacji i humifikacji, procesy te zachodzą równolegle w tym samym czasie.
Procesy przemieniające związki organiczne w mineralne noszą nazwę mineralizacji, zachodzą nieustannie w glebie i są częścią obiegu węgla (i innych pierw.) w przyrodzie.
Procesy mineralizacji mogą zachodzić w warunkach:
Tlenowych (aerobowych) - jest to wtedy butwienie (tworzą się związki: CO2, H2O, H2O2, SO42-, PO43-, NO3 (przebiega w wyższych temp. i przy odczynie obojętnym).
Beztlenowych (anaerobowych) = gnicie (powstaje: CO2, H2O, CH4, H2S, CS2 (skatol); nadmierna wilgotność (tym samym niedostatek tlenu), kwaśny odczyn , niska temp.
Głównym produktem rozkładu (spalania sub. org.) jest CO2 .Gaz ten ulatnia się do atmosfery i częściowo jest asymilow. przez rośliny zielone.
Przyjmuje się, że od ¾ do 4/5 substancji organicznej ulega procesom mineralizacji, natomiast tylko ¼ do 1/5 przekształca się w związki próchniczne.
Humifikacja - obejmuje wiele skomplikowanych procesów rozkładu, przebudowy, i syntezy różnych związków organicznych z udziałem organizmów glebowych, prowadzących do powstania nowych związków organicznych zw. próchnicą (humusem).
W powstawaniu próchnicy biorą udział:
Trudno rozkładające się połączenia pochodzenia roślinnego tj. woski, tłuszcze, ligniny, celuloza, (zmodyfikowane związki pochodzenia roślinnego (pochodzące z substancji organicznej różnego pochodzenia: ściółka leśna, obumarła darń, resztki pożniwne))
Nowe związki syntetyzowane przez organizmy i stanowiące część ich ciała: wielocukrowce, poliuronidy.
Na przebieg humifikacji i skład próchnicy wpływ mają:
Ilość i jakość resztek roślinnych i zwierzęcych
Skład jakościowy i ilościowy mikroorganizmów
Właściwości wodne gleby
Uziarnienie i skład chemiczny gleby
Zawartość próchnicy zależy od typu gleby (tj. od warunków przyrodniczych w jakich kształtowała się gleba).
Najwięcej próchnicy mają czarnoziemy, mady próchniczne, czarne ziemie, rędziny czarnoziemne, średnia zawartość: gleby płowe i brunatne, najmniej: bielicowe, rdzawe oraz gl. inicjalne
Zawartość próchnicy różni się także w konkretnym typie glebowym i zależy od:
Uziarnienia gleby
Składu mineralogicznego i chemicznego
Właściwości wodnych
Właściwości chemicznych tj.: pH, zawartość CaCO3
Ilości i rodzaju organizmów glebowych
Sposobu użytkowania gleby
Wpływ próchnicy na glebę jest następujący:
Oddziałuje na fizyczne właściwości gleby
Wpływa na barwę gleby (zabarwienie od szarego do czarnego), z ciemną barwą wiąże się szybsze i silniejsze nagrzewanie się gleb
Przyczynia się do tworzenia struktur agregatowych (strukt. gruzełkowatej)
Zwiększa pojemność wodną gleby
Korzystnie wpływa na porowatość, zwięzłość, lepkość
Wpływa na zdolność sorpcyjną gleby
Wykazuje od 2 - 30 razy większą pojemność sorp. niż koloidy mineralne (150 - 300 cmol(+)/kg )
Decyduje o pojemn. sorp. w poziomach A gleb mineralnych
Dostarcza składników pokarmowych i przyczynia się do ich uwalniania dzięki:
Zawartości łatwo wymiennych kationów,
Obecności N, P, S i innych składników w formie organicznej
Uwalnianiu składników z minerałów w wyniku oddziaływania kwasów humusowych
Korzystnie wpływa na wiele procesów biochemicznych i chemicznych poprzez:
Regulowanie procesów oxydacyjno -redukcyjnych
Silne właściwości buforowe
Obecność substancji wzrostowych oddziałujących na rozwój roślin
Skład próchnicy:
Nieswoiste substancje organiczne - produkty częściowego lub daleko posuniętego rozkładu resztek organicznych oraz związków chemicznych będących wynikiem syntezy prowadzonej przez mikroorganizmy glebowe:
Węglowodany
Białka
Tłuszcze
Bituminy (woski i smoły)
Swoiste substancje próchniczne - kompleks bezpostaciowych substancji organicznych:
Związki humusowe: kwasy huminowe szare i brunatne, kwasy hymatomelanowe
Kwasy fulwowe (krenowe i apokrenowe)
Huminy
Bituminy - mieszanina węglowodorów, smoł i wosków. Ilość ich wzrasta z głębokością w profilu i wraz z pogorszeniem się stosunk. wodno-pow. Odporne na działanie bakterii, rozkładane przez grzyby w warunkach tlenowych
Kwasy huminowe szare - barwa szaroczarna, duże zdolności sorpc., mają znaczenie strukturotwórcze. W większych ilościach występują w czarnoziemach, rędzinach, gl. brunatnych właściwych.
Kwasy huminowe brunatne - barwa brunatna, podobne do w/w, charakterystyczne dla gleb bielicowych, kwaśnych gleb brunatnych i gleb płowych, kwaśnych gleb zabagnianych i bagiennych
Fulwokwasy - barwa żółta, rozpuszczalne w wodzie, kwaśne, b. ruchliwe (rozpuszczalność i ruchliwość wpływają na zakwaszanie się gleb i ich bielicowanie), nie mają zdolności sorpcji wymiennej. Są bardzo łatwo wymywane z górnych części profilu w głąb. Mają najmniejszą pojemność sorpcyjną wymienną. Duża ich zawartość w glebie wskazuje na zakwaszenie gleby, gdyż kwasy fulwowe są wysycone głównie kationami o charakterze kwaśnym
Huminy - produkty denaturacji kw huminowych, często wiązane przez minerały ilaste (kompleksy organiczno-mineralne), rola strukturotw. (wiążą gl. w gruzełki), ulegają powolnej mineralizacji przez drobnoustroje.
PODZIAŁ PRÓCHNICY
Wg. warunków siedliskowych:
Gleb uprawnych
Gleb łąkowych (próchnica darniowa)
Gleb torfowych (próchnica torfowa)
Gleb leśnych (próchnica leśna)
Gleb podwodnych (próchnica gytiowa)
Ze względu na stopień i charakter jej wysycenia:
Próchnica słodka
nasycona jonami Ca2+, Mg2+,
tworzy się przy odczynie słabo kwaśnym lub obojętnym
rędziny, czarnoziemy, gl. brunatne
najlepsze właściwości fizyczne (strukturotwórcze)
Próchnica kwaśna -
nienasycona, zawierająca H+ i Al3+
kolor jasny
gl. kwaśne: bielicowe i glejowe
słabsze właściwości strukturotwórcze i sorpcyjne
Próchnica słona -
wysycona jonami Na+
łatwo peptyzuje, silnie pęcznieje
wadliwe właściwości fizyczne
gleby słone
Znacznie próchnicy:
Magazynuje duże ilości N, P, K, Ca, Mg, S, które przy powolnej mineralizacji są uwalniane dla roślin
Kwasy humusowe są materiałem klejącym - decydują o trwałości gruzełków gleb.
Przeciwdziała uwstecznianiu się wymiennych jonów potasowych
Nadają glebom lekkim spójność, a gl. zwięzłym kruchość i pulchność
Odgrywa pośrednią rolę przy zaopatrywaniu roślin w CO2
Pobudza system korzeniowy do wzrostu
Jej brak uniemożliwia rozwój mikroorganizmom
Ciemna barwa pochłania promienie słoneczne (nagrzewanie się)
TYPY PRÓCHNIC LEŚNYCH (rys. 1):
Mor - powstaje na glebach wytworzonych ze skał macierzystych o składzie mechanicznym piasków luźnych i piasków słabogliniastych (skały te mają odczyn kwaśny lub b. kwaśny), ubogie w składniki pok.
Gleby te są b. przepuszczalne dla wody opadowej.
Porastają je lasy iglaste z charakterystycznym podszytem (opad igieł i obumarłe resztki zakwaszają środowisko. W przemianie sub. org. w próchnicę biorą udział grzyby i promieniowce.
Nagromadzony w ciągu okresu weget. materiał org. nie ulega mineralizacji i humifikacji, a gromadząc się na powierzchni tworzy poziom próchnicy nakładowej dochodzącej do ponad 20 cm.
Próchnica wewnątrz gleby jest małej miąższości, kwaśna niestabilna, może przemieszczać się w głąb profilu z wodą.
Mull - powstaje na glebach wytworzonych ze skał macierzystych o składzie mechanicznym gliny średniej, pyłu gliniastego, pyłu ilastego, iłu, w niektórych rędzinach na skałach wapiennych.
Skała macierzysta ma pH obojętne lub zasadowe.
Powstają pod wpływem roślinności trawiastej lub lasów mieszanych i roślinności trawiastej.
Gleby optymalnie uwilgotnione. Substancja org. dostająca się do gleby nie jest tak kwaśna i bagatsza w składniki pok.
Z próchnicy nadkładowej występuje tylko surowina (Ol), która w ciągu okresu wegetacyjnego jest zhumifikowana i zmineralizowana przez bakterie (przechodzi w poziom próchnicy wewnątrzglebowej, która posiada min. 30 cm miąższości.
Jest słodka z przewagą kwasów huminowych. B. pożądana.
Moder - pośrednia pomiędzy w/w powstaje na glebach wytworzonych ze skał osadowych luźnych o różnym składzie mechanicznym, posiadających zdolność magazynowania wody. Skała macierzysta charakteryzuje się odczynem lekko kwaśnym, czasami obojętnym. Próchnica ta tworzy się pod wpływem roślinności lasów mieszanych. Posiada próchnicę nadkładową zbudowaną z 2 podpoziomów: surowiny i detrytusu.
Próchnica wewnątrzglebowa ma pH lekko kwaśne i miąższośc do 25 cm.
Próchnica jest sub. koloidalną, ale w przeciwieństwie do koloidów mineralnych jest amorficzna (brak budowy krystalicznej). Mała plastyczność i przyczepność ma znaczenie praktyczne: w gl. drobnoziarnistych polepsza właściwości strukturotwórcze, zwiększając zgruźlenie oraz poprawia właściwości wod.-powiet.
Na zawartość próchnicy w glebach mają wpływ następujące czynniki:
jakość i ilość związków organicznych
tempo humifikacji związków organicznych, o którym decyduje aktywność biologiczna gleb
tempo mineralizacji próchnicy zawartej w glebach
właściwości fizyczne, fizykochemiczne i chemiczne masy glebowej
ilość i jakość zawartych w glebach związków mineralnych
Zwiększanie próchnicy w glebie:
Orki melioracyjne
Wapnowanie
Racjonalny system uprawy roli i roślin
Prawidłowy płodozmian
Racjonalne nawożenie (stosowanie nawozów organicznych)
Utrzymanie w glebie odpowiednich stosunków wodno-powietrznych
Uprawa roślin motylkowych
W glebach lekkich glinowanie i iłowanie
Rys. 1 Typy próchnic leśnych
1