glebozn.odt

1. Frakcje i grupy glebowe:

Skład granulometryczny gleb to ilościowy stosunek grubszych cząstek mineralnych do drobniejszych. Frakcje i grupy glebowe są wyróżnione ze względu na wielkość ziaren mineralnych. Frakcja to zbiór mineralnych utworów glebowych ograniczonych górna i dolną granicą średnicy ziaren, wyraża się ją w mm. Grupa to jednostka podziału mineralnych utworów glebowych określona na podstawie zawartości dominujących frakcji ziaren, wyraża się ją w %.

Frakcje granulometryczne gleby

Grupy granulometryczne gleby – nazwy grup są takie jak nazwy frakcji (różnice występują dopiero w podgrupach), z tym, że dodatkową grupę glebową stanowią gliny.

2. Metody oznaczania składu granulometrycznego gleby:

1.     mechaniczne (analiza sitowa),

2.     sedymentacyjne (analiza areometryczna, pipetowa, mikroagregatowa),

3.     przepływowe (wg Kopeckiego),

4.     organoleptyczne.

4. Postacie wody w glebie:

1.     woda w postaci lodu,

2.     woda w postaci pary wodnej,

3.     woda molekularna,

•        higroskopowa,

•        błonkowata,

4.     woda kapilarna,

•        właściwa,

•        zawieszona,

5.     woda wolna,

•        infiltracyjna,

•        gruntowo – glebowa.

Udział poszczególnych form wody w zależności od składu mechanicznego gleby:

Woda molekularna – utwory glebowe drobnoziarniste (gliny ciężkie, iły)

Woda kapilarna – utwory glebowe średnioziarniste (piaski gliniaste, pyły, gliny)

Woda wolna – utwory glebowe gruboziarniste (żwiry, piaski)

Ad. a) Lód w glebie występuje w przypowierzchniowych warstwach gleby, gdy temperatura powietrza jest ujemna. Woda ta nie jest dostępna dla roślin.

Ad, b) Woda ta wchodzi w skład powietrza glebowego. Krąży pomiędzy powietrzem glebowym a atmosferycznym. Przyczyna tego krążenia jest uwarunkowana różnicami prężności pary w powietrzu glebowym i atmosferycznym.

Ad. c) Są to cząsteczki wody związane z cząstkami glebowymi siłami pola elektrycznego (co wynika z dipolowej budowy wody), siłami Van der Waals’a i hydratacją kationów wymiennych. Molekularna pojemność wodna gleby to maksymalna ilość wody molekularnej, którą może gleba zatrzymać.

Woda higroskopowa tworzy warstwę wody bezpośrednio przylegającą do cząstek glebowych. Woda błonkowata jest związana siłami molekularnymi przez zewnętrzne warstwy wody higroskopowej. Granica pomiędzy nimi jest niewyraźna. Jedynie woda błonkowata może być w minimalnym stopniu wykorzystywana przez rośliny.

Ad. d) Jest to woda, która na skutek istnienia sił kapilarnych (włoskowatych) jest wciągana lub utrzymywana w kanalikach glebowych.

Woda kapilarna właściwa – jej źródłem jest zwierciadło wód podziemnych, ponad które woda wsiąka w kanaliki dzięki siłom włoskowatości.

Woda kapilarna zawieszona – jej źródłem jest woda przesiąkająca do gleby, pochodząca z opadów lub spływu powierzchniowego. Jej obecność jest warunkiem istnienia siły włoskowatości nie mniejszej od siły ciągnącej wodę w dół.

Ad. e) Jest to woda wypełniająca w glebie pory większe od kapilarnych i przemieszczająca się w dół pod wpływem grawitacji.

5. Typy i skład próchnicy:

Próchnica to amorficzny (bezpostaciowy) kompleks zbudowany ze złożonych związków organicznych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Jest ona często związana z mineralna masą gleby, jako połączenia mineralno – organiczne. Zawiera gł. C, O, N, H i in.

Związki próchnicze (humusowe) dzielą się na:

•        bituminy – mieszaniny węglowodorów i ich pochodnych tlenowych,

•        kwasy huminowe – szare (właściwe) i brunatne, zbudowane gł. z C i O,

•        kwasy fluwowe – stanowią najbardziej utlenioną część próchnicy,

•        huminy – są mało aktywną częścią próchnicy.

Typy próchnicy:

•        próchnica właściwa (amorficzna) – powstaje w wyniku całkowitej humifikacji oraz dobrego wymieszania z mineralnymi częściami gleby; jest korzystna z rolniczego punktu widzenia,

•        próchnica surowa (torfowa) – jest częściowo zhumifikowana, zawiera wyraźnie widoczne cząstki roślinne; jej gł. składnik to kwasy fluwowe; jest niekorzystna z rolniczego punktu widzenia.

6. Proces humifikacji i mineralizacji:

Źródłem produktów do procesów rozkładu, w których udział biorą mikroorganizmy, jest obumarła materia organiczna.

a) Mineralizacja, w zależności od wilgotności i dostępności tlenu, dzieli się na:

•        butwienie – to rozkład materii organicznej odbywający się przy dostępie tlenu; jego efektem są produkty pełnego utlenienia, jak CO2, H2O i in.,

•        gnicie – przebiega w warunkach beztlenowych, powstają takie związki jak CH4, H2S, indol, skatol, i in.

b) Humifikacja jest procesem zachodzącym w dwóch etapach:

•        rozkład substratu organicznego do prostszych elementów budulcowych,

•        synteza powstałych wcześniej prostych elementów, w wyniku której powstają swoiste substancje próchniczne.

8. Sorpcja i jej rodzaje:

Sorpcja to zdolność gleby do zatrzymywania i pochłaniania różnych składników, a w tym jonów i cząsteczek. Decyduje o niej koloidalna faza stała. Sorpcja pozwala regulować odczyn gleby, magazynować dostarczane składniki i neutralizować szkodliwe dla organizmów żywych substancje, które dostały się do gleby.

Rodzaje sorpcji:

1.     wymienna (fizykochemiczna),

2.     chemiczna,

3.     biologiczna,

4.     fizyczna,

5.     mechaniczna.

Ad. a) Sorpcja wymienna polega na wymianie jonów pomiędzy roztworem glebowym a koloidalnym kompleksem sorpcyjnym gleby. Na miejscu jonów zasorbowanych na powierzchni koloidów glebowych wchodzi równoważna chemicznie ilość jonów z roztworu glebowego, np.:

Ad. b) Powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków w skutek reakcji chemicznych.

Ad. c) Sorbentami są organizmy żywe, gł. rośliny wyższe i mikroorganizmy, które pobierają i gromadzą jony na czas życia.

Ad. d) Polega na zagęszczaniu molekuł innych ciał znajdujących się w ośrodkach płynnych lub gazowych. W przeciwieństwie do sorpcji wymiennej nie są zatrzymywane jony, a całe molekuły (np. H2O, CO2, NH3).

Ad. e) Jej działanie podobne jest do działania sączka. Gleba, podobnie jak sączek, ma zdolność do zatrzymywania w swoich porach cząstek stałych, zawartych w zawiesinach wypłukiwanych z powierzchni.

9. Kwasowość i jej rodzaje:

Kwasowość gleby to stan gleby, w którym występuje przewaga jonów H+ w roztworze i w kompleksie sorpcyjnym nad jonami OH-.

Wyróżnia się kwasowość:

1.     czynną – pochodzi od czynnych jonów wodorowych roztworu glebowego,

2.     wymienną – powodowaną przez jony wodorowe występujące w roztworze glebowym i adsorbowane przez glebowy kompleks sorpcyjny (Al3+, Fe2+),

3.     hydrolityczną – ujawnia w glebie wszystkie jony H+ i Al3+, te w roztworze i te adsorbowane przez koloidy.

10. Sposoby oznaczania CaCO3 w glebie:

1.     Metoda Scheiblera – wykorzystuje się tu tę właściwość, że CaCO3 potraktowany HCl wydziela CO2, którego objętość mierzy się w aparacie Schreiblera.

2.     Metoda miareczkowania – również polega na rozkładzie CaCO3 przez HCl.

P – składnik związków budujących komórki i ziaren roślin, udział w oddychaniu, obniżanie zawartość N w roślinach (którego to nadmiar szkodzi).

K – fotosynteza, oddychanie, uwodnienie tkanek, obniżanie poziomu N.

Ca – inkrustacja ścian komórkowych roślin, wpływ na odkładanie szczawianów, regulacja gospodarki wodnej i metabolizmu.

N – budulec białek, witamin, kwasów nukleinowych, chlorofilu i in., stymulator wzrostu.

12. Rola i postacie Fe w glebie:

Funkcje żelaza ważne dla organizmów żywych:

•        udział w procesach red-oks (m.in. oddychanie),

•        udział w tworzeniu chlorofilu i fotosyntezie u roślin,

•        składnik krwi zwierząt.

Funkcje żelaza w glebie:

•        od stosunku Fe2+ do Fe3+ zależy barwa gleby,

•        wodorotlenki żelaza odznaczają się dużą sorpcją.

Przy pH > 6 dochodzi do niedoboru żelaza, gdyż wytrącają się wodorotlenki żelaza.

Przy pH kwaśnym żelazo wiąże fosfor i powstaje fosforan żelaza.

Żelazo w glebie występuje jako Fe2+, Fe3+ i chelaty.

13. Rodzaje gleb i charakterystyka poziomów glebowych:

Niezbędne definicje:

Gleby mineralne i gleby mineralno – organiczne:

Poziom organiczny – stanowią go obumarłe i w pewnym stopniu zhumifikowane szczątki roślinne i zwierzęce.

Poziom próchniczy – jest miejscem akumulacji próchnicy, odznacza się ciemną barwą.

Poziom wymywania (eluwialny) – występuje pod poziomem organicznym lub próchniczym.

W warstwie tej wymywane są składniki gleby. Jasną barwę nadaje jej krzemionka powstająca przy wietrzeniu glinokrzemianów. Poziom ten dobrze widoczny jest w glebach bielicowych.

Poziom wmywania (iluwialny) – występuje pod poziomem eluwialnym, następuje w nim osadzanie wymytych wyżej składników gleby (gł. tlenki żelaza i glinu, sole wapnia i fosforu oraz inne związki). Ma on barwę rdzawoszarą lub jasnobrunatną.

Poziom glejowy – wykształca się w warunkach wilgotnych i beztlenowych. Popielate, zielonkawe i niebieskawe zabarwienie nadają mu zredukowane związki żelaza i manganu.

Poziom skały macierzystej – występuje najgłębiej, prezentuje różny stopień zwietrzenia.

Gleby organiczne:

Poziom organiczny – w odróżnieniu od tegoż w glebach mineralnych, ten powstaje w warunkach beztlenowych.

Poziom bagienny – to część gleby objęta bagiennym procesem glebotwórczym. Składa się z 3 warstw: korzeniowej (w niej znajduje się większość korzeni roślin), torfowej podścielającej I (w której zalega zwierciadło wód gruntowych) i torfowej podścielającej II (całkowicie zalanej wodami gruntowymi).

Poziom murszowy – Charakteryzuje gleby pobagienne, w różnym stopniu wykształcone.

Rodzaje gleb:

Gleby BRUNATNE – Powstają na skałach bogatych w składniki pokarmowe oraz zasobne w wapń, gł. na piaskach polodowcowych, również glinach. Zawierają dobrze wykształcony poziom próchniczny (szary lub brunatny), pod którym znajduje się poziom brunatnienia. Brunatnienie polega na wietrzeniu minerałów pierwotnych, pod wpływem czego tworzą się wtórne minerały ilaste. Przejście pomiędzy poziomem próchnicznym a poziomem brunatnienia jest niewyraźne. Wymywanie w glebach brunatnych praktycznie nie zachodzi.

Gleby PŁOWE – Powstają na skałach pyłowych i ilastych pochodzenia polodowcowego, pod wpływem procesu przemywania („lessivage” – ił koloidalny przechodzi z poziomu wymywania do poziomu wmywania), pod lasami liściastymi i mieszanymi. W glebach tych substancje organiczne szybko mineralizują się.

Gleby BIELICOWE – Tworzą się na piaskach wydmowych pochodzenia glacjalnego, pod borami szpilkowymi. Bielicowienie polega na tym, że gromadząca się kwaśna materia organiczna jest słabo rozkładana ze względu na surowy klimat i znaczne uwilgocenie. Zakwaszona woda łatwo wymywa dobrze rozpuszczalne sole w głąb profilu glebowego. Bielice mają wyraźny odczyn kwaśny.

Gleby RDZAWE – Powstają na piaskach polodowcowych, lecz w mniej wilgotnych warunkach. Charakteryzują się, podobnie jak bielice, kwaśnym pH, lecz nie mają już tak wyraźnego poziomu bielicowienia.

RĘDZINY – Tworzą się na skałach wapniowych, gł. węglanach i siarczanach wapnia. Cechuje je gruba i wyraźna próchnica. Obecność CaCO3 w tych glebach inhibuje wietrzenie chemiczne. Rędziny są bogate w Ca2+ i połączone związki próchniczo-mineralne.

CZARNOZIEMY – Powstają na lessach, mają bardzo grubą warstwę próchniczą.

Gleby TORFOWE – to gleby organiczne powstające na bagnach w warunkach trwale beztlenowych, przy dużej ilości obumarłej materii, której jednak rozkład nie jest zupełny. Produktem tych procesów jest torf, odkładający się w głębszych warstwach gleby.

Gleby MURSZOWE – Obniżenie poziomu wód gruntowych powoduje osuszanie gleb bagiennych, co wywołuje intensywną humifikację substancji organicznych. W ten sposób powstają pobagienne gleby murszowe. Są one bogate w substancje organiczne; posiadają charakterystyczny poziom osuszania.

______________________________________________________________________________

Bielicowanie to proces glebotwórczy charakterystyczny dla mało aktywnych biologicznie, ubogich w składniki pokarmowe gleb piaskowych w borach klimatu wilgotnego, umiarkowanego i chłodnego. Bielicowanie polega na wypłukiwaniu z górnych części gleby (z poziom eluwialnego) niektórych produktów rozkładu minerałów glebowych, głównie tlenków i wodorotlenków glinu i żelaza, krzemionki, fosforu, manganu i in., przemieszczaniu ich w dół i wytrącaniu w środkowej części profilu (w poziomie iluwialnym). W rezultacie w górnych poziomach gleb bielicowych pozostaje biały kwarc (stąd polska nazwa procesu i typu gleby).

Bielicowanie równoznaczne jest z pogarszaniem właściwości fizycznych gleb, wymywaniem składników pokarmowych poza zasięg korzeni roślin oraz przede wszystkim wpływa na wzrost zakwaszenia gleb. (Dwutlenek węgla powstały w wyniku rozkładu ściółki lasów iglastych łącząc się z wodą tworzy kwas węglowy)

Koloidy glebowe są to cząsteczki o średnich poniżej 0,002 mm. Tworzą je minerały ilaste (krystaliczne minerały glinokrzemianowe grupy kaolinitu, montmorylonitu i illitu, krystaliczne uwodnione tlenki żelaza i glinu, minerały bezpostaciowe, próchnica oraz kompleksy ilasta - próchniczne)Najważniejsze właściwości koloidów warunkuje ich ładunek elektryczny występujący na powierzchni cząsteczek koloidalnych. Większość koloidów glebowych jest ujemnie naładowana.

Klasyfikacja frakcji granulometrycznych utworów glebowych według przedziału średnic przedstawia się następująco:

•        części szkieletowe

- kamienie powyżej 20 mm - żwir 20 - 1 mm

•        części ziemiste

–           piasek gruby 1-0,50 mm - piasek średni 0,50-0,25 mm - piasek drobny 0,25-0,10 mm - pył gruby 0,10-0,05 mm - pył drobny 0,05-0,02 mm - ił ...