właściwości fizyczne gleby
advertisement
BARTOSZ KORABIEWSKI GLEBOZNAWSTWO II ROK LICENCJATU Początek gleboznawstwa sięga II połowy XIX w. Początkowo glebą zajmowali się geografowie i petrografowie. Obecnie jest to osobny przedmiot. Pierwsza katedra gleboznawstwa na ziemiach polskich powstała w Puławach w 1894r. Podział badań gleboznawczych: geneza – sposób powstawania skład i właściwości przestrzenne rozmieszczenie – mapy glebogenetyczne klasyfikacja - bonitacja rolnicza przydatność gleb (klasy – I, II, ...) systematyka (np. gleba brunatna, bielicowa) Istnieje wiele definicji gleb. O glebach mówi się od momentu pojawienia się roślin! GLEBA – najbardziej powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej, ożywiana przez organizmy żywe i tworzona przy współudziale innych czynników glebotwórczych Gleby charakteryzują się zmiennością w układzie: PIONOWYM – zróżnicowanie profilu glebowego na poziomy genetyczne różniące się barwą, miąższością i właściwościami POZIOMYM – zróżnicowanie przestrzenne powodujące występowanie obok siebie różnych typów gleb W glebie zachodzą procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne Gleby odgrywają ważną rolę w odporności ekosystemu. Dane o glebach są ważne z punktu widzenia planowania (planowanie w gospodarce leśnej i rolnej, planowanie przestrzenne) Procesy glebotwórcze- procesy wietrzenia PEDOGENEZA Procesów glebotwórczych nie należy utożsamiać z procesami wietrzenia Wietrzenie- to przemiana minerałów i skał pod wpływem kontaktu z atmosferą i hydrosferą oraz na ich przekształcaniu W wyniku procesów glebotwórczych dochodzi do akumulacji związków organicznych (azotu i węgla), czego brak w procesie wietrzenia. W wyniku procesów glebotwórczych pierwiastki biorą udział w tzw. Małym obiegu pierwiastków (gleba-rośliny- gleba) Procesy diagenezy z kolei zachodzą dopiero w glebach kopalnych po ich przykryciu młodszymi osadami i odizolowaniu od wpływu aktywnego środowiska glebotwórczego. W glebie zmagazynowana jest ogromna ilość ENERGII wyrażona w: J Cal Kg masy organicznej Na 1 ha może występować 5-20tys kg masy organicznej. Ogromna ilość żywych organizmów (grzyby, promieniowce, bakterie, zwierzęta wyższe). W 1 kg gleby może występować od setek tysięcy do miliardów i bilionów sztuk bakterii. Odgrywają one doniosłą rolę w procesie rozkładu i przemieszczania substancji organicznej. Biorą udział w tworzeniu próchnicy. Powstawanie gleby uwarunkowane jest wieloma czynnikami: Skała macierzysta Klimat Relief (rzeźba terenu) Czynniki hydrologiczne Organizmy żywe Działalność człowieka Czas Czynniki te współdziałają ze sobą. CZYNNIKI GLEBOTWÓRCZE -1- 1. S K A Ł A M A C I E R Z Y S T A – substrat, materiał z którego tworzy się gleba. Substratu dostarczają skały magmowe, osadowe i metamorficzne Skała macierzysta inicjuje powstanie nowej gleby, ale także wpływa na rozwój (przekształcanie) gleb już istniejących Skała macierzysta wpływa na skład gleby: mineralny (np. z granitu gł. kwarc i muskowit) chemiczny granulometryczny (uziarnienie) – zmienia się np. w wyniku transportowania, gdzie zachowują się minerały bardziej odporne np. kwarc Skała macierzysta wpływa także na właściwości gleby: fizyczne – przewiewność, przepuszczalność, podsiąk kapilarny, pojemność wodna, lepkość, plastyczność, zwięzłość chemiczne – odczyn np. rędziny morfologiczne – np. barwa, która pozwala na określenie poziomów diagnostycznych, pomagających ustalić typ gleby (barwią m.in. mangan, żelazo, substancje organiczne) Z wiekiem wpływ skały macierzystej na glebę zaciera się pod wpływem działania innych czynników glebotwórczych. Wg Dokuczajewa z tych samych skał macierzystych, ale w innych warunkach klimatycznych rozwijają się różne typy gleb. Ważnym czynnikiem jest klimat, świat roślin, zwierząt, woda, czas i człowiek. Są jednak gleby, dla których czynnik klimatyczny jest mniej istotny. Dla nich najważniejszym czynnikiem jest skała macierzysta. Gleby FITOGENICZNE- rędziny wytworzone na wapieniach, przez długi czas pozostają bez zmian. K L I M A T – bardzo istotny czynnik Insolacja (nasłonecznienie) Wilgotność powietrza Zachmurzenie i opady Ciśnienie atmosferyczne (wiatry – parowanie) Wpływają one na tempo denudacji, rozkładu skał, czyli wietrzenie mechaniczne (temp.), dezintegrację blokową, foliację, wietrzenie chemiczne(woda), ługowanie, wymywanie itp. 2. Klimat wpływa na procesy glebotwórcze; proces bielicowy ( w klimacie chłodym i wilgotnym, więcej opadów, pod roślinnością iglastą proces brunatnienia ( w klimacie ciepłym i wilgotnym, pod drzewami liściastymi) Wiatry wpływają na parowanie. W klimacie suchym przewaga parowania na opadami – strefa odwodnienia. Tam też dominuje wstępujący ruch wody, który powoduje przemieszczanie roztworów ku górze i wzrost zasolenia gleby. Gleby słone to sołonczaki. Charakteryzują się występowaniem na ich powierzchni halofitów – roślin sucholubnych. Występują także polewy pustynne, silcrete i caliche (róże pustyni i wykwity soli). W klimacie wilgotnym, gdzie jest przewaga opadów nad parowaniem, występuje przewaga ruchu zstępującego. Następuje przemieszczanie soli w głąb profilu i ługowanie. Strefowość pionowa i pozioma gleb występuje wraz ze strefowością klimatu. 3. R E L I E F – rzeźba terenu jako czynnik bierny wpływa na inne czynniki: a) erozję b) klimat i roślinność c) obieg wody w glebie Wyróżnia się morfologiczne typy krajobrazowe. Decydują tu: rozpiętość i częstotliwość różnic wysokości względnych. Wyróżnia się: Typ równikowy- wahania wysokości względnych na długości 2 km nie przekraczają 200m Typ górski- wahania wysokości względnych>200m, góry to teren położony ponad 300m npm Na podstawie wymiarów przestrzennych form wyróżnia się: Makro Zmiany na przekroju km Pionowe zróżnicowanie ponad 10m -2- Mezo Zmiany na przekroju setek m Pionowe zróżnicowanie 1-10m Mikro Formy reliefu, gdzie zachodzą drobne zmiany na powierzchni do kilkudziesięciu m Zróżnicowanie wysokości względnych <1m FORMY RELIEFU: płaskie- nie zakłócają ruchu wody wypukłe- dobry spływ wklęsłe- gromadzenie się wody Rzeźba jest czynnikiem statycznym. Zmiany są dość powolne- człowiek może zmieniać mezo i makrorelief z niekorzystnego na korzystny 4. W O D A – czynnik decydujący o powstawaniu niektórych gleb: NAPŁYWOWE: Mady Gleby deluwialne – proces deluwialny (spłukiwania) HYDROMORFICZNE: Gleby glejowe – proces glejowy – okresowa stagnacja wód gruntowych na określonej głębokości (obecność Fe2+ i Fe3+ nadaje tej glebie specyficzny kolor) Gleby torfowe – są glebami organicznymi, gdzie podłoże nie odgrywa prawie żadnej roli (jedynie przepuszczalność); roślinność torfotwórcza (hydrofilna): mchy, turzyca, trzcina, tatarak, czarna olcha 5. O R G A N I Z M Y Ż Y W E – najważniejszy czynnik drobnoustroje organizmy roślinne organizmy zwierzęce Organizmy żywe wpływają na: a) proces wietrzenia – jak zachowuje się skała macierzysta (skład granulometryczny, mineralny i chemiczny) b) kształtowanie budowy i morfologii profilu glebowego (poziom ściółki, darniowy, próchniczy) c) właściwości fizyczne (zbrylenie, przewiewność – kanały po dżdżownicach) i chemiczne (kwasy organiczne, odchody) d) sorpcję biologiczną ROŚLINNOŚĆ – decyduje o górnych poziomach lub całych profilach (gleby torfowe) ZWIERZĘTA (robaki, mięczaki, stawonogi, drobne ssaki) – wpływają gł. na właściwości fizyczne: spulchnianie gleby poprzez drążenie kanałów wpływające na porowatość, przewiewność, przepuszczalność rozdrabnianie szczątków organicznych i mieszanie z cząstkami mineralnymi – tworzenie próchnicy DROBNOUSTROJE (bakterie, grzyby, promieniowce) biorą udział w: rozkładzie substancji organicznych wiązaniu azotu atmosferycznego przemieszczaniu związków azotowych krążeniu azotu w przyrodzie gromadzeniu żelaza i siarczków przemieszczaniu związków fosforu są wskaźnikiem aktywności biologicznej – życia gleby 6. CZYNNIK ANTROPOGENICZNY Działalność człowieka: Bezpośrednia ingerencja – zaasfaltowanie, zabetonowanie Niewłaściwa regulacja rzek – zwiększenie spadku podłużnego rzeki, zmniejszenie częstotliwości powodzi, szybszy odpływ bez osadzania osadów pozakorytowych – substratu dla mad Osuszanie torfowisk – mineralizacja torfowisk – proces murszenia Zatruwanie ok. metalami ciężkimi Kopalnictwo odkrywkowe Wycinanie lasów – podatność na erozję wietrzną i wodną Poddawanie gleb bielicowych pod uprawę płużną – zahamowanie procesu bielicowienia 7. C Z A S – wpływa na ewolucję gleb Wyróżnia się trzy okresy w rozwoju gleby: młodość, dojrzałość i starzenie się. Gleby ewoluują wraz ze zmianą klimatu, szaty roślinnej. Wyróżnia się cykle rozwojowe gleb ok. -3- - wapień po jego zwietrzeniu wytwarza się gleba do głębokości 10cm – rędzina, następnie wkracza roślinność rędzina właściwa → rędzina brunatna → gleba brunatna O zaawansowaniu czynników glebotwórczych decyduje: + od jakiego czasu istnieją warunki sprzyjające- moment pojawienia się organizmów żywych. W Polsce jest to czas ustąpienia lądolodu z Niżu Polskiego. + jak szybko przebiega proces zależy od: skały klimatu W Polsce najmłodsze gleby oprócz północy występują w górach i przy rzekach. Proces glebotwórczy musi nadążać za erozją. Gleby reliktowe- takie, które są, ale w danych warunkach klimatycznych nie powinny się rozwijać (np. czarnoziemy w Polsce) SPOSOBY BADANIA GLEB Gleba jako utwór trójfazowy: 1. FAZA CIEKŁA Jest to woda glebowa z rozpuszczonymi związkami mineralnymi i organicznymi tworząca roztwór glebowy. bierze udział we wszystkich procesach zachodzących w glebie wywiera bardzo duży wpływ na życie roślin jest elementem bardzo dynamicznym – zmienia się w czasie pod względem jakościowym i ilościowym (gleba przed i po opadach) 2. FAZA GAZOWA Jest to mieszanina gazów i pary wodnej. Stanowi ją powietrze glebowe wypełniające wolne przestrzenie w glebie, nie zajęte przez fazę ciekłą (dwie fazy 1 i 2 występują wymiennie) powietrze decyduje o prawidłowym zaopatrzeniu korzeni roślin w tlen i azot i wpływa na aktywność biologiczną gleby podobnie jak faza ciekła jest elementem bardzo dynamicznym 3. FAZA STAŁA Składają się na nią cząstki mineralne, organiczne i mineralno – organiczne w różnym stopniu rozdrobnienia. składniki mineralne – są to okruchy skał i minerały składniki organiczne – głównie próchnica, resztki roślinne i zwierzęce w różnym stopniu rozkładu oraz organizmy żyjące w glebie związki mineralno – organiczne – powstają z połączenia dwu poprzednich. Wykazują się dużym stopniem dyspersji Skład mineralny decyduje o właściwościach fizycznych i chemicznych gleby Wpływ składu granulometrycznego na niektóre właściwości gleb: Frakcja granulometryczna- zbiór cząstek glebowych o określonych wymiarach zgrupowanych w zbiory na podstawie średnicy. Wielkość ziarna wyraża się w: Mm μm phi (ø ) m*0,001 grupa granulometryczna- nazwa utworu zależna od % zawartości poszczególnych frakcji z uwzględnieniem frakcji dominującej, części spławianych i frakcji pylastej wchodzących w skład danego materiału. - frakcja żwirów – domieszka tej frakcji w glebach lekkich zwiększa ich przewiewność i przepuszczalność w niektórych glebach piaszczystych zwiększa potencjalny zapas składników pokarmowych - frakcja piasków ( gł. Kwarc, z małą ilością skaleni i mik) zwiększa przepuszczalność i przewiewność zmniejsza retencję wodna wpływa na obniżenie wysokości podsiąku kapilarnego przy równoczesnym wzroście jego szybkości - frakcja pyłów (gł.ziarna kwarcu z niewielką domieszką mik) wywiera znaczny wpływ na wł.fiz. gleb w piaskach zwiększa pojemność wodną i wysokość podsiąku kapilarnego w glinach zmniejsza pęcznienie, lepkość i plastyczność gleb -4- Gleby z wysoką zawartością frakcji pyłowej: szczególnie narażona są na erozję wodną (mała spoistość i wymiar frakcji) cechują się większą podatnością na pionowe przemieszczanie frakcji w profilu ( kolmatacje – zalepianie drobnych przestrzeni – niektórych poziomów? Co utrudnia lub uniemożliwia rozwój korzeni roślin) frakcja ilasta Ił pyłowy gruby – (krzemionka i niewielka ilość kwarcu) ma wpływ podobny jak w przypadku frakcji pyłu mała ilość tej frakcji działa pozytywnie większa ilość zmniejsza porowatość ogólną, trwałość struktury gleb wpływając negatywnie na właściwości wodno – powietrzne gleb Ił pyłowy drobny ( krzemionka i niewielkie ilości minerałów ilastych) Ił koloidalny (minerały ilaste, części organiczne i połączenie organiczno – mineralnych) Wpływ tej podfrakcji na właściwości gleb jest bardzo wyraźny. Ważny przy tym jest nie tylko ilość tej frakcji, ale również i jej skład mineralny. Dominują tu minerały z grupy kaolinitu, montmorylonitu i illitu montmorylonit - cechuje się wysokim stopniem pęcznienia, wysokim wskaźnikiem plastyczności i dużą pojemnością sorpcyjną kaolinit – pęcznieje słabo, a pojemność sorpcyjna i wskaźnik plastyczności są dużo niższe Obecność frakcji iłu koloidalnego: zwiększa spoistość i plastyczność gleb zmniejsza ich przepuszczalność i przewiewność wpływa na zmniejszenie średnicy porów (wolnych przestworów) co oddziaływuje niekorzystnie na stosunki wodno – powietrzne sprawia, że podsiąk kapilarny w takich glebach jest wysoki, lecz efektywny jest ze względu na bardzo wolny ruch wody w takim ośrodku sprawia, że większość wody związana jest z siłami molekularnymi czyniąc ja niedostępną dla roślin zwiększa pojemność sorpcyjną gleb w stosunku do kationów Skład granulometryczny wpływa na polową pojemność wodną gleby. W zależności od składu granulometrycznego ilość dostępnej dla roślin wody różnicuje się Gram wody w 100 cm3 gleby Woda dostępna dla roślin 7 20 15 Grupa granulometryczna Pojemność polowa 10 35 45 Piaski Gliny Iły Woda wypełnia mikropory, których siła ssąca jest większa niż siła ssąca korzeni Skład granulometryczny decyduje o szybkości przesiąkania wody opadowej 1.gleba wytworzona z gliny lekkiej Głębokość – szerokość 30 – 30 90 – 30 120 – 40 180 – 60 czas 15 s 45 s 1h 24 h 2. gleba wytworzona z gliny ciężkiej Głębokość – szerokość 60 - 100 90 – 120 Poniżej 180 – 150 Czas 4h 48 h Im utwór jest lżejszy tym składowa pionowa jest większa niż pozioma Skład granulometryczny wpływa również na podsiąk kapilarny – podnoszenie wody do góry ( zależne jest to od wielkości kapilar- im cieńsza tym podsiąk większy ale jego efektywność mniejsza) Utwór Piaski Gliny Iły Wysokość podsiąku 40 cm 100 – 120 cm Do 200 cm Dwie cechy dotyczące podsiąku 1. 2. prędkość podnoszenia wody wysokość do jakiej woda może się podnieść h [cm] -5- Woda niedostępna dla roślin 3 15 30 100 50 - 30 - ił piase kkkk kkkk kkk T [dni] PODZIAŁ MINERAŁÓW a) ze względów genetycznych minerały pierwotne – związki chemiczne, rzadziej pierwiastki o ustalonych właściwościach fizycznych (krystalizują z magmy) minerały wtórne – produkty procesów późniejszych np. wietrzenie (kaolinit, kalcyt) skałotwórcze – odgrywają główną rolę w budowaniu skały złożone np. siarczki, tlenki główne – podstawowa masa skały; decyduje o jej miejscu w systematyce (kwarc, skalenie, plagioklaz) poboczne – występujące w niewielkich ilościach – do 5% obj. (magnetyt, tytanit, cyrkon) akcesoryczne – wyjątkowo nagromadzone w takiej ilości, że decydują o nazwie skały (turmalin, granat) lekkie ciężkie ( > 3,0 g/cm3) Najliczniejszą grupę minerałów ( 87%) występujących w skorupie ziemskiej stanowią krzemiany (kwarc, amfibole, oliwiny) glinokrzemiany (skalenie, skaleniowce, biotyt) Procentowy udział minerałów w poszczególnych frakcjach: piasek kwarc ok. 80% łyszczyki skalenie uwodnione tlenki i wodorotlenki pył kwarc 60-70% łyszczyki skalenie minerały ilaste substancje organiczne uwodnione tlenki i wodorotlenki części spławialne substancje organiczne minerały ilaste kwarc łyszczyki skalenie uwodnione tlenki i wodorotlenki W ŁAŚCIW OŚCI FIZYCZNE GLEBY Właściwości fizyczne wiążą się z cechami fazy stałej, ciekłej i gazowej. Można je podzielić na: 1. właściwości fizyczne pierwotne (podstawowe) – związane głównie z fazą stałą: - gęstość właściwa gleby ( ciężar właściwy gleby) gęstość objętości gleby ( ciężar objętościowy) porpwatość plastyczność lepkość zwięzłość pęcznienie (zdolność gleby do zwiększania swojej objętości pod wpływem wody) kurczliwość 2. - właściwości fizyczne wtórne (fnkcjonalne) – związane głównie z fazą ciekła i stałą właściwości wodne właściwości powietrzne właściwości cieplne -6- OBJĘTOŚĆ -faza stała Vs -wolne przestrzenie Vp V=Vs+Vp Vp=Vw+Va -objętość wody Vw -objętość powietrza glebowego Va Wzajemny układ 3 faz może ulegać dużym zmianom pod wpływem procesów glebotwórczych i działalności ludzkiej. Stosunki ilościowe 3 faz w glebie najczęściej charakteryzuje się przez określenie gęstości objętościowej gleby, porowatości, wskaźnika porowatości i stopnia zagęszczenia, wilgotności i stopnia wilgotności. WILGOTNOŚĆ- stosunek masy wody zawartej w glebie Gw do masy fazy stałej gleby po wysuszeniu w 105°C. Wyrażana w % wagowych i nazywana wilgotnością wagową. STOPIEŃ WILGOTNOŚCI- określa stosunek objętości wody w glebie do całkowitej objętości przestrzeni wolnych w tej glebie GĘSTOŚĆ gęstość właściwa gleby – wyraża stosunek masy fazy stałej gleby Gs do objętości zajmowanej przez tę fazę. W systemie metrycznym wyrażona jest w g/cm3 gęstość gleby zależy od: składu mineralnego substancji organicznej Rośnie wraz ze zwiększeniem się ilości minerałów ciężkich, a spada wraz ze wzrostem zawartości substancji organicznej. Gęstość gleb Polski 2,5 – 2,8 g/cm3 (dla gleb organicznych 1,55 – 2,42 g/cm3 ) Gęstość objętościowa gleby – to stosunek masy próbki glebowej G do jej całkowitej objętości V i wyrażona jest w g/cm 3 =G/V V- oznacza objętość zajmowaną przez 3 fazy, w skrajnych przypadkach przez co najmniej 2 fazy G – masa próbki suchej (G=Gs) lub masę próbki wilgotnej (G=Gs+Gw) Gęstość objętościową dzieli się na: chwilową- informuje o porowatości i przewiewności gleb - wskazuje stopień zbitości gleby i jej pulchności: g. pulchne <1,1 g. zwięzłe 1,1-1,3 rzeczywistą (rzekomą) Stąd wyróżnia się: gęstość objętościową gleby suchej gs gęstość objętościową gleby wilgotnej oc (jej szczególnym przypadkiem jest stan gleby w pełni nasyconej wodą) Gęstość charakteryzuje tylko fazę stałą i jest niezmienna dla danej gleby, natomiast gęstość objętościowa charakteryzuje się 2- lub 3fazowy, układem składników gleby i jest wielkością zmienna. Wielkość ta zwiększa się w miarę zagęszczania fazy stałej. Gęstość ulega zmianom na skutek: -porowatości -składu granulometrycznemu -struktury -układu gleby (stopień litości) -wilgotności (ciężar objętościowy chwilowy) -ciśnienia Gęstość objętościowa poziomów próchniczych jest zazwyczaj mniejsza niż poziomów leżących poniżej Gw>Go Im mniejsza różnica między nimi tym mniejsza porowatość POROWATOŚĆ Porowatość gleby n to stosunek objętości przestrzeni wolnych Vp do całkowitej objętości gleby V (objętość przestrzeni wolnych w określonej jednostki objętości gleby – 100 cm3 ) U=Vp/V porowatość wyraża się w % lub jako ułamek dziesiętny - Porowatość ogólna – ogólna objetość porów, wśród których wyróżnia się: pory duże – ponad 30 mikrometrów – MAKROPORY -7- - pory średniej wielkości – 0,2 – 30 mikrometrów – MEZOPORY pory najdrobniejsze – poniżej 0,2 mikrometra – MIKROPORY W makroporach woda i powietrze mogą się przemieszczać (swobodny ruch pionowy) Porowatość można charakteryzować również przy pomocy WSKAŹNIKA POROWATOŚCI e=Vp/Vs Vp – objętośc porów Vs – objętość fazy stałej gleby gdzie Wskaźnik porowatości jest bardzo przydatny do oceny dynamiki zmian porowatości w glebach zachodzących pod wpływem np. różnych sposobów uprawy mechanicznej, zabiegów melioracyjnych, czynników meteorologicznych. Stosowany również dla potrzeb inżynieryjno – budowlanych. Na ogół porowatość wzrasta wraz ze zmniejszeniem się wymiarów ziarna. Równoziarniste piaski drobne mają większą porowatość niż równoziarniste piaski grube. Porowatość gruntów spoistych wzrasta wraz ze wzrostem zawartości frakcji ilastej. Ze wzrostem porowatości maleje wymiar porów Vpmax Vp Vpmin Vmax Vs V Vs Vmin Vs Zależność pomiędzy porowatością n a wskaźnikiem porowatości e: e= n/n-1 ; n=e/1+e Porowatość gleby zależy od dwu grup czynników: 1. 2. wewnętrzne – skład granulometryczny, struktura gleby (zdolność do tworzenia agregatów; im większe agregaty tym większe pory, z czym wiąże się stopień obtoczenia ziaren, rodzaj minerałów ilastych, ilość i rodzaj próchnicy, stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami, skład kationów wymiennych tego kompleksu, rodzaj i trwałość struktury) zewnętrzne – warunki meteorologiczne (zmiany temp. I wilgotności) sposób użytkowania (las, pole orne, łąka) szata roślinna (korzenie roślin) fauna glebowa ( dżdżownice) rodzaj zastosowanych zabiegów agrotechnicznych działalność melioracyjna Im gleba jest bardziej zgruźlona, tym większa jest jej porowatość. Im trwalsze są jej agregaty strukturalne, tym mniejszym zmianom ulega porowatość, co uważa się za pozytywną cechę agrotechniczną. Gleby zgruźlone charakteryzują się równomiernym udziałem makro, mezo i mikroporów z niewielką przewagą mezoporów Gleby gruboziarniste z przewagą makroporów charakteryzują się dużą przewiewnościa i przepuszczalnością, lecz są za suche, gdyż nie mogą utrzymać dostatecznej ilości wody Gleby drobnoziarniste o przewadze mikroporów zatrzymują stosunkowo duże ilości wody, lecz charakteryzują się niedostateczną przewiewnością i przepuszczalnością Rodzaje porowatości - kapilarne – pory o przekroju poniżej 0,6 mm niekapilarne – pory o przekroju większym od 0,6 mm Porowatość kapilarna decyduje o zdolności magazynowania wody – tu znajduje się woda Porowatość niekapilarna decyduje o dostępnym powietrzu. W większych porach woda przebywa krótko. Najkorzystniejsze warunki przy występowaniu obydwu rodzajów porów (1:1) Wielkość porowatości ogólnej: gleby brunatne i bielicowe wytwarzane z piasków – ok. 40% czarnoziemie z lessów – 50 – 60% gleby torfowe – 80 – 85% (100 cm3 można pomieścić do 85%) Optymalna wartość porowatości dla roślin: - ziemniaki 58-62% - pszenica ozima 41-44% znaczenie: -8- porowatość decyduje o warunkach występowania wody i powietrza w glebie wpływa na układ stosunków powietrznych i wodnych porowatość niekapilarna decyduje o szybkości wymiany powietrza i wody porowatość kapilarna – magazyn wody przestrzenne rozmieszczenie fazy stałej sześcienny układ cząstek glebowych 30m 0,2m Itd makroporymezopory mikropory czworościenny układ cząstek glebowych W zależności od układu pory będą miały bardzo dużą lub bardzo małą objętość. PLASTYCZNOŚĆ Zdolność gleby do utrzymywania kształtu nadanego jej w stanie wilgotnym. Zależy od napięcia cząsteczek fazy stałej i ciekłej LEPKOŚĆ Zdolność przylegania do powierzchni. Miarą jest siła potrzebna do oderwania metalowego krążka od gleby ZWIĘZŁOŚĆ Siła, z jaką cząstki gleby są ze sobą spójne. Zależy od zawartości frakcji iłu koloidalnego, próchnicy i związków wapnia, struktury i wilgotności PULCHNOŚĆ Przeciwieństwo zwięzłości. Zależy od porowatości, składu granulometrycznego PĘCZNIENIE Zdolność do zwiększania objętości pod wpływem wilgotności. Zależy od zawartości koloidów, struktury, porowatości. KURCZLIWOŚĆ Odwrotność pęcznienia. Ujawniia się przy wysychaniu gleby- gleby pękają i tworzą się szczeliny Właściwości fiz yczne w tórne WŁAŚCIWOŚCI POWIETRZNE Faza gazowa (powietrze glebowe) wypełnia pory nie zajęte przez fazę ciekłą (makropory). Ilość i skład powietrza glebowego zmienia się w ciągu czasu wegetacyjnego,. Skład chemiczny powietrza glebowego zmienia się w sposób dynamiczny w czasie w wyniku zróżnicowanej aktywności biologicznej gleby lub intensywnej wymiany gazowej z atmosferą, okresu wegetacyjnego. W glebach uprawnych na ogół zawartość CO2 nie przekracza 10%, tlenu zaś mieści się w granicach 15 – 21%. Większe zróżnicowanie składu chemicznego powietrza glebowego jest efektem bądź to podwyższonej działalności respiracyjnej gleby, bądź też czynników utrudniających wymianę gazów między powietrzem glebowym a powietrzem atmosferycznym. Obecność w powietrzu glebowym niewielkiej ilości zredukowanych form połączeń gazowych świadczy o obecności w glebie obszarów beztlenowych. Główne składniki powietrza glebowego: tlen dwutlenek węgla tlenek azotu -9- metan etylen Formy występowania składników glebowych powietrza glebowego w zależności od natlenienia gleby Pierwiastek C N S Forma występowania w glebie Utleniona Zredukowana CO2 CH4,C2H6 NO3N2,NH3,N2O,NO2SO42H2S,SO3 Aktywność respiracyjna gleb – składają się na nią procesy oddychania mikroorganizmów glebowych i korzeni, roślin wyższych (całkowite zapotrzebowanie na tlen lub intensywność wydzielania CO2. Iloraz oddychania – stosunek objętości wydzielonego CO2 do objętości zużytego tlenu. Aktywność respiracyjna zależy od: wilgotności (ilość fazy gazowej) temperatury nawożenia organicznego i mineralnego (zapotrzebowanie glebowe) roślinności Wpływ wybranych czynników: w glebach Polski aktywność respiracyjna wzrasta trzykrotnie wraz ze wzrostem temp. 10oC wzrost wilgotności początkowo zwiększa pobór tlenu do wartości maksymalnej, następnie powoduje obniżenie (utrudnianie wymiany gazowej) intensywność oddychania organizmów tlenowych i korzeni roślin zależy od zawartości tlenu ( nie mniej niż 1%) roślinność zwiększa nawet kilkakrotnie aktywność respiracyjną gleb ( szczególnie w okresie wegetacji) w porównaniu z glebą bez roślinności substancja organiczna łatwo ulegająca rozkładowi może kilkakrotnie zwiększyć zapotrzebowanie gleby w tlen. Nawożenie mineralne może 2-3 krotnie zwiększyć zużycie tlenu Nasilenie procesu oddychania jest największe w poziomie próchniczym i maleje w głąb profilu Zapotrzebowanie na tlen w przeliczeniu na masę powierzchni suchej gleby na godzinę: 0,2 – 10 mg/kg/h. Całkowite pobranie tlenu w lecie 30 – 300 kg/ha/dobę Wymiana gazowa Obejmuje dopływ do gleby tlenu z powietrza atmosferycznego oraz odprowadzenie wytworzonego w niej CO2. Następuje w wyniku kilku czynników: Dyfuzja stężeniowa (najważniejsza) – 90% wymiany gazowej – zależy od porowatości, długości, kształtu i ciągłości kanalików glebowych, wilgotności Wsiąkanie wody opadowej Zmiany ciśnienia atmosferycznego maksymalnie do 4% (znaczenie tylko w dobrze przepuszczalnych warstwach powierzchniowych, w glebach najlżejszych) Wahania zwierciadła wód gruntowych – do 10% WŁAŚCIWOŚCI CIEPLNE Bilans cieplny powierzchni czynnej: R=G+A+E R – bilans promieniowania, ciepło dostarczone do powierzchni czynnej przez promieniowanie G – energia cieplna przekazywana do gleby A – energia cieplna oddawana do atmosfery przez konwekcję E – energia Cieplna zużyta do parowania wody Podstawowe właściwości cieplne gleb: Współczynnik przewodnictwa cieplnego – strumień ciepła przepływającego w czasie 1s między przeciwległymi powierzchniami o powierzchni 1 cm2 Objętościowa pojemność cieplna gleby – ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 cm gleby o nienaruszonej strukturze w temp. 1 oC Współczynnik przewodnictwa temperaturowego k Właściwości cieplne gleby zależą od zawartości poszczególnych składników gleby (części mineralnych, substancji organicznej, wody, powietrza) w 1 cm3 gleby o nienaruszonej strukturze Na właściwości cieplne gleb duży wpływ ma porowatość i wilgotność Przenoszenie ciepła w glebie odbywa się głównie w kierunku pionowym poprzez: Przewodzenie - 10 - Promieniowanie Ruch wody lub powietrza w przestrzeni między cząsteczkami gleby Ruch wody i powietrza pod wpływem gradientu temperatury (konwekcja) Zmiana stanu skupienia wody (parowanie, kondensacja, zamarzanie) Rozkład temperatury w profilu pionowym: Dobowy i roczny przebieg temperatury i jego następstwa Gleby suche, porowate, o małej pojemności cieplnej – „gleby ciepłe” (lessy, piaski) – szybko przyjmują i oddają ciepło; „gleby zimne” (iły, gliny) Wpływ ekspozycji na przebieg temperatury gleb WŁAŚCIWOŚCI WODNE To woda glebowa z rozpuszczonymi związkami mineralnymi i organicznymi tworząca roztwór glebowy. Bierze udział we wszystkich procesach zachodzących w glebie, wywiera wpływ na życie roślin. Woda w glebie podlega działaniu sił: - elektrostatycznych – od niezobojętniałych ładunków elektrycznych występujących na powierzchni cząstek glebowych (woda molekularna) - kapilarnych – występuje na granicy trzech faz i decyduje o istnieniu wody kapilarnej jako efekt działania napięcia powierzchniowego cieczy osmotycznych zjawisk towarzyszących zwilżaniu - osmotycznych – wynik różnic koncentracji roztworów w otoczeniu cząstek glebowych Postacie wody w glebie: a) PARA WODNA – wchodzi w skład powietrza glebowego i pozostaje w stanie równowagi z wodą glebową. Istnieje ciągła wymiana pomiędzy powietrzem glebowym a atmosferycznym, w której para wodna bierze udział b) WODA MOLEKULARNA – utrzymywana dzięki oddziaływaniom molekularnym pomiędzy cząsteczkami glebowymi a cząsteczkami wody. Jej ilość jest zależna od składu granulometrycznego gleby, substancji organicznych, ilości i rodzaju koloidów glebowych oraz składu KS. Woda molekularna wpływa na wiele właściwości fizycznych i fizycznochemicznych gleb. W obrębie wód molekularnych w zależności od siły wiązania wydziela się 2 strefy: 1. wody higroskopowej (tworzy się bezpośrednio na powierzchni cząstek glebowych). Woda niedostępna dla roślin (siły wiążące je w glebie są znacznie większe niż siła ssąca korzeni) nie podlega przemieszczaniu w glebie, nie rozpuszcza soli 2. wody błonkowate (związane z siłami molekularnymi przez zewnętrzne warstwy wody higroskopowej). Część wody błonkowatej dostępna jest dla roślin (w przedziale wody bardzo trudno dostępnej) podlega nieznacznym przemieszczeniom c) woda kapilarna (woda włoskowata) – woda w kapilarach o średnicy dziesiątych i setnych części mm. Ciśnienie w kapilarach jest odwrotnie proporcjonalne do średnicy kapilary (im węższa kapilara, tym wyższe ciśnienie). Woda podlegająca zjawisku podsiąku kapilarnego – wznoszeniu ponad zwierciadło wód gruntowych. Wysokość podsiąku oraz ilość wody jaka w określonej jednostce czasu podlega temu zjawisku, zależy od składu granulometrycznego gleby i jej struktury. Jest to woda dostępna dla roślin. Podsiąk kapilarny ma ogromne znaczenie dla wegetacji roślinnej. Wydziela się: 1. wody kapilarne właściwe – pozostające w kontakcie z wodą gruntowo – glebową 2. wody kapilarne zawieszone – jej źródłem jest woda opadowa. Jej występowanie jest możliwe wówczas, gdy siły utrzymujące wodę w kapilarze są nie mniejsze niż siły przyciągania ziemskiego d) woda wolna – woda przemieszczająca się pod wpływem siły ciężkości i wypełniająca w glebie pory większe niż kapilary. Nie jest związana z cząsteczkami gleby ani siłami kapilar wydziela się: 1. wody wolne infiltracyjne – związane z obfitymi opadami deszczu 3. wody wolne gruntowo – glebowe – płytko zalegająca woda podziemna Siły kapilarne (włoskowate) objawiają się wciąganiem lub wypychaniem cieczy z kanalików glebowych. Wielkość ciśnienia , które powstaje pod wpływem tych sił zależy od średnicy kapilar i napięcia powierzchniowego cieczy. Ciśnienie kapilarne Ps jest odwrotnie proporcjonalne do promienia krzywizny menisku. Ps = 2/R - 11 - gdziePs – ciśnienie kapilarne - napięcie powierzchniowe cieczy R – promień krzywizny menisku Kąt zwilżania - kąt pomiędzy ścianką kapilary a styczną do powierzchni menisku. Dla menisku wklęsłego jest to kąt ostry, dla wypukłego – rozwarty d/2=R*cos gdzie d jest średnicą kapilary Z tego: Ps = 4cos / d Wznios kapilarny (podsiąk kapilarny) – wysokość słupa cieczy równoważącego ciśnienie kapilarne H = 4cos / d*g* gdzie H – wysokość słupa wody - gęstość wody g – przyspieszenie ziemskie Wynika stąd, że podsiąk kapilarny zależy przede wszystkim od średniej kapilar. Dla obliczenia podsiąku kapilarnego w glebach stosuje się uproszczony wzór: H = 0,3 / d przy założeniach że: g = 9,81 cm/s2 = 0o = 1 g/cm3 = 74 dyn/cm Występowanie podsiąku kapilarnego oraz ilość wody jaka w jednostce czasu może zostać przemieszczona z poziomów głębszych do płytszych uzależniona jest od składu granulometrycznego i struktury gleby. Przepuszczalność wodna gleby – określa warunki ruchu wody podczas wchłaniania wody opadowej przez glebę przesiąkanie (filtracja) wody gruntowej SIŁY UTRZYMUJĄCE WODE W GLEBIE (POJĘCIE pF, KRZYWA SORPCJI WODY I INTERPRETACJA) Siły ssące w glebie pochodzą z kilku źródeł: fazy stałej soli rozpuszczonych działania wewnętrznego (ciśnienie gazów, pole grawitacyjne) Można podzielić je na: siły grawitacji – powodujące odpływ wody w głąb profilu glebowego siły ssące – wiążące wodę w glebie siła ssąca gleby = siły elektrostatyczne + hydratacyjne + osmotyczne + kapilarne Największą rolę odgrywa siła kapilarna, stąd: siła ssąca gleby = kapilarna siła przyciągania Siły kapilarne powstają na granicy trzech faz jako wynik napięcia powierzchniowego cieczy i zjawisk towarzyszących zwilżaniu. Siła ssąca może być też określana jako potencjał kapilarny , który zależy od przekroju kapilary d = 0,294 /h gdzie: d - przekrój okrągłej kapilary h - zastosowana siła wyrażona w cm słupa wody dla odwodnienia kapilary Miarą siły ssącej gleby są jednostki ciśnienia wyrażone w cm słupa wody, w atmosferach lub jednostkach pF. 1at=wys.słupa wody 1000cm= 1000 g/cm2 Woda glebowa może być wiązana siłą ssącą odpowiadającą od 0 do 10 mln cm słupa wody. - 12 - Wartość 0 osiąga gleba w pełni wysycona wodą. Wartość 10 mln cm (10tys. Atmosfer) osiągnie gleba sucha (wysuszona w 105o). Jednostka oznaczająca siłę ssącą – pF (Schoffield – 1934). Jest to logarytm z wysokości słupa wody h [cm], którego ciśnienie odpowiada sile ssącej gleby czyli ciśnieniu z jakim woda jest wiązana w glebie. pF = log10h GATUNEK ROSLIN SIŁA SSĄCA KORZENI pszenica 6,7 –11,1 buraki cukrowe 8,4 żyto 9,6 – 14,3 kukurydza 16 – 27 Graniczne wartości pF odpowiadają różnym poziomom wody i stopniem jej dostępności. MH- max higroskopijność PTWR (WTWR)- punkt wilgotności CHWR- całkowite hamowanie wzrostu roślin- 3,7 pF PHWR- początek hamowania wzrostu roślin- 2,8 pF PPW- połowa poj. Wodnej- woda pozostająca w glebie po odcieku wody grawitacyjnej- 2,5 pF WGAP- woda grawitacyjna wolno przesiąkająca-2,2 pF CPW (MPW)-całkowita pojemność wodna SKŁAD CHEMICZNY GLEBY Skład chemiczny gleby, formy i związki występujących w niej pierwiastków oraz ich przemiany przyjęto określać jako WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE GLEB Odczyn, zdolności sorpcyjne i oksydoredukcyjne gleb, podlegające prawom zarówno fizyki jaki i chemii określa się mianem FIZYKOCHEMICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI GLEB Pierwiastki chemiczne wchodzące w skład gleb: ponad 98% litosfery składa się z 9 pierwiastków 60 50 49,1 40 26 30 20 7,5 10 4,2 3,3 2,4 2,4 2,4 1 2 po zo st ał e od ór w po ta s m ag ne z só d ap ń w że la zo gl in kr ze m tl e n 0 Zawartość i rozmieszczenie poszczególnych pierwiastków w profilach gleb zależy od rodzaju skały macierzystej (pochodzenie geologiczne) oraz przebiegu procesów glebotwórczych. W zależności od ilości niezbędnych roślinom, pierwiastki dzieli się na grupy: makroelementy – występują w glebach w dużym stężeniu. Są pobierane przez rośliny w dużych ilościach, ich niedobór może powodować zahamowanie wzrostu roślin. Poza azotem, ich nadmiar nie jest szkodliwy dla roślin. Należą do nich: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, Na, S, Fe. Poza węglem, tlenem, wodorem i częściowo azotem pozostałe są pobierane z roztworu glebowego przez system korzeniowy roślin. Tlen, węgiel i częściowo azot rośliny wyższe pobierają z powietrza, a wodór z wody glebowej. mikroelementy – występują w glebach w znikomych ilościach. Zapotrzebowanie na nie jest niewielkie, lecz są niezbędne jako katalizatory procesów fizjologicznych dla roślin, jako: fotosynteza oddychanie powstawanie chlorofilu Zarówno niedobór jak i nadmiar bywa szkodliwy dla roślin i dla zwierząt. Należą do nich Mn, Zn, Cu, Br, Mo, Cl, Co, I, F, Pb. Dla roślin ważne są jednak te formy danego pierwiastka, które mogą być przez nie pobrane. - 13 - AZOT – N Materiał budulcowy białek, również witamin, nukleotydów, kwasów nukleinowych, alkaloidów, chlorofilu. Pobudza wzrost nadziemnych części roślin nadając im zielona barwę. Niedostateczna ilość azotu powoduje żółknięcie liści, karłowacenie roślin, słabe wykształcenie systemu korzeniowego. Azot dostaje się do gleby z resztkami roślinnymi, nawozami, poprzez opady i wskutek wiązania wolnego azotu z powietrza. 99% azotu znajduje się w formie organicznych związków azotowych, głównie wchodzących w skład substancji organicznych. Rośliny mogą wykorzystywać jedynie azot w postaci jonów NH4+ i NO3Związki azotowe mogą być mineralne i organiczne. Jedne przechodzą w drugie na drodze trzech procesów: amonifikacji nitryfikacji (utlenienie amoniaku do kwasu azotowego) denitryfikacji FOSFOR - P buduje komórki bierze udział w procesie oddychania organizmów żywych w glebie występują zarówno związki organiczne (z resztek roślin) jak i mineralne fosfor związków mineralnych występuje w glebie w połączeniu z wapniem, żelazem, glinem, magnezem i manganem jego głównym źródłem jest trudno rozpoznawalny fluoroapetyt formą dostępną jest kwas ortofosforowy h2PO4- o o o POTAS–K nie wchodzi w skład podstawowych substancji organicznych organicznych spełnia istotną rolę w procesie oddychania, fotosyntezy i regulacji uwodnienia tkanek występuje w formie nieprzyswajalnej WŁAŚCIWOŚCI SORPCYJNE GLEBY Sorpcja – zdolność gleby do zatrzymywania i pochłaniania różnych składników, w tym jonów i cząstek Zjawiska z nią związane to ZJAWISKA SORPCYJNE Gleba jest tworem zatrzymującym w porach wodę, parę, gazy, drobnoustroje, jony, molekuły. Bacon – sorpcja gleby to zdolność do odsalania i filtrowania Giedrojc – badał zjawiska sorpcji. Stwierdził, że sorpcja zależy od najbardziej rozdrobnionej części fazy stałej. Jest to KOMPLEKS SORPCYJNY. W jego składzie wyróżnił: części mineralne – odpowiadają frakcji iłu koloidalnego – minerały ilaste części organiczne – próchnica części organiczno – mineralne KS = h + i (KS = humus + ił) warstwa dyfuzyjna- jony mogą z niej swobodnie wychodzić do roztworu glebowego, z roztworu przechodzi tyle samo kationów Jądro miceli Giedroje wyróżnił następujące rodzaje sorpcji: 1. 2. mechaniczną Polega na zatrzymywaniu w przestworach glebowych cząstek stałych z zawiesiny (drobnoustrojów). Wielkość tej sorpcji zależy od składu granulometrycznego, porowatości gleb, budowy i miąższości gleby. fizyczną powoduje zatrzymanie przez glebę całych molekuł pary wodnej, CO2, O2, amoniaku (...). uwarunkowane jest siłami napięcia powierzchniowego między poszczególnymi fazami gleby. Z nią związane jest powstanie wody higroskopowej w glebie, zagęszczanie się roztworów wokół fazy stałej gleby oraz koagulacja koloidów. Sorpcja fizyczna jest zjawiskiem powierzchniowym - 14 - 3. wymienną (fizykochemiczną) Wymiana między jonami z roztworu glebowego, o jonami z KS i powstawanie łatwo rozpuszczalnych soli Sorpcja wymienna kationów (Ca2+, Mg2+,K+,Na+,NH4+ - o charakterze zasadowym; H+, Al3+ - nadają kwaśny charakter glebom) Przykład Nawozy sztuczne: saletra amonowa dysocjuje na kation i anion NH4NO3 Dzięki KS kationy mogą być zabezpieczone przed wymywaniem NH4 2+ Ca + K S K S NH4 sól rozpuszczalna + Ca(NO3)2 do roztworu Powstaje saletra wapniowa, która jest solą rozpuszczalną. Rośliny pobierają Ca 2+ jak i 2NO3 jako składnik pokarmowy. 4. chemiczną to powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków wskutek reakcji chemicznych zachodzących w roztworze glebowym lub pomiędzy KS a roztworem glebowym. Ca2+ K S faza stała Na Ne Ca2++Na2CO3 2Na+CO3 K S faza ciekła + CaCO3 sól nierozpuszczalna korzyści – zabezpieczenie przed wymywaniem wapnia minusy – skład w takiej formie (soli nierozpuszczalnej) są niedostępne dla roślin 5. biologiczną Sorbentami są żywe organizmy. Pobieranie składników pokarmowych przez rośliny i drobnoustroje. Wraz z sorpcją chemiczną chroni niektóre jony przed wymywaniem z gleb lekkich, magazynuje i stopniowo udostępnia roślinom. Powoduje też przemieszczanie pewnych jonów przez korzenie z warstw głębszych i ich akumulacji w warstwach powierzchniowych. Wielkość sorpcji można wyrazić ilościowo (ilość jonów zasorbowanych na 100 g gleby) Pojemność sorpcyjna gleby – sumaryczna ilość wszystkich kationów jakie jest w stanie pochłonąć 100g gleby – wyrażone w miligramorównoważnikach, np. montmorylonit – 150 kaolinit – 3-15 T= S+H S- suma kationów metali o charakterze zasadowym H- jony wodorowe obecne w KS ODCZYN GLEBY Odczyn gleby kształtowany jest na podstawie wzajemnego stosunku jonów H+ do OHWyrażony w jednostkach pH (ujemny logarytm dziesiętny ze stężenia jonów wodorowych) Na odczyn gleby wpływają: działalność fizjologiczna organizmów glebowych (kwasy organiczne w wyniku rozkładu substancji organicznej, wydzielanie CO2. Warunki klimatyczne (zstępujący ruch wody, wymywanie składników alkalicznych, klimat arydalny- suchy-gromadzenie składników alkalicznych) Stosowanie kwaśnych nawozów mineralnych lub nawozów wapniowych- kwaśne opady, emisja pyłów, zawierających CaO. W Polsce przewaga gleb kwaśnych (80%) w tym 50% kwaśnych i silnie kwaśnych: Mały udział gleb wykorzystywanych ze skał wapiennych oraz utworów macierzystych zawierających CaCo3 (lessy, gliny margliste) Klimat Polski W przeszłości cała powierzchnia zajęta była przez lasy i bory (zakwaszenie) KWASOWOŚĆ GLEBY- stan gleby, w którym jej odczyn jest kwaśny Rodzaje kwasowości: Czynna- pochodzi od wolnych jonów H+ znajdujących się aktualnie w roztworze Potencjalna- od jonów H+ i Al3+ znajdujących się w kompleksie sorpcyjnym. Ze względu na siłę powiązania jonów decydujących o kwasowości dzieli się na: * WYMIENNĄ- zależy od jonów bardziej ruchliwych. Ujawnia się w wyniku działania na glebę roztworem soli obojętnej np. 1 N KCl. Pojawia się w roztworze H+ i Al3+ słabiej związana z kompleksem sorpcyjnym - 15 - * HYDROLITYCZNA- zależy od jonów H+ i Al3+ silnie związanych z KS, które są z niego wyparte dopiero przez kationy soli hydrolizujących zasadowo (np. 1 N octanu sodu lub wapnia). Kationy te wypierają z kompleksu sorpcyjnego zarówno H+ i Al3+ silnie jak i słabo związane. Tak zmierzona k. hydroligiczna odpowiada całkowitej kwasowości gleby. Stopnie kwasowości: bardzo kwaśny kwaśny słabo kwaśny obojętny zasadowy pHH2O <5,0 5,1 – 6,0 6,1 – 6,7 6,8 – 7,4 >7,4 pHKCl <4,5 4,6 – 5,5 5,6 – 6,5 6,6 – 7,2 >7,2 Rośliny wskaźnikowe – np. gleby o odczynie silnie kwaśnym (wrzos, psia trawka, kłosiwka wełnianka) GLEBY KWAŚNE: Pozbawione węglanu wapnia W ich KS występują głównie jony H+ i Al3+ Na ogół wadliwe stosunki wodno-powietrzne (niestabilność struktury gruzełkowej) W roztworze duża ilość toksycznego dla roślin Al., Fe, Mn Związki, w skład których wchodzą inne składniki pokarmowe, staja się nierozpuszczalne Ograniczenie aktywności biologicznej wielu bakterii i promieniowców Właściwości buforowe gleb to zdolność gleby do przeciwstawiania się zmianie odczynu. Właściwości takie posiadają roztwory buforowe będące mieszankami słabych kwasów i ich soli mocnymi zasadami (np. Ch3COOH) lub słabych zasad i ich soli z silnymi kwasami. Jony wodorowe występujące w glebach działają jako bufor w stosunku do odczynu (usuwane z roztworu glebowego jony H+ są uzupełniane z KS, a wprowadzone do roztworu przechodzą do KS. Odczyn roztworu nie ulega wtedy większym zmianom. Właściwości buforowe gleb są warunkowane pojemnością sorpcyjna, ilością zasorbowanych kationów zasadowych i składu roztworu glebowego. Im większa pojemność sorpcyjna tym wyższa zdolność buforowa gleby. Układ buforowy: + w glebach lekko kwaśnych i obojętnych H2CO3 i Ca (HCO3) 2 + w glebach zasadowych Ca (HCO3) 2 i Ca CO3 Zróżnicowany stopień wysycenia KS wpływa na różną zdolność buforową względem kwasów i zasad. Gleby o niskim stopniu wysycenia KS zasadami będą miały mała zdolność buforowania względem H + a nie dużą względem OH – Gleby o wysokim stopniu wysycenia KS zasadami- odwrotnie. - 16 - OZNACZENIE WŁAŚCIWOŚCI BUFOROWYCH METODA JESENA. Pomiar pH roztworu glebowego otrzymanego w wyniku dodania różnych ilości 0,1 NNaOH i 0,1 N HCl do gleby i porównanie do wyników otrzymanych dla piasku kwarcowego (materiału nie wykazującego właściwości buforowych)) Za pojemność buforową przyjmują się wielkości pola powierzchni między krzywą SUBSTANCJA ORGANICZNA GLEBY Substancje organiczne występują w glebach mineralnych zazwyczaj w niewielkiej ilości, lecz ze względu na swoje właściwości odgrywają dużą rolę w kształtowaniu procesów glebowych. Substancja organiczna – podstawowy i charakterystyczny element gleby w skład, którego wchodzą: obumarłe szczątki roślinne i zwierzęce organiczne produkty ich rozkładu występujące w różnej postaci, nagromadzone w glebie i na jej powierzchni Łaciński „humus” pochodzi od staroegipskiego słowa „k’hem” – żyzny namuł. Substancje organiczne gleby stale są przedmiotem dociekań badaczy pod koniec XVIIIw W skład substancji organicznej gleby wchodzi cały szereg mało poznanych substancji, począwszy od stosunkowo świeżych, nie rozłożonych jeszcze resztek roślinnych i zwierzęcych, aż do ciemno zabarwionych substancji bezpostaciowych, będących produktami skomplikowanych procesów humifikacji. Substancja organiczna w glebie stanowi układ dynamiczny podlegający ciągłym przemianom, których charakter i nasilenie zależą od szaty roślinnej, działalności mikroorganizmów mikroorganizmów zwierząt glebowych, warunków hydrotermalnych. MATERIA ORGANICZNA Żywa (edafon) martwa (resztki roślinne i zwierzęce w różnym stopniu rozkładu) nieshumifikowana mineralizacja całkowity rozkład gnicie -O2, CO2,H2O,CH4,NH3, H2S, skatol humifikacja przebudowa i synteza substancji butwienie +O2, CO2, H2O, NO3-, PO43-,SO42- produkty humifikacji kwasy fulwowe kwasy huminowe huminy Mineralizacja – 3 fazy: faza inicjalna faza mechanicznego rozkładu faza mikrobiologicznego rozkładu butwienie – proces mineralizacji w warunkach tlenowych gnicie – proces mineralizacji w warunkach beztlenowych humifikacja – nie do końca poznany proces mikrobiologiczny i fizykochemiczny prowadzący do powstania próchnicy - 17 - próchnica – dosyć trwała mieszanina amorficznych substancji koloidalnych o brunatnym lub ciemno brunatnym zabarwieniu. Żywe organizmy (edafon) – na ogół nie są zaliczane do substancji organicznej gleby, chociaż w warstwach ornych edafon (głównie mikroorganizmy i części naziemne roślin) stanowi 10-15% ogólnej masy martwej i żywej materii organicznej gleby. MATERIA ORGANICZNA organizmy żywe substancje organiczne gleby szczątki organiczne substancje próchnicze (próchnica, humus) 10-15% substancje nieswoiste węglowodany lignina białka tłuszcze węglowodory aminokwasy kwasy organiczne estry alkohole garbniki bituminy(np. woski konserwacja gleby 85-90% substancje swoiste - kwasy fulwowe - kwasy huminowe - huminy Nieswoiste substancje próchnicze – należą tu związki o dobrze rozpoznanej budowie. Stanowią 10-15% substancji próchniczych. Biorą udział w procesach zachodzących w glebie i odżywianiu roślin i dostarczaniu im substancji biologicznie czynnych. Swoiste substancje próchnicze – wysokocząsteczkowe związki o mało rozpoznanej budowie. Substancje te stanowią 85-90% substancji próchniczych. Bezpostaciowe substancje organiczne barwy żółtej, brunatnej i ciemno brązowej do czarnej, dające się wyekstraktować z gleby roztworami alkalicznymi. Przy ich udziale bierze się pod uwagę barwę i zachowanie w różnych rozpuszczalnikach. Główne źródła substancji organicznych w glebie: obumarłe części roślinne, które opadły podczas wegetacji resztki pożniwne i korzenie roślin wyższych obumarłe ciała makro – i mezofauny, ich elementy, obumarłe mikroorganizmy nawozy organiczne organiczne środki ochrony roślin (niewielka ilość) Wg. Kubieny – próchnica to te substancje organiczne, które okazały się trudne do rozkładu i dlatego uległy nagromadzeniu w glebie. FORMY I TYPY PRÓCHNICY W GLEBACH Kubiena opierając się na stosunkach wodnych, w jakich tworzyły się substancje próchnicze, wyróżnił 2 grupy form próchnicy: 1. lądowe lub ziemne charakterystyczne dla gleb leśnych wytworzonych z utworów mineralnych poza zasięgiem trwałego, nadmiernego zwilgocenia. próchnica surowa – mor (np. ściółka) – najsłabiej przetworzona próchnica moderowa – moder próchnica mullowa (mull) – przede wszystkim w glebach uprawnych 2. półwodne i wodne próchnica murszowa próchnica torfowa próchnica gytiowa Zawartość próchnicy w glebie Czynniki wpływające na zawartość próchnicy w glebie: jakość i ilość związków organicznych dostających się do gleby ( strefa roślinno-klimatyczna, warunki bioekologiczne) tempo humifikacji tempo mineralizacji właściwości fizyczne, fizykochemiczne i chemiczne masy glebowej ilość i jakość zawartych w glebie związków mineralnych - 18 - Przykładowe zawartości próchnicy w wybranych glebach w Polsce Zawartość próchnicy [%wag] 0,6-1,8 1,2-2,3 2,6-4,0 2,0-6,0 1,1-4,2 Nazwa gleby gleby bielicowe wytworzone z piasków gleby płowe wytworzone z gliny zwałowej czarnoziemy rędziny mady Rola i znaczenie próchnicy w glebie Substancje próchnicze wpływają na właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleby w znacznie większym stopniu niż pozostałe składniki masy glebowej. Wpływ na właściwości fizyczne: poprawa stosunków wodno – powietrznych i termicznych - ciemne zabarwienie powoduje intensywniejsze pochłanianie promieni słonecznych powodując poprawę właściwości cieplnych gleb, przedłuża okres wegetacji - wzrost zawartości próchnicy, zwłaszcza w obecności Ca(Ca – humiany), powoduje powstanie struktury gruzełkowej, co wpływa na polową pojemność wodną, pojemność powietrzną, porowatość i przepuszczalność (wzrost zwięzłości gleb lekkich, obniżenie w glebach ciężkich) - tworzenie wodoodpornej struktury gleb ( woski, smoły i tłuszcze zwiększają hydrofobowe własności gleby – pogarszają stopień zwilżenia, a tym samym warunki wzniosu kapilarnego – obniża o ilość wyparowanej wody glebowej) zwiększa pojemność wodną gleby ( głównie wody w formie dostępnej) - wpływa na zdolności sorpcyjne (organiczna część KS może pochłonąć 4-12 razy więcej kationów wymiennych niż cześć mineralna) - dzięki zdolności sorpcyjnej regulują stężenie roztworów glebowych (chłoną duże ilości Ca2+, Mg2+, NH+4, K+, H+) - zwiększają zdolności buforowe gleb regulując odczyn ich roztworów - stanowią główne źródło energii dla mikroorganizmów oraz magazyn mikro – i mineralizacji. makroskładników uwalnianych podczas Podstawowa funkcja gleb użytkowanych rolniczo – produkcja odpowiedniej ilości biomasy o pożądanej jakości. Czynniki wpływające na wzrost, rozwój i plon roślin działają w układzie: gleba – klimat – roślinność. Na terenach zagospodarowanych do układu włącza się człowiek. Jest to zespół wzajemnie na siebie oddziaływujących czynników. Gleba Klimat Człowiek Na żyzność gleby w najszerszym pojęciu składają się pojęcia: zasobności żyzności urodzajności - 19 - Roślinność Z A S O B N O Ś Ć G L E B – to sumaryczna zawartość w glebie składników mineralnych (mikro- i makroelementów), próchnicy i szczątków organicznych w różnym stopniu rozkładu. Jest wynikiem procesów akumulacji zachodzących w glebie. Zaczyna się kształtować w momencie początku przeobrażania się litej skały w rozluźnianą zwietrzelinę (procesy wietrzenia, procesy tworzenia się i gromadzenia próchnicy) Właściwości określające zasobność: skład granulometryczny – najbardziej zasobne będą te gleby, które będą miały frakcję ilastą i pylastą skład mineralny – zależność od zwietrzeliny; inna zasobność gleb wytworzonych na zwietrzelinie granitowej inna na bazaltowej. Najbardziej zasobne są, te których skały pierwotne miały najwięcej plagioklazów zawartość substancji organicznej odczyn potencjał oksydoredukcyjny właściwości sorpcyjne – zależą w dużej mierze od składu granulometrycznego zespoły organizmów glebowych zasobność naturalna – (w glebach naturalnych) oznacza, że zapas składników pokarmowych (o różnym stopniu rozpuszczalności i przyswajalności) powstał przy pomocy sił natury zasobność agrotechniczna – (sztuczna, antropogeniczna) obejmuje zasobność naturalna i tę wytworzoną przy współudziale człowieka poprzez stosowanie zabiegów agrotechnicznych (wapniowanie, nawożenie mineralne i organiczne) Ocena zasobności jest podstawowym warunkiem racjonalnego nawożenia i zwiększania zawartości składników pokarmowych roślin w glebach. ( Jakiego rodzaju nawożenia należy użyć, aby np. zwiększyć plony) Sposoby oceny zasobności: a) poznanie budowy profilowej umożliwia orientacyjną ocenę zasobności ogólnej gleby ( skład granulometryczny, zawartość substancji organicznej) b) analiza składu mineralnego i chemicznego (podatność na dany typ wietrzenia; gleby o jednorodnym składzie mineralnym; zwietrzelina granitu – najmniej zasobna w makro- i mikroelementy - a zwietrzelina gabra – najbardziej zasobna w te elementy) c) analiza chemiczna wyciągów gleb ( używanie odczynników, których zdolności ekstrakcyjne są porównywalne ze zdolnościami rozpuszczania określonych związków przez korzenie roślin) d) analiza zasobności w przyswajalne składniki pokarmowe ( dotyczy często tylko poziomu próchniczego i jest podstawą określania potrzeb nawożenia – brak pełnego obrazu zasobności gleb) Nawożenie i jego wpływ na zasobność gleb – widoczny głównie w poziomie orno – próchniczym, a przy wieloletnim nawożeniu także w poziomach głębszych stosowanie nawozów organicznych (obornika) w ilości powyżej 20t/ha wpływa na podniesienie zawartości próchnicy i azotu ogólnego w glebie wpływ nawożenia azotem mineralnym na zawartość azotu ogólnego w glebie widoczny jest dopiero przy dawkach przekraczających jego pobranie przez rośliny nawożenie fosforem (>70kg/ha/rok) i potasem (>8kg/ha/rok) powoduje wyraźny wzrost tych składników. Zawartość przyswajalnego potasu wzrasta również pod wpływem nawożenia nawozami organicznymi systematyczne stosowanie nawozów mineralnych typu NPK obniża zawartość magnezu przyswajalnego, stosowanie dużych dawek obornika zwiększa go nawozy wapniowe odkwaszają glebę (zmiany odczynu wynoszą 0,2-1,0 pH) i mogą powodować wzrost zawartości przyswajalnych form fosforu i potasu Ż Y Z N O Ś Ć G L E B – współudział gleby we wzroście, rozwoju i plonowaniu roślin, przejawiający się w zdolności gleby do przekazywania bytującym roślinom wyższym składników pokarmowych, wody, powietrza, ciepła na podstawie określonych właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych oraz regulowaniu wymiany gazowej. Ocena żyzności opiera się na określeniu reakcji roślin na warunki stworzone przez glebę. Żyzność nie zawsze idzie w parze z zasobnością! Na glebach z natury zasobnych rośliny mogą się źle rozwijać, gdy inne czynniki nie będą sprzyjały włączaniu występujących składników pokarmowych w obieg biologiczny (np. gleby wytworzone z iłów i glin) Procesy wpływające na tworzenie się żyzności gleby można podzielić na 2 grupy: wiążące się z przekształcaniem skały macierzystej w glebie ( wietrzenie fizyczne, chemiczne, biologiczne, mineralizacja substancji organicznych itd.) umożliwiające akumulację składników mineralnych i organicznych (np. sorpcja gleby) Czynniki warunkujące żyzność gleb: budowa morfologiczna – właściwości morfologiczne profilu glebowego, miąższość gleby i poziomu próchniczego właściwości fizyczne – skład granulometryczny, struktura i tekstura, porowatość, układ porów, właściwości termiczne, wodne i powietrzne (woda i powietrze jako czynniki antagonistyczne) właściwości chemiczne i fizykochemiczne – zasobność w składniki pokarmowe, zawartość substancji toksycznych, pH, CaCO3, skład KS, właściwości sorpcyjne, buforowość, - 20 - właściwości biochemiczne i biologiczne – zawartość substancji organicznej, zwłaszcza próchnicy, skład edafonu, aktywność biologiczna gleby, produkcja CO2 Wszystkie te składniki wzajemnie na siebie oddziałują, uzupełniają i kompleksowo wpływają na stan żyzności gleby. Zgodnie z prawem minimum Liebiga, o żyzności gleby decyduje czynnik znajdujący się w minimum, np. gleby wytworzone z iłów są mniej żyzne od gleb gliniastych lub pyłowych (pomimo większej zasobności w składniki pokarmowe) z uwagi na niekorzystne warunki wodnopowietrzne. Niedostatek powietrza jest tu czynnikiem występującym w minimum – czynnikiem hamującym Stan żyzności można opisać wzorem: Sż= f(Z,B,Mk,Wf,Wch,Wb) gdzie: f – funkcja Z - zasobność gleby B - budowa profilu glebowego Mk – mikroklimat Wf - właściwości fizyczne Wch – właściwości chemiczne Wb – właściwości biologiczne Za Schefferem i Lieberothem wyróżnia się 3 rodzaje żyzności: - - żyzność naturalna właściwa – ukształtowana wyłącznie przez naturalne warunki przyrodnicze i dotyczące tylko gleb dziewiczych. Związana ściśle z typami i gatunkami gleb żyzność naturalna pozostająca pod wpływem człowieka – charakterystyczna dla gleb uprawnych, w których została ona w mniejszym lub większym stopniu zamienione przez działalność człowieka. W porównaniu z żyznością naturalną ma charakter zmienny, a zmiany te mogą być pozytywne (melioracje gleb o niewłaściwych stosunkach wodno – powietrznych np. gleby glejowe) lub negatywne (wylesianie terenów zagrożonych erozją a zwłaszcza ich zaorywanie) żyzność sztuczna(antropogeniczna, agrotechniczna) – występuje w glebach kulturoziemnych – całkowicie przekształconych pod wpływem głęboko sięgających zabiegów uprawnych. Występuje tam gdzie materiał macierzysty ma bardzo niską zasobność i żyzność. Dotyczy to zwłaszcza terenów rekultywowanych (kopalnictwo odkrywkowe). U R O D Z A J N O Ś Ć G L E B – zdolność gleby do wydawania plonów. Jest wynikiem żyzności gleby, właściwości klimatu i działalności człowieka. Wyrażana jest plonem zbieranym z określonej powierzchni produkcyjnej. Urodzajność ma charakter zmienny (nawet dla tego samego miejsca, czasu), zależy od wpływu człowieka (zabiegi agrotechniczne) Wyróżnia się: Urodzajność potencjalną – określa możliwości maksymalnego planowania przy wykorzystaniu optymalnych zabiegów uprawnych (uwzględniających najnowszy stan wiedzy rolniczej). Ta cecha powinna być podstawą bonitacji gleb Urodzajność aktualną – informuje o osiągniętych plonach w określonych warunkach siedliska i w danym czasie. Może być róże, zależnie od wpływu człowieka (zabiegi agrotechniczne) nawet przy takiej samej żyzności gleb Właściwy miernik urodzajności uzyskuje się po wyeliminowaniu czynników zmiennych, wahających się z roku na rok. Urodzajność gleb ma charakter dynamiczny, uwarunkowany działaniem wszystkich czynników wpływających na rośliny. Zasobność, żyzność i urodzajność nie są właściwościami stałymi. Istnieje wiele czynników je ograniczających, powodujących jednocześnie degradację środowiska glebowego. DEGRADACJA GLEB Degradacja – niekorzystne zmiany środowiska glebowego obniżające jego aktywność biologiczną, co powoduje obniżenie urodzajności. Wskaźnikiem degradacji jest zmniejszenie produkcji masy roślinnej i obniżenie jej wartości. Degradacja może być powodowana przez naturalne czynniki przyrodnicze lub działalność antropogeniczną. Formy degradacji gleb przez człowieka: 1. deformacja stosunków wodnych (górnictwo odkrywkowe, podziemne zabiegi melioracyjne, prostowanie koryt rzecznych) 2. - erozja gleb: erozja wodna (roczny odpływ gleby z terenu Polski szacowany jest na 5mln ton gleby, podobna ilość akumuluje się na podstawach erozyjnych co daje w sumie 20 cm miąższości warstwę gleby na obszarze 1500ha) erozje powierzchniowe płaskie erozje powierzchniowe liniowe (erozje żłobinowe, wąwozowe) soliflukcja erozje podziemne (sufozja) - 21 - - erozja wietrzna – degradacja gleb z powodu zasypywania ich przez wydmy 3. niewłaściwa mechanizacja rolnictwa 4. wadliwa chemizacja gleb (intensyfikacja nawożenia mineralnego, szerokie stosowanie pestycydów) – przenawożenie gleb 5. zanieczyszczanie przemysłowe gleb – opady pyłów, kwaśne deszcze KLASYFIKACJA GLEB Kryteria podziału gleb są bardzo różne: 1. kategoria użytkowa gleb - sposób trwałego użytkowania, które wywiera zasadniczy wpływ na morfologię profilu glebowego, właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne oraz wartości użytkowe. gleby orne (uprawne) darniowe (łąkowo - pastwiskowe) gleby leśne pod wodami 2. bonitacja gleb - określenie ich jakości 3. podział na kompleksy przydatności rolniczej 4. klasyfikacja gleb (na rodzaj i gatunki) Bonitacyjna klasyfikacja gleb Określona na podstawie aktualnej lub potencjalnej produkcyjności przy odpowiednim użytkowaniu. Stosowany jest sześcioklasowy system, osobny dla każdej kategorii użytkowej. Bonitacja gruntów ornych opiera się na terenowych badaniach odkrywek glebowych uwzględniając: położenie budowę profilu (głównie gleby i poziomu próchniczego) barwę strukturę skład granulometryczny przepuszczalność stosunki wodne odczyn zawartość CaCO3 Klasyfikacja gruntów ornych: - 22 - I - gleby orne najlepsze (wszystkie rośliny - wysokie plony) zasobne w składniki pokarmowe bardzo dobre i dobre właściwości fizyczne i chemiczne wytworzone z glin utworów pyłowych (less) i skał wapiennych poziom próchniczy ponad 30 cm Należą do niej najlepsze czarnoziemy (leśno - stepowe, leśno - łąkowe), najlepsze mady próchniczne, czarne ziemie, najlepsze gleby brunatne ( z lessów i utworów lessowatych), najlepsze rędziny czarnoziemne. II - gleby orne bardzo dobre - podobne właściwości, ale nieco gorsze pod względem właściwości fizycznych -»trudniejsze do uprawy (mogą być bardziej ilaste lub piaszczyste). W Polsce zajmują ok. 12% powierzchni mniej przepuszczalne często zmeliorowane Należą do niej bardzo dobre czarnoziemy (leśno - stepowe, leśno - łąkowe z utworów lessowatych i glin marglistych), bardzo dobre mady pyłowe i próchniczne lekkie i średnie, bardzo dobre czarne ziemie, bardzo dobre gleby brunatne ( z lessów i utworów lessowatych), najlepsze brunatne wytworzone z glin i iłów pylastych, najlepsze gleby płowe (z glin i iłów pylastych) IIIa- gleby orne dobre (większa rozmaitość) gorsze właściwości fizyczne i chemiczne ( znacznie wahania poziomu wód gruntowych) wysokość plonów waha się w szerokich granicach niektóre wykazują pewne oznaki degradacji Należą do niej m.in. gleby brunatne i płowe piasków gliniastych mocnych ( naftowych lub nagtinowych), średnio dobre gleby brunatne i płowe ( z glin, utworów pyłowych, lessów i utworach lessowatych, iłów), najlepsze spośród rędzin brunatnych, zmeliorowane gleby torfowo - murszowe. III b- gleby orne średnio dobre jeszcze gorsze właściwości fizyczne i chemiczne (znaczne wahanie poziomu wód gruntowych) plony silnie uzależnione od warunków atmosferycznych gleby narażone na erozję Należą tu m.in. gleby brunatne i płowe opadowo - glejowe ( z piasków gliniastych mocnych), średnio dobre gleby brunatne i płowe (z glin, iłów i utworów pyłowych), gorsze odmiany czarnoziemów leśno -stepowych i średnio dobre Czarnoziemy leśno - łąkowe, średnio dobre czarne ziemie, średnio dobre mady, rędziny węglanowe —wapniowe i gipsowe. IVa - gleby orne średnie lepsze IVb - gleby orne średnie gorsze - zdecydowanie mniejszy wybór roślin uprawnych. Przeważają w Polsce częściowo wadliwe - albo za lekkie i za suche albo zbyt ciężkie i wilgotne plony silnie uzależnione od warunków atmosferycznych, szczególnie w okresie wegetacyjnym często występują w gorszych położeniach morfologicznych, na większych spadkach, narażone na erozje wodna Gleby ciężkie z tej klasy są zasobne w składniki pokarmowe i posiadają dużą żyzność potencjalną lecz są mało przewiewne, podmokłe, ciężkie w uprawie. W okresie upałów zasychają na trudne do rozbicia bryły, w warunkach wilgotnych mażą się podczas uprawy. Gleby lekkie wykazują wrażliwość na suszę. V-gleby orne słabe wrażliwe na suszę mała zawartość próchnicy gleby zawodne Gleby wytworzone z piasków gliniastych, mało żyzne, często kwaśne, wytworzone z glin i pyłów zalegających na piaskach lub żwirach. Należą tu m.in. lżejsze gleby brunatne, rdzawe, płowe i bielicowe wytworzone ze żwirów piaszczystych i gliniastych, piasków słabo gliniastych na przepuszczalnym podłożu lub na wapieniach oraz piasków słabo gliniastych wietrzeniowych o stale za wysokim poziomie wód gruntowych. Wchodzą tu też gleby bardzo silnie podmokłe występujące w położeniach bezodpływowych wytworzone z glin i iłów: płytkie Czarnoziemy leśno - łąkowe i czarne ziemie wytworzone z piasków słabo gliniastych, czarne ziemie silnie podmokłe, gleby torfowe bardzo płytkie, mady ciężkie. VI - gleby orne najsłabsze gleby wadliwe i zawodne plony bardzo niskie i niepewne gleby za suche i za luźne poziom próchniczy do 25 cm gleby bardzo płytkie lub płytkie silnie kamieniste -trudne do uprawy gleby za mokre, o stale za wysokim poziomie wód gruntowych, często ze storflałą lub murszastą próchnicą nadające się do uprawy jedynie żyta, koniczyny, łubinu cześć z nich nadaje się pod zalesienie Do tej klasy zaliczane są gleby rdzawe, bielicowe, wytworzone ze żwirów piaszczystych VIRz - gleby pod zalesienie gleby bardzo ubogie zbyt suche, nieprzydatne do uprawy polowej inicjalny poziom próchniczy (ok. 15 cm) Należą tu gleby rdzawe, rankery i btelicowe wytworzone ze żwirów piaszczystych, piasków luźnych Osobna klasyfikacja dotyczy gleb górskich, w których kryterium decydującym jest wysokość stąd redukcja ilości klas do 4. Zaznacza się tu pionowy podział na strefy bonitacyjne. Wraz ze wzrostem wysokości następuje redukcja o jedna klasę, stąd np. w Karpaczu nie może być wyższej klasy bonitacyjnej niż V. Trwałe użytki zielone to łąki i pastwiska, które trwają na jednym miejscu bez przeorywania i nie wchodzą w normalne użytkowanie polowe z przyczyn obiektywnych. Uprawa płużna sporadycznie i nie dłużej niż 2-3 lata. - 23 - Bonitacja użytków zielonych podobnie jak gleb ornych posiada 6 klas. Brak jest podziału w klasach III i IV na a i b. Kryteria brane pod uwagę przy bonitacji: • właściwości gleby • skład gatunkowy roślin • zadarnianie • stosunki wodne • urządzenie melioracyjne • wysokość plonu i jego jakość • dostępność terenu i ukształtowanie powierzchni, kamienistość terenu, zakrzewienia klasa I- użytki zielone na glebach mineralnych zasobnych w próchnicę o trwałej strukturze gruzełkowo - ziarnistej przewiewnych i przepuszczalnych zasobnych w składniki pokarmowe -w warunkach naturalnych o najkorzystniejszym układnie stosunków wodnych Należą do nich czarnoziemy, czarne ziemie, gleby brunatne, mady średnie próchnicze. Poziom zwierciadła wód podziemnych na głębokości 120 - 160 cm, teren równy, dostępny. Roślinność: najlepsze trawy bez turzyc i chwastów. Plon ponad 5t/ha bez nawożenia, łąki 3-kośne. Klasa IV - trwałe użytki zielone na glebach torfowych mocno zdegradowanych rozpylonych oraz na glebach mineralnych lub torfowych stale podtapianych, trudnodostępnych. Często są zbyt suche -wytworzone z piasków, płytkie, płytkie rędziny, roślinność turzycowa, wydajność ok.. 1,5t/ha siane z ha Z punktu widzenia przydatności pod uprawę, można je łączyć w kompleksy o zbliżonych właściwościach. Kompleksy przydatności rolniczej ( kompleksy glebowo - rolnicze) to zespół różnych jednostek taksonomicznych gleb, które wykazują zbliżone właściwości rolnicze i mogą być poddane użytkowaniu. Kryteria klasyfikacyjne: • charakter i właściwości gleby (typ, podtyp, rodzaj, gatunek, właściwości fizykochemiczne) • warunki klimatyczne gleby • sytuacja geomorfologiczna • układ stosunków wilgotnościowych • przydatność gleb pod użytki rolne Nazwy kompleksów pochodzą od nazw gatunków zbóż - pszenicy, owsa w odniesieniu do terenów górskich. KOMPLEKS GLEB PSZENNY (burak, pszenica, okopowe) a) bardzo dobry I i II klasa b) dobry III a i b c) wadliwy (południowa ekspozycja) KOMPLEKS GLEB ŻYTNICH- lekkie z piasków gliniastych (żyto, ziemniaki) a) bardzo dobry IV a, b b) dobry V, VI c) słaby VI d) najsłabszy (żyto, łubin) KOMPLEKS ZBOŻOWO- PASTEWNY a) mocny- nadmiernie wilgotny z iłów, pyłów b) słaby- gleby V, Vi, IV b- nadmiernie suche, po nawodnieniu staja się żyznymi KOMPLEKS GLEB GÓRSKICH - pszenny górski - zbożowy górski - owsiano-ziemniaczany górski - owsiano- pastewny górski - gleb ornych - użytki zielone PROFIL GLEBOWY PROFIL- układ warstw występujących w pionowym przekroju gleby (1,5-2,0m) powstały w wyniku działania procesów glebotwórczych na skałę macierzystą; PEDON- trójwymiarowy obraz części pokrywy glebowej w systematyce gleb. Graniastosłup z wierzchnią płaszczyzną o powierzchni 1 do kilku m²; POLIPEDON- obszar złożony z pedonów peronów zbliżonych właściwościach. Każdy ograniczony jest w przestrzeni przez innego rodzaju perony lub skały; PEDOEKOTONY- strefy przejściowy pomiędzy polipedonami, SOLUM- bez utworu macierzystego; - 24 - POZIOMY GENETYCZNE- formowana w wyniku osobnych procesów glebotwórczych POZIM GLEBOWY- warstwa mineralna w profilu glebowym – odróżnia się od innych poziomów: - barwą - uziarnieniem i konsystencją - składem chemicznym - materią organiczną GŁÓWNE oznaczone na podstawie form intensywności przeobrażeń skały macierzystej. Proces ten prowadzi do zmiany wyglądu cech fizycznych i chemicznych w odniesieniu do skały macierzystej O- substancji organicznych i mineralnych jest DUŻO ponad 20% Mady- mają poziom wzbogacenia a nie mają wymycia, bo wzbogacanie jest in situ. MIĄŻSZOŚĆ- łączna głębokość wszystkich jednolitych genetycznie poziomów zróżnicowania profilu glebowego od powierzchni do skały macierzystej; GLEBY ZE SKAŁ LUŹNYCH: - płytkie do 50cm - średnio głębokie 50-100cm - głębokie ponad 100cm GLEBY WYTWORZONE ZE SKAŁ MASYWNYCH: - płytkie do 25cm - średnio głębokie 25-50cm - głębokie ponad 50cm + zwietrzelina skały macierzystej GLEBY ORGANICZNE - płytkie do 30-80cm - średnio głębokie 80-130cm - głębokie ponad 130cm BARWA- zależy głównie od właściwości fizycznych i chemicznych Biała- minerały kaolonitowe, CaCO2, gips, anhydryt Czarna- humus, dwutlenek manganu, magnetyt Czerwona- związki żelaza SKALA MARSELA: R- czerwona Y- żółta G- zielona B- niebieska P- purpurowa Wyróżnia się: + odcień (barwa dominująca) + czystość ( do bieli) + nasycenie (barwy dominujące) PRZEJŚCIE POMIĘDZY POZIOMAMI a) ostre (brunatne, płowe) b) wyraźne od 2-5cm (bielicowo, płowe) c) stopniowe 5-10cm (czarnoziemy, czarne ziemie) d) niewyraźne (rędziny) e) klinowe STAN UWILGOTNIENIA I. suchy- rozpyla się kruszy II. świeży- chłodna w dotyku, nie rozpyla się w palcach III. wilgotny- zwilża bibułę lub palce, daje się wałeczkowa IV. można z niej odcisnąć wodę WYTRĄCENIA ŻELAZISTE Np. zacieki, konkrecje ZGRUŹLENIE Ziarnista, foremnościenna zaokrąglona, ostrokrawędzista, pyłkowa, skorupowata OGLEJENIE w formie plam , zacieków lub oglejenie całkowite - 25 - DIAGNOSTYCZN POZIOMY POWIERZCHNIOWE EPIPEDONY- diagnostyczne poziomy powierzchniowe Utworzyły się w powierzchniowej warstwie (poziom próchniczy) - ciemno zabarwione dzięki zawartości materii organicznej - zawierają silnie zwietrzały materiał niekiedy mocno przemyty - mogą być przykryte aluwiami cienko osadami eolicznymi POZIOM MOLLIC- miękki, trwała struktura gruzełkowa, ziarnista, dlatego większość poziomu jest miękka, 2,5% lub więcej węgla organicznego, miąższość 10-25cm POZIOM MELANIC- ciemny, szary, trwale zawierający musz POZIOM PLAGGEN- DARŃ- zawiera w całej miąższości odłamki ceramiki, warstwa próchniczna wytworzona pod wpływem nawożenia obornikiem, ciemno zabarwiona masa mineralno-organiczna POZIOM ANTHROPIC- podobny do mollic POZIOM HISTIC- powierzchniowy poziom organiczny gleb mineralnych, gytie, muł, torf, dużo materii organicznej, mniej niż 30cm miąższości POZIOM OCHRIC- blady ENDOPEDONY - wewnątrz gleby poniżej poziomu powierzchniowego - na skutek erozji mogą występować na powierzchni terenu POZIOM CAMBIC- intensywne przemiany materiałów glebowych, charakterystyczny dla gleb brunatnych, glejowych, czarnoziemów, mad, dzieje się tak w wyniku działania korzeni fauny glebowej, procesów mrozowych, pierwotne cechy materiału macierzystego tego poziomu zostały całkowicie zniszczone łącznie z warstwami w utworach aluwialnych lub w innych osadach wodnych POZIOM SIDERIC Bv- POZIOM RDZAWY- cechy analogiczne do cambic, ale materiał piaszczysty jest BEZWĘGLANOWY, stropowa część przyległa bezpośrednio do poziomu akumulacyjno-próchnicznego, a spągowa wyraźnie przechodzi w skałę macierzystą, 30-70cm; POZIOM LUVIC- EET- zubożony w materiały ilaste, poziom wymycia pozbawiony pierwotnych węglanów i soli, pozbawiony frakcji ilastej POZIOM ARGILLIC- BIAŁY Bt- nagromadzona frakcja ilaste poniżej poziomu eluwialnego, ale może występować w stropie gleby w przypadku gdy jej część została zdenudowana, ma dużo iłu- kaolinitu, otoczki ilaste POZIOM NATRIC Sód, specyficzny poziom wymywania frakcji ilastej, który poza cechami poziomu argillic wyróżnia się strukturą pryzmatyczną lub częściej słupową w stropie POZIOM ALBIC (biały) Poziom eluwialny z którego w sposób selektywny, przy udziale rozpuszczalnych frakcji próchnicy, zostały wymyte niektóre produkty rozkładu minerałów, zwłaszcza glin i żelazo Dzięki wymyciu ten poziom uległ względnemu wzbogaceniu w SiO2 oraz charakterystycznemu wybieleniu, a zalegający pod nim poziom iluwialny, wzbogacony w nabyte związki, uzyskał barwę rdzawą i został w mniejszym lub większym stopniu scementowany Granica między sopodic i albic jest zwykle wyraźna POZIOM SPODIC Poziom iluwialnej akumulacji półtoratlenków (Al2O3 i Fe2O3) oraz próchnicy W glebach leśnych zalega bezpośrednio pod poziomem eluwialnym W glebach uprawnych często pod poziomem Ap, pierwotne uziarnienie materiału tworzącego poziom spodic odpowiada najczęściej piasków luźnych Odcina się wyraźnie od poziomów nadległych - 26 - POZIOM GLEJOSPODIC Ciemnordzawobrunatny, zwykle równo ostro odgrodzona od nadległego poziomu eluwialnego (albic), przejście od oglejonej skały macierzystej jest stopniowe POZIOM AGRIC Poziom eluwialny występujący bezpośrednio pod uprawnym poziomem próchnicy Powstaje na skutek długotrwałej intensywnej uprawy rolniczej w procesie iluwiiacji próchnicy, frakcji pyłowych i ilastych wynoszonych z poziomu uprawnego POZIOM PLACIC Warstwa scementowana tlenkami żelaza lub żelaza i manganu, 2-10mm, występowanie tego poziomu wiąże się z warstwowaniem materiału macierzystego POZIOM FRAGILIC Stwardniały o dużym zagęszczeniu materiału glebowego, w glebach gliniastych, rzadziej piaszczystych, może zalegać bezpośrednio pod poziomem cambic, spodic, argillic POZIOM SALIC Zawiera wtórnie nagromadzone sole łatwiej rozpuszczalne w zimnej wodzie niż gips Musi mieć więcej niż 2% soli rozpuszczalnych, a jego miąższość musi być większa niż 15 cm POZIOM CALCIC Charakteryzuje się wtórnym nagromadzeniem węglanu wapnia (i/lub) węglanu manganu; - 27 - SYSTEMATYKA GLEB POLSKI Systematyka uwzględnia przyczynowość zjawisk i przemian opartą na wzajemnie powiązanych przyrodniczych cechach gleb. Systematyka gleb Polski opiera się na kryteriach przyrodniczych uwzględniających genezę i rozwój gleb zachodzących pod wpływem procesów geologicznych, glebowych i antropogenicznych. Jednostki systematyki: Dział - obejmuje gleby wytworzone pod dominującym wpływem jednego z czynników glebotwórczych (g. Htogeniczne, hydrogeniczne itp.) lub pod wpływem wszystkich bez wyraźnej przewagi jednego z nich (g. autogeniczne] Rząd - gleby o podobnym kierunku rozwoju, stopniu zwietrzenia i przekształcenia materiału glebowego, podobnym typie substancji organicznej. Typ - podstawowa jednostka systematyki. Wyraża względnie trwałą fazę rozwoju gleby. Obejmuje gleby o takim samym układzie głównych poziomów genetycznych, zbliżonych właściwościach fizycznych i chemicznych, W warunkach naturalnych każdemu typowi odpowiada określone zbiorowisko roślinne (roślinność borowa - gleby bielicowe i bielice; roślinność bagienna -gleby torfowe i mułowe). Podtyp - wydzielany, gdy na cechy głównego procesu glebotwórczego nakładają się cechy drugorzędne (np. gleba bielicowa z charakterystycznym typem procesu bielicowania - w warunkach terenu podmokłego zachodzi proces glejowy, stąd np. gleba bielicowa glejowa). Rodzaj -wydzielany na podstawie pochodzenia geologicznego skały macierzystej. Gatunek- określany na podstawie składu granulometrycznego skały macierzystej FAZY ROZWOJOWE GLEB POLSKI 1. Relacje pomiędzy glebami współczesnymi, kopalnymi a reliktowymi 2. Procesy geologiczne i geomorfologiczne a procesy glebotwórcze (zjawiska peryglacjalne, erozja wietrzna i wodna) GLEBY LITOGENICZNE IA. Gleby mineralne bezwęglanowe słabo wykształcone - w początkowej fazie rozwoju (A)/C-C i słabo wykształcone bez wyraźnych poziomów diagnostycznych A-C. Rozdrobnienie materiału głównie na skutek wietrzenia fizycznego. Części mineralne słabo powiązane z materią organiczną. • LITOSOLE - gleby inicjalne skaliste. (Ą)C - C mało różnią się od skały miąższość materiału zwietrzelinowego do 10 cm słabo wykształcony poziom próchniczny - powstałe z granitu, gnejsu - występują w górach na wierzchowinach, stromych stokach (erozyjne) -obszary turni, gołoborza 28 roślinność: skąpa typu naskalnego lub murawowego, pojedyncze okazy świerka karłowatego, sosny lub kosówki • REGOSOLE - gleby inicjalne luźne (na piasku) (A)/C - C poziom A i C nie przekracza 10 cm - tereny wydm śródlądowych roślinność - mało wymagająca roślinność pionierska, suche bory sosnowe • PELOSOLE - gleby inicjalne ilaste AC - C - wytworzone ze zwięzłych skał macierzystych gliniastych lub ilastych na obszarach zdenudowanych (odsłonięcia iłów trzeciorzędowych, warwowych), lub zaakumulowanych materiałem z denudacji mała zawartość próchnicy brak jeszcze trwałych połączeń próchniczno-ilastych • RANKERY - gleby bezwęglanowe słabo wykształcone ze skał masywnych AC - C (etap rozwojowy LITOSOLE -> RANKERY). miąższość poziomu AC leżącego bezpośrednio na niezwietrzałej skale masywnej 10-30 cm skała masywna nie głębiej niż 50 cm - wyraźna granica między poziomem próchnicznym a póz. Skały macierzystej gleby kwaśne ( 3 - 5 pH) - występowanie w piętrze kosodrzewiny, pod roślinnością acidofilnych zbiorowisk trawiastych, pod borem górnoreglowym • ARENOSOLE - gleby słabo wykształcone ze skał luźnych, gł. piasków o głęboko zalegających wodach gruntowych A - C . Dalsze stadium rozwojowe gleb inicjalnych luźnych REGOSOLE -» ARENOSOLE miąższość poziomu A (ochric) leżącego bezpośrednio na skale macierzystej wynosi 10-30 cm oprócz poziomu próchnicznego brak innych poziomów diagnostycznych IB. Gleby wapniowcowe o różnym stopniu rozwoju - podstawowy czynnik glebotwórczy -skała macierzysta węglanowa (wapienie, margle, dolomity), siarczanowa (gips) lub klastyczna skała zasobna w węglan wapnia. • Rędziny ACca - Cca - Rca gleby litogeniczne wytworzone ze skał wapiennych lub siarczanowych, występujące w różnych strefach klimatycznych. Wpływ skały macierzystej zaznacza się w tempie tworzenia się rędziny. Decyduje o tym: wiek skały struktura właściwości Przykład: + wapienie łatwowietrzejące (kredowe) -> szybki proces tworzenia się gleby + wapienie twarde (prekambryjskie), trudnowietrzejące wapienie i dolomity triasowe i dewońskie, wapienie krystaliczne (marmury) Powstawanie rędzin - procesy wietrzenia - rozpad i rozkład skały macierzystej 29 - uwalnianie rozpuszczalnych węglanów - przechodzenie węglanu wapnia pod wpływem kwasu węglowego w kwaśny węglan wapnia CaCO3 + H2O + CO2 & Ca (HCO3)2 - zróżnicowanie składu granulometrycznego w profilu glebowym Cechy i właściwości rędzin: duża zmienność przestrzenna miąższość rędzin uwarunkowana: o falista rzeźbą terenu « różną podatnością, skały macierzystej na wietrzenie, a zwietrzeliny na erozje • zjawiskami krasowymi • domieszkami obcymi zawartość odłamków skały macierzystej wzrasta wraz z głębokością w całym profilu burzy z HC1 odczyn zasadowy lub obojętny znaczna ilość próchnicy (2 - 6%) typu muli lub mull-moder wysoki stopień wysycenia KS kationami Ca próchnica nasycona Ca2 trwałe kompleksy próchniczno-mineralne powolny przebieg procesów mineralizacji i zmienna zawartość makro- i mikroelementów w układzie poziomym Kryteria podziału rędzin: 1. rodzaj zwietrzeliny: rędziny czyste rędziny mieszane (z obtoczonymi odłamkami innych skał) 2. zawartość szkieletu: słabo szkieletowe < 10 % średnio szkieletowe 1 0 - 5 0 % silnie szkieletowe > 50 % M 3. miąższość gleby: płytkie < 25 cm średnio głębokie 25 - 50 cm głębokie 50- 1 0 0 cm bardzo głębokie > 1 0 0 cm Podtypy rędzin: a) rędziny inicjalne ACca - Cca - Rca poziom ACca do 10 cm nieprzydatne do uprawy, trudne do zalesienia 30 roślinność trawiasta, kserofitowa, naskalna, murawowa a) rędziny właściwe ACca - Cca - Rca miąższość poziomu ACca 10 - 30 cm próchnica do 3 % (na terenach górskich większa) rędziny terenów górskich silniej wietrzejące niż terenów nizinnych a) rędziny czarnoziemne A - Cca - Rca miąższość poziomów moliic (A — ACca) przekracza 30 cm próchnica w poziomie A - ponad 3 % tworzą się najczęściej z miękkich utworów kredowych (ilasta i gliniasta zwietrzelina) i porowatej opoki wapiennej roślinność: żyzne zbiorowiska gradowe a) rędziny brunatne A - B b r - Cca -Rca miąższość poziomu A do 30 cm i do 5 % węglanów głównie we frakcji szkieletowej - brak węglanów w częściach ziemistych - odczyn obojętny lub lekko kwaśny a) rędziny próchniczne górskie rędziny butwinowe górskie b) Rodzaje rędzin - w zależności od skały macierzystej: 1.węglanowe-ze skał węglanowych różnych formacji geologicznych (r. trzeciorzędowe, kredowe, jurajskie, triasowe, dewońskie, permskie, prekambryjskie) 2. siarczanowe - gips Ewolucja rędzin (cykl rozwojowy): 1. Rędziny wytworzone z twardych wapieni krystalicznych w warunkach klimatu wilgotnego pod roślinnością lasów liściastych lub mieszanych. Rędzina inicjalna -> rędzina właściwa -> rędzina brunatna -> gleba brunatna 2. Rędziny wytworzone w klimacie kontynentalnym z miękkich wapieni kredowych pod roślinnością łąkowo-stepowa Rędzina inicjalna -> rędzina właściwa -> rędzina czarnoziemna -> czarnoziem Rozmieszczenie rędzin na terenie Polski: s rędziny trzeciorzędowe - Roztocze, Niecka Nidziańska s rędziny kredowe -Wyż. Lubelska, Roztocze, Niż. Sandomierska, Niecka Nidziańska, Opole s rędziny jurajskie - Jura Krakowsko-Częstochowska s rędziny triasowe, dewońskie i permskie - okol. Kielc, Chęcin v rędziny prekambryjskie - Kotlina Kłodzka S rędziny siarczanowe - okol. Buska, Wiślicy • Pararędziny - gleby wytworzone ze skał klastycznych bogatych w węglany (łupki ilaste, piaskowce ze spoiwem węglanowym, niektóre osady zwałowe młodszych faz zlodowacenia. DZIAŁ: GLEBY NAPŁYWOWE - gleby powstałe pod wpływem wody spływającej i płynącej (z osadów aluwialnych i deluwialnych) RZĄD: GLEBY ALUWIALNE 31 Typ: Mady rzeczne Cechy i właściwości - warstwowana budowa profilu glebowego - przyrost warstw od dołu ku górze - zróżnicowanie składu mineralnego i garanulometrycznego w warstwach - zróżnicowanie granulometryczne w profilu podłużnym rzeki - osadzane w układzie podłużnym [ poprzecznym (im dalej od koryta, tym drobniejszy materiał) - w przypadku mikroreliefu na powierzchni dna doliny - zróżnicowanie granulometryczne w obrębie form (w zagłębieniach materiał ilasty) Podtypy: • mady rzeczne właściwe • mady rzeczne próchniczne • mady rzeczne brunatne Gatunki mad określane na podstawie uziarnienia poziomu próchnicznego i warstw przeważających. Kryterium jest % zawartość części spławialnych. DZIAŁ: GLEBY AUTOGENICZNE RZĄD: GLEBY CZARNOZIEMNE - powstające w strefie klimatu kontynentalnego pod roślinnością łąkową. Geneza: duża aktywność biologiczna środowiska (szybkie gromadzenie masy - szybka humifikacja i rozkład), skala macierzysta (utwory lessowe) Typ: Czarnoziemy - gleby próchniczne, stepowe, powstałe w warunkach klimatu kontynentalnego z roślinnością stepową, łąkową. Główne czynniki glebotwórcze: klimat (małe opady zimą i jesienią, lata suche i gorące) roślinność (trawy kserofilne - ostnice i kostrzewy) Typowe procesy prowadzące do rozwoju tej gleby: humifikacja Charakterystyczny poziom próchniczny o miąższości ponad 30 cm, barwy czarnej. Czamoziemy w Polsce powstawały na lessach w okresie postgacjalnym (klimat suchym, kontynentalny - roślinność łąkowo-stepowa. Podtyp: Czamoziemy niezdegradowane Cechy i właściwości: poziom próchniczny przeważnie do 70 cm - zawartość próchnicy 2- 4% - CaCO3 od powierzchni lub do głębokości 30- 60 cm - odczyn poziomu A - słabo kwaśny, obojętny lub zasadowy - zasobne w składniki pokarmowe trwała struktura gruzełkowa liczne kanaliki dżdżownic odpowiedni układ właściwości fizycznych Podtyp: Czarnoziemy zdegradowane - przeważają w Polsce Cechy i właściwości: roślinność leśna (zakwaszenie) erozja wodna i wietrzna 32 długoletnia uprawa pod roślinnością zbożową (nadmierne spulchnienie, większa aeracja, mineralizacja substancji organicznej). Cykl rozwojowy: Regosole => gleby słabo wykształcone lessowe => czarnoziem leśnostepowy właściwy => czarnoziem leśno-stepowy zdegradowany RZĄD: GLEBY BRUNATNOZIEMNE - powstające w strefie klimatu umiarkowanie ciepłego i wilgotnego Czynniki glebotwórcze: klimat i roślinność (lasy liściaste, mieszane lub bory mieszane w górach) - - skala macierzysta: • osady klastyczne (zasadowe), luźne i scementowane • skały magmowe i metamorficzne Cechy i właściwości: - gleby biologicznie czynne (szybki rozkład substancji organicznej) - odczyn obojętny, zasadowy czasem kwaśny (w górach) powstają w warunkach intensywnego wietrzenia biochemicznego (rozkład minerałów i uwalnianie się tlenków żelaza, które w formie wodorotlenków wchodzą w skład związków próchnicznych lub wytrącają się na powierzchni ziaren dając brunatne zabarwienie lub też są przemieszczane w głąb profilu. W zależności od tego gdzie się gromadzą wyróżnia się typ: • gleb brunatnych (właściwe i kwaśne • gleb płowych (lessive) Typ: Gleby brunatne - powstałe w wyniku procesu brunatnienia (poziom bnjnatnienia - poziom diagnostyczny B). Proces brunatnienia: • uwalnianie tlenków żelaza w wyniku wietrzenia biochemicznego • tworzenie się otoczek żelazisto-próchnicznych na powierzchni cząstek glebowych • wodorotlenki nadają rdzawą barwę • kationy Fe3* (Al3*, Ca2+, Mg2*) wiążą ujemnie naładowane koloidy próchniczne l ilaste (lepiszcze ~ trwałe połączenia próchniczno-ilaste) Cechy i właściwości: - brunatna barwa profilu - pH poziomu A 6-7,2 pH g. brunatne właściwe i 4-5 pH g. Brunatne kwaśne - pionowy rozkład właściwości i składu Typ: Gleby płowe - powstałe w wyniku procesu przemywania (lessivage). Poziom charakterystyczne: Eet- poziom przemywania, wymywania iłu koloidalnego; Bt- poziom wmywania iłu koloidalnego. Proces !essivage - proces w wyniku którego z górnych poziomów przemieszcza się ił koloidalny. Zachodzi w 3 fazach: I - wymywanie w głąb profitu soli rozpuszczalnych 33 II - peptyzacja koloidów glebowych i wymycie wolnych jonów Ca i Mg Ul - przemieszczanie części koloidalnych minerałów ilastych Czynniki glebotwórcze: wilgotny klimat (przewaga zstępującego ruchy wody) roślinność stwarzająca kwaśne warunki (peptyzacja, uruchamianie niektórych związków) skały macierzyste o dużej porowatości i - przepuszczalności (lessy, utwory płowe, piaski gliniaste) Cechy i właściwości: - barwa poziomu Eat - płowa, jasno-szaro-żółta (w stanie wilgotnym), w stanie suchym prawie biała zróżnicowanie składu granulo metrycznego w profilu glebowym drobnogruzełkowa, nietrwała struktura Cykl rozwojowy gleb brunatnoziemnych Regosole => gleby słabo wykształcone luźne => gleby brunatne właściwe => gleby brunatne wyługowane => gleby płowe => gleby płowe bielicowane 34
