SKAŁY MACIEŻYSTE GLEB

Fizyka i Chemia Gleb
Dr inż. Przemysław Woźniczka
PODRĘCZNIKI
1. Gleboznawstwo melioracyjne pod red. Marcinka i Święcickiego.
2. Gleboznawstwo – praca zbiorowa pod red. B. Dobrzańskiego i S.
Zawadzkiego.
3. Gleboznawstwo Rolnicze – Uggla H..
4.Podstawy gleboznawstwa z elementami kartografii i ochrony gleb –
Kuźnicki F., Białousz S., Skłodowski P.
5. Nauka o glebie – Tomaszewski J.
6. Gleboznawstwo ogólne – Musierowicz A.
GLEBA- to powierzchniowa, biologicznie
aktywna warstwa skorupy ziemskiej, powstała
z różnych skał macierzystych pod wpływem
czynników glebotwórczych i podlegająca
stałym przemianom w procesie glebotwórczym.
CEL I ZAKRES PRZEDMIOTU GLEBOZNAWSTWO
Celem gleboznawstwa jest:
- nauczanie rozpoznawania pokrywy glebowej,
- określenie fizycznych i chemicznych właściwości gleb,
- zapoznawanie się z prawami przyrody, które pozwolą zaplanować
optymalną produkcję roślinną,
- opracowanie metod podniesienia urodzajności gleb lekkich, których w
Polsce jest ponad 40% powierzchni,
- ochrona gleb przed degradacją (zmeliorowane gleby torfowe),
- podniesienie urodzajności gleb terenów górskich,
- ochrona gleb przed erozją
Gleboznawstwo jest nauką mającą na celu wszechstronne zbadanie gleb
jako tworów przyrody – a więc ich genezę, morfologię, właściwości,
poznanie typów, rodzajów i gatunków, określenie zasięgów ich
występowania.
ATMOSFERA
HYDROSFERA
BIOSFERA
GLEBA
LITOSFERA
Rys. 1 Gleba jako element środowiska przyrodniczego
KSZTAŁTOWANIE SIĘ GLEB
O powstawaniu i kształtowaniu się gleb decydują następujące
czynniki glebotwórcze:
- klimat
- świat roślinny
BIOSFERA
- świat zwierzęcy
- woda
HYDROSFERA
- rzeźba terenu
- skała macierzysta
- działalność człowieka
- czas tworzenia się gleb
KLIMAT
najważniejsze elementy:
insolacja (nasłonecznienie)
temperatura
wilgotność powietrza
zachmurzenie i opady
ciśnienie atmosferyczne i związane z nim wiatry
Klimat wpływa na:
- procesy glebotwórcze
proces wietrzenia
- procesy glebowe
(bielicowanie, brunatnienie itp.)
Bezpośredni wpływ klimatu na glebę:
- zmywanie powierzchni gleby wodami opadowymi
- wywiewanie materiału glebowego
Pośredni wpływ klimatu na glebę:
- roślinność
- typ gospodarki rolnej i leśnej
- wilgotność gleby i kierunek ruchu wody w glebie
klimat wilgotny – ruch wody zstępujący.
Przesiąkająca woda rozpuszcza i przemieszcza
składniki
proces przemywania gleb
klimat suchy – ruch wody wstępujący. Woda
wyparowująca z gleby wzbogaca wierzchnie
warstwy w sole rozpuszczalne
proces zasolenia gleb
RZEŹBA TERENU
- wpływa pośrednio na kształtowanie się gleb poprzez oddziaływanie
na:
- erozję
- klimat i roślinność
- obieg wody w glebie
MORFOLOGICZNE TYPY KRAJOBRAZOWE wydzielane są na
podstawie rozpiętości i częstotliwości wahań wysokości w przestrzeni:
typ równinowy: wahania różnic wysokości względnych na długości
2km od 0 do 300 m
a. niziny 0-200 m n.p.m.
b. wyżyny wzniesione ponad 200-300 m n.p.m.
typ górski- wahania różnic wysokości względnych na długości 2km
ponad 300m.
a). góry niskie 300-500m, b). średnio wysokie 500-1000m, c). wysokie
>1000m
Na podstawie wymiarów przestrzennych wyróżnia się:
makrorelief: - większe i złożone składniki krajobrazu
mezorelief: - powierzchnie o przekroju dziesiątek i setek metrów
i pionowym zróżnicowaniu wysokości względnej 1-10m
mikrorelief: - drobne zmiany w urzeźbieniu powierzchni od kilku
do kilkudziesięciu metrów i zróżnicowaniu pionowym do 1m
FORMY RZEŹBY TERENU
- płaskie
- wypukłe
- wklęsłe
Kształtowanie się gleb w zależności od reliefu
Gleby dobrze wykształcone
Gleby słabiej wykształcone
erodowane
Gleby terenów
podmokłych
WODA (czynnik hydrologiczny)
Znaczenie wody jako czynnika glebotwórczego:
- przemieszcza i osadza materiał skalny i glebowy,
- wpływa na przebieg procesów glebotwórczych i glebowych,
- decyduje o krążeniu składników w profilu glebowym,
- warunkuje życie gleby
Wpływ wód powierzchniowych na tworzenie się gleb:
- wody przepływowe
proces aluwialny
mady
-wody spływające z miejsc wyżej położonych w niższe w terenie
urzeźbionym
proces deluwialny
gleby deluwialne
Wpływ nadmiernego uwilgotnienia na tworzenie się gleb:
- proces glejowy
gleby glejowe
- proces torfotwórczy
gleby torfowe
ORGANIZMY ŻYWE
MIKROORGANIZMY
ROŚLINY WYŻSZE
ZWIERZĘTA WYŻSZE
Proces tworzenia się gleby ze skały rozpoczynają żywe
organizmy.
Roślinność oddziałuja na:
- proces wietrzenia,
- kształtowanie się budowy i morfologii profilu glebowego
(poziomy Olfh, Pt, Ot, Mt, Ad, A),
- właściwości fizyczne i fizykochemiczne i chemiczne gleby
(struktura gleby, pH, sorpcja biologiczna)
MIKROORGANIZMY GLEBOWE: (bakterie, grzyby, promieniowce)
- rozkład substancji organicznej,
- udział w procesie humifikacji,
- wiązanie azotu atmosferycznego i procesy jego przemian w glebie
(amonifikacja, nitryfikacja, denitryfikacja),
- nagromadzenie niektórych składników w glebie (siarka, żelazo),
- uruchamianie trudno rozpuszczalnych związków fosforowych w glebie,
- są wskaźnikiem dla gleb świadczącym o wysokiej ich aktywności
ŚWIAT ZWIERZĘCY
mezofauna glebowa (mięczaki, stawonogi i drobne ssaki)
- spulchniają glebę,
- drążą w glebie kanały i kanaliki,
- zwiększają porowatość, przewiewność i przepuszczalność gleb,
- rozdrabniają szczątki organiczne i mieszają je z częściami mineralnymi,
wpływając przez to na proces humifikacji,
- wykazują szczególną aktywność w poziomach O oraz Ad
SKAŁA MACIERZYSTA
wpływa na:
- mineralny
- chemiczny
- granulometryczny skład gleby
- właściwości chemiczne i fizyczne gleby
- cechy morfologiczne
W różnych typach gleb obserwujemy różny wpływ skały w
cyklu rozwojowym gleby.
Skała macierzysta jako dominujący czynnik w rozwoju gleby
RĘDZINY
Czas jako czynnik glebotwórczy
A
A
A
Eet
C
Stadium młodociane
Bbr
Bt
C
C
Stadium dojrzałe
Stadium gleby „starej”
Procesy glebotwórcze
• Proces inicjalny, zachodzący z udziałem pionierskich
zbiorowisk drobnoustrojów, mchów, porostów itp.,
powoduje powstawanie gleb prymitywnych (inicjalnych).
W jego wyniku kształtuje się słabo zaznaczony poziom
akumulacji próchnicy.
• Proces darniowy jest uwarunkowany bytowaniem
trawiastej roślinności, która tworzy gęstą sieć korzeni w
górnym poziomie gleby oraz przyczynia się do
rozluźnienia masy glebowej i uformowania struktury
drobnoagregatowej. W jego wyniku w wierzchniej części
profilu glebowego powstaje wyraźnie wykształcony
poziom próchniczy.
A
A/C
C
C
Stadium dojrzałe,
Czarnoziem
Stadium młodociane,
Gleba inicjalna
Proces brunatnienia polega na stopniowym rozkładzie
pierwotnych glinokrzemianów i uwalnianiu się związków
żelaza i glinu, które następnie otaczają ziarna gleby,
nadając im brunatną barwę. Występują one w postaci
wodorotlenków i trwałych kompleksów próchniczo-ilastożelazistych.
Proces oglejenia polega na redukcji mineralnych części
utworu glebowego w warunkach dużej wilgotności w
obecności substancji organicznej. Fe3+ przechodzi w Fe2+,
który jest bardziej ruchliwy, niż Fe3+i jest wymywany
przez wodę a gleba zyskuje barwę zielonkawą,
niebieskawą lub popielatą.
AA
A
Bbr
G
Cgg
C
Stadium gleby dojrzałej - Gleba
glejowa
Stadium gleby dojrzałej - Gleba
brunatna
• Proces przemywania (płowienia) polega na przemieszczaniu w głąb
profilu glebowego wymytych z wyżej leżących poziomów cząstek
koloidalnych, bez ich uprzedniego rozkładu. Proces ten prowadzi do
powstania poziomu przemywania (płowego).
• Proces bielicowania - przebiega przy: kwaśnym odczynie gleby,
piaszczystym uziarnieniu, roślinności lasów iglastych. Polega na
rozkładzie glinokrzemianów i koloidów glebowych, na wymywaniu w
głąb profilu gleby składników, w pierwszej kolejności zasadowych, a
następnie na uruchomieniu kwasów próchnicowych oraz związków
Żelaza i glinu, przy równoczesnej ich redukcji. Proces ten prowadzi do
powstania poziomu eluwialnego (wymywania) E (jasne, prawie białe
zabarwienie) oraz poziomu iluwialnego (wmywania) B
(brunatnordzawe zabarwienie).
A
Stadium gleby „starej”
A
Ees
Eet
Bhfe
Bt
C
C
Gleba Bielicowa
Gleba płowa
MORFOLOGIA PROFILU GLEBOWEGO
A
E
B
C
H2O
Profil glebowy jest to
pionowy przekrój przez
glebę. Aby wykonać
profil glebowy trzeba
wcześniej wykopać
odkrywkę glebową.
Schemat odkrywki glebowej
150 cm
100 cm
150 – 200 cm
•Cechy morfologiczne profilu glebowego:
- miąższość gleby- (gleby płytkie, średnio głębokie i głębokie),
- przejście poziomów,
- barwa gleby,
- stan uwilgotnienia,
- organoleptyczne określenie grupy granulometrycznej,
- struktura gleby,
- układ gleby,
- oglejenie- (plamiste, zaciekowe, marmurkowate, strefowe,
całkowite),
- wytrącenia żelaziste (plamy, zacieki, smugi, konkrecje),
- odczyn gleby – pH,
- nagromadzenia CaCO3 w postacie twardej – laleczki węglanowe, lub
miękkiej – pseudogrzybnie, naloty,
Opis cech morfologicznych uzupełniamy o obserwacje dotyczące
zalegania zwierciadła wody glebowo-gruntowej oraz inne cechy nie
ujęte w spisie cech.
MORFOLOGIA PROFILU GLEBOWEGO
W opisie profilu glebowego wydziela się:
Poziomy glebowe:
• O - poziom organiczny
• A- poziom próchniczny
• E- poziom wymywania (eluwialny)
• B- poziom wzbogacania
• G- poziom glejowy
• P- poziom bagienny
• M- poziom murszowy
• C- poziom skały macierzystej
• D- podłoże mineralne podścielające gleby organiczne
• R- podłoże skalne lite lub spękane
• Wyróżnia się także poziomy przejściowe AB, EB, BC lub poziomy
mieszane A/E, E/B, B/C, a także podpoziomy np.: A1, A2, A3
Barwa gleby – skala
Munsella
Schemat poglądowy systemu barw wg. Munsella
Value –jasność barwy
Hue - odcień
barwy
Chroma – nasycenie barwą
Notacja barwy gleby wg. skali Munsella
Schematyczne przedstawienie rodzajów struktur glebowych
(utwory mineralne)
masywna
słupowa
gruzełkowa
pryzmatyczna
blokowa
płytkowa
rozdzielnoziarnista
R
gruzełkowa
płytkowa
słupowa
pryzmatyczna
masywna
rozdzielnoziarnista
Wytrącenia żelazisto manganowe
• Oglejenie
marmurkowate
Oglejenie marmurkowate (formy redukcyjne i oksydacyjne)
Oglejenie całkowite w glebie zabagnianej
Oglejenie całkowite gleby
• Barwa gleby zmienia
się po jej natlenieniu
– Fe+2
– Fe+3
Wytrącenia żelaziste w glebie piaszczystej
Oglejenie marmurkowate
• widoczne szare i
zielonkawo szare plamy
w materiale ilastym
Oglejenie plamiste i zaciekowe
Formy wytrąceń Fe, Mn
Nagromadzenia twarde związków żelaza w postaci
sferoidalnej
wytrącenie żelaza w postaci orsztynu
Powstawanie wytrąceń żelazistych na powierzchni
agregatów glebowych oraz w strefie przykorzeniowej
Fig. Vepraskas 1995
Tworzenie się wytrąceń przykorzeniowych
Strefa koncentracji Fe+++
Stary kanał korzeniowy
Strefa koncentracji
Fe++