Prezentacja programu PowerPoint · 2018. 2. 20. · Makropory > 30 mm Mezopory 0,2-30 mm Mikropory...

PODSTAWOWE

WŁAŚCIWOŚCI GLEB

© Andrzej GREINERTINŻYNIERIA ŚRODOWISKA – WBAIS, UZ

OCHRONA I REKULTYWACJA GLEB

Grupy właściwości gleb:

• fizyczne

• fizyczno-chemiczne

• chemiczne (skład)

• biologiczne

© Andrzej GREINERT© Andrzej GREINERTINŻYNIERIA ŚRODOWISKA – WBAIS, UZ


WIELKOŚCI OKREŚLAJĄCE STOSUNKI MIĘDZY 3 FAZAMI

Gęstość objętościowa

Porowatość

Wskaźnik porowatości:

Stopień zagęszczenia:

Wilgotność

© Andrzej GREINERT

WIELKOŚCI OKREŚLAJĄCE FAZĘ STAŁĄ

Gęstość właściwa (rzeczywista)

Wskaźnik plastyczności

Lepkość

Zwięzłość

Pęcznienie i kurczenie się gleby




Gęstość objętościowa

Ilościowy wskaźnik stosunku do siebie trzech faz w glebie. Zależy od składu mineralnego, porowatości

i wilgotności. Służy do obliczenia osiadania, naprężeń, stateczności gruntów, porowatości. Jest to stosunek

masy próby glebowej o nienaruszonej strukturze (G) do całkowitej jej objętości (V).

o = G / V

piaski gliniaste 2,05-2,20 g/cm3

pyły 1,95-2,10 g/cm3

gliny 1,95-2,20 g/cm3

iły 1,75-2,15 g/cm3

piaski próchniczne 1,50-1,90 g/cm3

Gęstość objętościowa poziomów ornych wykazuje wartości niższe niż warstw głębszych. W wyniku ubicia

może wystąpić tzw. „podeszwa płużna” o wyższej gęstości objętościowej.



Porowatość

Jest to stosunek objętości przestrzeni wolnych (Vp) do całkowitej objętości gleby (V).

n = Vp / V

Wzrasta ze zmniejszaniem się wymiarów ziaren ze wzrostem porowatości maleje wymiar porów. Zależy od:

- jednorodności uziarnienia

- kształtu ziaren

- wilgotności

- temperatury

- szaty roślinnej

- uprawy roli

- sposobu ułożenia ziaren

Od porowatości zależy wodochłonność i przepuszczalność gruntów.

Porowatość całkowita – wszystkie pory: otwarte i zamknięte.

Porowatość efektywna – pory stykające się ze sobą.

© Andrzej GREINERT




Makropory > 30 mm

Mezopory 0,2-30 mm

Mikropory < 0,2 mm

Z wyliczeń geometrycznych wynika, że grunt równoziarnisty składający się z kulistych ziaren charakteryzuje się porowatością między 26, a 48%.

Grunt różnoziarniste – porowatość może być mniejsza od teoretycznego minimum.

Gleby gliniaste, ilaste - porowatość może być większa od teoretycznego maximum.

Torf 76 - 90%.

Struktury gruzełkowate:

• uprawa mechaniczna,

• nawożenie,

• płodozmian,

• agro-, fito-, hydromelioracje.

© Andrzej GREINERT




Wskaźnik porowatości:

Jest to stosunek objętości wolnych przestrzeni w glebie (Vp) do objętości zajmowanej przez fazę stałą

gleby – części stałe (Vs).

= Vp / Vs

• glina piaszczysta 0,30

• glina pylasta 0,80-1,30

• iły 0,70

• less 0,90

Można go także wyznaczyć z gęstości i gęstości objętościowej gleby suchej:

= - os / os

© Andrzej GREINERT




Stopień zagęszczenia:

Charakteryzuje stosunek faz do siebie w glebie, łącząc się bezpośrednio z problematyką porowatości gleb.

Jako taki znajduje zastosowanie w rolnictwie, melioracji, budownictwie i innych działach nauki.

gleba pulchna objętość naturalna gleba zagęszczona

© Andrzej GREINERT




Wilgotność

Określa się tym wskaźnikiem stosunek masy wody zawartej w glebie (Gw) do masy fazy stałej gleby (Gs),po jej wysuszeniu do 105 OC (wilgotność wagowa), bądź stosunek objętości wody zawartej w glebie (Vw)do objętości całej próbki gleby (V) – wilgotność objętościowa.

W = Gw / Gs [%]

Wo = Vw /V [%]

Laboratoryjnie wyznacza się poza wilgotnością, również zawartość wody we wszystkich formach: wolnej,kapilarnej, molekularnej – higroskopowej, na zasadzie kontrolowanego wypełniania przestrzeni wolnychi odniesienia do suchej masy gleby (105 OC).

© Andrzej GREINERT




Stosunki wodne w glebach o różnym składzie granulometrycznym [Brady 1984].

Zawartość wody (cm/m gleby) Woda glebowa (%)

piasek piasek gliniasty glina glina pylasta glina ciężka ił

© Andrzej GREINERT

24

18

12

6

0

30

20

10




Gęstość właściwa (rzeczywista)

Określa ją stosunek masy fazy stałej suchej próby gleby (Gs) do objętości zajmowanej przez tą fazę (Vs).

= Gs / Vs

piaski 2,65-2,67 g/cm3

gliny 2,67-2,70 (2,72) g/cm3

iły 2,71-2,78 g/cm3

torfy 1,40-1,70 g/cm3

piaski i pyły próchniczne 2,30-2,64 g/cm3

Zależy od gęstości właściwej minerałów wchodzących w skład gleby:kwarc 2,65 g/cm3

kalcyt 2,72 g/cm3

dolomit 2,86 g/cm3

kaolinit 2,63 g/cm3

getyt 4,00-4,40 g/cm3

hematyt ok. 5,20 g/cm3

montmorylonit 2,00-3,00 g/cm3

gips 2,30-2,37 g/cm3




Wskaźnik plastyczności

Wyraża różnicę pomiędzy wilgotnościami gleby odpowiadającymi jej granicy płynności (Ly – wilgotność,przy której gleba zaczyna tracić zdolność zachowania kształtu nadanego jej przy urabianiu i rozpływa się)i granicy plastyczności (Lp – wilgotność, przy której gleba nabiera zdolności plastycznego odkształcaniasię przy urabianiu).

Wp = Ly - Lp

Wskaźnik ten podaje o ile procent musi wzrosnąć wilgotność gleby, aby zmieniła się jej konsystencja zezwartej w płynną. Zależy od ilości i właściwości wody gruntowej oraz składu i właściwości cząstekstałych.

Jedna gleba ma jednakowe wartości granic konsystencji.

więcej cząstek spławialnych wyższa plastyczność

montmorylonit >> kaolinit

więcej substancji organicznej wyższa plastyczność

więcej kationów jednowartościowych wyższa plastyczność

Gleba sucha kruszy się pod naciskiem, zachowując się jak ciało sztywne. Wilgotna odznacza się zdolnościąplastycznego odkształcania.

© Andrzej GREINERT




Lepkość

Nazywamy ją zdolność przylegania cząstek gleb do różnych przedmiotów [N/cm2]. Na skutek lepkości

wzrastają bardzo silnie opory przy uprawie gleby.

Błonki wodne na powierzchni cząstek glebowych zwiększają powierzchnię styku, np. gleba-metal.

Silnie zależy od składu granulometrycznego, przy czym rozdrobnienie gleby powyżej 60% części

iłowych nie powoduje już dalszego wzrostu lepkości.

Gleby zagregowane mają niższą lepkość poprzez zmniejszenie powierzchni styku.

Próchnica zwiększa lepkość gleb piaskowych, zmniejsza lepkość gleb ciężkich.

Gleby gliniaste silniej przylegają do drewna niż metalu, gleby piaszczyste i torf odwrotnie.

© Andrzej GREINERT




Zwięzłość

Rozumie się przez nią opór, jaki stawia gleba podczas prób jej rozcinania lub rozklinowania. Opór ten

wynika z działania sił tarcia narzędzia o glebę oraz istniejących podczas wprowadzania do niej narzędzi

[N/cm2].

Opory jednostkowe gleb w hPa, przy orce do głębokości 18-20 cm:

gleby bardzo lekkie < 300

gleby lekkie 300 - 450

gleby średnie 450 - 600

gleby ciężkie 600 - 750

gleby bardzo ciężkie > 750

Na kontakt gleba-narzędzie wpływa zarówno gleba (głównie jej skład granulometryczny) jak rodzaj

i kształt narzędzia, charakter powierzchni narzędzia, kąt pod jakim jest wprowadzane narzędzie do gleby,

szybkość przesuwania narzędzia w glebie.

© Andrzej GREINERT




Pęcznienie i kurczenie się gleby

Zmiany objętości gleb pod wpływem zmian wilgotności.

P = Pmax – V / V Pmax – obj. gleby max. spęczniałej

K = V – Vmin / V Vmin – obj. gleby skurczonej do min.

Jest związane z obecnością minerałów ilastych i materii organicznej. W pęczniejącej glebie maleją siły

przyciągania między cząstkami stałymi, co w efekcie może doprowadzić do rozmakania gleby.

montmorylonit > hydromiki > kaolinit

Jony 1-dodatnie również wzmagają pęcznienie.

Bardzo duże znaczenie dla budownictwa, przy wykonywaniu wkopów.

Pęcznienie i kurczenie się gleb powodują spękanie gleby i pogłębienie działania procesów glebotwórczych

ale mogą również powodować uszkadzanie korzeni roślin.

© Andrzej GREINERT




WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNO-CHEMICZNE GLEB

Wiele czynników glebowych w zasadniczy sposób modyfikuje jej chemizm, poprzez oddziaływanie na

stopień rozpuszczalności składników oraz ich przyswajalności dla roślin, jednocześnie kształtując

strukturę gleby a przez to jej warunki powietrzno-wodne.

Wśród nich najważniejszymi są :

• odczyn (pH) gleby,

• skład granulometryczny,

• ilość i rodzaj minerałów ilastych,

• ilość i jakość substancji organicznej,

• wilgotność gleby,

• potencjał oxydo-redukcyjny gleby,

• wzajemne oddziaływanie pierwiastków na siebie.




© Andrzej GREINERT

Struktura minerału ilastego 2:1

Struktura minerału ilastego 1:1

kaolinit

muskowit




© Andrzej GREINERT

Humus kwas fulwowy

kwas huminowy



SKŁAD CHEMICZNY

Skład chemiczny gleby jest cechą bardzo zróżnicowaną i zmienną w czasie. Wpływają na nią wszystkie

czynniki zarówno zewnętrzne, jak związane z genezą gleby i jej składem mineralogicznym. Bardzo

istotnym jest aspekt wpływu człowieka na skład chemiczny gleb, zarówno bezpośredni (nawożenie,

stosowanie środków ochrony roślin, zrzuty ścieków, deponowanie odpadów itd.), jak pośredni (poprzez

emisje do atmosfery substancji, po pewnym czasie osiadających na glebę).

© Andrzej GREINERT

[Pradeep Gaur/Mint] [Pradeep Gaur/Mint] [Houston's Rice University]



SKŁAD CHEMICZNY

makroelementy Zawartość Przeciętna zawartość

Składnik (zakres) gleby regionów wilgotnych

gleby regionów suchych

% % kg/ha % kg/ha

N 0,02-0,50 0,15 3300 0,12 2600

P 0,01-0,20 0,04 880 0,07 1600

K 0,17-3,30 1,70 38000 2,00 44000

Ca 0,07-3,60 0,40 8800 1,00 22000

Mg 0,12-1,50 0,30 6600 0,60 14000

S 0,01-0,20 0,04 880 0,08 1800

mikroelementy Składnik Zawartość (zakres) Przeciętna zawartość w typowej

glebie

% ppm ppm

Fe 0,5-5,0 5000-50000 25000

Mn 0,02-1,0 200-10000 2500

Zn 0,001-0,025 10-250 100

B 0,0005-0,015 5-150 50

Cu 0,0005-0,015 5-150 50

Mo 0,00002-0,0005 0,2-5,0 2

Cl 0,001-0,1 10-1000 50

Co 0,00002-0,0005 0,2-5,0 2

Przeciętna zawartość makroelementów i mikroelementów w różnych glebach



SKŁAD CHEMICZNY

Materiał glebotwórczy As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Sb Zn

piasek 3,0 < 0,3 b.d. 13,0 0,35 < 3,0 40,0 < 0,3 51,0

less 9,6 < 0,3 149,0 25,0 0,16 44,0 51,0 1,1 89,0

glina lodowcowa 5,4 < 0,3 b.d. 14,0 0,08 19,0 32,0 0,9 76,0

ił 10,0 1,1 b.d. 27,0 0,14 74,0 61,0 0,6 121,0

piaskowiec 7,0 0,9 b.d. 15,0 0,11 30,0 75,0 0,6 63,0

bazalt 5,0 0,8 b.d. 71,0 0,10 339,0 49,0 b.d. 168,0 b.d. – brak danych

Zawartość zanieczyszczeń nieorganicznych w glebach, stwierdzana w terenach nie objętych

bezpośrednią imisją przemysłową (Dinkelberg, Bachmann 1995).



PRAWO „MINIMUM”

ŚW

IATŁ

O

TE

MP

ER

AT

UR

A

SKŁ

AD

GR

AN

UL

OM

ET

RY

CZ

NY

MA

TE

RIA

OR

GA

NIC

ZN

A

AZ

OT

PO

TA

S

FO

SF

OR

INN

E S

KŁ

AD

NIK

I P

OK

AR

MO

WE

WO

DA

PO

WIE

TR

ZE

ŚW

IATŁ

O

TE

MP

ER

AT

UR

A

SKŁ

AD

GR

AN

UL

OM

ET

RY

CZ

NY

MA

TE

RIA

OR

GA

NIC

ZN

A

AZ

OT

PO

TA

S

FO

SF

OR

INN

E S

KŁ

AD

NIK

I P

OK

AR

MO

WE

WO

DA

PO

WIE

TR

ZE



Krzywa oddziaływania składników mineralnych na wzrost roślin [Brady 1984]



© Andrzej GREINERT

• BUDOWA PROFILU GLEBOWEGO

• MIĄŻSZOŚĆ

• BARWA

• STRUKTURA

• UKŁAD

• NOWOTWORY GLEBOWE

• DOMIESZKI

• STOPIEŃ ROZKŁADU TORFU W GLEBACH ORGANICZNYCH

CECHY MORFOLOGICZNE GLEB



© Andrzej GREINERT

Profil glebowy – pionowy przekrój gleby, ukazujący jej budowę ze zróżnicowaniem poziomów

glebowych.

Poziomy glebowe, zwane również poziomami genetycznymi lub poziomami diagnostycznymi służą

typologii gleb, będąc jej podstawowym kryterium.

Pedon – trójwymiarowe ujęcie przekroju gleby – jako bryły. Jest to najmniejsza, jednorodna objętość

gleby, pozwalająca na jej zbadanie w danym momencie i zdefiniowanie. W praktyce jest to graniastosłup

o wysokości równej miąższości gleby i powierzchni płaszczyzny wierzchniej od 1 do kilku m2.

Poziomem glebowym nazywamy mineralną, organiczną lub organiczno - mineralną część profilu

glebowego, w przybliżeniu równoległą do powierzchni gleby, odróżniającą się od poziomów sąsiednich

stosunkowo jednorodną barwą, konsystencją, uziarnieniem, składem chemicznym, ilością i jakością

materii organicznej i innymi właściwościami. Właściwości te mogą być rozpoznawane i oceniane

bezpośrednio w profilu glebowym w terenie.Poziomy genetyczne, będące podstawą wyróżniania typów i podtypów gleb, tworzą system poziomówdiagnostycznych. W systemie identyfikacyjnym poziomów i warstw glebowych wyróżnia się poziomygłówne, poziomy przejściowe, poziomy mieszane, podpoziomy, nieciągłości litologiczne i litologiczno -pedogeniczne oraz cechy towarzyszące.

BUDOWA PROFILU GLEBOWEGO



© Andrzej GREINERT

Miąższością gleby nazywa się całkowitą głębokość jej wszystkich poziomów profilu glebowego, od

powierzchni do skały macierzystej, która nie wykazuje śladów procesu glebotwórczego.

Gleby wytworzone ze skał niemasywnych:

• całkowite – jednolity genetycznie profil o tym samym składzie sięga co najmniej

do 150 cm;

• niecałkowite – profile są płytsze niż 150 cm:

• płytkie – profil jednolity genetycznie o niezmienionym składzie granulometrycznym jest

płytszy od 50 cm,

• średnio głębokie – miąższość jednolitego profilu wynosi 50-100 cm,

• głębokie – miąższość profilu glebowego jednolitego genetycznie o takim samym składzie

granulometrycznym wynosi ponad 100 cm ale nie sięga 150 cm.

MIĄŻSZOŚĆ GLEB



© Andrzej GREINERT

Gleby wytworzone ze skał masywnych:

• płytkie – profil glebowy łącznie ze zwietrzeliną utworu macierzystego ma miąższość nie przekraczającą

25 cm,

• średnio głębokie – o miąższości profilu 25-50 cm,

• głębokie – o miąższości profilu gleby łącznie ze zwietrzeliną utworu macierzystego

50-100 cm,

• bardzo głębokie – o miąższości ponad 100 cm.

Gleby organiczne:

• płytkie – o miąższości 30-80 cm,

• średnio głębokie – o miąższości 80-130 cm,

• głębokie – o miąższości ponad 130 cm.

MIĄŻSZOŚĆ GLEB



© Andrzej GREINERT

Zabarwienie gleby i jej poziomów jest jedną z podstawowych cech diagnostycznych. Wynika ona

z fizycznych, chemicznych właściwości utworów, a także zawartości swoistych substancji chemicznych.

Barwa gleb jest pochodną trzech barw podstawowych: białej, czarnej i czerwonej (żółtawej).

BARWA GLEB

Humus

CaCO3

SiO2Fe O2 3

Fe O * nH O2 3 2

Czarna

CiemnoszaraCiemnokasztanowa

Kasztanowa

Brązowa

Czerwona

Brunatna

Jasnobrunatna

ŻółtaŻółtoczerwona Płowa Biała

Jasnoszara

Szara

MnO2



© Andrzej GREINERT

Zabarwienie:

• jednolite,

• niejednolite.

Barwa jako wskaźnik dotlenienia profilu glebowego:

• brunatnoszare zabarwienie – dostateczne dotlenienie,

• zabarwienie smoliście czarne – niedostatek tlenu.

Barwa a właściwości gleby:

• nagrzewanie się powierzchni procesy mikrobiologiczne

szybsze wysychanie gruntów ciemnych

szybkość aktywizacji wiosennej.

BARWA GLEB



© Andrzej GREINERT

Określenie barw jest subiektywne.

Dla minimalizacji rozrzutu stosowane są tabele Munsella.

- odcień – hue – określenie fali świetlnej, dominującej w barwie: 10 barw podzielonych umownie na

10 stopni każda,

- czystość – value – określenie barwy w porównaniu z idealną bielą – 10 stopni umownych,

- nasycenie – chroma – ocena czystości barwy dominującej przez określenie stopnia domieszania

barw innych – 10 stopni czystości.

Kod barwny: odcień – czystość – nasycenie:

np. 10YR 3/4 10YR – odcień, 3 – czystość, 4 – nasycenie.

BARWA GLEB



© Andrzej GREINERT

Struktura gleby to stan zagregowania elementarnych cząstek stałej fazy gleby. Gleby naturalne

zawdzięczają swoją strukturę przeobrażeniom utworów niestrukturalnych w stanie zbitym lub luźnym.

struktura sferyczna – agregaty zbliżone kształtem do kuli; średnica do kilkudziesięciu mm; agregaty

ułożone luźno łatwo rozpadają się; wolne przestrzeni nie zanikają wskutek uwilgotnienia.

gruzełkowata – charakterystyczna dla poziomów próchnicznych gleb uprawnych; krawędzie agregatów

niewyraźne, duża porowatość.

Powstawanie i utrzymanie gruzełków zachodzi pod wpływem:

• nawilżania i wysychania występujących na przemian,

• zamarzania i odmarzania,

• fizycznego oddziaływania korzeni roślin,

• działalności fauny glebowej,

• działalności substancji organicznej,

• elektrochemicznym właściwościom próchnicy i mineralnych koloidów glebowych,

• koagulacji substancji koloidalnej w obecności jonów wapnia – flokulacja kłaczki.

STRUKTURA GLEB



© Andrzej GREINERT

Procesy glebotwórcze doprowadzają na ogół do zróżnicowania struktury gleb.

Utwory bezglebowe są z reguły jednorodne strukturalnie.

W wyniku procesów glebotwórczych dochodzi do agregacji części elementarnych

gleby, poprzez co wzrasta jej porowatość. W wyniku degradacji dochodzi do

niszczenia agregatów glebowych.

Czynniki powodujące degradację struktury gleb:

• zagęszczanie gleby przez koła maszyn i narządzi rolniczych,

• udeptywanie przez zwierzęta i ludzi,

• składowanie materiałów,

• uderzenia kropel deszczu,

• niewłaściwy dobór i następstwo roślin uprawnych.

DEGRADACJA STRUKTURY GLEB



© Andrzej GREINERT

Odzwierciedla sposób ułożenia względem siebie poszczególnych części elementarnych (ziaren)

i agregatów oraz charakter porowatości, która powstaje w takich warunkach.

luźny – piaski luźne, żwiry; poszczególne ziarna lub agregaty nie sklejone ze sobą;

pulchny – dobrze uprawione poziomy próchniczne; występuje porowatość międzygruzełkowa

i wewnątrzgruzełkowa optymalne warunki powietrzno-wilgotnościowe i termiczne;

zwięzły – gleby wytworzone z cięższych materiałów, rędzin, mad; agregaty przylegają ściśle do siebie,

nie tworząc dużych przestrzeni wolnych;

zbity – gleby gliniaste ciężkie, masa glebowa – bezstrukturalna, ziarna ściśle przylegają do siebie.

Układ gleb ciężkich jest w dużym stopniu wypadkową wilgotności !!!

UKŁAD GLEB



© Andrzej GREINERT

Nowotwory są to widoczne gołym okiem skupienia substancji w różnej formie i różnym składzie

chemicznym, które kształtują się i wytrącają w wyniku procesu glebotwórczego.

• nacieki próchniczne,

• nagromadzenia krzemionki,

• wytrącenia łatwo rozpuszczalnych soli,

• wytrącenia węglanu wapnia,

• wytrącenia gipsu,

• wytrącenia żelaziste,

• koprolity.

Domieszki są to wprowadzone przez człowieka materiały,

powodujące zmiany w składzie i właściwościach materiału

glebowego.

• gruz budowlany,

• mieszane odpady komunalne,

• żużle,

• żwiry i piaski budowlane,

• odpady przemysłowe.

NOWOTWORY I DOMIESZKI GLEBOWE



© Andrzej GREINERT

Jest określony ilością zawartej w nim masy amorficznej (bezpostaciowej), wyrażoną w procentach lub

w skali umownej.

Skala von Posta

H1 - torf nierozłożony, przy wyciskaniu woda czysta, bezbarwna;

H10 - zupełnie rozłożony torf, bez struktury roślinnej, między palcami

przeciska się cała masa torfowa.

STOPIEŃ ROZKŁADU TORFU

Wydob

yci

e to

rfu w

Doln

ej S

akso

nii

[SG

DD

2012]

Rozł

ożo

ny t

orf

jak

o p

odło

że

[Lex

pol

2012]



Prezentacja programu PowerPoint · 2018. 2. 20. · Makropory > 30 mm Mezopory 0,2-30 mm Mikropory...

Documents

Transcript of Prezentacja programu PowerPoint · 2018. 2. 20. · Makropory > 30 mm Mezopory 0,2-30 mm Mikropory...