Fizyka i Chemia GlebDr 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.

LITOSFERA

ATMOSFERA

BIOSFERA

GLEBA

HYDROSFERA

Rys. 1 Gleba jako element środowiska przyrodniczego

KSZTAŁTOWANIE SIĘ GLEB

O powstawaniu i kształtowaniu się gleb decydują następujące czynniki glebotwórcze:

- klimat- świat roślinny- świat zwierzęcy - woda- rzeźba terenu- skała macierzysta- działalność człowieka- czas tworzenia się gleb

BIOSFERA

HYDROSFERA

KLIMATnajważniejsze elementy:insolacja (nasłonecznienie) temperaturawilgotność powietrzazachmurzenie i opadyciśnienie 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 ma. 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 krajobrazumezorelief: - powierzchnie o przekroju dziesiątek i setek metrów i pionowym zróżnicowaniu wysokości względnej 1-10mmikrorelief: - 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 urzeźbionymproces deluwialny gleby deluwialne

Wpływ nadmiernego uwilgotnienia na tworzenie się gleb:- proces glejowy gleby glejowe- proces torfotwórczy gleby torfowe

ORGANIZMY ŻYWE

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)

MIKROORGANIZMYROŚLINY WYŻSZE

ZWIERZĘTA WYŻSZE

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 ZWIERZĘCYmezofauna 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 morfologiczneW różnych typach gleb obserwujemy różny wpływ skały w cyklu rozwojowym gleby.

Skała macierzysta jako dominujący czynnik w rozwoju gleby

RĘDZINY

Czas jako czynnik glebotwórczy

Stadium młodociane

Stadium dojrzałeStadium gleby „starej”

A

C

A

Bbr

C

A

EetBt

C

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.

Stadium młodociane, Gleba inicjalna

A/C

C

Stadium dojrzałe, Czarnoziem

A

C

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-ilasto-żelazistych.

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.

Stadium gleby dojrzałej - Gleba brunatna

A

Bbr

Cgg

A

C

Stadium gleby dojrzałej - Gleba glejowa

A

G

• 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

Eet

Bt

CStadium gleby „starej” Gleba Bielicowa Gleba płowa

A

Ees

BhfeC

A

E

B

C

MORFOLOGIA PROFILU GLEBOWEGO

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

Chroma – nasycenie barwą

Hue - odcień barwy

Notacja barwy gleby wg. skali Munsella

Schematyczne przedstawienie rodzajów struktur glebowych (utwory mineralne)

masywna gruzełkowapłytkowa

rozdzielnoziarnistasłupowa pryzmatyczna

blokowa

R

gruzełkowa

płytkowa rozdzielnoziarnista

masywna

pryzmatyczna

słupowa

Wytrącenia żelazisto manganowe

• Oglejenie marmurkowate

Oglejenie marmurkowate (formy redukcyjne i oksydacyjne)

Oglejenie całkowite w glebie zabagnianej

• Barwa gleby zmienia się po jej natlenieniu– Fe+2 – Fe+3

Oglejenie całkowite gleby

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

Fig. Vepraskas 1995

Powstawanie wytrąceń żelazistych na powierzchni agregatów glebowych oraz w strefie przykorzeniowej

Stary kanał korzeniowy Strefa koncentracji Fe+

+

Strefa koncentracji Fe+++

Tworzenie się wytrąceń przykorzeniowych