Wykład 1. 08.10.2005
Gleboznawstwo ogólne – badanie właściwości fizycznych, chemicznych, biochemicznych gleby
Gleboznawstwo szczegółowe – systematyka i rozmieszczenie gleb
Działy gleboznawstwa:
g. genetyczne – pochodzenie gleb, rola czynników glebotwórczych
g. leśne – wpływ lasu na genezę i właściwości gleb i odwrotnie
g. rolnicze – gleby uprawne
g. diagnostyczne – rozpoznawanie gleb na podstawie cech i poziomów diagnostycznych gleb
paleopedologia – gleby kopalne i reliktowe cechy gleb współczesnych
geografia gleb – rozmieszczenie gleb
Gleba i jej funkcje w środowisku
Przedmiot badań – gleba
Gleba – utwór powstający w powierzchniowej warstwie zwietrzeliny skalnej pod wpływem czynników glebotwórczych, ma zdolność zaspokajania potrzeb pokarmowych roślin. Jest to utwór żywy, dynamiczny, integralny, wielofunkcyjny, składnik ekosystemów lądowych i niektórych płytkowodnych, jest trójfazowym produktem oddziaływania lito, hydro, bio i atmosfery.
Funkcje gleby
1. uczestnictwo w produkcji i rozkładzie biomasy
2. magazynowanie próchnicy
3. uczestnictwo w przepływie energii, retencji i obiegu wody, pierwiastków pokarmowych
4. uczestnictwo w procesach samoregulacji
5. pełni rolę filtra oczyszczającego wodę przed spłynięciem do jej dolnych warstw
6. środowisko życia
7. rejestrowanie zmian środowiska glebotwórczego
Czynniki glebotwórcze – składniki środowiska przyrodniczego wpływające na powstawanie i późniejszą ewolucję gleb:
- organizmy żywe
- klimat
- stosunki wodne
- skała macierzysta
- rzeźba terenu
- działalność człowieka
- czas
Procesy glebotwórcze – przemiany zachodzące przy powierzchniowych warstwach litosfery pod wpływem środowiska glebotwórczego prowadzące do wykształcania określonego typu gleby. Najważniejsze procesy glebotwórcze w Polsce:
- humifikacja (powstawanie próchnicy)
- brunatnienie
- przemywanie
- bagienne
- pobagienne (procesy murszenia)
- glejowy
- bielicowanie
Pedon – najmniejszy trójwymiarowy fragment pokrywy glebowej (ok. kilka m2), głębokość (1-2 m); jednorodny pod względem genetycznym.
Polipedon – obszar złożony z pedonów o zbliżonych właściwościach
Profil glebowy – pionowy, dwuwymiarowy przekrój obrazujący budowę gleby (pionowe następstwo poziomów glebowych)
Poziom glebowy – (genetyczny) część profilu która formuje się pod wpływem procesów glebotwórczych i różni się od poziomów sąsiednich
Solum – górna część profilu glebowego
Żyzność gleby – zdolność do zaspokajania wszystkich edaficznych (czyli glebowych) potrzeb roślin w ramach możliwości stwarzanych przez inne czynniki siedliskowe
Urodzajność gleby – zdolność gleby do zaspokajania wymagań konkretnych gatunków roślin. Miarą urodzajności jest plon (urodzaj) wyprodukowany w jednostce czasu z jednostki powierzchni.
Gleba jako układ trójfazowy:
- faza stała – cząstki mineralne, organiczne i mineralno-organiczne
- faza ciekła – roztwór glebowy – woda glebowa
- faza gazowa – powietrze glebowe – mieszanina gazów i pary wodnej
15-35 % wahają się zawartości fazy ciekłej i gazowej, związki mineralne 38%, substancja organiczna 12%.
Składniki gleby
stałe
płynne
gazowe
organiczne
nieorganiczne
woda
powietrze glebowe + para
edafon – korzenie roślin żywych
resztki organiczne - próchnica
kamienie, żwir, piasek, pył, ił
składniki pokarmowe – sole mineralne
kompleksy ilasto-próchnicze
roztwór glebowy
Faza stała gleby.
Składniki mineralne gleby:
PIERWOTNE minerały – dostają się do gleby w wyniku mechanicznego wietrzenia skał magmowych i metamorficznych, stanowią je cząstki szkieletowe, żwirowe i piaszczyste; nie są one zmienione lub są zmienione w bardzo małym stopniu pod wpływem czynników zewnętrznych;
Cechy:
Struktura krystaliczna
Nie chłoną wody
Nie pęcznieją
Nie mają zdolności sorpcyjnych
WTÓRNE minerały – są to produkty wietrzenia lub syntezy związków uwolnionych podczas wietrzenia chemicznego skał i procesów glebotwórczych
Struktura amorficzna lub częściowo skrystalizowana
Znaczny stopień rozdrobnienia
Duże zdolności sorpcyjne
Zdolność do gromadzenia wody i pęcznienia
Właściwości skały macierzystej istotne dla rozwoju gleb:
1. podatność na wietrzenie skał masowych – warunkuje głębokość tworzących się gleb
2. zwięzłość skał luźnych i produktów wietrzenia skał masywnych
3. skład chemiczny skały macierzystej
4. typ minerałów ilastych
5. podatność na erozję wodną i wietrzną
Wykład 2. 09.10.2005
Woda i roztwory glebowe
- woda rozprowadza składniki pokarmowe w glebie,
- od wody zależy życie w glebie
Źródła wody w glebie:
- woda gruntowa – w wyniku podsiąkania wody gruntowej do gleby
- opady atmosferyczne – śnieg, deszcz itd.
- woda z pary wodnej
- sztuczne nawodnienie
Postacie wody w glebie
· woda chemiczna (krystalizacyjna, konstytucyjna) – składnik związków i minerałów glebowych (nie znajduje się w ruchu, jest niedostępna dla roślin, nie rozpuszcza składników pokarmowych)
· woda w postaci lodu (forma krystaliczna)
· woda w postaci pary wodnej
· woda związana z siłami molekularnymi:
higroskopowa (silnie związana) – absorbowana z pary wodnej (nie bierze udziału w rozpuszczaniu soli i składników pokarmowych w glebie, fizjologicznie niedostępna dla roślin, przemieszcza się tylko w postaci pary wodnej – ulatnia się z gleby w temperaturze 105-110oC);
błonkowata (słabo związana) – związana siłami molekularnymi przez zewnętrzne warstwy wody higroskopowej (na ogół niedostępna lub słabo dostępna dla roślin, posiada zdolność do ruchu od miejsc bardziej nasyconych do mniej nasyconych, ma zdolność rozpuszczania i przenoszenia soli w glebie);
kapilarna – wypełnia przestwory kapilarne w glebie, utrzymywana siłami kapilarnymi (włoskowatymi):
a) właściwa (podparta) występuje w strefie podsiąku kapilarnego wody ponad zwierciadło wody gruntowo-glebowej (klimat wilgotny, woda z łatwością pobierana przez rośliny),
b) przywierająca (zawieszona), której źródłem jest przenikająca do gleby z powierzchni (z opadów, z nawadniania), woda kapilarna nie łączy się z wodą gruntową (klimat umiarkowany suchy, poziom wody gruntowej zalega bardzo głęboko);
POCHODZENIE WODY KAPILARNEJ:
1. z podsiąku wody gruntowej
2. z opadów po odcieknięciu wody grawitacyjnej
3. z kondensacji pary wodnej
Kapilary węższe wznoszą wodę na większą wysokość ssąc ją z kapilar o większej średnicy. Wysokość podniesienia wody w kapilarach wzrasta wraz ze zmniejszeniem promienia kapilary (zjawisko kapilarności).
Wysokość podnoszenia kapilarnego zależy od frakcji:
Żwir – 0-1 cm
Piasek gruby – 5-10 cm
Piasek średni – 10-20 cm
Piasek drobny i gliniasty – 20-50 cm
Glina średnia – 20-50 cm
Ił i glina ciężka – 1-5 cm
· woda wolna – wypełnia większe pory w glebie i przemieszcza się pod wpływem sił grawitacji (dążność do ruchu w kierunku pionowym, duża zdolność do rozpuszczania soli i zdolność do przemieszczania roztworów koloidalnych i drobnych zawiesin)
Nadmiar wody wolnej w glebie jest dla niej zjawiskiem szkodliwym.
Źródła wody wolnej:
1. woda grawitacyjna (infiltracyjna) – pojawia się po opadach
2. woda gruntowa – zatrzymana przez warstwę nieprzepuszczalną
Zdolność gleby do akumulacji wody zależy od:
- skład granulometryczny gleby (cząstki drobne gromadzą wodę)
- struktura gleby (im więcej porów o małej średnicy, tym więcej wody kapilarnej w glebie)
- rodzaj koloidów glebowych (pojemność wodna wzrasta w kierunku kaolinit-illit-montmorylonit-koloidy mineralne-próchnica)
- zawartość próchnicy (wprost proporcjonalnie)
- zawartość kationów wysycających glebę (Ca, Mg, K, Na).
Podsumowanie (do uzupełnienia)
Forma wody
Występowanie w glebie
Stopień ruchliwości
Dostępność dla roślin
Ruch soli
Związki chemiczne
Chemicznie związane
Nieruchliwa
Niedostępna
Brak
Para wodna
W powietrzu glebowym
Ruchoma
Higroskopowa
Absorbowana molekularnie
Praktycznie nieruchoma
Błonkowata
W postaci błonek molekularnych
Bardzo słaba ruchoma
Słabo dostępna (więdnięcie roślin)
loczekandkedzior