Skład granulometryczny i glebowa materia organiczna

Zestaw fiszek pojęciowych dotyczących składu granulometrycznego gleb, klasyfikacji szkieletowatości, charakterystyki frakcji mineralnych, form i przemian glebowej materii organicznej oraz laboratoryjnych i terenowych metod analitycznych (m.in. metoda Tiurina, metoda organoleptyczna).

Organoleptyczna metoda oznaczania grup granulometrycznych

Terenowa metoda polegająca na zwilżeniu około $25\,\text{g}$ gleby, ocenie możliwości uformowania trwałej kulki, badaniu długości formowanej wstążki ($<2{,}5\,\text{cm}$, $2{,}5-5\,\text{cm}$, $>5\,\text{cm}$) oraz roztarciu gleby na dłoni w celu oceny wyczuwalności piasku, mączystości i przywierania do palców.

Glebowa materia organiczna

Obumarłe części roślinne i zwierzęce, które mogą występować w glebie w postaci nierozłożonej lub w różnym stopniu rozkładu, dodatkowo wzbogacone w związki pochodzenia mikrobiologicznego.

Humus glebowy (próchnica)

Zmieniona w procesie humifikacji część materii organicznej, ciemna wierzchnia warstwa gleby składająca się z produktów przetworzenia się w glebie szczątków organicznych oraz ich połączenia z mineralnymi komponentami gleby

główne formy występowania materii organicznej w glebach

1.organizmy zywe

2.swiezo obumarłe organizmy i ich szczątki jeszcze nie objęte rozkładem

3. szczątki organizmów częściowo rozłożone ale wykazujące jeszcze dostrzegalne ślady pierwotnych struktur tkankowych i komórkowych

4. humus glebowy – bezpostaciowe ciemno zabarwione produkty daleko posuniętego przetworzenia w glebie szczątków organicznych oraz ich połączenia z mineralnymi komponentami gleby

5. nieswoiste związki organiczne pochodzenia naturalnego obejmujące grupy różnorodnych związków organicznych identycznych występujących w żywych organizmach lub produktach ich metabolizmu

6. związki organiczne pochodzenia antropogenicznego

7. węgle drzewne

Znaczenie opadu roślinnego

Trzy główne funkcje w ekosystemie glebowym: 1. Źródło materii organicznej, 2. Początek procesu humifikacji, 3. Wpływ na aktywność biologiczną gleby.

Mineralizacja szczątków organicznych

Proces mikrobiologicznego rozkładu szczątków organicznych do prostych związków mineralnych.

Butwienie

Mineralizacja szczątków organicznych zachodząca w warunkach tlenowych, której produktami są m.in. $CO_2$, $H_2O$, $NO_3^-$ oraz $SO_4^{2-}$.

Gnicie

Mineralizacja szczątków organicznych zachodząca w warunkach beztlenowych, której produktami są m.in. $H_2S$ oraz $CH_4$.

Czynniki intensywności rozkładu szczątków

1.Morfologia i skład chemiczny szczątków (zwłaszcza żywice, woski, ligniny),

2.warunki rozkładu (temperatura, wilgotność, nasłonecznienie),

3właściwości gleb (odczyn, porowatość, stosunek C:N i C:P)

4 aktywność biologiczna gleby. (ilość i jakość organizmów)

Humifikacja

Złożony proces stopniowych strukturalnych i chemicznych przemian, jakim w glebie podlegają szczątki obumarłych roślin i zwierząt głównie pod wpływem organizmów glebowych i czynników atmosferycznych, prowadzący do powstania humusu.

Związki humusowe

Słabe kwasy organiczne, których cząsteczki składają się z pierścienia aromatycznego oraz łańcuchów alifatycznych; zbudowane głównie z węgla, azotu, wodoru i tlenu (model struktury kwasu huminowego opisał Stevenson w 1982 r.).

Ekologiczna rola glebowej materii organicznej

1.Udział w tworzeniu gleb i kształtowaniu ich właściwości fizycznych i chemicznych. 

2.Udział w obiegu biologicznym pierwiastków. 

3.Źródło pierwiastków pokarmowych dla roślin, uwalnianych w procesie mineralizacji. 

4.Dostarczanie energii i węgla drobnoustrojom glebowym i faunie glebowej. 

5.Udział w procesach wymiany jonowej. 

6.Wpływ na rozpuszczalność i migrację pierwiastków. 

7.Oddziaływanie na wzrost i rozwój roślin. 

8. Wiązanie pestycydów i innych związków pochodzenia antropogenicznego.

Metoda Tiurina

Metoda oznaczania węgla organicznego w glebach mineralnych polegająca na całkowitym utlenieniu materii organicznej dwuchromianem potasu ($K_2Cr_2O_7$) w obecności kwasu siarkowego przy założeniu, że węgiel w próchnicy jest średnio na zerowym stopniu utlenienia.

Wpływ odczynu na właściwości i procesy w glebie

Wpływa m.in. na:

• intensywność wietrzenia chemicznego,

• aktywność biologiczną mikroorganizmów glebowych,

• mobilność i przyswajalność składników pokarmowych (optimum ok. pH $6{,}5$),

• toksyczność pierwiastków w niskim ph

• kierunki procesów chemicznych i glebotwórczych

Czynniki wywołujące zakwaszenie gleb

1. Czynniki genogeniczne (naturalne wymywanie kationów zasadowych w procesach glebotwórczych),
2. Czynniki klimatyczne (wysokie opady atmosferyczne intensyfikujące ługowanie),
3. Czynniki antropogeniczne (kwaśne opady, stosowanie nawozów fizjologicznie kwaśnych).

Skutki kwaśnego odczynu gleby

1. Spadek dostępności składników zasadowych (Ca, Mg, K) \rightarrow ograniczenie wzrostu roślin.

2. Wzrost dostępności metali ciężkich oraz glinu (toksyczność dla roślin).

3. Ograniczenie działalności mikroorganizmów glebowych.

4. Gorsze związki próchniczne.

5. Mniejsza pojemność sorpcyjna gleby.

6. Przewaga jonów wodoru (H^+) i aktywnego glinu (Al^{3+}) w roztworze glebowym.

7. Pogorszenie właściwości fizycznych i struktury gleby.

8. Obniżenie produktywności biologicznej i plonów roślin.

Kwasowość gleby

Suma zawartych w glebie jonów o charakterze kwasowym, zdolnych do zobojętniania roztworów glebowych o odczynie zasadowym oraz wywołujących zakwaszanie.

Kwasowość czynna ($K_{cz}$)

Kwasowość określająca stężenie wolnych jonów $H^+$ i $Al^{3+}$ obecnych bezpośrednio w roztworze glebowym; oznaczana w zawiesinie wodnej ($\text{pH}<em>{\text{H}</em>2\text{O}}$).

Kwasowość potężna (utajona, $K_{ut}$)

Kwasowość wywoływana przez jony $H^+$ i $Al^{3+}$ zaadsorbowane w glebowym kompleksie sorpcyjnym; dzieli się na kwasowość wymienną ($K<em>{wym}$) oraz kwasowość hydrolityczną ($K</em>{hyd}$).

Kwasowość wymienna ($K_{wym}$)

Część kwasowości utajonej oznaczana za pomocą roztworu soli obojętnej (np. $1\,\text{M } \text{KCl}$), której kationy wypierają jony kwasotwórcze ($H^+$ i $Al^{3+}$) z kompleksu sorpcyjnego do roztworu.

Kwasowość hydrolityczna ($K_{hyd}$)

Forma kwasowości utajonej oznaczana przy użyciu roztworu soli hydrolizującej zasadowo (np. octanu sodu, $CH_3COONa$), która wypiera silniej związane jony wodorowe.

Główne czynniki determinujące odczyn gleby

1.Skład chemiczny skał macierzystych.

2.Rodzaj i intensywność utrwalania składników skał w procesach wietrzenia chemicznego.

3.Zawartość i właściwości materii organicznej.

4.Skład chemiczny wód zasilających.

5.Właściwości dopływających szczątków organicznych.

6.Wydzielanie jonów przez systemy korzeniowe roślin.

7.Nawożenie organiczne i mineralne.

8.Wynoszenie składników zasadowych z plonami.

9.Zdolności buforowe gleb

Formy występowania węglanów w glebach

1. Formy krystaliczne – minerały pierwotne (np. kalcyt $CaCO_3$),
2. Formy bezpostaciowe pierwotne – mikroskopijne skupienia rozproszone w masie glebowej,
3. Formy pedogeniczne – wtórne wytrącenia powstałe w wyniku procesów glebotwórczych (nacieki, kukiełki węglanowe).

Ekologiczna i chemiczna rola węglanów w glebie

Składnik skał i osadów: Są głównym składnikiem niektórych skał (np. wapieni i margli) oraz powszechnym składnikiem glin lodowcowych. 

Źródło pierwiastków dla wód: Wietrzenie skał zawierających węglany stanowi naturalne źródło wapnia (Ca) dla wód powierzchniowych i gruntowych. 

Odżywianie roślin: Stanowią źródło biogennego wapnia (Ca) i magnezu (Mg) niezbędnych dla roślin. 

Wpływ na fizykę gleby: Korzystnie wpływają na właściwości fizyczne oraz strukturę gleby. 

Działanie alkalizujące: Silnie podnoszą odczyn gleby. 

Buforowanie gleby: Stanowią naturalny mechanizm buforowy, który chroni glebę przed zakwaszeniem (im większa zawartość węglanów, tym wyższe pH i większa odporność). 

Regulacja przyswajalności składników: Wapń (Ca) z węglanów zwiększa przyswajalność molibdenu (Mo), a jednocześnie zmniejsza nadmierną przyswajalność toksycznego glinu (Al), żelaza (Fe) i manganu (Mn). 

Migracja w profilu: Mogą wędrować w profilu glebowym wraz z wodami i ulegać wtórnemu wytrąceniu.

Zasada metody Scheiblera

Objętościowe oznaczenie ilości dwutlenku węgla ($CO_2$) wydzielającego się w wyniku reakcji węglanów zawartych w próbce gleby z $10\%$ roztworem kwasu solnego ($HCl$).