Morfologia gleby - zespół cech profilu glebowego dostrzegalny wzrokowo
Cechy morfologiczne: -budowa profilu glebowego, -miąższość, -barwa -struktura, -układ -ewentualne nowotwory glebowe oraz stopień rozkładu torfu -stan uwilgotnienienia -oglejenie
Profil glebowy - pionowy przekrój gleby przedstawiający układ zróżnicowanych poziomów genet i warstw występujących w do głębokości 150-200 cm
Poziomy genetyczne - naturalne poziomy zróżnicowania, uformowane w trakcie procesów glebotwórczych
Pedon - najmniejsza jednorodna genetycznie objętość gleby pozwalająca na zbadanie i zdefiniowanie jej elementów składowych poziomów genetycznych oraz chwilowych właściwości. Praktycznie ujmując jest to graniastosłup o wys równej miąższości gleby z wierzchnimi płaszczyznami wielobocznymi i powierzchni rzutu od jednego do kilku metrów
Poziom glebowy - warstwa mineralna lub mineralno - organiczna profilu glebowego, w przybliżeniu równoległa do powierzchni gleby, odróżniająca się od poziomów sąsiednich właściwościami ukształtowanymi przez procesy glebotwórcze
Rodzaje poziomów: -główne, -przejściowe lub mieszane -podpoziomy i cechy towarzyszące
Poziomy główne określa się na podstawie dominujących form i intensywności przeobrażeń utworu macierzystego ukształtowanego w czasie procesów glebotwórczych. Każdy z głównych poziomów posiada specyficzną nazwę oraz oznaczenie w postaci dużej litery alfabetu łacińskiego. W Polsce obowiązują oznaczenia zgodne z "Systematyką gleb Polski" z 1989 r.
O -poziom organiczny zawiera ponad 20 % świeżej lub częściowo rozłożonej materii organicznej, w glebach mineralnych i mineralno - organicznych poziom ten nie przekracza 30 cm, w organicznych jest większy, w tych przypadkach często oznacza się charakter substancji organicznej i prodzaj procesów
A -poziom próchniczny -o ciemnym zabarwieniu, zawierający dobrze rozłożoną substancję organiczną, o miąższości od kilku do kilkunastu cm, zawartość substancji organicznej sięga 10%, w glebach wykorzystywanych uprawnie od 1 do 2 %
E - poziom wymywania (eluwialny) - znajduje się pod poziomami O lub A, charakteryzuje go barwa jasnoszara, jasnobrązowa lub biała, powstaje w procesie bielicowania (Ees -wymywania tlenków żelaza i glinu) lub lessive (płowienia) (Eet -wymywania frakcji ilastej); w glebach ornych poziom wymywania jest często niszczony i włączany do poziomu A
B - poziom wzbogaceniania (iluwialny) -powstaje na skutek wmywania składników wymytych z poziomu E -tlenków żelaza i glinu (Bhfe -poziom spodic -diagnostyczny dla gleb bielicowych) oraz frakcji ilastej (Bt -poziom argillic -diagnostyczny dla gleb płowych) lub akumulacji in situ (np. Bbr w glebach brunatnych);
C -poziom skały macierzystej; składa się z materiału mineralnego nieskonsolidowanego, niewykazującego cech innych poziomów glebowych; jest mało zmieniony przez procesy glebotwórcze i nie wykazuje cech identyfikacyjnych innych poziomów.
G -poziom glejowy -słaby dostęp lub brak tlenu, charakteryzuje go popielate, zielonkawe lub niebieskie zabarwienie pochodzące ze zredukowanych form żelaza i manganu
P -poziom objęty bagiennymi procesami glebotwórczymi, gleb organicznych, w glebach torfowych często wyróżnia się tutaj 3 warstwy: -warstwa korzeniowa -warstwa torfowa podścielająca pierwsza -warstwa torfowa podścielająca druga
M -poziom murszowy gleby organicznej charakterystyczny dla gleb pobagiennych o łącznej miąższości dochodzącej do 50 cm, w początkowym stadium murszenia wykształca się poziom M1 w którym zawarta jest główna masa korzeni, substancja organiczna w tym poziomie wykazuje tendencję do zgruźlania się, w glebach o zaawansowanych procesach murszenia pod poziomem M2 wykształca się poziom M2 o luźnym ułożeniu ziaren o średnicy 1 -2mm, poziom M3 występujący niekiedy pod poziomami M1 i M2 charakteryzuje grubopryzmatyczna struktura o wyraźnej łupliwości,
D -podłoże mineralne gleby organicznej (nie lite)
R -lite lub spękane podłoże skalne
Rodzaje przejść pomiędzy poziomami:
• ostre - rozgraniczanie obejmuje strefę przejścia mniejszą od 2 cm
• wyraźne - rozgraniczanie jest nagle ale obejmuje strefę od 2 do 5 cm
• stopniowe - granica między poziomami jest trudno uchwytna następuje w pasie o szer 5 do 15 cm
• niewyraźne (dyfuzyjne) - zmiana zabarwienia szersza niż 15 cm
Gdy strefa zmian pomiędzy sąsiednimi poziomami jest szersza niż 5 cm, cechy przyległych poziomów są wyraźne i istnieje ciągłość między wcinającymi się językami poziomów, określamy ją poziomem mieszanym. Oznaczenie literowe: A/E ;E/B; B/C
Gdy w częściach profilu widoczne są cechy morfologiczne dwóch sąsiednich poziomów głównych mówimy o poziomach przejściowych. Oznaczenie literowe: AE, EC, gdzie pierwsza litera oznacza poziom dominujący.
Podpoziomy
Jeżeli istnieje konieczność podziału poziomów głównych na podpoziomy, wówczas po literach O, A, E, B, C, G, P i R dodaje się cyfry arabskie w ciągłej sekwencji (np. A1, A2,A3). Wskazują one różnice cech i właściwości poziomów, możliwe do zaobserwowania podczas prac terenowych. W pierwszej kolejności są to barwa i struktura gleby. Cechy podpoziomu wynikające z pedogenezy oznacza się małymi literami łacińskimi, które dodawane są jako przyrostki po symbolu podpoziomu (np. A2a, B3hfe) lub bezpośrednio po symbolu poziomu głównego (np. Ap, wtedy zapis profilu glebowego jest następujący: Ap-A-C).
Miąższość
Miąższość gleby - łączna głębokość wszystkich poziomów profilu glebowego od powierzchni do tej części skały macierzystej, która nie wykazuje śladów procesu glebotwórczego
Gleby wytworzone ze skał masywnych:
-płytkie - miąższość profilu glebowego łącznie ze zwietrzliną nie przekracza 25 cm -średnio głębokie - 25 -50 cm -głębokie - 50 -100 cm -b. głębokie - miąższość ponad 100 cm
Gleby wytworzone ze skał niemasywnych:
-całkowite - jednolity genetycznie profil o tym samym składzie sięga co najmniej do 150 cm
-niecałkowite : • płytkie - profil jednolity genetycznie jest płytszy niż 50 cm • średnio głębokie - 50 -100 cm • głębokie - 100 - 150 cm
Gleby organiczne:
-płytkie - o miąższości 30 -80 cm -średnio -głębokie 80 -130 cm -głębokie - ponad 130 cm
W przypadku bagiennych gleb torfowych podatnych na osiadanie, położonych na terenach nieodwodnionych , przedziały głębokości zwiększa się o 30 cm w każdej grupie
Barwa gleby jest ściśle związana ze składem oraz fizycznymi i chemicznymi właściwościami gleby. Barwy gleb są pochodnymi trzech podstawowych: białej, czarnej i czerwonej
Biel - pochodzi od minerałów grupy kaolinitu, wodorotlenku glinu, krzemionki, węglanu wapnia, anhydrytu, gipsu a w glebach zasolonych od kryształów łatwo rozpuszczalnych soli
Czerń - pochodzi od związków humusowych także siarczku żelaza, dwutlenku manganu i magnetytu.
Czerwień (oraz żółć) - związane są z tlenkami żelaza i niekiedy manganu Zredukowane związki żelaza mają barwę zielonkawą lub niebieska
Tabele Munsella
-odcień (hue) 10 barw -(R,YR, Y, GY, G, BG,B,PB,P,RP) każda podzielona na 10 stopni
-czystość (value) 10 stopni porównanie z czystą bielą
-nasycenie (chroma) 10 stopni - ocena czystości barwy dominującej przez określenie domieszania innych barw, czyli stopnia szarości lub czerni
Zapis barw: odcień, czystość, nasycenie np. 10YR 3/4
Optymalne warunki do określania barwy gleby • światło naturalne • jasny, słoneczny dzień
• środek dnia (południe) • światło padające pod kątem, z lewej strony • gleba powinna być świeża • nie używać okularów przeciwsłonecznych!
Zabarwienie: • jednolite, • niejednolite.
Barwa jako wskaźnik dotlenienia profilu glebowego:
• brunatnoszare zabarwienie - dostateczno dotlenienie,
• zabarwienie smoliście czarne - niedostatek tlenu.
Barwa a właściwości gleby:
• nagrzewanie się powierzchni procesy mikrobiologiczne
• szybsze wysychanie gruntów ciemnych
• szybkość aktywizacji wiosennej.
Struktura gleby
Struktura gleby - stan zagregowania elementarnych cząstek fazy glebowej
gleb mineralnych i mineralno-organicznych. W glebach organicznych
często spotykanym elementem są nierozłożone lub rozłożone w różnym
stopniu cząstki organiczne
Czynniki wpływające na powstawanie naturalnej struktury gleby:
-rodzaj skały macierzystej
-procesy glebotwórcze
-zawartość minerałów ilastych i próchnicy -klimat
Początkowa struktura gleby powstałej z utworów niestrukturalnych może
przyjmować dwa skrajne stany:
-luźna (pojedyncze ziarna występują oddzielnie - piasek)
-zbita (bryły bardzo duże i nieregularne)
Rodzaje struktur:
a) proste (nieagregatowe) poszczególne elementarne cząstki są albo zlepione albo ułożone luźno:
-rozdzielno-ziarnista - piasek, żwir, utwory pyłowe -spójna (zwarta - masywna) - jednolita masa (gliny)
b) agregatowe - występowanie naturalnych płaszczyzn łupliwości
Cechy struktur agregatowych:
-kształt elementów strukturalnych
-wymiar elementów strukturalnych
-stopień wykształcenia struktury
Typy struktur:
1. sferoidalna (wymiary 1 -1,2 cm)
-koprolitowa - ekskrementy bezkręgowców -ziarnista - agregaty nieporowate, powstałe w wyniku procesów dezintegracji fizycznej
-gruzełkowa - agregaty porowate, spoiwem są polimery próchnicze, śluzy bakteryjnie i materiały ilaste
2. foremnowielościenna (wymiary 7,5 - 10 cm) agregaty równomiernie wykształcone wzdłuż trzech osi:
-bryłkowata -naroża wielościanów ostre, a prostopadłe ścianki dobrze zachowane -orzechowate - krawędzie zaokrąglone
3. wrzecionowata - agregaty mają kształt graniastosłupów, ułożonych pionowo w profilu, klimat suchy i półsuchy
-pryzmatyczna - bryły ostrokrawędziste o płaskich powierzchniach dolnej i górnej
-słupowa - krawędzie zaokrąglone, górna powierzchnia również okrągła „czapeczka”
4. dyskoidalna - agregaty rozbudowane w osi poziomej:
-płytkowa - agregaty oddzielone od siebie małymi szczelinami powstającymi przy wysychaniu gleby lub szczelinami pochodzącymi od soczewek lodu
-skorupkowa - agregaty w kształcie miseczek
Stopień wykształcenia i trwałości struktury:
0. bezagregatowa - sypka lub spójna
1. agregatowa słaba - po rozkruszeniu rozpada się na mieszaninę
niewielu trwałych agregatów, wielu agregatów rozkruszających się i
materiału bezagregatowego który przeważa
2. agregatowa średnio trwała - dobrze wykształcone agregaty,
średnio trwałe ale wyraźne, po rozkruszeniu materiał rozpada się
na mieszaninę wielu wyraźnych , naturalnych agregatów, niewielką
ilość agregatów rozkruszających się i niewiele materiału
bezagregatowego
3. agregatowa trwała - agregaty wyraźnie widoczne w glebach nie
rozkruszonych, agregaty słabo przylegają do siebie i opierają się
rozkruszeniu
Struktury gleb organicznych
Rodzaje:
a) brak procesu murszowego:
-gąbczasta - torfy mechowiskowe
-włóknista - torfy turzycowiskowe i szuwarowe słabo rozłożone
-kawałkowa - torfy drzewne (olesowe) masa glebowa kruszy się pod naciskiem palców na kawałki
-amorficzna - silnie rozłożone torfy
-galaretowata - typowa dla gytii
b) zaznaczony proces murszenia:
-ziarnista (kaszkowata) - charakterystyczna dla poziomu murszowego M2,
-koksikowa - poziom murszowy zdegradowany, ziarna drobne, wykształcone, ostrokrawędziste, twarde
-proszkowa - gleby murszowe poddane uprawie
-gruzełkowa - poddarniowe poziomy łąk na glebach organicznych
Układ gleby
Układ gleby - odzwierciedlenie sposobu ułożenia względem siebie poszczególnych części elementarnych i agregatów oraz charakter porowatości
Rodzaje układu:
1. Luźny - poszczególne ziarna lub agregaty nie są ze sobą sklejone (piaski, żwiry, mursze ziarniste i koksikowe)
2. Pulchny -charakterystyczny dla poziomów próchnicznych o strukturze gruzełkowej gleb o granulometrii pyłu, układ optymalny ze względu na potrzeby roślin
3. Zwięzły - poziom próchniczny gleb gliniastych, mad, rędzin kredowych
4. zbity - gleby gliniaste ciężkie, szczególnie poziomy iluwialne przesycone zw. żelaza
Nowotwory glebowe
Nowotwór glebowy - widoczne gołym okiem skupisko substancji w różnej formie i różnym składzie chemicznym, odróżniające się od otaczającej masy glebowej
Nowotwory pochodzenia chemicznego:
a) nacieki próchniczne
b) nagromadzenia krzemionki
c) wytrącenia łatwo rozpuszczalnych soli - typowe dla gleb słonych klimatu suchego
d) wytrącenia węglanu wapnia
e) wytrącenia gipsu
f) wytrącenia żelaziste - formy konkrecyjne (scementowane - łatwe do wyjęcia) i niekonkrecyjne
Nowotwory pochodzenia biologicznego:
-koprolity
Stan uwilgotnienia
Suchy - przy rozcieraniu materiał kruszy się i kurzy, w warunkach lab. jest to stan powietrzno suchy
Świeży - w dotyku gleba jest chłodna ale ani nie sucha ani nie wilgotna
Wilgotny - woda zawarta w glebie zwilża palce pod naciskiem ale po ściśnięciu gleby woda z niej nie wycieka
Mokry - woda wycieka z gleby bez nacisku, rozmazuje się w palcach
Oglejenie
Plamiste - sporadyczne plamy na tle zasadniczej barwy gleby
Zaciekowe - pionowe smugi i zacieki wzdłuż kanałów pokorzeniowych
Marmurkowate - plamy i zacieki łączą się ze sobą, tworząc „mozaikę glejową” na tle właściwej barwy gleby
Całkowite - obejmuje cały poziom glebowy
Stopień rozkładu torfu
Stopień rozkładu torfu -ilość zawartego w nim humusu
-skala Wallgrena
-skala von Posta
Obserwacja cech torfu podczas wyciskania świeżo pobranej próbki
H1- torf nierozłożony, przy wyciskaniu wydziela się woda, bezbarwna
H10-zupełnie rozłożony torf, bez struktury roślinnej , między palcami przeciska się cała masa torfowa
Badania terenowe
Cele badań terenowych:
-zapoznanie się z budową profilu glebowego,
-określenie podstawowych cech morfologicznych
-pobór próbek do analiz laboratoryjnych
-wstępna analiza niektórych właściwości fizycznych i chemicznych gleby
Przygotowanie badań terenowych
Przygotowanie do badań terenowych:
a)zebranie i przestudiowanie literatury i materiałów kartograficznych
b) przygotowanie materiałów i sprzętu:
-sonda glebowa (penetrometr) - wyznaczenie niezaburzonego miejsca odkrywki glebowej,
-świder glebowy,
-szpadel,
-saperka lub łopata z krótkim trzonkiem,
-siekierka do odcinania korzeni
-wiadro do wylewania wody
-szpachla do wygładzania ściany profilu
-taśma miernicza lub przymiar
-formularz do opisu profilu glebowego, kroplomierz z 10%HCl
-pehametr polowy Hellige'a
-odczynniki chemiczne do wykrywania Fe(II)
-metryczki próbek glebowych
-aparat fotograficzny z fleszem
-atlas barw wg Munsella
-Systematyka gleb Polski
-suwmiarka -lupa
-szeroki nóż lub łopatka do poboru próbek o naruszonej strukturze
-woreczki do próbek glebowych
-zestaw do poboru próbek o nienaruszonej strukturze: metalowe cylinderki z pokrywkami, wbijak, młotek, nóż do wycinania cylinderków
-klizymetr, altymetr, odbiornik GPS
Wykonanie odkrywki glebowej
Kryteria wyboru miejsca wykonania odkrywki glebowej
-Reprezentatywność miejsca opróbowania
-Oddalenie od dróg, rowów, budynków
-Odpowiednia głębokość gwarantująca odsłonięcie wszystkich poziomów genetycznych
Formularz do opisu profilu glebowego
Rzeźba terenu (deniwelacja na odcinku 2 km)
-równinna (płaska) - do 10 m
-niskofalista (niskopagórkowata) - 10-25 m
-falista (pagórkowata) - 25-75 m
-wysokofalista (wysokopagórkowata) - 75-150 m
-wzgórzowa - ponad 150 m
Stosunki wodne
-gleby o właściwym uwilgotnieniu
-gleby okresowo nadmiernie uwilgotnione
* niepodmokłe
* okresowo podmokłe
-gleby trwale podmokłe
-gleby okresowo nadmiernie suche
-gleby trwale za suche
Stopnie zagrożenia gleb erozją
-słaby - częściowe zmywanie poziomu A
-umiarkowany -zmywanie poziomu A, głw. na lessach
-intensywny - skutki silniejsze, niż w z. umiarkowanym
-silny - niszczenie całego profilu, czasem też podłoża
-bardzo silny - niszczenie jw. plus rozczłonkowanie reliefu
Terenowe metody szacowania niektórych chemicznych
właściwości gleb
1. odczyn pH -pehametr Hellige'a ciemnoczerwony pH . 4 odczyn bardzo kwaśny jasnoczerwony pH 5 odczyn kwaśny żółty pH 6 odczyn lekko kwaśny jasnozielony pH 7 odczyn obojętny ciemnozielony pH . 8 odczyn zasadowy dokładność 0,5 jednostki
2. obecność węglanów reakcja gleby z 10% kwasem solnym Burzenie Orientacyjna zawartość węglanów [%] Brak < 1 Słabe 1 - 3 Silne lecz krótkie 3 - 5 Silne i długie > 5
6
Właściwości fizyczne gleb
Wilgotnościowe granice konsystencji:
granica płynności Ly - wilgotność przy której gleba zaczyna tracić zdolność zachowania kształtu nadanego jej przy urabianiu i rozpływa się
granica plastyczności Lp - wilgotność przy której gleba nabiera zdolności plastycznego odkształcania się przy urabianiu granica skurczu (Ls) -wilgotność, przy której próbka gleby w miarę dalszego suszenia przestaje zmieniać swoją objętość Wp = Ly - Lp
Wskaźnik ten podaje o ile procent musi wzrosnąć wilgotność gleby, aby zmieniła się jej konsystencja ze zwartej w płynna. Zależy od ilości i właściwości wody gruntowej oraz składu i właściwości cząstek stałych.
KONSYSTENCJA GLEBY
W zależnością od stopnia uwilgotnienia gleb w odniesieniu do gleb spoistych (np. gliny, iły) wyróżnia się trzy konsystencje:
-zwarta -ma ją gleba sucha, która podczas działania na nią nacisku nie zmienia swego kształtu, a po przekroczeniu pewnej granicy ulega rozkruszeniu,
-plastyczna -ma ją gleba wilgotna, która pod działaniem siły zewnętrznej odkształca się, a po ustąpieniu jej działania zachowuje nadany kształt,
-płynna -ma ją gleba mokra, której pod wpływem siły zewnętrznej nie można nadać kształtu, ponieważ rozpływa się
Gleby niespoiste (np. piaski) na skutek wzrostu wilgotności stają się płynne bez przechodzenia w stan plastyczny.
PLASTYCZNOŚĆ GLEBY
Jest to właściwość zmiany swego kształtu pod wpływem sił \zewnętrznych i zachowania nadanych kształtów po ustaniu działania tych sił.
• Gleby bardzo plastyczne (gliny ciężkie, iły)
• Gleby średnio plastyczne (gliny średnie i lekkie)
• Gleby mało plastyczne (piaski gliniaste i słabo gliniaste)
• Gleby nieplastyczne (piaski luźne i Żwiry)
LEPKOŚĆ
Nazywamy ja 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 powierzchnie styku, np. gleba-metal. Silnie zależy od składu granulometrycznego, przy czym rozdrobnienie gleby powyżej 60% części iłowych nie powoduje dalszego wzrostu lepkości.
Gleby zagregowane maja niż sza 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.
ZWIĘZŁOŚĆ GLEBY
Jest to siła z jaką gleba przeciwstawia się naciskowi mechanicznemu. Miarą zwięzłości jest spójność. Zwięzłość gleby zależy od: składu granulometrycznego, struktury, wilgotności, zawartości koloidów i próchnicy
• Gleby zwięzłe (wytworzone z iłów i glin ciężkich)
• Gleby średnio zwięzłe (wytworzone z glin lekkich, piasków gliniastych mocnych, utworów pyłowych)
• Gleby słabo zwięzłe (wytworzone z piasków gliniastych lekkich, słabo gliniastych piasków pylastych)
• Gleby luźne (wytworzone ze żwirów i piasków)
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, kat pod jakim jest wprowadzane narzędzie do gleby, szybkość przesuwania narzędzia w glebie.
PĘCZNIENIE I KURCZLIWOŚĆ GLEBY
Pęcznienie to zwiększanie objętości gleby pod wpływem pochłaniania wody. Kurczliwość to proces odwrotny. Procesy te obserwuje się tylko w glebach zwięzłych, plastycznych.
Pęcznienie gleb P = (Vmax - V) / V jest to stosunek przyrostu objętości gleby maksymalnie spęczniałej Vmax do jej początkowej objętości
Kurczenie się gleb K = (V - Vmin) / V
Vmin oznacza minimalna objętość gleby uzyskiwaną wówczas, gdy osiąga ona wilgotność odpowiadającą granicy skurczu