Elementy składowe gleby

Gleby uprawne przeznaczone do siewu roślin jedynie w połowie składają się z cząstek stałych określanych mianem stałej fazy gleby. Pozostałą część objętości gleby stanowią pory glebowe wypełnione powietrzem glebowym lub wodą glebową. O charakterze gleby w największym stopniu decydują cząstki spławialne i substancja organiczna zaliczane do fazy stałej gleby. Od ich zawartości zależy również to, jak należy uprawiać daną glebę.

Stałe cząstki gleby (faza stała) stanowią około połowy objętości gleby, pozostałą część stanowią pory znajdujące się pomiędzy nimi. Upraszczając można powiedzieć, że połowę objętości gleby stanowi jej stały budulec, a drugą połowę wolna przestrzeń.

Pory wypełnione wodą lub powietrzem

Stała frakcja gleby to różnej wielkości cząstki mineralne oraz cząstki substancji organicznej. Pełniące ważną funkcję pory glebowe, to przestrzenie wypełnione powietrzem glebowym lub wodą glebową w zależności od aktualnej wilgotności gleby, jej struktury oraz wybranej metody uprawy. W optymalnych warunkach połowę objętości porów wypełnia woda glebowa, a drugą połowę powietrze glebowe. W glebach o zbitej strukturze, na przykład w glinach, objętość porów jest nieco większa (wynosi 40÷60%) niż w glebach luźnych (o małej zwięzłości).

Klasy wielkości cząstek

Uziarnienie gleby oznacza przynależność cząstek mineralnych gleby do różnych klas wielkości. W różnych państwach stosuje się odmienne podziały cząstek mineralnych na klasy wielkości. W rozpowszechnionej na całym świecie klasyfikacji przyjmuje się podziały na frakcję blokową, kamienie, żwir, piasek, pył i ił. Podstawą podziału jest wielkość cząstek (klasy te zostały scharakteryzowane w tabeli „Klasyfikacja cząstek gleby ze względu na ich wielkość”). Na rysunku poniżej, przedstawiono różnice w wielkości poszczególnych mineralnych elementów składowych gleby oraz ich znaczenie.

Know How
drobny piasek, b) bardzo drobny piasek, c) gruby pył, d) drobny pył, e)cząstki spławialne

Cząstki iłu i próchnicy (humusu) to najmniejsze elementy składowe gleby. Przeciętna średnica takich cząstek jest mniejsza od 0,002 mm (cząstka jest, więc tysiąc razy mniejsza od ziarna piasku), nazywamy je koloidami. Powierzchnia cząstek ilastych ma ujemny ładunek elektryczny. Z tego powodu przywierają do nich składniki odżywcze o ładunku dodatnim, takie jak jony potasu, wapnia i magnezu. Oznacza to, że cząstki ilaste stają się magazynami składników odżywczych dla roślin.

Wilgoć utrzymuje się w glebie pyłowej

Gleba uprawna składa się zwykle z cząstek różnej wielkości, należących do odmiennych klas granulometrycznych. Jeżeli w danej glebie dominują frakcje żwiru i piasku, to jest ona łatwo przesiąkająca. Gleba taka jest sucha i stosunkowo jałowa. Jeżeli natomiast w glebie, w której dominuje zawartość frakcji ilastej, znajduje się pewna część piasku, gleba taka staje się cieplejsza. Gleby pyłowe często są zimne, utrzymują wilgoć i łatwo nasiąkają wodą wskutek jej kapilarnego podnoszenia, zwanego podsiąkaniem kapilarnym. Najmniejsze cząstki mineralne gleby, należące do frakcji ilastej, w decydującym stopniu wpływają na właściwości gleby, nawet gdy ich zawartość w glebie wynosi zaledwie około 5%. Iły kurczą się i pęcznieją, a ich zawartość nadaje glebie zwartą strukturę, ze szczelinkami i pęknięciami, którymi przez kolejne warstwy mogą przerastać rozwijające się korzenie. Właściwości różnych typów gleb wynikają z zawartości cząstek spławialnych (ilastych), które decydują o rodzaju gleby i sposobie jej uprawy.

Pozytywne oddziaływanie materii organicznej

Znajdująca się w glebie materia organiczna w znacznym stopniu wpływa na jej właściwości. Składniki organiczne, które zawierają prawie 60% węgla (C), to pozostałości po procesie rozkładu resztek roślinnych przeprowadzanego przez mikroorganizmy. Podczas mineralizacji substancji organicznej uwalniane są do gleby składniki odżywcze, głównie związki azotu (N), fosforu (P) oraz siarki (S).

Składniki organiczne mogą w decydujący stopniu wpływać na właściwości gleby. Z punktu widzenia rolnika wpływ ten jest prawie zawsze pozytywny. Substancja organiczna zawarta w glebie wpływa między innymi na:

  • Powstawanie i trwałość struktury gleby
  • Utrzymywanie wody w glebie
  • Uprawę
  • Zapas składników pokarmowych
  • Zaskorupianie i zamulanie się gleby

KnowHow channel
Proces rozkładu:
a) Fauna glebowa rozpoczyna proces rozkładu materii organicznej, częściowo poprzez rozdrabnianie jej na mniejsze cząstki, a częściowo poprzez drążenie korytarzy w glebie, za pomocą, których zwiększa się dopływ tlenu. Szczególną i bardzo ważną rolę odgrywają dżdżownice, powodujące rozdrabnianie materii i mieszanie jej z glebą.

b) Bakterie i grzyby przeprowadzają kolejne etapy procesu rozkładu. Ostatnia faza, podczas której powstają proste produkty końcowe stanowiące składniki odżywcze dla roślin (np. związki azotu, fosforu i siarki), nazywa się mineralizacją.

c) Powstawanie próchnicy. W procesie rozkładu różnorodnych związków organicznych powstaje wiele produktów pośrednich. Z kolejnymi fazami procesu rozkładu produkty te mają coraz prostszą budowę. Pośrednie produkty wchodzą w reakcję z sobą, a także ze związkami wytworzonymi przez organizmy żyjące w glebie. Prowadzi to do powstania nowych związków chemicznych, które zostają przekształcone w związki wielkocząsteczkowe o złożonej strukturze. Powstającą w taki sposób materię o ciemnym zabarwieniu nazywamy związkami próchnicznymi albo humusowymi. Wiążą one jony o dodatnim ładunku elektrycznym, czyli jony potasu, wapnia i magnezu.

Najmniejsze cząsteczki gleby mają dużą powierzchnię właściwą

Najdrobniejsze cząsteczki iłu (<0,0002 mm) oraz część próchnicy to koloidy, najmniejsze elementy składowe gleby. Cząsteczki te mają dużą powierzchnię właściwą (określenie to oznacza powierzchnię przypadającą na jednostkę masy cząsteczki gleby). Powierzchnia właściwa jest tym większa, im mniejsza jest średnica cząstek. Powierzchnia cząstek iłu ma ujemny ładunek elektryczny, dzięki temu przywierają do niej składniki odżywcze, będące kationami. W wyniku tego zjawiska powstają zapasy składników odżywczych dla wzrastających roślin.

Know How
Wszystkie składniki mineralne tworzące cząstki ilaste cechują się spłaszczonym kształtem. W połączeniu z ich niezwykle małą wielkością oznacza to, że koloidy charakteryzują się bardzo dużym stosunkiem powierzchni do masy, czyli dużą powierzchnią właściwą. Na przykład powierzchnia ziaren piasku o łącznej masie grama wynosi 1,5÷2 cm2 (taką powierzchnię ma mniej więcej mały znaczek pocztowy). Natomiast powierzchnia cząsteczek iłu o łącznej masie grama, może wynosić nawet kilkaset metrów kwadratowych. To powierzchnia sporego domu.

Klasyfikacja cząstek gleby ze względu na ich wielkość

Grupa granulometryczna

(frakcja)

Średnica cząstek (mm)

Clay

<0.002

Silt

0.002-0.06

Sand

0.06-2

Gravel

2-60

Stones

60-600

Blocks

> 600

Terminologia:

Pory – Pory glebowe to wolne przestrzenie pomiędzy cząsteczkami gleby, kanaliki i pęknięcia. W zależności od stanu uwilgotnienia gleby wypełnia je woda glebowa lub powietrze glebowe.

Cząstki mineralne – Będące budulcem gleby cząstki mineralne to najmniejsze elementy nieorganiczne. Powstają wskutek wietrzenia różnorodnych minerałów i skał znajdujących się w danym miejscu albo przyniesionych na przykład przez lodowiec. O właściwościach gleby decyduje wielkość cząstek, z których się ona składa (w tabeli powyżej przedstawiono klasyfikację cząstek gleby ze względu na ich wielkość)

Uziarnienie – Uziarnienie gleby mówi o stosunku ilości cząstek różnych wielkości,  informuje więc o względnej zawartości piasku, pyłu i iłu (zgodnie z kryterium przyjętym w tabeli powyżej „Klasyfikacja cząstek gleby ze względu na ich wielkość”)

Woda kapilarna– Woda kapilarna to woda, która może przemieszczać się w glebie w górę przewodami włosowatymi. Następuje to w wyniku działania sił przylegania cząsteczek wody do ścianek kapilar oraz sił spójności decydujących o wzajemnym przyciąganiu się cząsteczek wody. Gleby pyłowe cechują się znaczną kapilarnością, co oznacza, że duże ilości wody podsiąkają w nich na znaczną wysokość (zwaną wzniosem kapilarnym)

Koloid – Koloid to najmniejsza cząsteczka gleby, o przeciętnej średnicy mniejszej od 0,0002 mm. Do koloidów należą związki humusowe i najdrobniejsze iły

Kation – Zawarty w glebie jon o dodatnim ładunku elektrycznym, na przykład potasu, wapnia, magnezu

Fauna glebowa – Dżdżownice, skoczogonki, stonogi, roztocza i inne zwierzęta, które umożliwiają rozwój bakteriom i grzybom poprzez rozdrabnianie i trawienie resztek roślinnych oraz wydalanie produktów przemiany materii