Gęstość gleby

Gęstość glebwłaściwość fizyczna gleby opisująca stosunek masy gleby do określonej jej objętości.

Wyróżnia się dwa (lub trzy) rodzaje gęstości gleb: gęstość fazy stałej gleby i gęstość objętościową gleby (suchej albo wilgotnej).

Gęstość fazy stałej glebyEdytuj

Gęstość fazy stałej gleby, znana również jako gęstość właściwa, jest to stosunek masy fazy stałej gleby do objętości, jaką ona zajmuje:

ρ = M / Vs (g/cm3 lub Mg•m-3)
gdzie: ρ-gęstość fazy stałej, M-masa gleby wysuszonej w 105 °C, Vs-objętość fazy stałej

Gęstość fazy stałej zależy od składu mineralogicznego i zawartości materii organicznej, dlatego jest ona charakterystyką o niewielkiej zmienności w długim okresie. W zdecydowanej większości przypadków zawiera się ona pomiędzy 2,40 g/cm3 w glebach próchnicznych a 2,85 g/cm3 w glebach zasobnych w minerały ciężkie, zazwyczaj przyjmuje ona jednak wartości pomiędzy 2,60 a 2,75 g/cm3. Ma na to wpływ gęstość najpowszechniejszego minerału, jakim jest kwarc, która wynosi 2,65 g/cm3. Gleby organiczne mają wyraźnie niższą gęstość fazy stałej. W glebach torfowych wynosi ona pomiędzy 1,4 a 1,9 g/cm3, w glebach murszowych - 1,71-2,20 g/cm3 (gęstość materii organicznej wynosi ok. 1,35-1,40 g/cm3)[1].

Opracowano wzory do przybliżonego obliczania gęstości fazy stałej w glebach mineralnych (1) i organicznych (2)[1]:

(1)  ρgm = ρmin • x + ρorg • y (g/cm3)
gdzie: ρgm - gęstość fazy stałej (g/cm3), ρmin - gęstość fazy stałej części mineralnej (g/cm3), x - procentowa zawartość fazy stałej, ρorg - gęstość fazy stałej części organicznej (g/cm3), y - procentowa zawartość części organicznej
(2)  ρorg = 1435 + 11m (g/cm3)
gdzie: ρorg - gęstość fazy stałej gleby organicznej, m - popielność (100 - % materii organicznej)

Gęstość fazy stałej gleby oznacza się najczęściej metodą piknometryczną lub metodą biuretową.

Metoda piknometryczna polega na wsypaniu do piknometru (naczynie z rurką kapilarną w korku) określonej wagi gleby, uzupełnieniu wodą destylowaną, zważeniu, a także zważeniu samego piknometru oraz piknometru wypełnionego tylko wodą. Wyniki podstawione do odpowiedniego wzoru pozwalają obliczyć gęstość fazy stałej.

Metoda biuretowa polega na wsypaniu do kolby miarowej określonej naważki gleby i przy pomocy biurety uzupełnieniu kolby alkoholem aż do kreski wyznaczającej jej pojemność. Biorąc do wzoru masę i objętość kolbki, masę kolbki z glebą oraz objętość alkoholu z biurety oblicza się gęstość fazy stałej[2].

Gęstość objętościowa glebyEdytuj

Gęstość objętościowa gleby, w skrócie opisywana również jako gęstość gleby, jest to stosunek masy próbki gleby do jej objętości w stanie naturalnym. Opisuje się ją w dwóch wariantach:

  • gęstość objętościowa gleby wilgotnej (zwana również aktualną lub chwilową[3]) będącą stosunkiem masy gleby wilgotnej (w stanie naturalnym, często przy wilgotności bliskiej pojemności polowej, czyli maksymalnej, jaką może naturalnie zatrzymać gleba) do naturalnej objętości próbki gleby;
  • gęstość objętościowa gleby suchej (często charakteryzowana po prostu jako gęstość objętościowa gleby) będąca stosunkiem masy fazy stałej gleby do naturalnej objętości próbki gleby.
 ρow = Mw / V oraz ρos = Ms / V (g/cm3 lub Mg•m-3)
gdzie: ρow-gęstość objętościowa gleby wilgotnej, Mw-masa wilgotnej gleby, V-objętość próbki gleby w stanie naturalnym, ρos-gęstość objętościowa gleby suchej, Ms-masa fazy stałej gleby.
Mw = Ms + MH2O
gdzie: MH2O-masa fazy ciekłej (wody glebowej)

W przeciwieństwie do gęstości fazy stałej, gęstość objętościowa, szczególnie gleby wilgotnej, jest wartością bardzo zmienną. Gęstość gleby suchej wzrasta wraz z zagęszczeniem cząstek gleby, czyli zmniejszeniem ilości porów. Zazwyczaj w wierzchnich poziomach jest ona mniejsza niż w poziomach głębszych (0,9-1,9 g/cm3 w poziomach powierzchniowych gleb mineralnych, ≥2,0 g/cm3 w bardzo zbitych poziomach). Wynika to z mniejszej ilości materii organicznej, słabiej rozwiniętej strukturze gleby oraz mniejszego wpływu czynników atmosferycznych, zwierząt i korzeni roślin, które rozpulchniają glebę[1]. Większą gęstość objętościową od poziomów sąsiadujących wykazują poziomy iluwialne oraz tzw. podeszwa płużna gleb uprawianych rolniczo[3].

Gęstość objętościową bada się poprzez pobranie próbki gleby o naturalnym układzie do cylindra o znanej objętości i znanej masie. Następnie glebę wraz z cylindrem się waży (w przypadku gęstości objętościowej gleby suchej – po uprzednim wysuszeniu gleby w 105 °C do stałej masy) i oblicza gęstość objętościową. Analizę taką powinno się wykonać przynajmniej w trzech powtórzeniach. Problematyczne w oznaczeniu gęstości objętościowej gleby suchej są materiały, które się wyraźnie kurczą podczas wysychania[2].

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. a b c Wojciech Owczarzak, Ryszard Dębicki, Andrzej Mocek: Właściwości fizyczne gleb. W: Andrzej Mocek: Gleboznawstwo. Wyd. I. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015, s. 152-155. ISBN 978-83-01-17994-6. (pol.)
  2. a b Andrzej Mocek, Stanisław Drzymała: Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Poznań: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Pozananiu, 2010, s. 123-129. ISBN 978-83-7160-586-4.
  3. a b T. Skawina i inni, Fizyczne właściwości gleb, [w:] Saturnin Zawadzki (red.), Gleboznawstwo, wyd. IV, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1999, s. 105-107, ISBN 830901703-0 (pol.).