Gęstość gleby
Gęstość gleb – właściwość 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 gleby[edytuj | edytuj kod]
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 gleby[edytuj | edytuj kod]
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 też[edytuj | edytuj kod]
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ 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.).
- ↑ 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.
- ↑ 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.).