Tekstura gleby i struktura gleby są unikalnymi właściwościami gleby, które będą miały głęboki wpływ na zachowanie się gleb, takich jak zdolność do zatrzymywania wody, zatrzymywanie i dostarczanie składników odżywczych, drenaż i wymywanie składników odżywczych.
W żyzności gleby, grubsze gleby ogólnie mają mniejszą zdolność do zatrzymywania i zatrzymywania składników odżywczych niż gleby drobniejsze. Jednak ta zdolność jest zmniejszona, ponieważ gleby o drobnej strukturze podlegają intensywnemu wypłukiwaniu w wilgotnym środowisku.
Tekstura gleby
Tekstura gleby ma ważną rolę w zarządzaniu składnikami odżywczymi, ponieważ wpływa na zatrzymywanie składników odżywczych. Na przykład, gleby o drobniejszej strukturze mają większą zdolność do magazynowania składników pokarmowych.
W naszej dyskusji na temat składu mineralnego gleby wspomnieliśmy, że cząstki mineralne gleby występują w szerokim zakresie wielkości. Przypomnijmy, że frakcja drobnoziarnista obejmuje wszystkie cząstki gleby, których wielkość jest mniejsza niż 2 mm. Cząstki gleby w ramach tej frakcji są dalej dzielone na 3 odrębne klasy wielkości, do których należą: piasek, ił i glina. Cząstki piasku mają wielkość od 2,0 do 0,05 mm, mułu od 0,05 mm do 0,002 mm, a gliny poniżej 0,002 mm. Należy zauważyć, że cząsteczki gliny mogą być ponad tysiąc razy mniejsze niż cząsteczki piasku. Ta różnica w wielkości jest w dużej mierze spowodowana rodzajem materiału macierzystego i stopniem zwietrzenia. Cząsteczki piasku są zazwyczaj pierwotnymi minerałami, które nie uległy znacznemu zwietrzeniu. Cząstki gliny są natomiast minerałami wtórnymi, powstałymi w wyniku wietrzenia minerałów pierwotnych. W miarę dalszego wietrzenia cząsteczki gleby ulegają rozkładowi i stają się coraz mniejsze.
Trójkąt teksturalny
Tekstura gleby to względne proporcje piasku, mułu lub gliny w glebie. Klasa teksturalna gleby to grupa gleb oparta na tych względnych proporcjach. Gleby o najdrobniejszej strukturze nazywane są glebami gliniastymi, natomiast gleby o najgrubszej strukturze – piaskami. Jednak glebę, która zawiera stosunkowo równomierną mieszaninę piasku, mułu i gliny oraz wykazuje właściwości każdej z nich z osobna, nazywamy iłem. Istnieją różne rodzaje iłów, w zależności od tego, który składnik gleby występuje w nich najliczniej. Jeżeli znana jest procentowa zawartość gliny, iłu i piasku w glebie (przede wszystkim na podstawie analizy laboratoryjnej), można posłużyć się trójkątem teksturalnym do określenia klasy tekstury gleby.
Figura 15. Trójkąt teksturalny. Trójkąt teksturalny opisuje względne proporcje piasku, iłu i gliny w różnych typach gleb.
Źródło: http://soils.usda.gov/technical/manual/print_version/complete.html
Główne klasy teksturalne dla gleb Maui podano w tabeli 3. Każda z klas teksturalnych wymienionych w tabeli 3 składa się na gleby o drobnej strukturze. Jak widać, badania gleb wykazują, że ponad 90% gleb Maui to gleby o drobnej strukturze. Wynika to w dużej mierze z rodzaju materiału macierzystego większości gleb hawajskich, którym jest bazalt. Ponieważ bazalt jest skałą o drobnej strukturze, w wyniku wietrzenia tworzy gleby o drobnej strukturze. Względna ilość gliny ma duże znaczenie w glebie.
Tabela 3. Główne klasy teksturalne gleb Maui
| Klasa teksturalna |
Procent gleb Maui, które należą do głównych klas teksturalnych klasy |
|
Silty clay |
44% |
|
Silty clay loam |
23% |
|
Silty clay loam |
11% |
|
Loam |
10% |
|
Glinka |
5% |
Aby dowiedzieć się więcej o trójkącie teksturalnym i klasyfikacji teksturalnej gleby, kliknij na poniższą animację Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej:
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soiltexture.swf
Importance of Clay and Other Particles of Similar Size
Cząsteczki gliny, jak również inne cząsteczki o podobnej wielkości, są ważnymi składnikami gleby. Istnieje zasadnicza różnica między glebami, które zawierają duże ilości cząstek piasku, a glebami, które zawierają duże ilości bardzo małych cząstek, takich jak glina. Tą różnicą jest powierzchnia. Całkowita powierzchnia danej masy gliny jest ponad tysiąc razy większa od całkowitej powierzchni cząstek piasku o tej samej masie. Aby zrozumieć tę ideę, wyobraźmy sobie pojedynczy sześcian o sześciu bokach. Ten sześcian reprezentuje cząsteczkę piasku. Teraz wyobraź sobie, że rozbijasz ten pojedynczy sześcian na 100 mniejszych sześcianów, które reprezentują 100 cząsteczek gliny. Każdy z tych 100 sześcianów ma 6 boków. Zasadniczo, rozbijając większy sześcian, odsłoniłeś o wiele więcej powierzchni. Tak więc, całkowita powierzchnia mniejszych sześcianów będzie znacznie większa niż powierzchnia pojedynczego sześcianu.
Aby zbadać tę koncepcję dalej, obejrzyj krótką animację, klikając poniższy link do Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej:
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soilgeo.swf
Ten wzrost powierzchni ma ważne implikacje w zarządzaniu składnikami odżywczymi, ponieważ zapewnia wiele miejsc dla cząstek gleby do zatrzymywania i dostarczania składników odżywczych (takich jak wapń, potas, magnez, fosforan) i wody do pobrania przez rośliny
Typy bardzo małych cząstek w glebie
- Najczęstsze minerały ilaste w glebie Maui są nazywane warstwowymi glinami krzemianowymi lub filokrzemianami. Istnieją różne rodzaje krzemianów warstwowych, takie jak kaolinit, haloizyt, montmorylonit i wermikulit. Różne typy krzemianów warstwowych różnią się znacznie, co omówimy później.
Aby uzyskać więcej szczegółów na temat różnych minerałów gliniastych krzemianów warstwowych, kliknij na poniższy link i przewiń w dół do „Phyllosilicate Room:”
http://www.soils.wisc.edu/virtual_museum/silicates.html
- Morficzne minerały, takie jak allofan, imogolit i ferrihydride, można znaleźć w wulkanicznych glebach Hawajów, które rozwinęły się z popiołu wulkanicznego. Podobnie jak gliny krzemianowe, minerały te mają bardzo dużą powierzchnię. W rezultacie, gleby z amorficznych minerałów trzymać duże ilości wody i przechowywane składniki odżywcze, w zależności od stopnia weathering.
- Tlenki glinu i żelaza są zwykle znaleźć w wysoko zwietrzałych glebach tropików. W miarę intensywnego wietrzenia minerałów ilastych struktura glin krzemianowych ulega zmianie. W szczególności, gliny krzemianowe tracą krzemionkę. W glebie pozostają tlenki glinu i żelaza. Gibbsyt jest przykładem tlenku glinu, który ma szarawy, białawy odcień. Goethite jest przykładem tlenku żelaza, który nadaje czerwonawy kolor do gleby.
Właściwości tlenków
- Tlenki są dość stabilne i odporne na dalsze wietrzenie.
- Tlenki mogą działać jak klej i utrzymywać inne cząstki gleby razem.
- Tlenki mogą wiązać składniki odżywcze, takie jak fosfor.
- Tlenki mają wysoką zdolność wymiany anionowej (AEC).
- Humus to część materii organicznej, która jest w większości odporna na rozkład i pozostaje w glebie. Humus składa się z małych cząstek, o ogromnej powierzchni. Cząstki te mają bardzo dużą zdolność do zatrzymywania i dostarczania składników odżywczych, a także zatrzymywania wody.
Struktura gleby
Struktura gleby to układ cząstek gleby w grupy. Zgrupowania te nazywane są pedami lub agregatami, które często tworzą charakterystyczne kształty występujące zazwyczaj w określonych horyzontach glebowych. Na przykład, ziarniste cząstki gleby są charakterystyczne dla poziomu powierzchniowego.
Gruzowanie gleby jest ważnym wskaźnikiem jej urabialności. O glebach, które są dobrze zagregowane, mówi się, że mają „dobrą miąższość”. Różne rodzaje struktur glebowych przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4. Types of Soil Structures in Soils
Source: http://www.cst.cmich.edu/users/Franc1M/esc334/lectures/physical.htm
Agregaty glebowe
Generalnie tylko bardzo małe cząstki tworzą agregaty, do których należą gliny krzemianowe, minerały popiołów wulkanicznych, materia organiczna i tlenki. Istnieją różne mechanizmy agregacji gleby.
Mechanizmy agregacji gleby
- Mikroorganizmy glebowe wydzielają substancje, które działają jako środki cementujące i wiążą ze sobą cząstki gleby.
- Grzyby mają włókna, zwane hyphae, które rozciągają się w glebie i wiążą cząstki gleby razem.
- Korzonki również wydzielają do gleby cukry, które pomagają wiązać minerały.
- Tlenki również działają jak klej i łączą cząstki razem. Ten proces agregacji jest bardzo powszechne w wielu wysoko zwietrzałych gleb tropikalnych i jest szczególnie powszechne w Hawaii.
- Wreszcie, cząstki gleby mogą być naturalnie przyciągane jeden drugiego przez siły elektrostatyczne, podobnie jak przyciąganie między włosami i balon.
Stabilność agregacji
Stabilna agregacja gleby jest bardzo cenną właściwością produktywnych gleb. Jednak stabilność agregacji gleby jest bardzo zależna od rodzaju minerałów obecnych w glebie. Niektóre minerały ilaste tworzą bardzo stabilne agregaty, podczas gdy inne minerały ilaste tworzą słabe agregaty, które bardzo łatwo się rozpadają.
- Silnie zwietrzałe gliny krzemianowe, tlenki i bezpostaciowe materiały wulkaniczne mają tendencję do tworzenia najbardziej stabilnych agregatów. Obecność materii organicznej w tych materiałach poprawia stabilne tworzenie się agregatów. W zarządzaniu substancjami odżywczymi stabilność agregatów jest ważna, ponieważ dobrze zagregowane minerały są dobrze odwadniane i dość podatne na obróbkę.
- W przeciwieństwie do tego, mniej zwietrzałe gliny krzemianowe, takie jak montmorylonit, tworzą słabe agregaty. Mówi się, że niektóre gliny krzemianowe mają potencjał kurczenia się i pęcznienia. Oznacza to, że minerały glebowe rozszerzają się, czyli pęcznieją, gdy są mokre, powodując, że gleba staje się lepka i słabo odprowadza wodę. Po wyschnięciu gleby te kurczą się i tworzą pęknięcia. O zdolności do kurczenia się decyduje budowa struktury sieciowej glin krzemianowych. Chociaż nie ma gleb z potencjałem skurcz-swell w Maui, te gleby można znaleźć na Molokai.
Do prostej dyskusji chemii glin glebowych, kliknij na następujący link:
http://www.aehsmag.com/issues/2002/june/soilclays.htm
.