BO CZNIK I GLEBOZNAW CZE, T. X V II, W ARSZAW A 1967 JÓZEF TO KAJ

Transkrypt

1 BO CZNIK I GLEBOZNAW CZE, T. X V II, W ARSZAW A 1967 JÓZEF TO KAJ ILOŚCIOWE BADANIA MIKROSKOPOWO-CHEMICZNE AGREGA TÓW GLEBOWYCH JAKO ELEMENTÓW STRUKTURALNYCH. CZĘŚĆ I. SKŁAD AGREGATOWY, WŁAŚCIWOŚCI MORFOLOGICZNE I SKŁAD MECHANICZNY K atedra G leboznaw stw a WSR K raków W STĘP Wielkość agregatów glebowych ma duży w pływ na fizyczne w łaściwości gleby i plon uprawianych roślin. Woliny stwierdził pierwszy, że najważniejsze są agregaty o średnicy od 0,25 do 10 mm. Szczególne znaczenie mają agregaty wodoodporne. Wiliams wyróżnia dwa rodzaje wodoodporności rzeczywistą i względną. Drugą ważną cechą agregatów glebowych jest porowatość. Pierwszym uczonym, który zajmował się badaniem trwałości struktury gleby, był Schloesing senior. Giedrojć rozpatrywał zagadnienie struktury od strony chemii koloidów. S i d e r i [31] badał strukturę agregatów czarnoziemów w szlifach w świetle odbitym, Tiulin i Korowk i n a zaś [35j badali tworzenie się trwałych agregatów w zależności od system u korzeniowego roślin i związanych z nimi bakterii. Proces agregacji przebiegał w strefie silnie zagęszczonego systemu korzeniowego dzięki wodorotlenkom Fe i Al oraz substancji organicznej specjalnej natury (lignina, hemiceluloza, celuloza, organiczne kwasy barwy brunatnej). Ponomariewa [30] badała trwałość agregatów z gleb pod różnymi roślinami. Autorka podkreśla ogromną rolę częściowo rozłożonej substancji organicznej w tworzeniu agregatów glebowych. К o z ł o w [19] podaje, że główną rolę w nadawaniu trwałej struktury glebowej odgrywają trawy z m otylkowym i i dżdżownice. Baltian, Bachtin, Dimo i Chwylia [3] stwierdzili, że

2 284 J. Tokaj w glebie darniowo-bielicowej pod mieszankami i żytem największą trwałością odznaczały się agregaty w poziomach 0 10 cm i cm. Współczynnik dyspersji był większy w poziomie cm, niezależnie od uprawianej rośliny. Weychert [44] twierdzi, że gleby strukturalne i niestrukturalne oddziałują w sposób diametralnie różny na urodzajność gleby i odżywianie się roślin. Kwaracchelia [24] na podstawie wyników badań stwierdził, że trwałość agregatów zależy od typu gleby i od trwałych połączeń R20 3 z kwasami huminowymi. W glebach bielicowych w tworzeniu tych połączeń odgrywa główną rolę wodorotlenek Fe, w glebach zasobnych w glin ruchomy (słabo zbielicowane i czerwonoziemy) wodorotlenki Al, a w czarnoziemach w równym stopniu próchnica, Al i Fe. Trwały gruzełek tworzy się przez scementowanie substancją organiczną, połączoną z jonowokoloidalną mineralną częścią gleby. T i u l i n [36] dzieli agregaty na dwie grupy. Do pierwszej zalicza te, które nie zawierają żelazo- -humianów i lekko peptyzują pod wpływ em kationów sodu. Są to agregaty wapienno-humianowe; do drugiej scementowane przez humiany Fe i Al, bogate w N i P. Są to agregaty żelazo-humianowe. Antipow-Karata j ew, Kellerman i Chan [2] w obrębie agregatów o średnicy od 5 do 0,25 mm wyróżnili 3 typy: pulchno- -huminowo-gliniaste, żelazisto-gliniasto-huminowe i huminowe. Sekera zwraca szczególną uwagę na układ przestworów między agregatami. Wierszinin najlepsze plony otrzymał wtedy, gdy gleba zawierała agregaty o średnicy 1 2, 2 3 i 3 5 mm. Birecki i Gastoł [5, 6, 7] podają charakterystykę gruzełków glebowych spod różnych roślin uprawnych. Polski [28, 29], Kaczinski i Strickling [32] podkreślają szczególne znaczenie porowatości agregatów w fizycznych właściwościach gleby. Nad powstawaniem agregatów glebowych pracowali Wierszinin i współpracownicy [46], Schachtschabel [33] i Kaczinski [12, 13]. Badania nad trwałością agregatów i strukturą gleb prowadziła Kullmann i Koitsch '[22], Wittmuss i Mazurak [47], Lyles i Woodruff [26], Frese, Czeradzki i Schlade r- busch [10], Koepf [15] i inni. Kellerman [14] badając gleby ZSRR wyróżnił 4 typy agregatów: pulchny hum ianowo-gliniasty mało trwały, żelazisto-gliniasto-hum ianowy średnio trwały, żelazisty i fulw o-żelazisto-hum ianowy średnio trwały, hum ianowo-fulw o-żelazisty bardzo trwały. Badania mikrostruktury gleb pod mikroskopem przeprowadzili К u b i e n a (cyt. za Parfienową i Jarmiłową), Brewer, Altemüller

3 A gregaty glebowe jako elem enty stru k tu raln e 285 fl], Blume i Schlichting, Mella Lagos, К o w a 1 i ń s к i [13]. Kowaliński opisuje mikromorfologię gleby w poziomach genetycznych profilu, dotyczącą przestworów, tekstury, plazmy spływowej itp. К u b i e n a [20] wskazuje na bardzo duże znaczenie mikromorfologicznego badania gleb, które wyjaśnia morfogenezę różnych struktur glebowych i stanowi istotne zagadnienie w badaniach gleboznawczych. Frese [11] podkreśla, że struktura (die Struktur) i budowa (das Gefüge) nie są pojęciami jednoznacznymi i powinny być dokładnie zdefiniowane. Brewer i Sleeman proponują wprowadzenie specjalnego określenia pedality, na który składają się,,fabric przestrzenny rozkład cząsteczek i przestworów, structure ich wielkość i forma, texture zawartość iłu itd. Kaczinski [30] odróżnia pojęcie struktury morfologicznej (naturalnej) i agronomicznej, a Kubiena m i krostrukturę i makrostrukturę. Wierszinin dzieli mikrostrukturę na mikrostrukturę grubą, obejmującą agregaty od 0,25 do 0,001 mm, mikrostrukturę drobną koloidalną, o wymiarach poniżej 0,001 mm. Strukturą gleby zajmowało się w ielu badaczy; same agregaty były jednak mało badane, choć mają one istotne znaczenie dla żyzności każdej gleby. Z ważniejszych prac z tego zakresu na szczególną uw a gę zasługują badania Antipow-Karatajewa, Kellermana i Chana [2], Kellermana [14], Lowa [25], Wierszinina, Sekery, Kubień y, Beckmann a, Geygera [21], Kaczinskiego. Jakkolwiek skład mineralny szkieletu i jego jakość były podkreślane w opisie agregatów, to jednak badania dotyczyły tylko niektórych frakcji. Skład chemiczny również nie był badany w większej ilości frakcji agregatów glebowych, lecz tylko wybranych i ograniczony do oznaczania zawartości wodorotlenków Al i Fe. W polskiej literaturze gleboznawczej brak zupełnie badań nad agregatami glebowymi, poza publikacjami Bireckiego i Gastoła [5, 6, 7] oraz Tokaj a [38, 40, 42]. Na potrzebę badań struktury, a w szczególności agregatów glebowych, wskazują wybitni uczeni, jak Kubiena, Sekera, Musierowicz, Kaczinski, Wierszinin, Tokarski i inni. Idąc po linii tych zaleceń przeprowadzono specjalne studium m etodyczne mikroskopowo-chemiczne, które objęło sześć frakcji agregatów glebowych. Badania dotyczą składu mineralnego (mineralogicznego szkieletu), chemicznego, zwięzłości, stopnia obtoczenia szkieletu, mikrobudowy itp. W badaniach tych stwierdzono zróżnicowanie agregatów glebowych na jasne i ciemne w glebach brunatnych, występujących w trzech m iejscowościach województwa krakowskiego. Agregaty te stały się głównym przedmiotem badań, które przeprowadzono w poziomach akumulacyjnych.

4 286 J. Tokaj OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA OBIEKTÓW BADAN Do badań pobrano agregaty z poziomów akumulacyjnych gleb trzech miejscowości położonych na terenie województwa krakowskiego. Są to gleby strukturalne, a zbadane agregaty są złożone i obejmują frakcje o średnicy 1 2, 2 3, 3 4, 4 5, 5 6 i powyżej 6 mm. Gleba z Mydlnik jest użytkowana jako orna, z Jaworek jako łąkowo-pastwiskowa, a z doliny Małej Łąki w Tatrach jest glebą leśną. Miejscowość M ydlniki leży w okolicy W ielkiego Krakowa na w ysokości 210,8 272,0 m n.p.m.; znajduje się tu Rolniczy Zakład Doświadczalny WSR w Krakowie. Jaworki są położone na wysokości 600 9Ö0 m n.p.m. koło Szczawnicy [16], a dolina Małej Łąki w Tatrach, powyżej 1200 m n.p.m. Rzeźba terenu Mydlnik jest falista; Jaworki mają charakter podgórski, a występujące zbocza mają różne nachylenie i wystawę [16]; dolina Małej Łąki w Tatrach ma urozmaiconą konfigurację [38]. W e dług klasyfikacji Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego gleby te należą do typu gleb brunatnych właciwych (Mydlniki) i brunatnych kwaśnych (Jaworki i dolina Małej Łąki w Tatrach). Gleba brunatna właściwa orna z Mydlnik jest glebą niecałkowitą, która wytworzyła się z gliny lodowcowej. Jej profil ma budowę Ax (B)C D, a skład mechaniczny odpowiada glinie średniej. Odczyn ma obojętny, barwę brunatnoszarą i zawiera 1% części szkieletowych. Poziom akumulacyjny sięga od 0 do 25 cm. Na głębokości ok. 50 cm w ystępuje szarosiny ił mioceński. Gleba brunatna kwaśna łąkowo-pastwiskowa z Jaworek wytworzyła się ze skał fliszu karpackiego1, a więc z piaskowców i łupków ilastych pochodzenia kredowego [16]. Jej profil wykazuje następującą budowę: Ao Ai (B) C. Należy do gatunku gliny średniej pylastej. Poziom akumulacyjny wykazuje miąższość 0 28 cm, zabarwienie szare, odczyn kwaśny. Ze względu na zawartość szkieletu należy do średnio szkieletowych. Gleba brunatna kwaśna leśna z Małej Łąki (Tatry) wytworzyła się ze skał górskiej moreny dennej łupków ilastych wapieni dolomitycznych, kwarcytów. Budowa profilu wykazuje następujące poziomy: A0 Ai(B) C. Poziom akum ulacyjny ma miąższość od 0,3 do 13 cm, zabarwienie brunatne, a odczyn kwaśny. Gleba ta należy do średnio głębokich i słabo szkieletowych oraz do gatunku gliny średniej2 [38]. 1 Fliszem nazyw am y zespół naprzem ianległych w arstw zlepieńców, piaskow ców, arkoz, szarogłazów i łupków, w śród których w ystępują niekiedy otoczaki obcych skał, zw ane egzotykam i. 2 Skład m echaniczny oznaczono po spaleniu sub stancji organicznej 6% H20 2.

5 A gregaty glebowe jako elem enty stru k tu raln e 287 Na ogół są to gleby słabo przepuszczalne o zbliżonych do siebie w łaściwościach pod względem m orfologicznym i fizycznym. W edług klasyfikacji Tokarskiego, w oparciu o wyniki analizy termicznej, zbadane gleby należą do serii gleb piaszczysto-ilastych w ich naturalnej system atyce [39]. Gleby te wytworzyły się ze skał różnego pochodzenia geologicznego. Działanie głównych czynników glebotwórczych jest tutaj również zróżnicowane i obejmuje klimat, czas, gospodarczą działalność człowieka itp. Szczegółowe badania agregatów glebowych przeprowadzono w poziomie akumulacyjnym gleby z Mydlnik, a w dwóch pozostałych wykonano tylko niektóre. METODYKA BADAŃ LABORATORYJNYCH Morfologię agregatów badano pod mikroskopem z górnym ośw ietleniem, a mikrostrukturę w cienkich szlifach w św ietle spolaryzowanym [9]. Szlify mikroskopowe przygotowano w następujący sposób: agregaty glebowe zostały nasycone rozcieńczonym balsamem kanadyjskim w tygielku porcelanowym. Tygielek stawiany był na płytce żelaznej podgrzewanej ostrożnie palnikiem gazowym przez 3 5 minut. Następnie wylewano część balsamu kanadyjskiego z agregatami na cienką papierową tekturkę i pozostawiano do ochłodzenia i stwardnienia balsamu. Po stwardnieniu balsamu agregaty szlifowano najpierw na tarczy szlifierskiej, a następnie wygładzano bardzo drobnym proszkiem szlifierskim (karborundowym) w oleju wazelino wy m, po czym naklejano na szkiełko przedmiotowe. Po naklejeniu i stwardnieniu balsamu preparat powtórnie szlifowano na drobnej tarczy szlifierskiej, a następnie ręcznie na matowej płycie szklanej do wymaganej grubości (ok. 30 mikronów). Następnie za pomocą balsamu kanadyjskiego naklejano na szlif szkiełko przykrywkowe. Po stwardnieniu balsamu szlif nadaje się do badań pod mikroskopem polaryzacyjnym. Skład mechaniczny oznaczono metodą Eouyoucosa Cassagrande w modyfikacji Prószyńskiego [27] i pod mikroskopem [39]. Podziału agregatów na jasne i ciemne dokonano za pomocą specjalnie sporządzonego kolorymetru, odpowiadającego ich naturalnej barwie [39]. Ciężar w łaściw y, objętościowy, porowatość, kapilarną pojemność wodną m e todą biuretową Tokarskiego [39]. Higroskopowość zwyczajną i maksymalną metodą suszarkową; wodoodporność agregatów m e todą frakcjonowaną Biekariewicza, Krieczuna i Sotnikowe j [4]; zwięzłość przez wytrzymałość na zgniatanie w specjalnym aparacie opracowanym przez Tokarskiego i Tokaja w Ka-

6 288 J. Tokaj tedrze Gleboznawstwa WSR Kraków [37]; skład głównych elementów budowy agregatów pod mikroskopem polaryzacyjnym metodą punktową Głagolewa [9]; stopień obtoczenia detrytusu mineralnego (szkieletu agregatów) określono pod mikroskopem polaryzacyjnym przyjmując klasyfikację Ruchina; skład detrytusu mineralnego oznaczono pod m i kroskopem polaryzacyjnym na podstawie właściwości optycznych minerałów [9]; skład mineralny metodą termoanalizy wagowej Tokarskiego [39, 41, 43]; skład chemiczny wyciągów w 20-procentowym HC1 wagowymi metodami chemicznymi [17], a K20 i Na20 pod mikroskopem jako kryształy soli NaCl i KC1, różniące się między sobą współczynnikami załamania światła; zawartość substancji organicznej (próchnicy) w agregatach metodą Altena z Lichterfelde; przyswajalny P20 5 i K20 metodą Wondrauschowej; azot całkowity metodą Kjeldahla; phc w wodzie elektrom etrycznie za pomocą elek trody szklanej; sorpcję błękitu m etylenowego oznaczono wg Tokarskiego. W YNIKI BADAŃ SK ŁA D AGREGATOW Y ZBADANYCH PRÓBEK GLEBOW YCH W naturalnych warunkach każda gleba charakteryzuje się właściwym sobie stopniem agregacji. Jakościowy i ilościowy stopień zgruźlenia tworzywa gleby zależny jest przede wszystkim od jej składu m ineralnego, chemicznego i aktywności biologicznej. Według Świętochowskiego [34] w glebie tworzą się mikroagregaty, czyli skupienia pierwszego stopnia (agregaty proste), o średnicy 0 0,25 mm i makroagregaty {agregaty złożone) o średnicy 0,25 10 mm. Makroagregaty różnią się od mikroagregatów nie tylko wielkością, ale także właściwościami fizycznym i i chemicznymi i wodoodpornością. Od ilościowych stosunków m iędzy agregatami różnych wielkości i ich rozmieszczenia w poziomie akumulacyjnym gleby zależy struktura (budowa) roli. Należy dodać, że również ważna jest tu jakość agregatów glebowych. Bliższe poznanie właściwości tych agregatów pozwala dokładniej ocenić właściwości gleby i jej zdolność do produkcji roślinnej. Tabela 1 przedstawia zawartość poszczególnych frakcji agregatów w próbkach powietrznie suchych badanych gleb wg metody sitowej. Najwięcej części szkieletowych ( > 1 mm) zawiera gleba z Jaworek, a najmniej z Mydlnik. Agregatów mniejszych od 1 mm znajduje się najmniej w glebie z Mydlnik, a najwięcej w glebie z Małej Łąki. W g lebie z Mydlnik przeważają grubsze frakcje nad drobniejszymi, a w glebie z Jaworek i Małej Łąki jest odwrotnie.

7 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 289 W tabeli 2 przedstawiono ilości agregatów wyodrębnionych z badanych gleb w procencie w rozbiciu na frakcje i zabarwienia jasne i ciemne. Jak widać z otrzymanych wyników, w glebie z Mydlnik przeważają agregaty jasne, z wyjątkiem frakcji 0,5 1 mm. Podobnie jest w glebie z Małej Łąki, z wyjątkiem frakcji 0,5 1, 1 2 i powyżej 6 mm. W glebie z Jaworek agregaty ciemne przeważają ilościowo nad agregatami jasnymi. Zróżnicowanie jakościowe i ilości agregatów glebowych wskazuje na specyfikę ich powstawania w środowisku glebowym. W ywierają tu w pływ takie czynniki, jak roślinność, sposób użytkowania, charakterystyczny klimat glebowy itp. Tabela 1 Procentowy udział poszczególnych frakcji agregatów w próbkach gleb brunatnych zbadanych metodą sitową Per cent of particular fractions in aggregates of brown-soil samples determined by sieving Frakcja F raction mm Mydlniki Gleba orna P r o f il nr 1 : Głębokość 0-25 cm w % ciężaru Mydlniki Arable s o i l P r o file N r.l Depth 0-25 cm w eight % Jaworki Gleba łąkowo- pestwiskowa P r o f il nr 49 Głębokość 0-28 cm w % ciężaru Jaworki Meadow-pasture s o i l P r o file N r.49 Depth 0-28 cm weight % T etir - Mała Łąka Gleba leśn a P r o fil nr 107 Głębokość 0,3-1 3 cm w % cięża ru Tatra Mts. - Mała Łąka F orest s o i l P r o file Nr. Ю7 Depth 0,3-1 3 cm weignt % C zęści szk ieletow e J ^ l S k e le ta l p arts ;> 1 1,0 12,0 2,6 < 1 8,2 34,1 39, ,0 10,3 21, ,1 4,6 7, ,2 3,4 9, ,0 3,0 7, ,5 7,6 4,4.40,0 25,0 7,5 Razem - T otal 100,0 100,0 100,0 Zróżnicowanie agregatów glebowych na jasne i ciemne dotychczas nie było notowane w literaturze. Zauważono je najpierw w glebie z M ydlnik [37], a następnie w glebach Jaworek i Małej Łąki, należących do typu gleb brunatnych. Różnice w barwie agregatów są widoczne tylko w glebie będącej w stanie powietrznie suchym. W warunkach polowych zjawisko to jest niewidoczne. W Jaworkach na 50 prób glebowych tylko 4 m iały agregaty jasne i ciemne. W jednej próbce różnice w zabarwieniu zaznaczyły się słabo. W glebach z Małej Łąki na 20 próbek znale- 19 R oczniki glebozn aw cze

8 290 J. Tokaj ziono 6 zawierających agregaty jasne i ciemne. Dla próbek z Jaworek stanowi to 8%, a dla próbek z Małej Łąki 30%. Wynika z, tego, że zjawisko to nie jest powszechne. Tabela 2 Procentowa zaw artość sglîegrfwv Jasnych i ciemnych g le b brunatnych w p rocen cie ilościowym P er cent content o f dark- and lig h t - c o lo r aggregates in brown s o ils % to t. number Frakcja Fraction mm M ydlniki Gleba orna P r o f il nr 1 Głębokość 0-25 cm Mydlniki Arable so il Profile Nr.l Depth 0-25 cm Jaworki Tatry Gleba Mała Łąka Gleba leśn a łąkcwo-pastwiskowa P r o f il nr 107 P r o f il nr 49 Głębokość 0,3-1 3 cm Głębokość 0-28 cm Jaworki l/e adow-pa sto re s o i l P r o file N r.49 Depth 0-28 cm Tatra Mts. Hala Łąka Forest so il Profile Nr. 107 Depth 0,3-1 3 cm Agregaty jasne - Light color aggregates 0,5-1 44,80 45,50 24, ,30 10,00 49, ,90 38,00 60, ,20 29,58 57, ,60 39,48 54, ,20 36,43 63,6 1 ^ >6 53,40 44,00 37,00 Agregaty ciemne - D ark-color aggregates 0,5-1 55,20 55,50 75, ,70 90,00 50, ,10 62,00 39, ,80 70,42 42, ,40 60,52 45, ,80 63,57 36,39 > 6 4 6,60 56,00 63,00 OPIS AGREGATÓW I ICH SZLIFÓW POD M IKROSKOPEM Agregaty glebowe można klasyfikować pod względem wielkości, kształtu, pochodzenia, trwałości, budowy, porowatości itp. W gleboznawstwie istnieje kilka systemów klasyfikacji agregatów glebowych. Jedne z nich ujmują tylko wielkość i kształt gruzełków, inne natomiast uwzględniają jeszcze ich cechy m orfologiczne i fizyczne. Na uwagę

9 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 291 zasługują następujące klasyfikacje agregatów strukturalnych gleby: Zacharowa, system oksfordzki, system amerykański, Wierszinina [45], Wierszinina i współpracowników [46], klasyfikacja niemiecka przedstawiona przez Kullmanna [23] oraz klasyfikacja francuska podawana przez Duchaufoura. Ostatnie dwie wydają się zbyt ogólne i schematyczne. Najbardziej racjonalna wydaje się być klasyfikacja agregatów glebowych Wierszinina, która rozpatruje najistotniejsze cechy agregatów glebowych jako podstawowych elem entów struktury gleby (roli) od strony gleboznawczej i wartości rolniczej. Opis agregatów pod mikroskopem wykonano przy powiększeniu 55,5 X, a szlifów przy powiększeniu 320 X. Agregaty jasne (Mydlniki) Frakcja agregatów o średnicy 1 2 mm należy do typu równowymiarowego. Są to agregaty drobnobryłkowe, drobnoorzechowate i drobnoziarniste. Ściany i krawędzie agregatów są wyraźnie zarysowane. Znajdują się na nich plamki ciemnoszare i rzadziej rdzawe. W szlifie ziarna szkieletowe występują pojedynczo, w niektórych agregatach jest ich zupełnie brak. Są one głównie małych wymiarów, o kształtach ostrokrawędzistych, niekiedy zaokrąglonych. Lepiszcze jest zwarte i kontaktowe3 o niejednolitej barwie szarobrązowej. Substancja organiczna znajduje się w daleko posuniętym rozkładzie i występuje rzadko w postaci drobnych zhumifikowanych fragmentów. Przestwory stanowią przeważnie kręte kanaliki, przebiegające przez gruzełek i czasem rozgałęziające się na boki. Frakcja 2 3 mm nie ma agregatów drobnoziarnistych i jest podobna do poprzedniej. Agregaty mają żółtawy odcień. Na ściankach agregatów spotykane są niekiedy szczelinkowate nieregularne pęknięcia. W szlifie (rys. 1, 2, 3) przeważają głównie drobne ziarna szkieletowe, a duże występują pojedynczo i rzadko. W edług skali Ruchina ziarna mają prawie kształt ostrokrawędzisty. Lepiszcze zwarte przeważa nad kontaktowym, układając się m iejscami krętym i pasemkami. Zabarw ienie lepiszcza jest bladoczerwone i bladordzawe. Substancja organiczna w ystępuje w e fragmentach różnej wielkości i znajduje się w częścio- 3 Za lepiszcze zw arte uw aża się takie, w którym nie w y stępują ziarna szkieletow e powyżej 50 m ikronów średnicy; za lepiszcze kontaktow e takie, k tó re cienką w arstew ką przylega do ziarn szkieletowych; za lepiszcze porow ate takie, w którym znajdują się pory. K ubiena, A ltem üller i B rew er nazyw ają lepiszcze w iążące szkielet m ineralny w agregaty plazm ą glebową. P rzy opisie szlifów m ikroskopow ych posługuję się tym i określeniam i.

10 292 J. Tokaj Rys. 1. M ydlniki. Budow a agregatu jasnego w idziana przy nikolach równoległych. F ra k cja 2 3 mm średnicy. Pow iększenie 200 X. 1 ziarna szk ieletu (d etrytus m in eraln y ), 2 substancja lepiszcza, 3 substancja organiczna, 4 p orow atość (przestw ory ) M ydlniki. S tru c tu re of a dark-color aggregate, p arallel Nicol prism s. M agnif. 200 X. F raction 2 3 mm diam. 1 sk e leta l g ran u les (m ineral detritu s), 2 bin der su b stance, 3 organic m atter, 4 fr e e pore sp ace Rys. 2. M ydlniki. Budow a agregatu jasnego w idziana przy nikolach skrzyżowanych. F rak cja 2 3 mm średnicy. Pow iększenie 200 X M ydlniki. S tru ctu re of a light-color aggregate, crossed Nicol prism s. F raction 2 5' mm diam. M agnif. 200 X

11 A gregaty glebowe jako elem enty stru k tu raln e 293 wym rozkładzie. Przestwory są przeważnie duże o różnych kształtach. Szczegóły budowy agregatu ilustrują rysunki4. Na zdjęciach widoczne są główne składniki agregatu. Rysunek jest wykonany niezależnie od fotografii i w małym powiększeniu aparatem Abbego. Na rysunku zaznaczono prawdopodobne połączenia żelaziste, które na fotografiach czarnobiałych nie mogą być widoczne. Rys. 3. M ydlniki. Budow a agregatu jasnego w idziana przy nikolach równoległych. F rakcja 2 3 mm średnicy. M inerały detrytyczne. Pow iększenie 45 X. R ysunek m ikroskopow y przy użyciu ap aratu Abbego 1 m in erały d etry ty czn e, 2 su bstancja lepiszcza, 3 su bstancja organiczna, 4 przestw ory, 5 połączen ia żela ziste M ydlniki. S tructure of a light-color aggregate, parallel Nicols. F raction 2 3 m m diam. M agnif. 45 X. M icrodraft w ith Abbe apparatus 1 d etrita l m in erals, 2 bin der substan ce, 3 organ ic m atter, 4 free p ore space, 5 fe r ru g in o u s com p o u n d s Frakcja 3 4 mm średnicy obejmuje typ agregatów równowymiarowych, o ściankach i krawędziach wyraźnie zarysowanych. Przeważają tu agregaty orzechowate, o zabarwieniu szarożółtym z małymi plamkami rdzawymi. Na ściankach agregatów czasem spotyka się szczelinkowate pęknięcia i fragm enty substancji organicznej, oblepione mineralną substancją ilastą. W szlifie szkielet agregatów stanowią głównie okruchy mineralne drobne, a rzadko duże, które są mniej lub więcej obtoczone. Ziarna duże wykazują nieregularne spękania, w których znajduje się substancja ilasta. Przeważa lepiszcze zwarte, m iejscam i w ystępuje kontaktowe i po- 4 Fotografie m ikroskopow e ze szlifów i rysunków w ykonał m gr inż. S. Zagorec w Zakładzie Fotografiki P olitechniki K rakow skiej.

12 294 J. Tokaj Rys. 4. M ydlniki. Budowa agregatu jasnego w idziana przy nikolach równoległych. F rak cja 5 6 m m średnicy. Pow iększenie 200 X 1 ziarna szk ieletu (d etrytus m in eraln y ), 2 substancja lepiszcza, 3 substancja organiczna, 4 p orow atość (p rzestw ory ) M ydlniki. S tru ctu re of a light-color aggregate, p arallel Nicols. F raction 5 6 mm diam. M agnif. 200 X 1 sk eleta l granules (m ineral detritu s), 2 binder substance, 3 organic m atter, 4 fr e e p ore sp ace Rys. 5. M ydlniki. Budowa agregatu jasnego w idziana przy nikolach skrzyżowanych. F rak cja 5 6 mm średnicy. Pow iększenie 200 X M ydlniki. S tru cture of light-color aggregate, crossed Nicols, F raction 5 6 mm diam. Magnif. 200 X rowate. Barwa lepiszcza jest nierównomierna żółtawordzawa. W lepiszczu spotyka się pojedynczo małe okrągłe ziarenka glaukonitu o barwie zielonej. Substancja organiczna jest rozrzucona nieregularnie w postaci resztek roślinnych różnej wielkości i mniej lub więcej zhumifikowana.

13 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 295 Przestwory występują pojedynczo i mają kształty podłużne wielkości. różnej Frakcja 4 5 mm średnicy należy wg klasyfikacji Zacharowa w głównej mierze do typu równowymiarowego i warstwowego. Ściany i krawędzie agregatów; są wyraźnie zarysowane. Występują tu agregaty drobne orzechowa te i płytkowe o zabarwieniu jasnoszarym z odcieniem żółtawym. Powierzchnie ścian są szorstkie, pokryte drobnym i grubszym ziarnem kwarcu. Na ściankach agregatów spotyka się czasem rurkowate kanaliki, sięgające do wnętrza gruzełka. Rys. 6. M ydlniki. B udow a agregatu jasnego widzenia przy nikolach równoległych. F ra k cja 5 6 mm średnicy. Pow iększenie 45 X. Rysunek m ikroskopow y przy użyciu ap a ratu Abbego I m in erały d etry ty czn e, 2 su b stancja lepiszcza, 3 su b stan cja organiczna, 4 p rzestw ory, 5 p ołączenia żelaziste M ydlniki. S tru ctu re of a light-color aggregate, p arallel Nicols. M agnif. 45 X. F raction 5 6 mm diam. M icrodraf w ith Abbe apparatus 1 d etrita l m in erals, 2 bin der su b stance, 3 organic m atter, 4 free pore space, 5 ferru gin ou s com pounds W szlifie mineralne ziarna szkieletowe są w większości duże, w ykazują pęknięcia, a w czasie badań można obserwować mozaikowate znikanie światła (kwarzec, chalcedon). W niektórych częściach agregatu występuje skupienie grubszych ziarn detrytusu mineralnego, w innej znów drobniejszego. Lepiszcze jest przeważnie zwarte i kontaktowe, w mniejszej ilości porowate, o barwie niejednolitej i w niektórych częściach zgęstniałe, zawierające większe nacieki wodorotlenków żelaza. Substancja organiczna znajduje się w stanie częściowego rozkładu, w postaci wydłużonych fragm entów o różnej wielkości. Większe fragm enty

14 296 J. Tokaj wykazują ślady zanikającej budowy komórkowej. Spotyka się również drobne elementy o barwie ciemnogliniastej, prawdopodobnie połączenia organiczno-żelaziste. Przestwory występują pojedynczo w szkielecie mineralnym lub lepiszczu ilastym, a sporadycznie jako kanaliki. Frakcja 5 6 mm należy do tego samego typu co poprzednia. Agregaty mają ściany mniej lub więcej zaokrąglone, drobno-bryłkowate i płytkowate. Są one barwy szarej z odcieniem bladożółtawym, niekiedy z plamkami rdzawymi. Na ścianach spotyka się szczelinowate spękania. W szlifie szkielet agregatów stanowią ziarna detrytusu minerałów skałotwórczych różnych kształtów i wielkości, rozrzucone nieregularnie. W niektórych częściach ziarna grubsze tworzą pewne zagęszczenia i mają barwę szarą lub bladoczerwoną. W czasie badania właściwości optycznych pod mikroskopem polaryzacyjnym obserwuje się faliste znikanie światła (zdeformowana sieć przestrzenna). Lepiszcze ma charakter kontaktowy, zwarty i porowaty, ma barwę niejednorodną, jasno - brązową i sporadycznie w postaci rdzawych i rdzawobrązowych żyłek. W sumie lepiszcze jest podobne do galaretowatej masy. Występująca substancja organiczna ma różny stopień rozkładu i postać czarnych okruchów układających się czasem w kręte linie. Niekiedy spotyka się fragment substancji organicznej inkrustowany substancją ilastą lub elem enty rdzawobrązowe różnej wielkości o kształtach okrągłych lub podłużnych. Przestwory mają niekiedy formę podłużonych soczewek, od których wybiegają kręte kanaliki. Frakcja powyżej 6 mm należy do typu równowymiarowego. Ściany agregatów są wyraźnie zarysowane, rzadziej niewyraźne. Składa się ona głównie z agregatów bryłkowatych i orzechowatych. Te z kolei tw o rzą różne bryły o ścianach wklęsło-wypukłych. Na powierzchni ścian widoczne są rurkowate pory sięgające do wnętrza agregatu. W szlifie szkielet agregatów stanowi głównie detrytus kwarcu i skaleni z widocznymi płaszczyznami łupliwości. W badaniach minerały szkieletowe wykazują faliste znikanie światła, spowodowane deformacją sieci przestrzennej. Są one rozmaitych kształtów i wymiarów, pojedynczo lub grupowo rozmieszczone w agregacie. Rodzaj lepiszcza zależny jest od rozmieszczenia ziarn szkieletowych w agregatach. Lepiszcze ma barwę szarobrązowordzawą; lokalnie układa się ono w mikrowarstwy faliste wokół niektórych ziarn szkieletu. W pewnych partiach szlifu lepiszcze jest intensywniej zabarwione i zawiera resztki substancji organicznej oraz drobne szczelinkowate przestwory i pojedyncze okrągłe ziarna glaukonitu. W skupieniach lepiszcze ściśle przylega do szkieletu minerałów detrytycznych tworząc wyraźnie widoczną otoczkę. Przestwory spotykane są w postaci różnych form soczewkowa tych, znajdujących się pojedynczo.

15 A gregaty glebowe jako elem enty stru k tu raln e 297 Agregaty ciemne (Mydlniki) Frakcja 1 2 mm zawiera agregaty należące do typu równowymiarowego. Krawędzie i ściany wykazują często wyraźne zarysy. Reprezentowane są tu formy drobnobryłkowate i drobnoorzechowate o barwie ciemnobrunatnej, niekiedy o odcieniu brunatnym. W szlifie obserwuje się głównie ziarna szkieletowe drobne i pojedynczo duże. Niektóre agregaty mają wyłącznie szkielet gruboziarnisty lub drobnoziarnisty. Lepiszcze ma przeważnie charakter kontaktowy o barwie rdzawobrązowej, czasem z odcieniem jaśniejszym. Substancja organiczna występuje tu częściej w większych okruchach w stanie częściowego rozkładu. Pod mikroskopem widać niekiedy miejscową koncentrację próchnicy i intensyw niejsze zabarwienie substancji lepiszcza. W niektórych agregatach lepiszcze zalega większymi płatami przy bardzo drobnym ziarnie szkieletowym, w którym występują cienkie kanaliki i różnej wielkości przestwory. Frakcja 2 3 mm ma ten sam typ agregatów i w tym samym zabarwieniu co frakcja 1 2 mm (rys. 7, 8, 9). W szlifie widać duże ziarna szkieletowe, rozrzucone w całym przekroju gruzełka pojedynczo wśród małych ziarn. Substancja ilasta jest nagromadzona w licznych spękaniach ziarn szkieletowych. Lepiszcze jest barwy brązowoceglastej i ściśle przylega do ziarn szkieletowych. Jest ono przeważnie zwarte, kontaktowe, czasem porowate. Tkwią w nim duże okruchy fragm entów substancji organicznej, słabiej rozłożonej, o barwie czarnej oraz okrągłe ziarenka glaukonitu o barwie jasnozielonej. Przestwory występują pojedynczo, najczęściej w lepiszczu. Frakcja 3 4 mm zawiera agregaty drobnobryłkowate, należące do typu równowymiarowego. Krawędzie i ściany agregatów są przeważnie wyraźnie zarysowane. Barwę mają jednolitą ciemnoszarą i brunatną. Na ściankach agregatów spotyka się przylepione drobne korzonki roślin. W szlifie agregaty wykazują szkielet mineralny zarówno o ziarnach dużych, jak i małych. Ziarna szkieletu są najczęściej silnie zdeformowane i spękane, co jest widoczne przy nikolach równoległych. W tych spękaniach tkwi substancja organiczna silnie wciśnięta. Lepiszcze jest przeważnie zwarte i kontaktowe. Lepiszcze mineralne ilaste i żelaziste ma barwę brązowożółtą; obserwuje się w nim małe okrągłe ziarenka o barwie zielonkawej, prawdopodobnie glaukonitu. Miejscami lepiszcze i substancja organiczna mają podobne ceglaste czarnordzawe zabarwienie. W lepiszczu kontaktowym obserwuje się większą ilość resztek substancji organicznej. Przestwory różnej wielkości i kształtów występują najczęściej pojedynczo. Frakcja 4 5 mm ma agregaty typu równowymiarowego drobno-

16 298 J Tokaj bryłkowate i drobnoorzechowate. Ich krawędzie i ściany nie zawsze są wyraźnie zarysowane. Zabarwienie agregatów jest ciemnobrunatne i niejednolite, na niektórych agregatach widać żółte plamki. Na ściankach niektórych egzemplarzy widać resztki przylepionej substancji organicznej o barwie brązowordzawej. W szlifie mineralne ziarna szkieletu są w większości duże, rozrzucone Rys. 7. M ydlniki. Budow a agregatu ciemnego w idziana przy nikolach równoległych. F rak cja 2 3 mm średnicy. Powiększenie 200 X 1 ziarna szk ieletu (d etrytu s m in eraln y ), 2 su b stancja lepiszcza, 3 substancja organiczna, 4 p orow atość (p rzestw ory ) M ydlniki. S tru ctu re of a dark-color aggregate, parallel Nicols. F raction 2 3 mm diam. Magnif. 200 X 1 sk eleta l gran u les (m ineral d etritu s), 2 binder substance, 3 organic m atter, 4 free p ore sp ace Rys. 8. M ydlniki. Budow a agregatu ciemnego przy nikolach skrzyżow anych. F rak cja 2 3 m m średnicy. Pow iększenie 200 X M ydlniki. S tru ctu re of a dark-color aggregate, crossed Nicols. Fraction 2 3 mm diam. M agnif. 200 X

17 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 299 nieregularnie i mniej lub więcej obtoczone. Ilość lepiszcza zwartego i kontaktowego jest większa niż lepiszcza w porach. Zabarwienie lepiszcza jest niejednorodne, jasno- i ciemnobrązowe, a miejscami rdzawobrązowe (prawdopodobnie połączenia limonitowo-organiczne). Substancja organiczna w różnym stopniu rozkładu jest rozrzucona nieregularnie w mniejszych lub większych skupieniach. Sporadycznie w lepiszczu obserwuje się małe, drobne, okrągłe ziarenka glaukonitu. Przestwory mają okrągłe lub podłużne zarysy, występują pojedynczo nie łącząc się ze sobą. 3 L e p i s z c z e p o r ó w ' B i n d e r s p o r e i 5 Lepiczczi kontaktowe Binders contact ~ 1 Rys. 9. M ydlniki. Budowa agregatu ciemnego w idziana przy nikolach równoległych. F rak cja 2 3 mm średnicy. Pow iększenie 45 X. R ysunek m ikroskopow y przy użyciu ap a ratu Abbego 1 m in erały d etryty czn e, 2 su b stan cja lepiszcza, 3 su b stancja organiczna, 4 przestw o ry, 5 p ołączenia żelaziste M ydlniki. S tructure of a dark-color aggregate, parallel Nicols. Fraction 2 3 mm diam. M agnif. 45 X. M icrodraft w ith Abbe apparatus 1 detrital m in erals, 2 m 'inder sub stan ces, 3 organic m atter, 4 free pore space, 5 fe r ru g in o u s co m p o u n d s Frakcja 5 6 mm ma agregaty należące do typu równowymiarowego, które są drobnobryłkowate i drobnoorzechowate. Krawędzie są zaokrąglone, a ściany mają różne kształty o powierzchniach szorstkich. U n iektórych agregatów na ściankach znajdują się otwory rurkowate i m iejscami drobne plamki jasnobrązowe, układające się w cieniutkie smużki (rys. 10, 11, 12). W szlifie szkielet agregatów stanowią duże ziarna detrytusu m inerałów (kwarzec, skalenie), rozrzucone nieregularnie w niektórych agregatach po całej przestrzeni, bardzo spękane, o mniej lub bardziej zaokrąglonych kształtach. W czasie badań niektóre ziarna kwarcu w yka-

18 300 J. Tokaj żują mozaikowate znikanie światła, spowodowane silnym zdeformowaniem sieci krystalicznej. Ziarna skaleni mają otoczkę z substancji ilastej, wyróżniającej się barwą jasnobrązową; tkwią w niej resztki substancji organicznej. Lepiszcze ma charakter zwarty i kontaktowy, o barwie niejednolitej jasno-brązowo-rdzawej. W ystępują w nim twory okrągłe Rys. 10. M ydlniki. Budow a agregatu ciemnego w idzianego przy nikolach rów noległych. F rakcja 5 6 mm średnicy. Powiększenie 200 X 1 ziarna szk ieletu (d etrytus m in eraln y ), 2 substancja lepiszcza, 3 substancja organ iczna, 4 p orow atość (p rzestw ory ) M ydlniki. S tru ctu re of a dark-color aggregate, p arallel Nicols. F raction 5 6 mm diam. M agnif. 200 X 1 sk eleta l gran u les (m ineral detritu s), 2 bin der substance, 3 organic m atter, 4 fr e e p ore sp a ce Rys. 11. M ydlniki. Budow a agregatu ciemnego w idziana przy nikolach skrzyżow a nych. F rak cja 5 6 mm średnicy. Pow iększenie 200 X M ydlniki. S tructu re of a dark-color aggregate, crossed Nicols. F raction 5 6 mm diam. M agnif. 200 X

19 A gregaty glebow e jako elem enty strukturalne 301 i owalne, barwy rdzawoceglastej, prawdopodobnie połączenia organiczno-żelaziste. Substancja organiczna znajduje się w różnym stopniu rozkładu i jest nieregularnie rozrzucona. Przestwory mają głównie kształty zbliżone do soczewek różnej wielkości lub postać krętych kanalików. Frakcja powyżej 6 mm ma agregaty typu równowymiarowego, bryłkowate oraz średnio- i drobnoorzechowate. Ściany i krawędzie agregatów są wyraźnie zarysowane, a ich powierzchnia jest pokryta drobnoziarnistym piaskiem kwarcowym. Agregaty są prawie jednolicie ciemnobrunatne, niekiedy z plamami brązowordzawymi. Na powierzchni ścianek niektórych agregatów znajdują się głębokie szczeliny i rurkowate pory. Rys. 12. M ydlniki. B udow a ag re g atu ciemnego w idziana przy nikolach rów noległych. F ra k cja 5 6 m m średnicy. Pow iększenie 45 X. R ysunek m ikroskopow y przy użyciu ap a ratu Abbego 1 m in era ły d etryty czn e, 2 substan cja lepiszcza, 3 substan cja organiczna, 4 przestw o ry, 5 połączenia żelaziste M ydlniki. S tructure of a dark-color aggregate, p arallel Nicols. F raction 5 6 mm diam. M agnif. 45 X. M icrodraf w ith Abbe ap p aratu s 1 d etrita l m inerals, 2 bin der sub stan ces, 3 organic m atter, 4 free pore space, 5 ferru gin ou s com pounds W szlifie widać, że ziarna szkieletowe agregatów stanowi głównie kwarzec, bardzo rzadko skalenie i łyszczyki (muskowit). Ogólnie ziarna duże przeważają nad mniejszymi. Niektóre z nich mają zdeformowaną sieć krystaliczną, wskutek czego w czasie badań wykazują mozaikowate znikanie światła. Ziarna szkieletu wykazują mniej lub więcej obtoczone kształty; przylega do nich substancja ilasta, niekiedy izotropowa substancja organiczna, wyróżniająca się od otoczenia. Ziarna takie mogły być mechanicznie wciśnięte w rozkładającą się substancję organiczną lub być nią oblepione. Lepiszcze ma charakter zwarty, kontaktowy

20 302 J. Tokaj i porowaty. Ma ono zabarwienie niejednorodne, brązowe i rdzawobrązowe. Obserwuje się w nim twory okrągłe lub podłużne barwy rdzawobrązowej, prawdopodobnie połączenia organiczno-żelaziste. SK ŁA D M ECHANICZNY Skład mechaniczny gleby przedstawia tab. 3. W glebie z Mydlnik przeważają frakcje piaszczyste nad pylastymi i częściami spławialnymi. Gleba z Jaworek ma bardziej wyrównany skład mechaniczny i tylko nieznacznie przeważają w niej frakcje drobniejsze nad grubszymi. W y raźna przewaga frakcji drobniejszych nad grubszymi zaznacza się w glebie z Małej Łąki (skład mechaniczny oznaczono po spaleniu substancji organicznej). Skład mechaniczny agregatów glebowych przedstawia tab. 4. Jak widać, zawartość poszczególnych frakcji jest podobna w agregatach jasnych i ciemnych. Niewielkie różnice zaznaczają się tylko we frakcji piasku i częściach spławialnych. Agregaty jasne zawierają więcej piasku i części spławialnych w porównaniu do ciemnych, z wyjątkiem frakcji 3 4 mm agregatów ciemnych. Zawartość iłu pyłowego drobnego jest nieco mniejsza w agregatach jasnych niż ciemnych, z wyjątkiem frakcji 2 3 mm. Agregaty jasne zawierają nieco więcej iłu koloidalnego we frakcji 3 do 4 i powyżej 6 mm w porównaniu do ciemnych. Pewne różnice w składzie mechanicznym w poszczególnych frakcjach badanej gleby w zależności od wielkości średnicy agregatów wykazują prace Antipow-Karatajewa i współpracowników [2], Kellermana [14], Bireckiego i Gastoła [6]. Skład mechaniczny agregatów jasnych i ciemnych badano również mikroskopem według metody Tokarskiego [39]. Wyniki pomiarów mikroskopowych (600 ziarn) przedstawiono w postaci krzywych procentowych sumacyjnych dla agregatów jasnych i ciemnych gleby z Mydlnik. Z krzywych wynikają charakterystyczne różnice w uziarnieniu i wymiarach agregatów jasnych i ciemnych. Z przebiegu krzywych (rys. 13) wynika, że we frakcji 1 2 mm nie ma różnic w uziarnieniu agregatów jasnych i ciemnych. We frakcji 2 3 mm (rys. 14) różnice w uziarnieniu między jasnymi a ciemnymi zaznaczają się dopiero od średnicy ziarn powyżej 25 mikronów. Od tej wielkości ziarna są wyraźnie grubsze w agregatach ciemnych. We frakcji 3 4 mm (rys. 15) są wyraźne różnice w uziarnieniu agregatów jasnych i ciemnych. W agregatach jasnych nie znaleziono ziarn o średnicy powyżej 73 mikronów.

21 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 303 We frakcji 4 5 mm (rys. 16) średnica ziarn agregatów ciemnych jest wyraźnie większa niż u jasnych. We frakcji 5 6 mm (rys. 17) różnice w uziarnieniu agregatów jasnych i ciemnych są niewielkie. Ziarna grubsze znajdują się w agregatach ciemnych, ale ilość ziarn o średnicy powyżej 73 mikronów jest mniejsza w agregatach ciemnych niż jasnych. We frakcji powyżej 6 mm (rys. 18) występują duże różnice w uziarnieniu agregatów jasnych i ciemnych. Ilość ziarn grubszych, tj. pow y żej 70 mikronów jest mniejsza w agregatach ciemnych niż jasnych. Tabela 3 Skład mechaniczny poziomów akumulacyjno-próchnicznych badanych gleb brunatnych Mechanical composition of the accumulation humus horizons of investigated so ils Średnice cząstek p a r t ic ie diam. mm M ydlniki Gleba orna P r o f il nr 1 Głębokość 0-25 cm M ydlniki Arable s o i l P r o file N r.l Depth 0-25 cm % Jaworki Gleba łąkowo-pastwiskowa P r o f il nr 49 Głębokość 0-28 cm Jaworki Meadow-pasture s o i l P r o file K r.49 Depth 0-28 cm % Tatry - Mała łąka Gleba leśn a P r o f il nr 107 * Głębokość 0,3-1 3 cm Tatra Mts. - Mała Łąka fo r e s t s o i l P r o file nr. 107 Depth 0,3-1 3 cm % 1,0-0, ,5-0, ,25-0, ,1 0-0, ,05-0, ,0 2 -O.OOÉ , 006-0, < 0, ,0-0, ,10-0, < 0,0 2 * Oznaczono po spaleniu substancji organicznej 6%H50o Determined after ignition of organic matter 6% Uogólniając wyniki otrzymane na podstawie krzywych sumacyjnych można zauważyć pewne różnice w uziarnieniu i szkielecie agregatów z wyjątkiem frakcji 1 2 mm. Należy zaznaczyć, że ziarna grubsze znajdują się w agregatach ciemnych zbadanych frakcji. Z przytoczonych wykresów można by wnosić, że szkielet w agregacji materii glebowej odgrywa specyficzną rolę w tworzeniu się jakościowo różnych frakcji agregatów glebowych.

22 304 J. Tokaj DYSKUSJA WYNIKÓW I W NIOSKI Przedstawione wyniki badań laboratoryjnych wskazują na wyraźne różnice w cechach morfologicznych i składzie mechanicznym między agregatami jasnymi i ciemnymi poziomów akumulacyjnych zbadanych próbek gleb brunatnych. Gleby te w ytw orzyły się ze skał różnego pochodzenia geologicznego przy oddziaływaniu różnego klimatu i odmien- Skład mechaniczny agregatów glebowych poziomu akum ulacyino-próchnicznego gleby brunatnej z Mydlnik * M echanical compositon o f the s o i l aggregates from the accum ulation humus horizons of brown s o ils at M ydlniki * T a b e l a 4 Frakcja F raction mm 1-0,1 Skład mechniczny agregatów - M echanical com position o f s o i l aggregates mm 0,1-0,05 i lt\c\j OO o o 0,0 2-0,006 o o o o r o c r. 1 Agregaty jasne - Light c o lo r aggregates % < 0,002 H O o o < 0, n.o.* * n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o > Agregaty ciemne - Dark-color aggregates 1-2 n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o. n.o > * èrednie z dwóch oznaczeń - Uean from two measurements ** n.o. - n ie oznaczono - not determined nego sposobu użytkowania. Zawartość poszczególnych frakcji mechanicznych w obrębie jednego gatunku gleby nie jest w tym względzie jednakowa. W poziomach akumulacyjnych zbadanych próbek gleb brunatnych w poszczególnych frakcjach znajduje się różna zawartość agregatów ciemnych i jasnych. Ta różnorodność agregacji materii glebowej kształtuje specyficzny klimat glebowy, który łącznie ze sposobem użytkowania gleby warunkuje w glebie specyficzne procesy mikrobiologiczne. Na tej drodze z rozkładu substancji organicznej gleby powstają kwasy próchnicowe, które w powierzchniowym poziomie gleby doprowadziły do niejednolitego zabarwienia agregatów glebowych. Produkty rozkładu podczas krążenia wody w glebie mogą być przemieszczane

23 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 305 w kierunku poziomym i pionowym w różnej koncentracji. Wydaje się, że te procesy mikrobiologiczne i geochemiczne, przebiegające w różny sposób, doprowadziły do zróżnicowania zabarwienia agregatów na jasne i ciemne. Organiczne resztki roślinne, które dostają się do gleby, tworzą z nią układ mozaikowy i ulegają rozmaitym przemianom biologicznym. Podczas rozkładu tworzą się kwasy humusowe, które przesycają wokół siebie mineralną substancję gleby i w połączeniu z wodorotlenkiem żelaza nadają jej ciemne zabarwienie. Przy szczegółowej obserwacji pod Rys. 13. M ydlniki. U ziarnienie agregatów jasnych i ciemnych. F rak cja 1 2 mm (krzyw e sum acyjne) M ydlniki. G ranulom etric com position of light-color and dark-co lo r aggregates. F raction 1 2 mm diam. (sum m ation curves) Rys. 14. M ydlniki. U ziarnienie agregatów jasnych- i ciemnych. F rak cja 2 3 m m (krzywe sum acyjne) M ydlniki. G ranulom etric com position of light-color and dark-color aggregates. Fraction 2 3 mm (sum m ation curves) mikroskopem można stwierdzić plamistość na ściankach agregatów; w i doczne są również pozostałości substancji organicznej i drobniutkie plamki żelaziste. Na tej podstawie można przypuszczać, że w glebie w pewnej fazie rozwoju procesów mikrobiologicznych w zależności od mikroklimatu glebowego następuje zróżnicowanie agregatów w czasie ich tworzenia lub nawet po ich wytworzeniu. 20 R o czn ik i g le b o z n a w c ze

24 306 J. Tokaj Zjawisko zróżnicowania zabarwienia agregatów na jasne i ciemne nie w ystępuje w tym samym nasileniu w poziomach akum ulacyjnych zbadanych gleb brunatnych, ponieważ przebieg omawianych procesów nie był w nich jednakowy. Agregaty o zabarwieniu ciemnym gleby z Jaworek ilościowo przeważają nad jasnymi, w glebie z Mydlnik jasne nad ciemnymi, a w leśnej glebie z Małej Łąki stosunki te wykazują dużą zm ienność w poszczególnych frakcjach agregatów. i 260 zil Rys. 15. M ydlniki. U ziarnienie agrega- Rys. 16. M ydlniki. U ziarnienie ag reg a tów jasnych i ciemnych. F rak cja tów jasnych i ciemnych. F rak cja 3 4 m m (krzywe sum acyjne) 4 5 m m (krzywe sum acyjne) M ydlniki. G ranulom etric com position M ydlniki. G ranulom etric com position of light-color and dark-color aggre- of light-color and d ark-color aggregagates. F raction 3 4 mm (sum m ation tes. F raction 4 5 m m diam. (sumcurves) matioru curves) Skład mechaniczny agregatów jasnych i ciemnych wykazuje nieznaczne różnice przy metodzie areometrycznej, ale uwidaczniają się one bardzo wyraźnie przy pomiarach ziarn (cząstek elementarnych) przy zastosowaniu m etody mikroskopowej (uziarnienie przedstawione w postaci krzyw ych na wykresach). Dotychczasowe definicje struktury gleby nie odzwierciedlają naturalnych warunków istniejących w agregacji tworzywa gleby. Należy

25 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 307 odróżniać wyraźnie w gleboznawstwie agregatowość (gruzełkowatość) i strukturę gleby (budowę). Rys. 17. M ydlniki. U ziarnienie -agregatów jasnych i ciemnych. F rakcja 5 6 m m (krzywe sum acyjne) M ydlniki. G ranulom etric com position of light-color and dark-color aggregates. F ractio n 5 6 m m (sum m ation curves) Rys. 18. M ydlniki. U ziarnienie ag regatów jasnych i ciemnych. F rakcja < 6 m m (krzyw e sum acyjne) M ydlniki. G ranulom etric com position of light-color and dark-color aggregates. F raction < 6 m m (sum m ation curves) LITERATURA [1] Altem üller H.: M ikroskopische U ntersuchungen einiger Löss-Bodentypen m it H ilfe von D ünnschliffen. Zeitschr. d. Pflanzenern., Düng, u. Bodenkun., B. 72, H. 2, 1956, s [2] A ntipow -K aratajew I. N., Kellerm an W. W., Chan D. W.: O poczwiennom agriegatie i m ietodach jego issledow anija. M oskwa Leningrad, Izd. AN SSSR, 1948, s [3] Baltian K. J., В ach tin P. U., Dim о W. N., Chwylia S. K.: О procznosti stru k tu ry pachotnogo słoja diernow o-podzolistych poczw i o teorii kultu raln o j w spaszki. Poczwowiedien., 11, 1951, nr 11, s [4] Biekariewicz N. E., Krieczun N. B., Sotnikowa W. J.: F rakcjonnyj m ietod agriegatnogo analiza poczw. Poczw ow iedien., nr 5, 1953, s

26 308 J. Tokaj [5] Birecki M., Gastoł J.: C harakterystyka niektórych elem entów składowych gruzełków glebowych spod różnych roślin upraw nych. Cz. I. Zm iany stru k tu ry gleby w zależności od roślinności i w arunków glebowych. Roczn. N auk Roln., 84-A-2, 1961, s [6] Birecki M., Gastoł J.: C harakterystyka niektórych elem entów składowych gruzełków glebowych spod różnych roślin upraw nych. Cz. II. Skład m echaniczny oraz niektóre własności chemiczne agregatów glebowych w zależności od roślinności i w arunków glebowych. Roczn. N auk Roln., 84-A-3, 1961, s [7] Birecki M., Gastoł J.: C harakterystyka niektórych elem entów składowych agregatów glebowych w ytw orzonych pod w pływ em roślin upraw nych. Cz. III. Skład frakcy jn y substancji organicznych w glebie i agregatach glebowych w zależności od roślinności i wielkości gruzełków. Roczn. N auk Roln., 84-A-4, 1961, s [8] Brewer R., S 1 e e m a n J. R.: Soil stru ctu re and fabric. T heir definition and description. J. Soil Sei., v. 11, 1960, s [9] С z e t w i e r i к o w S. D.: Metody badań optycznych m inerałów i skał. Tłum. z rosyjskiego. W ydawn. Geolog., s [10] Frese H., Czeratzki W., Schiaderbusch H.: K rüm elzerstörung unter dem Einfluss verschiedener Beregnungw eisen. Zeitsch. f. Pflarizenern., Düng., u. Bodenkun., B. 73, 1956, s [11] Frese H.: Z ur Bildung von M akrogefüge-typen im A ckerboden durch atm osphärische Einflüsse. Problem e der K rüm elstabilitätsm essung und der K rüm elbildung. D eutsche Akad. L andw irtschaftsw iss. zu Berlin, 1958, s [12] Kaczinski N. A.: Suszcznost strukturoobrazow anija w poczwach i opyt iskustw iennogo ostrukturow anija poczw s pomoszczju polim ierow. Roczn. Glebozn., t. 12, 1962, s [13] К а с z i n s к i N. A.: Die N atur der m echanischen S tabilität und W asserstabilitätsm essung und der K rüm elbilgung. Problem e der K rüm elstabilitätsm essung und der K rüm elbildung. D eutsche Akad. L andw irtschaftsw iss. zu Berlin, 1958, s [14] Kellerman W. W.: Fizikochem iczeskije sw ojstw a w odoustojcziwych agriegatow w razlicznych tipach poczw SSSR. W oprosy fizyko-chim ii poczw i m ietody issledow anija. Izd. AN SSSR, 1959, s [15] Koepf H.: Zur S trukturbildung verschiedener Böden durch Schrum pfung. Zeitschr. f. Pflanzenern., Düng., Bodenkun. B. 89, H. 2/3, 1960, s [16] Komornicki T.: Gleby cerkla wzorcowego w Jaw orkach. Roczn. N auk Roln., t. 72-F-3, 1959, s [17] Komornicki T.: Studia nad frakcją ilastą kilku gleb podkrakow skich. Roczn. Glebozn., t. 7, 1959, z. 1, s [18] Kowaliński S.: Zróżnicowanie właściwości czarnych ziem pod w pływ em użytkow ania. Zeszyty N aukow e WSR W rocław, 1961, n r 29, s [19] К o z ł o w W. Р.: К w oprosu obrazow anija stru k tu ry poczwy w usłow ijach lesnoj restitielnosti. Poczwowiedien., nr 8, 1950, s [20] Kubie na W. L.: Wesen, Ziele und A nw endungsgebiete der m ikrom orphologischen Bodenforschung und Bodenkunde. Zeitsch. f. Pflanzenern., Düng, u. Bodenkun., B. 97, H. 3, 1962, s [21] Kubiena W. L., Beckmann W., Gey ge r E.: Zur M ethodik der fotogram etrischen S tru k tu r-an aly se des Bodens. Zeitschr. f. Pflanzenern., Düng., u. Bodenkun., B. 92, H. 2, 1961, s

27 A gregaty glebowe jako elem enty stru k tu raln e 309 [22] Kulimann A., Koitsch R.: Z ur K rüm elstabilitätsm essung au f leichten Böden. Zeitsch. f. Pflanzenern., Düng. u. Bodenkun., B. 73, 1956, s [23] Kullman A.: Z ur Problem atik der K rüm elstabilitätsm essung und zur M e thodik des D urchflussverfarens. Problem e der K rüm elstabilitätsm essung und der K rüm elbildung. D eutsche Akad. L andw irtschaftsw iss. zu Berlin, 1958, s [24] Kwaracchelia N.: M echanizm obrazow anija stru k tu ry pod m nogoletnim i traw am i w usłow ijach w łażnych subtropikow zakaw kazja. Poczwowiedien., n r 11, 1951, s [25] L o w A. J.: The study of soil stru ctu re in the fields and the laboratory. Soil Sei., t. 5, 1954, s [26] Lyles L., Woodruff N. P.: Surface soil cloddiness in relation to soil density at tim e of tillage. Soil Sei., V. 91, s [27] Musierowicz A.: Skład m echaniczny gleb i m etody jego oznaczania. PWRiL, W arszawa 1949, s. 81. [28] Polski M. N.: Nowy je puti izuczenija poczwiennoj poroznosti i stru k tu ry poczwy. Poczwowiedien., n r 5, 1955, s [29] Polski M. N.: Ob izuczenji poroznosti i m akro stru k tu ry poczwiennych agriegatow w polirow anych szlifach. Poczwowiedien., n r 4, 1952, s [30] Ponomari'ewa С. N.: Roi dożdiewych czerwiej a sozdanii procznoj stru k tu ry w traw opolnych siew ooborotach. Poczwowiedien., 1960, n r 8, s [31] Sideri D. D.: S tru k tu ra organom ineralnych sojedinienji poczwy i obrazow anije ziernistoj stru k tu ry czernoziemow. Poczwowiedien., n r 3, 1950, s [32] Strikling E.: R elationship of porosity to w ate r stability in B estville soil aggregates. Soil Sei., t. 80, 1955, s [33] Schachtschabel P.: B odenstruktur und B odenfruchtbarkeit. Landw irt. Forschung. Sonderh., 7, 1956, s [34] Świętochowski В.: S tru k tu ra gleby a teoria W iliamsa. Postępy Wiedzy Roln., n r 3, 1960, s [35] T i u l i n A. F., Korowkina A. W.: Razlicznoje kaczestwo poczwiennych wodoprocznych agriegatow w zaw isim osti ot gruppowogo sostawa w toricznych czastic m ienieje 0,01 mm. Poczwowiedien., nr 3, 1950, s [36] T i u 1 i n A. F. W oprosy poczwiennoj stru k tu ry w lesu. Poczwowiedien., n r 1, 1955, s , n r 1, 1954, s [37] Tokaj J.: W stępne badania niektórych fizycznych właściwości gruzełek glebowych. Postępy N auk Roln., nr 5, 1957, s [38] Tokaj J.: O niektórych właściwościach fizycznych agregatów gleb górskich. Roczn. Glebozn., t. 10, z. 2, s [39] Tokarski J.: Zagadnienie naturalnej klasyfikacji gleb. Roczn. Glebozn., t. 12, 1954, s [40] Tokaj J.: B adania nad m ikro stru k tu rą agregatów niektórych gleb górskich. Roczn. Glebozn., dodatek do t. 13, s [41] Tokarski J.: Nowoczesne m etody badań m inerałów glebowych. Roczn. Glebozn. dodatek do t. VII, s [42] Tokaj J.: Próba w yjaśnienia trw ałości agregatów z poziomu akum ulacyjnego różnych typów gleb. Roczniki Glebozn., dodatek do t. 10, s

28 310 J. Tokaj [43] Tokarski J.: Zagadnienie koloidów glebowych. Postępy Nauk Roln., n r5, 1954, s [44] Weychert T.: Struktura gruzełkowata gleby jako warunek urodzajności. Przegląd Geodez., 9 i 10, 1950, s [45] Wierszinin P. W.: Poczwiennaja struktura i usłowija jejo formirowanija. Izd. AN SSSR, Moskwa Leningrad 1958, s [46] Wierszinin P. W., Mielnikowa M. K., Miczurin W. N., Moszkow W. S., Po j as o w N. P., Czudnowskij A. F.: Osnowy agrofiziki. Gosudarstw. Izd. Fiziko-Matiemat. Litieratury. Moskwa 1959, s [47] Wittmuss H. D., Mazurak A. P.: Phisical and chemical properties of soil aggregates in a Brunisem soil. Proc. Soil Sei. Amer., 22, 1958, s Ю. ТОКАЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЕ МИКРОСКОПО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ КАК ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРЫ. ЧАСТЬ 1. АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЧЕСКИЙ СОСТАВ. Кафедра Почвоведения Высшей Сельскохозяйственной Школы в Кракове Резюме В первой части настоящего труда понад обзор отечественной и иностранной литературы по вопросу почвенной структуры и методике ее исследования. Изучались агрегаты бурых типичных обрабатываемых почв (Мыдльники), бурых кислых лугово- -пастбищных почв (Яворки) и бурых кислых лесных почв (Мала Лонка в Татрах). Почва м. Мыдльники образовалась из ледниковых глин а ее профиль имеет следющее строение: A t (В) С Д. Почва м. Яворки образовалась из скал карпатского флиша (илистые сланцы, песчаники) а ее профиль представляется следующим образом: А0 At (В ) С. Почва м. Мала Лонка образовалась из скал горной донной морены (илистые сланцы, доломитовые известняки, кварциты) и имеет профиль следующего строения: А0 А ± (В) С. Агрегаты этих почв сложные к высшим рядам, а также показывают окраску светлую и темную. Исследованы были агрегаты фракций диаметром 1 2, 2 3, 3 4, 4 5, 5 6 и больше 6 мм, отобранные из аккумуляционного горизонта названных почв. Больше светлых агрегатов чем темных было найдено в почве м. Мыдльники, а больше темных агрегатов в почве м. Яворки. В почве кз Мала Лонка в Татрах количество светлых и темных агрегатов было неодинаково в отдельных фракциях. Микроскопическое описание тонких шлифов агрегатов светлой и темной окраски указывает на морфологические различия и иные в количественном и качественном отношению элементы строения. В почвоведении следует чётко различать агрегатность почвенной материи (комковатость) и структуру почвы (строение). Эти определения следует подавать более точно в исследованиях структуры почвы, чтобы избежать недоразумений. Содержание механических фракций определенных по ареометрическому методу не показывает больших различий в отдельных фракциях агрегатов светлых и темных, но существуют чёткие разницы при измерении крупности зерен под микроскопом. Эти разницы изображены кривыми зернистости агрегатов светлой и темной окраски.

29 A gregaty glebow e jako elem enty stru k tu raln e 311 J. T O K A J QUANTITATIVE MICROSCOPIC AND CHEMICAL INVESTIGATIONS ON SOIL AGGREGATES AS STRUCTURAL UNITS. PART I. COMPOSITION OF AGGREGATES, MORPHOLOGIC PROPERTIES, MECHANICAL COMPOSITION D e p a rtm en t od S o il S c ie n c e, C o lle g e o f A g ricu ltu re, C racov Summary The first section of this paper gives a survey of Polish and foreign publications on soil structure and methods of its evolution. The investigations comprised soil aggregates of brown arable soils proper (Mydlniki), brown acid meadow pasture soils (Jaworki) and brown acid forest soils (Mała Łąka, Tatra Mts.). The Mydlniki soil originates from glacial loam, and its profile shows the horizons Ai (B)C D. The soil from Jaworki is from Carpathian flysch rocks (clay-shales, sandstones) and has the profile A 0 A x (B) C. The soil from Mała Łąka is formed from rocks of a mountain ground moraine (clayshales, dolomitic limestones, quartzites) and has the profile structure AQ A1 (B) C. The aggregates of those soils are complex, belong to higher orders and are of light or dark color. Examined were aggregates of the fractions 1 2, 2 3, 3 4, 4 5, 5 6, and over 6 mm diameter, taken from the accumulation horizons of the abovementioned soils. More light-than dark-color aggregates were found in the soil from Mydlniki, more dark-color aggregates in the soil from Jaworki. The ratio of light to dark aggregates in the soil from Mała Łąka (Tatra Mts.) varies in the particular fractions. The microscope description of the thin sections of light and dark aggregates indicates morphologic differences and structural elements differing in quantitative and qualitative respect. In pedologie research we have to make a clear distinction between the state of aggregation of the soil material (crumbs) and the soil structure. In order to avoid misunderstandings, those two concepts must be strictly defined. The contents of the particular fractions in the light-and dark-color aggregates do not show any significant differences when measured with an aerologie method, but indicate distinct differences in grain size measurement under the microscope. Those differences are illustrated by the grading curves of the light-and dark-color aggregates.