Talajok fizikai tulajdonságai és mérésük

1. Talajok fizikai tulajdonságai és mérésük Stefanovics: Talajtan D. Hillel, Introduction of Environmental Soil Physiscs Jánosi Tibor: geo@geothink.net Lévai Kálmán Talajtan www.fa.gau.hu/ta/"magyarorszag talajai.htm" Talajvédelmi alapítvány

2. Szilárd fázis kb. 50% 35% ásványi rész 15% szerves anyag Víz (optimális esetben kb.40%) Levegő (opt.kb.10%) Talaj összetétele A talaj átlagos fajsúlya 2,6-2,7 g/cm3

3. Talajfelszíni hőmérséklet : 2, 5, 10, 20 cm-ig mér. Mélységi hőmérők: 0,5, 1, 1,5, 2 m. Talaj hőmérséklet mérése

4. TALAJHŐMÉRSÉKLET • Talaj hőkapacitása: 1 cm³ talaj 1 ºC-os hőmérséklet növekedéséhez szükséges érték (nedves talaj > száraz talajok, mert a víz fajhője nagyobb) Talaj hőmérséklete: napi változás: kb. 1 méterig évszakos változás: 7,5 méter mélységig figyelhető meg.

5. Talaj hőmérsékletének napi változása különböző mélységekben

6. Talaj hőmérsékletetének és széndioxid termelésének összefüggése

7. Talaj szerkezetének kifejezései • Talaj szövete (textura): mechanikai összetétele kavics: 10-2 mm homok: 2- 0,02mm iszap: 0,02- 0,002 mm= 2 mikron agyag: < 0,002 mm Talaj szerkezete (kötöttség, részecskék kapcsolódása): morzsás, rögös, szemcsés, oszlopos, lemezes

8. TALAJSZERKEZET • Makrostruktúra: 0,25 mm-nél nagyobb átmérőjű részek mennyisége • Mikrostruktúra: 0,25 – 0,001 mm átmérőjű részecskék aránya • Szerkezettől függ a talaj pórusterének kialakulása, a durva és kapilláris pórusok aránya Pl.: agyag talaj egységnyi felületén egységnyi idő alatt 0,087 liter levegő megy át, homoktalajon 2,0 liter.

9. Különbözőméretű szemcsék elrendeződése

10. TALAJ MECHANIKAI ÖSSZETÉTELE (Atterberg skála) • 2,0-0,2 mm durva homokfrakció Vizet jól átereszti, de nem tartja vissza, adszorpciós képessége nincs • 0,2 – 0,02 mm finom homokfrakció A vizet jól átereszti, de elég jól meg is tartja. Vízgőzadszopciós képessége gyenge. • 0,02 – 0,002 mm porfrakció Vízáteresztőképesség rossz, víztartóképesség jó. Kismértékű vízadszorpció,gyenge ionmegkötés • 0,002 mm alatt agyagfrakció Áteresztés nincs, vízmegtartás jó, vízgőz- és ion adszorpció nagy.

11. A talaj szemcsefrakcióinak összehaonlítása

12. Talajok szemcseeloszlási görbéi

13. Talajok egyszerű vizsgálata Homok a talaj fizikai félesége, ha két ujjunk között morzsolgatva csak éles felületeket érzünk szárazon és nedvesen egyaránt. Ha a homokból diónyi mennyiséget tenyerünkbe téve azt vízzel tésztaszerűre gyúrjuk és megpróbálunk a masszából golyót formálni, az nem sikerül, mert a talaj szétesik, széttöredezik. Homokos vályog a talaj fizikai félesége, ha ujjunk között morzsolgatva az apró szemcséjű homok mellett finom, porszerű, vizesen sima felületű alkatrészek is találhatók. Az ilyen talajból diónyi mennyiséget vízzel keverve golyót lehet formálni, de ha azt hengerré akarjuk két tenyerünk között kisodorni, kisebb darabokra töredezik szét. Vályog a talaj fizikai félesége, ha ujjunk között eldörzsölve csak finom, porszerű részeket érzünk, amelyeknek vizesen nem érdes, de nem is csúszós a felülete. Ha a vályogtalajt golyóvá, majd hengerré formálás után gyűrű alakúra próbáljuk hajlítani, ez nem sikerül, a talaj széttöredezik. Iszap a vizsgált talaj fizikai félesége, ha ujjunk között dörzsölve a talajrészecskét, kezünk foltos marad a rátapadó finom iszaptól. Egymagában ritkán fordul elő, inkább a többi fizikai féleséggel együtt adhat a fentebb jelzettektől eltérő tulajdonságokat. Főleg öntés-területeken található, s jól felismerhető szürke színéről, valamint a csak nagyítóval látható finom kvarc szemcsék jelenlétéről is. Agyag a talaj fizikai félesége, ha a talaj szárazon nehezen nyomható szét, nedvesen síkos, csúszós, vízzel összekeverve golyót, hengert, majd gyűrűt formálhatunk belőle összetöredezés nélkül.

14. Talajok egyszerű vizsgálata

15. Különleges talajok leírása • A lösz elkülönítése ugyancsak fontos, s azt egyrészt sárga színéről, porózus szerkezetéről, általában meszes voltáról könnyen fel lehet ismerni. Két ujjunk között eldörzsölve fehér foltot hagy ujjunkon. Mechanikai összetételét illetően rendszerint tulajdonképpen vályog, azonban különleges eredeténél fogva célszerű attól megkülönböztetni • A fenti alapvető kategóriákon kívül finomabb megközelítéssel is meghatározzuk, ha az egyes alkotórészek keverednek egymással. Ennek megfelelően beszélünk nehéz agyagról, vályogos agyagról, agyagos vályogról, homokos vályogról, finom és durva homokról, iszapos homokról, lösziszapról, iszapos löszről, homokos löszről, löszös finom homokról stb. • A kavicsot ugyancsak a fizikai féleségnél jelölik. Meghatározzák a kavics közelítőleges %-os arányát, talajszelvénybeli eloszlását (a kavicsos rétegek vastagságát és megjelenésének mélységét). • Tőzeg lápos területeken található a talajszelvényben, ahol régi növényi maradványok elhalt, korhadásnak indult részei halmozódnak fel. • Ha a tőzeg ásványi talajjal keveredik lápföldnek nevezzük. Ilyen lápföld található régebben lecsapolt mocsaras területeken és az Alföld mélyfekvésű rétjein, kaszálóin. • Kotut találunk olyan lápos területeken, ahol a tőzeg korhadása, illetve a szervesanyag bomlása előrehaladottabb állapotban van és a korábbi növényi alkotórészek felismerhetetlenné válnak. A kotu elhumifikálódott szervesanyag, amely nagy nedvszívóképességgel rendelkezik. Rendszerint az ásványi talajrész felett található különböző vastagságban. Sötét színéről, igen kis fajsúlyáról jól felismerhető. Ez adja láptalajon a művelhető réteget.

16. Talajszerkezeti egységek

17. Talaj aggregátumok kinézete

18. Szerkezeti egységek méretei

19. Aggregátumok felosztása

20. Aggregátumok felépítése és kötőanyagai

21. f = (Va + VW)/(Ws + Va + VW ) ahol Ws: szilárd anyag térfogata a talajban Va: légnemű anyag térfogata a talajban VW : folyadék (víz) térfogata a talajban A porozitás értéke általában 30-61%-ig terjed. Talajporozitás

22. Pórusméret és a szemcseméret viszonya

23. Talajpórusok méretei

24. Talaj nedvesség tartalma w = Mw/Ms ahol w: a talaj nedvesség tartalma Mw: a víz tömege Ms: a szilárd anyag tömege A száraz talajnak tekintjük a 24 órán keresztül 105° C-on tarott talajt.

25. Vízzel telítettség mértéke s = Vw/Vf s: Vízzel telítettség foka Vw: Vízzel telített pórusok térfogata Vf: Levegővel telített pórusok térfogata

26. Talajszemcsék nedvesedése

27. Levegőbuborékok maradnak a részben telített talaj szemcséi között

28. Levegő kiszabadulása a finom pórusokból

29. TALAJ VíZGAZDÁLKODÁSA • Talaj vízgazdálkodása (víztartalom:0,5%-20-40%): -Erősen kötött higroszkópos víz= kötőerők által visszatartott víz- (500-1000 kg/cm² nyomással sajtolható ki)-holt víz (hevítéssel kinyerhető, növény nem tudja felvenni) = minimális vízkapacitás (homok < vályog talaj< csernozjom) Kapilláris víz= pórus térfogat (20-500 kg/cm² nyomással nyerhető ki, durva kapilláris: 20-50, kis kapillárisokból 50-500) = teljes (max.) vízkapacitás -

30. Talajok felosztása nedvességtartalmuk szerint Száraz a talaj, ha szemmel láthatóan nem tartalmaz nedvességet, fogása száraz, vízzel leöntve színe nagymértékben változik Friss a talaj, ha színe alapján is mutat nedvességben eltérést a száraztól, vízzel leöntve azonban csak kis mértékben sötétül a szín. Ez a nedvességi állapot jelentkezik általában a szántott réteg alatt, hacsak nincs hónapokig tartó szárazság. Nyirkos a talaj, ha összenyomva kissé tapad, bár vizet nem lehet még kipréselni belőle. Vízzel leöntve a talaj színe nem, vagy csak igen kis mértékben változik. Fogása nyirkos, nyomot hagy a kézen. Nedves a talaj, ha összenyomva erősen tapad, de vizet még csak igen nehezen lehet kipréselni belőle. Vízzel leöntve a talaj színe nem változik. A kézen nedves foltot hagy. Sáros a talaj, ha maximális vízkapacitásig telítve van vízzel, összenyomva vizet lehet kipréselni belőle. Ez a nedvességi állapot rendszerint csak a talajvíz feletti talajzónában található.

31. A víz felfelé áramlásának oka a kapilláris vízszintemelkedés

32. Vízvisszatartási (pF) görbék

33. A talaj átnedvesedési sebessége

34. Száraz talaj átnedvesedési folyamata talajvízből

35. Kevert talajok átnedvesedése

36. Nedvesség párolgása különböző talajokból

37. Víz elpárolgásának mértéke különböző talajokból

38. Az oldatok diffúz terjedése a talajban

39. A talajok adszorpciójának oka

40. Réteges agyagásványok adszorptív felülete

41. Víz áramlása a talajban Minél nagyobbak a szemcsék annál kisebb az ellenállás. Egyenlőtlen szemcseeloszlás egyenlőtlen áramlás t eredményez.

43. A vízpárolgás sebessége függ a talaj nedvességétől

44. TALAJOK ADSZORBEÁLT KATIONOK ALAPJÁN • Kation adszorpció kapacitás: • T érték= mg egyenérték/100 g talaj • Kicserélhető kationok: Ca, Mg, K, Na • Összegük a talaj S értéke= mg/100g talaj mértékegységben • A hidrogén már kis mennyiségben is megváltoztatja a talaj kémiai tulajdonságait, ezért nem számít S értékbe • Telített talaj (CaCO3, Na sók) nincs kicserélhető hidrogén, ezért T=S értékkel.

45. TALAJTELÍTETTSÉG • S/Tx100- százalékban fejezi ki T és S különbségét • Hidrogén talajok savanyú talajok kedvezőtlenek, mert toxikus elemek (ólom, kadmium, higany) ionjait oldatban tartja, így azok bekerülhetnek a növényekbe. • Kalcium talajok: S érték %-ában kifejezve a kalciumtartalom 80%-nál több

46. A TALAJ SZERVES ANYAGAI • Nem specifikus szerves anyagok: fehérjék, szénhidrátok, zsírok, lignin, gyanták, szerves savak • Specifikus szerves anyagok- humusz • 0,5%-os NaOH kezeléssel nem oldódik: humin anyagok vagy humusz szén • 0,5%-os NaOH- ra oldódik: Fulvósavak és huminsavak

47. Humusztartalom meghatározása • Összes-szervesanyag = humusz mennyiség meghatározása karbónium tartalom alapján: karbónium mennyiség x 1,72 Jelentősége: Kedvezőtlen káros hatások (nehézfémek, növény-védőszerek, vanillin, benzoesav, egyes aldehidek) csökkentése, a toxin anyagok adszorbeálása által

48. HUMUSZ és KÖRNYEZETVÉDELMI KAPACITÁS • EPC (Environment Protection Capacity) EPC = H² x D x K H= talajhumusz %-ban, D = humuszréteg vastagsága %-ban K = humuszstabilitási koefficiens EPC = H² x D x R (R=K ) C/N C/N = karbónium/nitrogén arány

49. HUMUSZMÉRLEG • Bevétel: • Növénymaradványok a t/ha • Szerves trágyák b t/ha • Kiadás: • Humusz mineralizáció c t/ha a nitrogén tartalom felhasználásával állapítható meg (pl. 1 tonna szemterméshez – búza, kukorica – 30 kg nitrogén szükséges) • Mérleg: • a+b > c POZITÍV

50. TALAJOLDAT • Talajoldat = talaj folyadék fázisa • VÍZ + ásványi (sók), szerves és gázalakú vegyületek Csapadékkal bekerülhet: nitrát, klorid és karbonát ion Műtrágyázással nitrát, kálium Gázok- CO2 és oxigén Optimális: Ca, SO4 és HCO3 ionok megfelelő koncentrációja