Talaj (edafikus) tényezők

Átírás

1 Talaj (edafikus) tényezők DE MÉK Földhasznosítási, Műszaki és Területfejlesztési Intézet Előadó: Dr. Rátonyi Tamás

2 Talaj (edafikus) tényezők A talajművelés minőségét meghatározó állandó talajjellemzők: Arany-féle kötöttség Fizikai talajféleség, szemcseösszetétel Duzzadás, zsugorodás Sűrűség Szervesanyag-tartalom Kémiai talajjellemzők Biológiai talajjellemzők

3 Talaj (edafikus) tényezők A talajművelés minőségét meghatározó változó talajjellemzők: Nedvességtartalom Térfogattömeg Talajellenállás Pórustérfogat Agronómiai állapot

4 Talaj (edafikus) tényezők A talaj legfontosabb fizikai jellemzői: a szemcseösszetétel, a szerkezet a pórustér nagysága, a pórusok méret szerinti eloszlása, a térfogattömeg, a tömörség, a vízgazdálkodási jellemzők, a levegőzöttség, a hőgazdálkodás.

5 A talaj szemcseösszetétele Talajszemcsék (Atterberg): <0,002 mm agyag 0,002-0,02 mm iszap 0,02-0,2 mm finom homok 0,2-2 mm durvahomok >2 mm kő, törmelék, kavics)

6 A talaj szemcseösszetétele Az egyes szemcsecsoportok jellemző fizikai tulajdonságokkal bírnak: A homok szemcsefrakció: között jelentéktelen a tapadóerő, a homoktalajban elsősorban nagy átmérőjű pórusok találhatóak, vízvezető-képessége emiatt igen jó, viszont a kapilláris mérettartományba eső pórusok kis térfogata miatt a talaj kevés vizet tud visszatartani.

7 A talaj szemcseösszetétele Az iszapfrakció: szemcséi egymáshoz erőssebben tapadnak, a szemcsék között kialakult pórustér viszonylag szűk, vizet kevésbé vezeti, több vizet tud visszatartani, mint a homok.

8 A talaj szemcseösszetétele Az agyagfrakció: szemcséire jellemző a nagy fajlagos felület, a szemcsék között jelentős a tapadóerő, a szemcsék felületén számottevő elektromos töltés van, azért jelentős mennyiségű vizet tudnak megkötődni, az agyagszemcsék közötti pórusok kis méretűek, melyek a vizet rosszul vagy egyáltalán nem vezetik, viszont víztartó képességük nagy.

9 A talaj szemcseösszetétele A talajok szemcseösszetétele az agyag, iszap és a homok frakció tartományba eső szemcsék mennységével, illetve arányával jellemezhető, ezek alapján a talajokat különböző textúracsoportba (fizikai talajféleség) soroljuk.

10 A talaj szemcseösszetétele

11 Művelhetőségi és termékenységi szempontból is a %-os leiszapolható részt és % fizikai homokot tartalmazó vályog talajok a legkedvezőbbek. A talaj szemcseösszetétele A textúracsoportokra egyszerűbben mérhető talajfizikai jellemzők értékéből is következtethetünk: leiszapolhatórész%, higroszkópossági érték, arany-féle kötöttségi szám

12 A talaj szemcseösszetétele Fizikai talajféleség Ujjunk között morzsolva Gyúrva Homok Homokos vályog Vályog Iszap Agyag Szárazon és nedvesen éles felületet érzünk. Apró szemcséjű homok mellett finom porszerű, vizesen sima felületű alkotórészek találhatók. Csak finom porszerű részeket érzünk, vizesen nem érdes, nem csúszós felületű. Kezünk foltos marad a rátapadt finom iszaptól, színe többnyire szürke Szárazon nehezen nyomható szét, nedvesen síkos, csúszós Diónyi mennyiséget tésztaszerűvé gyúrva golyót formálni nem lehet. Golyót lehet formálni belőle, de hengerré még nem sodorható. Golyóvá és hengerré formálása sikerül, gyűrű alakúra hajlítani nem lehet. Golyóvá és hengerré formálása, esetleg gyűrűvé hajlítása sikerül. Golyót, hengert, gyűrűt, sőt perecet formálhatunk belőle.

13 A talaj szemcseösszetétele

14 A talaj szilárdsága és művelhetősége A talaj külső, mechanikai terhelésekkel szembeni ellenálló képességét a szilárdsága (konzisztenciája) határozza meg. A talaj szilárdságát meghatározó legfontosabb tulajdonságok: nedvességtartalom, ill. nedvesség potenciál, a szemcse és agyagásvány összetétel, a szervesanyag-tartalom.

15 A talaj szilárdsága és művelhetősége A talaj szilárdsága egy bizonyos tartományon belül a növekvő nedvességtartalommal csökken. Száraz talaj Nyirkos talaj Nedves talaj

16 A talaj szilárdsága és művelhetősége A talajok konzisztencia állapota a nedvességi állapottól függően: szilárd, félig szilárd, képlékeny és folyós lehet. A konzisztencia állapot közötti átmenetekre jellemző nedvességértékeket konzisztenciahatároknak nevezzük

17 A talaj szilárdsága és művelhetősége Konzisztencia határok Konziszten cia állapot Érzékszervi vizsgálat eredménye Művelhetőség Tömöríthetőség Talajt ért mechanikai terhelés hatása Zsugorodási határ (Zs h ) Képlékenységi határ (P h ) Tapadási határ (T h ) Folyási határ (F h ) Szilárd Félig szilárd Kemény képlékeny Lágy képlékeny Folyós Száraz tapintású, nem formálható Nedves tapintású, a talaj sodráskor töredezik Sodorható, de nem ragad Ragadós talajpaszta Talaj szuszpenzió Nehezen művelhető (rögös, hantos) Művelés szempontjából optimális állapot Korlátozottan művelhető (kenődő) Csekély Növekvő Maximális Nem tömörít Tömörít Igen erősen tömörít, szerkezetromboló Nem művelhető Csökkenő Erősen szerkezetromboló - Nincs -

18 A talaj szilárdsága és művelhetősége Képlékenységi határ meghatározása

19 A talaj szilárdsága és művelhetősége Casagrande-készülék a folyási határ meghatározásához

20 A talaj szilárdsága és művelhetősége A folyási határ meghatározásához kúpos penetrométerrel

21 A talaj szerkezeti elemei és értékelése A talaj szilád fázisát alkotó részecskék térbeli elrendeződése. A nagyobb talajszemcsék (>0,002 mm) alkotják a szerkezeti egységek vázát, a kisebb méretű részecskék a vázrészeket ragasztják össze. A talajszerkezet képződése: Koagulumok mikroaggregátumok aggregátumok

22 A talaj szerkezeti elemei és értékelése Az aggregátumok fizikai, kémiai és biológiai folyamatok eredményeként alakulnak ki. A talajszerkezeti egységek kialakulásában szerepet játszó másodlagos fizikai hatások: a duzzadás-zsugorodás, az átfagyás és olvadás, a gyökérzet vízfelvétele és nyomása, a talajművelő eszközök hatása.

23 A talaj szerkezeti elemei és értékelése A morfológiai szerkezetet a talaj kissé nedves állapotánál vizsgáljuk, talajszelvény feltárása után a szerkezeti egységek alakját méretét értékeljük: morzsás, szemcsés, diós, hasábos, oszlopos, lemezes.

24 A talaj szerkezeti elemei és értékelése Az agronómiai szerkezet megítélésekor az aggregátumok alakját nem vesszük figyelembe, hanem a különböző méretű szerkezeti egységek százalékos mennyiségét határozzuk meg: <0,25 mm porfrakció, 0,25-10 mm morzsafrakció, > 10 mm rögfrakció.

25 A talaj szerkezeti elemei és értékelése A talaj leromlott szerkezetére utal a por- és/vagy a rögfrakció magas részaránya. Jó szerkezetű talajban az 1 mm-nél nagyobb morzsák vannak többségben, Ideális esetben a morzsafrakció részaránya eléri, vagy meghaladja a 80 %-ot, ezzel szemben hazai talajok esetében a morzsafrakció mennyisége 0-70 % között változik.

26 A talaj szerkezeti elemei és értékelése A talajszerkezet minőségének egyik fontos paramétere az aggregátumok stabilitása, illetve ellenálló képessége a víz romboló hatásával és a mechanikai hatásokkal szemben. A talajmorzsa annál vízállóbb, minél nagyobb erejű vízbehatást tud elviselni anélkül, hogy szétesne. Jó morzsavízállóság esetén a talajműveléssel kialakított kedvező porozitás viszonyok előnyös hatása az egész tenyészidőszak alatt érvényesülni tud.

27 A talaj szerkezeti elemei és értékelése A morzsavízállóság meghatározása

28 A talaj szerkezeti elemei és értékelése A gyenge morzsavízállóság: a lazító talajművelési eljárások hatástartama lerövidül, az esőcseppek ütő hatásának következtében összeiszapolódott kéreg alakul ki a talaj felszínén. Mechanikai nyomás hatására nem alakulnak ki stabil aggregátumok az álaggregátumok víz, illetve mechanikai behatásra könnyen ismét kisebb szerkezeti elemekre esnek szét.

29 A talaj pórustérfogata A szerkezeti elemeken belül és a szerkezeti elemek között méretük, alakjuk és térbeli elrendeződésüktől függően különböző nagyságú és formájú hézagok találhatóak, melyek a talaj pórusrendszerét alkotják.

30 A talaj pórustérfogata A pórusrendszer határozza meg: a növények gyökerezését, a talaj víz-, levegő- és hő- és tápanyaggazdálkodását, biológiai aktivitását és befolyásolj a kémiai folyamatok irányát.

31 A talaj pórustérfogata A növények gyökerei a pórusokban fejlődik, elegendő mennyiségű vagy nagyságú pórusok hiánya a gyökérzet növekedését hátráltatja.

32 A talaj pórustérfogata

33 A talaj pórustérfogata

34 A talaj pórustérfogata A talaj pórusrendszerét a pórusok össztérfogata (összporozitás) és a különböző méretű pórusok egymáshoz viszonyított aránya alapján jellemezhetjük. Az összporozitás a talaj pórusainak össztérfogata a talaj térfogatának %-ban kifejezve. A talaj összporozitása 35 és 70 % között változhat, megfelelő porozitás esetén térfogat %, erősen tömörödött talajban 40 % alatti érték.

35 A talaj pórustérfogata porozitás (P%): adszorpciós kapilláris gravitációs összes homok 5-15 % 5-10 % % % vályog % % % % agyag % % 5-15 % % nagy-, közepes, kisméretű pórusok aránya 1:1:1 (kedvező víz-, levegőgazdálkodás) középkötött vályog: szilárd fázis: 50 % folyadék fázis: 30 % légnemű fázis: 20 % Légnemű fázis 20% Folyadék fázis 30% Szilárd fázis 50%

36 ö s s zp o ro zitás (% ) A talaj pórustérfogata A talajművelés hatása a makropórus mérettartományba eső pórusok térfogatváltozásában mutatkozik meg, lazító eszközök megnövelik a makropórusok térfogatát, a tömörítő eszközökkel ellentétest hatást érünk el mélység (cm) őszi szántás tavaszi szántás tárcsázás

37 A talaj tömörödése Napjainkra a talajok állapotát veszélyeztető folyamatok közül a talaj fizikai degradációja (a tömörödés és a szerkezetleromlás) világméretű problémává vált.

38 A talaj tömörödése A talaj tömődöttségi állapotát: a talaj térfogattömegével, pórusviszonyaival és a penetrációs ellenállás nagyságával fejezhetjük ki. A talajtömörödés következtében nő a talaj térfogattömege és a penetrációs ellenállása, csökken a porozitása, a levegőzöttsége és a vízvezető-képessége. A talaj károsan tömörödöttnek minősül, ha: penetrométerrel mért talajellenállás > 3 MPa, a talaj térfogattömege > 1,5 g/cm 3, és az összorozitás értéke <40 %.

39 A talaj térfogattömege Térfogattömeg: Egységnyi térfogatú légszáraz talaj tömege (g/cm 3 ) 0,8-1,7 g/cm3 tömörödött talaj > 1,5 g/cm 3

40 m é l y s é g (c m ) A talaj tömörödése 0 talajellenállás (MPa) SzD5% õszi szántás tavaszi szántás tárcsázás

41 A talaj tömörödése A talajokat a tömörödés okozta fizikai degradáció, valamint a tömörödöttség foka szempontjából háromhárom fő csoportra lehet felosztani: Gyenge tömörödöttség foknál a kedvezőtlen talajállapot talajműveléssel (változó mélységű talajművelés) megszüntethető, közepes fokozat esetében a talaj melioratív (mélylazítás) módszerekkel javítható, erős fokozatnál a talajállapot szántóföldi hasznosítást nem tesz lehetővé.

42 Szerkezetleromlás Környezeti tényezők: a fagy, a kiszáradás, és az esőcseppek ütő hatása. Antropogén hatás: a talajművelő eszközök erőgépek A mechanikai behatás száraz talajállapotnál a szerkezeti elemek aprózódását, a talaj elporosodását okozzák.

43 Szerkezetleromlás A szerkezetleromlás következtében: nő a talaj cserepesedésre való hajlama, nagy méretű mélyre hatoló repedések jelennek meg. a tömörödött talajrétegekben jellegzetes lemezes szerkezeti elemek figyelhetőek meg. a feltalaj széttöredezett szerkezeti elemeinek szél és víz általi könnyebb szállíthatósága miatt a defláció és az erózió kártétele fokozottan jelentkezik.

44 A talaj vízgazdálkodása A talajok vízgazdálkodása: a talajban tárolható víz mennyisége, a víz mozgékonysága, térbeli és időbeli változása. A talajba aktuális nedvességtartalmát: tömeg-%-ban, térfogat-%-ban, mm-ben és m 3 /ha-ban fejezhetjük ki.

45 A talaj vízgazdálkodása A tömeg%-os nedvességtartalom értéke megmutatja, hogy 100 g talajban hány gramm nedvességtartalom van. A talaj térfogat%-os nedvességtartalma, mely a 100 cm 3 talajban tárolt nedvességtartalmat cm 3 -ben fejezi ki. Kiszámításához ismerni kell a térfogattömeg értékét, amit és meg kell szorozni a tömeg%-os nedvességtartalommal. Gyakorlati szempontból a vízkészlet mm-ben történő megadására is szükség lehet. Mivel 1 térfogat-%-os nedvességtartalom 10 cm es talajrétegben 1 mm csapadéknak felel meg, a térfogatos nedvességtartalmat szorozni kell az adott talajréteg cm-ben megadott vastagságának tized részével.

46 mélység (cm) A talaj vízgazdálkodása A talajszelvény nedvesség profilja: a talaj nedvességtartalma (térfogat%) ősz szántás tavaszi sekélyművelés

47 A talaj vízgazdálkodása A talajszelvény cm-es rétegeinek nedvességértékeit a mélység függvényében grafikusan ábrázolva a talaj nedvességprofilját kaphatjuk meg. Átnedvesedési profil alakul ki, amikor a csapadék mennyisége nagyobb a párolgásnál. Kiszáradási profil kapunk, amikor a párolgás lényegesen meghaladja a csapadék mennyiségét. A talaj felső rétegeiben legnagyobb a talajnedvesség évi ingadozása, a mélység növekedésével az ingadozás egyre csökken. A talaj nedvességkészletének maximumát a tél végén éri el, minimumát rendszerint augusztus hónapban.

48 A talaj vízgazdálkodása A talajművelés feladata Ősztől-tavaszig Tavasztól - őszig Vízbeszivárgás elősegítése Vízmegőrzés

49 A talaj vízgazdálkodása Nedvességveszteség (párolgás-evaporáció) mérséklése tarlóhántással

50 A talaj vízgazdálkodása

51 A talaj hőgazdálkodása A talaj hőmérsékletétől függ: a magasabb rendű nővények csírázása, növekedése, fejlődése, a talajban élő mikroszervezetek élettevékenysége, ezen keresztül a talaj tápanyagforgalma. A talajhőmérséklet befolyásolja: talaj ásványi részeinek mállását, a víz mozgását a talajban (folyékony és pára alakjában).

52 A talaj hőgazdálkodása A talajba érkező hő hatása függ: a talaj hőkapacitásától, a hővezető-képességétől és a hőmérséklet-vezető képességétől.

53 hőkapacitás (J cm -3 C -1 ) A talaj hőgazdálkodása 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 nedvességtartalom (cm 3 cm -3 ) Szántott Tarló

54 hőmérséklet-vezető képesség (cm 2 nap -1 ) A talaj hőgazdálkodása nedvességtartalom (cm 3 cm -3 ) Szántott Tarló

55 A talaj hőgazdálkodása A homoktalajok kevés vizet tudnak a nehézségi erővel szemben visszatartani. Nedves állapotban is kicsi a hőkapacitásuk és a hővezetőképességük. A homoktalajokat sülevényes meleg talajoknak, mert a talaj felsőbb rétegei nyáron erősen felmelegszik. A talaj gyenge hővezető-képessége következtében a feltalaj irányából a hőenergia kevésbé jut a mélyebb talajrétegekbe, talaj hőtartaléka is sokkal kisebb. Mindezen jellemvonások következtében a homoktalaj hőmérsékletének évi és napi ingadozása sokkal nagyobb, mint vályog és agyag talajnak.

56 A talaj hőgazdálkodása A vályogtalajok hőgazdálkodása igen kedvező. A szélsőséges időjárási helyzetek kivételével rendszerint elegendő nedvességet tartalmaznak, hogy az említett hőtani jellemzők aránya megfelelően alakuljon. A vályogtalaj felső rétege emiatt nem melegszik fel túlzott mértékben, de a lehűlésük sem kedvezőtlen mértékű.

57 A talaj hőgazdálkodása Az agyagtalajokat hideg talajoknak is nevezik Jelentős mennyiségű vizet tartanak vissza és ennek következtében a hőkapacitásuk és a hővezető-képességük igen nagy. Hőmérsékletük rendszerint alacsonyabb, tavasszal nehezebben melegszenek fel és érik el a vetéshez szükséges optimális hőmérsékletet.