A duzzadó agyagtalajok előfordulásának dokumentálása és osztályozásuk problémái Magyarországon

Átírás

1 AGROKÉMIA ÉS TALAJTAN 59 (2010) A duzzadó agyagtalajok előfordulásának dokumentálása és osztályozásuk problémái Magyarországon FUCHS MÁRTA és MICHÉLI ERIKA Szent István Egyetem, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, Gödöllő Bevezetés A nagy duzzadóagyag-tartalmú, nedvesen tapadós, szárazon mély és széles repedéseket nyitó talajokat napjaink számos nemzeti, és kiterjedten alkalmazott nemzetközi talajosztályozási rendszere is az ún. Vertisol kategóriában különíti el az osztályozás első szintjén. A finom mechanikai összetételű, ún. nehézagyagos talajok speciális morfológiájáról és művelhetőségi tulajdonságairól szóló leírások a hazai talajtani tudomány igen korai szakaszában is megjelentek. Jelentőségük és osztályozásuk problémája többek között Szabó József, Inkey Béla és Treitz Péter munkáiban is fellelhető. A hazai Vertisolok speciális talajgenetikai folyamatainak értelmezésére irányuló kutatások azonban az 1950-es években megszakadtak, és a jelenlegi Dokucsajevi elveken nyugvó, genetikai szemléletű hazai talajosztályozási rendszerünk kialakításánál háttérbe szorultak. Ennek eredményeképpen a nagy duzzadóagyag-tartalmú talajaink meghatározó tulajdonságaik hasonlósága ellenére jelenleg különböző taxonómiai egységekbe tartoznak. Az utóbbi években, a magyar talajosztályozás diagnosztikai szemléletű megújítására irányuló munkálatok során különböző földrajzi környezetben jelentős kiterjedésben kerültek dokumentálásra a hazai Vertisolok. Ennek alapján javaslatot tettünk a Duzzadó agyag talajok elkülönítésére az osztályozás legmagasabb szintjén (OTKA T046513, 2008). Jelen munkánk keretében célunk a nagy duzzadóagyag-tartalmú talajok megjelenésének, ill. a dokumentálásukkor, osztályozásukkor fellépő problémák áttekintése a hazai irodalomban, továbbá a hazai Vertisolok tulajdonságainak bemutatása a sziráki talaj példáján. Irodalmi áttekintés A váltakozó nedvességviszonyok között duzzadó zsugorodó, legtöbbször szmektites agyagásvány-összetételű talajok nehéz művelhetőségi tulajdonságaiknak, ugyanakkor általában jó tápanyag-ellátottságuk köszönhetően elterjedési terü- Postai cím: FUCHS MÁRTA, Szent István Egyetem, MKK, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, 2103 Gödöllő, Páter K. u fuchs.marta@mkk.szie.hu

2 218 FUCHS MICHÉLI leteiken nagy jelentőséggel bírnak (WILDING, & PUENTES, 1988; ESWARAN et al., 1999). Magyarországon agyag fizikai féleségű talajok ha-on találhatók (az ország területének 6 9%-a), ezenfelül még 1,7 millió ha az agyagos vályog féleségű talajok területe (STEFANOVITS, 1972). Jelentős területi elterjedésüknek, és a finom mechanikai összetétel által meghatározott egyedi tulajdonságaiknak köszönhetően az agyagtalajok már a magyarországi talajkutatás valódi kezdeteitől, Szabó József munkásságától jelen vannak a hazai talajtani irodalomban. SZABÓ (1861) Békés és Csanád megye geológiai viszonyainak és talajnemeinek vizsgálatakor nagy hangsúlyt ad a talajok textúrájának, és térképlapjain elkülöníti a nehéz, kötött agyagtalajokat. Második, a Tokaj-Hegyalja talajának leírása és osztályozása című (SZABÓ & MOLNÁR, 1866) talajismereti munkájában már kiemelten foglalkozik a terület legnagyobb kiterjedésű és legtermékenyebb talajtípusával, a nyirokkal, melynek tulajdonságaiban felismerhetőek a Vertisolokra jellemző bélyegek: nedvesen ragad, az ásóhoz tapad, szárazon kemény, csak csákánynak enged, a nedvességet megtartja és munkáltatni csak a nedvesség bizonyos mennyiség mellett engedi magát. A duzzadó zsugorodó agyagtalajokról nagyszámú leírás található az agrogeológiai felvételezéshez ( ) kapcsolódó jelentésekben is. A tipikusan alföldi talajnemnek tartott réti agyag talajok részletesebb kutatásának kezdete Treitz Péter nevéhez fűződik. TREITZ (1893) Szeged környéki felvételei során találkozott a vidék legkötöttebb, fekete, alluviális lerakódási-aszfalt-földjével, melyet 40 70%-os agyagtartalommal, száraz időszakokban 1 2 méter mély, 1 2 dm széles repedésekkel jellemez. Leírása alapján ezen talajokat szántani csak egy bizonyos nedvességi foknál lehet, viszont mély műveléssel és elegendő nedvesség jelenlétében rendkívüli terméseket hoznak. TREITZ (1912) később, a Nagyalföld átnézetes agrogeológiai felvételezése során a síkföldi területek talajainak jellemzésekor is kiemeli a réti agyagokat, mint a fő talajtípusok egyikét. A talajgenetikai szemlélet előtérbe kerülésével nagyobb hangsúlyt fektet a talajok fejlődésének kérdéseire, és a fekete, teljesen mésztelen talajok keletkezését a folyók árterületeihez, és a lassan kiülepedő agyagos öntésanyagokhoz köti. A réti agyagok vagy szurokföldek nagyarányú területi kiterjedését és egyedi tulajdonságait az Alföldet térképező többi talajkutató is megemlíti. Timkó Imre jelentésének áttanulmányozásakor egyértelműen felfedezhető a Vertisolokra jellemző ún. gilgai mikrodomborzat, süppedések és rogyások morfológiai leírása. Kialakulásuk okozójaként TIMKÓ (1912) a felszínt 1 3 méter vastagságban borító kemény agyagrétegek alatt található finom szemű, ún. folyó homok áramló talajvizek által történő elhordódását nevezi meg. Az így keletkezett üregek felett a nyári szárazságnál nyíló, 2,5 m-nél is mélyebb, sűrű repedéshálózat hatására a boltozat meglazul, és már kisebb megterhelés esetében is beomlik. Timkó jelentése nemcsak a felszínen tapasztalt gilgai mikrodomborzat, de a duzzadó zsugorodó agyagtalajokra jellemző speciális felszín alatti jelenségeket is dokumentálja, bár az ún. üst formátum kialakulására alkotott elmélete nem megfelelő megközelítésű: A beomlott terület feltárásából megállapítható, hogy a képződött gödörből bizonyos mennyiségű talaj hiányzik; a beomlás fenekén vízelvezető csatorna látszik, mely a vízgyűjtő csatornák vagy folyómedrek felé hajlik (TIMKÓ, 1912).

3 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon 219 Békés megye felvételezése során BALLENEGGER (1912) is leírja a területen nagy kiterjedésben előforduló réti agyagot vagy szurokföldet, mellyel későbbi, A termőföld című munkájában (BALLENEGGER, 1921) a láptalajok tárgyalásakor részletesebben is foglalkozik. Képződésüket az alföldi mocsarak kiszáradásával, ill. lecsapolásával hozza összefüggésbe, ahol a tőzegrétegek elfogyása után a lápfenék fekete színű iszapja kerül a felszínre. Leírása alapján a réti agyagok száraz állapotban sötétszürke, kissé kékesbe játszó, nedvesen fekete színű, szögletes-szemcsés szerkezetű, vastag, cm-es, akár 8%-ot is meghaladó humusztartalmú felszíni szinttel rendelkező talajok. Mechanikai összetételük igen finom, agyagtartalmuk az 50%-ot is meghaladhatja, így szárazon nagy repedések járják keresztül-kasul, míg nedvesen annyira átitatódnak vízzel, hogy megművelésük lehetetlenné válik. Mindezek alapján a mezőgazdasági munkák elvégzése a réti agyagokon csak bizonyos, szűk határok közé foglalt nedvességtartalom mellett lehetséges, azonban nagy vastagságuknak, és magas humusztartalmú, mély felszíni szintjüknek köszönhetően megfelelő művelés mellett igen sok vizet képesek raktározni, és száraz években is biztos terméseket hoznak. Az elkövetkező években a hazai talajok megismerésének történetében jelentős szerep jutott Sigmond Eleknek, majd a köré szerveződött ún. Sigmond iskolának. SIGMOND (1934) dinamikus talajosztályozási rendszerében a kalcium talajok talajnemhez tartozó ún. trópusi és szubtrópusi fekete talajok főtípusában, ill. a vörös földek talajnem alá tartozó mediterrán terra-rossa és a reliktum vörösföld (nyirok) főtípusaiban említi a nagy agyagtartalommal összefüggő speciális bélyegek megjelenését. Hazánk területén a nyirok talajokat, és azok tokajhegyaljai elterjedését emeli ki a szerző, melyek a nehéz agyagtalajok, és arról nevezetesek, hogy nagyon kötöttek és nehezen mívelhetők. Sigmond talajrendszerének a magyarországi típusokra vonatkozó részét, amely a magyar agrogeológusok megfigyelésein épült fel, a hazai kutatók a legnagyobb figyelemben részesítették (BALLENEGGER & FINÁLY, 1963), és az 1933-ban kezdődött általános talajismereti térképezés későbbi szakaszaiban (1939-től) az osztályozás három középső kategóriáját (talajnem, főtípus és altípus) a térképlapokon is feltüntették. Sigmond talajrendszerét CSIKI (1936) a mezőgazdasági talajosztályozás céljaira alkalmazta, és a talajrendszer fejlesztése érdekében javasolta a réti agyagok önálló talajtípusként való besorolását. Az 1933-ban kezdődött átnézetes talajismereti térképezés szerkesztésével kapcsolatban gyűjtött adatok, megfigyelések és vizsgálati eredmények alapján Kreybig Lajos, a munkálatok vezetője először a Tiszántúl területéről adott ki részletes talajismereti tájleírást 1944-ben. KREYBIG (1944) a Tisza, a Berettyó és a Kőrösök, valamint a Maros hordalékterületein képződött talajok csoportosításakor a réti agyagokat domináns talajtípusként adta meg. A réti agyagok vagy réti földek általános jellemzésekor sötétbarna, fekete vagy kékesfekete színű, nehéz művelésű, legtöbbször poliéderes struktúrájú, 4 6%-os humusztartalmú talajokat írt le. Mind terepi, mind laboratóriumi vizsgálatukkor szelvényfelépítésüket és tulajdonságaikat is nagyon változatosnak találta, kiemelte azonban egyöntetű, rendkívül erős duzzadó és zsugorodó képességüket, és ezzel összefüggésben gyenge vízvezető, és igen

4 220 FUCHS MICHÉLI nagy vízraktározó képességüket. Külön említi az agyag mechanikai összetételű, rendkívül kötött, szurokszerű, kagylóstörésű szurokföldeket. A réti agyagok jelentőségét mutatja, hogy a területekre jellemző másik két jelentős talajtípus a fiatal és a régi öntések esetében is foglalkozik a különböző mélységekben előforduló, erősen kötött rétiagyag-rétegek jelenlétével, melyek döntően befolyásolhatják ezen talajok egyéb, a növénytermesztés sikeressége szempontjából lényeges tulajdonságait. Szintén a réti agyagok jelentőségét emeli ki SÜMEGHY (1944) A Tiszántúl című tanulmányában, melyben összefoglalóan tárgyalja a geológiai viszonyoknak a talajképződésben játszott szerepét. Elmélete szerint a Tiszántúl talajfejlődésében elsősorban a talajképző kőzet a meghatározó, így minden egyes, jól jellemezhető, egységes összetételű anyakőzetnek megfelel egy-egy tiszta talajtípus. SÜMEGHY (1944) a terület réti talajainak fejlődését egyértelműen a réti agyag, mint jelenkori üledék jelenlétéhez köti. Az 1950-es évektől a hazai talajtani tudományt a genetikai irányzat újraéledése jellemzi, amely új terepi és laboratóriumi vizsgálatokkal, majd talajtérképekkel egészítette ki a már meglévő ismeretanyagot, elsősorban a talajok keletkezésének kérdésére helyezve a hangsúlyt. A jelenlegi, genetikai és talajföldrajzi osztályozási rendszerünk kereteinek kidolgozása is a térképezés során szerzett tapasztalatok alapján történt. Az egyes típusok ismertetését az Agrokémia és Talajtan -ban megjelenő cikkekben, ill. vitarovatokban, a teljes osztályozást a Magyarország talajai című könyvben (STEFANOVITS, 1956, 1963) tették közzé. A nagy agyagtartalmú talajok tekintetében MÁTÉ (1955) réti talajaink genetikus osztályozásának vizsgálatakor a tiszántúli ún. nehéz réti talajok, vagy réti agyagok önálló talajtípusként való elkülönítését javasolta. Az elkülönítés alapjául ezen talajok eltérő viszonyok közötti fejlődését jelölte meg. Munkáinak (MÁTÉ, 1955, 1962) áttekintésekor felismerhetőek a tiszántúli réti talajok és a Vertisolok közös tulajdonságai: E talajok nyáron kiszáradnak és kiszáradáskor nagymértékben repedeznek. E repedések lehatolnak másfél méterig, sőt tovább is. A legközelebbi eső alkalmával a víz a felső talajrétegből humuszos talajt mos ezekbe a repedésekbe. E folyamat következtében az egyenletesen humuszos rétegnél jóval mélyebben humusztartalmú nyelveket, foltokat találunk. Kimutatta tehát, hogy a vizsgált talajok humuszrétegének vastagsága összefüggést mutat a talajok mechanikai összetételével is, amely mezőgazdasági, növénytermesztési és öntözési jelentőségét tekintve is meghatározó a típus elkülönítésében. Kiemeli, hogy a szikesek mellett gyakran nevezik e talajokat perc talaj -nak, utalva a kellő időben végzett talajmunka jelentőségére (MÁTÉ, 1962). A mechanikai összetétel agyagosságának okaként az árterületeken stagnáló vízben messzire lebegő finom hordalékból kiülepedő frakció felgyűlését, valamint a talajokban hosszabb ideig fennálló vízborítás, és a képződő savanyú szerves anyagok által kiváltott erőteljesebb mállási folyamatokat nevezi meg. MÁTÉ (1960) későbbi munkáiban azonban a réti talajok mechanikai összetételében tapasztalható nagy változatosság miatt, a nagy agyagtartalom figyelembevételét az egyes típusok elkülönítésénél már csak

5 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon 221 alacsonyabb, változat szinten javasolja, amely megközelítés meghatározó maradt a jelenlegi osztályozási rendszerünk kialakításánál is. A nagy duzzadóagyag-tartalmú talajok a jelenlegi osztályozási rendszerünkben kőzethatású, öntés, réti és szikes genetikai főtípusainkon belül fordulnak elő, gyakran nagymértékben eltérő tulajdonságú más talajokkal együtt, megnehezítve az osztályozási kategóriák definiálását, elkülönítését (MICHÉLI et al., 2005). A magyar talajosztályozás diagnosztikai szemléletű megújításának jelenleg folyó munkálatai során a már rendékezésre álló irodalom és új terepi tapasztalatok alapján a nagy duzzadóagyag-tartalmú talajok új terepi és laboratóriumi vizsgálatokkal kiegészítve dokumentálásra kerültek. Eltérő földrajzi és fiziográfiai elhelyezkedésű (fennsík, hegylábi terület és ártér), és változatos alapkőzeteken (folyami, tavi üledékeken, és átdolgozott, mállott vulkáni tufán) képződött talajok kerültek leírásra, melyek kielégítették a nemzetközi osztályozási rendszerek első szintjén elkülönített Vertisolok kategóriáját (MICHÉLI et al., 2005; FUCHS et al., 2005, 2006, 2007; FUCHS, 2010). Az eredmények alapján javaslat született a Duzzadó agyag talajok elkülönítésére az osztályozás magasabb szintjén (FUCHS et al., 2008). Vizsgálati anyag és módszer Jelen dolgozat keretében a sziráki talaj (1. ábra) példáján keresztül mutatjuk be a hazai Vertisolok jellemző morfológiai, fizikai és kémiai tulajdonságait. A talaj leírása, a genetikai talajszintek, és a genetikai talajszintekhez tartozó másodlagos tulajdonságok jelölése a nemzetközi ajánlások és egyezményes jelek felhasználásával történt (FAO, 2006). A talaj laboratóriumi vizsgálata a FAO standardok (VAN REEUWIJK, 1995) alapján történt. A röntgenpordiffrakciós vizsgálatok számítógépes vezérlésű és kiértékelésű PHILIPS PW 1710 készülékkel történtek 45 kv csőfeszültséggel, 35 ma csőáram- a) GPS koordináták N 47º , E 19º b) Magasság 221 m c) Fiziográfiai elhelyezkedés Hegyláb d) Fekvés Lejtőpihenő (3% lejtő) e) Alapkőzet Átdolgozott mállott vulkáni tufa f) Területhasználat Szántó 1. ábra A sziráki talaj elhelyezkedése és földrajzi adatai

6 222 FUCHS MICHÉLI mal, grafit monokromátort és CuKα-sugárzást alkalmazva. A felvételek 2 70 fok 2 Theta (az agyagfrakció vizsgálata a 2 35 fok 2 Theta) tartományban készültek, 0,05 fok 2 Theta lépésközönként 1 mp-es beütési idővel. A talajok félmennyiségi ásványos összetétele a talajok teljes dezorientált röntgendiffrakciós felvételéből kerültek becslésre, a Bárdossy által módosított NÁRAY-SZABÓ PÉTERNÉ- (1964) és KÁL- MÁN- (1965) féle eljárást követve. A talajok osztályozását a hazai genetikai és talajföldrajzi osztályozási rendszer szerint (SZABOLCS, 1966; STEFANOVITS, 1972, 1999; BARANYAI et al., 1989) terepi és laboratóriumi vizsgálati adatok alapján végeztük el. A korreláció a Világ Talaj Referencia Bázis (WRB) alapján (IUSS WORKING GROUP WRB, 2006) történt. Eredmények és értékelés A vizsgáltba vont sziráki talaj fényképe a 2. ábrán látható, az osztályozás szempontjából fontos morfológiai tulajdonságai az 1. és 2., laboratóriumi adatai a 3. táblázatban találhatóak. A sziráki talaj mutatja a Vertisolokra jellemző mikrokiemelkedésekből (MK) és mikromélyedésekből (MM) álló ún. gilgai felszín alatt tipikus, ciklikus talajszintek rendszerét, amely a sziráki altalajban egy ún. fő csúszási tükör által határolt félköríves, más néven üst formában jelenik meg. A MK szintfelépítése Ap Ai ABil BCkil CBkir, a MM szintfelépítése Ap ABkil BCkil CBkir. A felszíni mikrodomborzat a szántás következtében már nem felismerhető, a felszín alatti szintek alapján a MK és a MM közötti távolság 1,5 m. A felszínről mély, 2 3 cm széles repedések nyílnak, melyek a száraz évszakban 1,5 m alá is lenyúlhatnak, a terepi szelvényleírás során ebben a mélységben tapasztalt repedéskitöltések jelenléte alapján. 2. ábra A sziráki talaj genetikai szintjei a mikromélyedésben és a mikrokiemelkedésben

7 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon 223

8 224 FUCHS MICHÉLI

9 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon táblázat A sziráki talajszelvény mikromélyedéséből, ill. mikrokiemelkedéséből származó minták laboratóriumi vizsgálati eredményei (1) Genetikai szint (2) Mélység, cm (3) Szerves anyag % ph (H 2 O) CaCO 3 % T-érték cmol kg -1 B % (4) Homok % 2 0,02 mm (5) Agyag % <0,002 mm (6) Fizikai COLE talaj- g cm -3 féleség A. Mikromélyedés Ap ,28 7, ,5 42,0 agyag 0,12 Ai ,77 7, ,0 47,3 agyag 0,15 ABi ,47 7, ,1 48,1 agyag 0,16 BCkil ,79 7, ,2 50,4 agyag 0,16 CBkir 150 0,33 7, ,5 58,8 agyag 0,18 B. Mikrokiemelkedés Ap ,64 6, ,8 46,2 agyag 0,15 ABkig ,49 7, ,3 41,6 agyag 0,14 BCkil ,65 7, ,6 53,3 agyag 0,16 CBkir 130 0,56 7, ,5 42,0 agyag 0,13 Megjegyzés: T-érték: kationcsere kapacitás; B%: bázistelítettség, COLE (Coefficient of linear extensibility lineáris nyújthatósági együttható): a talajok duzzadási tulajdonságainak jellemzésére használt érték A MM-ben a feltalaj igen mély és sötét színű. Nedvesen fekete (10YR 2/1) 80 cm mélységig, majd enyhén világosodik, nagyon sötét szürkésbarna (10YR 3/2) 120 cm mélységig. 120 cm alatt a színben éles változás tapasztalható, az olívaszürke (5Y 4/2), majd 150 cm-től világos olívaszürke (5Y 6/2) szín megjelenése redukált vas (Fe 2+ ), és az ezekben a szintekben felhalmozódó világos színt adó karbonát jelenlétére utal. A MK feltalajának sötét, fekete színe (10YR 2/1) csak a szántás keverő hatásának bélyegeit mutató mélységéig, 40 cm-ig tapasztalható. 40 cm alatt már olívaszürke (5Y 4/2) szín van jelen, amely a mélyebb, redukált és másodlagos karbonátban gazdag talajanyagok csúszási tükrök mentén, 30 60º-os szögben felfelé történő szállítódás, és a felszín közeli karbonát-felhalmozódás eredménye. A talajban a MM-ben és a MK-ben is már a szántott szint alatt felismerhetőek az időszakos víztelítettség morfológiai bélyegei: néhány (<5%) vasszeplő és -bevonat az elhalt gyökérjáratok, repedések körül. A MM-ben 80 cm-től a vasszeplők menynyisége 20 30%-ra nő, kifejezett glejes színmintázat 120 cm-től tapasztalható, itt aktív redukált vas jelenléte igazolt (pozitív α-α dipiridil teszt). A MK-ben már 40 cm-től, a szántott szint alatt glejes színmintázat található, azonban szabad redukált vas (Fe 2+ ) jelenlétét itt is csak 130 cm alatt sikerült igazolni α-α dipiridil teszttel, így valószínű, hogy a színmintázat jelenlétéért itt is a már tárgyalt folyamat, vagyis a mélyen fekvő, redukált színüket megőrző talajanyagok csúszási tükrök mentén felszín közelbe történő szállítódása a felelős.

10 226 FUCHS MICHÉLI Összefoglalóan megállapítható, hogy a terepi szelvényleírás során tapasztalt redox bélyegek eloszlása arra utal, hogy a gilgai mikrodomborzat, és így a hidrológiai különbségek megszűntével a MM és MK között egykor fennálló eltérések már csak öröklötten vannak jelen. Mivel szabad redukált vas (Fe 2+ ) jelenlétét mind a MM-ben, mind a MK-ben csak 120, ill. 130 cm alatt sikerült igazolni, ma már csak a talajvíz mélysége befolyásolja a talajban végbemenő reduktív folyamatokat. A felszín és a felszíni szint erősen fejlett szemcsés szerkezete 40 cm-es mélységtől erősen fejlett hasábos és ék alakú elsődleges, diós és szemcsés másodlagos szerkezeti elemekkel jellemezhető. Az első csúszási tükrök mind a MK-ben mind a MM-ben a szántott szint alatt, cm mélységben jelennek meg. A MM-ben a legfejlettebb csúszási tükröket, a legnagyobb hosszal és vízszintessel bezárt szöggel cm mélység között találjuk, a MK-ben ez a mélység cm közötti. Mindkét szintet az ún. fő csúszási tükör zárja le, amely a MM és a MK között átívelve közel 2 m-es hosszal rendelkezik. A MK-ben 40 cm-től megjelennek a másodlagos karbonátkiválások, bevonat, porló, és 1 cm-es nagyságot is elérő kemény konkréciók formájában. A MM-ben hasonló kiválásokkal csak 120 cm alatt találkozunk. Az 1 2 cm széles repedéskitöltések jelenléte jellemző mind a MM-ben, mind a MK-ben, másfél méteres mélységig, amely a száraz időszakokban nagyon mély repedések jelenlétére utal. A talaj laboratóriumi adatai, valamint talajkémiai és talajfizikai paraméterek is alátámasztják az egykori mikrodomborzat, MM-ek és MK-ek jelenlétét. A szervesanyag-tartalom mindkét mikrodomborzati pozíció esetén 2% feletti a felszíni szintben a szántás homogenizáló hatásának köszönhetően, a szántott szint alatt azonban a MM-ben a nagyobb szervesanyag-tartalmú szintek mélyebbre nyúlnak, mint a MK-ben. A MM-ben a szervesanyag-tartalom hirtelen lecsökkenését 120 cm, a MK-ben 80 cm mélységben tapasztaltuk. Az eltérő szervesanyag-eloszlás oka valószínű a MM növényzet számára kedvezőbb vízháztartásának eredménye. A karbonáttartalom eloszlása és a ph-viszonyok szintén alátámasztják az egykori mikrodomborzat jelenlétét, a MM-ben intenzívebb, mélyebb talajrétegeket érintő kilúgzás tapasztalható. A MK-ben 40 cm-től 10% feletti karbonáttartalom tapasztalható, amely a mélységgel fokozatosan nő, míg a MM-ben karbonát csak 120 cm alatt jelenik meg. A karbonáteloszlásban tapasztalható eltéréseket a MM és a MK között fennálló kisléptékű hidrológiai különbségek és a karbonátos felszín alatti szintek anyagának csúszási tükrök mentén a felszín irányába történő szállítódása okozhatták. A kationcsere kapacitás szintén magasabb értékeket mutat a MM-ben, a kedvezőbb mállási körülményeknek és a több szerves-, ill. ásványi kolloid jelenlétének köszönhetően. Az agyagtartalom a teljes szelvényben 40 60% közötti. A MM mélyebb rétegében tapasztalható nagyobb értéket az egykori mikrodomborzat mélyedésiben összegyűlő víztöbblet által kiváltott intenzívebb mállási folyamatok eredményezhették. A talaj röntgendiffrakciós vizsgálata alapján a szelvény ásványos összetételében (4. táblázat) a szmektit és a kvarc tekinthetőek az uralkodó fázisnak (3A. ábra). 4. táblázat

11 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon 227 (1) Ásvány A sziráki talajszelvény szintjeinek ásványos összetétele (%) Ap (0 40 cm) ABi ( cm) BCkil ( cm) BCkir (150 cm) a) Szmektit b) 10 Ǻ-ös rétegszilikátok c) Kaolinit d) Kvarc e) Káliföldpát <1 <1 3 <1 f) Plagioklász g) Kalcit h) Dolomit 4 1 i) Amfiból <1 A B 3. ábra A sziráki teljes talaj (A), ill. agyagfrakciójának (B) ásványos összetétele (röntgendiffraktogram: CuKα; 45 kv; 35 ma) A szmektittartalom az Abi-szintben a legnagyobb (45%). A 10 Ǻ-ös rétegszilikátok (csillám, illit) mennyisége a Bckil- és Bckir-szintekben a legnagyobb, ugyanezen szintekben 10% feletti mennyiségben megjelennek a karbonátásványok, a kalcit mellett néhány százalék dolomit is. A kaolinittartalom a szelvényen belül állandó. A kvarc dúsulása, és ezzel együtt a szmektit csökkenése az Ap-szintben eolikus anyag (lösz) lerakódására utal a felszínen. Az agyagfrakció ásványos összetételének vizsgálata alapján a szelvény alapvetően végig szmektites karakterű (3B. ábra). Az agyagfrakciók közül az Abi-szint tartalmazza a legtöbb szmektitet, ugyanakkor ebben a szintben a legkevesebb az illittartalom. Mindez illit szmektit átalakulásra és intenzív mállási folyamatokra utal ebben a mélységben. A Bckil- és Bckir-szintekben a leghatározottabb a diszkrét illit megjelenése, de még itt is nagyarányú a szmektites jelleg dominanciája. A kaolinit mennyiségének változása a szelvényen belül elhanyagolható. A Bckil- és Bckir-szintek agyagfrakciójában megjelenik a kalcit, a dolomit viszont nem.

12 228 FUCHS MICHÉLI Összefoglalás A rendelkezésre álló hazai irodalom, terepi jegyzőkönyvek és térképi adatbázisok alapján a nagy agyagtartalmú talajok elkülönítése, és az ezzel kapcsolatban felmerülő problémák már a hazai talajtani tudomány korai szakaszában megjelentek. A nemzetközi talajkorrelációs rendszer (WRB) Vertisol kategóriájával korreláló duzzadó agyagos talajaink speciális morfológiai és művelhetőségi tulajdonságairól pontos leírásokat találhatunk Szabó József munkásságától a Kreybig térképek elkészültéig az összes jelentős hazai talajtani felvételezés dokumentációiban és publikációiban, kiemelve ezen talajok jelentősen eltérő jellemzőit és elsősorban az Alföldön jelentős területei elterjedését. A jelenlegi, genetikus szemléletű talajosztályozásunk kialakításánál is javaslat született az ún. réti agyagok önálló típusként történő elkülönítésére, de ez a megközelítés végül háttérbe szorult. Ennek eredményeképpen a nagy duzzadóagyagtartalommal rendelkező talajaink meghatározó tulajdonságaik hasonlósága ellenére jelenleg különböző taxonómiai egységekbe tartoznak. Az utóbbi évtized megváltozott felhasználói igényei és környezetpolitikája szükségessé tették hazánk talajosztályozási rendszerének diagnosztikai szemléletű megújítását, melynek munkálatai során a hazai nagy duzzadóagyag-tartalommal rendelkező talajok újra dokumentálásra kerültek. Jelen dolgozat keretében egy, a nemzetközi osztályozási rendszerek Vertisols kategóriáját kielégítő talaj példáján keresztül mutatjuk be a hazai duzzadó agyagtalajokra jellemző morfológiai, fizikai és kémiai tulajdonságokat. A sziráki jelenlegi osztályozási rendszerünkben típusos réti talaj, a teljes szelvényben 40 60% közötti, a röntgendiffrakciós vizsgálatok alapján dominánsan szmektites összetételű agyagtartalommal rendelkezik, jellemzője hogy szárazon kemény, erősen repedező, míg nedvesen képlékeny, könnyen formázható, tapadós. A talaj mutatja a jól fejlett Vertisolokra jellemző ciklikus felszín alatti talajszintek rendszerét, és a szerves anyagban gazdag talajszintek üst formában történő megjelenését. A talaj morfológiai és laboratóriumi vizsgálatának eredményei is alátámasztják az üst forma kialakulásához szükséges egykori mikrodomborzat, a mikromélyedések (MM) és mikrokiemelkedések (MK) jelenlétét, bár a gilgai felszín a terület művelése miatt ma már nem megtalálható. A MM-ek, a nedves évszakban bennük összegyűlő nedvességtöbblet hatására mélyebb, nagyobb szervesanyag-tartalmú felszíni szinttel, intenzívebb kilúgzási és mállási folyamatokkal jellemezhetőek. A MK felszín közeli szintjeinek tulajdonságai, a mélyebb talajszintekből származó, redukált és másodlagos karbonátban gazdag talajanyagok jelenléte alátámasztja a mélyebben fekvő talajanyagok csúszási tükrök mentén a felszín irányába történő szállítódásának folyamatát. Eredményeink alapján megalapozottnak tartjuk a nagy duzzadóagyag-tartalommal rendelkező talajok önálló talajtípusként történő meghatározását, és továbbra is javasoljuk a Duzzadó agyag talajok elkülönítését az osztályozás legmagasabb szintjén. Kulcsszavak: duzzadó agyagtalaj, Vertisol, talajosztályozás

13 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon 229 Irodalom A hazai talajosztályozás korszerűsítése és nemzetközi megfeleltetése, OTKA T Projekt zárójelentése. BALLENEGGER R., Felvételi jelentés az év nyarán Békés környékén végzett agrogeológiai részletes felvételről. Földtudományi Int évi jelentése. Bpest. BALLENEGGER R., A termőföld. Ethika Tudományterjesztő és Könyvkiadó K.t. Hungária könyvnyomda és kiadóüzlet, Budapest. BALLENEGGER R. & FINÁLY I., A magyar talajtani kutatás története 1944-ig. Akadémiai Kiadó. Budapest. BARANYAI F. (szerk.), Melioráció-öntözés és talajvédelem. Útmutató a nagyméretarányú országos talajtérképezés végrehajtásához. 88 melléklet, Agroinform. CSIKI J., Mezőgazdasági talajosztályozás Sigmond általános talajrendszere alapján. I., II. Mezőgazdasági kutatások. Vol. 9. ESWARAN H. et al., Vertisols: Their Properties, Classification, Distribution and Management. Guy D. Smith Memorial Slide Collection.USDA NRCS, World Soil Resources. Washington, D. C. FAO, Guidelines for Soil Description. FAO. Rome. FUCHS M., Vertisols a duzzadó zsugorodó agyagtalajok. Agrokémia és Talajtan FUCHS M., MICHÉLI E. & WALTNER I., Javaslat új talajtípusra a magyar talajosztályozásban. III. Magyar Földrajzi Konferecia Budapest, szeptember FUCHS, M., SZEGI, T. & MICHELI, E., Genesis and classification problems of Vertisols in Hungary. In: 2005 ASA CSSA SSSA International Annual Meetings, Salt Lake City, USA FUCHS M., WALTNER I. & MICHÉLI E., A hazai hidromorf talajok osztályozásának és nemzetközi megfeleltetésének kérdései. In: Talajvédelem különszám. Talajtani Vándorgyűlés, Sopron, augusztus Talajvédelmi Alapítvány. Budapest. FUCHS M. et al., A Bodrogköz vízhatás alatt álló talajainak osztályozási problémái. In: Talajvédelem különszám. Talajtani Vándorgyűlés, Nyíregyháza, május Talajvédelmi Alapítvány, Bessenyei György Könyvkiadó. Nyíregyháza. INKEY B., Jelentés a németországi agronom-geologiai felvételek szervezetéről. Földtudományi Intézet évi jelentése. Budapest. IUSS WORKING GROUP WRB, World Reference Base for Soil Resources World Soil Resources Reports. No FAO. Rome. KÁLMÁN A., Általános módszer többkomponensű kristályos rendszerek kvantitatív röntgendiffrakciós elemzésére. Magyar Kémiai Folyóirat KREYBIG L., Magyar tájak talajismereti és termeléstechnikai leírása. I. rész: A Tiszántúl. Magyar Királyi Földtani Intézet. Budapest. MÁTÉ F., Adatok tiszántúli réti talajaink genetikájához. Agrokémia és Talajtan MÁTÉ F., Javaslat a hazai réti talajok osztályozására. Agrokémia és Talajtan

14 230 FUCHS MICHÉLI MÁTÉ F., Talajtérképezési kérdések a Nagykunságban. I. A Nagykunság talajainak leírása. Genetikus talajtérképek. 1. sor., 3. szám. OMMI. Budapest. MICHÉLI E. et al., A nagy agyagtartalmú talajok osztályozási problémái. Talajvédelem különszám Talajvédelmi Alapítvány. Budapest. NÁRAY-SZABÓ, I. & PÉTERNÉ, É., Eine Röntgenkartei zur quantitativen Bestimmung von kristallinen Phasen mit dem Diffraktometer. Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mitteilungen 'SIGMOND E., Általános talajtan. A szerző kiadása. Budapest. STEFANOVITS P., Magyarország talajai. 2. bőv. kiadás. Akadémiai Kiadó. Bpest. STEFANOVITS P., Talajtan. Mezőgazda Kiadó. Budapest. STEFANOVITS P., A talajtan hazai fejlődése. In: STEFANOVITS P., FILEP GY. & FÜLEKY GY.: Talajtan Mezőgazda Kiadó. Budapest. SÜMEGHY J., A Tiszántúl. Magyar Tájak 6. Földtudományi Intézet kiadványa. Budapest. SZABÓ J., Békés- és Csanádmegye. Geológiai viszonyok és talajnemek ismertetése, egy színezett földtani térképpel. Magyar Gazdasági Egyesület. Pest. SZABÓ J. & MOLNÁR J., Tokaj-Hegyalja talajának leírása és osztályozása. Mathematikai és Természettudományi Közlemények. IV. SZABOLCS I. (szerk.), A genetikus üzemi talajtérképezés módszerkönyve. OMMI. Budapest. TIMKÓ I., Békés vármegye déli felének talajviszonyai. Földtudományi Intézet évi jelentése. Budapest. TREITZ P., Jelentés az évben végzett agronom-geológiai felvételről. Földtudományi Intézet évi jelentése. Budapest. TREITZ P., Aradhegyalja és Aradmegye síkvidékéről szóló előzetes jelentés. Földtudományi Intézet évi jelentése. Budapest. TREITZ P., Magyarázó az országos átnézetes klimazonális talajtérképhez. Földtudományi Intézet kiadv. térképpel. Budapest. VAN REEUWIJK, L. P., Procedures for Soil Analysis. 5 th edition. ISRIC. Techn. Paper No. 9. Wageningen. The Netherlands. WILDING, L. P. & PUENTES, R. (Eds.), Vertisols: Their Distribution, Properties, Classification and Management. Tech. Mono. No. 18. Texas A & M Printing Center. College Station, TX. Érkezett: szeptember 13.

15 Duzzadó agyagtalajok előfordulása és osztályozásuk problémái Magyarországon 231 Presence, documentation and classification problems of swelling clay soils in Hungary M. FUCHS and E. MICHÉLI Department of Soil Science and Agrochemistry, Szent István University, Gödöllő (Hungary) Summary Based on the available Hungarian soil science literature, field survey reports and maps, the classification of soils with high clay content caused considerable problems from the early stages of soil research in Hungary. Precise descriptions of the special morphological properties and tillage practices of soils satisfying the criteria in the definition of Vertisols given by the World Reference Base of Soil Resources (WRB), can be found in all important Hungarian soil-related publications, starting from József Szabó (1861) to the reports and maps of the Kreybig soil survey (1944). All these publications emphasized how significantly the properties of soils with high clay content differed from those of other soil types, and how frequently they occurred in Hungary, especially in the Great Plain. During the development of the genetic classification system, based on soil origin, in the 1960s, it was suggested that the meadow clay soil type should be adopted as a separate taxonomic unit, but this approach was not accepted, so soils with high clay content are included in several soil taxonomic units in the Hungarian Soil Classification System (HSCS), in spite of the similarity of their major properties. In the last decade, political initiatives on a European and global scale and changes in the needs of end-users resulted in an increasing demand for harmonized digital soil information, which required the modernization of HSCS based on a diagnostic approach. During the development of this new system, a large number of Vertisols were documented under different environmental conditions in various parts of Hungary. In this paper the aim was to demonstrate the importance of soils with high clay content, based on a review of Hungarian soil science literature, and to present their special morphological, physical and chemical properties using a Hungarian Vertisol in Szirák, Nógrád County, as an example. According to the present HSCS, the soil in Szirák is classified as a typical meadow soil. It has high smectitic clay content between 40 60% throughout, and is hard with wide deep cracks when dry, but plastic and sticky when moist. The soil exhibits the usual characteristics of well-developed Vertisols, with cyclic subsurface horizons and a subsurface bowl-shaped formation. Although the gilgai microrelief has disappeared due to the intense cultivation of the area, both the morphological features and the results of soil analysis support the theory of the presence of former microhighs (MH) and microlows (ML). Because of the accumulation of rain water in the basins of MLs in the wet season, MLs have greater water recharge and thus more intense leaching and weathering compared to MHs. They also have a darker colour with higher organic matter content to a deeper depth. The CaCO 3 concretions and gleyed mottles found close to the surface in MHs confirm both the presence of upward material movement along shear planes and that of the well-known Vertisol process by which the soil inverts itself.

16 232 FUCHS MICHÉLI The results provide strong evidence that Vertisol-like soils should be included in the new HSCS. It is proposed that a separate classification unit should be created for these Swelling clay soils at the highest, main soil types level of the HSCS. Table 1. Soil morphological features of microlows (ML) in the field in Szirák. (1) Genetic horizon and depth, cm. (2) Slickensides. a) few; b) common; c) many. (3) Structure. d) angular blocky; e) prismatic and wedge-shaped. (4) Consistence. f) plastic, sticky; g) very plastic, sticky. (5) Munsell colour. (6) Redox features. h) a few iron mottles; i) many iron mottles and coatings; j) gleyic colour pattern (positive α-α dipyridyl test). (7) Secondary carbonate forms v. forms of secondary carbonates. k) many coatings, soft and hard (1 cm in diameter) concretions. (8) Effervescence. (9) Horizon boundary. l) gradual, wavy; m) abrupt, wavy. (10) Notes. n) 2 3 cm wide cracks; o) few rounded and broken gravel in the matrix; p) 1 2 cm wide crack infillings. Note: few: 2 5%; common: 5 15%; many: 15 40%; very high: >40%. Structure: gyf: slightly; kf: moderately; ef: strongly. Table 2. Soil morphological features of microhighs (MH) in the field in Szirák. (1)-(10) and Notes: See Table 1. a) few; b) many; c) angular blocky; d) prismatic and wedge-shaped; e) plastic, sticky; f) very plastic, sticky; g) a few iron mottles; h) gleyic colour pattern; i) gleyic colour pattern (positive α-α dipyridyl test); j) many coatings, soft and hard (1 cm in diameter) concretions; k) gradual, wavy; l) clear, wavy; m) 2 3 cm wide cracks; n) 2 3 cm wide crack infillings; o) 1 2 cm wide crack infillings. Table 3. Analytical data of the Szirák soil. (1) Genetic horizon. (2) Depth, cm. (3) Soil organic matter (SOM). (4) Sand. (5) Clay. (6) Texture. Notes: T: cation exchange capacity; B %: base saturation; COLE (Coefficient of linear extensibility): value characterizing the swelling characteristics of soils. Table 3. Mineral composition (%) of the Szirák soil profile. (1) Mineral. a) Smectite; b) 10 Å layer silicates; c) Kaolinite; d) Quartz; e) Potassium feldspar; f) Plagioclase; g) Calcite; h) Dolomite; i) Amphibole. Fig. 1. The position and geographical data of the Szirák profile. a) GPS coordinates; b) height; c) physiographical location; d) exposure; e) parent material; f) land use. Fig. 2. Genetic horizons in microhigh and microlow positions of the Szirák profile. Fig. 3. X-ray diffractogram of the mineralogical composition of Szirák soil 8A) and its clay content (B) (CuKα; 45 kv; 35 ma).