Nagy duzzadó agyagtartalmú talajok osztályozásának diagnosztikai szemléletű korszerűsítése

Átírás

1 Szent István Egyetem Környezettudományi Doktori Iskola Nagy duzzadó agyagtartalmú talajok osztályozásának diagnosztikai szemléletű korszerűsítése Doktori (Ph. D.) értekezés Fuchs Márta Gödöllő 2012

2 A doktori iskola megnevezése: Környezettudományi tudományága: Talajtan, agrokémia, környezeti kémia vezetője: Prof. Heltai György egyetemi tanár Szent István Egyetem Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar Környezettudományi Intézet, Kémiai és Biokémiai Tanszék Témavezető: Csákiné Dr. Michéli Erika egyetemi tanár Szent István Egyetem Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar Környezettudományi Intézet, Talajtani és Agrokémiai Tanszék Az iskolavezető jóváhagyása A témavezető jóváhagyása 2

3 Long lines gracefully down the hill, small round holes with water they fill, Mulching surface granular to crumb, Tilth above all, second to none. For so long left to grow, Flourishing prairies - churning horizons below, Humus building and left unheeded, Humans unaware of these soils they needed, Today with fossil fuels and steel, Surfaces leveled - not left to heal, Annually crops are sown to yield, In this Anthropogenic unrecognizable field, For decades now our crops it's grown, Reworked, tilled, annually sown, Echoes from cracks source unknown, Cries from below, "leave us alone". - Vertisol (Ismeretlen szerző, www. iuss.org) 3

4 TARTALOMJEGYZÉK 1. BEVEZETÉS IRODALMI ÁTTEKINTÉS A DUZZADÓ-ZSUGORODÓ AGYAGTALAJOK, A VERTISOLOK KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE Az ön-keverő vagy pedoturbációs modell A talajmechanikai vagy nyíróerő vezérelt modell Egyéb elméletek A DUZZADÓ-ZSUGORODÓ AGYAGTALAJOK, A VERTISOLOK ELTERJEDÉSE, JELLEMZŐ TULAJDONSÁGAI Földrajzi elterjedés Talajképző tényezők Morfológiai tulajdonságok Felszíni jellemzők Csúszási tükrök és ék alakú szerkezeti elemek Gilgai mikrodomborzat A fő csúszási tükör és az üst forma Kémiai talajtulajdonságok Fizikai talajtulajdonságok A Vertisolok biológiai aktivitása A Vertisolok művelhetősége AZ AGYAGOS TALAJOK MEGJELENÉSÉNEK ÁTTEKINTÉSE A HAZAI TALAJTANI TUDOMÁNYBAN Agyagos talajok Szabó József munkáiban ( ) Réti agyagok dokumentálása az agrogeológiai felvételezés során ( ) Ballenegger talajtípus monográfiái (1921) Átnézetes (klimazonális) talajtérképek Sigmond dinamikus talajosztályozási rendszere Kreybig-féle talajtérképezés ( ) Általános talajismereti térképezés A nagy agyagtartalmú talajok a genetikai talajtérképezés során Nagy agyagtartalmú talajok jelenlegi talajosztályozási rendszerünkben Az agyagtartalom megjelenése a genetikus földértékelési rendszerben A VERTISOLOK NEMZETKÖZI OSZTÁLYOZÁSÁNAK ÁTTEKINTÉSE A duzzadó-zsugorodó agyagtalajok önálló típusként történő megjelenése a talajosztályozásban US Soil Taxonomy Vertisolok Soil Taxonomy szerinti osztályozásában A FAO/UNESCO talajosztályozási rendszere Vertisolok a FAO/UNESCO talajosztályozási rendszerében A Világ Talaj Referenciabázis (WRB) Vertisolok WRB szerinti osztályozásban Az új ausztrál talajosztályozás A Vertisolok osztályozása az új ausztrál talajosztályozási rendszerben (2002) A francia talajosztályozás Vertisolok a Referentiel Pedologique osztályozási rendszerében Vertisolok és osztályozásuk az Európai Unióban ANYAG ÉS MÓDSZER A REFERENCIA SZELVÉNYEK KIVÁLASZTÁSÁNAK MÓDSZERE A vizsgálatba vonható talajtípusok, és leválogatásuk módszere A vizsgálatba vonható területek meghatározása A REFERENCIA SZELVÉNYEK HELYSZÍNI FELVÉTELEZÉSÉNEK MÓDSZERE A TALAJMINTÁK GYŰJTÉSÉNEK ÉS LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATÁNAK MÓDSZEREI A talajminták kémiai paramétereinek vizsgálata A talajminták fizikai paramétereinek vizsgálata Kiegészítő vizsgálatok

5 A talajminták ásványtani és agyagásványtani összetételének vizsgálata Elektronmikroszkópos felvételek Archeomalakológiai vizsgálatok A REFERENCIA SZELVÉNYEK OSZTÁLYOZÁSA NUMERIKUS VIZSGÁLATOK Taxonómiai távolság számítás A talajadatok numerikus jellemzése A hazai nagy agyagtartalmú talajok szervesanyag tartalom és szervesanyag készlet eloszlásának vizsgálata a TIM adatbázis alapján Felhasznált TIM pontok Felhasznált talaj paraméterek a TIM adatbázisban Felhasznált statisztikai módszerek EREDMÉNYEK A VIZSGÁLATBA VONHATÓ TALAJTÍPUSOK LEVÁLOGATÁSÁNAK EREDMÉNYE A VIZSGÁLT TALAJSZELVÉNYEK BEMUTATÁSA, JELLEMZÉSE ÉS OSZTÁLYOZÁSA Kelet-Cserhát kistájcsoport A Szirák 1-es talajszelvény bemutatása és osztályozása A Szirák 2-es talajszelvény genetikai fejlődése, tulajdonságai és hazai osztályozása Dél-Mátra A kisnánai talajszelvény bemutatása és osztályozása Nyugati-Mátraalja A gyöngyösi talajszelvény bemutatása és osztályozása Az Atkár talajszelvény bemutatása és osztályozása A Zagyva völgy Az Apc talajszelvény Bodrogköz Vajdácskai talajszelvény bemutatása és osztályozása Dorkó tanya talajszelvény bemutatása és osztályozása Bodroghalom talajszelvény bemutatása és osztályozása Nagyrozvágy talajszelvény bemutatása és osztályozása Szenna tanya talajszelvény bemutatása és osztálozása Szolnok-Túri sík Kisújszállás talajszelvény bemutatása és osztályozása Törökszentmiklós talajszelvény bemutatása és osztályozása Karcagpuszta talajszelvény bemutatása és osztályozása Tiszazug Tiszasas talajszelvény bemutatása és osztályozása Cibakháza talajszelvény bemutatása és osztályozása Körösmenti-sík Kötegyáni talajszelvény bemutatása és osztályozása Hevesi-ártér Tiszaburai talajszelvény bemutatása és osztályozása A NUMERIKUS VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI A vizsgált szelvények és a WRB Referencia csoportok taxonómiai távolsága A referencia szelvények analitikai adatainak numerikus jellemzése Nagy agyagtartalmú talajok szervesanyag tartalmának és készletének mélységi eloszlása a TIM adatbázis adatai alapján Szervesanyag tartalom mélységi eloszlása Szervesanyag készlet mélységi eloszlása KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK ÖSSZEFOGLALÁS SUMMARY ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

6 10. MELLÉKLETEK M1 IRODALOMJEGYZÉK M M M M M M M M

7 1. BEVEZETÉS A nedvesen duzzadó, ragadós, szárazon mély és széles repedéseket nyitó kemény talajokat a földművelő népek nehéz művelhetőségük miatt már jóval a modern talajosztályozási rendszerek megjelenése előtt megkülönböztették a többi talajtól. Már korai arab és római kultúrák írásos emlékeiben is fellelhetőek e tulajdonságaik alapján elkülönített talajok (ESWARAN et al., 1999), melyek széles körű elterjedését és ismertségét támasztja alá kiemelkedően nagy számú helyi, regionális vagy népi elnevezésük is mint a Gilgai Soils (Ausztrália), Smolnitza (Románia, Bulgária), Sols de Paluds (Franciaország), Tirs (Marokkó), Regur (India), vagy az általában igen sötét, fekete színükre utaló Black cotton soils (India), Black earths (Afrika, Ausztrália) (DUDAL & ESWARAN, 1988). A duzzadó-zsugorodó agyagtalajok egyedi, más talajoktól elkülönülő morfológiai bélyegei, fizikai, kémiai és művelhetőségi tulajdonságai, valamint jelentős területi elterjedése alapján a múlt század második felében kidolgozott nemzetközi (a széleskörűen alkalmazott amerikai Soil Taxonomy, a FAO_UNESCO, és a nemzetközi talajkorrelációs rendszerként elfogadott World Reference Base for Soil Resources), és számos nemzeti (pl. az orosz, francia, német, cseh, szlovák, román, kínai és ausztrál) talajosztályozási rendszerben is az osztályozás első szintjén, Vertisol -ként kerülnek elkülönítésre. Magyarországon az agyag fizikai féleségű talajok ha-on találhatók, ez az ország területének 6-9 %-a, ezenfelül még 1,7 millió ha az agyagos vályog féleségű talajok területe (STEFANOVITS, 1992). Jelentős területi elterjedésüknek, és a finom mechanikai textúra által meghatározott egyedi tulajdonságaiknak köszönhetően az agyagtalajok már a magyarországi talajkutatás kezdeteitől, Szabó József munkásságától kezdve jelen vannak a hazai talajtani irodalomban is, de jelenlegi osztályozási rendszerünkben elkülönítésük nem megoldott. Nagy agyagtartalmú talajaink kőzethatású, öntés, réti és szikes genetikai főtípusainkon belül fordulnak elő, gyakran nagymértékben eltérő tulajdonságú más talajokkal együtt, megnehezítve az osztályozási kategóriák meghatározását, elkülönítését (MICHÉLI et al., 2005). Doktori kutatásom szorosan kapcsolódik a magyar talajosztályozás diagnosztikai szemléletű megújításához, a következő célkitűzésekkel: 1. Részletes dokumentáció készítése a hazánkban, különböző szubsztrátumon és domborzati viszonyok között előforduló, eltérő földrajzi elhelyezkedésű nagy agyagtartalmú talajokról. 2. Nemzetközi útmutató és korrelációs osztályozási rendszer alapján elvégzett megfelelő szelvényleírás és osztályozás után igazolni, hogy e talajok megfelelnek-e a Vertisolok követelményeinek. 3. A jelenlegi besorolásuknak megfelelő osztályozási egységek numerikus vizsgálata a taxonómiai rokonságok és különbségek megállapítására. 4. Javaslat kidolgozása a duzzadó agyagtalajok hazai elkülönítő bélyegeire. 5. Javaslat kidolgozása a duzzadó agyagtalajok az osztályozás legmagasabb és alacsonyabb szintjén történő osztályozására. 7

8 8

9 2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1. A duzzadó-zsugorodó agyagtalajok, a Vertisolok kialakulása és fejlődése Az ön-keverő vagy pedoturbációs modell A Vertisol kialakulásának egyedi folyamata hamar felkeltette a tudományos érdeklődést a talajtannal foglalkozó kutatók körében. Az első, klasszikusnak nevezhető, ön-keverő vagy pedoturbációs modellt Hilgard (1906) javasolta, és elmélete az 1990-es évekig a legelterjedtebb nézetet képviselte a Vertisolok képződéséről és fejlődéséről. A modell alapját a 2:1-es szerkezetű duzzadó-zsugorodó agyagásványok hatására a száraz évszakban megjelenő felszíni repedések, és az ezekbe bepergő felszíni talajanyag adják. A nyitott, gyakran az 1 m-es mélységet is meghaladó repedésekbe a szél, állati tevékenység, vagy az eső hatására bepereg a felső talajanyag. A talaj újranedvesedése során az agyagásványok hidratálódnak, tágulnak. A duzzadás összezárja a repedéseket, és a bennük felgyűlt többlet talajanyag nagyobb térfogat igénye nyomó/feszítő hatást fejt ki a talajanyagra, amelyben csúszási tükrök és ék alakú szerkezeti elemek alakulnak ki, a duzzadás hatására bekövetkező térfogat növekedés pedig a felszínt felboltozva létrehozza a Vertisolokra jellemző ún. gilgai mikrodomborzatot (1. ábra) (WILDING & TESSIER, 1988; BUOL et al., 2003). 1. ábra. A Vertisolok egyedi képződésének eredményeképp kialakuló morfológiai bélyegek a felszíni repedések, b mikromélyedés, c mikrokiemelkedés, d üst forma, e ék alakú szerkezeti elemek, f csúszási tükrök (Forrás: WILDING & TESSIER, 1988) Bár a felszíni talajanyag repedésekbe történő bepergése kétségtelenül minden Vertisolra jellemző folyamat, de számos, e duzzadó-zsugorodó agyagtalajokra jellemző tulajdonságra (mélységgel csökkenő szerves széntartalom, ugyanakkor növekvő szervesanyag tartózkodási idő, és a felszínalatti szintek oldható só, gipsz, karbonát, és néhány esetben agyagfelhalmozódásának éles elkülönülése) a pedoturbációs modell mégsem ad kielégítő magyarázatot (YAALON & KALMAR, 1978; WILDING & TESSIER, 1988; WILDING et al., 1990; SOUTHARD & GRAHAM, 1992; KOVDA et al., 2001) A talajmechanikai vagy nyíróerő vezérelt modell Napjaink legelfogadottabb elmélete a talajmechanikai vagy nyíróerő vezérelt ( shear failure ) (WILDING & TESSIER, 1988; COULOMBE et al., 1996) modell, melynek nem feltétele a repedésekbe hulló felszíni talajanyag jelenléte. A modell alapja a talaj átnedvesedésekor az agyagok hidratációja által kiváltott, a talaj nyírószilárdságát meghaladó duzzadási nyomás kialakulása, mely során a plasztikus talajanyagok a nyírósíkok (csúszási tükrök) mentén 9

10 elmozdulnak egymáson. A stresszhatást felfele irányuló mozgás oldja fel, amely a fedő talajanyag súlyából eredő nyomóerő hatására a vízszinteshez képest os szögben jelenik meg. A gilgai mikrodomborzat kiemelkedéseinek kialakítója a felszínalatti talajanyagok csúszási tükrök mentén történő elmozdulása a felszín irányába, mely során a mélyebb talajrétegek is feltáródnak a mállási és kilúgzási folyamatok számára. A mikrodomborzat kialakulásával, a talajképződés irányát már főleg a hidrológiai és mikroklimatikus viszonyok kisléptékű változásai határozzák meg a pedoturbációval szemben. Nordt és munkatársai (2004) nedves klímán képződött Vertisolok esetében a talajmechanikai modell alapján négy fejlődési stádiumot különített el (2. ábra). A Vertisol fejlődés kezdeti stádiumában a felszíni talajszintben történő szervesanyag felhalmozódás, és a száradási repedések jelenléte a meghatározó (~ 400 év). 2. ábra. A Vertisol fejlődés modellje nedves klímán Nordt és munkatársai (2004) alapján A talajfejlődés második szakaszában a gyökerek és csapadékvíz egyre mélyebb rétegekbe hatolásával a mállási front mélyülése, kilúgzás, az ásványfrakció szmektitesedése, és a szerkezeti elemek megerősödése jellemző - kis dőlésszögű csúszási tükrök, ék alakú szerkezeti elemek és a felszín gyenge hullámossága is fejlődésnek indul. Néhány puha vas és mangán konkréció és karbonát kiválás kialakulása is megindul az altalajban (~ 3000 év). A harmadik fejlődési szakaszban a felszíni gilgai mikrodomborzat eléri maximális fejlettségét, új pedogén környezetet hozva létre az élesen elkülönülő nedvességgazdálkodással jellemezhető mikrokiemelkedések és mikromélyedések létrehozásával. A mikrodomborzat által előidézett különböző nedvességviszonyok hatására a mikrokiemeledések szervesanyag tartalma csökken, a mikromélyedéseké megnő, továbbá a mikromélyedésekben mélyebb, és élesebb határral jellemezhető kilúgzási és mállási front, valamint redox tulajdonságok kialakulása figyelhető meg. A csúszási tükrök kifejezettebbé válnak, vízszinteshez viszonyított dőlésszögük megnő. A puha konkréciók duzzadási-zsugorodási zónában történő átkeverése a karbonát, vas és mangán újrakristályosodását, kemény konkréciók megjelenését idézi elő. Az eddig főleg lefelé irányuló pedogén faktorok mellett az intenzív duzzadászsugorodás hatására oldalra és felfele irányuló vektorok, és az ezáltal meghatározott anyagelmozdulási folyamatok kialakulása jellemző. Negyedik szakasz egy teljesen kifejlődött, mély, akár 4 m-es szolumvastagságot is elérő Vertisolt mutat. Ebben a szakaszban a változások mértéke csökken, és a gilgai mikrodomborzat által meghatározott folyamatok hatása érvényesül. 10

11 Egyéb elméletek Számos esetben az eredetileg is finom szövetű, szmektites üledéken igen gyorsan kialakulnak a Vertisolokra jellemző talajtulajdonságok, a repedések, csúszási tükrök, és ék alakú szerkezeti elemek. Graham és Southard (1983) Utah-i Mollisolok (vastag, sötét, nagy szervesanyag tartalmú bázistelített talajok a US Soil Taxonomy rendszere szerint) vizsgálata során megállapították, hogy a vizsgált terület Vertisol-jai a fakivágások következtében erodálódott Mollisol-ok A szintjeinek elvesztése során, a felszínen feltáródott repedező agyagfelhalmozódási szinteken jöhettek létre. Ezen elmélet szerint néhány esetben a Vertisolok egy olyan fejlődési sor végső elemei, melyben a talajok B szintjeinek agyagtartalma annyira megnő, hogy a duzzadási-zsugorodási folyamatok bekebelezik az A szint anyagát. Más megközelítések szerint a Vertisolok sorsa talán a 2:1-es szerkezetű agyagásványok nem duzzadó agyagásványokká történő átalakulása, mely során a talaj intenzív keverőfolyamatainak helyébe kilúgzási/bemosódási folyamatok lépnek. Ezen elképzelés szerint a Vertisolok átmeneti talajtípust képviselnek. Egy másik megközelítés szerint a Vertisolok állandó, stabil talajok. Stabilitásukat elsősorban kis lejtőszögű területeken való elterjedésüknek, kis nedvesség-áteresztő képességüknek, és a főleg szmektites agyagtartalomból következő kohéziós tulajdonságaiknak köszönhető. Ebben az értelemben a Vertisolok a talajképződés végső elemeiként kezelhetők, további átalakulásuk csak éghajlatváltozás, vagy más környezeti hatásra következik be (BUOL et al., 2003) A duzzadó-zsugorodó agyagtalajok, a Vertisolok elterjedése, jellemző tulajdonságai Földrajzi elterjedés Az átnedvesedés és kiszáradás hatására duzzadással és zsugorodással válaszoló sötét, agyagos talajok az Antarktisz kivételével minden földrészen előfordulnak, 3,16 millió km 2 t, a Föld fagymentes területének 2,42%-át borítják ebből 1,49 millió km 2 (47%) trópusi területeken, 1,64 millió km 2 (52%) a mérsékelt égövben, és 0,17 millió km 2 (1%) a hideg évövben található (ESWARAN et al., 1999). A Vertisolok nagy, összefüggő területeket borítanak az indiai Deccán-fennsíkon (79 millió ha), Szudánban (50 millió ha), Ausztráliában (70 millió ha), és az USA-ban (18 millió ha), de számos más területen is igen nagy helyi kiterjedéssel rendelkezhetnek, mint Csád, Etiópia, Kína, Tanzánia, Argentína, vagy Brazília. A Vertisolok országonként meghatározott elterjedési területeiről Dudal és Eswaran (1988) készített felmérést Talajképző tényezők A Vertisolok képződését befolyásoló legmeghatározóbb talajképző tényező a talajképző kőzet. Eredetét tekintve igen változatos lehet. Vertisolokat leírtak mind üledékes, mind vulkáni, mind átalakult kőzeteken, melyekről Coulombe és munkatársai (1996) készítettek átfogó összegzést. A talajképző kőzetek legfontosabb tulajdonsága, hogy vagy öröklött, vagy mállással képződött formában nagy mennyiségű, döntően duzzadó agyagásvány frakciót tartalmaznak. Mivel a duzzadó, szmektites agyagásvány képződést és stabilitást a bázikus kationok jelenléte elősegíti, a Vertisol képződés bázikus kőzeteken gyakoribb, bár savanyú kőzeteken (pl. gránit, vulkáni tufa, vagy pala) is előfordul, ilyenkor a talajképződés közegének telítettsége mállásból, vagy külső forrásból (pl. bázisokban gazdag talajvíz, vagy üledék) származó bázisokból gazdagodik. A klíma a második legfontosabb tényező a Vertisolok fejlődésében, hiszen speciális tulajdonságainak kialakulásában kritikus szerephez jut az időszakos átnedvesedés és kiszáradás hatására bekövetkező duzzadás és zsugorodás. Igen változatos éghajlati viszonyok 11

12 között is megtalálhatóak, ha fennáll a nedves, ill. vízhiányos körülmények váltakozása, amely jól elkülönülő, száraz és csapadékos évszakokkal jellemezhető éghajlatok, vagy nedves klímán rendszeresen bekövetkező aszályos időszakok jelentkezésének függvénye. Az időszakos nedvességtöbbletet a csapadék mellett azonban biztosíthatják más hidrológiai, vagy egyéb tényezők is, mint a felszíni vagy felszín alatti vízáramlás, a talajvíztükör mélységének fluktuációja, vagy időszakos elöntések. A Vertisolok minden égövön előfordulnak, Dudal és Eswaran (1988) felmérései alapján 60%- uk a trópusi, 30%-uk a szubtrópusi, és 10%-uk a hidegebb éghajlatú területeken található. Wilding és mtsi (1993) alapján a Vertisolok általában mm-es évi csapadékmennyiséggel, ill. 4-8 hónap hosszúságú száraz időszakkal jellemezhető területeken fordulnak elő. A domborzat, ill. az elfoglalt topográfiai pozíció elsősorban a nedvességgazdálkodási tulajdonságok, és az eróziós viszonyok befolyásolásával játszik fontos szerepet a Vertisolok képződésében. A Vertisolok tipikusan az alacsony domborzati pozíciók talajai, rendszerint a természetes körülmények között időszakos nedvességbőséggel jellemezhető mélyebben fekvő medencékben, folyóteraszokon, kiszáradt tófenekeken stb. fordulnak elő, de hegylábfelszínen, és gyengén hullámos térszíneken is kialakulhatnak (DRIESSEN et al., 2001). A növényzet szempontjából a Vertisolok természetes klimax növénytársulása füves és/vagy fás szavanna, melynek a talajképződésben játszott szerepe elsősorban az evapotranspiráció hatásának köszönhető, mellyel a növényzet képes befolyásolni a talaj nedvességtartalmát, és a kialakuló repedezettség mintázatát (COULOMBE et al., 1996). Jól fejlett gilgai mikrodomborzattal rendelkező Vertisolok esetében a növényborítottság a felszíni variabilitás indikátora: a mikrokiemelkedések általában xerofita, míg a mikromélyedések mezofita növénytársulásokkal jellemezhetők (WILDING et al., 1991) Morfológiai tulajdonságok A Vertisolok egyedi, más talajokra nem jellemző morfológiai bélyegekkel rendelkeznek, így már az első osztályozási rendszerek megalkotásakor ezen jellemzői alapján kerültek elkülönítésre a többi talajtípustól. A Vertisolok speciális morfológiai tulajdonságai A duzzadó-zsugorodó agyagtalajok, a Vertisolok kialakulása és fejlődése c. (2.1) fejezetben ismertetett váltakozó kiszáradás-repedezés és nedvesedés-duzzadás következtében alakulnak ki. Jelen fejezetben a morfológiai bélyegek jellemzői kerülnek bemutatásra Felszíni jellemzők A száraz időszakokban a Vertisolok felszínéről gyakran 1,5m-nél is mélyebb, 1-5 cm széles repedések nyílnak (3abc. és 4a ábra), melyek az átnedvesedést követő duzzadást és összezáródást követően gyakran a felszíni, szervesanyagban gazdag, sötét színű talajanyagot tartalmazó repedéskitöltések jelenléte alapján azonosíthatóak (4b. ábra). Fuchs, 2009 Fuchs, 2005 Michéli, ábra. Felszíni repedések Vertisolokban Helyszín: Karcag (a), Szirák (b), Texas, USA (c) 12

13 A repedések megjelenésének idejét, a repedések mélységét és a repedéshálózat sűrűségét általában a Vertisolokra jellemző speciális ún. gilgai mikrodomborzatban ( fejezet) elfoglalt helyzetük befolyásolja (MILLER et al., 2010). Kishné és munkatársai (2009, 2010) Texasban végzett vizsgálatai alapján a repedések először a mikrodomborzat magasabb és szárazabb részein, a mikrokiemelkedésen és a mikrolejtő felső részén, és a mikromélyedéshez képest nagyobb sűrűségben jelennek meg. A repedések mélységének átlaga azonban a mikromélyedésekben nagyobb. Tíz évet felölelő vizsgálatuk alapján a repedések megjelenése egy adott évszakos periódus alatt általában ugyanazokra helyekre esik, míg hosszabb időszakokat tekintve azonos pozíciók köré csoportosul. Kimutatták továbbá, hogy a repedéshálózat sűrűségét nem csupán az aktuális nedvességviszonyok, de a talaj nedvességtartalmának hosszú távú ingadozása is befolyásolja. A legnagyobb repedéshálózat sűrűség egy átlagosnál csapadékosabb időszakot követő, az átlagosnál hosszabb, és csapadékszegényebb időszak után volt megfigyelhető. A Vertisolok felszíni Fuchs, 2008 Fuchs, ábra. 1 m-es mélység alá lenyúló felszíni repedés (a), és repedéskitöltés 1m mélységben (b) Helyszín: Szirák (a), Kisújszállás (b) talajszintjének felszínén gyakran egy mulcs-szerű, aprószemcsés ún. grumic réteg képződik, amely az átnedvesedés-kiszáradás eredményeként bekövetkező duzzadás-zsugorodás elaprózó hatásának az eredménye (5a. ábra). A felszíni mulcs kisméretű (<5 mm), erősen fejlett szemcsés szerkezeti elemekből áll, és jelentős szerepet játszik a talaj nedvességvesztésének csökkentésében a száraz időszakokban, ill. a repedésekbe történő bepergés által (5b. ábra) befolyásolja a szervesanyag tartalom mélységi eloszlását. Fuchs, ábra. A felszínt borító, mulcs-szerű aprószemcsés grumic réteg (a) és az alatta található kitöltött repedések (b) Helyszín: Kisnána (a, b) Egyes Vertisolok azonban kemény, gyakran bevonat nélküli por és homokszemcséket tartalmazó felszíni ún. mazic kéreggel rendelkeznek. A kéreg kialakulását általában a csapadékosabb éghajlatnak tulajdonítják (DUDAL & ESWARAN, 1988), és a fejlődés kezdeti 13 Fuchs, 2005

14 stádiumában álló kilúgzási szint részének tartották. Blockhuis (1993) szudáni kérges Vertisolokban alacsonyabb agyag, és magasabb homok ill. por tartalmat mért, mint a mulcsszerű, grumic felszínnel rendelkező Vertisolokban Csúszási tükrök és ék alakú szerkezeti elemek Nedvesedéskor az agyagásványok duzzadása során fellépő erők nyíró hatására a talaj szerkezeti elemei egymás felülete mentén, a felszínt simítva a legkisebb ellenállás irányába csúsznak, létrehozva a vízszinteshez képest os szögben megjelenő csúszási tükröknek nevezett fényes, sima, rovátkolt aggregátum felületeket. Az egymást keresztező csúszási tükrök ék alakú szerkezeti elemeket hoznak létre (6abc. ábra). Fuchs, 2007 Michéli, 2004 Fuchs, ábra. Csúszási tükrök (a) és ék alakú szerkezeti elemek (b, c) Helyszín: Kisújszállás (a), Gyöngyös (b), Vajdácska (c) A kisméretű csúszási tükrök sima, homorú felülettel rendelkeznek melyeken karcolások vagy rovátkák jelennek meg, amennyiben homok, vagy más szemcse kerül a nyírósíkra. A nagyméretű csúszási tükrök felszíne a talajanyag duzzadási nyomás hatására bekövetkező plasztikus deformációjának az eredményeként gyakran barázdált. A csúszási tükrök mérete általában a mélységgel, vagyis a fedőréteg terhelésének növekedésével nő, míg a vízszintessel bezárt szög a mélységgel csökken (LYNN et al., 1998) Gilgai mikrodomborzat A duzzadási nyomás kiegyenlítésére a csúszási tükrök mentén mozgó plasztikus talajanyag a felszínt deformálva speciális, gilgai -nak nevezett, mikromélyedésekből és mikrokiemelkedésekből álló komplex mikrotopográfiát alakíthat ki (HALLSWORTH et al., 1955; EDELMAN & BRINKMANN, 1962; BECKMANN et al., 1970; WILDING et al., 1990; KOVDA et al., 1992) (7. és 8ab. ábra). A gilgai különböző részei eltérő hidrológiával, talajszelvény felépítéssel, fizikai, kémia, ásványtani tulajdonságokkal és ökoszisztémával rendelkeznek. A mikromélyedések irányába vezetődő nedvesség (csapadék, vagy a hóolvadásból származó nedvességtöbblet) hatására a mikrokiemelkedések szárazabb, kisebb szervesanyag tartalmú felszíni szinttel rendelkeznek és oldható anyagokban elszegényednek, míg a mikromélyedések nedves környezetében vastagabb és nagyobb szervesanyag tartalmú felszíni szint, mélyebb részeiben karbonát, gipsz, Fe- és Mn-oxid felhalmozódási szintek jönnek létre. A gilgai-on belül mutatkozó eltérő nedvesség-, és talajviszonyok gyakran a felszíni növényzet megjelenése alapján is jól nyomon követhetőek (THOMPSON & BECKMANN, 1982; WILDING et al., 1990): a mikrokiemelkedéseken xerofita-, míg a mikromélyedésekben hidrofita társulások az elterjedtebbek (KOVDA et al., 1999). 14

15 7. ábra: A gilgai mikrotopográfia kialakulása (FUCHS, 2010) A különböző alakú és méretű gilgai-ok elnevezéseit Hallsworth & Beckmann (1969) gyűjtötte össze. A mikromélyedések és mikrokiemelkedések közötti szintkülönbség cm, távolságuk 2-8 m közötti is lehet (VAN BREEMEN & BUURMAN, 2003; MILLER et al., 2010). A felszín e jellegzetes hullámossága szántás vagy egyéb bolygatás hatására eltűnik, míg a felszínalatti talajszintek mikrovariabilitása még hosszú ideig fennmarad. A mikrodomborzat bolygatást követő újbóli kialakulását egy texasi mintaterületen a szántás felhagyását követő 25 év után figyelték meg (LYNN et al., 1998). A különböző gilgai pozíciók alatt található nagymértékben eltérő tulajdonságokkal rendelkező talajok kapcsán a Vertisolok térképezésének és mintázásának módjáról számos kérdés merült fel. A probléma megoldására Wilding és mtasi (2002) a pedon, mint osztályozási és mintázási egység definíciójának módosítását javasolták a pedon 1-10 m 2 között megválasztható kiterjedésének egy állandó, 1m 2 -ben megadott területre való leszűkítésével. 8. ábra. Gilgai mikrodomborzat (a) Ausztrália (Forrás: ESWARAN et al., 1999) (b) Texas, USA (Forrás: WILDING & PUENTES, 1998) A fő csúszási tükör és az üst forma A felszínen váltakozó mikromélyedések és kiemelkedések a felszín alatt ciklikus talajszintek rendszereként jelennek meg, amely az altalaj csúszási tükrök (vagy egy, ún. fő csúszási tükör ) által határolt félköríves, más néven üst formában történő megjelenését eredményezheti (DUDAL & ESWARAN, 1988; WILDING et al., 1990; KOVDA et al., 1992; LYNN & WILLIAMS, 1992; LYNN et al., 1998; WILLIAMS et al., 1998; WILDING, 2000). 15

16 A fő (ún. master ) csúszási tükör egy hosszú, akár több méteres hosszúságban összefüggő elnyíródási felszín, előfordulása jól fejlett Vertisolokban jellemző. A fő csúszási tükör a felszínközelben gyakran közel vertikális-, míg a talaj mélyebb rétegeiben (ált. 1 és 2 m közötti mélységben) közel vízszintes irányultságot mutat (LYNN & WILLIAMS, 1992), amely irányultságok elhelyezkedése egybeesik a felszínen megjelenő gilgai mikrodomborzat mikromélyedés ill. mikrokiemelkedés pozícióival. Fuchs, 2005 Fuchs, ábra. Az üst forma megjelenése Vertisolban (a) Szirák (b) Bulgária Williams és mtasi (1998) a fő csúszási tükör felszínközeli megjelenését cm, legmélyebb pontját cm mélységben; hosszát a két pont között 272 cm-ben; vízszintessel bezárt szögét a mikrokiemelkedések alatt 48-60º, a mikromélyedésben 15-30º között dokumentálták texasi Vertisolokban. A fő csúszási tükör egy ún. üst formát határol, amely gyakran élesen elkülöníti a szervesanyagban gazdagabb, sötét színű talajanyagot a szervesanyagban szegényebb, világosabb színű talajanyagtól (9ab. ábra). Az üst forma legmélyebb része általában 1,5-2 m mélységben, a mikromélyedés alatt található, míg az üst teteje egybeesik a mikrokiemelkedésekkel. A gilgai mikrodomborzat felszíni és felszínalatti morfológiai bélyegeit az 10. ábra szemlélteti. 10. ábra. Vertisol gilgai mikrodomborzat felszíni és felszínalatti morfológiai bélyegei (Forrás: MILLER & BRAGG, 2007) Felszíni bélyegek: mikrokiemelkedés (A), mikrolejtő (B), mikromélyedés (C) Felszínalatti bélyegek: kémény (D), átmenet (E), üst (F), a kémény felszíni feltáródása ( puff ) (G) 16

17 Az üst forma kialakulását Vertisolokban a világ számos pontján, többek között az amerikai Texas, Louisiana, Kalifornia, Puerto Rico, Virgin-szigetek és Oroszország területén is megfigyelték (WILLIAMS et al., 1998) Kémiai talajtulajdonságok Szervesanyag tartalom A szervesanyag tartalom fontos szerepet játszik a Vertisolok morfológiai, fizikai, kémiai tulajdonságainak kialakításában, és hatással van művelhetőségre, a növénytermesztés sikerességére is. A Vertisolok mull típusú humuszformával, közötti C:N aránnyal jellemezhetők, és átlagosan 0,5 és 5% (esetenként 10%) közötti szervesanyag tartalommal rendelkeznek a különböző klimatikus viszonyok és földhasználati rendszerek függvényében (COULOMBE et al., 1996). Batjes (1996) a világ talajaiban tárolt összes szén mennyiségének vizsgálatakor Pellic és Chromic Vertisolok (FAO UNESCO, 1974) esetében a felszíni 30 cm-ben átlagosan 4,5%, a felső 1 m-es rétegben 11,1 % szerves szén tartalmat határozott meg, vagyis a Vertisolok jelentős szénbefogónak tekinthetőek. Összefoglalóan megállapítható, hogy a Vertisolok általában nagyobb szervesanyag tartalommal rendelkeznek nedvesebb, humid klímán; természetes, bolygatatlan körülmények között (SKJEMSTAD et al., 1986; SKJEMSTAD & DALAL, 1987; COULOMBE, 1996; CHAN, 1997; CHEVALLIER, 2001); valamint a mikromélyedésekben a mikrokiemelkedésekhez képest (WILDING & TESSIER, 1988; KOVDA et al., 2003; KOVDA et al., 2010). A Vertisolok szervesanyag tartalmának mélységi eloszlására (és más, jellemző morfológiai bélyegek kialakulására) vonatkozóan a korai irodalmak a pedoturbációt, és annak keverő, homogenizáló hatását tartották elsődleges, meghatározó tényezőnek (BUOL et al., 2003). A témában folyó kutatások azonban rámutattak, hogy a folyamat jelentősége és sebessége korántsem olyan meghatározó, mint korábban gondolták (WILDING & TESSIER, 1988), és a Vertisolok szervesanyag tartalma a mélységgel általában fokozatosan csökken, a szervesanyag tartózkodási ideje ( mean residence time ) pedig fokozatosan nő, hasonlóan a pedoturbációval nem jellemezhető talajokhoz (YAALON & KALMAR, 1978). Southard & Graham (1992) 137 Cs izotóppal végzett vizsgálatai azonban kimutatták, hogy a felszíni, szervesanyagban gazdag talajanyag egyes esetekben jelentős mennyiségben halmozódhat fel a száraz időszakban nyíló repedések mentén, ill. azok alján, befolyásolva a szervesanyag mélységi eloszlását. Kovda és mtsi (2001, 2010) legújabb kutatási eredményei is újra nagyobb jelentőséget tulajdonítanak a Vertisolokban lejátszódó speciális folyamatok, többek között a pedoturbáció szervesanyag tartalom eloszlásban játszott szerepének. Vizsgálataikat összegezve két csoportba sorolták a Vertisolok szervesanyag eloszlását befolyásoló ún. vertic jellemzőket: 1. repedések, és a repedésekbe hulló felszíni talajanyag, melyek a repedésekkel jellemzett mélységig, az ott lejátszódó duzzadási-zsugorodási folyamatok és keveredés hatására homogén SOM eloszlást, valamint a felszíni talajanyag felhalmozódásának mélységében fiatalabb 14 C-es kort eredményeznek; és 2. csúszási tükrök, gilgai mikrodomborzat és felszínalatti ciklikus talajszintek, melyek a nedvesség és a szilárd anyagok oldalirányú mozgásának meghatározása által befolyásolják a növényborítottságot, és a szervesanyag minőségének, képződésének és felhalmozódásának eloszlását (KOVDA et al., 2010). A Vertisolok szerves szén tartalmának több mint 80%-a az agyag frakcióhoz kapcsolódik (LEINWEBER et al., 1999), és már korai irodalmak (SINGH, 1956) is beszámoltak a szerves kolloidok szmektitekkel történő erős komplex, ill. kelátképzéséről. A szervesanyag minőségi vizsgálata alapján a Vertisolok humuszfrakciójának kb. 2/3-át a reaktívabb fulvosav frakció alkotja (HOLDER & GRIFFITH, 1983; ARAI et al., 1996). 17

18 A Vertisolok humuszfrakcióinak vizsgálata a szerves szén kisfokú (7-30%) kivonhatóságát, és ezáltal a szervesanyag, és a duzzadó agyagásványok erős kapcsolatát támasztotta alá (SKJEMSTAD et al., 1986; RISTORI et al., 1992), Kémiai összetételét tekintve, a humuszfrakció 13C-NMR spektrumainak elemzése alapján az aromás, és a hosszú szénláncú alkán vegyületekben kötött szén (O-alkyl C) a jellemző (ARAI et al., 1996; GEHRING et al., 1997). A teljes talaj és az agyagfrakció spektrumainak elemzése szerint az alkán vegyületekben kötött szén a meghatározó (SKJEMSTAD et al., 1986; SKJEMSTAD & DALAL 1987; LEINWEBER et al., 1999). E vegyületek a mikrobiális bontásra érzékenyek, így az eredmények alátámasztották azt a feltevést, hogy a Vertisolok szervesanyaga nem kémiai összetétele miatt, hanem a duzzadó agyagásványokkal képzett erős kötéseinek köszönhetően őrzi meg stabilitását, és a lebontó folyamatokkal szembeni ellenállását. Ristori és munkatársai (1992) Vertisolok stabil aggregátumain végeztek vizsgálatokat. Eredményeik szerint a szervesanyag nagy része (elsősorban az aromás vegyületek) a por méretűvé aggregálódott frakcióban koncentrálódnak, míg a viszonylag egyszerűbb alifás vegyületeket az agyag frakcióban találták túlsúlyban. Az aggregáció létrejöttét a szervesanyag és az ásványi rész között kiépülő erős hidrogén-kötésekkel, és jelentékeny mennyiségű szerves-fém komplex jelenlétével magyarázták. A kationcsere kapacitás (CEC) A kationcsere kapacitás kialakításában az agyagásványok mennyisége és típusa, különösen a nagy töltéssel rendelkező szmektit ( cmol kg -1 ), és a szervesanyag tartalom ( cmol kg -1 ) játszik kiemelkedő szerepet. A Vertisolok az ásványi talajok között a legnagyobb, 20 és 40 cmol kg -1 közötti átlagos kationcsere kapacitással rendelkeznek (COULOMBE et al., 1996), de kloritos agyagásvány összetétel esetében a CEC értéke a 100 cmol kg -1 -ot is meghaladhatja (ESWARAN et al., 1999). Sófelhalmozódás A sófelhalmozódás elsősorban a szárazabb területek Vertisoljaira jellemző folyamat. A szikes Vertisolokban azonban csak nagyobb mértékű sófelhalmozódás okoz hasonló leromlást az aggregáltságban, a vízáteresztő képességben, vagy a termesztett növények termésátlagában, mint más talajokon (PRUNELL et al., 1976; AHMAD, 1983). Mindezek alapján Prunell et al. (1976) magasabb határértékeket javasolt a szikes Vertisolok esetében az amerikai Soil Taxonomy rendszerében: a kicserélhető nátrium mennyiségére 25 S% értéket az erősen szikes, míg 35 S% értéket a nagyon erősen szikes Vertisolok elkülönítésére. Érdekesség, hogy a jelentős területi kiterjedéssel rendelkező ausztrál Vertisolok esetében a szikesség ( Sodic ) határértéke 6 S%, míg a 15 S%-nál több kicserélhető nátriumot tartalmazó Vertisolok az erősen szikes ( Hypersodic ) kategóriába tartoznak (ISBELL, 2002). A ph A Vertisolok mind savanyú, mind semleges, mind lúgos kémhatással rendelkezhetnek, de nagyobb részük tartozik a semleges vagy lúgos ph tartományba, a gyakran karbonátos, vagy bázisokban gazdag talajképző kőzetnek köszönhetően. Savanyú Vertisolok kialakulásának oka lehet a savas jellegű talajképző kőzet, nedvesebb klímán, kilúgzó körülmények hatására eltávozó karbonátok, vagy váltakozó oxidatív/reduktív körülmények (ferrolízis) Fizikai talajtulajdonságok Agyagtartalom A Vertisolok 30% feletti agyagtartalommal rendelkező talajok. A talajok nagy agyagtartalma származhat a kőzetek öröklött agyagásványaiból, képződhet in situ mállással, az elsődleges és másodlagos ásványok átalakulásával, vagy lehet genetikai folyamatok eredménye. 18

19 A kőzetekből öröklött nagy agyagtartalom a nagy agyagtartalmú kőzetek, agyagos üledékek, márgák, agyagpalák stb. jelenlétének köszönhető, amely esetekben a talajképződés a már eleve nagy agyagtartalommal rendelkező közegben indul el. A mállási folyamatok során keletkező agyagásványok kialakulhatnak a kőzetek elsődleges ásványainak, elsősorban csillámok, földpátok, piroxének és amfibólok átalakulásának következtében, valamint a talajképződés során. Fontos ugyanis megjegyezni, hogy bár a mállás általában megelőzi a talajok kialakulását, de a talajképződés kezdetével nem szűnik meg, sőt sok esetben intenzívebbé is válik (STEFANOVITS et al., 1999). Ekkor a talajokban lejátszódó mállás már nem csak az elsődleges ásványok, hanem a másodlagos ásványok, így az agyagásványok átalakulását is érinti. Az átalakulások irányára, és a keletkezett mállástermékekre a hőmérséklet és csapadékviszonyok mellett a közeg ionjai, koncentrációviszonyai és savanyúsága vannak jelentős hatással (NEMECZ, 1973) - gyengén lúgos, sok magnéziumot tartalmazó közeg például a szmektitek képződésének kedvez (STEFANOVITS et al., 1999). Talajok nagy agyagtartama továbbá kialakulhat az agyag mobilizációját és elmozdulását, és más szintekben nagy mennyiségben való felhalmozódását eredményező agyagbemosódás, mint genetikai folyamat hatására is (BUOL et al., 2003). Agyagásványos összetétel Az agyagásványos összetétel számos talajtulajdonság kialakulásában játszik meghatározó szerepet. Döntően befolyásolja a talaj fizikai tulajdonságait, a duzzadási-zsugorodási képességet, tapadást, talaj szerkezetet, porozitást, erodálhatóságot, víz-, levegő- és hőgazdálkodást, a kémiai adszorpciós tulajdonságokat és protolitikus folyamatokat, hatással van az élővilágra, a talaj művelhetőségére és védelmére (STEFANOVITS, 1991). A Vertisolok agyagásvány összetételére a duzzadó agyagásványok dominanciája jellemző, nagy mennyiségű szmektitet tartalmaznak, vagy domináns szmektites agyagásvány összetétellel rendelkeznek. A szmektitek mellett jelenlevő egyéb ásványok (illit, kaolinit, halloizit, klorit vagy allofán) a talajképződés kiindulási anyagáról és feltételeiről nyújthatnak információt, de nincs szerepük a Vertisolok morfológiai tulajdonságainak kialakításában. A szmektitcsoport ásványai közül a dioktaéderes sorozat tagjai (montmorillonit, beidellit, nontronit) fordulnak elő. A szmektitek a tetraédersíkban történő helyettesítéseknek köszönhetően általában nagy rétegtöltésűek, és vastartalmuk is viszonylag nagy (COULOMBE et al., 1996). Righi & Meuiner (1995) a Vertisolokban előforduló szmektiteket általában rosszul kristályosodottnak, és gyakran közberétegzettnek, vagy kevert szerkezetűnek találta, és a leggyakoribb ásványtípusnak a vasas beidellitet nevezte meg. Vertisolokban a szmektit képződhet kloritból, csillámból és illitből. Kloritból való képződés esetében a szmektit montmorillonitos karakterű lesz (RIGHI & MEUINER, 1995). A talajképződés során a szmektitcsoporton belül végbemenő átalakulást mediterrán éghajlaton, alkalikus környezetben Righi és munkatársai (1995, 1998) írtak le, ahol a vizsgált terület Vertisoljaiban az alapkőzet montmorillonitos karakterű szmektit tartalma nagy töltésű beidellitté alakult át. Térfogattömeg A Vertisolok térfogattömege nagy, általában 1,6-2,0 g cm -3 közötti (COULOMBE et al., 1996), az eltérések a minták agyag-, nedvesség- és szervesanyag tartalmának, a földhasználatnak, és a térfogattömeg meghatározás módszerének függvényében tapasztalhatóak. COLE duzzadási-zsugorodási tulajdonságok A nemzetközi szakirodalomban az ún. COLE értéket (Coefficient Of Linear Extensibility - lineáris nyújthatósági együttható) használják a talajok duzzadási tulajdonságainak jellemzésére. A COLE számítása szabadföldi vízkapacitásig telített, ill. légszáraz talajmintán mért térfogattömeg, vagy egy talajrög kijelölt oldalhosszának változásából történik (11. és 12. ábra). 19

20 11. ábra. COLE értékének meghatározása szabadföldi vízkapacitásig telített (Db m ), ill. légszáraz talajmintán mért térfogattömeg (Db d ) értékek segítségével 12. ábra. COLE értékének meghatározása szabadföldi vízkapacitásig telített (L m ), ill. légszáraz talajrög (L d ) oldalhosszának változásából A Vertisolok átlagos COLE értéke 0,06 és 0,2 (cm cm -1 vagy %) közötti. Nedvességgazdálkodási tulajdonságok A Vertisolok szélsőséges nedvességgazdálkodással jellemezhető talajok, melyek nedvességgazdálkodási tulajdonságainak meghatározása a duzzadás-zsugorodás hatására folyamatosan változó pórusviszonyok következtében bonyolult feladat (BOUMA & LOVEDAY, 1988). Vízvisszatartó képességük agyagtartalmuknak köszönhetően minden vízkapacitási tartományban nagy, az átnedvesedésükkor adszorbeált jelentős mennyiségű nedvességtartalmukat azonban alacsony tenzió mellett is visszatartják (YULE & RITCHIE, 1980). Vízvezető- és víznyelő képességük az agyagtalajokra jellemző szűk kapillárisokból álló pórustérnek köszönhetően gyenge - alacsony tenzió mellett azonban a jól fejlett szerkezetnek, és a különböző típusú makro- és megapórusok (elsősorban zsugorodási repedések) jelenlétének köszönhetően jól vezetik a nedvességet. Ez az állapot az átnedvesedést követően, a duzzadás által bezáródó beszivárgási útvonalak megszűnésével azonban megszűnik, és gyakran belvizesedést okoz. A csökkent beszivárgás csökkent vízraktározáshoz vezet, ami hosszú száraz időszakok esetén aszályérzékenységet eredményez. Sokáig a nedvesség- és oldatáramlás egyik elsődleges útvonalának a csúszási tükröket tartották a Vertisolokban. Nobles és munkatársai (2003, 2004) festékoldatokkal végzett vizsgálatai azonban kimutatták, hogy a csúszási tükrök felületei kevésbé fontos szerepet töltenek be az oldatáramlás vezetésében, mint a szerkezeti elemek közötti terek, a repedések, pórusok, és gyökérjáratok, melyek az ún. kitüntetett áramlás (preferential flow) útvonalai (BOUMA & DEKKER, 1978; FAVRE et al., 1997). Williams és munkatársai (1998) megfigyelései alapján azonban a felszínalatti üst forma kialakulását mutató Vertisolokban jellemző, akár több méteres összefüggő hosszúságot is elérő ún. fő csúszási tükrök igen jelentős szerepet játszanak a nedvesség mélyebb talajszintekbe (a mikromélyedésbe) vezetésében. Talajszerkezet és porozitás A Vertisolokra jellemző speciális talajszerkezeti formák a duzzadó-zsugorodó agyagtalajok legmarkánsabb morfológiai bélyegei, melyek jól tükrözik az e talajokban lejátszódó folyamatok jelenlétét és működését. A Vertisolok szerkezete és pórustérfogata azonban a talaj aktuális nedvességi állapotától függően változik, így a szerkezeti elemek mérete, alakja, konzisztenciája különböző nedvességtartalmak mellett nagyon eltérő lehet. A Vertisolokra jellemző szerkezeti elemek bemutatását a Morfológiai tulajdonságok c fejezet tárgyalja. Szín A Vertisolok általában sötét, fekete vagy szürke színű talajok, de gyakoriak a barna, illetve vörös színnel jellemezhető típusok is. A Vertisolok színében tapasztalható változatosságért számos tényező lehet felelős, de hosszú ideig a legmeghatározóbb körülménynek a talajok vízgazdálkodási jellemzőit tartották, és a Vertisolok vörösebb hue, vagy nagyobb chroma értékeit levegőzöttebb körülményekkel, és ezáltal nagyobb szabad vasoxid tartalommal magyarázták, míg a kevésbé vörös hue és kisebb 20