TALAJVÉDELEM. Talajtan, talajképződés, talajosztályozás. Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória

Átírás

1 TALAJVÉDELEM Talajtan, talajképződés, talajosztályozás 2015 Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

2 TALAJVÉDELEM c. előadás tematikája Talajvédelem Talajtan Talajszennyezés Szennyezett talaj kockázatának csökkentése Talajremediációs technológiák Page 2

3 Talajvédelem tárgy Hallgatói anyagok KÖRINFO adatbázis Hallgatói anyagok, információk: Talajvédelem tárgy Page 3

4 1-2. ELŐADÁS: TEMATIKA A talaj védelme A talajtan története A talaj funkciói Talajképző tényezők A talajképző folyamatok A talajok osztályozása A talaj összetevői Page 4

5 A talaj fogalma A talaj telek, terület, termőterület kiterjedése A Föld legkülső szilárd burka, növények termőhelye Alapvető tulajdonsága a termékenysége termelés A természeti környezet része, biztosítja az anyagok körforgását Page 5 elsődleges biomassza Fogadja a földfelszínre érkező energia- és anyagáramlásokat, ezeket részben tárolja, részben átalakítja A termőföld természeti erőforrás, amely megújul (ha az anyagok körforgása zavartalan) Szoros kapcsolatban van a litoszférával, a bioszférával és az atmoszférával Talaj: ami a felszín és a talajképző kőzet között terül el és a rajta díszlő növénytakaróval kapcsolatban van

6 Page 6 A talaj funkciói (MTA TAKI) Feltételesen megújuló természeti erőforrás. A többi természeti erőforrás (sugárzó napenergia, légkör, felszíni és felszín alatti vízkészletek, biológiai erőforrások) hatásának integrátora, transzformátora, reaktora. Életteret és termőhelyet biztosít. A primér biomasszatermelés alapvető közege, a bioszféra primér tápanyagforrása. Hő, víz és növényi tápanyagok (és kényszerből hulladékok) természetes raktározója. A talajt (és szárazföldi ökoszisztémákat) érő, természetes vagy emberi tevékenység hatására bekövetkező stresszhatások pufferközege. A természet hatalmas szűrő- és detoxikáló rendszere. A bioszféra jelentős gén-rezervoárja, a biodiverzitás nélkülözhetetlen eleme. Földtörténeti és történelmi örökségek hordozója.

7 Talajkészletek veszélyeztetése Talajdegradációs folyamatok Talajszennyezés Page 7

8 Talajdegradációs folyamatok Víz- és szél-okozta talajerózió: Magyarország területének 9,3 %-a gyengén, 9,6 %-a közepesen, 6%-a erősen erodált; Talajsavanyodás: talajaink ~ 8%-a erősen (ph KCl < 4,5), 18%-a közepesen (ph KCl 4,5-5,5), 20%-a gyengén (ph KCl 5,5-6,5) savanyú kémhatású; Sófelhalmozódás, szikesedés: Magyarország területének mintegy 8%-át borítják szikes talajok; további jelentős területeken fenyeget a másodlagos szikesedés veszélye; Fizikai degradáció:talajaink mintegy 23%-a gyengén, 18%-a közepesen, 13%- a erősen érzékeny szerkezetleromlásra és tömörödésre. A talaj vízháztartásának szélsőségessé válása; Biológiai degradáció, kedvezőtlen mikrobiológiai folyamatok, szervesanyagkészlet csökkenése; A talaj tápanyagforgalmának kedvezőtlen irányú megváltozása; A talaj puffer-képességének csökkenése, talajmérgezés, toxicitás. Page 8

9 Page 9

10 Talajvédelem nemzetközi szinten Nemzetközi, globális szintű kezdeményezések: Európa Tanács 1990-ben ökológiai és humán tevékenységgel összefüggő talajfunkciókat határozott meg. A Természetvédelmi Világszövetség (IUCN) 2000-ben tartott kongresszusán született Amman határozat kimondja, hogy a talajok ökológiai funkcióit csak hatékony jogi hátérrel lehet biztosítani. A Montevideo Program III. (UNEP, 2001) hatékony jogi eszközöket javasol. Page 10

11 Talajvédelem - EU EU: a talajvédelemhez indirekt módon kapcsolódó jogszabályok, például a Környezeti hatásvizsgálat (85/337/EEC, 2003/35/EEC ), de egységes talajvédelmi témájú EU joganyag nincs, kidolgozása folyamatban van. EU 6. Európai Környezetvédelmi Akcióprogram prioritásként határozza meg a talaj védelméről szóló stratégia elkészítését: legfőbb célkitűzései a talajt érő negatív hatások csökkentése és a talajszennyezés megszüntetése Talajvédelemről szóló közlemény tematikus elfogadása EU-ban, a talajromlás megállítására és visszafordítására Az EU környezetvédelemről szóló direktívái (2006/118/EK, 2008/1/EK, 2008/99/EK ) érintik a földtani közeg, ill. a termőtalaj védelmét. Page 11

12 Talajvédelem - EU Európai Unió talajvédelmi stratégia: nyolc fő degradációs folyamat, mint a leginkább veszélyeztető tényezők Erózió Szervesanyag tartalom csökkenése Szennyezés Beépítés Tömörödés Biodiverzitás csökkenés Szikesedés Hidrogeológiai kockázat (árvizek, földcsuszamlások) Page 12

13 Talajvédelem Magyarország Mo: egyelőre nincs átfogó talajvédelmi jogszabály. A környezet védelmének általános szabályairól szóló évi LIII. Törvény kitér a termőföld, a talaj védelmére. Az Agrár-környezetvédelmi Program (2253/1999 X. 7.) elemei közvetett módon szolgálják a komplex talajvédelmet. Országos Talajvédelmi Stratégia (OTS): elsődleges feladata a talaj, mint környezeti elem védelme. Az OTS és az erre épülő jogszabályrendszer, feladatai közé tartozik a talajban lévő és a talajba bekerült anyagok biogeokémiai ciklusának szabályozása, a talaj és a felszín alatti vízkészletek minőségének megóvása.. OKIR Országos Környezetvédelmi Információs Rendszer Talajvédelmi Információs és Monitoring rendszer (TIM): talajtani információbázis Page 13

14 Talajvédelem TIM Talajvédelmi Információs és Monitoring rendszer (TIM): talajtani információbázis (1991-) : A talajok állapotának megfigyelését szolgáló hazai rendszer. Célja kettős: információt szolgáltatása hazánk talajainak állapotáról, valamint talajkészleteinek minőségében bekövetkező változások regisztrálása és a talajállapot változásainak időbeni nyomon követése a megfelelő szabályozás érdekében mintavételi és mérési pont (3 megfigyelési pont típus) - országos törzsmérő hálózat (I), 865 pont. Mezőgazdasági művelésű területeinken. - erdészeti mérőpontok (E), 183 pont. Az erdei ökoszisztémák alatti talajokon. - speciális mérőhelyek (S), 189 pont. Veszélyeztetett (pl. ivóvízbázisok) vagy szennyezett (pl. hulladék és veszélyes hulladék lerakóhelyek) területeken Page 14

15 Talajvédelem TIM Vizsgálatok Kiinduláskor, évente, 3 ill. 6 évente Egyedi vizsgálatok - növényvédőszer maradékok, szerves mikroszennyezők, erózió Évente - szénsavas mész, CaCO3 %, ph, nitrit-nitrát tartalom 3 évente - humusztartalom, tápanyagvizsgálatok 6 évente részletes mechanikai összetétel, biológiai aktivitás Page 15

16 Talajvédelem jogszabályok Jogszabályok, rendeletek: 10/2000 KöM-EüM-FVM-KHVM együttes rendelet a felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről 33/2000 (III. 17.) Korm. rendelet a felszín alatti vizek minőségét érintő tevékenységekkel összefüggő egyes feladatokról Termőföld védelme: évi CXXIX. Törvény 219/2004 (VII. 21.) Kormányrendelet (a felszín alatti vizek védelméről) - (D) kármentesítési célállapot határérték: kockázatfelmérés 6/2009 (IV. 14.) KvVM-EüMFVM együttes rendeletet (földtani közeg és a felszín alatti víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről) Page 16

17 Talajvédelem - Tízparancsolat 1. Ne foglalj el a természettől több és jobb földet, mint amennyi okvetlenül szükséges! 2. Ne engedd, hogy a víz elrabolja a termőföldet a gondjaidra bízott területről! 3. Ne hagyd, hogy a szél elhordja a földet! 4. Feleslegesen ne taposd, ne tömörítsd a talajt! 5. Csak annyi trágyát vigyél a talajba, amennyit az elvisel, és amennyit a növény kíván! 6. Csak jó vízzel öntözz és csak annyival, amennyivel kell! 7. Ne keverj a talajba el nem bomló anyagot, hacsak nem javítási céllal teszed! 8. Ne mérgezd a talaj élővilágát! 9. Őrizd meg a talaj termékenységét, és ha lehet, még növeld tovább! 10. Ne feledd, hogy a talajon nemcsak állsz, hanem élsz is! Page 17

18 TALAJTAN

19 Talajtan története 19. század: talaj növények tápanyagforrása, a földművelés tárgya agrogeológiai iskola (F.A. Fallou, 1862, Pedológia vagy általános és különleges talajtan) talajok tulajdonságaiban mutatkozó különbségek nagy részét a kőzet tulajdonságaiból vezette le agrokémiai iskola (A. Thaer és J. von Liebig) talaj, mint tápanyagforrás a növények számára Tudományos, önálló talajtan: Vaszilij Vasziljevics Dokucsajev ( ) talaj és növény közötti kölcsönhatások talajok osztályozása talajok övezetes elhelyezkedés Page 19

20 Talajtan története Magyarországon Sigmond Elek (Kolozsvár, február 26. Budapest, szeptember 30.) vegyészmérnök, az MTA tagja, a korszerű talajtani kutatások megalapozója Magyarországon ban a budapesti Műegyetemen megalakított Mezőgazdasági Kémiai Technológiai Tanszéket első professzorává nevezték ki. Kezdeményezésére Budapesten tartották meg 1909-ben az első Nemzetközi Agrogeológiai Konferenciát. A nemzetközi Talajtani Társaság Bizottságának 25 éven keresztül elnöke volt. Page 20

21 A talajképződés Dokucsajev (orosz geológus) 5 talajképző tényező + az emberi tevékenység - Együttesen alakítják a talajt - A talajok állandó fejlődésben vannak, alakulnak, változnak Földtani tényezők Éghajlati tényezők Domborzati tényezők Biológiai tényezők A talajok kora Emberi tevékenység Page 21

22 Talajképződés - földtani tényezők Földtani tényezők Aktív: Passzív: Page 22 Kiemelkedés kéregmozgások: reliefenergia nő, meredekség, sugárzásviszonyok változnak Süllyedés megindul a feltöltődés, belvízveszély nő, talajvíz hatása erősödik Talajvízviszonyok réti, szikes vagy lápos talajok kialakulása Felszíni vizek gyarapíthatják (árterek: öntéstalajok) és csökkenthetik (oldalazó-partalámosó erózió) a talajfelületet Kőzet fizikai tulajdonságai (pl. tömör vagy laza, szemcsézettsége) élővilág megtelepedésének feltételei Kőzet ásványi (kémiai) összetétele megszabja az aprózódásmállás jellegét, felszabaduló elemek skáláját és mennyiségét

23 Talajképződés éghajlati tényezők Éghajlati tényezők Hőmérsékleti viszonyok felszínre mennyi energia érkezik milyen növények élhetnek, szerves anyagok bomlásának üteme Csapadékviszonyok (víz mennyisége és formája) párolgással együtt a vízháztartást befolyásolják mállási folyamatok iránya és intenzitása, növénytakaró és mikroszervezetek élete Szélviszonyok defláció (közvetlen) párolgás fokozása (közvetett) Page 23

24 Talajképződés domborzati tényezők Domborzati tényezők Elemei közvetve érvényesülnek: éghajlati tényezők hatásának módosítása földtani tényezők alakulása Tengerszint feletti magasság hőmérséklet csökken, csapadék nő, párolgás csökken Lejtők kitettsége: víz általi talajpusztulás lejtőviszonyok: besugárzás Page 24

25 Talajképződés biológiai tényezők Biológiai tényezők A talajok keletkezésének biológiai szemlélete Mikroorganizmus, növény, állat Fizikai hatások: gyökerek nyomóereje, gyökérjáratok sűrűsége talaj szintjeinek állandó keverése a talajlakó állatok által, járatok Kémiai változások: elemek biológiai körforgása során (tápanyagfelvétel, bontás ) Hatásukat az élőlények együttesen fejtik ki A talaj biológiai aktivitása Page 25

26 Talajképződés a talajok kora A talajok kora Abszolút kor: a talajképződés a Föld felszínén különböző időpontokban indult meg - jégtakaró vagy tenger visszahúzódása, vulkánkitörés befejeződése Relatív kor: ugyanazon idő alatt elért különböző fejlődési állapot (egyszerűbb és összetettebb talajok kialakulása) - nagy szénsavas mész tartalmú talaj lassabb kilúgzódása Page 26

27 Talajképződés emberi tevékenység Emberi tevékenység Minél több és jobb élelem, tüzelőhöz és ruházkodáshoz szükséges anyagok Legeltető állattenyésztés (lerágás, taposás): pusztákkal szomszédos erdőségek leromlása, visszaszorulása, talajok lepusztulása Mezőgazdaság: öntözés, trágyázás, talajművelés Modern mezőgazdaság: mechanikai, kémiai talajjavítás, műtrágyázás, vízszabályozás, öntözés Káros hatások helytelenül művelt területek: Elsivatagosodás, eródeálódás, szikesedés, elmocsarasodás, savanyodás, szennyezés (légköri ülepedés, öntözés stb.), területek beépítése (települések, út- és vasúthálózat) Page 27

28 A talajképződés fokozatai si anyag ozódási et Page 28

29 A kőzetek Föld szilárd burkát adó ásványtársulások, talajképződés alapja Keletkezésük alapján: magmás, üledékes, átalakult Magmás Megjelenés szerint: kiömlési, telér, mélységi Koruk: idősebb és fiatalabb Ásványi összetétel kovasavtartalom alapján: savanyú, semleges, bázikus, ultrabázikus granodiorit, diorit, gabbró, peridotit, riolit, dácit, trachit, andezit, bazalt, diabáz, pegmatit, aplit Page 29

30 A kőzetek Üledékes: vulkáni tufa: magma hamu leülepedése törmelékes üledékes: aprózódás, másodlagos felhalmozódás méret: >2 mm: konglomerát/breccsa 2-0,02 mm: homokos üledék <0,02 mm: agyagos üledék Víz által szállított: iszapos / szél által: por, lösz, futóhomok oldatból kivált: márga (agyagtartalmú CaCO 3 ), mészkő (CaCO 3 ), dolomit (CaMgCO 3 ) szerves eredetű üledékes: tőzeg, nyersfoszfát, diatoma pala Átalakulási kőzetek: Gneisz, agyagpala, fillit, csillámpala, kloritpala, márvány, zsírkő Page 30

31 Kőzetek mállása Fizikai, kémiai, biológiai mállás Fizikai: aprózódás rétegnyomás hőmérséklet fagyhatás kiszáradás sókristályképződés növényi gyökerek nyomása víz és szél aprózó hatása Kémiai: kémiai és ásványtani felépítés változása oldási folyamatok szilikátok hidrolízise savas oldatok hatása oxidáció Biológiai: növények, állatok, mikroorganizmusok élettevékenyéségével Page 31

32 A talaj szerves anyagai Élettelen szerves anyagok: nem-humuszanyagok, a növényi és állati maradványok részlegesen lebomlott, átalakult termékei (szerkezetük kémiailag azonosítható) és a humuszanyagok. A nem-humuszanyagok jellegzetes csoportjai: szénhidrátok (poliszacharidok pl. cellulóz, pektin, monoszacharidokból és uronsavakból épülnek fel, a talaj összes szervesanyag-tartalmának 6-15%-a) nitrogén tartalmú szerves vegyületek (pl. aminosavak, fehérjék) ligninek (növényi vázanyag), tanninok szerves savak: alifás (pl. hangyasav, zsírsavak) és aromás (pl. szalicilsav, galluszsav) karbonsavak foszfor tartalmú szerves vegyületek (pl. foszfolipidek, nukleinsavak) Page 32

33 A talaj szerves anyagai: humusz A humuszanyagok a természet élő szénciklusából kikerülő szerves molekulák véletlenszerű halmazából képződő, kémiailag heterogén összetételű, funkciós csoportokban gazdag makromolekulás anyagok. A humusz képződése: a holt szerves anyag lebomlik kisméretű szerves molekulákká. A nem mineralizálódott felesleg kondenzálódik, polimerizálódik, egyre növekvő, végül kolloid méretű molekulákat eredményez. A humusz kémiája: kinoidális szerkezetű vegyületek, főleg ligninből. Aktív csoportok: karboxil, fenolos OH, karbonil, metoxi-, amino-csoport Page 33

34 A talaj szerves anyagai: humusz Alkotóelemek alapján osztályozva: Page Fulvosavak kevés N, sok O, karboxil és fenolos OH, savas jellegű Előfordulás: savanyú erdőtalaj: humusz 70 %-a, jó minőségű talajnál: 20 %. 2. Huminsavak 4 % N, nagy moltömegű, kolloid vegyületek 3. Humin és huminszén Funkció alapján osztályozva: Táphumusz: könnyen bontható frakció, mineralizálható, tápanyag Szerkezeti humusz: nehezen bontható, állandó frakció: szerkezetjavító, ionok megkötője Morfológiai osztályozás: Szárazföldi: nyershumusz, móder (korhany), televény (mull): szerves-szervetlen komplex Félig szárazföldi: tőzeg (láp), kotu Víz alatt keletkezett: dij és gitsa

35 Page 35

36 Talajszelvény és talajszintek Page 36 A 0 : talajt borító kevésbé bomlott szerves anyag A 1 : humuszos szint, A 2 : erdőtalajok vagy szikesek esetében kifehéredett vagy kifakult kilúgzási szint (csernozjom A: humuszos szint) B: felhalmozódási szint (csernozjom B: fokozatosan csökkenő humusztartalom) C: talajképző kőzet (C ca : felhalmozódott szénsavas mész) D: ágyazati kőzet, nem alapja a talajképződésnek

37 Kilúgzás A talajszelvény: a talaj különböző mélységeiben különböző rétegek A talajszelvényt a kilúgzás alakítja ki. A felsőbb rétegből anyagok oldódnak és alsóbb rétegekbe mosódnak. Az esővíz gyengén savanyú: szénsavoldat. Bemosás: a beázás határáig vagy a talajvízbe. Kioldódási sorrend: 1. vízben oldható sók (CaCl 2.6H 2 O, NaCl, MgCl 2.6H 2 O) 2. földalkáli (Ca, Mg) hidrokarbonátok és karbonátok. HCO 3 - mélyebb rétegekben CO 3 2- formájában kicsapódhat. CO 3 2- kimosódása után a talajoldat elkezd savanyodni. 3. Humuszanyagok szétesése, bemosódása, lent kicsapódása. 4. Agyagásványok bomlása és bemosódása: Al- illetve Feoxihidrát gélek keletkezése, mélyebben kicsapódása. Ha már minden kioldódott, akkor a feltalajban csupán kovasavgélekből álló szürke réteg marad = podzol. Page 37 MOKKA adatbázis -

38 Talajképződési folyamatok Anyag- és energiaforgalom a talajban dinamikus egyensúlyban lévő folyamatpárok formájában. Folyamatpárok egyensúlya eltolódhat egyik vagy másik irányba, lehet ez periódusos, hosszabb vagy rövidebb szakaszos, de állandó is. A folyamatok egyidejűleg mennek végbe, de intenzitásuk térben és időben eltérő. 3 alapvető folyamatpár: Szervetlen ásványi vegyületek szétesése és új vegyületek szintézise Szerves anyagok elbomlása és újak képződése A talajképződési termékek elmozdulása, elvándorlása és más helyen történő felhalmozódása Nem függetlenek egymástól, legtöbb esetben kölcsönhatás, ok-okozati összefüggés Új folyamat bekapcsolódására akkor van lehetőség, ha egy korábbi folyamat végbement, hatása kiteljesedett, állandósult Page 38

39 Talajképző folyamatpárok Page 39 talaj benedvesedése kilúgzás szerves anyag felhalmozódás agyagosodás agyagvándorlás oxidáció savanyodás szerkezetképződés talajpusztulás erózió talaj kiszáradása sófelhalmozódás szerves anyag elbomlás agyagszétesés (podzolosodás) agyagkicsapódás redukció lúgosodás szerkezetleromlás talajborítás szedimentáció

40 Talajképző folyamattársulások Humuszosodás Page 40 Kilúgozás Agyagosodás Agyagbemosódás Agyagszétesés Kovárványosodás Glejesedés Szikesedés Láposodás

41 Folyamatok sorrendje a talajképződés során Agyagásványok szétesése Vasvegyületek redukciója Felső talajszintek tartalmának levándorlása Szilikátásványok rácsainak megbontása Humuszsavak általa savanyított talajnedvesség általi szénsavas mész kioldás Humusz kialakulása holt szerves anyagokból Talajtípusok időbeli sorozata Page 41

42 Magyarország genetikai talajtérképe Page 42

43 IRODALOM Nánási Irén (szerk): Humánökológia A természetvédelem, a környezetvédelem és az embervédelem tudományos alapjai és módszerei, Medicina Könyvkiadó Rt., Budapest, 2005 Stefanovits Pál, Filep György, Füleky György: Talajtan, Mezőgazda Kiadó, Budapest, 1999 Szabó István Mihály: A bioszféra. mikrobiológiája I-III, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1989 Szabó István Mihály: Az általános talajtan biológiai alapjai, Mundus Magyar Egyetemi Kiadó, Budapest, 2008 KÖRINFO adatbázis: Page 43