Agricultural science | High school » Talajtan tételek, 2006

1. A talajtan tárgyköre, a talaj fogalma A talaj mint heterogén polidiszperz rendszer. Talajszelvény, talajszintek. Talajtan (pedológia): talajok kialakulásával, tulajdonságaival, rendszerezésével, hasznosításával foglalkozik. Részei: Általános talajtan: talajok képződésével, talajképző kőzetekkel, talajfizikával, talajkémiával, talajbiológiával, talajgenetikával, talajok osztályozásával foglalkozik. Alkalmazott talajtan: talajhasznosítás, talajművelés, talajjavítás, talajvédelem, öntözés, trágyázás a főbb témakörei. Talaj: a szilárd földkéreg (litoszféra) legfelső, laza, termékeny takarója (pedoszféra). Kőzetektől megkülönbözteti: termékenység. Termékenység: az a talajtulajdonság, ami a talajon élő magasabb rendű növények folyamatos vízzel és tápelemmel való ellátásában + zavartalan gyökérfejlődés biztosításában, és ezeken keresztül a növények produkciójában nyilvánul meg. (fő tényező: N2,

kőzetben kevés, levegőben sok) Termékenység függ: fizikai, kolloidkémiai, biológiai tulajdonságok, levegő/ vízellátottság, tápanyaggazdálkodási folyamatok. Változékonyság: a talaj dinamikusan változó, élő és élettelen tényezők hatnak rá. A talaj alkotórészei A talaj heterogén polidiszperz rendszer = nem homogén, különböző méretű és minőségű részekből áll. Halmazállapot alapján lehet szilárd, folyékony, illetve gáz. Alkotórészek: - edafon: talajlakó élőlények, és ezek életközösségei. - élettelen alkotók, ennek részei: 1. talaj szilárd fázisa: aktív felület az ionfolyamatokban, meghatározza a talajoldatban az oldott anyag koncentrációját. Atterberg – féle méretfelosztás: >2 mm 0,2 – 2 mm 0,02 – 0,2 mm 0,002 – 0,02 mm <0,002 mm Kavics Durva homok Finom homok Iszap (por) Agyag Hézagaiban: vízvesztés, légcsere Egyes felosztásban a homok mérettartományt nem veszik ketté. Ionmegkötések Talaj

fizikai-kémiai kolloidok folyamatai, Alkotórészek eredete alapján: • Szervetlen alkotórészek: pl.elsődleges, másodlagos ásványok (pl. kvarc, földpát, csillám = nagyobb mennyiségben, piroxén, amfiból, olivin = kisebb mennyiség). Az agyag plmásodlagos ásványból jött létre, kis szemcseméretű, nagy fajlagos felületű anyag. • Szerves alkotórészek: növény, állat, élő + élettelen szerves anyagok 2. talaj folyékony fázisa (talajoldat): oxigén és szén-dioxid oldott állapotban, oldott sók (pl. kálium, kálcium sói, ammóniumion) 3. talaj gázfázisa: = talajlevegő, oxigén lefelé haladva csökken, szén-dioxid nő (lehet akár 35 tf% is!) Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 1 A talajszelvény A talajszelvény a talaj felszínétől az alapkőzetig terjed ki. Talajszint: a talajképződés folyamán létrejövő, a felszínnel párhuzamosan elhelyezkedő rétegek (melyet a felszíni feltárás során ásott

szelvényben tanulmányozhatunk). A talaj szintjei: 1) A – SZINT (feltalaj): humuszos felső szint, részei: o A0: kevésbé bomlott avartakaró o A1: humuszban gazdag (humuszszint) o A2: fakúó, alacsony humusztartalmú (kilúgzási szint) --- eluviáció 2) B – SZINT (altalaj): elhalmozódási szint --illuviáció 3) C – SZINT: alapkőzet (ebből képződik a talaj) 4) D – SZINT: ágyazati kőzet: talajképző kőzet alatt lévő más kőzetféleség, amely viszont nem alapja a talajképződésnek 2. Talajképződés aktív és passzív tényezői Talajképződés abiotikus és biotikus folyamatai. A mállástermékek vándorlása. A podzolosodás és lateritesedés. A, PASSZÍV TÉNYEZŐK: a. Alapkőzet: geológiai szubsztrátum, mely fiz-kém tulajdonsága meghatározza a talajképződés sebességét és a képződő talaj tulajdonságait. Pl kőzet fizikai tulajdonságai (szemcsézettség), ásványi összetétel. b. Domborzat: plhatással van a vízelvezetésre c.

Idő B, AKTÍV TÉNYEZŐK: --- Éghajlati tényezők: --1) Csapadék: felszínre érkező csapadék mennyisége, formája, párolgás alakítja a talajt. 2) Hőmérséklet: felszínre mennyi E érkezik, bio-kém folyamatokra hatással van, P/E arány (P = légköri csapadék mennyisége, E = evaporáció) 3) Páratartalom: evaporáció (felület párolgása), evapotranspiráció (növény párologtatása) 4) Szél: defláció (közvetlen hatás), párolgás befolyásolása (közvetett hatás) --- Biológiai tényezők (élőlények): --Talajon és talajban élők hatása, a talaj fiz-kém folyamataira van hatással. Nemcsak a szerves, hanem a szervetlen anyagot is befolyásolják az élő szervezetek. Egymás befolyásolói, komplex folyamatok, pl.egyik elkezdi, másik folytatja, pl.növényi anyagok elsődleges (plCollembolák) és másodlagos (pl.Diplopodák) aprózói 1) Növények hatásai: CO2 termelés, szerves savak, enzimek talajba juttatása, elhalásuk után szerves anyag jut

a talajba, mikrometerológiai hatások. 2) Állatok hatásai: talajkeverés (pl.földigiliszták), elhalás után szerves anyag jut a talajba 3) Mikroorganizmusok: általában a lebontó (dekomponáló) folyamatokért felelnek, ásványosítás (mineralizáció) --- Földtani tényezők: --Földtani viszonyok, pl.kiemelkedések, süllyedések, talajvíz hatásai, felszíni vizek Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 2 Víz és szél munkája: erózió: víz általi szállítás, koptatás, osztályozás, keletkezés helyéhez közel kavics, távolabb homok, legtávolabb agyag rakódik le, defláció: szél általi szállítás, osztályozás, koptatás. Fizikai mállás eredménye ⇒ felaprózódott kőzettörmelékek jelennek meg, víz és levegő raktározására alkalmassá válik a törmelék II. KÉMIAI MÁLLÁS Kémiai felépítés megváltozik, vagy alkotórészeire bomlanak. ƒ Allitikus mállás: kvarc és néhány más elem nem bomlik le, kovasav

kioldódik, majd Fe és Al hidroxidban gazdag lateritek képződnek. (lateritesedés) Trópusokon: nagy csapadék, magas T = nagy mállás, illetve kilúgzás ƒ Szialitikus mállás: kvarc nem oldódik ki, helyben marad, és az Fe és Al hidroxidok alsóbb rétegekbe mennek. (mérsékelt övre jellemző inkább, minél nagyobb felület, annál jobb mállás) o A talajképződés folyamatai 1) Mállási folyamatok és mineralizáció: alapkőzet illetve ásványi anyag degradációja. 2) Agyagosodás: másodlagos ásványok képződése, humifikáció (humuszvegyületek képződése) 3) Talajosodás folyamatába került anyagok transzportációja A mállás folyamata Mállás: kőzetek és ásványok átalakulási folyamatai. Stabilitás: mállással szembeni ellenállás, csökkenő szemcsenagyságnál felgyorsul a folyamat (nagy stabilitású pl.Si, Al, Fe, és Ti oxidjai, csekély: CO3, SO4) Mállási sor: Olivin < piroxén < amfiból < biotit < plagioklász <

ortoklász < kvarc < titán ásványok (stabilitás itt a legnagyobb) Mállás foka: Mállás foka = Al2O3 %-a a talaj agyag frakciójában Al2O3 %-a a talajban * 100 (csak egy alapkőzet esetén érvényes) I. FIZIKAI MÁLLÁS Hőmérséklet hatása: eltérő kőzet = eltérő hővezetés, hőtágulási együttható (nappal felsőbb rész erősebben melegszik fel, éjjel gyorsabban hűl le, térfogatváltozás jön létre, repedések, pikkelyes, réteges leválás) o Fagy: víz és jég térfogatkülönbségén alapul, víz a repedésben megfagyva 9%-al nagyobb, 2200 atm-nek megfelelő feszítő erő (1 fizikai atm = 101,325Pa) o Sók kristályosodása: só oldatból kikristályosodik (kristály vizet vesz fel) 100atm feszítő erő o Kémiai mállás részfolyamatai: a) Sók oldódása („kimosás”): amikor a víz a sókat magával ragadja és a mélybe viszi, de csak akkor mállás, ha a kőzet dezintegrációjával jár! CaCO3 + 2H2CO3 = Ca(HCO3)2 + 2H2O (pl itt a

szénsav segíti a víz oldó hatását) Dolomit < sziderit (FeCO3) < CaCO3 (ez málik legjobban) b) hidratáció: víz dipoláris molekuláinak megkötése töltéssel rendelkező felületeken. Kristályrács felületén játszódik le, hidrátburok leárnyékolja az elektromos töltéseket ⇒ csökken a rétegeket összetartó erő ⇒ repedés jön létre Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 3 c) szilikátok hidrolízise: hidratáció folytatása, kovasavak sói hidrolízis lévén lebomlanak pl KAlSi3O8 + HOH = KOH + HAlSi3O8 (ún Alkovasav) HAlSi3O8 + 4HOH = Al(OH)3 + 3H2SiO3 (metakovasav) d) oxidációs – redukciós folyamatok: kristályrácshoz kötött Fe2+ és Mn2+ oxidációja a legjelentősebb Kémiai mállás „trendjei”: Gyengén savanyúból, enyhe mállás, Montmorillonit képződik alkalikus közeg ⇒ Közepes vagy erősen savanyú mállási Alkálifém, alkáliföldfém távozik ⇒ kaolinit viszony ⇒ képződik Kémiai

mállás jellege alapján: Csekély változás: pl.gyenge stabilitású gipsz, dolomit esetén Egész lebomlás + újrakristályosodás Kémiai mállás eredménye ⇒ szekunder agyagásványok képződnek, pl.földpátból, csillámból, új anyagok jelennek meg, alakulnak át. III. BIOLÓGIAI MÁLLÁS Talajon/talajban megtelepült növények/állatok talajátalakító szerepe (pl.gyökér feszítő hatása, növény elemfelvétele, anyagok átalakítása) Élőlények specifikus hatásai: ƒ Légköri nitrogén fixáció ƒ Biológiai ciklus: felvétel + elpusztulás után anyagleadás ƒ Humuszvegyületek képződése: tápanyagok és termékenységet növelő szervesanyagok megjelenése Talajképződés nincs élővilág nélkül! Mállás összefoglalása: i. Kőzet fizikai tulajdonsága megváltozik (aprózódás) ii. Új ásványok képződése (elsődleges⇒másodlagos) iii. Alkálifém és alkáliföldfémtartalom csökken A talaj alkalmassá válik, hogy a növénynek

vizet + tápanyagot adjon (termékenység). Mállás nem egyenlő a talajképződéssel, csak annak előfeltétele. 5. A talaj szervesanyag gazdálkodása A szerves anyagok lebomlása és átalakulása a talajban. A szerves anyagok csoportosítása morfológiai és genetikai sajátosságok alapján, a csoportok jellemzői. Alapkőzet mállása ⇒ szervetlen anyagot ad Avar bomlása ⇒ szerves anyagot ad ƒ ƒ Fizikai destrukció: a holt szerves anyagok felaprítása, felaprózása (felületnagyobbítás), jó baktériumok és gombák számára. Kémiai degradáció: anyagok kémiai átalakulásai Elhalt szervesanyag bomlása / átalakulása 1. faunális tevékenység: aprítás, emésztés, stb 2. mikrobiális tevékenység: enzimek segítségével, pl.fehérje, cellulóz, C – N vegyületek bontása Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 4 ƒ Aerob módon (oxigén jelenlétében): korhadás, CO2 és H2O a végtermék, mérsékelt nedvességviszony

kell. Baktériumok: semleges vagy gyengén lúgos közegben működnek Gombák: savanyú, kationszegény közegben fejtik ki hatásukat ƒ Anaerob módon (oxigén hiányában): rothadás, metán, kénhidrogén, ammónia keletkezik, melyek továbboxidálható vegyületek Szerves szénvegyületek lebontása Enzimek segítségével történik, pl: Celluláz (cellulózt, cellobiózt bontja) Hemicelluláz (xilázt bontja) Lipáz (zsírok bontása) Pektint: vajsavas erjesztéssel A talaj szerves anyagainak átalakulásai: --- Mineralizáció: szerves anyag ⇒ szervetlen anyag + ionok (lebomlási folyamat, pl.szénhidrátok lebontása nagyon gyors) --- Humifikáció (humuszosodás): új specifikus szerves anyagok (humuszanyagok) jönnek létre A két folyamat együtt játszódik le, de: Aerob feltételek ⇒ mineralizációnak kedvez Anaerob feltételek ⇒ humifikáció feltételei kedvezőbbek 6. A talaj szerves anyagainak csoportosítása anyagi minőség szerint. A humuszvegyületek

kémiai felépítése. Csoportosítás: - morfológiai sajátosságok Anyagi minőség alapján: • nem humusz anyagok: ismert kémiai felépítésűek, pl.fehérje, peptid, aminosav, szénhidrát, szerves savak, lignin (ez bomlik le leglassabban) • nem humusz jellegű új képződmények: talajban élő mikroszervezetek élettevékenységének termékei és szabályozói, pl.észterázok (észterkötés hidrolitikus bontása), proteázok (fehérjék hidrolízise), amidáz (C-N kötés bontása, poliuronidek stb. • valódi hunuszanyagok: Humusz (oldás híg NaOH-ban) Nem oldódik:Humin és Oldódik:Humuszsav (HCl-ben való oldódás alapján) humiszszén Fulvósav Huminsav Himatomelánsav Huminsavak Barna huminsav Szürke huminsav A humuszanyagok tulajdonságai: 1. fulvósavak: legerősebb savi karakterű, sárgás, vöröses, könnyen oxidálódó (redukáló hatás), Al és Fe komplexképző, ezek mozgásánál jelentős 2. huminsavak: sötétebbek, Na-, és K-humátok (sóik)

vízben oldódnak, Ca-, Mg-, Fe-, Al-humátok vízben nem oldódnak, terméketlen, savanyú talajban igen jellemzőek 3. himatomelánsav: legkisebb molekulatömegű, kis polimerizációs fokú, átmeneti képződménynek tekinthetők - anyagi minőség szerint - talajban betöltött szerep alapján Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 5 4. huminsavak: barna huminsav: sötét színű, nagyobb mennyiségben kationszegény talajban fordul elő pl.erdőtalaj, savanyú réti talaj szürke huminsav: lúgos oldata szürkésfekete, kevésbé oxidálhatók (kémiailag stabilabbak), könnyen kimoshatók, kationban és Ca-ban gazdag talajra jellemző 5. humin / humuszszén: nagyfokú oldhatóság, talajban nem nagy mennyiségben, és hatásuk még nem nagyon tisztázott Talajban betöltött szerep alapján: o táphumusz: alacsonyabb és magasabbrendű növények tápanyagellátása (legjobb: Ca-humátokkal gazdag talajok) o tartós humusz: fontos a talajszerkezet

kialakításában, morzsás, porózus talaj a jó Morfológiai és genetikai sajátosságok alapján: Szárazföldi képződmények: 1) nyershumusz (mor): erdő talajára hullott avartakaró felső része, kevésbé átalakult, elsősorban fulvósavat tartalmaz (humuszosodás jelentéktelen), sok szklerenchima jellemző rá 2) korhany (moder): nagyobb fokú humuszosodás, sejtes struktúra még felismerhető pl. savanyú erdei lombtakaró – alkotórészei fizikai módszerekkel szétválaszthatók biogén (szerves) és abiogén (szervetlen) részekre 3) televény (mull): szelíd vagy valódi humusz, humifikáció lezajlott, amorf anyag, semleges vagy gyengén savanyú talajban gyakori Félig 1) tőzeg: nedves feltételek mellett, sekély vízben alakul ki, pl.rétláp, síkláptőzeg nedves feltételek mellett felhalmozódott 2) kotu: szervesanyag, ásványosodás megindul Vízalatti humuszképződmények: 1) gyttja: sok O2-t tartalmazó, hideg vízben képződő, humuszosodás miatt

szürke (élő szerves élet) 2) szapropel: kékesszürke vagy fekete, szerves anyagot tartalmazó, O2-ben szegény, rothadás dominál, anaerob feltételnél H2S felszabadulás 3) dy: O2-ben és élőlényben szegény vízben lerakódott iszap, barna színű, száradáskor erőteljesen zsugorodik A humuszanyagok szerkezete: nagy molekulájú, kolloid ƒ huminsavak: tulajdonságú, gyűrűs magból és oldalláncból álló vegyületek, magja lehet monociklikus (benzol), vagy policiklikus (naftalin, antracén) ƒ gyűrűk vagy közvetlenül kapcsolódnak (kondenzáció), vagy hídkötésekkel (-O-N-, -NH-, -S-) ƒ funkcionális aktív csoportok a gyűrűkön vagy oldalláncokon ⇒ huminsavak tulajdonságainak befolyásolói A talaj szerves anyagai * Talaj élőlényei, elhalt növényi / állati maradványok, maradványokból felszabadult és újraképződött vegyületek Humusz szerepe a talajban szárazföldi képződmények: Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi

Tamás 6 1) t a l a j s z e r k e z e t k i a l a k í t á s a : agyag – humusz komplexum jön létre, Ca-humátok összeragasztják, nyálka is stabilizál 2) t á p a n y a g g a z d á l k o d á s : tápanyagforrás (N-forrás), és tápanyagmegőrző szerep (pl.mikroelem kötött formában) 3) t a l a j h ő - é s v í z g a z d á l k o d á s a : humusz miatt több vizet tud felvenni, sötétebb szín jobban felveszi a hőt (ennek ellenére télen jobban átfagy) 7. A talajok kolloid alkotórészei Az aktív helyek (permanens és pH függő) keletkezése. A vízgőz adszorpciója és higroszkóposság. A vízadszorpció, a talaj duzzadása és zsugorodása. Kolloid: tömeghez képest nagy felületű, átmenet a homogén és heterogén rendszerek között, mérete: 1-500 nm, de talajban 2µm (0,002mm) a felső határa o Homogén: egyfázisú rendszer, mely fiz-kém tulajdonság tekintetében makroszkópikusan egységes pl.valódi oldatok o Heterogén: vmilyen

szempontból eltérő, makroszkópikus kiterjedésű homogén rendszerekből állnak Szétoszlott anyag részecskéinek mérete szerint: • Mikroszkópikus rendszer: ha molekuláris eloszlásban van • Durva diszperz rendszer: mikroszkóppal látható, illetve ennél nagyobb részekből álló rendszer. • Kolloid diszperz rendszer: előbbi kettő közötti mérettartományba eső rendszerek. Kolloid rendszer: olyan 2 vagy többfázisú rendszer, amelyikben az egyik vagy másik anyag fázismérete a tér vmelyik irányában 1-500 nm között van. Kolloid rendszerek Alaki sajátosságok alapján: a) Lamelláris kolloid: vékony lemez, mely mérete a tér egy irányába nem éri el a kolloidméret felső határát pl.kaolinit b) Fibrilláris kolloid: fonál alakú, egyik irányban nagy, másik irányban kicsi kiterjedés pl.humuszkolloid c) Korpuszkuláris: tér mindhárom irányába kolloidméretű pl.kvarc, csillám, földpát Kolloidrészecskék felületi sajátosságai: a)

Poláros kolloid: részecskék felületén külső hatás nélkül is elektromos erőtér keletkezik, felületén ionok gyökök, poláros molekulák vannak. Lehet elektronnegatív (ha felületén zömmel negatív részecskék pl.agyagásványok), elektronpozítív: Al-, Fehidroxidok, amfoter karakter, kémhatás függő b) Apoláros felületű kolloid: csak külső hatásra alakul ki erőtér (talajban általában nincsenek képviselői), heterogén felület: ha az elektromos töltéssel rendelkező ún.aktív helyek mellett töltéssel nem rendelekző helyek is vannak. i. Liofil: ha a felület a vele érintkező folyadék molekuláit adszorbeálja ill. a felület nedvesedik (ha a nedvesítő folyadék víz ⇒ hidrofil) ii. Liofób: ha nincs nedvesedés adott folyadékra Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 7 Részecskék sajátosságai alapján: I. Makromolekulás kolloidok: kovalens kötéssel felépült molekulák meghaladják a kolloid mérethatárt

pl.humuszkolloid II. Diszperziós kolloid (szol): nagyszámú atom / ion, melyek között nemcsak kovalens kötés van, pl.agyagásványok III. Asszociációs kolloidok: kisebb molekulák asszociációjából álló aggregátumok, ezeket intramolekuláris erők tartják össze pl.makromolekulákból álló humuszkolloidok Fajlagos felület: egységnyi tömegű / térfogatú anyag felülete (kolloid rendszer a diszperz rendszerhez képest nagy fajlagos felülettel rendelkezik) Talajkolloid fajlagos felülete: víz által hozzáférhető összes felület (táguló rétegű ásványoknál pl.montmorillonit nagyobb) Függ: részecske alakjától (korpuszkulárisnál legnagyobb a felület növekedése) Részecske mérete –1 10 (0,1) 10 –3(0,001) 10 –4 10 -7 2 x 10 2 x 103 2 x 104 2 x 107 Lamellás ⇑ Felület (cm2 / cm3) 4 x 10 4 x 103 4 x 104 4 x 107 Fibrilláris ⇑ .pH > 6,5 .pH 5-6 .pH < 5 6 x 10 6 x 103 12 x 104 6 x 107 Korpuszkuláris Fajlagos felületek:

humuszkolloidok 800-1000m2/g Montmorillonit: 600-800m2/g Kaolinit: 1-10 m2/g A talaj kolloid alkotórészei I. SZERVETLEN KOLLOIDOK (ásványi kolloidok): Agyagásványok: primer szilikátok mállása során keletkeznek Kovasavak, Fe- és Al-hidroxidok: amorf gélek formájában válnak ki, száraz talajban kikristályosodva elveszti kolloid jellegét II. SZERVES KOLLOIDOK: Humuszkolloidok és nem humusz kolloidok (pl. poliszacharidok és fehérje, gyorsan lebomlik) III. SZERVES ÁSVÁNYI KOMPLEXKOLLOIDOK: szerves és szervetlen alkotórészek erősebb / lazább kapcsolatban állnak egymással (egymáshoz tapadva fordulnak elő) • Állandó (permanens) töltés: töltés izomorf szubsztitúció miatt jön létre, pH-tól nem függ (pl.2:1 agyagásvány) • Változó vagy pH függő töltés: agyagásványok törésfelületén alakul ki, folyamata: ⇑ kationmegkötés SiOH ⇒ SiO- + H+ + AlOH2 ⇒ AlOH + H kationmegkötés AlOH ⇒ Al+ + OHanionmegkötés 1. Al és Fe(OH)3

amorf gélek: Lúgos pH = H+ leadás = kationadszorpció Savanyú pH = OH leadás = anionadszorpció 2. humuszkolloidok: COOH és OH csoport, izoelektromos pont van, ettől nagyobb pH-nál savként viselkedik, H+-t ad le, kationadszorpció jön létre: Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 8 Al(OH)2+ Fe(OH)2+ .pH < IEP Al(OH)3 Fe(OH)3 .pH = IEP anionadszorpció AlO(OH)2FeO(OH)2.pH > IEP kationadszorpció Összeségében: a negatív töltésű helyek száma a kolloid felületén nagyobb, amorf gélek, humuszkolloidok kationkötése pH függő az agyagásványoknál. A talajkolloidokon lejátszódó jelenségek Határfelületi jelenségekről van szó, anyagok megkötődése a kolloidok felületén működő erők hatására. VÍZGŐZ ADSZORPCIÓJA (higroszkóposság): talaj a környező légtérből vízgőzt köt meg. Nedvesedési hő: szilárd felületen való adszorpció, hőfejlődéssel jár. Higroszkópos víz: a megkötött víz, annál

nagyobb, minél nagyobb a légtér vízgőztartalma (kis méretű talajkapillárisban a levegő vízgőze kondenzálódik, telített légtér esetében ún.kapilláris kondenzáció jön létre) Mitscherlich-féle hely: Kuron-féle hely: Sík Károly hely: 10% H2SO4, 95,6% 50% kénsavoldat, 35,2% Kalcium – klorid a kénsav páratartalommal egyensúlyba helyett páratartalom, hy érték hozott talajnedvesség, Hy pF=4,7 VÍZADSZORPCIÓ: poláros vízmolekulák (dipólus) adszorpciója (hidratációja), ha a kolloidok felületén polarizált gyök van: jól nedvesítő (hidrofil). Duzzadás: térfogat megnagyobbodása, talaj kohéziós ereje gyengül, közben hő fejlődik (duzzadási hő). A talajpórus eltömődhet ⇒ levegőtlenné válik a talaj. Zsugorodás: duzzadás ellentéte, vízveszteség, V csökkenés, talaj repedezik, cserepesedik, víz elpárolog ⇒ talajrészek egymáshoz közelebb kerülnek ⇒ részecskék jobban összetapadnak. OLDOTT ANYAGOK ADSZORPCIÓJA

(ionadszorpció, ionkicserélődés): oldott anyagok kötődnek a kolloid felületén felületi erők hatására (kémiai kötések). Határréteg alakul ki, átmenet a folyékony fázis és részecskék között. Felépítése: 8. A kolloidmicella jellemzői Potenciál és ionkoncentráció változások a szolvátrétegben. Az elektrokinetikus potenciált befolyásoló tényezők. Kolloid micella: kolloid mag, melyhez dipólus vízmolekulák, és a mag töltésével ellentétes töltésű ionok (ellenionok) kötődnek. Szolvátburok: dipólus vízmolekula + ellenionok (ami a maghoz kötődik, tehát: micella = kolloid mag + szolvátburok. Ezeket a kolloidmicellákat a talajoldat veszi körbe. A kolloid mag felületén ionok kötődnek meg, ezeknek térbeli kiterjedésük van, mag és ellenion közötti potenciálkülönbség tartja fenn (kémiai kötések). Van egy olyan rész, ahol a kationkoncentráció = anionkoncentráció, melyet a folyékony fázis határának nevezünk. A

kolloidmaghoz kötődő ionok Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 9 A. tapadó réteg (Stern – réteg, S): mag közelében erős kötődéssel (Coulomb-erő) kötődnek az ionok. A mag felületén mozdulatlan ionréteg alakul ki (specifikusan adszorbeált kationok), idejövő kationok elveszítik a hidrátburkukat (dehidratáció). A tapadó rétegben az elektrokinetikus potenciál lineárisan esik (mert az ionoknak nincs hidrátburkuk) ⇒ „belső szférás komplex” Stern és diffúz réteg határán van a folyékony fázis határa. Itt a talajoldat és a kolloid mag között fennálló elektrokinetikus potenciál értéke nulla. B. Diffúz réteg (D): magtól távolabbi területeken gyengébb kötődés. Ebben a rétegben az elektrokinetikus potenciál változása exponenciális a kötődő ionok hidrátburka miatt ⇒ „külső szférás komplex” Elekrokinetikai potenciál értéke: nagyobb, ha a kolloid töltése nagyobb, ill. a diffúz

rétege lazább ha Stern-rétegben kétvegyértékű kation ⇒ elektrokinetikus potenciál és a diffúz réteg is kisebb ha Na van (egyvegyértékű kation) nagyobb a diffúz réteg, és az elektrokinetikus potenciál is. Ha a kolloid réteg elmozdul, akkor diffúz réteg lazább lesz, kompenzálatlan töltések jönnek létre, megvan az ioncsere lehetősége. Hazai talajaink: talajkolloidokban negatív töltésfelesleg, így kationadszorpció és kationcsere jöhet létre. 16. Oxidáció és redukció a talajban REDOXIRENDSZER: oxidált és redukált anyagokat együtt tartalmazó rendszerek. Fontos: Szervesanyag dekompozíciójában Talajkolloid felületének kialakításában Tápanyagok vegyületforrások kialakításában Oxidáció: e- leadása egyidőben hol egyik, hol másik van előtérben Redukció: e- felvétel Biztosítani kell a talajnak a szerves vegyületek lebontásához az e- akceptorokat, legerősebb az O2 (aerob légzés), ha nincs O2 akkor ún.másodlagos

akceptorok alakulnak ki (anaerob légzés), pl. NO3-, Mn3+, SO42-, bár ezeknél általában toxikus anyagok keletkeznek (pl. NO2-, NH3, Fe2+ toxikus szintet érhet el). Elektrondonorok (ezek adják az elektront): legfontosabb a frissen lehullt növényi és állati anyag, melyek dekomponálása (lebontása) folyik. Ha van O2, akkor aerob légzés játszódik le, ha nincs elég O2, akkor gyengébb akceptorok lépnek életbe, különböző redukált vegyületek / ionok képződnek pl. S2-, Fe2+ Redoxpotenciál mérése: Kis érték: redukciós folyamatok előnyben. Nagy érték: uralkodó oxidációs folyamatok. 0,059 Eh = Eh0 + -----------n Eh = 0 Eh = n= . {ox} log --------{red} aktuális redoxpotenciál standard redoxpotenciál reakcióban részt vevő elektronok Kolloidrendszerek állapotváltozásai (11.tételben) Peptizált állapot: szól állapot, Koagulált állapot: gél állapot, Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 10 egymástól

elkülönülten összetapadt állapot Nagy elektrokinetikus potenciál : Kis elektrokinetikus potenciál esetén szolvátréteg petizált állapotban (ha kicsi a szolvátréteg vastagsága, marad, pl.nagyobb csapadék akkor is koaguláció jön létre) esetén. Függ: kolloid felületén lévő erők mennyisége, milyensége, taszító / vonzó volta, nagysága. A talaj főleg gél állapotban van, koagulált részek között humuszanyag rakódik le, ezáltal vízálló morzsává ragasztja össze, mely igen stabil. Ox1= oxidálószer oxidált formája oxidálódott redukálószer Ox2= Red1= redukálódott oxidálószer Red2= redukálószer redukált alakja Oxidálószer: elektron akceptor Redukálószer: elektron donor - e (innen O2 donor NO3jön az Mn4+ elektron) ⇒ Redukált forma: Aerob légzés: Aerob légzés H2O N2, N2O Mn2+ Denitrifikáció Szerves anyag Szerves sav CO2 CH4 Erjedés Metánképződés + e- ⇒ Vízgazdálkodás: víz mennyisége, állapota,

formája, és e tényezők tér-időbeli mozgása. Függ: klimatikus viszony, mesterséges beavatkozás, evaporáció, transpiráció. A talaj vízmérlege, mely áll: Ox1 + red2 = red1 + ox2 . Oxidált forma: 24. A vízformák jellemzése és fiziológiai, ökológiai jelentősége. A pF görbék értelmezése Homok, vályog, és agyag pF görbéi. A vízkapacitások A talajvíz. Mangánredukció Vízbevitel (input) Vízveszteség (output) Vízpára a talajmenti rétegbe megy, de közben a talajoldat is párolog, addig amíg a talaj nedvességtartalma egyensúlyba nem jut a levegő páratartalmával. Pl homoktalaj: gyors mozgás, gyors kiszáradás, agyag: lassú mozgás, lassú kiszáradás. Evaporáció: (felület párolgása), függ: meterológiai tényezők (pl.T, páratartalom, szél) talajtani: talaj nedvességtartalma, kapilláris vízvezető képesség Transpiráció: vízveszteség. növény levelein keresztüli szabályozott Talaj nedvességtartalma = talajban

lévő víz mennyisége 23. A talaj vízgazdálkodása A vízmérleg A vízgazdálkodási alaptípusok. A talajnedvesség potenciál és a részpotenciálok. A vízmozgás típusainak jellemzése. Talaj vízgazdálkodási típusai: a) átmosó / kilúgzásos típus: bőséges jut a talaj felszínére, víz egy része a talajvízbe jut ⇒ kilúgzás (lefelé haladó agyagvándorlás) pl.erdőtalaj Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 11 b) egyensúlyi típus: csapadék egyensúlyban van a párologtatással, bejutó víz nem jut el az aljtalajvízig, hanem az oldott anyagokkal együtt a beázási rétegben migrál. Plcsernozjomtalaj c) párologtató típus: csapadék kevesebb, mint a párolgás, felszínre kerülő víz és talajvíz is együtt párolog, szelvényben felfelé irányuló vízmozgás és anyagszállítás jön létre. A talaj vízformái (a vízkötés erői alapján, melyek a részecskék felszínétől egyre gyengülő gradiens mentén

hatnak) a) kémiailag kötött víz: ásványok alkotórésze, 105 C0-on való szárítás után sem távozik el a talajból. b) adszorbeált / kötött víz: kolloid ionok vagy molekuláris felületi erők által megkötött víz, pl.higroszkópos víz : kolloid határfelületén kötött, és ennél lazábban kötött ún.hártyavíz összessége (molekuláris adhéziós erők) A higroszkópos víz csak pára alakban távozik el. (felső határa a Mitserlich – féle Hy értéknek felel meg, 5010000 atm kötődés jön létre) kolloidvíz – hártyavíz – kapillárisvíz fokozatos átmenete gyökér szívóereje: 10-30atm, csak azt a vizet vesz fel, ami a szívóerővel gyengébben kötődik. Holt víz: növény számára nem hasznosítható víz, Hy kétszeres értékének felel meg (a hártyavízig tartó csoportok ide tartoznak) Hasznosítható víz (diszpozibilis víz): a növény számára felvehető víz (kapilláris, illetve kapillárisgravitációs víz) Hervadási pont:

talaj azon nedvességi állapota, melynél megszűnik a növény vízfelvétele (itt már nem tudja ellátni a talaj a növényt vizzel) c) kapilláris víz: a hajszálcsöves hézagokban (0,2-10 µ m átmérőjű pórusok), valamint a részecskék érintkezési pontjainál a nehézségi erő ellenében visszatartott nedvesség (pórusszeglet víz). 0,3-15atm-el kötődik, így fel tudja venni a növény (diszpozibilis víz). Kisebb kapillárisban nagyobb szívóerő, először a kisebb, majd a nagyobb kapillárisok telnek meg. Gravitációs mozgásra csak a kapilláris telítődése után van lehetőség Kapilláris víz formái: Függő kapilláris víz: felülről – lefelé történő vízáramlás során visszatartott víz. Támaszkodó kapilláris víz: kapilláris vízemelés hatására jön létre. d) kapilláris – gravitációs víz: 10-60µm átmérőjű, 0,050,3atm szívóerővel visszatartott lassan szivárgó hasznosítható víz e) gravitációs víz: 60µm-nél

nagyobb pórusátmérő, nehézségi erő miatt gyorsan átszivárog, növénynek nem használható (rossz vízvezető talajnál pangó víz alakul ki) f) talajvíz: az első vizet záró réteg felett elhelyezkedő összefüggő víztükör, mely a talaj minden pórusát kitölti. Ha 3m alatt van, nem juttat a növénynek vizet. Magyarországon 1,8-2m-en van, fahatár szabályozója (ha 1m felett van, akkor kipusztul a meggyfa! – nálunk ő az első magas talajvízszint indikátor) Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás A víz jellemzői 12 A pF érték: a elmozdításához / eltávolításához szükséges szívóerő értéke, melyet atm-ban vagy vízoszlop cm-ben szoktak megadni. 1atm = 1,000cm vízoszlopnyomás 0,001 atm 1 cm 0 pF értékek 0,01 atm 10 cm 1 0,1 atm 100 cm 2 1 atm 1000 cm 3 . Ha a víztartalom nő ⇒ szívóerő szükséglet csökken ⇒ pF érték csökken (pl.homok: jó vízvezető, de rossz víztartó: holt víz és

hasznosítható víz itt a legalacsonyabb, agyag: rossz vízvezető, de jó víztartó, legnagyobb a holt víz, vályog talaj: legjobb, legkedvezőbb vízellátási feltételek) Vízgazdálkodási jellemzők Vízkapacitás: amit a talaj befogadni / adszorbeálni képes. 1. teljes (maximális) vízkapacitás (Vkmax): összpórustér telítettségét jelenti, talaj pórusterét teljesen kitöltő víz mennyisége (összpórustér telítettségét jelenti) 2. minimális vízkapacitás (Vkmin): vízvisszatartás laboratóriumi körülmények között. A gravitációs víz elszivárgása után, a kötőerők által visszatartott víz. (ha a talajvíz mélyen van: Vkmin = Vksz) 3. szabadföldi vízkapacitás (Vksz): az a vízmennyiség, melyet a talaj beázás után a gravitációval szemben vissza tud tartani. A mezőgazdasági gyakorlatban használatos VK = HV + DV Víz mozgása a talajban Ha a nedvességtartalom Hy értéknél nagyobb: talajlevegő vízgőzzel telített (T függő

vízgőztartalom), vízgőz talajlevegővel együtt mozog diffúzióval ⇒ mindig a magasabb T-jű, kisebb páratartalmú helyre, mert nagyobb T: telítéshez több vízgőz kell) Mozgás iránya: Függőleges Lefelé irányuló Kapilláris vízmozgás 1. higroszkópos víz 10000-50 atm 50-15 atm 2. hártyavíz 15-0,3 3. kapilláris víz 0,3-0,05 atm 4. kapilláris – gravitációs víz < 0,05 atm 5. gravitációs víz 4,7-7 pF Holt víz (HV) 4,2-4,7 pF 2,5-4,2 pF 1,7-2.5 pF Diszpozibilis víz (DV) .pF < 1,7 25. A talaj levegőgazdálkodása és hőgazdálkodása A levegő olyan pórusokban fordul elő, ahol nincs víz (a levegő és víz a talajban egymás antagonistái). Nagyobb pórusból kifolyik a víz, levegő lesz helyette, amely függ a talaj szerkezetétől pl.homokban több a levegő az agyaghoz képest Szén-dioxid akár a 100x-osa is lehet a légkörinek (pl.Collembola (ugróvillások) 35% CO2 szintet is elviselnek!) Levegő hatása: adszorbeálódik a talajba

⇒ nedvességtartalom növekedésekor felszabadul ⇒ roncsolni vagy átalakítani fogja a talajt. VK= vízkapacitás, HV= holt víz, DV= diszpozibilis víz Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 13 Talaj és légköri levegő: Aktív légcsere: diffúzió, CO2 kisebb parciális nyomás felé fog menni Légköri nyomás csökken ⇒ kifelé áramlás, légkör nyomás nő ⇒ talajba (befelé) áramlik a levegő Gázcsere hatása: (mértéke: levegőzöttség) rossz levegőzöttség: biológiai folyamatok károsodnak, nitrogénfixáció, kénkötés blokkolódik, metán, vajsav, tejsav stb anyagok képződnek. A gyökér károsodik (gyomok elszaporodnak, mert jobb kompetítorok), csírázás lassul A talaj hőgazdálkodása Hő beérkezése a talajba (hő input): i. sugárzással, percenként: 2cal / cm2 (kb. direkt sugárzás: 27%, diffúz: 16%), visszaverődés (reflexió): szinttől függ, sugárzás függ: földrajzi szélesség, tengerszint feletti

magasság ii. vezetés: földi hőáram növeli a talaj T-jét (0,0001 cal/cm2) iii. áramlás (konvekció): talajjal érintkező légréteg, csapadék szállítja a hőt iv. talajban termelt hő: fiz-kém-bio folyamatok, szerves anyag bomlása Hőtani folyamtok jellemző fogalmai: I. hővezetőképesség (λ): az a hőmennyiség (calban), mely az anyag 1cm2 keresztmetszetén áthalad, ha a hőmérsékleti különbség a keresztmetszetre merőlegesen mérve : 1C0/1cal. Mértékegysége: cal/cmC0sec II. hőkapacitás (K): az a hőmennyiség, mely az 1ml térfogatú , eredeti szerkezetű talaj T-jét 1C0-al emeli. Mértékegysége: cal/mlC0 Ez a talaj fajhő függvénye. Szilárd anyagnak kicsi, víz: nagy, levegő: két érték között. Minél nedvesebb a talaj, annál nehezebben melegszik fel. Fajlagos hőkapacitás (C) III. hőmérséklet vezető képesség (KT): talajban áramló hő melegítő hatását fejezi ki. 2 Mértékegysége: cm /secK. KT = λ / C Azt fejezi ki, hogy

egységnyi T gradiensre mennyire változik meg a talaj T-je. Legjobb hőmérséklet vezető képesség: közepesen nedves talaj esetén. A fagy 4,7 pF erővel kötött víz fagypont alatt fagy meg, magasabb sótartalom a fagyáspontot csökkenti (későbbi fagyás). A homokos talaj gyorsabban fagy meg, mint az agyagtalaj. Ha a fagyás ismétlődik: krioturbáció (talajgyúrás) kongeliszoliflukció (talajfolyás). Magyaroszágon a talaj kb.60 cm mélységig fagy meg A talajnedvesség összes potenciálja és a részpotenciálok POTENCIÁL: anyag egységnyi tömegére, súlyára, térfogatára vonatkoztatott fajlagos energia. VÍZPOTENCIÁL: a víz szabadenergiatartalmának mutatója. TALAJNEDVESSÉG POTENCIÁL: a talaj folyadék fázisának a talajvíz szintjéhez viszonyítva kifejezett fajlagos energiája. Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 14 g φ = ------h - gravitációs gyorsulás - távolságra való elmozdulás 1) gravitációs potenciál

(ψg): a gravitációból eredő potenciál 2) mátrixpotenciál (ψm):szilárd fázis (talaj mátrixa) és a kapilláris rendszerben működő erők 3) nyomáspotenciál (ψp): víz hidrosztatikai nyomásából adódik. 4) ozmózispotenciál (ψo): oldott anyagok hatására létrejött potenciál. Összes potenciál: ψt = ψg + ψp (vagy ψm) + ψ o Egységnyi súlyú vízre vonatkoztatva: Ht = hg + hp (vagy hm) + ho Vízzel telített talaj: víz nyomása nagyobb mint a légnyomás (ψp = pozitív), telítetlen talaj: mátrixpotenciál csökkenti a vízpotenciált, és a ψp is negatív itt! A tiszta víz vízpotenciálja: 0. Minél több oldott anyag van a vízben, annál kisebb a vízpotenciálja. Mitscherlich-féle hely (Hy): Kuron-féle hely (hy): .pF= 4,7 .pF= 6,1 20. Talaj mechanikai és fizikai sajátságai Talajtextúra, mechanikai összetétel. A fizikai talajféleségek. 21. Térfogatsúly, fajsúly, pórustérfogat. A differenciált porozitás. TÉRFOGATSÚLY:

természetes szerkezeti állapotú talaj egységnyi térfogatában található tömege. Egységnyi térfogatú talaj szárítás után mért súlya. Homok: 1,4-1,7 g / cm3 Vályog: 1,2-1,4 g / cm3 Vályog: 1,3-1,6 g / cm3 G TS = ----V FAJSÚLY: szorosan egymáshoz illeszkedő, hézagmentesnek képzelt talaj egységnyi térfogatának száraz súlya. (mérése: pikszométerrel: szemcsék térfogatának közvetett meghatározása) G FS= -----V’ Apoláros (pl.xilol) oldószerben mért fajsúly mindig kisebb, ún.valódi fajsúly Poláros folyadékban (pl.víz) mérve únlátszólagos fajsúly PÓRUSTÉRFOGAT: 1) összporozitás: a talaj pórusainak össztérfogata, a talaj térfogatának %-ában szokták kifejezni (P%) 2) differenciált porozitás: hézagok egymáshoz viszonyított aránya. ρ Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás TS 15 P% = 100 - ------ . 100 = 1 - ------FS ρ sz értéke: 25-70% Pórus méret, tulajdonság mikropórus Finom pórus

mezopórus Közepes pórus makropórus Közepesen durva Durva megapórus < 0,2µm 0,2-10µm 10-50µm 50-1000µm >1000µm Kötött víz (holt víz) Kapilláris víz Kapilláris – gravitációs víz Gravitációs víz Más felosztás alapján: 1. durva pórus: 30 µ m-él nagyobb: gravitációs vízmozgás + légcsere 2. közepes pórus: 3-30µ m: növény által hasznosítható víz. 3. finom pórus: <3 µ m, ún kötött víz van benne TALAJTEXTÚRA: milyen arányban vannak a különböző méretű részek egymáshoz képest (mechanikai összetétel) FIZIKAI TALAJFÉLESÉG: szemcsefrakciók arányában meghatározható. A leiszapolható 0,01 mm-nél kisebb frakciók %-os arányából a számítás lehetőségei: 1. táblázattal: Homok Max. 15% leiszapolható rész Vályog 35-60% Agyag 70-80% 2. háromszög diagram 3. szemcseeloszlási görbe homoktalaj: tavasszal könnyen felmelegedő, tápanyagban szegény, nagy vízáteresztőképesség, kis víztartás, 80%-a

durva szemcse vályog: előzőnél jobb, kiegyenlített tulajdonságú, agyag és homok között agyag: 60%-a finom kolloid, nehezen felmelegedő, nehezen művelhető, tápanyagban, kolloidban gazdag, nagy adszorpciós képesség Fizikai talajféleség megközelítésére használt jellemzők i. Arany – féle kötöttségi szám (KA): adott konzisztencia állapot eléréshez szükséges vízmennyiség (finom részecske: több vizet tud felvenni) ii. Higroszkópossági méretszám (Hy): meghatározott páratartalmú légkörből mennyi vizet köt meg iii. Kapilláris vízemelés (5órás) Homok ⇒ agyag irányba Hy , KA, leiszapolható mennyiség nő, kapilláris vízemelés nagysága csökken Talaj színe Szín meghatározása: szervesanyagok + Fe, Mn vegyületek A humusztartalom növekedésével egyre sötétebb lesz a talaj. FeOOH rozsdabarna Fe(CH)3 vörös zöldesszürke Fe(OH)2 FeS, FeS2 fekete MnO2, MnOOH, MnOH3 fekete színűek Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította:

Galsi Tamás 16 Színmélység nem egyenlő színárnyalattal (színmélységet nedvesség is befolyásolja). A színt MUNOSELL-féle színskálával szokták megállapítani. 22. A talajok szerkezete, az aggregátumok kialakulása, cementáló anyagok. A morfológiai és agronómiai talajszerkezet. Függ: szilárd vázrészek térbeli elrendeződése, összekapcsolódása. Különböző méretű és szerkezetű aggregátumok alakulnak ki. A talajszerkezetet lehet javítani szintetikus anyagokkal (pl.polielektrolitok, műanyaghab, akril, metakril, melainsav). A szerkezet megítélése M O R F O L Ó G I A I S Z E R K E Z E T : szerkezeti elemek alakja / mérete alapján. Vizsgálat a helyszínen, talajszelvényben. 1. szerkezet nélküli talaj: aggregátumot nem lehet felismerni, pl.homok: szemcse nincs összeragasztva, öntéstalaj: CaCO3 vagy FeOOH ragasztja össze, de nem szabályos darabokra esik szét. 2. szerkezetes talaj: kis nyomással könnyen részekre bontható

(aggregátumok) a gyengén szerkezetes: sok különálló szemcse b közepesen szerkezetes: gyengébb nyomásnak ellenáll c erősen szerkezetes: természetes állapotban is jól látható aggregátum 1) egyedi: nincs ragasztóanyag ⇒ laza szerkezet 2) törési: elsődleges részecskéket kolloidok erősen kötik össze ⇒ nagyobb nyomásra törik, de a darabok nem szerkezeti elemek 3) aggregált szerkezet: kisebb nyomásra elválik + jellegzetes alak is megmarad ennek típusai: I. K Ö B Ö S K I T E R J E D É S Ű T A L A J O K : tér mindhárom irányába egyformán fejlettek, típusaik: 1. morzsás: kis nyomásra 1-20mm átmérőjű, gömb alakú részre esik szét, növény gyökere nagyon „kedveli”, mert jó tápanyaggazdálkodással rendelkezik. 2. rögös: sokszögű, sík felülettel határolt, morzsásnál kicsit nagyobb, de gyengén pórozus (helytelen talajművelés miatt alakulhat ki) 3. diós: szabályos, dió nagyságú, szabálytalan sokszögletű egységből

áll, pl. barna erdőtalaj esetén 4. szemcsés: morzsásnál tömörebb, görbült és sík felületek váltják egymást, szűk pórusok dominálnak (tömött), sok agyag esetén növény gyökere nem tudja fellazítani (ha fel tudja lazítani: morzsás jön létre) 5. poliéderes: sokszögű mértani formás elem II. H A S Á B S Z E R Ű T A L A J O K : 2 irányban gyengébben, de egy irányban (függőlegesen) erőteljesen fejlett, típusai: 1) hasábos (prizmás): sík lapokkal és élekkel határolt pl.szikes talaj 2) oszlopos: tompább élek + oszlop teteje legömbölyödött pl.szolonyec B szintje Szerkezet minősége alapján: Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 17 III. L E M E Z S S Z E R Ű T A L A J O K : függőlegesen gyengén, vízszintesen igen erőteljesen fejlett (szikesre nagyon jellemző), típusai: a) leveles: 1mm-nél vékonyabb b) lemezes: 1-2mm-es darabok c) réteges (táblás): 2 mm-nél vastagabb rétegek. A R G O N Ó M I AI S

Z E R K E Z E T : a különböző méretű elemek %-os arányát nézzük, alakra nem vagyunk kíváncsiak < 0,25mm 0,25-10mm >10mm Por Morzsa Rög Mikroaggregátum (porfrakció) ƒ ƒ Talajkolloidok: humuszanyagok + Fe(OH)3, Al(OH)3, pH emelkedésekor H+-t kötnek meg, vagy OH- -t pedig protonleadással közömbösítik Könnyen málló szilikátok: mállás: H+ -t köt meg Képződés: H+ szabadul fel Tompítóképesség függ: kolloid tartalom, kolloid minősége, talaj pH-ja Telítetlen talaj: kationban szegény, lúggal jól elbánik, savval nem tud mit kezdeni Telített talaj: kationban gazdag, savat jól pufferol, lúggal nehezebben viselkedik Makroaggregátum Megaagregátum Legjobb: 1-3mm-es morzsa 14. A talajok pufferkapacitása A puffertartományok jellemzői. A műrágyák és a légköri csapadék hatása a talajok kémhatására (lsd. PH-s tétel) Pufferkapacitás: talajok képesek a savakat illetve lúgokat közömbösíteni, azok hatását tompítani. Ez a

képesség a pufferkapacitás. Ez áll a sav-bázis pufferképességből + tápelemek és toxikus elemek megkötése. Mérése: ismert tömegű talajmintához azonos térfogatú, de növekvő mennyiségű savat illetve lúgot adunk, majd egyensúly után pH-t mérünk, titrálási görbét szerkesztünk. Pufferképesség: 1 pH egységváltozást okozó sav illetve lúg mgeé / 100g-ban kifejezett mennyisége. ƒ CaCO3: savat közömbösít ⇒ savanyosodást késleltet 14. A talajok kémhatása Aktuális és potenciális savanyúság. A talajkolloidok felületén adszorbeált kationok, a sók és szén – dioxid hatása a talajok kémhatására. 15. A talajoldat pH hatása a kémiai mállási folyamatokra, a talaj kolloid – kémiai sajátosságaira, a tápanyagok mozgékonyságára, felvehetőségére. 16. A pH hatása a talaj mikroorganizmusaira és magasabbrendű növényekre. .pH: H+ cc negatív logaritmusa A talaj pH-ja helyett talajoldat pH-ról kell beszélnünk, mert a pH

fogalma csak folyékony fázisban lévő anyagra vonatkoztatható. A pH 6,8 – 7,2 értéktartományt semlegesnek vesszük, ez alatt savas, felette lúgos kémhatásról beszélhetünk. Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 18 A talajsavanyúság (aciditás) és formái 1. aktív savanyúság: a talajoldatban található H+ ionok koncentrációját fejezi ki (talaj folyékony fázisának kémhatása, nem mutatja a kolloidok protonleadó képességét) 2. rejtett (potenciális) savanyúság: savanyú talajban a legtöbb H+ kolloidokhoz kapcsolódva fordul elő, ezek azonban megjelenhetnek a talajoldatban növelve annak savanyúságát ⇒ rejtett savanyúság (= talajkolloidhoz kötött + talajoldatban lévő /aktuális/ H+ koncentrációl összege). helyette Ca-acetátot adunk pH 8,2 – en. A lejátszódó reakciók: Oldódás – disszociáció: Ca(CH3COO)2 ⇒ 2CH3COO- + Ca2+ Hidrolízis: 2CH3COO- + 2H2O ⇔ 2CH3COOH + 2OHáltalánosan: R-COO- + H2O

⇔ R-COOH + OHSavanyú talaj hidrolitos aciditása nagyobb, mint a kicserélhető (y1 > y2). Meghatározása: a talajt vmilyen sóoldattal kezeljük, mely lehet: Nem hidrolizáló só: pl. KCl Hidrolizáló só: pl. Ca-acetát Aktív savanyúság Összes savanyúság Csak kicserélhető Al3+ és H3O+ Változó töltésű csoportokat cserél le ionokat juttat az oldatba (semleges sóoldat) Ezek alapján a potenciális savanyúság formái: 1) kicserélhető savanyúság (jele: y2): kolloidokhoz adszorbeált Al3+ és H3O+ ionok okozzák. Ha erősen savanyú talajt KCl-el kezeljük, akkor a K+ kicseréli a permanensen kötődő Al3+ és H3O+ ionokat ⇒ egyensúlyi oldat elsavanyodik. Mivel adszorbeált H3O+ és Al3+ számottevően csak savanyú talajban fordul elő, ezért a kicserélhető savanyúság fogalma csak savanyú talajra értelmezhető. 2) Nem kicserélhető, hidrolitos, vagy hidrolízises savanyúság (jele: y1): nem kicserélhető protonokat (- COOH, fenolos –OH,

-Al-OH csoportokhoz kötve) a semleges sóoldat (KCl) nem tudja felszabadítani, Potenciális savanyúság 1. Kicserélhető H3O+ 2. Kicserélhető Al3+, AlOH2+ 3. Adszorbeált Al-hidroxidpolimerek 4. Rácsszéli –Al-OH, -Al-OH2 5. Hidratált oxidok felületei 6. Szerves anyagok (–COOH ) Kicserélhető savanyúság Nem kicserélhető savanyúság A talaj kémhatásának befolyásolói: • Talaj kolloidok kationtelítettsége + adszorbeált kation milyensége Talajkolloid + megkötött kation ⇒ gyenge savak sói, mely víz hatására hidrolizál. Minél nagyobb a Na telítettség: annál lúgosabb a talaj. • Talaj sóinak hatása: .pl Na2CO3 ⇒ NaOH (hidrolízis) .pl CaCO3 + H+ ⇒ Ca2+ + H2O + CO2 .pl CaCO3 + 2H2O ⇒ Ca(OH)2 + H2CO3 • lúgosít H+-t inaktivál gyengén lúgosít Élő szervezetek: CO2 oldódása pH befolyásoló: CO2 + H2O ⇒ H2CO3, ha pH nő: H2CO3 disszociál pK=6 H2CO3 = H+ + HCO323+ HCO = H + CO3 pK=10,3 Talajtan vizsgaanyag (2002),

Összeállította: Galsi Tamás 19 Talaj mikroorganizmusai: .pH = 5-8 baktérium / gombás lebomlás gyors .pH 5 alatt: baktérium / gomba lebomlás gyors • Vízelárasztás: savanyú talaj pH-ját növeli, alkalikus talajét csökkenti (oxigén felhalmozódás) • Redukció / oxidáció: Fe(OH)3 redukció pH-t emeli • N fixáció alacsony pH-nál gátolt A talajsavanyúság hatása TALAJRA o Kémiai mállásra: erősen savas karakterű fulvósavak miatt a boreális övben gyorsan bomlik a szilikát. Mállás miatt a kovasavak a felső részben fennmaradnak (podzolosodás) o Nitrifikáló baktérium tevékenységére: pH5 alatt lecsökken a nitrogén fixálása o Magasabbrendű növények: pH-ra toleranciahatárok alakultak ki (eltérő faj ⇒ eltérő tolerancia a pH-ra nézve) o .plSphagnum: savanyút kedvel, OH- -ra érzékeny, Deschampela sp: acidofil pH 3,4-5 (pl. acidofil – bazitoleráns, bazifil – acidotoleráns, pil.Tussilago farfara) . pH 3-nál maga a H+

koncentráció is toxikus!! (Más esetekben pedig nehézfémek akkumulációját segíti elő), nagy H+ cc esetén: fehérjeanyagcsere blokkolódik, mésszel javítható, de túladagolása esetén Cu, Zn, Fe, Mn felvehetővé válik. Az A szint a csapadék (pH= 5,7) miatt savanyúbb, vegetációs időben 1 pH-nyi változás. A talaj lúgosság Ha pH > 8,5, és ez a savanyúságnál kedvezőtlenebb. Sok kicserélhető Na és szóda jellemző rá, javítása: CaCO3 helyett gipsz (CaSO4) (mert CaCO3 lúgos közegben nem oldódik), mely fokozatosan lecseréli a nátriumot. Trágyázás hatása a talajra i. Hidrolizálhat: pl. (NH4)2SO4 ⇒ NH4OH + H2SO4 ii. Fiziológiai savanyúság / lúgosság: semleges kémhatású műtrágyát adnak a talajnak, de pl. K+ -t felvette, de helyette H+ -t ad le. Javítás lehetősége: • Gipsz: savanyít lúgosít • Pétisó (CaCO3) Csapadék hatása a talajra .pH tartomány 6,2 – 8,6 Puffer tartomány Szénsav – karbonát puffer Stabil

talajszerkezet, Ca kimosódás, mikróbáknak igen kedvező 5 – 6,2 Szilikát puffer (pl.földpát, csillám) Alacsony sókoncentráció, kevésbé stabil, jó tápanyagmegőrzés 4,2 - 5 Kicserélődési puffertartomány (Al oxid) Stabil, podzolosodik, nehézfém mobilizáció 3 Vas puffer + Nagy H , Al és Fe cc. podzolosodás Alacsony pH esetén nehézfém szabaddá gyökérsorvadás, moder és nehézfém halmozódik fel. válik, 17. A talaj tápanyagagazdálkodása: tápanyagtőke, felvehető tápanyagtartalom. A növények tápanyagindikációja. A talajok N – forgalma Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 20 frakció Növényi tápelem: növekedéshez és fejlődéshez szükséges anyagok, melyek funkciójukban más elemekkel nem helyettesíthetőek. Tápanyagtőke: a talaj összes tápanyagtartalma. Hasznosítható, felvehető tápanyagkészlet: a tápanyagtőke azon része (általában néhány %-a) melyet a növények képesek

felvenni. (ez a talajoldatban illetve talajkolloidhoz adszorbeálódva fordul elő) Tápanyagfeltárás: az a folyamat, melynek során a tápanyagtőke kémiai, biokémiai, és biológiai folyamatok eredményeként a tápanyagtőke egy része felvehető tápanyaggá alakul (tápanyagtőke ⇒ felvehető tápanyagkészlet átalakulás) Tápanyaggazdálkodás: talaj azon tulajdonsága, amely meghatározza, hogy a rajta élő növényzetet és mikroszervezeteket milyen mértékben képes tápanyaggal ellátni. (összefüggés a talaj termékenységével) Tápanyagok a növény számára szükséges mennyiség alapján: 1. makroelemek: 100 – 10-2 % között szükségesek elsődleges makroelemek: N, P, K másodlagos makroelemek: Ca, Mg, S, Fe 2. mikroelemek: 10-2 – 10-6 % mennyiségben szükségesek: Mn, Cu, Zn, Mo, B T á p a n MOBILIZÁCIÓ (mállás, mineralizáció) Adszorbeált Tápanyag Oldható frakció utánpótlás: trágyázás, csapadék Tápanyag csökkenés

pl.felvétel, erózió IMMOBILIZÁCIÓ Talaj utánpótlás 2 típusa: o szervetlen: egyensúlyi viszonyok alapján, egyesek közvetlenül felvehetők, mások cserélhetők. o szerves: dekompozíció mértéke, és sebessége határozza meg (ún. donor kontrollálta rendszerek) Kimosódás ionoknál: Ca2+: 90% veszteség Na2+, Mg2+: 50% veszteség K+: 3-25% veszteség P+: csekély a veszteség A növényi felvétel: ‰ felhalmozási képesség (akkumuláció): tápelem felvétele koncentráció gradiens ellenére. ‰ válogatási képesség: egyes ionok előnyben részesítése ‰ hiányos kizárási képesség: azt az iont kell felvenni, amelyikből kínálat van (káros elemeket nem tudja teljesen kizárni: károsodás koncentráció gradiens szerint – minél több toxikus elem, annál jobban sérül) ‰ Liebig – féle limitációs elv: növény tápelemfelvétele mindig a relatíve legkisebb mennyiségben jelenlévő tápelemhez igazodik. Talajtan vizsgaanyag (2002),

Összeállította: Galsi Tamás 21 A növényi indikáció Azonos növényfajok egyes tápelemek meghatározott mennyiségéhez adaptálódtak, így azt jelzik (indikálják). Minden élőlény jelzi a környezetét (ökológiai indikáció elve). i. N szegénység jelzője pl.Drose fajok a tőzeglápban ii. N gazdagság jelzői (nitrifil fajok): plSambucus, Urtica iii. Meszes talaj: Ca2+, HCO3- koncentráció nagy, magasabb pH-ra van pufferolva, gyorsabb N mineralizáció, de Fe, Al elemek szabadulnak fel iv. Mészkerülő növény: nehézfémet megköti, meszes talajra ültetve vashiány alakul ki. v. Nehézfémeket tűrők: ipari zónákban gyakori, az egyébként toxikus elemeket sejtfalukba zárják vi. Hallofiták: só túlkínálatához adaptálódott szervezetek, sót akkumulálja ⇒ megnövekedett ozmotikus szívóerő ⇒ vizet tud felvenni (feltétel: szubsztrátumra nagyobb szívóerőt gyakoroljon, mint az oldott sók) pl. Atriplex, Limonium, Tamarix fajok A

nitrogén A leginkább korlátozó (limitáló) elem. Nagy része a molekuláris állapotú N2, a levegő 78%-át alkotják, a talajban lévő nitrogén 95%-a a feltalajban szerves kötésben van, NO3nagyobb koncentrációban, NH4+ kisebb mennyiségben fordul elő. A talaj nitrogénforrásai: ™ Csapadékvíz: NO3-, NO2-, NH4+ pl.fotokémiai úton, elektromos úton, ipari szennyeződés ™ Biológiai N-kötés: nitrogenáz enzim: N2 ⇒ NH3 ™ Mineralizáció / immobilizáció: talajba ásványi nitrogén jut ⇒ növény felveszi, mikroorganizmus adszorbeálja. Mineralizáció: szerves anyag ⇒ szervetlen anyag + ionok (lebomlás), immobilizáció: mineralizáció ellentéte, szervetlen ⇒ szerves C / N arány szerepe: C / N > 30 : immobilizáció előnyben (ásványi nitrogénkészlet csökken) C / N < 20 : mineralizáció nő (nagy CO2 képződés kíséri a folyamatot) Egyéb N-források: A. Nitrogén kötés nem szinbiotikus úton: kék, és zöldalgák (pl.Nostoc,

Calothrix), + baktérium (Clostridium, Azotobacter fajok), kötéshez szükséges energiát a talaj szerves anyaga adja, feltétele: pH > 6,5, kevés ásványi nitrogén, sok szénforrás B. Ammonifikáció: szerves anyag nitrogénje NH3 formában szabadul fel, NH4+ ⇒ NO3C. Nitrifikáció: NH4+ ⇒ NO3-, NO22NH4+ + 3O2 ⇒ 2NO2- + 2H2O + 2H+ (Nitrosomonas) 2NO2 + O2 ⇒ 2NO3- (Nitrobacter) D. Nitrogén megkötése szinbiotikus úton: pillangós növények +Rhizobium fajok E. Denitrifikáció: NO3- ⇒ NO2- ⇒ N2O ⇒ N2 Nitrogén veszteségek: • Ammónia gáz alakban elillan • Eróziós veszteség • NH4+ fixáció • NO3- bemosódás • Terméssel is N veszteség jön létre Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 22 18. A talajok P, S, K, Ca és Mg forgalma 19. Mikroelemek a talajban Szinte csak a terméssel vonódik ki, kilúgzásnak ellenáll, mennyisége igen stabil. A kálium A foszfor Szinte kizárólag szervetlen vegyületek

formájában fordul elő. A talaj foszforja zömmel ásványi eredetű, 20-40% szerves kötésben, 60-80% szervetlen. Oldható foszfor mennyisége függ: biológiai feltáródás / megkötődés egyensúlyi helyzete, szervetlen formák közötti egyensúlyától, oldhatósági viszonyoktól. Foszfor a talajban: Ásványi foszforvegyületek: apatitok, kalcium-foszfátok, vasés alumíniumfoszfátok (variscit, sztrengit). Felvehetőség függ: oldhatóság. Foszfortartalmú szerves vegyületek: talaj felső rétegeiben, foszforsav észterek formájában fordul elő, fitin, inozithexafoszfát formájában. Foszfor felvehetősége függ: o erősen savanyú talajban oldhatatlan foszfátvegyületek o mérsékelten savanyú talajban alumíniumés vashidroxid gélek adszorbeálják o immobilizáció: felvehetőséget a lúgos kémhatású talajokban a kalciumfoszfátok oldhatósága határozza meg o talajba jutott szerves anyagok segítik a foszfor felvételét (humát hatás)

Káliumtartalmú ásványok: káliföldpát, muszkovit, biotit, illit. A talaj káliumtőkéje: a) nem felvehető kálium (ásvány kristályrácsában) b) kicserélhető kálium c) talajoldat K tartalma, b) és c) felvehető Ha a talajoldat K-tartalma lecsökken az adszorbeált K-ot veszi fel, de utána K hiány lép fel. A kristályból K lép ki, de ez időt vesz igénybe. Ilyenkor kisebb mennyiségű káliumtrágya nem segít, mert kötődik. Káliumveszteség: A veszteség csak nedves éghajlat alatt számottevő. Alföldön még a homoktalajban is megmarad, legfeljebb felszíni részből mélyebb részre mozog. Fontos, hogy milyen a talajkolloidok adszorbeáló képessége. M Á S O D L G O S Formái: 0,1-20% tartalom, Kalcium plagiokászban, piroxén, amfiból, kalcit, gipsz, apatit M A K R O E L E M E K Felvehetőség Veszteség: Kolloidon Kilúgzás adszorbeálható, (kolloidokon telített és talajoldatban Ca könnyen lévő (talaj eltávolítható) Talaj

foszforveszteségei: Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 23 Magnézium Kén 0,05-0,5% MgO, biotit, piroxén, amfiból, vermikulit, MgCO3 0,06-2%, szolonyecben nagyon jellemző, szulfát (gipsz), keserűsó, szulfid lúgossága csökkenti) Humusztartalom nő kéntartalom nő Laza, savanyú talajban könnyen kilúgozódik, hiány léphet fel Szulfát anion könnyen kimosódik, deszulfurikáció (szulfát redukciója), anaerob módon kénhidrogén lesz Fe2+ és Fe3+ jól kötődik, komplex kötésbe léphet, így nehezen távozik el a talajban 2-8%, Szilikát, Minél kisebb a vasoxid, hidroxid, pH és foszfát, szulfid redoxpotenciál annál könnyebben lehet felvenni M I K R O E L E M E K Talajban lévő formái: 1. szabad kation 2. agyagásvány kicserélési helyein 3. specifikusan adszorbeált állapotban 4. szerves anyagban 5. oldhatatlan csapadékban Mangán Mn2+, Mn3+, Mn4+, rossz szellőzöttség kisebb redox Vas Cink Réz Bór Molibdén

potenciál, sok Mn2+ Szilikátban ZnOH+, ZnCl+, pH növekedésével kötődés nő 0,01ppm, pH nő Cu felvétel megnő, CuOH+ komplex, meszes talajon: nehezen oldódó Cu-karbonát H3BO3, szemiarid cc-ben nagyobb cc-ben MOO42- , foszfáthoz hasonlóan viselkedik 9. A kationcsere és kationadszorpció törvényszerűségei és befolyásoló tényezői. A kationadszorpcióval és cserével kapcsolatos alapfogalamk: T, S, U és V érték. A kolloidok felületén töltéssel rendelkező helyek (aktív helyek) vannak. Ezekhez ellenionok kötődnek, melyeket akár le is cserélődhetnek. Mivel nálunk főleg negatív töltésű aktív helyek vannak, a kationcsere lehetősége megvan (kationadszorpció és kationcsere). 1) Különböző kationok ⇒ eltérő mértékű és erejű adszorbeálódás. Azonos koncentrációjú oldatokból a nagyobb vegyértékű ionok adszorbeálódnak (ún. vegyérték hatás) 2) Azonos vegyértékű ionok közül a kevésbé hidratált (nagyobb

ionátmérőjű) jobban adszorbeálódik. Fe3+ > Al3+ >> Ba2+ > Ca2+ > Mg2+ > Mg2+ > K+ ≈ NH4+ > Na+ Hofmeister – féle liotróp sor: a különböző vegyértékű ionok adszorpciós képességére vonatkozik. 3) talajoldat változása: híguláskor vegyértékhatás nő (nagyobb vegyértékű adszorbeálódik), töményedés esetében: kisebb vegyértékű adszorbeálódik) 4) kolloid minőségétől való függés: pl.szelektív adszorpció: humuszanyag Ca2+, csillám: K+ 5) kolloid milyen mértékben telített az adott kationnal: pl.kevesebb vegyértékűnél: annál nehezebben cserélhető le, minél telítettebb a kolloid 6) reverzibilis: a talajoldat változása az erősebben kötött kationok elválasztását okozhatja (kivétel: humuszanyag: erős kovalens kötés lépett fel) Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 24 7) talajoldatból kémiailag ekvivalens kationmennyiség kerül a szolvátrétegbe ⇒ kicserélt

mennyiség kémiailag ekvivalens (sztöchiometrikus) Ca2+x + 2NH4+ ⇒ (NH4)2 x + Ca2+ 8) kémiai egyensúly alakul ki a kicserélődésben, mely dinamikus ⇒ szolvátréteg kationkoncentrációja magasabb a talajoldaténál 9) egyirányúvá válhat a kationcsere, ha biztosítva van az adszorbeáló ion utánpótlása és lecserélt ion eltávolítása egyirányú, ha: magas a kicserélő kation cc-je és a kicserélt kation cc-je a talajoldatban alacsony ha a kicserélt kation oldhatatlan komplexet képez pl.szóda tartalmú, szikes vizek öntözésre való felhasználása. Ca-al telített kolloidon Na+ ⇒ Ca2+ oldatban ⇒ CaCO3 Ca x + 2Na+ ⇒ CaCO3 + (Na)2x Ha kicserélt kation elillanó gázzá alakul pl.NH4+ ⇒ NH3 Dinamikus egyensúly addig áll fenn, míg a talajoldat koncentrációja meg nem változik. A kationcsere fogalmai Adszorpciós kapacitás (kationcserélő képesség, T): max adszorbeálható kationok összessége, µgeé / 100g. Egységnyi tömegű talaj mennyi

kationt tud (megfelelő pH esetén) kicserélhető formában megkötni (Coulomb – erők), más szóval megadja a kolloidok felületén lévő negatív töltések mennyiségét. Függ: kolloid minőség, mennyiség, pH Ion mennyisége, ccj-je Ion töltéseinek száma Ionok aktivitása Mozgásuk sebessége .pH növekedésével nő (-töltés nagyobb, mint a +) Kicserélhető kationok összege ( S ): a kolloid felületén lévő, ténylegesen megkötött, kicserélhető kationok mennyisége, mgeé / 100g. A talajt BaCl2-vel vagy NH4-acetáttal kezeljük, majd a kicserélő oldatban Ca2+, Mg2+, Na+, és K+ mennyiségét mérjük. Ezek az erős bázisokat képező kationok S = (Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+)mgeé / 100g Lúgos, meszes talaj: Savanyú, telítetlen talaj: S <<T pot. S ≈ T pot. T – S érték: a savanyító hatású kicserélhető ionok mennyisége. T – S = (Al3+ + H3O+)mgeé / 100g V%, bázistelítettség: megmutatja, hogy az adszorpcióra képes helyek hány %-át

kötik le kicserélhető bázisok. S V % = ---- . 100 Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás V% > 80: telített V% = 50-80%: telítetlen 25 T o tömeghatás törvénye érvényesül V% < 50: erősen telítetlen U%, telítetlenségi %: a telítetlenséget kicserélhető kationok relatív mennyisége. okozó T–S U % = ---------- . 100 = 100 – V% T CaCO3 + H2-micella V% < 80% (telítettségi érték alatt talajsavanyúság jelentkezik, vonatkoztatási alap: T) Kétféle H létezik: Kicserélhető H: permanens elektrosztatikus töltéssel társuló (ásványi talajban uralkodó) Kötött H: pH-tól függő, szorosan, kovalens kötéssel visszatartott hidrogén. Ca talaj: Mg talaj: Na talaj: ⇒ Ca-micella + H2O + CO2 Meszes talajon a pH-t a CaCO3 hidrolízise szabályozza: Talajtípusok: H talaj: A kationcsere és a CaCO3 problemtika Meszes talajon a szabad CaCO3 jelenléte állandó „nyomást” gyakorol a kolloidális kompexusra

⇒ Ca telítés irányába. U% > 80% pH semleges vagy gyengén lúgos Mg > 30% S Na < 5 % S gyengén szikes A kationcserés képletek jellemzői (melyek csak korlátozásokkal használhatók) o elkülönítve veszik figyelembe a kation – anion kicserélődést o konstans kationcserés kapacitást feltételez (pedig ez pH-tól, ionminőségtől, sókoncentrációtól) o egyszerű sztöciometrikus csere o rendszerint reverzibilitást feltételeznek CaCO3 + 2H2O ⇒ Ca(OH)2 + H2CO3 Disszociáció erősebb, mint a szénsavé, így a folyamat alkalikus kémhatású. (pH = 7-8) A talajképződés folyamatai Fizikai, kémiai, biológiai tényezők, áll: - mállási folyamat, agyagásványok képződése (agyagosodás) - növényi – állati maradványok lebomlása (dekompozíció) - specifikus humuszanyagok képződése (humifikáció) 3. A talajképző kőzetek osztályozása, a fontosabb hazai talajképző kőzetek. Talajképződés alapanyaga a kőzet. Talajtan

vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 26 Kőzet: Föld szilárd kérgét alkotó, jellemző szövetű és kémiai összetételű ásványtársulás, amelyek meghatározott geológiai feltételek mellett jöttek létre. Képződés alapján: Magmatikus (eruptív) elsődleges Üledékes (szediment) másodlagos Átalakulási (metamorf) Magmatikus + metamorf szilárd földkéreg 95% - a, a felszín 98%-a szediment (Magyarországon). I. Magmatikus kőzetek Izzó magma kihűlésével képződik, formái: 1. mélységi (plutonikus): Föld kérgében kihülő magmából képződik, lassú kihűlés + nagy nyomás ⇒ kristályosodás, szemcsés szövetű (makroszkópikus kristályok) pl.gránit – diorit – gabbró 2. kiömlési (vulkanikus): vulkáni tevékenységgel felszínre került magma lehűlésével képződik, gyors lehűlés + alacsony nyomás ⇒ üreges, porfiros szerkezet (mikroszkópikus kristályok, melyek között kitöltő szövet van) Telített

(savanyú) Mélységi GRÁNIT magas K tartalom, homokos vályog, pl.Velencei - hegység Kiömlési (idősebb) Kiömlési (fiatalabb) Telített Telítetlen Ultrabáziku (semleges) (bázikus) s DIORIT GABBRÓ PERIDOTIT meszes vályog, pl.Szarvaskő meszes, agyagos talaj, pl.Recsk KVARCPORFIR PORFIR KVARCPORFIRIT PORFIRIT RIOLIT – DÁCIT ANDEZIT DIABÁZ BAZALT termékeny, savanyú, Mátra, homokos Bükk vályog, Pilis, Börzsöny, Cserhát gazdag vályog, agyag, pl.Balaton PIKRIT Kovasavtartalom Kvarc, ortoklász Piroxén, amfiból 70 % felett 50 – 60 % 50% alatt Kb. 40 % <<<<<<<<<< csökken <<<<<<<<<< >>>>>>>>>> nő >>>>>>>>>> Vulkáni tufák (tefra, tufrit) Láva egy része levegőben hűl le ⇒ vulkáni hamu, törmelék Lent marad: vulkáni tufa, mely kisebb fajsúlyú, laza, likacsos szerkezetű, porózus, könnyebben mállik, aprózódik

(átmenet az üledékes felé) pl.riolit – andezit – bazalttufa II. Üledékes kőzetek Primer kőzetek aprózódása, egyes anyagok oldódása, kicsapódása, illetve élő szervezetek által, lehetnek szerves, illetve szervetlen eredetűek. A. Szervetlen eredetű üledékes kőzetek Primer kőzet aprózódásakor kőzettörmelék gleccser, víz, szél hatására elszállítódik, és lerakódik máshol. .felaprózódás szerint: Mérettartomány: > 20 mm köves 2-20 mm kavicsos 0,2-2 mm durva homokos (víz által) 0,02-0,2 mm finom homokos (szél által) 0,002-0,02 mm, Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás Név: DURVA ÜLEDÉK (PSZEFIT) pl.breccsa, konglomerát HOMOKOS ÜLEDÉK (PSZEMMIT) AGYAGOS ÜLEDÉK (PELIT) 27 iszapos (vízből), poros (levegőből) Szállítódás előtt „összeragasztódhatnak” (cementálódás), végezheti szénsavas mész (talajtanilag kedvező), és kovasav, vasoxihidrát (erősebb kötés, de talajképződés

szempontjából kedvezőtlenebb). Szilárd kőzetté cementált üledék: • konglomerát: 2mm-nél nagyobb pszefit részecskék cementálódása, részek lekerekítettek • breccsa: ugyancsak cementált, de részei élesek, sarkosak • homokkő: pszemmit cementált formája, homokot mész, gipsz, vas-oxid, agyag szilárd kőzetté alakul. Morzsalékos Szénsavas mészt tartalmaz Nagyfokú vertikális állékonyság „löszbáb” (konkréció): szénsavas mész a lerakódott löszrétegből lefelé vándorol, és ott kövületté alakul A lösz Magyarországon Dunántúl: homokos jellegű löszrekódás Tiszántúl: agyagos jellegű löszlerakódás, áradásos területen átiszapolt, ún.infúziós lösztakaró jön létre A lösz termékenységét az is segíti, hogy a gyökér hajszálcsövei lazítják, jól szellőzővé válik (biotikus hatás). Hazai lösztakaró felépítése: Kvarc 40-50% Földpát 15-20% Csillám, kalcit, agyagásvány 10-15% .törmelékes üledékes

kőzet szállítás alapján: Homokos üledék Szél által osztályzott Agyagos üledék Víz által osztályzott Szél által osztályzott ⇒ Futóhomok ⇒ Iszap ⇒ Lösz A lösz Hazánk legkedvezőbb tulajdonságú, és legfontosabb talajképző kőzete, melyet a jégkorszak idején a szél hordta és ülepítette le, és a porszemekben lévő mész, vasoxihidroxid, és agyag laza kőzetté ragaszt össze. A típusos lösz jellemző Fakósárga színű Rétegzetlen felépítésű Nagyfokú porozitású Jó vízáteresztőképességű B. Szervetlen eredetű vegyi (kémiai) kőzetek Ezek ún.agyagos képződmények: agyagásványok kémiai mállástermékei, típusai: a) agyagos kőzet: pl.montmorillonit, kaolinit, illites elemek b) laterit: forró égövön képződő c) bauxit: magas Al tartalom d) márga: mészkő + agyag (agyagos márga – agyag túlsúlyban, meszes márga – mész túlsúlyban) e) mészkő: mészvázú állatok elpusztulásával keletkezett, lerakódás

után összecementálódás, pl.rendzina talajban (átmenet a szerves üledékek felé) C. Szerves eredetű üledékes kőzetek Kőszén, barnaszén, lignit, tőzeg, foszforit (nyersfoszfát), diatomapala ( elhullt kovamoszatok). Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 28 III. Metamorf (átalakulási) kőzetek Magmatikus és üledékes kőzetből nagy nyomás és hőmérsékleti viszonyok hatására képződnek, mindig kristályosak (újrakristályosodás játszódik le). I. Mészkő ⇒ márvány (kalcit kristály 0,1mm – nél nagyobb, szabad szemmel látható II. Agyagpala: agyagból jön létre, palás szerkezet, leveles levállás. III. Csillámpala: sok csillám miatt csillog, plbiotit, muszkovit IV. Fillit: vékony, lemezesen elválló, kevés csillám és kvarc V. Zsírkő (talk): tömött, sima, csúszós, lágy kőzet, lisztfinomságú porrá dörzsölhetők. VI. Homokkő ⇒ kvarcit Koordinációs szám: a rácselem központi ionját ill.

atomját körülvevő szomszédos részecskék (inok, atomok) számát mutatja. (függ: központi és ezeket körülvevő ionok mérete, térigénye). Értéke néhány ionnál: 4: Si4+, Al3+ 6: Fe2+, Fe3+, Ca2+ 8: Na+, Ca+ 12: K+ A talajképző ásványok: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) szilikátok oxid – hidroxidok karbonátok szulfát, szulfidok kloridok nitrátok foszfátok SZILIKÁTOK 4. A talajképző ásványok. A másodlagos agyagásványok és talajtani jelentőségük. Ásvány: földkéreg természetes úton képződött, egynemű (homogén) jellegzetes kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkező szilárd alkotórészei. Lehetnek: Kristályos, szabályos geometriai elrendeződésű Amorf, szerkezet nélküli Alapegysége: elemi cella, típusai: • Makrokristály: szabad szemmek látható • Mikrokristály: fénysugaras mikroszkóppal látható. • Szubmikrokristály: elektronmikroszkóppal és röntgenvizsgálattal mutatható ki. A különböző kovasavak

(metakovasav, ortokovasav, polikovasav) sói. Si – tetraéderből áll, középpontjában Si – ion + tetraéder 4 csúcsában 4 oxigénion, így 4 negatív töltésfeleslege van: SiO44-. A csúcsokon lévő oxigénen keresztül a – Si – O – Si – kötés alapján 1 tetraéder max 4 más tetraéderhez kötődhet. A szilikátok a magmatikus kőzetek 81% - át, üledékes 37% - át alkotja. (A kvarc is beletartozik ebbe, SiO2) A tetraéderek kapcsolódása alapján, aszerint, hogy hány O kapcsolódik a szomszédos tetraéderhez: 1. szigetszilikátok: SiO44- Si:O = 1:4 Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás (Fe,Mg)2SiO4 Pl.olivin 29 • Tetraéderek egymástól elkülönülten fordulnak elő, a közöttük lévő teret pedig FeO6 ill. MgO6 oktaéderek töltik ki 2. láncszilikátok: tetraéderek 2 – 2 csúcsán elhelyezkedő O atom közös a szomszédos tetraéderrel. Si2O64- Si:O = 1:3 R2(Si2O6) Pl.augit R = a különböző

kétvegyértékű fémek, pl. Fe, Mn, Mg Ide tartoznak a piroxének. 3. szalagszilikátok (vagy „kettős lánc”): minden második tetraéder 3 oxigénatomja közös a szomszédos tetraéderrel. Si:O = 4: 11 R7(OH)2Si8O22 Pl.amfibólok Az amfibólok sötét színű szilikátok, Ca2+, Mg2+, Fe2+, ill Fe3+ és Al3+ is lehet benne. 4. rétegszilikátok (vagy „síkrács”): minden tetraéder 3 oxigénen kapcsolódik az ugyanazon síkban fekvő szomszédos tetraéderekhez ( a tér két irányába). Si:O = 2:5 Pl.csillámok SiO4 tetraéderekből álló rácssíkok, valamint Al – ot és Mg – ot tartalmazó oktaéderes rácsokból áll, altípusai: • csillámok: 2 tetraéderes sík között van egy Al oktaéderes sík, melyeket K+ ionok kapcsolnak össze. (K+ miatt hasadnak lemezszerűen) • Muszkovit (K – csillám): dioktaéderes csillám, ezüstös pikkelyekre töredezik. Biotit (Mg – csillám): trioktaéderes, aranyszínű lemezekre hasad. Minden negyedik Si4+-t Al3+

helyettesíti. Dioktaéder: Trioktaéder: Ha az oktaéderes réteg centrális ionja Ha az oktaéderes réteg centrális ionja 3+ 3+ 2+ vagy Fe2+, ilyenkor minden Al vagy Fe , ilyenkor a helyettesítés Mg 3+ 2+ miatt (2Al = 3Mg ) a lehetséges oktaéder középpontja ki van töltve. helyek 2/3-a van csak betöltve!! (töltésváltozás jön létre) Izomorf helyettesítés: A tetraéderek központi ionját 3+ a (Si ) az (Al ) részben helyettesíti. Az oktaéderes rétegben az 3+ 2+ (Al ) helyett lehet (Mg ) vagy (Fe2+). Így csökken a centrális ionok össztöltése, negatív töltésfelesleg keletkezik ⇒ az ásvány a környezetből (oldatból) kationokat tud megkötni (a Ca2+, Na+, és K+ átmérője a 4+ többi kationtól lényegesen nagyobb, így nem lehetnek a centrális ion helyettesítői, de elektrosztatikusan kötődhetnek az ásványok törésfelületein, vagy a K+ a rétegszilikátok rácskötegeiben fixálódva is előfordulhat). 5. térrácsos szilikátok

(tektoszilikátok): ha a tetraéderek centrális atomja nincs helyettesítve (csak Si4+), töltés kiegyenlített, nincs lehetőség arra, hogy a kristályokba más ionok is beépüljenek. Minden tetraéder mind a 4 O – je közös a szomszédos tetraéderrel. Si2O4 Si:O = 1:2 Pl.kvarc Térrácsos szilikátok típusai: Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 30 • • kvarc: SiO2, az összes tetraéder középpontja Si4+, nincs töltésfelesleg. Ha a tetraéder középpontjában Al3+ is előfordul (izomorf szubsztitúció) ⇒ kationmegkötés jöhet létre: Földpátok Káliföldpát KAlSi3O8 NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 Földpátpótlók KAlSi2O3 NaAlSiO4 NaAlSi2O6.H2O Nátronföldpát (albit) Kálciumföldpát (anartit) Leucit • Ortoklász Plagioklász Nefelin Al - szilikátok • Analcim Mivel a táblázat ásványai Al – ot tartalmaznak, Al – szilikátoknak nevezzük őket. Az Al – ot nem tartalmazó (nincs helyettesítés)

szilikátokat fémes – szilikátoknak nevezzük. Ha több a kovasavas albit ⇒ savanyú Ha több az anortit ⇒ bázikus Plagioklász könnyebben mállik, és sok Ca – ot juttat a talajba, „jó” talajt hoz létre. A másodlagos ásványok (agyagásványok) Primer ásványok (olivin, piroxén, amfiból, csillám, földpát, földpátpótlók) ⇒ mállás Agyagásványok fizikai jellemzői: Szekunder ásványok ún. AGYAGÁSVÁNYOK • • Duzzadóképesség: víz hatására duzzadnak, száradáskor zsugorodnak, mert rácsszerkezet felesleges negatív töltéssel rendelkezik, így kation adszorpciós helyek alakulnak ki. Ionmegkötő és ioncserélő képesség (jele: T, mgeé / 100g). Főleg rétegrácsos szerkezetűek, szubmikrokristályosak, talajok agyagos részének fő alkotói. Si-Tetraéderes + Al- (vagy Mg-) oktaéderes síkokból állnak. Az agyagásványok típusai: 1. KÉTRÉTEGES AGYAGÁSVÁNYOS (1:1, TO) A. Kaolinitcsoport: 1 Si – tetraéderes + 1 Al –

oktaéderes síkból áll. A 2 rácssíkot közös O atom kapcsolja össze. (TO = tetraéder – oktaéder). Wan der Waals kötések alakulnak ki, a rétegek között erős Hkötés. Mivel nincs izomorf szubsztitúció ⇒ kationcsere csak a törések felületén mehet végbe ⇒ kicsi a kationcserélő képesség (T). Minél több törés, annál több kation cserélődhet ki. A törésvonal mentén az –AlOH és –SiOH csoportok protonleadással –AlO és –SiO gyökökké alakulnak (pH függő töltés). T = 5-15 mgeé / 100g, kicsi kationadszorpció ⇒ kisebb mértékű duzzadás 2. HÁROMRÉTEGŰ AGYAGÁSVÁNYOK (2:1, TOT) Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 31 T = 10-40mgeé / 100g, ide tartoznak a kloritok: KLORIT: zöldes színárnyalatú, Al3+ (vagy Fe3+) dioktaédereket, és Mg2+ (vagy Fe2+) trioktaédereket tartalmazó ásvány. A réteg negatív töltésfeleslegét a Mg – oktaéders réteg pozitív töltése kompenzálja ⇒ kicsi a T

érték. 4. RÖNTGENAMORF AGYAGÁSVÁNYOK (ALLOFÁNOK): A Si – tetraéder és az Al – oktaéder nem képez összefüggő rétegrácsot! Si / Al arány nagy mértékben változik. SiO2 – őt és vizet eltérő arányban tartalmaz. Izomorf szubsztitúció miatt viszonylag magas a T értéke: T = 50-100mgeé / 100g. A kationmegkötő képessége a pH emelkedésével nő (pH függő töltés). 5. VEGYESRÁCSÚ ÉS ÁTMENETI AGYAGÁSVÁNYOK: A talajban az ásványok általában nem önmagukban fordulnak elő, hanem: Vegyesrácsú ásvány: felépítésükre jellemző, hogy váltakozva követik egymást a különböző agyagásványokra jellemző rácskötegek. Átmeneti ásvány: a rácsszerkezete kimondottan egyetlen ásványra sem jellemző, hanem átmeneti sajátosságokat mutat. T Kaolinit Klorit Illit Szmektit Vermikulit Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás Duzzadás + +++ ++ Holtvíz tartalom << nő <<< 3. NÉGYRÉTEGŰ

AGYAGÁSVÁNYOK (2:1:1, TOT+O): T – O – T – O sorrendnek megfelelő kapcsolódás. Általában az egyik oktaéderes réteg Al (O, OH)6, a másik Mg(O, OH)6 Elsődleges klorit: metamorf kőzetekben (kristályos palákban) található. Másodlagos klorit: főként savanyú talajokban képződik. << nő <<< Két tetraéderes réteg és egy közbülső oktaéderes réteg alkot egy – egy szerkezeti egységet. Altípusai: A. ILLIT (hidrocsillám): T rétegben Si vagy Al, oktaéderes réteg dioktaéderes. A rácskötegek közé K-ionok léphetnek be, s olyan erősen tartják össze a rétegeket, hogy más kation nem léphet be, kationadszorpció csak a töréseken mehet végbe. T = 20-50mgeé / 100g. B. VERMICULIT: trioktaéderes (Mg-oktaéderes) az O réteg. Nevét onnan kapta, hogy hevítve féregszerűen megduzzad. A nagymértékű helyettesítés miatt igen nagy a kationadszorpciós képessége. T=120-200mgeé / 100g. C. MONTMORILLONIT (SZMEKTITEK): a szmektitek

az előző csoporthoz hasonlítanak, de nincs annyi kicserélődés ⇒ kationmegkötés kisebb, de akár még vízmolekula is lehet a belső felületeken. Nedves talajban K+ ionok is bejuthanak, és száradáskor nem mennek ki ⇒ a „montmorillonit illitesedik”, ún.száraz fixálás T = 80-150mgeé / 100g. 32 KARBONÁTOK 1) kalcit, mészpát (CaCO3): élőlények mészvázából alakul ki, kedvező a talajképződésre, vízben nehezen, de szénsavas vízben könnyebben oldódik, híg sósav CO képződés mellett oldja. 2) Dolomit: MgCa(CO3)2: nehezebben oldódik a kalcitnál 3) Sziderit, vaspát (FeCO3): redukciós viszonyok között képződik, oxidatív viszonyra limonittá alakul: Fe(OH)3 . 10H2O: szikes talajok 4) Szóda Na2CO3 sófelhalmozódása SZULFÁT ÉS SZULFID a. Gipsz CaSO4 2H2O: üledékes kőzetekben, mállástermékként lehet jelen b. Glauber só Na2SO4 10H2O: „mirabilit”: szikesben c. Keserűsó – epszomit MgSO4 7H2O: mállástermék d.

Ferroszulfid FeS: levegőszegény, redukciós körülmények között fordul elő, pl.láptalajban OXIDOK ÉS C. Limonit (FeOH3): barna vaskő, vasrozsda, gyűjtőfogalom!, amorf vashidroxid + kristályosodott vas oxid – hidroxidok keveréke D. Hematit (Fe2O3): ferrioxid, vörösvasérc, trópusokon képződik nagy mennyiségben E. Magnetit (FeO) F. Rutil (TiO2): a titán oxidja FOSZFÁTOK i. Vivianit Fe3(PO4)2: lápos talajon, levegőn égszínkék lesz, de utána visszaszürkül pl.Ecsedi – láp ii. Strengit FePO4: olyan savanyú közegben képződik, ahol Fe3+ ionok vannak jelen (pH nő ⇒ oldhatóság nő ) iii. Variscit AlPO4: vasfoszfát mellett képződik, oldhatósága lúgos közegben emelkedik iv. Ca – foszfátok: trikalciumfoszfát Ca3(PO4)2, dikalciumfoszfát CaHPO4, oktakalciumfoszfát Ca8H2(PO4)6, monokalciumfoszfát Ca(H2PO4)2 v. Apatitok: Ca5(PO4)3 – F: fluorapatit, – OH: hidroxiapatit, – Cl: klórapatit HÍDROXIDOK A. Kvarc (SiO2): mállással szemben

igen ellenálló, fontos összetevő (magmatikus kőzet 12%-a, változást szenvedett kőzetek 38%-a) B. Opál (SiO2 nH2O): polikovasavak dehidratálódásakor keletkezik, belőle ún.másodlagos kvarc képződik EGYEBEK Kloridok: pl. NaCl (kősó), KCl (szilvin) Nitrátok: nátron salétrom (NaNO3), káli salétrom (KNO3) Borátok: bórax Na2B4O7 Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 33 12. Anionmegkötés és protolitikus folyamatok Egyes anionok kötődhetnek a kolloidok pozitív töltésű helyeihez: NEM SPECIFIKUS ANION ADSZORPCIÓ: Elektrosztatikus vonzás révén (Cl-, NO3-): kicserélhető kötődés, csak savanyú talajokban, ahol amfoter kolloidok felületén pozitív töltések is keletkezhetnek. SPECIFIKUS ANION ADSZORPCIÓ: A változó töltésű ásványi kolloidok (vas-, alumínium-, mangán – oxidok és hidroxidok) felületéről ligandumokat szorítanak ki, és helyettük beépülnek. Kötési E igen nagy, specifikusan kötött anion

nem lehet kicserélni más anionnal!! Negatív töltésű, vagy töltés nélküli kolloidfelületen is lejátszódhat. Legjelentősebb a foszfát (HPO42- és H2PO4-) ionok specifikus adszorpciója ⇒ mert ez csökkenti a talaj felvehető foszforkészletét. Egyebek: SiO42-, SO42-, F- Talajtan vizsgaanyag (2002), Összeállította: Galsi Tamás 34