PEDOLOGIJA
UVOD Tloznanstvo, znanost o tlu, pedologija (grč. Pedon – tlo, logos – znanost) je relativno mlada prirodna znanstvena disciplina koja definira tlo kao prirodno tijelo sui generis. Utemeljitelj samostalne genetske pedologije je V.V. Dokučajev (1846-1903) s klasičnim djelom ˝Ruski černozem˝. U nas je 1877. godine M. Kišpatić izdao prvi udžbenik znanosti o tlu pod nazivom ˝Zemljoznanstvo˝. Nakon njega M. Gračanin, 1946., 1947. i 1951. godine izdaje udžbenik iz pedologije u tri dijela – Geneza, Fiziologija i Sistematika. Škorić objavljuje 1986. godine udžbenik ˝Postanak, razvoj i sistematika tala˝, a 1991. godine ˝Sastav i svojstva tla˝. Z. Racz izdaje ˝Meliorativnu pedologiju˝ u dva dijela 1980.-1981. godine i ˝Agrikulturnu mehaniku tla˝ 1986. godine. J. Martinović napisao je knjige ˝Tloznanstvo u zaštiti okoliša˝ 1997. godine i ˝Tla u Hrvatskoj˝ 2000. godine. Udžbenici iz genetsko-evolucijske pedologije objašnjavaju zakone postanka i razvoja tla, opisuju značajke i dinamičke procese u tlu, pa temeljem tih spoznaja sistematiziraju ili/i interpretiraju tla kao prirodna tijela. Udžbenici iz primijenjene pedologije, agropedologije, hidropedologije, meliorativne pedologije tretiraju različite praktične potrebe poljoprivrede, hidrotehnike, urbanizma i šumarstva.
1. DEFINICIJA TLA, PEDOSFERE I ZEMLJIŠTA 1.1. Definicija tla i pedosfere Tlo je prirodno tijelo nastalo iz rastresite stijene ili na trošini čvrste stijene pod utjecajem pedogenetskih čimbenika kao rezultat pedogenetskih procesa. Tlo je rastresiti sloj Zemljine kore, sastavljeno od krute, tekuće i plinovite faze, različito od litološke podloge prema morfološkim, kemijskim, fizičkim i biološkim značajkama te određeno dubinom dosega procesa pedogeneze. Pedosfera je skup svih jedinica tala kopnenog dijela Zemljine kore, odnosno to je prirodno povijesni sloj naže zemlje izgrađen iz tala. Prema tome, genetsko evolucijski koncept tla i pedosfere tumači: • •
pedogenetske čimbenike – matični supstrat, klimu, organizme, reljef i vrijeme, pedogenetske procese – trošenje minerala, genezu sekundarnih minerala, razgradnju organske tvari i genezu humusa, genezu organomineralnih spojeva, migraciju i specifične pedogenetske procese u tlu.
Temeljem utvrđenih značajki tala moguća je njihova sistematika ili klasifikacija i interpretacija u smislu prostornog rasporeda pojedinih jedinica tla – pedokartiranje, izrada pedoloških karata.
Archy, 2010
1
1.2. Definicija zemljišta U stručnoj i češće u svakodnevnoj praksi, neupućeni poistovjećuju pojmove – termine tlo, zemljište i zemlja. Tlo i zemljište nisu sinonimi, a Zemlja je planeta – zvijezda. Zemljište obuhvaća fizikalni prostor – tlo, klimu, hidrološke i geološke značajke, te vegetaciju u opsegu koji utječe na mogućnost korištenja, zatim rezultate prošle i sadašnje aktivnosti sa ili bez društveno-ekonomskih uvjeta, odnosno Zemljište je i pojam za način korištenja tla.
2. FUNKCIJE TLA 2.1. Funkcije tla u okolišu* Tlo je uvjetno obnovljeno do neobnovljivo dobro i ima ekološke, tehničko-industrijske i socioekonomske funkcije. Uvjetno obnovljivo tlo je oštećeno tlo kod kojeg se procesima tvorbe tla ili zahvatima sanacije može osigurati vraćanje ranije kakvoće i ekoloških funkcija. Sanacija tla je skup mjera za smanjenje ili uklanjanje oštećenja, te ponovno uspostavljanje funkcija. Ekološke funkcije tla odnose se na nezamjenjivost sudjelovanja u proizvodnji biomase, hrane, obnovljive energije i sirovina, sposobnosti tla da je filter, pufer i izmjenjivač između atmosfere, hidrosfere i biosfere, kao i biološko stanište i rezerva gena. *okoliš – prirodno okruženje (zrak, tlo, voda, more, klima, organizmi, kulturna baština, okruženje koje je stvorio čovjek)
Tehničko-industrijske i socio-ekonomske funkcije tla odnose se na tlo kao fizičku osnovu za tehničke, industrijske i socio-ekonomske strukture i njihov razvitak, a koriste se kao izvor mnogobrojnih sirovina, uključivo dobivanje vode i geogene energije, kao geogena i kulturna baština, kao dio kulturnog krajobraza, te kao čuvaru paleontoloških i arheoloških vrijednosti. Oštećenje tla je stanje nastalo kao posljedica smanjenja kakvoće tla ili gubitka njegovih funkcija, osobito ekoloških, koje se može manifestirati kao onečišćenje tla štetnim tvarima, erozija, premještanje tla zahvatima, dehumizacija, prekrivanje tla, zbijanje tla, smanjivanje biološke raznolikosti i plodnosti, salinizacija i/ili alkalizacija.
2.2. Funkcija tla u agroekosustavu Biljke se mogu uzgajati u: • • •
Slobodnoj prirodi, na kopnu ili tlu i u vodi (riža) Vodi s biljnim hranjivima i kisikom – hidroponi Sterilnom pijesku + voda + biljna hranjiva
Archy, 2010
2
•
Umjetnom tlu – smole koje pripadaju poliostirenima
Navedeni uzgoji biljaka, osim na kopnu ili tlu su ograničeni po opsegu i zbog visoke cijene koštanja. Tlo je jedan od glavnih čimbenika agroekosustava ili sustava tlo-klima-kulturna biljka. Plodno tlo mora osigurati biljci dovoljno (niti manje, niti više) hranjiva, vode, zraka, topline, za kvalitetne i visoke prinose/prirode. Procesi u zelenoj biljci – dominantno u listu: CO2 iz zraka + voda + hranjivo iz tla = prinos grožđa
3. PEDOGENETSKI ČIMBENICI* 3.1. Matična stijena U pedologiji se koriste za matičnu stijenu različiti nazivi: geološki supstrat, geološko litološka podloga, matična stijena i matični supstrat ili trošina supstrata, podloge stijene, što nisu sinonimi. Matična stijena je sinonim za pojam stijene ili kamena u petrografiji. Naime, litosfera ja izgrađena od najrazličitijih kemijskih spojeva. U građi litosfere je izgrađena od najrazličitijih kemijskih spojeva. U građi litosfere sudjeluje oko 92 različita kemijska elementa, od kojih samo 8 elemenata čini 98% njene mase. *Pedogenetski čimbenici: matični supstrat, klima, organizmi, reljef i vrijeme.
Najveći dio elemenata vezan je u mineralima, sastavljenim od dva ili više elemenata. Minerali, kojih je do sada dokazano više od 3.000 vrsta, vežu se opet međusobno u nakupine, agregate, koje nazivamo kamenjem. Struktura minerala u najvećoj mjeri ovisi o veličini atoma koji ga izgrađuju. Kisik (0,140 nm) kao najveći u ionskom obliku određuje strukturu većine minerala (npr. Si = 0,041 nm, Al = 0,050 nm), a ostali ioni se nalaze u međuprostorima kisikove rešetke. Elementarne jedinice alumo-silikatnih minerala su tetraedri i oktaedri. 3.1.1.
Eruptivno ili magmatsko kamenje
Magmatsko kamenje dijeli se na efuzivno (površinsko), intruzivno (dubinsko) i žično ili žilno (prijelazno između efuziva i intruziva). Sastavljeno je od minerala glinenaca (59,8%), amfibola i piroksena (augita) (16,8%), kremena (12%), tinjca (3,8%) i ostalih minerala kojih ima oko 7,9%. 3.1.2.
Sedimentno ili taloženo kamenje
Sedimentno ili taloženo kamenje ili sedimenti nastali su od produkata trošenja eruptivnog i metamorfnog kamenja ili sekundarno od sedimentnih stijena, dijeli se na:
Archy, 2010
3
a) klasično kamenje b) organogeno taloženo kamenje c) kemijske sedimente a) Klasično kamenje nastalo je od produkata trošenja prvotnog kamenja i minerala, cementiranjem u kompaktne mase. Neka tla na klasičnim sedimentima (eolski pijesci, les ili lapor) su vrlo produktivna, posebno u proizvodnji krumpira, duhana, vinove loze. b) Organogeno taloženo kamenje razvilo se radom organizama; ovamo pripadaju vapnenci, silicijski sedimenti, djelomice lapor i dr. c) Kemijski sedimenti nastaju taloženjem u vodi topljivih spojeva (sadra, travertin, anhidrit itd.). Od svega sedimentnog kamenja najrašireniji su glinci (76%), zatim pješčenjaci (18%), te vapnenci (6%). Iako sedimentno kamenje ima znatno manje značenje za život biljaka na našoj Planeti nego magmatsko kamenje, zbog njegove manje rasprostranjenosti, u Republici Hrvatskoj situacija je upravo obrnuta, jer sedimentne stijene u životu našeg biljnog svijeta imaju veliku ulogu, jer je gotovo sav naš krš izgrađen od sedimentnog kamenja – vapnenaca i dolomita. Vapnenci* vašega krša ponajviše su veoma čisti, tj. sadrže preko 99% karbonata kalcija i magnezija, a od akcesornih minerala nešto tinjaca (muskovit), ponekad nešto hematita, gipsa, fluorita i amfibola, često turmalina i cirkona, a rijetko glinence i apatit (Tućan). Dolomiti su pretežno kalcijsko-magnezijski karbonati s primjesama akcesornih minerala. *netopivi ostatak = silikati, oksidi Fe i Al, teški metali
Kao što vidimo, vapnenci i dolomiti našeg krša predstavljaju supstrat relativno siromašan bioelementima. Oni vegetaciji pružaju obilno kalcija, ponekad i magnezija, ali su siromašni svim ostalim elementima koji su prijeko potrebni za normalan razvoj biljaka. Naročito je značajno da gotovo ne sadrže dušika (vezanog), vrlo malo fosfora i sumpora, a nerijetko i kalija. Ako se još uzme u obzir kompaktnost i tvrdoća njihovih masa i neznatan kapacitet za vodu, onda je razumljivo da gole, kompaktne stijene krša predstavljaju u ekološkom pogledu nepogodno stanište za biljke uopće, a više bilje napose. 3.1.3.
Metamorfno kamenje
Metamorfno kamenje, nastalo od magmatskog i sedimentnog kamenja geometrijskim putem (dospijevanjem kamenja u veće dubine Zemlje geološkim procesima), dislokacijski (zbog pritiska prilikom gorotvornih procesa) ili pak kontaktnim metamorfizmima (pod utjecajem magmatskog kamenja prilikom intruzija).
Archy, 2010
4
U ekološkom pogledu metamorfne stijene su nešto pogodnije stanište s obzirom na njihovu mehaničku građu, pa i kemijska svojstva. One pružaju manji otpor prodiranju korjenova sustava, lakše troše, pa stoga i bolje snabdijevaju vegetaciju potrebnim bioelementima. Na žalost, metamorfnih i magmatskih stijena ima veoma malo – niti 10%, ali produkti njihovog trošenja, kao npr. šljunci, pijesci, prahovi, gline, prekrivaju velike površine kontinentalne Hrvatske. Valja napomenuti da je najveći dio toga materijala transportiran s područja Alpa.
3.2. Matični supstrat Pod utjecajem ostalih pedogenetskih čimbenika, čvrste matične stijene, izložene su promjenama. Rezultat tih promjena je trošina kao supstrat koji predstavlja inicijalnu fazu razvoja tla. Ta trošina u stvari je matični supstrat.
3.3. Klima Recentna (sadašnja) klima – holocensko razdoblje posljednjih 10 - 150.000 godina. O značajkama klime pouzdano znamo zadnjih 100 - 200 godina. Klimatske zone – polarna (tundre i šumotundre), borealna, stepska (degradirana tla), pustinjska (pijesci, kamenjari i slana tla), suptropska vlažna (smeđa i crvenice) i tropska (crvenice i lateriti). Klima u Hrvatskoj Sredozemni, planinski i kontinentalni tip klime. U našem obalnom pojasu vlada hladnija, tj. sjeverna varijanta sredozemne klime. Sredozemna klima se odlikuje vrućim i suhim ljetima, te blagim zimama. Maksimum kiše u kasnu jesen. U ljetnim sušnim mjesecima velika evapotranspiracija. Takvim uvjetima prilagođene su drvenaste kulture, npr. vinova loza, maslina, badem. Dominantni vjetrovi veće snage su jugo i bura. Područje planinske klime ima velike oscilacije u temperaturi dana i noći. Obilje oborina – kiše i snijega. Humidna i perhumidna klima. Gorski kotar 1.800 do 3.000 mm godišnje oborina. Kontinentalna klima s izdiferenciranim godišnjim dobima – proljeće, ljeto, jesen i zima. Velika godišnja temperaturna amplituda. Velike ljetne vrućine i hladne zime. Oborina manje nego u planini i sredozemnoj klimi. U širokom rasponu 500-1.200 mm godišnje oborina. Mrazevi. U ljeti češće su kraće ili duže suše. U tloznanstvu interpretacijom klimatskih elemenata (npr. temperatura, oborine i dr.) izgrađuju klimadijagrame i izračunavaju bilancu vode u tlu, npr. metodom Thorntwaite-a i Palmer-a.
Archy, 2010
5
3.4. Organizmi Vegetacija, edafon, čovjek Vegetacija biocenoze i agrobiocenoze. Biocenoze – pustinjska, polupustinjska, stepska i livadna, šumska, makija, hidrofilna. Agrobiocenoze. Edafon – živi organizmi tla. Čovjek – antropogenizacija uključuje skup raznovrsnih mjera.
3.5. Reljef Oblik i položaj zemljine površine u prostoru. Ravnice, usponi, udubine raznih nadmorskih visina stvaraju specifične uvjete preraspodjele materije i energije koja dolazi iz atmosfere, biosfere, litosfere.
3.6. Vrijeme – starost tla Recentna tla – u sadašnjim uvjetima. Reliktna tla – ostaci iz starijeg holocena, npr. černozem iz boreala, tundra tla s mazotinama (pseudoglej) iz pleitocena. Paleotla su zatrpana tla u pleistoceno ili holocenu mlađim sedimentima.
4. PEDOGENETSKI PROCESI Pedogenetski odnosno pedoevolucijski procesi: trošenje minerala, razgradnja organske tvari i sinteza humusa, migracija, specifični procesi. 4.1. Trošenje minerala Agensi trošenja – toplina, voda, kiseline, kisik (O2), organizmi. Fizikalno i kemijsko i biološko trošenje. Fizikalno – usitnjavanje. Kemijsko – CO2, kiseline, hidratacija, hidroliza, kisik – oksidacija, aktivnost H-iona iz kiselina Hidratacija – dipolni karakter H2O i slabljenje veze među ionima kristalnih rešetki minerala Hidroliza – djelovanje disociranih H i OH iona na soli, Npr. CaCO3 + 2HOH = Ca (OH)2 + H2CO3 Oksidacija – ova vrsta trošenja minerala je manje prisutna u tlu jer su većinom spojevi dobro oksidirani npr. oksidacija magnetita na limonit: 4Fe3O4 + O2 + 18HOH = 6 (Fe2O3 · 3H2O) Biološko trošenje fizikalno rastom korijenja, disanjem organizama oslobađa se: CO2 + H2O = H2CO i razne organske kiseline
Archy, 2010
6
Krajnji produkt trošenja mineralnog dijela su ioni koji s vodom čine otopinu tla – sudjelovanje u kemijskim, fizikalno kemijskim, fiziološkim i biološkim transformacijama.
4.2. Razgradnja organske i sinteza humusnih tvari Organizmi odlažu organsku tvar (OT). U većini tala manje od mineralne tvari. Razne količine i kvalitete odložene organske tvari. U šumi 4 do 6 tona godišnje, travnjaci 1 do 2 tone, oranice 0.3 do 0.5 tona godišnje. Procesi transformacije: autoliza uz prisutnost živih organizama – mezo i makrofaune, te mikroorganizama. Dva procesa transformacije: mineralizacija i humifikacija. a) Mineralizacija: razgradnja do konačnih mineralnih tvari CO2, H2O, NH3 + biogeni makro i mikroelementi b) Humifikacija: proces sinteze humusnih tvari ili humusa
4.3. Migracija Unutarnja migracija – eluvijalna, akumulativna, miješanje tla Površinska migracija ili erozija vodom – ispiranje čestica tla i otopljenih tvari po površini tla (plošna, brazdasta, jaružna erozija i klizišta), odnosno erozija vjetrom.
4.4. Specifični procesi u tlu Erozija, humizacija, humifikacija, pedoturbacija, dekarbonatizacija, debazifikacija, acidifikacija, salinizacija, antropogenizacija.
5. MORFOLOGIJA TLA 5.1. Vanjska morfologija Reljef, živi i mrtvi pokrov 5.1.1.
Reljef – različite forme i veličine prostora Oblici uspona – brežuljci, gore, planine Udubine – doline, depresije, polja Ravnice – niske, osrednje i visoke
Archy, 2010
7
5.1.2.
Živi pokrov Prirodan i antropomorfan – šume, makije, travnjaci, kulture
5.1.3. -
Mrtvi pokrov skeletnost – kamenitost, šljunkovitost površine, mrtvi organski pokrov, npr. listinac površine stajaćih i tekućih voda u pedosferi antropomorfan – poljoprivredne površine bez vegetacije
5.2. Unutarnja morfologija Unutarnje lice – profil tla u iskopanoj pedološkoj jami Sklop tla – raspored slojeva ili horizonata, dubina, boja, tekstura, struktura i poroznost tla 5.2.1.
Sklop tla Horizonti – osnovni: O, (A), A, E, B, (B), C, R, G, g, T, p
5.2.2.
Dubina tla Pedološka dubina -
v. plitka tla <15 cm v. duboka tla >90 cm
Ekološka (agrološka) dubina – dubina zakorijenjavanja 5.2.3.
v. plitka tla <15 cm v. duboka tla >120 cm
Boja tla Kombinacija crne, crvene i bijele boje
5.2.4.
humus – siva, crna, smeđa hidratizirani oksidi Fe3+ - crvena, smeđa, žuta spojevi Fe3+ - siva, plava, zelenkasta nakupine karbonata, kremena – bijela boja Tekstura, struktura, porozitet tekstura – od pjeskovite do glinaste struktura – razni oblici i veličina strukturnih agregata porozitet – šupljikavost : sitno porozna, porozna itd.
Archy, 2010
8
6. FIZIKALNA OBILJEŽJA TLA Tlo je trofazni disperzni sustav čvrste, tekuće i plinovite faze. Optimalni odnos Č : T : P = 50% : 25% : 25%
6.1. Tekstura – mehanički sustav Čvrsta faza tla je građena od mineralnih, organomineralnih i organskih čestica – mehaničkih elemenata – mehaničkih frakcija – kategorija čestica. Određivanje mehaničkih frakcija – laboratorijski je odvajanje sitima (skelet i krupni pijesak) i pipetiranjem. Važnost teksture za plodnost tla Glinasta tla: -
Dobre kemijske, a loše fizikalne značajke Veliki kapacitet za vodu Slaba provodljivost za vodu Visoki sadržaji hranjiva Visoki kapacitet sorpcije Biološki neaktivna Teška za obradu Hladna tla Biljke s visokim zahtjevima za dobre kemijske a manje pogodne fizikalne značajke, npr. travnjaci
Pjeskovita tla: -
-
Slabe kemijske, a dobre fizikalne značajke Neznatni kapacitet za vodu Dobra provodljivost za vodu Neznatna količina hranjiva Neznatni kapacitet sorpcije Biološki neaktivna Laka za obradu Topla tla Biljke s visokim zahtjevima za dobre fizikalne a manje pogodne kemijske značajke, npr. šume
Ilovasta tla sa značajkama i glinastih i pjeskovitih tala, najpogodnija za biljnu proizvodnju.
Archy, 2010
9
6.2. Struktura a) Način nakupljanja ili agregacija mehaničkih čestica u strukturne agregate: Prva faza – flokulacija ili koagulacija, stvaranje pahuljičastih nakupina i taloženje koloidnih čestica iz suspenzije s vodom = mikroagregati Utjecaj kationa koji smanjuju elektrokinetički (zeta) potencijal koloidnih čestica (viševalentni kationi, npr. Ca++) Elektrostatičko privlačenje između pozitivnih naboja na rubovima i negativnih naboja na plohama minerala gline. Druga faza – granulacija i povezivanje nakupina gline s ostalim mehaničkim česticama = mezo i veći strukturni agregati. Veziva – humus, glina, obrada, kondicioneri b) Klasifikacija strukture Prema veličini: -
Mikroagregati – do 0.25 mm
-
Mezoagregati – od 0.25 – 2.0 mm
-
Makroagregati – od 2.0 – 50.0 mm
-
Megaagregati - > 50 mm
Prema obliku: prizmatični, plosnati, kockasti, mrvičasti, stubasti. c) Određivanje strukture: kvantitativni odnos raznih veličina agregata, odvajanje pomoću sita (suho, mokro), stabilnost strukturnih agregata u vodi. d) Važnost strukture za plodnost tla Najpovoljniji strukturni agregati 1 do 10 mm ᴓ, povoljan odnos makro i mikro pora, dobro upijanje i zadržavanje vode, dovoljno zraka. Održavanje dobre strukture tla – plodored, obrada, gnojidba.
6.3. Porozitet Prostor između mehaničkih elemenata odnosno strukturnih agregata tla, što da zauzima tekuća i plinovita (zrak) faza, su šupljike ili pore – porozitet. Kapilarne (mikro) i nekapilarne (makro) pore = ukupna poroznost (% P). Odnos kapilarnih i nekapilarnih 3: 2 do 1:1 povoljno. Moguća podjela pora prema veličini: krupne, srednje, sitne.
Archy, 2010
10
6.4. Gustoća Gustoća tla izražena je masom kubične jedinice tla = m/V u g/cm3 ili Mg/m3. Gustoća tla je broj koji pokazuje koliko je neki volumen veće ili manje mase od istog volumena vode.
6.5. Konzistencija tla a) Konzistencija izražava promjene i stanja unutar tla, koja nastaju zbog djelovanja fizikalnih sila – kohezije i adhezije pri različitim količinama vode. b) Praktična primjena U obradi tla stanje plastičnosti je pokazatelj optimalnog stanja tla za obradu i/ili gaženje. Plastičnost je sposobnost glinenih čestica da vežu vodu, tlo se može modelirati, zadržavati taj oblik i u suhom stanju. Donja i gornja granica plastičnosti, broj plastičnosti ili indeks plastičnosti (WL = GŽ , WP = GK)
6.6. Voda u tlu Utječe na sve fizikalne i kemijske značajke i procese u tlu, npr. strukturu, konzistenciju, poroznost, vodnozračni i toplinski režim, transformaciju i migraciju mineralnih i organskih tvari. 6.6.1.
Kruženje vode u prirodi
Kruženje vode u prirodi pod utjecajem energije sunca je hidrološki sustav – ciklus. 6.6.2.
Vodni režim tla
Ulaz, zadržavanje i izlaz vode unutar referentne dubine tla. Matematički izraz za vodni režim tla je bilanca: O = I = E + T + D + Wt ; O – oborine, I – infiltracija, E – evaporacija, T – transpiracija, D – drenaža, Wt – zaliha vode u tlu. -
Archy, 2010
ili 11
O + Pw = E + T + D + Wt ; Pw – podzemna voda. 6.6.3.
Nesaturirano i saturirano tlo
U nesaturiranom ili umjereno vlažnom tlu voda je u mikro ili kapilarnim porama, gdje prevladavaju kapilarne i adsorpcijske sile, te osmotske sile u slanim tlima – negativan hidrostatički tlak P
Patm. Mjeri se pjezometrom. 6.6.4.
Energetsko stanje – potencijal vode u tlu
Voda u tlu može sadržavati razne količine i oblike energije kao i druga prirodna tijela. Od primarne važnosti je potencijalna energija – Ep ili potencijal određen pozicijom odnosno unutarnjim stanjem vode. Može biti pozitivan (+p) ili negativan (-p). 6.6.5.
Vodne konstante i sadržaj vode u tlu
U sustavu tlo-voda postoje ravnotežna stanja koja nazivamo vodne konstante. Maksimalni kapacitet tla za vodu (MKv) – saturirano, sve pore ispunjene vodom, P (+). Poljski = retencijski kapacitet tla za vodu (PKv = Kv), gornja granica bilju pristupačne vode, u mikro porama (sitne i srednje < 10 mikrometara promjera), negativni tlak -100 do -500 cm stupca vode ili -0,1 do -0,5 bara. Točka venuća (Tv), donja granica bilju pristupačne vode, negativni tlačni potencijal je u prosjeku -15 000 cm stupca vode ili -15 bara ; u toj točki ukupni sadržaj vode je nepristupačan – nekoristan za biljke (Nv). Fiziološki aktivna ili bilju pristupačna voda (FAv) je prema slijedećim izrazima: FAv = PKv – Tv (Nv) FAv = Kv – Tv (Nv) Lentokapilarna točka (LKt) je donja granica lakše pristupačne vode za biljke s negativnim tlakom -625 cm stupca vode ili -6.25 bara ili pF = 3.8. Gravitacijska ili cijedna voda je MKv – PKv. Sadržaj vode za pojedine vodne konstante određujemo u laboratorijskim uvjetima pomoću pF aparature – tlačnog ekstraktora i tlačne membrane uz P (+) zraka. Niže negativne tlakove P (-) za odgovarajuće vodne konstante postižemo i pomoću kutije s pijeskom ili kaolinom. 12
Archy, 2010
6.6.6.
Kretanje vode u tlu
Upijanje vode u tlo – infiltracija, a tok vode u saturiranom tlu filtracija. Descedentno, ascedentno i lateralno. U osnovi kretanje vode u tlu tumačimo razlikom njenog potencijala između pojedinih točaka, odnosno uslijed gradijenta – razlike u potencijalu od točke do točke, izraza dᴓ/dx kao promjena potencijala s udaljenosti x. Voda se kreće s mjesta – točke većeg prema mjestu manjeg potencijala. 6.6.6.1.
Kretanje vode u saturiranom tlu
Tumači se Darcy-evim zakonom za jednodimenzionalni tok vode u tlu: V = K· i V = brzina toka vode; K = koeficijent propusnosti tla za vodu; i = hidraulički gradijent ili i = h/L – hidraulička visina/visina uzorka tla. Iz gornje jednadžbe K = V/i
(cm/s ili m/dan)
U saturiranom tlu propusnost za vodu ovisi o teksturi, strukturi, kemijskim značajkama, toplini vode, barometarskom tlaku. Sporo kretanje
0.3 – 0.13 m/dan
Vrlo brzo
>6.0 m/dan
6.6.6.2.
Mjerenje vlage u poljskim uvjetima
Stacionarna i kontinuirana mjerenja vlažnosti tla u polju: -
gravimetrijski
-
tenziomatrima
-
elektrometrijski
-
neutronskim mjeračima
Ova mjerenja mogu biti samostalna ili u kombinaciji s mjerenjem razine podzemne vode – tlačne ili pjezometarske visine u saturiranom tlu – pomoću pjezometra.
6.7. Zrak u tlu U porama tla, osim vode, nalazi se i zrak. Sadržaj zraka u tlu je promjenjiv. Ovisi o količini i odnosu makro i mikro pora, te količini vode. Kada su sve pore ispunjene vodom – saturirano tlo, sadržaj zraka je praktično jednak nuli. U umjereno vlažnom – nesaturiranom tlu, kada je voda samo u mikro kapilarnim porama, onda količina zraka ovisi o sadržaju makro pora.
Archy, 2010
13
Kapacitet za zrak od 5 do 10% je problematičan, 10 do 15% zadovoljavajući, a preko 15 ili 20% nema osobite koristi. Prema Kopeckom, za normalan razvoj travne vegetacije zadovoljava Kz 6 do 10%, a pšenicu i zob 10 do 15%, a za ječam i šećernu repu 15 do 20% volumnih. Kretanje zraka difuzijom nastaje zbog promjene koncentracije pojedinih komponenata (plinova) u zraku tla i atmosferi. Prema nekim autorima 10 % vol. zraka u tlu smatra se kritičnom granicom zbog prestanka difuzije plinova i smanjenja propusnosti tla za zrak. 6.7.1.
Sastav zraka
Prosječni sastav zraka: -
u atmosferi – N = 79,0%, O2 = 20,6% i CO2 = 0,03%
-
u tlu – N = 79,9%, O2 = 20,9% i CO2 = 9,3%
Uz navedene prosječne sastave dušika, kisika i ugljičnog dioksida, moguće su vrlo male količine nekih plemenitih plinova i vodene pare. U tlu je stalna tendencija povećanja CO2 na račun O2, što dolazi zbog procesa disanja korijenja i mikroorganizmi tla, te mineralizacije organske tvari i drugih oksidacijskih procesa u tlu. Tada CO2 može biti 5-6%, a sadržaj O2 10%. Manjak O2 i višak CO2 budu često u močvarnim ili/i glejnim tlima i bezstrukturnim glinastim tlima. Osim navedenih plinova, u takvim uvjetima nalazimo metan i sumporovodik. 6.7.2.
Uloga zraka u tlu
Kisik je potreban za sve procese oksidacije – trošenje minerala za autotrofne bakterije, aerobne fiksatore dušika, humifikaciju i mineralizaciju kojom se stvaraju oksidirani oblici biogenih elemenata NO3, SO4, HPO4, te nenadoknadiva važnost za disanje biljnog korijenja i faune u tlu. Ugljični dioksid s vodom je agens trošenja minerala i mobilizacije hranjiva, pufer, utječe na reakciju, debazifikaciju, acidifikaciju i topivost fosfata. Dušik ima značaj za nitrogene bakterije – simbiotske i nesimbiotske. Uloga vodene pare – štiti sušenje korijenja i mikroba. 6.7.3.
Mjere za prozračivanje tla
Pravilna obrada, razbijanje pokorice, organska gnojiva, malčiranje i drenaža.
Archy, 2010
14
6.8. Toplinske značajke tla i termički režim 6.8.1.
Izvori topline i zagrijavanje tla
Glavni izvor topline tla je sunčevo zračenje – solarna radijacija. Na površinu tla dopire oko 45%, ostalo se apsorbira u atmosferi ili se trajno gubi refleksijom i difuznim raspršivanjem. Apsorbirani dio je čista radijacija – zagrijava tlo. Zagrijavanje tla ovisi o geografskoj širini i oblasti, reljefu – eksploziji i inklinaciji, značajkama tla, te specifičnim toplinskim kapacitetima pojedinih faza – komponenata tla, kapacitetu tla za toplinu i provodljivost tla za toplinu. Ekspozicija i inklinacija – sjeverni, južni, istočni i zapadni pristranci. Najtopliji pristranci su čija površina zatvara sa sunčevim zrakama kut od 90̊ . Boja – tamnija tla više upijaju sunčevu energiju. Živi i mrtvi pokrov – gole površine više zrače i albedo (odbijanje energije radijacije) je veći. Vegetacija troši velike količine energije za transpiraciju i izgradnju organske tvari. Tla pod vegetacijom se sporije zagrijavaju. Snijeg je toplinski izolator. Sezonska kolebanja temperature tla imaju sljedeća opća obilježja: -
Površinski horizonti tla se zagrijavaju jače od zraka
-
Ljeti se tlo zagrijava u descedentnom smjeru, a u jesen i zimi se hladi u ascedentnom smjeru.
6.8.2.
Toplinske značajke tla
Zagrijavanje, hlađenje, širenje i zadržavanje topline u tlu ovisi, između ostalog, o sljedećim toplinskim značajkama tla: -
Specifični toplinski kapacitet (ranije specifična toplina)
-
Kapacitet za toplinu tla ili pojedinih faza – komponentna tla
-
Provodljivost za toplinu tla ili pojedinih faza – komponentna tla
Vlažna i glinasta tla imaju veliki kapacitet za toplinu i teško se zagrijavaju. Močvarna tla su duže hladnija u proljeće i duže zadržavaju toplinu u jesen. Suha i pjeskovita tla se brže zagrijavaju i brzo hlade. 6.8.3.
Mjerenje temperature tla
Geotermometri za mjerenje na različitim dubinama. 6.8.4.
Mjere za reguliranje topline tla
Malčiranje, zasjenjivanje ili prekrivanje, obrada tla kao regulator vodno-zračnog režima, odvodnja i natapanje.
Archy, 2010
15
7. KEMIJSKE ZNAČAJKE 7.1. Mineralna tvar tla Anorgansku materiju čvrste faze tla čine mineralne tvari porijeklom iz eruptivnih, sedimentnih i metamorfnih stijena. Mineralni sustav tla ovisi o izvornim stijenama i načinu njihovog trošenja, npr. granit se lakše troši fizikalno, a bazalt lakše kemijski. 7.1.1.
Fragmenti stijena i primarni minerali – krupnije čestice tla
7.1.2.
Oksidi i hidroksidi Si, Al, Fe i Mn
7.1.3.
Nesilikatni minerali, npr. Karbonati, najčešće CaCO3, kao kalcit ili CaCO3 x MgCO3 kao dolomit. Fosfati, malo u tlu, apatit je Ca-fosfat i sekundarne soli Ca, Fe, Al. Sulfati a u anaerobnim uvjetima i sulfidi. Nakupine gipsa u aridnim oblastima. Kloridi i nitrati, lako topive soli.
7.1.4.
Minerali gline Sekundarni alumosilikati – koloidna svojstva i u sastavu glinene frakcije tla ; građeni su po modelu tinjaca – uslojeno. Osnovne jedinice Si-tetraedri i Al-oktaedri povezani plošno u lamele ili listiće. Osnovni listići ili lamele građeni su od dva ili tri plošna sloja Dvoslojni minerali gline (1:1) Si-tetraedri – Al-oktaedar – kaolinit i haloizit. Troslojni minerali gline (2:1) Si-tetraedri – Al-oktaedar – Si-tetraedri – ilit, vermikulit, te smektitna grupa (montmorilonitna). Smektit jako ekspandibilan, u međulamelarne prostore ulazi H2O, Ca, Mg. Naročito bubri Na-smektit u vlažnom stanju i kontrahira ili steže se u suhom stanju tla. Kloriti su isto troslojni minerali. Minerali gline utječu na mnoge značajke tla: •
7.1.5.
Mehanički sustav, strukturu, upijanje i propusnost za vodu, tekuću fazu, bubrenje i kontrakciju, plastičnost, sustave i način sorpcije, posebno adsorpciju iona i molekula, odnosno za sva najbitnija mehanička, fizikalna i fizikalno-kemijska svojstva, te biljno-hranidbene značajke.
Ionske disperzije Konačni produkti trošenja minerala su ioni koji ulaze i u otopinu tla:
Archy, 2010
16
-
lakše topive soli: Na+, K+, Mg+, Ca+, te Cl-, NO3-, SO42-, H2CO3-
-
teže topivi spojevi: Al3+, Fe3+, Mn3+, Cu2+, Zn2+ i H2PO42Ionske disperzije ulaze u brojne kemijske reakcije, adsorbiraju se u tlu na koloide – mineralne i organske, stvaraju helate. U otopini su važni za sustav biljne hranidbe, važne za edafon.
7.2. Organska tvar tla Osim mineralnih tvari u većini tala ima 1 do 10% organskih tvari. 7.2.1.
Živa i mrtva tvar U širem smislu organsku tvar tla čine svi predstavnici flore i faune koji obitavaju u tlu (edafon), te svi biljni i životinjski ostaci koji mogu biti nerazgrađeni, u fazi razgradnje i transformirani u specifične organske tvari – humusne tvari.
7.2.2.
Humusne tvari Nespecifične humusne tvari kojih bude 10 – 15% sastoje se od bjelančevina, aminokiselina, ugljikohidrata, poliuronskih kiselina, aminosaharida, polifenola, aktivnih tvari – fermenata vitamina i antibiotika, te smola i lignina. Specifične humusne tvari su visoko molekularni kompleksni produkti procesa humifikacije. Ima ih 85 – 95% i nastali su kondenzacijom i polimerizacijom, imajući koloidne dimenzije i crno-smeđu boju. Dijele se na humusne kiseline – huminske i fulvo kiseline, te humin.
7.2.3.
Humoznost tla Temeljem količine humusa svrstava se i ocjenjuje humoznost tla:
7.2.4.
vrlo slabo humozna do 1% vrlo jako humozna preko 10% ekstremno humozna do 30% tresetna tla preko 30% Gospodarenje humusom U prirodnim uvjetima ili negnojenim tlima biljke iz humusa koriste 100% N, 50 – 60% P, 85% S, te veći dio B i Mo. Gospodarenje humusom pretpostavlja organsku gnojidbu, primjeren plodored, odnosno stvaranje uvjeta za humifikaciju – obrada tla, unošenje Ca, popravak reakcije (kiselosti, alkaličnosti) i obogaćivanje tla bazama.
Archy, 2010
17
7.3. Glavni elementi u tlu Različite su vrste i količine pojedinih kemijskih elemenata koji izgrađuju trofazni sustav tla. Čvrstu tekuću i plinovitu fazu tla izgrađuje ukupno 50 elemenata, od toga 98% čine O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, H, a samo 2% su ostali, među kojima su C, N, P i S vrlo značajni za hranidbu bilja. Njihova podjela može biti na biogene, akcesorne, stimulativne i toksične: a) b) c) d) e)
biogeni makroelementi – O, H, C, N, P, K, Ca, Mg, S biogeni mikroelementi – Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo akcesorni elementi – npr. Si, Cl, Na stimulativni elementi – Al, Ba, Br, F, Co, Si toksični elementi – As, Cr, Hg
7.4. Polutanti antropogenog porijekla Polutanti ili onečišćivači tla mogu biti iz različitih pojedinačnih i/ili kombiniranih izvora – industrija, energetska postrojenja, flotacijski materijal i jalovine u rudarstvu, plinovi, prašina, otpad iz urbanih područja, infrastruktura – autoceste, kemizacija u poljoprivredi, aeroprecipitati iz atmosfere – kisele kiše. U otpadu (smeću) često budu veće količine teških metala, koji su biogeni mikroelementi B, Mn, Cu, Zn, Mo ili su važni u hranidbi životinja Co, Se ili koji nisu biogeni Cd, Hg, Pb. Svi su oni toksični kod određene koncentracije???. U tlu mogu doživljavati razne promjene u smislu sorpcije, povećane topivosti, stvaranja novih spojeva koji su manje štetni. U tim promjenama mogu sudjelovati i mikroorganizmi. Polutante koji bez obzira na promjene ostaju u otopini, mogu sorbirati biljke, a onda je to ulaz u hranidbeni sustav biljaka-životinja i/ili čovjek. Intenzivna poljoprivreda – primjena mineralnih gnojiva, pesticida, regulatora rasta i aditiva u hranidbi životinja. Denitrifikacijom se oslobađaju dušični oksidi NOx i N2O, što bude doprinos ili jedan od izvora uništavanja ozonskog sloja, međutim manje od 1 % u odnosu na druge izvore. Fosfatna gnojiva sadrže određene količine radionuklida, elemenata 238U i 40K. onečišćenje oranica radionuklidima iz gnojiva je sporo. Fosfor može biti uzrok entrofikacije voda. U fosfatima sedimentnog porijekla ima kadmija (Cd), npr. oko 15 do 75 g/t sedimenta, što nije na duži rok veća opasnost. ??? općenito, veća opasnost od Cd i drugih teških metala je u vrlo kiseloj sredini.
Archy, 2010
18
7.5. Sorpcija tvari u tlu Tlo je višefazni sustav u kojem se događaju brojni fizikalni, kemijski i biološki procesi – reakcije, uključujući i sorpciju tvari (sorbeo – nakupljanje; adsorpcija – vezanje na površini; absorpcija – upijanje cijelom masom; i kemosorpcija ili kemijska reakcija u kojoj nastaje novi spoj. 7.5.1.
Vrste i važnost sorpcija Sorpcija je važna za dinamiku i plodnost tla. Gedroic razlikuje: a) mehaničku sorpciju – zadržavanje zbog veličine ili promjera čestica i pora tla b) fizikalna sorpcija – adsorpcija atoma, molekula i iona iz plinovite i tekuće faze na aktivnu površinu čestica tla. Walsove sile i elektrostatičko polje, npr. higoskopna voda, čestice tla su omotane slojem debljine 10 molekula vode c) fizikalno-kemijska sorpcija – sposobnost prvenstveno koloida tla da na svojoj površini vežu ione koji se mogu izmjenjivati s kationom otopine soli ili H-ionima. Sve visokodisperzne organske i mineralne čestice tih sposobnosti čine ˝adsorpcijski kompleks tla˝. Razlika između fizikalne i fizikalno-kemijske sorpcije: -
pri fizikalnoj sorpciji mijenja se samo koncentracija u sloju otopine uz česticu (koloid) tla.
-
Pri fizikalno-kemijskoj sorpciji ioni otopine se dijelom vežu i kemijski s molekulama i atomima na površini čvrste čestice (koloida) tla.
d) kemijska sorpcija – stvaraju se novi spojevi. e) biološka sorpcija – organizmi ugrađuju razne tvari – hranjiva. 7.5.2.
Fizikalno kemijska sorpcija – adsorpcijski kompleks (AK) a) Adsorpcijski kompleks Električni naboj čvrstih čestica omogućuje fizikalno-kemijsku sorpciju ili adsorpciju suprotno nabijenih iona. Količina adsorbiranih iona na čvrstim česticama ovisi o njihovoj aktivnoj površini i jačini električnog naboja ili elektrokinetičkom potencijalu. Glavni nositelj aktivne površine i oni koji čine tzv. Adsorpcijski kompleks tla (AK) su svi mineralni i organski spojevi visoke disperznosti – koloidi. U tlu dominiraju koloidne čestice s negativnim nabojem ili acidoidi. Osim njih, tu su još i u manjoj mjeri i pri specifičnim uvjetima koloidne čestice s pozitivnim nabojem ili bazoidi, te koloidne čestice s promjenjivim nabojem ili amfolitoidi (amfoterni ili dvojaki koloidi).
Archy, 2010
19
b) Adsorpcija kationa Adsorpcija ovisi o značajkama kationa, (AK) i koncentraciji otopine tla. Kationi s većom valencijom i H-ion kao iznimka, jače (lakše) se adsorbiraju: M+++ > M++ > M+ , odnosno H+ > Ca++ > Mg++ > K+ > Na+ Prvo mjesto za jaču adsorpciju vodikovog iona (???) tumačimo time da kada H primi jednu molekulu vode, onda nastaje ion H3O+, veličine 0,135 nm. c) Desorpcija i zamjena kationa Desorpcija i zamjena ili supstitucija kationa na AK se događa onda kada je narušena ravnoteža između sadržaja adsorbiranih kationa i sadržaja kationa u otopini tla. Desorpcija i zamjena kaiona na AK s kationima otopine tumači se njihovom kinetičkom energijom, odvija se ekvivalentnom zamjenom i izražava u mmol. ekv. H/100 g suhog tla. Supstitucija ili zamjena kationa (AK) je najčešće reverzibilna pojava i najlakši proces na periferiji – rubu difuznog sloja, gdje je elektrostatička sila privlačenja iona AK najslabija. d) Adsorpcija aniona Anioni iz otopine tla mogu se vezati s bazoidima – negativno nabijenim koloidima. Adsorpcija aniona je analogna kationskoj adsorpciji. Ovisi o značajkama adsorbiranih aniona. Veću sposobnost adsorpcije imaju anioni veće valencije i OH- ion kao iznimka: OH- > PO43- > SO42- > NO3- = Cl7.5.3.
Kemijska sorpcija aniona Kemijska sorpcija aniona ili kemosorpcija je proces stvaranja spojeva – soli: fosfata, silikata, karbonata i nitrata.
7.6. Otopina tla Tekuća faza tla ili otopina tla ima važnu ulogu za postanak i razvoj tla, njegovu dinamiku i specifične značajke tla. U porama tla se nalazi voda + otopljene anorganske i organske tvari – produkti trošenja minerala i transformacije ili mineralizacije organskih tvari.
Archy, 2010
20
Ioni – kationi i anioni disocirani u vodi tla daju joj značajke ionske otopine. U vodi tla nalazimo i plinove te dispergirane liofilne koloide ili koloide u stanju zol-a. 7.6.1.
Koncentracija otopine tla To je vrlo promjenjiva značajka u vremenu i prostoru. Malu koncentraciju imaju tla vlažnih i humidnih područja <1%, a tla aridnih područja >1%. Važnost tekuće faze ili otopine tla je nenadoknadiva kao izvora biogenih elemenata za biljku: NO3, PO4, SO4, K, Ca, Mg, NH3, Fe, Mn, Cu, Zn, B i dr. Koncentracija otopine tla se mjeri gravimetrijski ili električnom vodljivosti. Kod različitih količina elektrolita je i različita vidljivost. Jedinica za koncentraciju je mg/l ili µg/l, ng/l, a za električnu vodljivost Simens/m (S/m).
7.6.2.
Reakcija tla Važnost H+ i OH- iona u otopini tla. Vodikovi ioni su nositelji kisele, a hidroksilni ioni alkalične (bazične) reakcije. Kod jednake zastupljenosti, reakcija otopine je neutralna. Neutralna voda volumena 1 l ima isti broj H+ i OH- iona pri temperaturi 22 ̊ C, odnosno ima 10-7 g H iona i 10 -7 g OH iona. Izvedena jedinica je pH, a to je negativni logaritam koncentracije H+ iona (-log CH) u vodi ili otopini tla, npr. pH 7,0 = 0, 000 0001 g H+ iona pH 3,0 = 0, 001 g H+ iona Određivanje i granične vrijednosti reakcije tla (pH) Kolorimetrijski, te elektrometrijski u H2O za pedogenetske i/ili MKCl-u ili CaCl2 za ekološke – biljno hranidbene svrhe ??? Naša tla imaju pH 4-9, od toga više kiselih tala. a) Kiselost ili aciditet a) Aktivni aciditet ili aktualna kiselost tla je ukupna kiselost otopine tla – otopljenih kiselina i kiselih soli tla. b) Potencijalni ili pasivni aciditet tla, je kiselost koju uvjetuju i H ioni vezani za AK + adsorbirani Fe i Al ioni koji su sposobni za zamjenu s kationima soli. Većini biljaka i mikroorganizama u tlu pogoduje pH oko 7. To je razlog da se kisela tla neutraliziraju – kalciziraju dodatkom vapnenih materijala na bazi CaO ili CaCO3. U praksi to je često izdrobljeni vapnenac.
Archy, 2010
Doze tih materijala u t/ha, određuju se prema supstitucijskom (pH 6) ili hidrolitskom aciditetu tla (pH 7). 21
b) Alkalitet ili bazičnost tla Veća zastupljenost kiselih tala u humidnom području, a bazičnih tala u aridnom području •
U humidnoj i aridnoj zoni uzrok alkaličnosti bude CaCO3 Stvara se alkalična reakcija jer Ca(OH)2 jače disocira na Ca+ ione i OHione. Uz prisutnost CO2 nastali Ca(OH)2 prelazi u Ca(HCO3)2 i reakcija je slabo alkalična.
• 7.6.3.
Analogno gorenjem procesu veći stupanj bazičnosti uvjetuje soda.
Reakcija tla (pH) kao čimbenik rasta i razvoja biljaka Nepoželjna je visoka koncentracija H iona, te OH iona koji smanjuju pristupačnost hranjiva. OH- imaju veće toksično djelovanje od H iona. Reakcija tla (pH) kao čimbenik rasta i razvoja biljaka. Acidofili, bazofili (kalcifili) i neutrofili. Manje osjetljivi na kiselost: raž, krumpir, kupus, zob, repica, heljda, lupina, optimum pH 4-6. Izričiti acidofil: ogrozd i maslina. Osjetljive na bazičnost: kruška na dunji i sjemenjaku, breskva, agrumi i većina jagodičastog voća. Višak vapna (karbonata) uzrokuje feroklorozu i nedostatak B i Mn. Preferiraju neutralnu i slabo bazičnu reakciju, pH 6-7,5: pšenica, šećerna repa, suncokret, lucerna, konoplja, ječam.
8. ORGANIZMI U TLU 8.1. Makroorganizmi 8.1.1.
Utjecaj makroflore Biljke obogaćuju tlo organskom tvari i rahle tlo. Biljno korijenje izlučuje CO2. a) Travne formacije. Uvjetuju mrvičastu strukturu i sprečavaju ispiranje hranjiva. Obogaćuju tlo humusom.
Archy, 2010
b) Šumske cenoze. Karakteristične za humidna područja. Korijen četinjača ima 8 do 12 tona, a pod listačama ima 15-17 tona suhe tvari. Šumsko drveće prodire korijenjem na veću dubinu, uzimajući i vodu iz dubljih slojeva. Totalnom sječom šuma u nizinama moguće je zamočvarivanje tla. Funkcija šume je i konzervacijska, odnosno zaštićuje tlo od erozije. 22
c) Poljoprivredne kulture osiromašuju tlo iznošenjem hranjiva. 8.1.2.
Utjecaj makrofaune Najvažnije su kišne gliste. Vole vlažna tla, bogata organskom tvari i kalcijem. Mogu varirati od nekoliko stotina do više od dva milijuna, odnosno čineći nekoliko desetaka kilograma do više od tisuću kilograma po hektaru. Mehanički miješaju, te dreniraju i aeriraju tlo. Za 60 do 100 godina mogu iznijeti na površinu sloj od oko 30 cm debljine. Ostali predstavnici makrofaune su roivlice, hrčak, jazavac, krtica i poljski miš. Gujavice ???
8.2. Mikroorganizmi Razgrađuju organsku tvar, omogućuje kruženje materije i energije u prirodi. Sudjeluje u sintezi humusa i transformaciji mineralne tvari. 8.2.1.
Uloga mikroflore To su bakterije, aktinomiceti, gljive i alge. Najbrojnije su bakterije do 80% ukupnog broja.
8.2.1.1. Heterotrofne bakterije (organotrofi) I.
Heterotrofne bakterije koje koriste N u organskoj tvari. Pomoću raznih enzima transformiraju ugljikohidrate, masti i bjelančevine. Četiri su fiziološke grupe: a) Razarači bjelančevina, anaerobi i aerobi, razgrađuju bjelančevine do aminokiselina ili NH3, CO2, H2O, CH4 i PH3 (fosfin), grupe Bacillusa i Bacteriuma. Razgradnjom bjelančevina proteinski dušik se pretvara u procesu amonifikacije u amonijak (NH3). Tako stvoreni amonijak druge bakterije transformiraju oksidacijom u nitrite i nitrate. b) Denitrifikatori nitratni N reduciraju do molekularnog dušika NO3 → N2· Ima više grupa: NO3 → NO2, grupa NO2 → NH3 i grupa NH3 → N2, Bacillus denitrificans i dr. c) Razarači masti i sličnih spojeva luče lipazu i hidrolitički cijepaju lipide na glicerin i masne kiseline.
Archy, 2010
d) Razarači ugljikohidrata. Dio ugljikohidrata se potpuno razgrađuje i osigurava energiju za sintezu novih organskih spojeva. Tu 23
nastaju i alkohol, maslačna, mliječna, jabučna i druge organske kiseline. Bacillus cellulosae methanicus, B.C. hidrogenicus, uvjetuju stvaranje CO2 i metana, odnosno vodika u močvarnim tlima. II.
Heterotrofne bakterije koje koriste N iz atmosfere i vrše fiksaciju dušika. To su nitrogene bakterije. a) Nesimbiotski fiksatori dušika iz zraka koji energiju za taj proces dobivaju oksidacijom ugljikohidrata. Važnost zbog obogaćivanja tla dušikom. Clostridium p. je anaerobni fiksator dušika koji veže na 1 g šećera 2-7 mg dušika. Veći značaj ima Azotobacter c. On je aerobna bakterija koja na 1 g šećera veže 10-75 mg dušika ili do 50 kg N/ha godišnje. Razvoju Azotobactera pogoduju lucerna, djetelina, grašak i ljulj, a nepovoljno djeluju pšenica, kukuruz, lan i pamuk. U praksi je moguća inokulacija tla navedenim bakterijama. b) Simbiotski fiksatori dušika žive u simbiozi s višim biljkama, na kvržicama korijena leguminoza, na neleguminoznim biljkama i na lišću nekih biljaka. Najvažnije su leguminozne bakterije – bacillus Radicicola. Ove bakterije koriste se ugljikom leguminoze kojoj nakon ugibanja ostavljaju N fiksiran iz zraka. Obogaćuju tlo sa 100 do 200 kg N/ha godišnje (200-400 dt stajskog gnoja).
8.2.1.2. Autotrofne (kemotrofne ili litotrofne) bakterije a) Nitrifikacijske bakterije oksidiraju amonijak oslobođen amonifikacijom do nitrata, Nitrosomonas, Nitrosospira i dr. -
Nitritacijske bakterije oksidiraju: 2NH3 + 3O2 → 2NHO2 + 2H2O + 150 cal
-
Dalje nitratacijske bakterije oksidiraju nitrite u nitrate: 2HNO2 + O2 → 2NHO3 + 42 cal b) Sumporne bakterije dobivaju energiju oksidacijom sumpornih spojeva. Važne su jer razne sumporne spojeve oksidiraju preko elementarnog sumpora do sulfata kao biljnog hranjiva. c) Željezne bakterije oksidiraju Fe2+ u Fe3+ spojeve, a dobivenom energijom se koriste za autotrofni način funkcioniranja.
Archy, 2010
24
8.2.1.3. Aktinomiceti (bakterije ili gljive) Razgrađuju ugljikohidrate, bjelančevine i masti. Sudjeluju u procesu humifikacije i mineralizacije, pospješuju simbiozu leguminoza s Rhizobiumom. 8.2.1.4. Gljive Poslije bakterija, gljive su najbrojnije. Najvažnije su u kiselim šumskim tlima. Fikomicete i dr. mogu živjeti u simbiozi s višim biljkama – mikoriza. Enzimima razgrađuju organsku tvar i djeluju na mineralni dio. Npr. do 500 tisuća gljiva u 1 g pseudoglejnog tla (A – horizontu). 8.2.1.5. Alge U tlu su terestričke alge autotrofi. Manje je poznata njihova uloga u tlu. Imaju sposobnost fiksacije dušika, obogaćuju tlo organskom tvari i sudjeluju u trošenju mineralne tvari i razgradnji organskih spojeva.
8.2.2.
Uloga mikrofaune Predstavnici mikrofaune su nematode, protozoa i rotatorija. Nematode su niži crvi, u 1 g tla do 50. Najvažnija grupa koja se hrani mrtvom organskom tvari. Protozoa su najniži životinjski oblici aerobi i pretežno heterotrofi. Hrane se bakterijama ili mrtvom organskom tvari. U vrtnim tlima su štetni pa ih suzbijamo otopinom toluola. Rotatorija su mikroskopske životinjice jako vlažnih i močvarnih tala. Uloga nejasna.
9. PRIKLADNOST I PRODUKTIVNOST TLA I /ILI ZEMLJIŠTA Tlo je određeno konstantnim i promjenjivim fizikalnim, kemijskim i biološkim značajkama, imajući funkciju snadbijevanja biljaka edafskim vegetacijskim čimbenicima – voda, zrak, hranjiva. a) Prikladnost tla – sadašnja i potencijalna za namjensko korištenje Npr. za vinograd, voćnjak, povrtnjak ili za pojedine kulturne vrste. Tla se svrstavaju u klase pogodnosti, npr. P-1 pogodna, P-2 umjereno pogodna, P3 ograničeno pogodna, N-1 privremeno nepogodna, N-2 trajno nepogodna. b) Produktivnost tla y = f (tlo, klima, biljka, vrijeme, čovjek). Izražava se prinosom.
Archy, 2010
25
10. KLASIFIKACIJA – SISTEMATIKA TALA U prirodi nalazimo veliki broj različitih tala kao rezultat interakcijskog utjecaja pedogenetskih čimbenika i djelovanja pedogenetskih procesa. Postupak sistematskog grupiranja i razvrstavanja pojedinih tala prema nekim zajedničkim značajkama (morfološke, kemijske i fizikalne) nazivamo klasifikacijom tala. Rezultat toga postupka je klasifikacijski sustav – sistematika tala – pedotaksonomija (grč. Taxis = red, raspored + nomos = zakon). U svijetu ima više različitih klasifikacijskih sustava, ovisno o izboru ili/i prioritetu kriterija na kojem se temelji izabrani hijerarhijski sustav. Prirodoznanstveni pristup razvrstavanja (klasifikacije) tala temelji se na pedogenetskim znanstvenim spoznajama tla kao samostalnog prirodnog tijela, s ciljem tumačenja znanja o tlu, njegovim morfološkim, fizikalnim i kemijskim osobinama, a klasifikacija tala grupira ta znanja prema pedogenetskim osnovama u određene jedinice klasifikacijskog sustava. Primijenjeni (tehnički) pristup ima za cilj određivanje namjene u širokom spektru korištenja tla. Namjenske klasifikacije i sistematiziranje tla, ima u vidu određeni način korištenja, melioracije i zaštitu, u svrhu unapređenja poljoprivredne i šumarske proizvodnje, racionalno korištenje prostora, zaštitu tla od nenamjenskog korištenja i degradacije. Namjenske klasifikacije osim tla klasificiraju i ostale čimbenike prostora, kao što su reljef, klima, vodni režim, način uporabe, vegetacija, pa i urbane zone, što znači zemljište i širi prostor obitavanja ljudi.
Klasifikacija – sistematika tala Hrvatske Klasifikacija tala Hrvatske – izvorno Jugoslavije Temeljena je na značajkama koje su morfološki vidljive ili/i lako mjerljive. Princip klasifikacije tala je: ODIJELI, klase, tipovi, podtipovi, varijeteti, forme. npr. ODIJELI se izdvajaju na temelju načina vlaženja i kakvoće vode : -
Archy, 2010
automorfna – vlaženje samo oborinama hidromorfna – višak površinske ili/i podzemne vode halomorfna – slana ili/i alkalna subakvalna – u plitkim vodama stajaćicama
26
